JPH09116914A - 固体撮像素子用カラーフィルタおよびその製造方法 - Google Patents
固体撮像素子用カラーフィルタおよびその製造方法Info
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- JPH09116914A JPH09116914A JP29164995A JP29164995A JPH09116914A JP H09116914 A JPH09116914 A JP H09116914A JP 29164995 A JP29164995 A JP 29164995A JP 29164995 A JP29164995 A JP 29164995A JP H09116914 A JPH09116914 A JP H09116914A
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- light
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体撮像素子の感度を上げることができると
共に、カラーフィルタ上の膜形状によらずに固体撮像素
子の分光感度特性を略同じにすることができるようにす
る。 【解決手段】 各画素毎の受光部（フォトセンサ）１１
が形成された半導体基板１０上には、平坦化膜の下地膜
１２、平坦化膜１３が順に形成され、平坦化膜１３上に
カラーフィルタ１４が形成されている。カラーフィルタ
１４上にはマイクロレンズ１５が形成されている。カラ
ーフィルタ１４は、受光部１１に入射する光１６が通過
する部分における両面の形状がマイクロレンズ１５の焦
点Ｆを中心とする球面の一部をなすように形成され、受
光部１１に入射する光１６の各光路に対するカラーフィ
ルタ１４の膜厚が略一定になっている。
共に、カラーフィルタ上の膜形状によらずに固体撮像素
子の分光感度特性を略同じにすることができるようにす
る。 【解決手段】 各画素毎の受光部（フォトセンサ）１１
が形成された半導体基板１０上には、平坦化膜の下地膜
１２、平坦化膜１３が順に形成され、平坦化膜１３上に
カラーフィルタ１４が形成されている。カラーフィルタ
１４上にはマイクロレンズ１５が形成されている。カラ
ーフィルタ１４は、受光部１１に入射する光１６が通過
する部分における両面の形状がマイクロレンズ１５の焦
点Ｆを中心とする球面の一部をなすように形成され、受
光部１１に入射する光１６の各光路に対するカラーフィ
ルタ１４の膜厚が略一定になっている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、固体撮像素子の受
光部の前面側に設けられる固体撮像素子用カラーフィル
タおよびその製造方法に関する。
光部の前面側に設けられる固体撮像素子用カラーフィル
タおよびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】カラー用の固体撮像素子では、各画素毎
の受光部の前面側にカラーフィルタが形成されている。
また、感度向上を図るために各画素毎の受光部の前面側
にマイクロレンズを形成した固体撮像素子も実用化され
ている。
の受光部の前面側にカラーフィルタが形成されている。
また、感度向上を図るために各画素毎の受光部の前面側
にマイクロレンズを形成した固体撮像素子も実用化され
ている。
【０００３】図５は従来のカラー用の固体撮像素子の断
面構造の一例を示したものである。この図に示した固体
撮像素子では、各画素毎の受光部（フォトセンサ）１０
１が形成された半導体基板１００上に、平坦化膜の下地
膜１０２、平坦化膜１０３が順に形成され、平坦化膜１
０３上にカラーフィルタ１０４が平坦に形成されてい
る。カラーフィルタ１０４上にはマイクロレンズ１０５
が形成されている。
面構造の一例を示したものである。この図に示した固体
撮像素子では、各画素毎の受光部（フォトセンサ）１０
１が形成された半導体基板１００上に、平坦化膜の下地
膜１０２、平坦化膜１０３が順に形成され、平坦化膜１
０３上にカラーフィルタ１０４が平坦に形成されてい
る。カラーフィルタ１０４上にはマイクロレンズ１０５
が形成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示し
た構造では、マイクロレンズ１０５の中心部を通る光Ａ
1 はカラーフィルタ１０４を垂直に通過するが、マイク
ロレンズ１０５の周辺部を通る光Ｂ1 はカラーフィルタ
１０４を斜めに通過する。そのため、光Ｂ1 がカラーフ
ィルタ１０４を通過するときの光路長ｂ1 は、光Ａ1 が
カラーフィルタ１０４を通過するときの光路長ａ1 より
も長くなる。その結果、図６に示すように、カラーフィ
ルタ１０４の光Ｂ1 に対する透過率は、光Ａ1 に対する
透過率よりも小さくなる。このように、図５に示した構
造では、マイクロレンズ１０５の中心部以外を通る光に
対する透過率が、マイクロレンズ１０５の中心部を通る
光Ａ1 に対する透過率よりも低下するため、固体撮像素
子の受光感度が低下するという問題点があった。
た構造では、マイクロレンズ１０５の中心部を通る光Ａ
1 はカラーフィルタ１０４を垂直に通過するが、マイク
ロレンズ１０５の周辺部を通る光Ｂ1 はカラーフィルタ
１０４を斜めに通過する。そのため、光Ｂ1 がカラーフ
ィルタ１０４を通過するときの光路長ｂ1 は、光Ａ1 が
カラーフィルタ１０４を通過するときの光路長ａ1 より
も長くなる。その結果、図６に示すように、カラーフィ
ルタ１０４の光Ｂ1 に対する透過率は、光Ａ1 に対する
透過率よりも小さくなる。このように、図５に示した構
造では、マイクロレンズ１０５の中心部以外を通る光に
対する透過率が、マイクロレンズ１０５の中心部を通る
光Ａ1 に対する透過率よりも低下するため、固体撮像素
子の受光感度が低下するという問題点があった。
【０００５】更に、図５に示したような従来の構造で
は、マイクロレンズ１０５の形状やサイズが異なると、
固体撮像素子の分光感度特性が異なり、分光感度特性の
均一化を図ることができないという問題点があった。こ
のことを、図７および図８を参照して説明する。図７は
図５に示した固体撮像素子に比べてマイクロレンズ１０
５の形状が異なり、且つサイズが大きい固体撮像素子の
断面構造を示したものである。この図において、マイク
ロレンズ１０５の中心部を通る光Ａ2 がカラーフィルタ
１０４を通過するときの光路長をａ2 、マイクロレンズ
１０５の周辺部を通る光Ｂ2 がカラーフィルタ１０４を
通過するときの光路長をｂ2 とする。ここで、図５に示
した構造と比較するためにａ1 ＝ａ2 とすると、ｂ1 ＜
ｂ2 となり、図５に示した構造と図７に示した構造とで
は、カラーフィルタ１０４を斜めに通過する光の分光透
過率が異なることとなる。その結果、図５に示した構造
と図７に示した構造とでは、受光部１０１に入射する光
全体の分光強度特性も異なり、固体撮像素子の分光感度
特性が異なることとなる。図８は分光感度特性の一例を
示したもので、符号１１１は図５に示した構造における
特性を示し、符号１１２は図７に示した構造における特
性を示している。なお、カラーフィルタ１０４の膜厚を
調整することで固体撮像素子の感度を調整することは可
能であるが、この場合、全波長で同様の比率で感度が増
減するため、例え、分光感度特性１１１と分光感度特性
１１２のピークの値を同じにしても、分光感度特性の形
状は異なったものとなってしまう。
は、マイクロレンズ１０５の形状やサイズが異なると、
固体撮像素子の分光感度特性が異なり、分光感度特性の
均一化を図ることができないという問題点があった。こ
のことを、図７および図８を参照して説明する。図７は
図５に示した固体撮像素子に比べてマイクロレンズ１０
５の形状が異なり、且つサイズが大きい固体撮像素子の
断面構造を示したものである。この図において、マイク
ロレンズ１０５の中心部を通る光Ａ2 がカラーフィルタ
１０４を通過するときの光路長をａ2 、マイクロレンズ
１０５の周辺部を通る光Ｂ2 がカラーフィルタ１０４を
通過するときの光路長をｂ2 とする。ここで、図５に示
した構造と比較するためにａ1 ＝ａ2 とすると、ｂ1 ＜
ｂ2 となり、図５に示した構造と図７に示した構造とで
は、カラーフィルタ１０４を斜めに通過する光の分光透
過率が異なることとなる。その結果、図５に示した構造
と図７に示した構造とでは、受光部１０１に入射する光
全体の分光強度特性も異なり、固体撮像素子の分光感度
特性が異なることとなる。図８は分光感度特性の一例を
示したもので、符号１１１は図５に示した構造における
特性を示し、符号１１２は図７に示した構造における特
性を示している。なお、カラーフィルタ１０４の膜厚を
調整することで固体撮像素子の感度を調整することは可
能であるが、この場合、全波長で同様の比率で感度が増
減するため、例え、分光感度特性１１１と分光感度特性
１１２のピークの値を同じにしても、分光感度特性の形
状は異なったものとなってしまう。
【０００６】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その課題は、固体撮像素子の感度を上げることが
できると共に、カラーフィルタ上の膜形状によらずに固
体撮像素子の分光感度特性を略同じにすることができる
ようにした固体撮像素子用カラーフィルタおよびその製
造方法を提供することにある。
ので、その課題は、固体撮像素子の感度を上げることが
できると共に、カラーフィルタ上の膜形状によらずに固
体撮像素子の分光感度特性を略同じにすることができる
ようにした固体撮像素子用カラーフィルタおよびその製
造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の固体撮像
素子用カラーフィルタは、固体撮像素子の受光部に入射
する光のカラーフィルタを通過する際における光路長が
光路によらずに略一定となるように、固体撮像素子の受
光部に入射する光の各光路に対する膜厚を略一定とした
ものである。
素子用カラーフィルタは、固体撮像素子の受光部に入射
する光のカラーフィルタを通過する際における光路長が
光路によらずに略一定となるように、固体撮像素子の受
光部に入射する光の各光路に対する膜厚を略一定とした
ものである。
【０００８】請求項２記載の固体撮像素子用カラーフィ
ルタは、固体撮像素子の受光部とこの受光部の前面側に
設けられるマイクロレンズとの間に設けられるものにお
いて、受光部に入射する光が通過する部分における両面
の形状がマイクロレンズの焦点を中心とする球面の一部
をなすように形成されたものである。
ルタは、固体撮像素子の受光部とこの受光部の前面側に
設けられるマイクロレンズとの間に設けられるものにお
いて、受光部に入射する光が通過する部分における両面
の形状がマイクロレンズの焦点を中心とする球面の一部
をなすように形成されたものである。
【０００９】請求項３記載の固体撮像素子用カラーフィ
ルタの製造方法は、固体撮像素子の受光部とこの受光部
の前面側に設けられるマイクロレンズとの間に設けられ
る固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法であって、
受光部が形成された基板上に平坦化膜を形成し、この平
坦化膜上における各画素毎の受光部に対応する位置にレ
ジスト材をパターニングし、熱処理によってレジスト材
の表面形状をマイクロレンズの焦点を中心とする球面の
一部をなすように形成し、このレジスト材上にカラーフ
ィルタを形成するものである。
ルタの製造方法は、固体撮像素子の受光部とこの受光部
の前面側に設けられるマイクロレンズとの間に設けられ
る固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法であって、
受光部が形成された基板上に平坦化膜を形成し、この平
坦化膜上における各画素毎の受光部に対応する位置にレ
ジスト材をパターニングし、熱処理によってレジスト材
の表面形状をマイクロレンズの焦点を中心とする球面の
一部をなすように形成し、このレジスト材上にカラーフ
ィルタを形成するものである。
【００１０】請求項４記載の固体撮像素子用カラーフィ
ルタの製造方法は、固体撮像素子の受光部とこの受光部
の前面側に設けられるマイクロレンズとの間に設けられ
る固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法であって、
受光部が形成された基板上に平坦化膜を形成し、この平
坦化膜上における各画素毎の受光部に対応する位置にレ
ジスト材をパターニングし、熱処理によってレジスト材
の表面形状をマイクロレンズの焦点を中心とする球面の
一部をなすように形成し、平坦化膜およびレジスト材の
全面をエッチバックして、平坦化膜の表面形状をマイク
ロレンズの焦点を中心とする球面の一部をなすように形
成し、この平坦化膜上にカラーフィルタを形成するもの
である。
ルタの製造方法は、固体撮像素子の受光部とこの受光部
の前面側に設けられるマイクロレンズとの間に設けられ
る固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法であって、
受光部が形成された基板上に平坦化膜を形成し、この平
坦化膜上における各画素毎の受光部に対応する位置にレ
ジスト材をパターニングし、熱処理によってレジスト材
の表面形状をマイクロレンズの焦点を中心とする球面の
一部をなすように形成し、平坦化膜およびレジスト材の
全面をエッチバックして、平坦化膜の表面形状をマイク
ロレンズの焦点を中心とする球面の一部をなすように形
成し、この平坦化膜上にカラーフィルタを形成するもの
である。
【００１１】請求項１記載の固体撮像素子用カラーフィ
ルタでは、固体撮像素子の受光部に入射する光の各光路
に対する膜厚を略一定とすることで、固体撮像素子の受
光部に入射する光のカラーフィルタを通過する際におけ
る光路長が光路によらずに略一定となり、固体撮像素子
の感度の向上が可能となると共に、カラーフィルタ上の
膜形状によらずに固体撮像素子の分光感度特性が略同じ
になる。
ルタでは、固体撮像素子の受光部に入射する光の各光路
に対する膜厚を略一定とすることで、固体撮像素子の受
光部に入射する光のカラーフィルタを通過する際におけ
る光路長が光路によらずに略一定となり、固体撮像素子
の感度の向上が可能となると共に、カラーフィルタ上の
膜形状によらずに固体撮像素子の分光感度特性が略同じ
になる。
【００１２】請求項２記載の固体撮像素子用カラーフィ
ルタでは、受光部に入射する光が通過する部分における
両面の形状をマイクロレンズの焦点を中心とする球面の
一部をなすように形成することで、固体撮像素子の受光
部に入射する光のカラーフィルタを通過する際における
光路長が光路によらずに略一定となる。
ルタでは、受光部に入射する光が通過する部分における
両面の形状をマイクロレンズの焦点を中心とする球面の
一部をなすように形成することで、固体撮像素子の受光
部に入射する光のカラーフィルタを通過する際における
光路長が光路によらずに略一定となる。
【００１３】請求項３記載の固体撮像素子用カラーフィ
ルタの製造方法では、表面形状をマイクロレンズの焦点
を中心とする球面の一部をなすように形成したレジスト
材上にカラーフィルタを形成することで、両面の形状が
マイクロレンズの焦点を中心とする球面の一部をなすよ
うにカラーフィルタが形成され、固体撮像素子の受光部
に入射する光のカラーフィルタを通過する際における光
路長が光路によらずに略一定となる。
ルタの製造方法では、表面形状をマイクロレンズの焦点
を中心とする球面の一部をなすように形成したレジスト
材上にカラーフィルタを形成することで、両面の形状が
マイクロレンズの焦点を中心とする球面の一部をなすよ
うにカラーフィルタが形成され、固体撮像素子の受光部
に入射する光のカラーフィルタを通過する際における光
路長が光路によらずに略一定となる。
【００１４】請求項４記載の固体撮像素子用カラーフィ
ルタの製造方法では、表面形状をマイクロレンズの焦点
を中心とする球面の一部をなすように形成した平坦化膜
上にカラーフィルタを形成することで、両面の形状がマ
イクロレンズの焦点を中心とする球面の一部をなすよう
にカラーフィルタが形成され、固体撮像素子の受光部に
入射する光のカラーフィルタを通過する際における光路
長が光路によらずに略一定となる。
ルタの製造方法では、表面形状をマイクロレンズの焦点
を中心とする球面の一部をなすように形成した平坦化膜
上にカラーフィルタを形成することで、両面の形状がマ
イクロレンズの焦点を中心とする球面の一部をなすよう
にカラーフィルタが形成され、固体撮像素子の受光部に
入射する光のカラーフィルタを通過する際における光路
長が光路によらずに略一定となる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】図１は本発明の一実施の形態に係る固体撮
像素子用カラーフィルタを含む固体撮像素子の断面構造
を示したものである。この固体撮像素子では、各画素毎
の受光部（フォトセンサ）１１が形成された半導体基板
（例えばシリコン基板）１０上に、平坦化膜の下地膜１
２および平坦化膜１３が順に形成され、平坦化膜１３上
にカラーフィルタ１４が形成されている。カラーフィル
タ１４上にはマイクロレンズ１５が形成されている。平
坦化膜１３は、受光部１１に入射する光１６が通過する
部分における表面形状がマイクロレンズ１５の焦点Ｆを
中心とする球面の一部をなすように形成されている。こ
の平坦化膜１３上に形成されたカラーフィルタ１４は、
受光部１１に入射する光１６が通過する部分における両
面の形状がマイクロレンズ１５の焦点Ｆを中心とする球
面の一部をなすように形成され、受光部１１に入射する
光１６の各光路に対するカラーフィルタ１４の膜厚が略
一定になっている。ここで、受光部１１に入射する光１
６が通過する部分におけるカラーフィルタ１４の下面の
曲率半径をｒ1 、上面の曲率半径をｒ2 とすると、受光
部１１に入射する光１６の各光路に対するカラーフィル
タ１４の膜厚ａはｒ2 −ｒ1 となる。このように受光部
１１に入射する光１６の各光路に対するカラーフィルタ
１４の膜厚が略一定になっていることより、受光部１１
に入射する光１６のカラーフィルタ１４を通過する際に
おける光路長は光路によらずに略一定となっている。
像素子用カラーフィルタを含む固体撮像素子の断面構造
を示したものである。この固体撮像素子では、各画素毎
の受光部（フォトセンサ）１１が形成された半導体基板
（例えばシリコン基板）１０上に、平坦化膜の下地膜１
２および平坦化膜１３が順に形成され、平坦化膜１３上
にカラーフィルタ１４が形成されている。カラーフィル
タ１４上にはマイクロレンズ１５が形成されている。平
坦化膜１３は、受光部１１に入射する光１６が通過する
部分における表面形状がマイクロレンズ１５の焦点Ｆを
中心とする球面の一部をなすように形成されている。こ
の平坦化膜１３上に形成されたカラーフィルタ１４は、
受光部１１に入射する光１６が通過する部分における両
面の形状がマイクロレンズ１５の焦点Ｆを中心とする球
面の一部をなすように形成され、受光部１１に入射する
光１６の各光路に対するカラーフィルタ１４の膜厚が略
一定になっている。ここで、受光部１１に入射する光１
６が通過する部分におけるカラーフィルタ１４の下面の
曲率半径をｒ1 、上面の曲率半径をｒ2 とすると、受光
部１１に入射する光１６の各光路に対するカラーフィル
タ１４の膜厚ａはｒ2 −ｒ1 となる。このように受光部
１１に入射する光１６の各光路に対するカラーフィルタ
１４の膜厚が略一定になっていることより、受光部１１
に入射する光１６のカラーフィルタ１４を通過する際に
おける光路長は光路によらずに略一定となっている。
【００１７】このように本実施の形態に係るカラーフィ
ルタ１４によれば、受光部１１に入射する光１６のカラ
ーフィルタ１４を通過する際における光路長が光路によ
らずに略一定となっていることから、図５または図７に
示したようにカラーフィルタ１４を平坦に形成した場合
のようにマイクロレンズの中心部以外を通る光に対すす
る透過率がマイクロレンズの中心部を通る光に対する透
過率よりも低下することがなく、固体撮像素子の感度を
上げることができる。
ルタ１４によれば、受光部１１に入射する光１６のカラ
ーフィルタ１４を通過する際における光路長が光路によ
らずに略一定となっていることから、図５または図７に
示したようにカラーフィルタ１４を平坦に形成した場合
のようにマイクロレンズの中心部以外を通る光に対すす
る透過率がマイクロレンズの中心部を通る光に対する透
過率よりも低下することがなく、固体撮像素子の感度を
上げることができる。
【００１８】図２は本実施の形態に係るカラーフィルタ
１４を含む固体撮像素子において、マイクロレンズの形
状およびサイズが異なる２つの場合における光路を示す
説明図である。この図において、サイズの小さいマイク
ロレンズ１５Ａを用いた場合においてマイクロレンズ１
５Ａの周辺部を通る光の光路を符号１６Ａで示し、サイ
ズの大きいマイクロレンズ１５Ｂを用いた場合において
マイクロレンズ１５Ｂの周辺部を通る光の光路を符号１
６Ｂで示している。この図から分かるように、本実施の
形態に係るカラーフィルタ１４によれば、受光部１１に
入射する光の各光路に対するカラーフィルタ１４の膜厚
が略一定になっているので、マイクロレンズ１５Ａ，１
５Ｂの形状およびサイズが異なっても、受光部１１に入
射する光のカラーフィルタ１４を通過する際における光
路長は光路によらずに略一定となる。従って、マイクロ
レンズ１５の形状やサイズ等が異なることによりカラー
フィルタ１４上の膜形状が異なっても、固体撮像素子の
分光感度特性を略同じにすることができる。
１４を含む固体撮像素子において、マイクロレンズの形
状およびサイズが異なる２つの場合における光路を示す
説明図である。この図において、サイズの小さいマイク
ロレンズ１５Ａを用いた場合においてマイクロレンズ１
５Ａの周辺部を通る光の光路を符号１６Ａで示し、サイ
ズの大きいマイクロレンズ１５Ｂを用いた場合において
マイクロレンズ１５Ｂの周辺部を通る光の光路を符号１
６Ｂで示している。この図から分かるように、本実施の
形態に係るカラーフィルタ１４によれば、受光部１１に
入射する光の各光路に対するカラーフィルタ１４の膜厚
が略一定になっているので、マイクロレンズ１５Ａ，１
５Ｂの形状およびサイズが異なっても、受光部１１に入
射する光のカラーフィルタ１４を通過する際における光
路長は光路によらずに略一定となる。従って、マイクロ
レンズ１５の形状やサイズ等が異なることによりカラー
フィルタ１４上の膜形状が異なっても、固体撮像素子の
分光感度特性を略同じにすることができる。
【００１９】図３は図２に示した２つの場合における固
体撮像素子の分光感度特性の一例を示したもので、符号
２１はマイクロレンズ１５Ａを用いた場合における特性
を示し、符号２２はマイクロレンズ１５Ｂを用いた場合
における特性を示している。この図に示したように、マ
イクロレンズ１５の形状やサイズ等により感度の大きさ
は変化するが、分光感度特性の形状は波長にかかわらず
に一定の比率で増減する。従って、正規化した場合の分
光感度特性の形状は、マイクロレンズ１５の形状やサイ
ズ等にかかわらずに略同じになる。
体撮像素子の分光感度特性の一例を示したもので、符号
２１はマイクロレンズ１５Ａを用いた場合における特性
を示し、符号２２はマイクロレンズ１５Ｂを用いた場合
における特性を示している。この図に示したように、マ
イクロレンズ１５の形状やサイズ等により感度の大きさ
は変化するが、分光感度特性の形状は波長にかかわらず
に一定の比率で増減する。従って、正規化した場合の分
光感度特性の形状は、マイクロレンズ１５の形状やサイ
ズ等にかかわらずに略同じになる。
【００２０】次に、図４を参照して、本実施の形態に係
る固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法について説
明する。この製造方法では、まず、図４（ａ）に示すよ
うに、各画素毎の受光部１１が形成された半導体基板１
０上に、平坦化膜の下地膜１２を形成する。この平坦化
膜の下地膜１２は、例えばプラズマＣＶＤ（ChemicalVa
por Deposition:化学的気相成長 )法によりプラズマナ
イトライド（ＳｉＮ：Ｈ）を堆積させて形成する。次
に、平坦化膜の下地膜１２の上に平坦化膜１３をコータ
（塗布装置）により塗布する。平坦化膜１３には、例え
ば熱硬化性アクリル樹脂（例えばＪＳＳ（日本合成ゴム
社の製品名））が用いられる。次に、図４（ｂ）に示す
ように、平坦化膜１３上にマイクロレンズ材料でもある
レジスト材１７（例えばＨＰＲ（富士ハント社の製品
名））をコータにより塗布し、ホト・リソグラフィ工程
により、平坦化膜１３上における各画素毎の受光部１１
に対応する位置にレジスト材１７をパターニングする。
次に、図４（ｃ）に示すように、熱処理によってレジス
ト材１７の表面形状を、後に形成するマイクロレンズ１
５の焦点を中心とする球面の一部をなすように形成す
る。ここで、レジスト材１７の表面形状は、レジスト材
１７の材料、膜厚および熱処理の温度によって制御す
る。次に、平坦化膜１３およびレジスト材１７の全面を
エッチバックして、図４（ｃ）において破線１８で示す
ように、平坦化膜１３の表面形状をマイクロレンズ１５
の焦点を中心とする球面の一部をなすように形成する。
る固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法について説
明する。この製造方法では、まず、図４（ａ）に示すよ
うに、各画素毎の受光部１１が形成された半導体基板１
０上に、平坦化膜の下地膜１２を形成する。この平坦化
膜の下地膜１２は、例えばプラズマＣＶＤ（ChemicalVa
por Deposition:化学的気相成長 )法によりプラズマナ
イトライド（ＳｉＮ：Ｈ）を堆積させて形成する。次
に、平坦化膜の下地膜１２の上に平坦化膜１３をコータ
（塗布装置）により塗布する。平坦化膜１３には、例え
ば熱硬化性アクリル樹脂（例えばＪＳＳ（日本合成ゴム
社の製品名））が用いられる。次に、図４（ｂ）に示す
ように、平坦化膜１３上にマイクロレンズ材料でもある
レジスト材１７（例えばＨＰＲ（富士ハント社の製品
名））をコータにより塗布し、ホト・リソグラフィ工程
により、平坦化膜１３上における各画素毎の受光部１１
に対応する位置にレジスト材１７をパターニングする。
次に、図４（ｃ）に示すように、熱処理によってレジス
ト材１７の表面形状を、後に形成するマイクロレンズ１
５の焦点を中心とする球面の一部をなすように形成す
る。ここで、レジスト材１７の表面形状は、レジスト材
１７の材料、膜厚および熱処理の温度によって制御す
る。次に、平坦化膜１３およびレジスト材１７の全面を
エッチバックして、図４（ｃ）において破線１８で示す
ように、平坦化膜１３の表面形状をマイクロレンズ１５
の焦点を中心とする球面の一部をなすように形成する。
【００２１】次に、図４（ｄ）に示すように、平坦化膜
１３上にカラーフィルタ１４を形成する。その結果、カ
ラーフィルタ１４は、受光部１１に入射する光が通過す
る部分における両面の形状がマイクロレンズ１５の焦点
を中心とする球面の一部をなすように形成される。カラ
ーフィルタ１４の形成は、例えば、まず、平坦化膜１３
上にカラーフィルタ１４の元となる材料をパターニング
し、元となる材料を染めることによって行うが、元々色
のついた材料をカラーフィルタとしてパターニングする
こともある。次に、図４（ｅ）に示すように、カラーフ
ィルタ１４上にマイクロレンズ１５を形成する。マイク
ロレンズ１５の形成は、例えば、まず、カラーフィルタ
１４上に、保護膜（例えばＣＭＳ（東ソー社の製品
名））を形成し、その上にレジスト材（例えばＨＰＲ
（製品名））をパターニングし、熱処理によってレジス
ト材の表面を球面状にし、全面をエッチバックすること
によって行う。ここで、マイクロレンズ１５の形状は、
レジスト材の材料、膜厚および熱処理の温度によって制
御する。
１３上にカラーフィルタ１４を形成する。その結果、カ
ラーフィルタ１４は、受光部１１に入射する光が通過す
る部分における両面の形状がマイクロレンズ１５の焦点
を中心とする球面の一部をなすように形成される。カラ
ーフィルタ１４の形成は、例えば、まず、平坦化膜１３
上にカラーフィルタ１４の元となる材料をパターニング
し、元となる材料を染めることによって行うが、元々色
のついた材料をカラーフィルタとしてパターニングする
こともある。次に、図４（ｅ）に示すように、カラーフ
ィルタ１４上にマイクロレンズ１５を形成する。マイク
ロレンズ１５の形成は、例えば、まず、カラーフィルタ
１４上に、保護膜（例えばＣＭＳ（東ソー社の製品
名））を形成し、その上にレジスト材（例えばＨＰＲ
（製品名））をパターニングし、熱処理によってレジス
ト材の表面を球面状にし、全面をエッチバックすること
によって行う。ここで、マイクロレンズ１５の形状は、
レジスト材の材料、膜厚および熱処理の温度によって制
御する。
【００２２】なお、上述の製造方法では、図４（ｃ）に
示したように、熱処理によってレジスト材１７の表面形
状をマイクロレンズ１５の焦点を中心とする球面の一部
をなすように形成した後、全面をエッチバックして、平
坦化膜１３の表面形状をマイクロレンズ１５の焦点を中
心とする球面の一部をなすように形成し、その上にカラ
ーフィルタ１４を形成するようにしたが、熱処理によっ
てレジスト材１７の表面形状をマイクロレンズ１５の焦
点を中心とする球面の一部をなすように形成した後、エ
ッチバックすることなく、レジスト材１７および平坦化
膜１３上にカラーフィルタ１４を形成しても良い。この
場合も、カラーフィルタ１４は、受光部１１に入射する
光が通過する部分における両面の形状がマイクロレンズ
１５の焦点を中心とする球面の一部をなすように形成さ
れる。
示したように、熱処理によってレジスト材１７の表面形
状をマイクロレンズ１５の焦点を中心とする球面の一部
をなすように形成した後、全面をエッチバックして、平
坦化膜１３の表面形状をマイクロレンズ１５の焦点を中
心とする球面の一部をなすように形成し、その上にカラ
ーフィルタ１４を形成するようにしたが、熱処理によっ
てレジスト材１７の表面形状をマイクロレンズ１５の焦
点を中心とする球面の一部をなすように形成した後、エ
ッチバックすることなく、レジスト材１７および平坦化
膜１３上にカラーフィルタ１４を形成しても良い。この
場合も、カラーフィルタ１４は、受光部１１に入射する
光が通過する部分における両面の形状がマイクロレンズ
１５の焦点を中心とする球面の一部をなすように形成さ
れる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子用カラーフィルタおよびその製造方法によれば、固体
撮像素子の受光部に入射する光のカラーフィルタを通過
する際における光路長が光路によらずに略一定となり、
固体撮像素子の感度を上げることができると共に、カラ
ーフィルタ上の膜形状によらずに固体撮像素子の分光感
度特性を略同じにすることができるという効果がある。
子用カラーフィルタおよびその製造方法によれば、固体
撮像素子の受光部に入射する光のカラーフィルタを通過
する際における光路長が光路によらずに略一定となり、
固体撮像素子の感度を上げることができると共に、カラ
ーフィルタ上の膜形状によらずに固体撮像素子の分光感
度特性を略同じにすることができるという効果がある。
【図１】本発明の一実施の形態に係る固体撮像素子用カ
ラーフィルタを含む固体撮像素子の断面構造を示す断面
図である。
ラーフィルタを含む固体撮像素子の断面構造を示す断面
図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る固体撮像素子用カ
ラーフィルタの作用を説明するための説明図である。
ラーフィルタの作用を説明するための説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る固体撮像素子用カ
ラーフィルタを含む固体撮像素子の分光感度特性の一例
を示す特性図である。
ラーフィルタを含む固体撮像素子の分光感度特性の一例
を示す特性図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る固体撮像素子用カ
ラーフィルタの製造方法を示す説明図である。
ラーフィルタの製造方法を示す説明図である。
【図５】従来の固体撮像素子の断面構造の一例を示す断
面図である。
面図である。
【図６】図５に示した固体撮像素子においてマイクロレ
ンズの中心部を通る光とマイクロレンズの周辺部を通る
光の透過率を示す特性図である。
ンズの中心部を通る光とマイクロレンズの周辺部を通る
光の透過率を示す特性図である。
【図７】図５に示した固体撮像素子に比べてマイクロレ
ンズの形状およびサイズが異なる固体撮像素子の断面構
造を示す断面図である。
ンズの形状およびサイズが異なる固体撮像素子の断面構
造を示す断面図である。
【図８】図５に示した固体撮像素子と図７に示した固体
撮像素子の分光感度特性の一例を示す特性図である。
撮像素子の分光感度特性の一例を示す特性図である。
１１ 受光部 １３ 平坦化膜 １４ カラーフィルタ １５ マイクロレンズ １６ 光 Ｆ 焦点
Claims (4)
- 【請求項１】 固体撮像素子の受光部の前面側に設けら
れる固体撮像素子用カラーフィルタにおいて、 固体撮像素子の受光部に入射する光のカラーフィルタを
通過する際における光路長が光路によらずに略一定とな
るように、固体撮像素子の受光部に入射する光の各光路
に対する膜厚を略一定としたことを特徴とする固体撮像
素子用カラーフィルタ。 - 【請求項２】 固体撮像素子の受光部とこの受光部の前
面側に設けられるマイクロレンズとの間に設けられる固
体撮像素子用カラーフィルタにおいて、 受光部に入射する光が通過する部分における両面の形状
がマイクロレンズの焦点を中心とする球面の一部をなす
ように形成されたことを特徴とする固体撮像素子用カラ
ーフィルタ。 - 【請求項３】 固体撮像素子の受光部とこの受光部の前
面側に設けられるマイクロレンズとの間に設けられる固
体撮像素子用カラーフィルタの製造方法であって、 受光部が形成された基板上に平坦化膜を形成し、 この平坦化膜上における各画素毎の受光部に対応する位
置にレジスト材をパターニングし、 熱処理によってレジスト材の表面形状をマイクロレンズ
の焦点を中心とする球面の一部をなすように形成し、 このレジスト材上にカラーフィルタを形成することを特
徴とする固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法。 - 【請求項４】 固体撮像素子の受光部とこの受光部の前
面側に設けられるマイクロレンズとの間に設けられる固
体撮像素子用カラーフィルタの製造方法であって、 受光部が形成された基板上に平坦化膜を形成し、 この平坦化膜上における各画素毎の受光部に対応する位
置にレジスト材をパターニングし、 熱処理によってレジスト材の表面形状をマイクロレンズ
の焦点を中心とする球面の一部をなすように形成し、 平坦化膜およびレジスト材の全面をエッチバックして、
平坦化膜の表面形状をマイクロレンズの焦点を中心とす
る球面の一部をなすように形成し、 この平坦化膜上にカラーフィルタを形成することを特徴
とする固体撮像素子用カラーフィルタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29164995A JPH09116914A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 固体撮像素子用カラーフィルタおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29164995A JPH09116914A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 固体撮像素子用カラーフィルタおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09116914A true JPH09116914A (ja) | 1997-05-02 |
Family
ID=17771688
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29164995A Pending JPH09116914A (ja) | 1995-10-16 | 1995-10-16 | 固体撮像素子用カラーフィルタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09116914A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002314058A (ja) * | 2001-04-17 | 2002-10-25 | Sony Corp | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| WO2004030101A1 (ja) * | 2002-09-27 | 2004-04-08 | Sony Corporation | 固体撮像素子及びその製造方法 |
| US6734031B2 (en) | 2002-05-16 | 2004-05-11 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Solid-state imaging device and manufacturing method for solid-state imaging device |
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| KR100790232B1 (ko) * | 2001-11-06 | 2008-01-02 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서의 마이크로 렌즈 형성방법 |
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| US7683388B2 (en) | 2005-03-01 | 2010-03-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Image pickup device with color filter arranged for each color on interlayer lenses |
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| JP2010245466A (ja) * | 2009-04-10 | 2010-10-28 | Canon Inc | 固体撮像素子 |
| US8878115B2 (en) | 2011-02-09 | 2014-11-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion element, and photoelectric conversion apparatus and imaging system having a light guide |
| DE102014116852A1 (de) * | 2014-11-18 | 2016-05-19 | Sick Ag | Optoelektronischer Sensor mit einem Empfangselement |
-
1995
- 1995-10-16 JP JP29164995A patent/JPH09116914A/ja active Pending
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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