JPH08191141A

JPH08191141A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JPH08191141A
Application number: JP7018536A
Authority: JP
Inventors: Tamachi Ikezawa; 玉池池沢; Kazuhiko Hamada; 一彦濱田; Hirotomo Natori; 太知名取
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-01-09
Filing date: 1995-01-09
Publication date: 1996-07-23

Abstract

(57)【要約】【目的】色フィルタの位置ずれを防止する。【構成】格子状に並べたセンサ上に配置された、例え
ばフィルタ１１において、その辺１１１の延長線を引い
たとき、それはフィルタ１１に対角線方向で隣接するフ
ィルタ１２，１５上を通過する。他の辺についても、そ
の延長線は、フィルタ１１にそれぞれ対角線方向で隣接
する他のフィルタ上を通過する。他のフィルタの辺につ
いても同様である。すなわち、各フィルタの幅は十分に
広く、対角線方向で隣接する色フィルタの、互いに隣接
する角どうしは完全に接続されている。従って製造過程
で、溶剤などを除去するための加熱により、フィルタ材
料の収縮が生じて隣接するフィルタ間に異なる張力が働
いたとしても、フィルタの位置ずれは起らない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子に関し、特
に色フィルタを備えた固体撮像素子に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像素子は撮影手段としてさまざま
な分野で広く用いられている。この固体撮像素子は一般
に、半導体光電変換素子（以下、センサという）を格子
状に多数配置して構成され、センサが受光して出力する
信号を、各センサから所定の順序で取り出し、映像信号
として出力するようになっている。カラー撮影を行う固
体撮像素子では、各センサごとにその受光部に例えば
赤、緑、青（ＲＧＢ）３色のいずれかのフィルタが配置
され、ＲＧＢの各映像信号が得られるようになってい
る。

【０００３】このような色フィルタは図６に示すような
手順で形成される。この図は固体撮像素子を構成する１
つのセンサの部分を示す断面図であり、そのセンサに対
して色フィルタを形成する手順を示している。図中、２
０２がセンサ、２０４は電極、２０６は遮光アルミ、２
０８は平坦化膜である。まず、平坦化膜２０８の上に、
フィルタ材料を所定の厚さにコーティングし、フィルタ
材料の膜２１０を形成する（図６（Ａ））。この材料に
は適切な感光剤が添加されている。次にマスク２１２を
その上に配置し、光Ｌを照射する。マスク２１２は遮光
部２１２ａと開口部２１２ｂから成り、光は開口部２１
２ｂを通じてフィルタ材料に照射される。この露光によ
ってフィルタ材料の膜２１０の、開口２１２ｂに対応す
る部分は上記感光剤の作用で硬化する（図６（Ｂ））。

【０００４】次に、マスク２１２を除去し、現像処理を
行うことにより、膜２１０の、感光して硬化した部分２
１１のみが平坦化膜２０８上に残る（図６（Ｃ））。そ
の後、適切な温度に加熱して、フィルタ材料の膜２１０
の硬化部分２１１中に残留する溶剤などを除去した後、
適切な染料を用いて硬化部分２１１の染色処理を行う。
ここで例えば赤色の染料を用いたとすると、赤のフィル
タが形成されることになる。そして、このような工程を
さらに２回繰り返し、それぞれ染色処理において緑色お
よび青色の染料を用いることにより、緑および青のフィ
ルタが対応するセンサ上に形成される。

【０００５】このようにして形成された色フィルタの上
には、さらにマイクロレンズ２１４が形成される（図６
（Ｃ））。このマイクロレンズはセンサごとに形成さ
れ、各センサに光を集中させることによって、固体撮像
素子全体としての感度を向上させている。ここで、例え
ば赤色のフィルタを形成した段階で、形成されたフィル
タを部分平面図で示すと図７のようになる。各センサ
（図示せず）の上に長方形の赤色フィルタ３１１〜３１
５が例えば図のようなパターンで配置されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７におい
てフィルタ３１１に注目すると、その角３１１１，３１
１２，３１１３はそれぞれ隣接する他のフィルタ３１
２，３１３，３１５の角に接続しているが、角３１１４
は隣接するフィルタ３１３に接続していない。このよう
な現象はフィルタの位置がずれることによって生じ、そ
のずれは次のようにして発生する。すなわち、フィルタ
を形成する工程で、現像の後、上述のように溶剤などを
除去するために加熱を行う。この加熱によってフィルタ
材料は収縮し、隣接するフィルタ間に張力が働く。しか
し、その強さにはばらつきがあるため、フィルタは強く
引かれた方向に移動する。そして、移動方向は、張力の
ばらつき方によってきまるので、フィルタごとに異なっ
たものとなる。

【０００７】このようなフィルタのずれが生じると、後
にフィルタ上に形成するマイクロレンズの集光作用に影
響が生じ、マイクロレンズも含めたセンサ全体の感度が
変化する。その結果、フィルタの位置ずれが生じている
固体撮像素子で例えば白い壁などを撮影すると、染み状
の小さな黒点が無数に映し出されてしまう。本発明の目
的は、このような問題を解決し、色フィルタの位置ずれ
を防止した固体撮像素子を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】第１の発明は上記目的を
達成するため、複数の光電変換素子と、各光電変換素子
の上に配置された概略四角形の色フィルタが格子状に隣
接するパターンを用いる固体撮像素子において、前記色
フィルタの一辺の延長線は、前記色フィルタの対角線方
向で隣接する他の色フィルタ上を通過することを特徴と
する。また、第２の発明は上記目的を達成するため、複
数の光電変換素子と、各光電変換素子の上に配置された
概略四角形の色フィルタが格子状に隣接するパターンを
用いる固体撮像素子において、前記色フィルタの４つの
角はそれぞれ、前記色フィルタの対角線方向で隣接する
他の色フィルタの隣接する角に、所定幅のブリッジによ
って接続されていることを特徴とする。さらに、第３の
発明は上記目的を達成するため、複数の光電変換素子
と、各光電変換素子の上に配置された概略四角形の色フ
ィルタが格子状に隣接するパターンを用いる固体撮像素
子において、前記色フィルタは、その角がそれぞれ切り
取られた形状または辺がそれぞれ切り取られた形状であ
ることを特徴とする。

【０００９】

【作用】第１の発明の固体撮像素子では、各色フィルタ
の一辺の延長線は、その色フィルタの対角線方向で隣接
する他の色フィルタ上を通過する。従って、各色フィル
タの幅は十分に広く、対角線方向で隣接する色フィルタ
の、互いに隣接する角どうしは完全に接続された状態と
なっている。そのため製造過程で、溶剤などを除去する
ための加熱により、フィルタ材料の収縮が生じて隣接す
るフィルタ間に異なる張力が働いたとしても、フィルタ
の位置ずれは生じない。従って、第１の発明の固体撮像
素子を用いて、例えば白壁などを撮影しても、染み状の
小さな黒点が無数に映し出されるといったことはない。

【００１０】第２の発明の固体撮像素子では、色フィル
タの４つの角はそれぞれ、色フィルタの対角線方向で隣
接する他の色フィルタの隣接する角に、所定幅のブリッ
ジによって接続されている。すなわち、対角線方向で隣
接する色フィルタの、互いに隣接する角どうしはブリッ
ジによって完全に接続された状態となっている。そのた
め製造過程で、溶剤などを除去するための加熱により、
フィルタ材料の収縮が生じて隣接するフィルタ間に異な
る張力が働いたとしても、フィルタの位置ずれは生じな
い。従って、第２の発明の固体撮像素子を用いて、例え
ば白壁などを撮影しても、染み状の小さな黒点が無数に
映し出されるといったことはない。

【００１１】第３の発明の固体撮像素子では、色フィル
タは、角がそれぞれ切り取られた形状または辺がそれぞ
れ切り取られた形状となっている。そのため、対角線方
向で隣接する色フィルタの、互いに隣接する角どうしは
完全に切り離されており、製造過程で、溶剤などを除去
するための加熱により、フィルタ材料の収縮が生じて
も、隣接するフィルタ間に張力は一切働かず、フィルタ
の位置ずれは生じない。従って、第３の発明の固体撮像
素子を用いて、例えば白壁などを撮影しても、染み状の
小さな黒点が無数に映し出されるといったことはない。

【００１２】

【実施例】次に本発明の実施例について説明する。図１
は、第１の発明による固体撮像素子を構成する色フィル
タの部分平面図である。この色フィルタは例えば赤色の
色フィルタであり、それぞれ長方形であって、格子状に
配置したセンサ（図示せず）上に配置されている。図に
はその一部の５つのフィルタ１１〜１５が示されてい
る。各センサ上には、緑、青など他の色のフィルタ（図
示せず）もそれぞれ決められたセンサ上に配置されてい
る。

【００１３】ここでフィルタ１１に注目すると、その辺
１１１の延長線を引いたとき、それは、フィルタ１１に
対角線方向で隣接するフィルタ１２，１５上を通過す
る。また、辺１１２の延長線は、フィルタ１１に対角線
方向で隣接するフィルタ１２，１３上を通過し、同様
に、辺１１３，１１４の延長線はそれぞれ対角線方向で
隣接するフィルタ１３，１４およびフィルタ１４，１５
上を通過する。また、他のフィルタ１２〜１５について
も、それらの各辺の延長線は対角線方向で隣接するフィ
ルタ上を通過する。すなわち、各フィルタの幅は十分に
広く、対角線方向で隣接する色フィルタの、互いに隣接
する角どうしは完全に接続された状態となっている。
緑、青など他の色のフィルタについても同様に形成され
ている。従って本実施例では、製造過程で、溶剤などを
除去するための加熱により、フィルタ材料の収縮が生じ
て隣接するフィルタ間に異なる張力が働いたとしても、
フィルタの位置ずれは起らない。

【００１４】各フィルタの幅は広くするほどフィルタの
位置ずれを防止する効果は高くなるが、あまり広くしす
ぎると悪影響が生じる。そこで、対角線方向で互いに隣
接する色フィルタの辺の延長線であって、平行かつ最も
接近している延長線の間隔、従って例えば、辺１１１
と、それに平行なフィルタ１２，１５の辺１２１，１５
１との間隔、また辺１１２と、それに平行なフィルタ１
２，１３の辺１２２，１３２との間隔は０．４〜１．６
μｍの範囲内とするのが適当である。

【００１５】図２に、上記フィルタの辺の間隔とフィル
タの位置ずれの発生数、すなわち微小欠陥数との関係を
示す。これは辺の間隔を種々に変えて実際に色フィルタ
を形成し、各場合の微小欠陥数を調べ、プロットしたも
のである。横軸が上記フィルタの辺の間隔を示し、縦軸
が微小欠陥数を示している。このグラフから分るよう
に、辺の間隔大きくなるにつれて、従ってフィルタの幅
が広くなるにつれて、微小欠陥数は漸減している。

【００１６】次にこのような色フィルタの形成工程につ
いて図３を参照して説明する。図中、図６と同一の部分
には同一の符号を付した。この図は固体撮像素子を構成
する１つのセンサの部分を示す断面図であり、そのセン
サに対して色フィルタを形成する手順を示している。図
中、２０２がセンサ、２０４は電極、２０６は遮光アル
ミ、２０８は平坦化膜である。まず、平坦化膜２０８の
上に、フィルタ材料を所定の厚さにコーティングし、フ
ィルタ材料の膜２１０を形成する（図３（Ａ））。この
材料には適切な感光剤が添加されている。

【００１７】次にマスク３２をその上に配置し、光Ｌを
照射する。マスク３２は遮光部３２ａと開口部３２ｂか
ら成り、光は開口部３２ｂを通じてフィルタ材料に照射
される。この露光によってフィルタ材料の膜２１０の、
開口３２ｂに対応する部分は上記感光剤の作用で硬化す
る（図３（Ｂ））。ここで用いるマスク３２の開口部３
２ｂは、上方から見たとき、十分に広く、上述したよう
な幅が十分に広いフィルタが得られるようなものとなっ
ている。

【００１８】次に、マスク３２を除去し、現像処理を行
うことにより、膜２１０の、感光して硬化した部分３４
のみが平坦化膜２０８上に残る（図３（Ｃ））。その
後、適切な温度に加熱して、フィルタ材料の膜２１０の
硬化部分３４中に残留する溶剤などを除去した後、適切
な染料を用いて硬化部分３４の染色処理を行う。ここで
例えば赤色の染料を用いたとすると、赤のフィルタが形
成されることになる。このように形成されたフィルタの
一部のものを平面図で示すと図１のようになる。上述し
たように、各フィルタの幅は十分に広く、対角線方向で
隣接する色フィルタの、互いに隣接する角どうしは完全
に接続された状態となっている。

【００１９】そして、このような工程をさらに２回繰り
返し、それぞれ染色処理において緑色および青色の染料
を用いることにより、緑および青のフィルタが対応する
センサ上に形成される。最後に、このようにして形成さ
れた色フィルタの上に、センサ２０２に光を集めるため
のマイクロレンズ２１４が形成される（図３（Ｄ））。
なお、ここでは、幅の広いフィルタを形成するために、
開口部の広いマスクを用いたが、そのようなマスクを用
いる代りに、露光量を多くしたり、あるいはフィルタ材
料２１０の厚さを増すことによっても同様の結果を得る
ことができる。

【００２０】次に第２の発明による固体撮像素子の一例
について説明する。図４は、第２の発明による固体撮像
素子を構成する色フィルタの部分平面図である。この色
フィルタは例えば赤色の色フィルタであり、それぞれ長
方形であって、格子状に配置したセンサ（図示せず）上
に配置されている。図にはその一部の５つのフィルタ４
１〜４５が示されている。各センサ上には、緑、青など
他の色のフィルタ（図示せず）もそれぞれ決められたセ
ンサ上に配置されている。

【００２１】ここで色フィルタ４１に注目すると、フィ
ルタ４１の４つの角はそれぞれ、フィルタ４１の対角線
方向で隣接する他の色フィルタ４２〜４５の隣接する角
に、所定幅のブリッジ４１１〜４１４によって接続され
ている。また、他の色フィルタ４２〜４５も、対角線方
向で隣接する他の色フィルタの隣接する角に、所定幅の
ブリッジ４２４，４３３，４４２，４５１などによって
接続されている。すなわち、対角線方向で隣接するフィ
ルタの、互いに隣接する角どうしは完全に接続された状
態となっている。緑、青など他の色のフィルタについて
も同様に形成されている。従って、製造過程で、溶剤な
どを除去するための加熱により、フィルタ材料の収縮が
生じて隣接するフィルタ間に異なる張力が働いたとして
も、フィルタの位置ずれは起らない。

【００２２】このような色フィルタの形成手順は上述し
た第１の発明の実施例の場合と基本的に同じ手順によっ
て形成できる。ただし、フィルタ材料の露光時にはマス
クとして、上記ブリッジを形成するための開口部分を有
するマスクを用いる。なお、上記ブリッジの幅は具体的
には０．２μｍ以上とすることによって、色フィルタの
位置ずれを効果的に防止することができる。

【００２３】次に第３の発明による固体撮像素子の一例
について説明する。図５（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ第
３の発明による固体撮像素子を構成する色フィルタの部
分平面図である。この色フィルタは例えば赤色の色フィ
ルタであり、それぞれ長方形であって、格子状に配置し
たセンサ（図示せず）上に配置されている。図５
（Ａ）、（Ｂ）には、それぞれその一部の５つのフィル
タ５１〜５５が示されている。各センサ上には、緑、青
など他の色のフィルタ（図示せず）もそれぞれ決められ
たセンサ上に配置されている。

【００２４】ここで色フィルタ５１に注目すると、フィ
ルタ５１は、その４つの角がそれぞれ斜めに切り取られ
た形状（図５（Ａ））、または辺が切り取られた形状
（図５（Ｂ））となっている。他のフィルタ５２〜５５
についても同様である。そのため、対角線方向で隣接す
る色フィルタの、互いに隣接する角どうしは完全に切り
離されており、製造過程で、溶剤などを除去するための
加熱により、フィルタ材料の収縮が生じても、隣接する
フィルタ間に張力は一切働かず、フィルタの位置ずれは
生じない。

【００２５】フィルタの位置ずれを効果的に防止するた
めには、直交する２つの辺の延長線の交点から、延長線
に沿った色フィルタまでの距離が０．４μｍ以上である
ことが望まし。例えば、図５（Ａ）において、フィルタ
５１の左下の角の場合、直交する２つの辺の延長線５２
１，５１２の交点から、延長線に沿ったフィルタ５１ま
での距離ｌは０．４μｍ以上とする。また、図５（Ｂ）
において、フィルタ５１の細らし量（カット量）ｍは
０．４μｍとする。このような色フィルタの形成手順は
上述した第１の発明の実施例の場合と基本的に同じであ
る。ただし、フィルタ材料を露光する際、マスクとし
て、各フィルタの角に対応する部分に、上記フィルタの
角の形状に対応する遮光部を有するマスクを用いる。な
お、固体撮像素子によっては、ある色のフィルタの上に
さらに他の色のフィルタを重ねて形成し、混色によって
所望の色のフィルタを得るようにしたものもある。本発
明はもちろんこのような固体撮像素子に対しても有効で
ある。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明の固体撮
像素子では、各色フィルタの一辺の延長線は、その色フ
ィルタの対角線方向で隣接する他の色フィルタ上を通過
する。従って、各色フィルタの幅は十分に広く、対角線
方向で隣接する色フィルタの、互いに隣接する角どうし
は完全に接続された状態となっている。そのため製造過
程で、溶剤などを除去するための加熱により、フィルタ
材料の収縮が生じて隣接するフィルタ間に異なる張力が
働いたとしても、フィルタの位置ずれは生じない。従っ
て、第１の発明の固体撮像素子を用いて、例えば白壁な
どを撮影しても、染み状の小さな黒点が無数に映し出さ
れるといったことはない。

【００２７】また、第２の発明の固体撮像素子では、色
フィルタの４つの角はそれぞれ、色フィルタの対角線方
向で隣接する他の色フィルタの隣接する角に、所定幅の
ブリッジによって接続されている。すなわち、対角線方
向で隣接する色フィルタの、互いに隣接する角どうしは
ブリッジによって完全に接続された状態となっている。
そのため製造過程で、溶剤などを除去するための加熱に
より、フィルタ材料の収縮が生じて隣接するフィルタ間
に異なる張力が働いたとしても、フィルタの位置ずれは
生じない。従って、第２の発明の固体撮像素子を用い
て、例えば白壁などを撮影しても、染み状の小さな黒点
が無数に映し出されるといったことはない。

【００２８】さらに、第３の発明の固体撮像素子では、
色フィルタは、角がそれぞれ切り取られた形状または辺
がそれぞれ切り取られた形状となっている。そのため、
対角線方向で隣接する色フィルタの、互いに隣接する角
どうしは完全に切り離されており、製造過程で、溶剤な
どを除去するための加熱により、フィルタ材料の収縮が
生じても、隣接するフィルタ間に張力は一切働かず、フ
ィルタの位置ずれは生じない。従って、第３の発明の固
体撮像素子を用いて、例えば白壁などを撮影しても、染
み状の小さな黒点が無数に映し出されるといったことは
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の発明の固体撮像素子を構成する色フィル
タの一例を示す部分平面図である。

【図２】図１の色フィルタを用いた場合の、隣接する色
フィルタの辺の間隔と微小欠陥数との関係を示すグラフ
である。

【図３】図１の色フィルタの形成手順を示す工程図であ
る。

【図４】第２の発明の固体撮像素子を構成する色フィル
タの一例を示す部分平面図である。

【図５】第３の発明の固体撮像素子構成する色フィルタ
の一例を示す部分平面図である。

【図６】従来の固体撮像素子を構成する色フィルタの形
成手順を示す工程図である。

【図７】従来の固体撮像素子を構成する色フィルタを示
す部分平面図である。

【符号の説明】

１１〜１５，４１〜４５，５１〜５５色フィルタ２０２センサ２０４電極２０６遮光アルミ２０８平坦化膜２１０フィルタ材料３４フィルタ材料の硬化部分２１４マイクロレンズ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の光電変換素子と、各光電変換素子
の上に配置された概略四角形の色フィルタが格子状に隣
接するパターンを用いる固体撮像素子において、前記色フィルタの一辺の延長線は、前記色フィルタの対
角線方向で隣接する他の色フィルタ上を通過することを
特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】対角線方向で互いに隣接する前記色フィ
ルタの辺の延長線であって、平行かつ最も近い延長線の
間隔は０．４〜１．６μｍの範囲内にあることを特徴と
する請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】複数の光電変換素子と、各光電変換素子
の上に配置された概略四角形の色フィルタが格子状に隣
接するパターンを用いる固体撮像素子において、前記色フィルタの４つの角はそれぞれ、前記色フィルタ
の対角線方向で隣接する他の色フィルタの隣接する角
に、所定幅のブリッジによって接続されていることを特
徴とする固体撮像素子。
【請求項４】前記所定幅は０．２μｍ以上であること
を特徴とする請求項３記載の固体撮像素子。
【請求項５】複数の光電変換素子と、各光電変換素子
の上に配置された概略四角形の色フィルタが格子状に隣
接するパターンを用いる固体撮像素子において、前記色フィルタは、その角がそれぞれ切り取られた形状
または辺がそれぞれ切り取られた形状であることを特徴
とする固体撮像素子。
【請求項６】前記色フィルタは、直交する２つの辺の
延長線の交点から、前記延長線に沿った前記色フィルタ
までの距離が０．４μｍ以上であることを特徴とする請
求項５記載の固体撮像素子。