JPH06140610A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH06140610A JPH06140610A JP31149692A JP31149692A JPH06140610A JP H06140610 A JPH06140610 A JP H06140610A JP 31149692 A JP31149692 A JP 31149692A JP 31149692 A JP31149692 A JP 31149692A JP H06140610 A JPH06140610 A JP H06140610A
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- JP
- Japan
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- lens
- color filter
- height
- solid
- photodiode
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- Pending
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- Optical Filters (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 光の損失を少なくして感度を向上させると共
に、垂直シフトレジスタへ斜めに入射する光を減少させ
てスミアを低減させる。 【構成】 平坦化膜２２上にレンズ２４とカラーフィル
タ２３とが順次に設けられている。このため、平坦化膜
２２とレンズ２４との間にカラーフィルタ２３が設けら
れている構造に比べて、カラーフィルタ２３の分だけレ
ンズ２４の高さを低くすることができ、レンズ２４の高
さの自由度が大きい。従って、レンズ２４の高さを最適
化することが容易であり、レンズ２４の高さよりも焦点
距離の方が短いという事態を回避することができる。
に、垂直シフトレジスタへ斜めに入射する光を減少させ
てスミアを低減させる。 【構成】 平坦化膜２２上にレンズ２４とカラーフィル
タ２３とが順次に設けられている。このため、平坦化膜
２２とレンズ２４との間にカラーフィルタ２３が設けら
れている構造に比べて、カラーフィルタ２３の分だけレ
ンズ２４の高さを低くすることができ、レンズ２４の高
さの自由度が大きい。従って、レンズ２４の高さを最適
化することが容易であり、レンズ２４の高さよりも焦点
距離の方が短いという事態を回避することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願の発明は、フォトダイオード
上にカラーフィルタとレンズとが設けられている固体撮
像素子及びその製造方法に関するものである。
上にカラーフィルタとレンズとが設けられている固体撮
像素子及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図３は、半導体基板（図示せず）中にフ
ォトダイオードの拡散層が形成されているフォトダイオ
ード部１１と垂直シフトレジスタの拡散層が形成されて
いる垂直シフトレジスタ部１２とで単位画素が構成され
ている固体撮像素子の一従来例を示している。この一従
来例では、半導体基板の表面の絶縁膜１３上に垂直シフ
トレジスタの電極１４が形成されており、この電極１４
等を覆う層間絶縁膜１５上にＡｌ膜である遮光膜１６が
形成されている。
ォトダイオードの拡散層が形成されているフォトダイオ
ード部１１と垂直シフトレジスタの拡散層が形成されて
いる垂直シフトレジスタ部１２とで単位画素が構成され
ている固体撮像素子の一従来例を示している。この一従
来例では、半導体基板の表面の絶縁膜１３上に垂直シフ
トレジスタの電極１４が形成されており、この電極１４
等を覆う層間絶縁膜１５上にＡｌ膜である遮光膜１６が
形成されている。
【０００３】遮光膜１６のうちでフォトダイオード部１
１の部分には、開口１７が形成されている。遮光膜１６
等はパッシベーション膜２１に覆われており、このパッ
シベーション膜２１上に平坦化膜２２が形成されてい
る。平坦化膜２２上には、入射光を色分解するためのカ
ラーフィルタ２３が各画素のフォトダイオード部１１に
対応して設けられており、このカラーフィルタ２３上に
は、集光用のレンズ２４が設けられている。
１の部分には、開口１７が形成されている。遮光膜１６
等はパッシベーション膜２１に覆われており、このパッ
シベーション膜２１上に平坦化膜２２が形成されてい
る。平坦化膜２２上には、入射光を色分解するためのカ
ラーフィルタ２３が各画素のフォトダイオード部１１に
対応して設けられており、このカラーフィルタ２３上に
は、集光用のレンズ２４が設けられている。
【０００４】この様な固体撮像素子では、入射する光を
レンズ２４によって確実に集光することができれば、単
位画素の受光面積は、遮光膜１６の開口１７の面積では
なく、レンズ２４の入射面積で決まる。また、レンズ２
４の焦点距離ｆは、 ｆ＝ｎｒ／（ｎ−１） で表される。ここで、ｎはレンズ２４を形成している材
料の屈折率、ｒはレンズ２４の表面の曲率半径である。
レンズ２４によって確実に集光することができれば、単
位画素の受光面積は、遮光膜１６の開口１７の面積では
なく、レンズ２４の入射面積で決まる。また、レンズ２
４の焦点距離ｆは、 ｆ＝ｎｒ／（ｎ−１） で表される。ここで、ｎはレンズ２４を形成している材
料の屈折率、ｒはレンズ２４の表面の曲率半径である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところが、平坦化膜２
２で平坦化を行うためにはこの平坦化膜２２に所定の膜
厚が必要であり、カラーフィルタ２３にも所定の膜厚が
必要である。このため、図３に示した一従来例では、フ
ォトダイオードの表面から見たレンズ２４の高さを、平
坦化膜２２とカラーフィルタ２３との合計の所定の膜厚
よりも低くすることができず、レンズ２４の高さの自由
度が小さい。
２で平坦化を行うためにはこの平坦化膜２２に所定の膜
厚が必要であり、カラーフィルタ２３にも所定の膜厚が
必要である。このため、図３に示した一従来例では、フ
ォトダイオードの表面から見たレンズ２４の高さを、平
坦化膜２２とカラーフィルタ２３との合計の所定の膜厚
よりも低くすることができず、レンズ２４の高さの自由
度が小さい。
【０００６】一方、式中の屈折率ｎはレンズ２４を形
成している材料で決まるが、曲率半径ｒは隣接画素にお
けるレンズとの距離等の制約を受けるので、焦点距離ｆ
の自由度も小さい。この様に、フォトダイオードの表面
から見たレンズ２４の高さと焦点距離ｆとの双方の自由
度が小さいと、レンズ２４の高さよりも焦点距離ｆの方
が短い事態が生じ得る。この場合、開口１７内へ入射し
ない光が多くなって感度が低下すると共に、フォトダイ
オードの周縁部から垂直シフトレジスタへ斜めに入射す
る光も多くなってスミアも増大する。
成している材料で決まるが、曲率半径ｒは隣接画素にお
けるレンズとの距離等の制約を受けるので、焦点距離ｆ
の自由度も小さい。この様に、フォトダイオードの表面
から見たレンズ２４の高さと焦点距離ｆとの双方の自由
度が小さいと、レンズ２４の高さよりも焦点距離ｆの方
が短い事態が生じ得る。この場合、開口１７内へ入射し
ない光が多くなって感度が低下すると共に、フォトダイ
オードの周縁部から垂直シフトレジスタへ斜めに入射す
る光も多くなってスミアも増大する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１の固体撮像素子
では、フォトダイオード上のレンズ２４の前記フォトダ
イオードとは反対側にカラーフィルタ２３が設けられて
いる。
では、フォトダイオード上のレンズ２４の前記フォトダ
イオードとは反対側にカラーフィルタ２３が設けられて
いる。
【０００８】請求項２の固体撮像素子では、前記カラー
フィルタ２３が前記レンズ２４の表面に密着して設けら
れている。
フィルタ２３が前記レンズ２４の表面に密着して設けら
れている。
【０００９】請求項３の固体撮像素子の製造方法は、請
求項２の固体撮像素子を製造するために、複数の前記レ
ンズ２４のうちで所望の色の前記カラーフィルタ２３を
設けるべき前記レンズ２４のみを露出させるマスクを前
記複数のレンズ２４上に形成する工程と、前記マスクの
側面を除く全面に前記色のカラーフィルタ２３を付着さ
せる工程と、前記マスクをこのマスク上の前記色のカラ
ーフィルタ２３と共に除去する工程とを有している。
求項２の固体撮像素子を製造するために、複数の前記レ
ンズ２４のうちで所望の色の前記カラーフィルタ２３を
設けるべき前記レンズ２４のみを露出させるマスクを前
記複数のレンズ２４上に形成する工程と、前記マスクの
側面を除く全面に前記色のカラーフィルタ２３を付着さ
せる工程と、前記マスクをこのマスク上の前記色のカラ
ーフィルタ２３と共に除去する工程とを有している。
【００１０】
【作用】本願の発明による固体撮像素子では、フォトダ
イオードとレンズ２４との間にはカラーフィルタ２３が
存在していないので、フォトダイオードの表面から見た
レンズ２４の高さをカラーフィルタ２３の分だけ低くす
ることが可能であり、レンズ２４の高さの自由度が大き
い。このため、レンズ２４の焦点がフォトダイオードの
表面に位置する様に、レンズ２４の高さを最適化するこ
とが容易である。
イオードとレンズ２４との間にはカラーフィルタ２３が
存在していないので、フォトダイオードの表面から見た
レンズ２４の高さをカラーフィルタ２３の分だけ低くす
ることが可能であり、レンズ２４の高さの自由度が大き
い。このため、レンズ２４の焦点がフォトダイオードの
表面に位置する様に、レンズ２４の高さを最適化するこ
とが容易である。
【００１１】本願の発明による固体撮像素子の製造方法
では、マスクから露出しているレンズ２４にのみ選択的
に所望の色のカラーフィルタ２３が形成されるので、マ
スクのパターンを変更しつつ色の数だけカラーフィルタ
２３の形成工程を繰り返すことによって、全部の色に対
応するカラーフィルタ２３を完成させることができる。
では、マスクから露出しているレンズ２４にのみ選択的
に所望の色のカラーフィルタ２３が形成されるので、マ
スクのパターンを変更しつつ色の数だけカラーフィルタ
２３の形成工程を繰り返すことによって、全部の色に対
応するカラーフィルタ２３を完成させることができる。
【００１２】
【実施例】以下、本願の発明の第１及び第２実施例を、
図１、２を参照しながら説明する。なお、図３に示した
一従来例と対応する構成部分には、同一の符号を付して
ある。
図１、２を参照しながら説明する。なお、図３に示した
一従来例と対応する構成部分には、同一の符号を付して
ある。
【００１３】図１（ａ）が、第１実施例を示している。
この第１実施例は、平坦化膜２２上に直ちにレンズ２４
が設けられており、このレンズ２４の表面に密着してカ
ラーフィルタ２３が設けられていることを除いて、図３
に示した一従来例と実質的に同様の構成を有している。
また、図１（ｂ）は第１実施例の変形例を示しており、
この変形例はレンズ２４の断面形状が台形である点のみ
が第１実施例と相違している。
この第１実施例は、平坦化膜２２上に直ちにレンズ２４
が設けられており、このレンズ２４の表面に密着してカ
ラーフィルタ２３が設けられていることを除いて、図３
に示した一従来例と実質的に同様の構成を有している。
また、図１（ｂ）は第１実施例の変形例を示しており、
この変形例はレンズ２４の断面形状が台形である点のみ
が第１実施例と相違している。
【００１４】この様な第１実施例及びその変形例を製造
するためには、全画素にレンズ２４を形成した後、これ
らのレンズ２４上にレジスト（図示せず）を塗布する。
そして、所望の色のカラーフィルタ２３を設けるべきレ
ンズ２４のみを露出させる様にレジストをパターニング
し、パターニングしたレジストの側面には付着しない方
向から色素を蒸着させる。つまり、レジストから露出し
ているレンズ２４の表面とレジストの上面とにのみ色素
を蒸着させる。
するためには、全画素にレンズ２４を形成した後、これ
らのレンズ２４上にレジスト（図示せず）を塗布する。
そして、所望の色のカラーフィルタ２３を設けるべきレ
ンズ２４のみを露出させる様にレジストをパターニング
し、パターニングしたレジストの側面には付着しない方
向から色素を蒸着させる。つまり、レジストから露出し
ているレンズ２４の表面とレジストの上面とにのみ色素
を蒸着させる。
【００１５】その後、上面に色素が付着している状態の
レジストをリフトオフして、所望の画素のレンズ２４に
のみ所望の色のカラーフィルタ２３を選択的に残す。以
後は、レジストのパターンを変更しつつ色の数だけ上述
の様なカラーフィルタ２３の形成工程を繰り返すことに
よって、全部の色に対応するカラーフィルタ２３を完成
させる。
レジストをリフトオフして、所望の画素のレンズ２４に
のみ所望の色のカラーフィルタ２３を選択的に残す。以
後は、レジストのパターンを変更しつつ色の数だけ上述
の様なカラーフィルタ２３の形成工程を繰り返すことに
よって、全部の色に対応するカラーフィルタ２３を完成
させる。
【００１６】以上の様な第１実施例及びその変形例で
は、フォトダイオードとレンズ２４との間にはカラーフ
ィルタ２３が存在していないので、図１と図３との比較
からも明らかな様に、フォトダイオードの表面から見た
レンズ２４の高さをカラーフィルタ２３の分だけ低くす
ることが可能であり、レンズ２４の高さの自由度が大き
い。このため、レンズ２４の焦点がフォトダイオードの
表面に位置する様に、レンズ２４の高さを最適化するこ
とが容易であり、レンズ２４の高さよりも焦点距離ｆの
方が短いという事態を回避することができる。
は、フォトダイオードとレンズ２４との間にはカラーフ
ィルタ２３が存在していないので、図１と図３との比較
からも明らかな様に、フォトダイオードの表面から見た
レンズ２４の高さをカラーフィルタ２３の分だけ低くす
ることが可能であり、レンズ２４の高さの自由度が大き
い。このため、レンズ２４の焦点がフォトダイオードの
表面に位置する様に、レンズ２４の高さを最適化するこ
とが容易であり、レンズ２４の高さよりも焦点距離ｆの
方が短いという事態を回避することができる。
【００１７】従って、第１実施例またはその変形例をビ
デオカメラに適用した場合に、このビデオカメラの撮影
レンズの絞りが広く開けられていてＦ値が小さくても、
レンズ２４で集光されたにも拘らず開口１７を通過しな
くてフォトダイオードへ入射しない光の割合が少ない。
このため、光の損失が少なくて、感度が高い。また、開
口１７の内周縁近傍を通過してフォトダイオードの周縁
部から垂直シフトレジスタへ斜めに入射する光の割合も
少ないので、スミアも少ない。
デオカメラに適用した場合に、このビデオカメラの撮影
レンズの絞りが広く開けられていてＦ値が小さくても、
レンズ２４で集光されたにも拘らず開口１７を通過しな
くてフォトダイオードへ入射しない光の割合が少ない。
このため、光の損失が少なくて、感度が高い。また、開
口１７の内周縁近傍を通過してフォトダイオードの周縁
部から垂直シフトレジスタへ斜めに入射する光の割合も
少ないので、スミアも少ない。
【００１８】図２（ａ）は、第２実施例を示している。
この第２実施例は、レンズ２４が集光と色分解との両方
の機能を有しているカラーレンズであることを除いて、
図１（ａ）に示した第１実施例と実質的に同様の構成を
有している。また、図２（ｂ）は第２実施例の変形例を
示しており、この変形例はレンズ２４の断面形状が台形
である点のみが第２実施例と相違している。
この第２実施例は、レンズ２４が集光と色分解との両方
の機能を有しているカラーレンズであることを除いて、
図１（ａ）に示した第１実施例と実質的に同様の構成を
有している。また、図２（ｂ）は第２実施例の変形例を
示しており、この変形例はレンズ２４の断面形状が台形
である点のみが第２実施例と相違している。
【００１９】この様な第２実施例及びその変形例を製造
するためには、透明な樹脂で全画素にレンズ２４を形成
した後に所望のレンズ２４に染色を施したり、特定の分
光特性を有する材料で所望の画素にレンズ２４を形成し
たりすればよい。特に、レンズ２４の材料としてカラー
レジストを用いれば、レンズ２４はフォトリソグラフィ
によって簡単に形成することができる。この様な第２実
施例及びその変形例でも、上述の第１実施例及びその変
形例と同様の作用効果を奏することができる。
するためには、透明な樹脂で全画素にレンズ２４を形成
した後に所望のレンズ２４に染色を施したり、特定の分
光特性を有する材料で所望の画素にレンズ２４を形成し
たりすればよい。特に、レンズ２４の材料としてカラー
レジストを用いれば、レンズ２４はフォトリソグラフィ
によって簡単に形成することができる。この様な第２実
施例及びその変形例でも、上述の第１実施例及びその変
形例と同様の作用効果を奏することができる。
【００２０】
【発明の効果】本願の発明による固体撮像素子では、レ
ンズの焦点がフォトダイオードの表面に位置する様に、
フォトダイオードの表面から見たレンズの高さを最適化
することが容易であるので、光の損失を少なくして感度
を向上させると共に、フォトダイオードの周縁部から垂
直シフトレジスタへ斜めに入射する光を減少させてスミ
アを低減させることができる。
ンズの焦点がフォトダイオードの表面に位置する様に、
フォトダイオードの表面から見たレンズの高さを最適化
することが容易であるので、光の損失を少なくして感度
を向上させると共に、フォトダイオードの周縁部から垂
直シフトレジスタへ斜めに入射する光を減少させてスミ
アを低減させることができる。
【００２１】本願の発明による固体撮像素子の製造方法
では、マスクのパターンを変更しつつ色の数だけカラー
フィルタの形成工程を繰り返すことによって、全部の色
に対応するカラーフィルタを完成させることができるの
で、カラーフィルタがレンズの表面に密着して設けられ
ている固体撮像素子を製造することができる。
では、マスクのパターンを変更しつつ色の数だけカラー
フィルタの形成工程を繰り返すことによって、全部の色
に対応するカラーフィルタを完成させることができるの
で、カラーフィルタがレンズの表面に密着して設けられ
ている固体撮像素子を製造することができる。
【図１】（ａ）は本願の発明の第１実施例の側断面図、
（ｂ）はその変形例の側断面図である。
（ｂ）はその変形例の側断面図である。
【図２】（ａ）は本願の発明の第２実施例の側断面図、
（ｂ）はその変形例の側断面図である。
（ｂ）はその変形例の側断面図である。
【図３】本願の発明の一従来例の側断面図である。
１１ フォトダイオード部 ２３ カラーフィルタ ２４ レンズ
Claims (3)
- 【請求項１】 フォトダイオード上のレンズの前記フォ
トダイオードとは反対側にカラーフィルタが設けられて
いる固体撮像素子。 - 【請求項２】 前記カラーフィルタが前記レンズの表面
に密着して設けられている請求項１記載の固体撮像素
子。 - 【請求項３】 複数の前記レンズのうちで所望の色の前
記カラーフィルタを設けるべき前記レンズのみを露出さ
せるマスクを前記複数のレンズ上に形成する工程と、 前記マスクの側面を除く全面に前記色のカラーフィルタ
を付着させる工程と、 前記マスクをこのマスク上の前記色のカラーフィルタと
共に除去する工程とを有する請求項２記載の固体撮像素
子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31149692A JPH06140610A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31149692A JPH06140610A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06140610A true JPH06140610A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=18017933
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31149692A Pending JPH06140610A (ja) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06140610A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08335686A (ja) * | 1995-06-07 | 1996-12-17 | Lg Semicon Co Ltd | カラー固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2005142468A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Toppan Printing Co Ltd | 固体撮像素子 |
| JP2005150697A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-06-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JP2006186203A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置とその製造方法およびカメラ |
| WO2022019307A1 (ja) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | 国立大学法人静岡大学 | 光電変換素子 |
-
1992
- 1992-10-27 JP JP31149692A patent/JPH06140610A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08335686A (ja) * | 1995-06-07 | 1996-12-17 | Lg Semicon Co Ltd | カラー固体撮像素子及びその製造方法 |
| JP2005150697A (ja) * | 2003-10-23 | 2005-06-09 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体撮像装置 |
| JP4514576B2 (ja) * | 2003-10-23 | 2010-07-28 | 三洋電機株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2005142468A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Toppan Printing Co Ltd | 固体撮像素子 |
| JP4547894B2 (ja) * | 2003-11-10 | 2010-09-22 | 凸版印刷株式会社 | 固体撮像素子の製造方法 |
| JP2006186203A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置とその製造方法およびカメラ |
| WO2022019307A1 (ja) * | 2020-07-22 | 2022-01-27 | 国立大学法人静岡大学 | 光電変換素子 |
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