JPH10112533A

JPH10112533A - 固体撮像素子

Info

Publication number: JPH10112533A
Application number: JP26393096A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Okazaki; 雄一岡崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1998-04-28

Abstract

(57)【要約】【課題】遮光膜の遮光性の向上を図らなくても、ＯＰ
Ｂ領域の遮光膜より下層への光透過を抑制できるように
する。【解決手段】有効画素領域とＯＰＢ領域２とに分離さ
れた画素部を備え、該画素部が、光電変換を行う受光部
１１と、有効画素領域における受光部１１以外への光Ｒ
の入射を遮断する遮光膜１５と、遮光膜１５よりも光Ｒ
の入射側に形成された色フィルタ１８、４とを有してな
る固体撮像素子において、ＯＰＢ領域３における色フィ
ルタ４は、有効画素領域における色フィルタ１８が光Ｒ
を透過する透過率よりも低い透過率を有する材料からな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子に関
し、特に有効画素領域外に光学的黒領域を有する構成の
固体撮像素子に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電荷結合素子（ＣＣＤ）等を用
いてなる固体撮像素子は、図５に示すように有効画素領
域２と光学的黒領域（以下、ＯＰＢ領域と記す）３とに
分離された画素部１を備えて構成されている。ＯＰＢ領
域３は、固体撮像素子の出力信号の黒信号レベルを決め
る領域、すなわち有効画素領域２の出力の相対的な信号
レベルを決定する基準を決める領域であり、有効画素領
域２の周辺に設けられている。

【０００３】図６（ａ）および図７は従来の上記有効画
素領域２の水平方向の断面図であり、図６（ｂ）はＯＰ
Ｂ領域３の水平方向の断面図である。図６（ａ）、
（ｂ）に示すように画素部１では、シリコン（Ｓｉ）等
の半導体基板１０の表層部に、光電変換を行う受光部１
１および転送レジスタ部１２等が形成されており、半導
体基板１０上でかつ転送レジスタ部１２の直上位置に転
送電極１４が形成されている。さらに半導体基板１０上
には転送電極１４を覆って絶縁膜１３が形成されてお
り、絶縁膜１３上にはアルミニウム（Ａｌ）からなる遮
光膜１５が形成されている。この遮光膜１５は、有効画
素領域２の受光部１１のみに光Ｒを取り込み、有効画素
領域２における転送レジスタ部１２等やＯＰＢ領域３へ
の光Ｒの入射を防止するために設けられるもので、転送
電極１４を覆いかつ有効画素領域２における受光部１１
位置のみを開口した状態で形成されている。

【０００４】遮光膜１５上には、保護膜（図７（ａ）参
照）１６および平坦化透光層１７を介して色フィルタ１
８が形成されている。色フィルタ１８は、この例では
赤、緑、青の３色の着色パターン１８ａ、１８ｂ、１８
ｃからなり、有効画素領域２、ＯＰＢ領域３のいずれの
領域においても同じように、すなわち各着色パターン１
８ａ、１８ｂ、１８ｃが互いに重ならないようにパター
ン形成されている。また色フィルタ１８上には平坦化透
光層１９が形成されており、平坦化透光層１９の上方で
かつ受光部１１の直上位置には、固体撮像素子に入射し
た光Ｒを有効画素領域２の受光部１１に集光させるため
のオンチップマイクロレンズ２０が設けられている。

【０００５】このように構成された固体撮像素子では、
特にＯＰＢ領域３の遮光膜１５より下層への光Ｒの透過
を防止することが重要である。ＯＰＢ領域３の遮光膜１
５より下層を完全に遮光すると、黒信号レベルがＯＰＢ
領域３の暗電流成分のみを信号とした基準レベルとなる
が、遮光が不完全であると、大光量の光ＲがＯＰＢ領域
３に照射された場合に黒信号レベルが浮くことで大幅な
セットアップズレを起こし、有効画素領域２の正確な信
号が得られなくなって、いわゆる色ズレが発生すること
になるからである。よって特にＯＰＢ領域３の遮光膜１
５の下層は、固体撮像素子にいかなる光量の光Ｒが入射
しても完全に遮光されることが必要である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の固体撮像素子で
は、図７（ａ）に示すように遮光膜１５の膜厚が十分に
厚かったため、図６（ｂ）に示すＯＰＢ領域３の遮光膜
１５より下層への光Ｒの透過が特に問題とならなかっ
た。しかしながら、近年では、固体撮像素子の小型化が
進むにつれて、図７（ｂ）に示すように有効画素領域２
におけるオンチップマイクロレンズ２０形状の最適化の
みでは最適な集光状態が得られなくなってきており、結
果として集光が不十分になって感度低下やスミア等の悪
影響を引き起こすようになっている。そのため、図７
（ｃ）に示すように膜厚方向の縮小化も要求されてきて
おり、これに伴って遮光膜１５の膜厚調整以外でＯＰＢ
領域３への光透過を抑制する工夫が必要となってきてい
る。

【０００７】現在、遮光膜１５の膜厚調整以外でその遮
光性を向上させる工夫として、遮光膜１５の下層に酸化
アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）等の別種の膜を介在させ、
遮光膜１５のＡｌの柱状グレインを断ち切る方法や、Ｏ
ＰＢ領域３への光透過のみを抑制するためにＯＰＢ領域
３のみの遮光膜１５を厚くする方法が検討されている。
また遮光膜１５の遮光性を悪化させる大きな原因は、Ａ
ｌのカバレージ不足にあることから、Ａｌのグレインサ
イズを微小化したり、遮光膜１５をスパッタリング法で
形成するにあたってのスパッタリング温度やスパッタリ
ング装置のカソードを変更することによりＡｌの膜質の
改善し、このことによりＡｌカバレージの改善を図る方
法等も検討されている。

【０００８】ところが、Ａｌのカバレージ不足に起因す
る遮光性１５の悪化は、Ａｌの膜質とともに遮光膜１５
の下層に形成されている転送電極１４の形状、段差が大
きく影響している。このため、Ａｌの膜質の改善を図る
だけではＡｌカバレージの改善には不十分である。ま
た、前述した遮光膜１５の下層にＡｌ₂Ｏ₃等を介在さ
せる方法は、転送電極１４の形状、段差の影響を考慮し
ていないことから、上記Ａｌカバレージを改善する対策
としてはあまり効果がない。さらにＯＰＢ領域３のみ遮
光膜１５を厚くする方法は、有効画素領域２におけるＡ
ｌカバレージの改善が図られておらず、結果としてスミ
アの発生を招くことになる。またＯＰＢダーク段差、つ
まり有効画素領域２の暗電流レベルとＯＰＢ領域３の暗
電流レベルとの差を増大させることになって、画質の低
下にもつながる。したがって、遮光膜１５の遮光性の向
上以外にＯＰＢ領域３の遮光膜１５より下層への光透過
を解決する方法が求められている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の請求項１の発明は、有効画素領域とＯＰＢ領域とに分
離された画素部を備え、この画素部が、光電変換を行う
受光部と、有効画素領域における受光部以外への光の入
射を遮断する遮光膜と、遮光膜よりも上記光の入射側に
形成された色フィルタとを有してなる固体撮像素子にお
いて、ＯＰＢ領域における色フィルタは、有効画素領域
における色フィルタが上記光を透過する透過率よりも低
い透過率を有する材料からなることを特徴とする。

【００１０】請求項１の発明では、ＯＰＢ領域における
遮光膜の光の入射側に、有効画素領域における色フィル
タの光の透過率よりも低い透過率の色フィルタが設けら
れているため、従来よりもＯＰＢ領域の色フィルタより
下層への光の透過が抑制されることになる。この結果、
ＯＰＢ領域の遮光膜に入射する光量が低減する。

【００１１】また請求項２の発明は、有効画素領域と光
学的黒領域とに分離された画素部を備え、この画素部
が、光電変換を行う受光部と、有効画素領域における受
光部以外への光の入射を遮断する遮光膜と、遮光膜より
も上記光の入射側に形成された色フィルタとを有してな
る固体撮像素子において、光学的黒領域における色フィ
ルタと遮光膜側との間および当該色フィルタの上記光の
入射側の少なくとも一方には、上記色フィルタと異なる
色の色フィルタが設けられていることを特徴とする。

【００１２】請求項２の発明では、ＯＰＢ領域における
色フィルタと遮光膜との間およびその色フィルタの光の
入射側の少なくとも一方に、上記の色フィルタと異なる
色フィルタが設けられていることから、遮光膜の光の入
射側に少なくとも２層の色フィルタが存在していること
になる。よって、ＯＰＢ領域におけるこの２層の色フィ
ルタの光の透過率は、従来のＯＰＢ領域における１層の
色フィルタのそれよりも低いものとなるため、ＯＰＢ領
域の２層の色フィルタより下層への光の透過が抑制され
る。この結果、ＯＰＢ領域の遮光膜に入射する光量が低
減する。

【００１３】また請求項３の発明は、有効画素領域と光
学的黒領域とに分離された画素部を備え、この画素部
が、光電変換を行う受光部と、有効画素領域における受
光部以外への光の入射を遮断する遮光膜と、遮光膜より
も上記光の入射側に形成された色フィルタとを有してな
る固体撮像素子において、有効画素領域における色フィ
ルタは、複数色の着色パターンで形成されたものであ
り、光学的黒領域における色フィルタは、上記複数色の
着色パターンの少なくとも２色のそれぞれからなるパタ
ーンが互いに重なる状態で形成されたものであることを
特徴とする。

【００１４】請求項３の発明では、ＯＰＢ領域における
遮光膜の光の入射側に、有効画素領域を構成する複数色
の着色パターンの少なくとも２色が重なって形成された
色フィルタが設けられているため、従来のＯＰＢ領域に
おける色フィルタよりも光の透過率が低いものとなる。
よって、色フィルタより下層への光の透過が抑えられ
て、ＯＰＢ領域の遮光膜に入射する光量が低減すること
になる。また、従来の色フィルタを形成するためのマス
クパターンをＯＰＢ領域のみ変更するだけでＯＰＢ領域
の色フィルタを形成可能であり、よって製造工程数が増
えない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る固体撮像素子
の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。なお、本
実施形態では、固体撮像素子における水平転送方向（Ｈ
方向）を単に水平方向と記す。図１は請求項１の発明の
一実施形態である第１実施形態の固体撮像素子を示す図
であり、特に請求項１の発明の特徴であるＯＰＢ領域の
水平方向の要部断面を示したものである。図１に示すよ
うに、この固体撮像素子において図６に示す固体撮像素
子と異なるところは、有効画素領域２とＯＰＢ領域３と
に分離された画素部１（図５参照）のそのＯＰＢ領域３
における色フィルタ４の構成にある。

【００１６】すなわち、第１実施形態の固体撮像素子に
おいてＯＰＢ領域３では、従来と同様、受光部１１およ
び転送レジスタ部１２を備えた半導体基板１０上に転送
電極１４が形成されており、さらに半導体基板１０上に
転送電極１４を覆って絶縁膜１３が形成されている。な
おここでは、固体撮像素子へ入射する光Ｒの入射側を半
導体基板１０の上面としている。また絶縁膜１３上に、
半導体基板１０の受光部１１位置が開口していない状態
で、つまりＯＰＢ領域３全面を覆う状態でＡｌからなる
遮光膜１５が形成されており、遮光膜１５上に、表面が
平坦化されている平坦化透光層１７が保護膜（図示略）
を介して形成されている。

【００１７】一方、上記色フィルタ４は、従来と同様に
平坦化透光層１７上に形成されているが、図６（ａ）で
示した有効画素領域２の色フィルタ１８のように３色の
着色パターン１８ａ、１８ｂ、１８ｃで構成されておら
ず、遮光膜１５全面を覆う１色の着色パターンのみで構
成されている。またこの着色パターン、すなわち色フィ
ルタ４は、上記した有効画素領域２における色フィルタ
１８が光Ｒを透過する透過率よりも低い透過率を有する
材料からなっている。ここで、第１実施形態における有
効画素領域は従来と同様に構成されているため、以下の
有効画素領域の説明には図６（ａ）を用いることとす
る。

【００１８】例えば有効画素領域２の色フィルタ１８を
構成する着色パターン１８ａ、１８ｂ、１８ｃが赤、
緑、青のそれぞれのパターンであり、入射する光Ｒの波
長が３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ程度であるとする。この場
合、色フィルタ４は、上記３色の着色パターン１８ａ、
１８ｂ、１８ｃのうち、上記波長領域におけるトータル
の透過率が最も低いものよりもさらに低い透過率を有し
ている。

【００１９】このような色フィルタ４の材料には、従来
の色フィルタ４の材料の中で上記条件を満たすものを用
いることができる。従来の材料としては、例えばゼラチ
ンやカゼイン−重クロム酸塩系の感光性ポリマーあるい
は合成感光性ポリマーが染色によりで着色されたもの
や、顔料により着色されたフォトレジストのような感光
性ポリマー等が挙げられる。この実施形態では、ＯＰＢ
領域３の色フィルタ４は、これへの入射光Ｒをほぼ遮断
できる黒色に着色されたポリマーで構成されている。な
お、ＯＰＢ領域３の色フィルタ４上には従来と同様に、
平坦化透光層１９が形成されており、平坦化透光層１９
上の受光部１１の直上位置には、オンチップマイクロレ
ンズ２０が設けられている。

【００２０】上記の色フィルタ４を形成する場合には、
予め従来法によって半導体基板１０に、受光部１１、転
送レジスタ部１２、絶縁膜１３、転送電極１４、遮光膜
１５、保護膜、平坦化透光層１７等を形成したものを用
意する。そしてまず、染色法、顔料分散法等の方法によ
り、図６（ａ）に示すごとく有効画素領域２の平坦化透
光層１７上に、互いに重ならない状態で３色の着色パタ
ーン１８ａ、１８ｂ、１８ｃからなる色フィルタ１８を
形成する。この際、着色パターン１８ａ、１８ｂ、１８
ｃ形成のためのパターニングでそれぞれ用いるマスクと
して、従来のマスクパターンのうちＯＰＢ領域３形成部
分を変更したもの、すなわちＯＰＢ領域３に着色パター
ン１８ａ、１８ｂ、１８ｃがそれぞれ形成されないよう
なものを用いる。次いで、染色法、顔料分散法等の方法
を用いて、ＯＰＢ領域３における平坦化透光層１７上に
遮光膜１５全面を覆う状態で例えば黒色の色フィルタ４
を形成する。

【００２１】あるいは、半導体基板１０に平坦化透光層
１７まで形成したものを用意した後、ＯＰＢ領域３にお
ける平坦化透光層１７上のみに色フィルタ４を形成し、
続いて有効画素領域２における平坦化透光層１７上のみ
に３色の着色パターン１８ａ、１８ｂ、１８ｃからなる
色フィルタ１８を形成してもよい。こうして有効画素領
域の色フィルタおよびＯＰＢ領域３の色フィルタ４を形
成した後は、従来法により平坦化透過層１９とＯＣＬ２
０とを形成することによって、固体撮像素子が製造され
る。

【００２２】以上のように第１実施形態では、ＯＰＢ領
域３における遮光膜１５上、つまり光Ｒの入射側に光Ｒ
に対して低透過率の色フィルタ４を設けるので、光Ｒが
色フィルタ４より下層に透過するのを大幅に抑えること
ができる。この結果、ＯＰＢ領域３の遮光膜１５に入射
する光量を低減させることができため、従来のように遮
光膜１５の遮光性の向上を図らなくても遮光膜１５より
下層への光透過を抑制することが可能となる。したがっ
て、ＯＰＢ領域３の暗電流成分のみを信号とした黒信号
レベルを安定して得ることができ、有効画素領域２の信
号を常に正確に処理できるので、第１実施形態の固体撮
像素子によれば色ズレ等が発生しない良好な画質を得る
ことができる。

【００２３】なお、第１実施形態では、有効画素領域の
色フィルタが赤、緑、青のそれぞれからなる着色パター
ンからなる場合について述べたが、例えばこれら３色と
補色の関係にあるシアン、マゼンタ、イエローの３色を
用いて色フィルタを構成してもよい。この場合、シア
ン、マゼンタ、イエローに加えて例えばイエローパター
ンとシアンパターンとの積層によりグリーンの着色パタ
ーンが形成される。

【００２４】次に、請求項２の発明の一実施形態である
第２実施形態の固体撮像素子を図２に基づいて説明す
る。ここで、図２は特に請求項２の発明の特徴であるＯ
ＰＢ領域の水平方向の要部断面を示したものである。図
２に示すように、この固体撮像素子において第１実施形
態の固体撮像素子と異なるところは、ＯＰＢ領域３にお
ける色フィルタ５の構成にある。なお、この実施形態で
も有効画素領域が従来と同様に構成されているため、有
効画素領域の説明には図６（ａ）を用いることとする。

【００２５】すなわち、第２実施形態においてＯＰＢ領
域３の色フィルタ５は、第１の色フィルタ５１および第
２の色フィルタ５２の２層からなっている。第１の色フ
ィルタ５１は、例えば有効画素領域２の色フィルタ１８
と同様に構成されたものである。したがって、例えば
赤、緑、青の３色の着色パターン１８ａ、１８ｂ、１８
ｃが互いに重ならない状態で形成されたものとなってい
る。第２の色フィルタ５２は、第１のフィルタ５１上で
かつ平坦化透過層１９との間に設けられており、第１の
フィルタ５１全面、つまり遮光膜１５全面を覆う例えば
１層の着色パターンで構成されているものである。また
第１の色フィルタ５１とは異なる色のフィルタからなっ
ている。しかも第２の色フィルタ５２は、有効画素領域
２の色フィルタ１８が光Ｒを透過する透過率、つまり第
１フィルタ５１のみの透過率よりも、第１の色フィルタ
５１との組み合わせによって色フィルタ５の透過率を低
下させる色からなっている。

【００２６】例えば第１の色フィルタ５１を構成する着
色パターン１８ａ、１８ｂ、１８ｃが赤、緑、青のそれ
ぞれのパターンであり、入射する光Ｒの波長が３８０ｎ
ｍ〜７８０ｎｍ程度であるとする。この場合、第２の色
フィルタ５２は、上記３色の着色パターン１８ａ、１８
ｂ、１８ｃのうち、上記波長領域におけるトータルの透
過率が最も低いものよりもさらに低い透過率を有してい
る。

【００２７】あるいは第２の色フィルタ５２は、第１の
色フィルタ５１の３色の着色パターン１８ａ、１８ｂ、
１８ｃに対応して設けられた３色の着色パターンからな
っている。この場合、各着色パターンは、対応する着色
パターン１８ａ、１８ｂ、１８ｃとは異なる色に形成さ
れており、各着色パターン１８ａ、１８ｂ、１８ｃに重
なる状態で形成されている。また入射する光Ｒの波長が
３８０ｎｍ〜７８０ｎｍ程度である場合、着色パターン
１８ａ、１８ｂ、１８ｃと重なった状態でのその波長領
域におけるトータルの光Ｒの透過率が、着色パターン１
８ａ、１８ｂ、１８ｃのみの上記波長領域におけるトー
タルの光Ｒの透過率よりも低くなる色に形成されてい
る。このような色フィルタ５の材料には、第１実施形態
と同様に従来の材料を用いることができる。なお、ＯＰ
Ｂ領域３の色フィルタ５上には従来と同様に、平坦化透
光層１９およびオンチップマイクロレンズ２０が設けら
れている。

【００２８】上記の色フィルタ５を形成する場合には、
第１実施形態と同様、半導体基板１０に、受光部１１、
転送レジスタ部１２、絶縁膜１３、転送電極１４、遮光
膜１５、保護膜、平坦化透光層１７を形成したものを用
意する。そしてまず、従来の方法によって、有効画素領
域２およびＯＰＢ領域３に着色パターン１８ａ、１８
ｂ、１８ｃをそれぞれ形成して色フィルタ１８および第
１の色フィルタ５１を得る。次いで染料法、顔料分散法
等によって、ＯＰＢ領域３の第１の色フィルタ５１上
に、第１のフィルタ５１全面を覆う状態で第２の色フィ
ルタ５２を形成し、第１の色フィルタ５１と第２の色フ
ィルタ５２とからなる色フィルタ５を得る。こうしてＯ
ＰＢ領域３の色フィルタ５を形成した後は、従来法によ
って平坦化透過層１９とＯＣＬ２０とを形成することに
よって、固体撮像素子が製造される。

【００２９】以上のように第２実施形態では、ＯＰＢ領
域３における遮光膜１５上、つまり光Ｒの入射側に設け
られた色フィルタ５が、従来の色フィルタである第１の
色フィルタ５１と、この上層に設けられかつ第１の色フ
ィルタ５１とは異なる色の第２の色フィルタ５２との２
層からなっている。このため、ＯＰＢ領域３における色
フィルタ５の光の透過率は、従来のＯＰＢ領域における
色フィルタのそれよりも低いものとなるので、色フィル
タ５より下層への光Ｒの透過を大幅に抑えられることが
できる。この結果、ＯＰＢ領域３の遮光膜１５に入射す
る光量を低減させることができ、遮光膜１５からさらに
下層への光透過を抑制することが可能となることから、
第１実施形態と同様に、黒信号レベルを安定して得るこ
とができ、有効画素領域２の信号を常に正確に処理でき
るといった効果が得られる。したがって、第２実施形態
の固体撮像素子によっても、色ズレ等のない良好な画質
を得ることができる。

【００３０】なお、第２実施形態では、第２の色フィル
タが第１の色フィルタ上、つまり第１の色フィルタより
も光Ｒの入射側に設けられた場合について述べたが、請
求項２の発明はこれに限定されない。例えば第２の色フ
ィルタを、第１の色フィルタと遮光膜との間に設けても
よく、第１の色フィルタと遮光膜との間および第１の色
フィルタよりも光Ｒの入射側の双方に設けてもよい。第
２の色フィルタを第１の色フィルタと遮光膜との間に設
けた場合には、第２実施形態と同様の効果を得ることが
でき、第１の色フィルタと遮光膜との間および第１の色
フィルタよりも光Ｒの入射側の双方に設けた場合にはＯ
ＰＢ領域におけるより高い光透過抑制の効果を得ること
ができる。また第２実施形態では、第２の色フィルタが
１層の着色パターンからなる場合について述べたが、多
層の着色パターンで構成されていてもよいのはもちろん
である。

【００３１】さらに第２実施形態では、有効画素領域に
おける色フィルタおよびＯＰＢ領域における第１の色フ
ィルタが赤、緑、青のそれぞれからなる着色パターンか
らなる場合について述べたが、例えばこれら３色と補色
の関係にあるシアン、マゼンタ、イエローの３色を用い
て色フィルタを構成してもよい。このとき、例えばイエ
ローパターンとシアンパターンとの積層によりグリーン
の着色パターンが形成された場合には、ＯＰＢ領域にお
いて例えばこのグリーンの着色パターンを備えた第１の
色フィルタと遮光膜との間、および第１の色フィルタの
光の入射側との少なくとも一方に第２の色フィルタが設
けられることになる。

【００３２】次に、請求項３の発明の一実施形態である
第３実施形態の固体撮像素子を図３に基づいて説明す
る。ここで、図３は特に請求項３の発明の特徴であるＯ
ＰＢ領域の水平方向の要部断面を示したものである。図
３に示すようにこの固体撮像素子においても、第１実施
形態の固体撮像素子とは、ＯＰＢ領域３における色フィ
ルタ６の構成が相違している。なお、この実施形態にお
いても有効画素領域が従来と同様に構成されているた
め、有効画素領域の説明には図６（ａ）を用いることと
する。

【００３３】すなわち、第３実施形態において有効画素
領域２における色フィルタ１８は、例えば赤、緑、青の
３色の着色パターン１８ａ、１８ｂ、１８ｃが互いに重
ならない状態で形成されて構成されている。一方、ＯＰ
Ｂ領域３における色フィルタ６は、上記の着色パターン
１８ａ、１８ｂ、１８ｃの３色が重なる状態で形成され
ているとともに、遮光膜１５全面を覆う状態で設けられ
ている。つまり、ＯＰＢ領域３の色フィルタ６はこれら
赤、緑、青の着色パターン６ａ、６ｂ、６ｃの積層体と
なっている。また有効画素領域２の着色パターン１８
ａ、１８ｂ、１８ｃおよびＯＰＢ領域３の着色パターン
６ａ、６ｂ、６ｃは、従来の材料で形成されている。な
お、色フィルタ６上には、受光部１１の直上位置に、従
来と同様に平坦化透光層１９を介してオンチップマイク
ロレンズ２０が設けられている。

【００３４】上記の色フィルタ６を形成する場合には、
第１実施形態と同様に半導体基板１０に平坦化透光層１
７まで形成したものを予め用意する。そしてまず、染色
法、顔料分散法等の方法により、有効画素領域２に着色
パターン１８ａ、１８ｂ、１８ｃをそれぞれ形成して色
フィルタ１８を得ると同時に、ＯＰＢ領域３に着色パタ
ーン６ａ、６ｂ、６ｃをそれぞれ形成して色フィルタ６
を得る。

【００３５】例えば顔料分散法を用いた場合で説明する
と、着色された感光性ポリマー層を平坦化透光層１７上
に形成した後に、露光、現像を行って感光性ポリマー層
をパターニングし、有効画素領域２に着色パターン１８
ａを形成すると同時に着色パターン１８ａと同じ色の着
色パターン６ａをＯＰＢ領域３に形成する。このパター
ニングで用いるマスクとして、従来のマスクパターンの
うちＯＰＢ領域３形成部分を変更したもの、すなわちＯ
ＰＢ領域３に着色パターン６ａが形成されないようなも
のを用いる。同様にして着色パターン１８ｂとこれと同
じ色の着色パターン６ｂとを同時に形成し、着色パター
ン１８ｃとこれと同じ色の着色パターン６ｃとを同時に
形成する。こうして有効画素領域２の色フィルタ１８お
よびＯＰＢ領域３の色フィルタ６を形成した後は、従来
法によって平坦化透過層１９とオンチップマイクロレン
ズ２０を形成することによって、固体撮像素子が製造さ
れる。

【００３６】以上のように第３実施形態では、ＯＰＢ領
域３における遮光膜１５上、つまり光Ｒの入射側に設け
られた色フィルタ６が、有効画素領域２の色フィルタ１
８を構成する３色を重ねたものであることから、従来の
ＯＰＢ領域における色フィルタよりも光Ｒの透過率が低
いものとなる。したがって、色フィルタ６より下層への
光Ｒの透過を大幅に抑えられるので、ＯＰＢ領域３の遮
光膜１５に入射する光量を低減させることができ、遮光
膜１５からさらに下層への光透過を抑制することが可能
となる。この結果、第１実施形態と同様に、黒信号レベ
ルを安定して得ることができ、有効画素領域２の信号を
常に正確に処理できるといった効果が得られる。

【００３７】また、従来の色フィルタを形成するための
マスクパターンをＯＰＢ領域３のみ変更するだけで、有
効画素領域２の色フィルタ１８と同時にＯＰＢ領域３の
色フィルタ６を形成できるので、製造工程数が増えな
い。よって第３実施形態の固体撮像素子によれば、製造
工程数を増やすことなく製造でき、かつ色ズレ等のない
良好な画質を得ることができる。

【００３８】なお、第３実施形態では、ＯＰＢ領域にお
ける色フィルタが有効画素領域の色フィルタを構成する
赤、緑、青の３色全てを重ねたものである場合について
述べたが、ＯＰＢ領域の色フィルタは、有効画素領域の
色フィルタを構成する複数色の着色パターンのうちの少
なくとも２色のそれぞれのパターンが互いに重なったも
のであればよく、したがって上記例に限定されない。例
えば図４に示すＯＰＢ領域２の色フィルタ７のように、
図６（ａ）に示す有効画素領域２の色フィルタ１８を構
成する赤、緑、青の３色の着色パターン１８ａ、１８
ｂ、１８ｃうち、２色の着色パターン１８ｂ、１８ｃそ
れぞれと同じ色の着色パターン７ａ、７ｂを重ねたもの
で構成してもよい。

【００３９】また、有効画素領域の色フィルタが赤、
緑、青のそれぞれからなる着色パターンからなる場合に
ついて述べたが、例えばこれら３色と補色の関係にある
シアン、マゼンタ、イエローの３色を用いて色フィルタ
を構成してもよい。このとき、例えばイエローパターン
とシアンパターンとの積層によりグリーンの着色パター
ンが形成された場合には、ＯＰＢ領域において例えばこ
のグリーンの着色パターンにさらに少なくとも２色の着
色パターンが重なった状態で色フィルタが形成されるこ
とになる。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
の固体撮像素子では、ＯＰＢ領域における遮光膜の光の
入射側に、該光に対して低透過率の材料からなる色フィ
ルタを設けるため、ＯＰＢ領域の遮光膜に入射する光量
を低減させることができる。この結果、遮光膜より下層
への光透過を抑制することができるので、ＯＰＢ領域の
暗電流成分のみを信号とした黒信号レベルを安定して得
ることができ、有効画素領域の信号を常に正確に処理で
きる。したがってこの固体撮像素子によれば、色ズレ等
が発生しない良好な画質を得ることができる。

【００４１】請求項２の発明の固体撮像素子では、ＯＰ
Ｂ領域における色フィルタと遮光膜との間およびその色
フィルタの光の入射側の少なくとも一方に、上記の色フ
ィルタと異なる色フィルタが設けるため、ＯＰＢ領域の
遮光膜に入射する光量を低減できる。よって、この発明
においても請求項１の発明と同様に、有効画素領域の信
号を常に正確に処理でき、したがって色ズレ等のない良
好な画質が得られる固体撮像素子を実現することができ
る。

【００４２】請求項３の発明の固体撮像素子では、ＯＰ
Ｂ領域における遮光膜の光の入射側に、有効画素領域を
構成する複数色の着色パターンの少なくとも２色のそれ
ぞれのパターンが重なって形成された色フィルタが設け
られているため、ＯＰＢ領域の遮光膜に入射する光量を
低減できる。また製造工程数を増加させることなくＯＰ
Ｂ領域の色フィルタを形成することができる。したがっ
てこの発明の固体撮像素子によれば、製造工程数を増や
すことなく製造でき、かつ良好な画質を得ることができ
るといった効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施形態である第１実施形
態の固体撮像素子を示す要部断面図であり、ＯＰＢ領域
の水平方向の断面を示したものである。

【図２】請求項２の発明の一実施形態である第２実施形
態の固体撮像素子を示す要部断面図であり、ＯＰＢ領域
の水平方向の断面を示したものである。

【図３】第３実施形態の変形例を示す要部断面図であ
る。

【図４】請求項３の発明の一実施形態である第３実施形
態の固体撮像素子を示す要部断面図であり、ＯＰＢ領域
の水平方向の断面を示したものである。

【図５】画素部の概略構成を示す断面図である。

【図６】従来の固体撮像素子を示す要部断面図である。

【図７】従来の課題を説明する図である。

【符号の説明】

１画素部２有効画素領域３ＯＰＢ領域４、５、６、７、１８色フィルタ６ａ、６ｂ、６ｃ、７ａ、７ｂ着色パターン１１
受光部１５遮光膜５１第１の色フィルタ５２第
２の色フィルタＲ光

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有効画素領域と光学的黒領域とに分離さ
れた画素部を備え、前記画素部が、光電変換を行う受光部と、前記有効画素領域における受光部以外への光の入射を遮
断する遮光膜と、前記遮光膜よりも前記光の入射側に形成された色フィル
タとを有してなる固体撮像素子において、前記光学的黒領域における色フィルタは、前記有効画素
領域における色フィルタが前記光を透過する透過率より
も低い透過率を有する材料からなることを特徴とする固
体撮像素子。
【請求項２】有効画素領域と光学的黒領域とに分離さ
れた画素部を備え、前記画素部が、光電変換を行う受光部と、前記有効画素領域における受光部以外への光の入射を遮
断する遮光膜と、前記遮光膜よりも前記光の入射側に形成された色フィル
タとを有してなる固体撮像素子において、前記光学的黒領域における前記色フィルタと前記遮光膜
側との間および該色フィルタの前記光の入射側との少な
くとも一方には、前記色フィルタと異なる色の色フィル
タが設けられていることを特徴とする固体撮像素子。
【請求項３】有効画素領域と光学的黒領域とに分離さ
れた画素部を備え、前記画素部が、光電変換を行う受光部と、前記有効画素領域における受光部以外への光の入射を遮
断する遮光膜と、前記遮光膜よりも前記光の入射側に形成された色フィル
タとを有してなる固体撮像素子において、前記有効画素領域における色フィルタは、複数色の着色
パターンで形成されたものであり、前記光学的黒領域における色フィルタは、前記複数色の
着色パターンの少なくとも２色のそれぞれからなるパタ
ーンが互いに重なる状態で形成されたものであることを
特徴とする固体撮像素子。