KR20100091107A - 고체 촬상 장치, 카메라, 전자 기기, 및, 고체 촬상 장치의 제조 방법 - Google Patents

고체 촬상 장치, 카메라, 전자 기기, 및, 고체 촬상 장치의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20100091107A
KR20100091107A KR1020100007841A KR20100007841A KR20100091107A KR 20100091107 A KR20100091107 A KR 20100091107A KR 1020100007841 A KR1020100007841 A KR 1020100007841A KR 20100007841 A KR20100007841 A KR 20100007841A KR 20100091107 A KR20100091107 A KR 20100091107A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
film
receiving surface
solid
substrate
Prior art date
Application number
KR1020100007841A
Other languages
English (en)
Inventor
카즈시 와다
요이치 오츠카
Original Assignee
소니 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP2009027341A external-priority patent/JP4743290B2/ja
Priority claimed from JP2009075978A external-priority patent/JP5029640B2/ja
Application filed by 소니 주식회사 filed Critical 소니 주식회사
Publication of KR20100091107A publication Critical patent/KR20100091107A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14806—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
    • H01L27/14818—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/148—Charge coupled imagers
    • H01L27/14831—Area CCD imagers
    • H01L27/14843—Interline transfer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627—Microlenses

Abstract

과제
OCB막(43)과 같은, 포토레지스트 패턴층을, 소망하는 패턴으로 형성 가능하고, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킨다. 촬상 화상의 화상 품질을 향상한다.
해결 수단
포토레지스트막(PR)에 있어서, OCB막(43)을 형성하는 부분의 하방에, 광반사막(42)을 마련한다. 이로써, 노광 처리의 실시에서, 포토레지스트막(PR)의 하방에 위치하는 금속 차광막(41)에 의해 반사되는 노광 광을, 광반사막(42)의 하면에 의해 차광한다. 기판(101)의 촬상 영역(PA)에서 수광면(JS)의 상방에, 입사광(H)을 착색하여 수광면(JS)에 투과하는 컬러 필터(151)를 마련한다. 여기서는, 컬러 필터(151)에, 흑색 색소를 함유시켜서, 수광면(JS)에 입사하는 광의 양을 조정한다.

Description

고체 촬상 장치, 카메라, 전자 기기, 및, 고체 촬상 장치의 제조 방법{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, CAMERA, ELECTRONIC APPARATUS, AND METHOD FOR MANUFACTURING SOLID-STATE IMAGING DEVICE}
본 발명은, 고체 촬상 장치, 카메라, 전자 기기, 및, 고체 촬상 장치의 제조 방법에 관한 것이다.
디지털 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라 등의 카메라는, 고체 촬상 장치를 포함한다. 예를 들면, 고체 촬상 장치로서, CCD(Charge Coupled Device)형 이미지 센서를 갖는다.
예를 들면, CCD형 이미지 센서에서는, 복수의 화소가 수평 방향과 수직 방향마다에서 매트릭스 형상으로 배치되어 있는 촬상 영역이, 기판의 면에 마련되어 있다. 이 촬상 영역에서는, 피사체상에 의한 광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부가, 복수의 화소에 대응하도록, 복수 형성되어 있다. 예를 들면, 포토다이오드가, 이 광전변환부로서 형성되어 있다. 광전변환부의 상방에서는, 마이크로렌즈가 마련되어 있고, 이 마이크로렌즈를 통하여 입사하는 광을 광전변환부가 수광하도록 구성되어 있다.
그리고, 촬상 영역에서 수직 방향으로 나열하는 복수의 광전변환부의 열의 사이에는, 수직 전송 레지스터부가 마련되어 있다. 수직 전송 레지스터부는, 수직 전송 채널 영역에 게이트 절연막을 통하여 대면하도록 복수의 전송 전극이 마련되어 있고, 전하 판독부에 의해 광전변환부로부터 판독된 신호 전하를, 수직 방향으로 전송한다. 그리고, 그 수직 전송 레지스터부에 의해 1수평 라인(1행의 화소)마다 전송된 신호 전하를, 수평 전송 레지스터부가, 수평 방향으로 순차적으로 전송하고, 출력부가 출력하도록 구성되어 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).
또한, 스미어 등의 이상의 발생을 방지하기 위해, 촬상 영역에서는, 수직 전송 레지스터부에 입사하는 광을 차광하도록 금속 차광막이 마련되어 있다.
상기한 고체 촬상 장치에서는, 플레어나 고스트라고 불리는 위신호(僞信號)가 생기는 경우가 있다. 예를 들면, 금속 차광막 등의 반사막에 의해, 입사광이 난반사되고, 광전변환부에 입사한 경우에, 위신호가 생기는 경우가 있다.
이 위신호가 생기는 것을 방지하기 위해, 금속 차광막의 상방에, OCB(On Chip Black)라고 불리는 흑색의 컬러 레지스트 패턴층을, 차광막으로 하여, 또한 마련하는 것이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌2, 특허문헌3 참조).
또한, 상기 광전변환부의 상방에서는, 컬러 필터가 마련되어 있고, 이 컬러 필터에 의해 착색된 광을 광전변환부가 수광하도록 구성되어 있다. 컬러 필터는, 예를 들면, 3원색의 착색층을 포함하고, 3원색의 착색층이, 베이어 배열로 배열되어 있다. 또한, 컬러 필터의 상방에서는, 마이크로렌즈가 마련되어 있고, 이 마이크로렌즈에 의해 집광된 광이, 컬러 필터를 통하여, 광전변환부에 입사하도록 구성되어 있다(예를 들면, 특허문헌4 참조).
이 외에, 광전변환부와 마이크로렌즈 사이에, 층내 렌즈를 배치하는 것이 제안되어 있다. 층내 렌즈는, 온 칩 렌즈를 통하여 입사한 광을, 효율적으로 광전변환부에 조사하기 위해, 마련되어 있다(예를 들면, 특허문헌5, 특허문헌6 참조).
또한, 상기한 고체 촬상 장치에서는, 입사광에 있어서, 가시 광선 이외의 적외선을 컷트하기 위해, 적외선 컷트 필터가 마련되어 있다.
적외선 컷트 필터는, 색 유리 필터 등의 광흡수 타입과, 무기 간섭 다층막을 이용한 광반사 타입으로 대별된다.
도 2는, 적외선 컷트 필터의 분광 투과 특성을 도시하는 도면이다. 도 2에서, 파선은, 광흡수 타입의 경우를 도시하고, 실선은, 광반사 타입의 경우를 도시하고 있다.
도 2에 파선으로 도시하는 바와 같이, 광흡수 타입의 경우에는, 적외선을 흡수함으로써, 적외선을 컷트하지만, 이 적외선에 대응한 컷트 파장 범위 이외의 파장 범위의 광에 대해서도, 많이 흡수되는 경우가 있다. 이에 대해, 도 2에 실선으로 도시하는 바와 같이, 무기 간섭 다층막을 이용한 광반사 타입에서는, 컷트 파장 범위 이외의 파장 범위의 광은, 대부분이 투과한다. 구체적으로는, 광흡수 타입보다도, 광반사 타입의 쪽이, 적색 성분의 광이 많이 투과한다.
이 때문에, 고체 촬상 장치에서는, 감도의 향상을 위해, 무기 간섭 다층막을 이용한 광반사 타입의 적외선 컷트 필터가, 알맞게 사용되고 있다(예를 들면, 특허문헌7 참조).
특허문헌1:일본특개2002-359363호공보 특허문헌2:일본특개2007-324481호공보 특허문헌3:일본특개2004-356503호공보 특허문헌4:일본특개2001-267543호공보 특허문헌5:특개2004-304148호공보 특허문헌6:특개평11-103037호공보 특허문헌7:특개2005-109196호공보
그러나, 상기에서는, 선폭의 편차가 생기는 등, OCB막을 소망하는 형상으로 형성하는 것이 곤란한 경우가 있다. 이 때문에, 이와 같은 OCB막에 의해, 광전변환부에 입사하는 광이, 채여지는 경우가 있기 때문에에, 촬상 화상의 화상 품질이 저하되는 경우가 있다.
도 1은, 고체 촬상 장치(1J)의 주요부의 단면도이다.
도 1에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(1J)에서는, OCB막(43J)이 순(順) 테이퍼 형상으로 패턴 가공되는 경우가 있다.
이것은, 흑색의 색소를 포함하는 네가티브형의 포토레지스트막을 OCB막(43J)에 패턴 가공하는 노광 처리의 실시에 즈음하여, 그 하층에 위치하는 금속 차광막(41J)에 의해, 노광 광이 반사되는 경우가 있기 때문이다. 이 때문에, 순 테이퍼 형상으로 패턴 가공된 경우에는, OCB막(43J)에서 선폭에 편차가 생기는 경우가 있기 때문에, 상기한 바와 같은 이상이 표면화하는 경우가 있다.
이와 같이, OCB막(43J)과 같은 포토레지스트 패턴층을, 소망하는 패턴으로 형성하는 것이 곤란하기 때문에, 화상 품질의 저하가 생기는 경우가 있다.
따라서 본 발명은, 포토레지스트 패턴층을, 소망하는 패턴으로 형성 가능하고, 화상 품질을 향상 가능한, 고체 촬상 장치, 카메라, 및, 그 제조 방법을 제공한다.
고체 촬상 장치는, 셀 사이즈(화소 사이즈)의 미세화가 요구되고 있다. 이 때문에, 셀 사이즈를 미세화한 경우, 색에 응하여 출력(분광 출력)이 달라져서, 컬러 촬상 화상의 화상 품질이 저하하는 경우가 있다.
도 3은, 고체 촬상 장치에 입사한 평행광이, 마이크로렌즈와, 컬러 필터와, 층내 렌즈를 투과하고 전달하는 양상에 관해, 파동 시뮬레이션을 실시한 결과를 도시하는 도면이다. 도 3에서, (a)는, 녹색광의 경우이고, (b)는, 적색광의 경우를 도시하고 있다. 도 3에서는, 밝을수록, 광의 강도가 높은 것을 나타내고 있다.
도 3에 도시하는 바와 같이, 미세한 셀 사이즈의 고체 촬상 장치에서는, 장파장의 적색광의 경우(도 3의 (b))는, 적색광보다도 단파장의 녹색광의 경우(도 3의 (a))보다도, 회절이나 산란의 영향을 받기 쉽다. 이 때문에, 적색광은, 녹색광보다도, 포토다이오드의 수광면에 정확하게 집광되기 어렵고, 감도 특성이 열화되는 경우가 있다. 이것은, 청색광에 대해서도, 적색광보다도 단파장이기 때문에, 동일하다.
이 이상의 개선을 위해, 상술한 층내 렌즈의 구조를, 적절히, 조정하여 마련하는 것이 생각된다.
도 4는, 고체 촬상 장치에 있어서, 분광 출력을 도시하는 도면이다. 도 4에서는, 적색 성분의 출력(Vr)과, 녹색 성분의 분광 출력(Vg)과, 청색 성분의 분광 출력(Vb)을 도시하고 있다.
여기서는, 각 색의 화소의 각각에, 동일 형상의 층내 렌즈를 마련하여, 적색의 분광 출력(Vr)을 향상할 수 있다. 그러나, 도 4에 도시하는 바와 같이, 적색 성분의 출력(Vr)이, 다른 색의 분광 출력(Vg, Vb)에 비하여, 현저하게 높아지는 경우가 있다.
이 경우에는, 카메라 시스템에서, 화이트 밸런스를 취하도록 조정할 필요가 있지만, 상술한 바와 같이 적색 감도가 현저하게 높은 경우에는, 그 조정이 곤란하다. 이 때문에, 촬상 화상의 화상 품질이 저하하는 경우가 있다.
또한, 상술한 무기 간섭 다층막을 이용한 광반사 타입의 적외선 컷트 필터에 기인하여, 컬러 촬상 화상에 고스트가 발생하는 경우가 있고, 화상 품질이 저하하는 경우가 있다. 구체적으로는, 각 부분을 투과한 입사광이 반사하여, 광반사 타입의 적외선 컷트 필터로 되돌아온 경우에는, 그 광이, 재차, 적외선 컷트 필터에 반사되어, 다른 화소에 입사하는 경우가 있기 때문에, 촬상 화상에 고스트가 발생하는 경우가 있다.
특히, 3원색의 착색광중, 파장이 길은 적색광은, 다른 착색광과 다르게, 광반사 타입의 적외선 컷트 필터에 의해 반사되기 때문에, 이 이상의 발생이 표면화하고 있다.
또한, 적색광 이외의 녹색광이나 청색광에 대해서도, 적외선 컷트 필터 이외의 부재에서 반사되어, 다른 화소에 입사하는 경우가 있기 때문에, 마찬가지로, 촬상 화상에 고스트가 발생하는 경우가 있다.
이와 같이, 고체 촬상 장치, 및, 고체 촬상 장치를 포함하는 카메라 등의 전자 기기에서는, 화소의 미세화에 수반하여, 촬상 화상의 화상 품질이 저하하는 경우가 있다.
따라서 본 발명은, 촬상 화상의 화상 품질을 향상 가능한, 고체 촬상 장치, 전자 기기, 고체 촬상 장치의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 수광면에서 광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부가 기판에 마련되어 있는 고체 촬상 장치를 제조하는 고체 촬상 장치 제조 공정을 가지며, 상기 고체 촬상 장치 제조 공정은, 상기 기판의 상방에서 상기 수광면에 대응하는 영역 이외의 영역에, 금속 차광막을 형성하는 금속 차광막 형성 공정과, 상기 금속 차광막의 상방에, 광을 반사하는 광반사막을 형성하는 광반사막 형성 공정과, 상기 광반사막의 상방에 성막된 네가티브형의 포토레지스트막에 대해, 노광 처리를 실시한 후에 현상 처리를 실시함에 의해, 상기 포토레지스트막으로부터 포토레지스트 패턴층을 형성하는 포토레지스트 패턴층 형성 공정을 포함하고, 상기 광반사막 형성 공정에서는, 상기 광반사막이 상기 포토레지스트 패턴층의 패턴 형상에 대응하는 형상을 포함하고, 상기 포토레지스트 패턴층 형성 공정에서의 상기 노광 처리의 실시에서 노광 광을 상기 포토레지스트막에 반사하도록, 상기 광반사막을 형성한다.
본 발명의 카메라의 제조 방법은, 수광면에서 광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부가 기판에 마련되어 있는 고체 촬상 장치를 제조하는 고체 촬상 장치 제조 공정을 가지며, 상기 고체 촬상 장치 제조 공정은, 상기 기판의 상방에서 상기 수광면에 대응하는 영역 이외의 영역에, 금속 차광막을 형성하는 금속 차광막 형성 공정과, 상기 금속 차광막의 상방에, 광을 반사하는 광반사막을 형성하는 광반사막 형성 공정과, 상기 광반사막의 상방에 성막된 네가티브형의 포토레지스트막에 대해, 노광 처리를 실시한 후에 현상 처리를 실시함에 의해, 상기 포토레지스트막으로부터 포토레지스트 패턴층을 형성하는 포토레지스트 패턴층 형성 공정을 포함하고, 상기 광반사막 형성 공정에서는, 상기 광반사막이 상기 포토레지스트 패턴층의 패턴 형상에 대응하는 형상을 포함하고, 상기 포토레지스트 패턴층 형성 공정에서의 상기 노광 처리의 실시에서 노광 광을 상기 포토레지스트막에 반사하도록, 상기 광반사막을 형성한다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 기판에 마련되어 있고, 수광면에서 광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와, 상기 기판의 상방에서 상기 수광면에 대응하는 영역 이외의 영역에 형성되어 있는 금속 차광막과, 상기 금속 차광막의 상방에 형성되어 있는 광반사막과, 상기 광반사막의 상방에 형성되어 있는 포토레지스트 패턴층을 포함하고, 상기 포토레지스트 패턴층은, 상기 광반사막의 상방에 성막된 네가티브형의 포토레지스트막에 대해, 노광 처리를 실시한 후에 현상 처리를 실시함에 의해 형성되어 있고, 상기 광반사막은, 상기 포토레지스트 패턴층의 패턴 형상에 대응하는 형상을 포함하고, 상기 노광 처리의 실시에서 해당 광반사막이 노광 광을 상기 포토레지스트막에 반사하도록 형성되어 있다.
본 발명의 카메라는, 기판에 마련되어 있고, 수광면에서 광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와, 상기 기판의 상방에서 상기 수광면에 대응하는 영역 이외의 영역에 형성되어 있는 금속 차광막과, 상기 금속 차광막의 상방에 형성되어 있는 광반사막과, 상기 광반사막의 상방에 형성되어 있는 포토레지스트 패턴층을 포함하고, 상기 포토레지스트 패턴층은, 상기 광반사막의 상방에 성막된 네가티브형의 포토레지스트막에 대해, 노광 처리를 실시한 후에 현상 처리를 실시함에 의해 형성되어 있고, 상기 광반사막은, 상기 포토레지스트 패턴층의 패턴 형상에 대응하는 형상을 포함하고, 상기 노광 처리의 실시에서 해당 광반사막이 노광 광을 상기 포토레지스트막에 반사하도록 형성되어 있다.
본 발명에서는, 형성하는 포토레지스트 패턴층의 패턴 형상에 대응하는 형상을 포함하도록, 광반사막을 형성한다. 포토레지스트 패턴층을 형성하는 공정에서의 노광 처리의 실시에 즈음하여는, 노광 광이 광반사막에 의해, 네가티브형의 포토레지스트막에 반사한다. 이 때문에, 현상 처리 후에는, 포토레지스트 패턴층이, 소망하는 패턴으로 형성된다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와, 상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련되어 있고, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있는 컬러 필터를 가지며, 상기 컬러 필터는, 흑색 색소를 함유하고 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와, 상기 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있는 컬러 필터와, 상기 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 흑색 색소를 포함하는 흑색 색소 함유층을 가지며, 상기 흑색 색소 함유층은, 상기 수광면의 상방에 마련되어 있고, 상기 입사광이 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있다.
본 발명의 전자 기기는, 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와, 상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련되어 있고, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있는 컬러 필터를 가지며, 상기 컬러 필터는, 흑색 색소를 함유하고 있다.
본 발명의 전자 기기는, 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와, 상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련되어 있고, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있는 컬러 필터를 가지며, 상기 컬러 필터는, 상기 수광면 사이에는, 흑색 색소를 포함하는 흑색 색소 함유층이 마련되어 있다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부를 기판의 촬상 영역에 마련하는 광전변환부 형성 공정과, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하는 컬러 필터를, 상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련하는 컬러 필터 형성 공정을 가지며, 상기 컬러 필터 형성 공정에서는, 흑색 색소를 함유하도록, 상기 컬러 필터를 형성한다.
본 발명의 고체 촬상 장치의 제조 방법은, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부를 기판의 촬상 영역에 마련하는 광전변환부 형성 공정과, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하는 컬러 필터를, 상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련하는 컬러 필터 형성 공정과, 상기 수광면의 상방에 흑색 색소를 포함하는 흑색 색소 함유층을 형성하는 흑색 색소 함유층 형성 공정을 포함한다.
본 발명에서는, 수광면의 상방에, 흑색 색소를 포함하는 층을 마련하여, 수광면에 입사하는 광의 양을 조정한다.
본 발명에 의하면, 포토레지스트 패턴층을, 소망하는 패턴으로 형성 가능하고, 화상 품질을 향상 가능한, 고체 촬상 장치, 카메라, 및, 그 제조 방법을 제공할 수 있다.
본 발명에 의하면, 촬상 화상의 화상 품질을 향상 가능한, 고체 촬상 장치, 전자 기기, 고체 촬상 장치의 제조 방법을 제공할 수 있다.
도 1은, 고체 촬상 장치(1J)의 주요부를 단면도.
도 2는, 적외선 컷트 필터의 분광 특성을 도시하는 도면.
도 3은, 고체 촬상 장치에 입사하는 평행광이 마이크로렌즈와, 컬러 필터와, 층내 렌즈를 투과하고 전달하는 양상에 관해, 파동 시뮬레이션을 실시한 결과를 도시하는 도면.
도 4는, 고체 촬상 장치에 있어서, 분광 출력을 도시하는 도면.
도 5는, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 전체 구성의 개략을 도시하는 평면도.
도 6은, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 주요부를 도시하는 도면.
도 7은, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 주요부를 도시하는 도면.
도 8은, 본 발명에 관한 실시형태1, 4에서, 카메라(200)의 구성을 도시하는 구성도.
도 9은, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 10은, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 11은, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 12는, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 13은, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 14은, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 15은, 본 발명에 관한 실시형태2에서, 고체 촬상 장치(1b)의 주요부를 도시하는 도면.
도 16은, 본 발명에 관한 실시형태2에서, 고체 촬상 장치(1b)의 주요부를 도시하는 도면.
도 17은, 본 발명에 관한 실시형태3에서, 고체 촬상 장치(1c)의 주요부를 도시하는 도면.
도 18은, 본 발명에 관한 실시형태3에서, 고체 촬상 장치(1c)의 주요부를 도시하는 도면.
도 19는, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 전체 구성의 개략을 도시하는 평면도.
도 20은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 주요부를 도시하는 도면.
도 21은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 컬러 필터 51을 도시하는 도면.
도 22는, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 23은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 24는, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 25는, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 26은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 27은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 레드 필터층(51R)의 분광 투과 특성을 도시하는 도면.
도 28은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 분광 출력을 도시하는 도면.
도 29는, 고스트 현상을 설명하기 위한 도면.
도 30은, 고스트 현상을 설명하기 위한 도면.
도 31은, 고스트 현상을 설명하기 위한 도면.
도 32는, 고스트 현상을 설명하기 위한 도면.
도 33은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고스트 현상의 발생이 억제되는 것을 설명하기 위한 도면.
도 34는, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 고체 촬상 장치(1b)의 주요부를 도시하는 도면.
도 35는, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 흑색 색소 함유층(51K)을 확대하여 도시하는 도면.
도 36은, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 고체 촬상 장치(1b)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 37은, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 고체 촬상 장치(1b)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 38은, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 고체 촬상 장치(1b)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 39는, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 고체 촬상 장치(1b)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면.
도 40은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 흑색 색소 함유층(51K)의 분광 특성을 도시하는 도면.
도 41은, 본 발명에 관한 실시형태6에서, 고체 촬상 장치(1c)의 주요부를 도시하는 도면.
도 42는, 본 발명에 관한 실시형태6에서, 고스트 현상의 발생이 억제되는 양상을 설명하기 위한 도면.
이하에, 본 발명의 실시형태1 내지 실시형태3에 관해, 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 설명은, 하기하는 순서로 행한다.
.실시형태1
.실시형태2(노광 광흡수막을 마련한 경우)
.실시형태3(광반사막상에 직접적으로 OCB막을 마련한 경우)
.기타
<실시형태1>
[장치 구성]
(1) 전체 구성
도 5는, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 전체 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
1, 1b, 1c는 고체 촬상 장치, 21은 포토다이오드, 22는 전하 판독 채널 영역, 23은 전하 전송 채널 영역, 24는 채널 스토퍼 영역, 31은 제 1 전송 전극, 32는 제 2 전송 전극, 41은 금속 차광막, 42는 광반사막, 43은 OCB막, 45는 층내 렌즈, 51은 노광 광 흡수층, 151은 컬러 필터, 151B, 151Bc는 블루 필터층, 151G, 151Gc는 그린 필터층, 151K는 흑색 색소 함유층, 151R, 151Rb는 레드 필터층, 61은 마이크로렌즈, 101은 기판, 200은 카메라, 201은 광학계, 202는 적외선 컷트 필터, 203은 구동 회로, 204는 신호 처리 회로, FT는 평탄화막, Gx는 게이트 절연막, H는 노광 광, HT는 수평 전송 레지스터부, JA는 수광 영역, JS는 수광면, KK는 개구, OUT는 출력부, P는 광전변환부, PA는 촬상 영역, PM은 포토 마스크, PR은 포토레지스트막, RO는 전하 판독부, SB는 차광부, SS는 소자 분리부, VT는 수직 전송 레지스터부, HT1은 평탄화막, HT2는 평탄화막, JS는 수광면, PA는 촬상 영역, S는 절연막이다.
도 5에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)는, 예를 들면, 인터라인 방식의 CCD형 이미지 센서이고, 촬상 영역(PA)에서 촬상이 행하여진다.
이 촬상 영역(PA)에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 광전변환부(P)와, 전하 판독부(RO)와, 수직 전송 레지스터부(VT)가 형성되어 있다.
광전변환부(P)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 촬상 영역(PA)에 복수가 마련되어 있고, 각각이, 수평 방향(x)와 수직 방향(y)에서, 매트릭스 형상으로 나열하도록 배치되어 있다. 그리고, 이 복수의 광전변환부(P)의 주위에서는, 각 광전변환부(P)의 사이를 분리하도록, 소자 분리부(SS)가 마련되어 있다. 그리고, 광전변환부(P)는, 수광 영역(JA)에서, 피사체상에 의한 광을 수광하여 광전변환을 행함에 의해, 신호 전하를 생성하도록 구성되어 있다.
전하 판독부(RO)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 촬상 영역(PA)에서, 복수의 광전변환부(P)에 대응하도록 복수가 마련되어 있고, 그 광전변환부(P)가 생성하는 신호 전하를, 수직 전송 레지스터부(VT)에 판독하도록 구성되어 있다.
수직 전송 레지스터부(VT)는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 촬상 영역(PA)에서, 수직 방향(y)으로 나열하는 복수의 광전변환부(P)에 대응하도록, 수직 방향(y)으로 연재되어 있다. 또한, 수직 전송 레지스터부(VT)는, 수직 방향(y)으로 복수가 나열하는 광전변환부(P)의 열의 사이에 배치되어 있다. 수직 전송 레지스터부(VT)는, 복수가 촬상 영역(PA)에 마련되어 있고, 복수의 수직 전송 레지스터부(VT)가, 수평 방향(x)으로 나열하는 복수의 광전변환부(P)의 각각에 대응하도록, 수평 방향(x)으로 나열하여 있다. 이 수직 전송 레지스터부(VT)는, 이른바 수직 전송 CCD이고, 전하 판독부(RO)를 통하여, 광전변환부(P)로부터 신호 전하가 판독되고, 그 신호 전하를 수직 방향(y)으로 순차적으로 전송한다. 상세에 관해서는 후술하지만, 수직 전송 레지스터부(VT)는, 복수의 전송 전극(도시 없음)이 수직 방향(y)으로 나열하여 배치되어 있고, 그 수직 방향으로 나열한 전송 전극에, 예를 들면, 4상의 구동 펄스 신호를 차례로 공급함에 의해, 이 신호 전하의 전송을 실시한다.
차광부(SB)는, 도 5에 도시하는 바와 같이 촬상 영역(PA)에서, 촬상 영역(PA)의 전체를 덮도록 마련되어 있지만, 광전변환부(P)의 수광 영역(JA)에 대응하는 부분에는, 개구(KK)가 마련되어 있다. 또한, 차광부(SB)에 관해서는, 도시의 사정상, 도 5에서는 점선을 이용하여 나타내고 있다.
그리고, 촬상 영역(PA)의 하단부에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 수평 전송 레지스터부(HT)가 배치되어 있다. 이 수평 전송 레지스터부(HT)는, 수평 방향(x)으로 연재되어 있고, 복수의 수직 전송 레지스터부(VT)의 각각이, 수직 방향(y)으로 전송한 신호 전하를, 수평 방향(x)으로, 순차적으로, 전송한다. 즉, 수평 전송 레지스터부(HT)는, 이른바 수평 전송 CCD이고, 예를 들면, 2상의 구동 펄스 신호에 의해 구동되고, 1수평 라인(1행의 화소)마다 전송된 신호 전하의 전송을 실시한다.
그리고, 도 5에 도시하는 바와 같이, 수평 전송 레지스터부(HT)의 좌단부에는, 출력부(OUT)가 형성되어 있고, 이 출력부(OUT)는, 수평 전송 레지스터부(HT)에 의해, 수평 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 아날로그 화상 신호로서 출력한다.
(2) 상세 구성
상기한 고체 촬상 장치(1)의 상세한 구성에 관해 설명한다.
도 6, 도 7은, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 주요부를 도시하는 도면이다. 여기서는, 도 6과 도 7의 각각은, 주요부의 단면을 도시하고 있고, 도 6은, 도 5의 X1-X2 부분을 확대하여 도시하고, 도 7은, 도 5의 Y1-Y2 부분을 확대하여 도시하고 있다.
고체 촬상 장치(1)는, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판(101)을 포함한다. 기판(101)은, 예를 들면, n형의 실리콘 반도체 기판이고, 기판(101)의 내부에는, 포토다이오드(21)와, 전하 판독 채널 영역(22)과, 전하 전송 채널 영역(23)과, 채널 스토퍼 영역(24)이 마련되어 있다.
그리고, 기판(101)의 표면에서는, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 전송 전극(31)과, 제 2 전송 전극(32)와, 금속 차광막(41)과, 광반사막(42)과, OCB막(43)이 마련되어 있다.
고체 촬상 장치(1)를 구성하는 각 부분에 관해, 순차적으로 설명한다.
포토다이오드(21)는, 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 광전변환부(P)에 대응하도록, 기판(101)에 마련되어 있다. 이 포토다이오드(21)는, 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 광을 수광면(JS)에서 수광하고, 광전변환함에 의해 신호 전하를 생성하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 포토다이오드(21)는, 기판(101)의 내부에서 표면측에 위치하는 부분에 마련되어 있다. 도시를 생략하고 있지만, 포토다이오드(21)는, 예를 들면, 기판(101) 내에 형성한 P형 반도체 웰 영역(P)(도시 없음)상에, n형 반도체 영역(n)(도시 없음)과 P형 반도체 영역(P+)(도시 없음)이 순차적으로 형성됨에 의해 구성된다.
여기서는, n형 반도체 영역(n)은, 신호 전하 축적 영역으로서 기능한다. 그리고, P형 반도체 영역(P+)은, 정공 축적 영역으로서 기능하여, 신호 전하 축적 영역인 n형 반도체 영역(n)에서, 암전류가 생기는 것을 억제하도록 구성되어 있다.
또한, 포토다이오드(21) 상에서는, 또한, 층간 절연막(Sz2, Sz3)을 통하여, 평탄화막(FT)이 마련되어 있고, 도시를 생략하고 있지만, 그 평탄화막(FT) 상에는, 컬러 필터(도시 없음)와 마이크로렌즈(도시 없음)가 배치되어 있다. 이 때문에, 포토다이오드(21)는, 마이크로렌즈(도시 없음)와 컬러 필터(도시 없음)를 순차적으로 통하여 입사하는 광을, 수광면(JS)에 수광한다.
전하 판독 채널 영역(22)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 전하 판독부(RO)에 대응하도록 마련되어 있고, 포토다이오드(21)에 생성된 신호 전하를 판독하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 전하 판독 채널 영역(22)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 내부의 표면측에 위치하는 부분에서, 포토다이오드(21)에 인접하도록 마련되어 있다.
여기서는, 전하 판독 채널 영역(22)은, 수평 방향(x)에서 포토다이오드(21)의 좌측에 배치되어 있다. 예를 들면, 전하 판독 채널 영역(22)은, P형 반도체 영역으로서 구성되어 있다.
전하 전송 채널 영역(23)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 수직 전송 레지스터부(VT)에 대응하도록 마련되어 있고, 전하 판독부(RO)에 의해 포토다이오드(21)로부터 판독된 신호 전하를, 전하 전송 채널 영역(23)에 전송하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 전하 전송 채널 영역(23)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 내부의 표면측에 위치하는 부분에서, 전하 판독 채널 영역(22)에 인접하여 마련되어 있다.
여기서는, 전하 전송 채널 영역(23)은, 수평 방향(x)에서 전하 판독 채널 영역(22)의 좌측에 배치되어 있다. 예를 들면, 전하 전송 채널 영역(23)은, 기판(101)의 내부의 P형 반도체 웰 영역(P)(도시 없음) 상에, n형 반도체 영역(n)(도시 없음)을 마련함에 의해 구성되어 있다.
채널 스토퍼 영역(24)은, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 소자 분리부(SS)에 대응하도록 마련되어 있다.
구체적으로는, 채널 스토퍼 영역(24)은, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 내부의 표면측에 위치하는 부분에 마련되어 있다.
여기서는, 채널 스토퍼 영역(24)은, 수평 방향(x)에서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 전하 판독 채널 영역(22)의 좌측에서, 전하 판독 채널 영역(22)과, 옆의 열에 배치된 포토다이오드(21) 사이에 개재하도록 마련되어 있다. 그리고, 수직 방향(y)에서는, 도 7에 도시하는 바와 같이, 채널 스토퍼 영역(24)은, 수직 방향(y)으로 나열하는 2개의 포토다이오드(21) 사이에 마련되어 있다.
이 채널 스토퍼 영역(24)은, 예를 들면, 기판(101)의 내부의 P형 반도체 웰 영역(P)(도시 없음) 상에, P형 반도체 영역(P+)(도시 없음)을 마련함에 의해 구성되어 있고, 전위 장벽을 형성하여 신호 전하의 유출입을 방지하고 있다.
제 1 전송 전극(31)과, 제 2 전송 전극(32)의 각각은, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 표면에, 게이트 절연막(Gx)을 통하여 대면하도록 마련되어 있다. 제 1 전송 전극(31)과, 제 2 전송 전극(32)의 각각은, 모두, 도전성 재료에 의해 형성되어 있다. 예를 들면, 제 1 전송 전극(31)과 제 2 전송 전극(32)의 각각은, 폴리실리콘 등의 도전 재료를 이용하여 형성되어 있고, 예를 들면, 실리콘 산화막에 의해 형성된 게이트 절연막(Gx)상에 마련되어 있다.
도시를 생략하고 있지만, 제 1 전송 전극(31)과 제 2 전송 전극(32)의 각각은, 기판(101)의 윗면에서는, x방향으로 연재되는 부분을 포함하고 있고, 수직 방향(y)에서 복수가 교대로 나열하여 배치되어 있다.
여기서는, 도 6에 도시하는 바와 같이, x방향으로 나열하는 화소의 사이에서는, 예를 들면, 제 1 전송 전극(31)만이 마련되어 있다. 그리고, 도 7에 도시하는 바와 같이, y방향으로 나열하는 화소의 사이에서는, 예를 들면, 제 2 전송 전극(32) 상에 제 1 전송 전극(31)이 절연막(Sz1)을 통하여 적층하도록 마련되어 있다.
금속 차광막(41)은, 도 6에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 표면상에서, 전하 판독 채널 영역(22) 및 전하 전송 채널 영역(23)의 상방에 형성되어 있고, 전하 판독 채널 영역(22) 및 전하 전송 채널 영역(23)에 입사하는 광을 차광하고 있다. 또한, 금속 차광막(41)은, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 제 1 전송 전극(31)과 제 2 전송 전극(32)의 적어도 한쪽을 피복하도록 마련되어 있다.
여기서는, 금속 차광막(41)은, 기판(101)의 상방에서, 수광면(JS)에 대응하는 영역 이외의 영역에 형성되어 있다. 금속 차광막(41)은, 모두, 광을 차광하는 차광 재료에 의해 형성되어 있다. 예를 들면, 금속 차광막(41)은, 텅스텐, 알루미늄 등의 금속재료를 이용하여 형성되어 있다.
또한, 금속 차광막(41)에 의해, 도 5에 도시한 차광부(SB)가 구성된다.
광반사막(42)은, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 표면상에서, 금속 차광막(41)의 상방에 형성되어 있다. 이 광반사막(42)은, OCB막(43)의 패턴 형상에 대응하도록 형성되어 있다.
상세에 관해서는 후술하지만, 광반사막(42)은, 흑색의 색소를 포함하는 네가티브형의 포토레지스트막(도시 없음)으로부터 OCB막(43)에 패턴 가공하는 노광 처리의 실시에서, 노광 광이 포토레지스트막에 반사하도록 형성되어 있다. 예를 들면, 금속 차광막(41)은, 텅스텐, 알루미늄 등의 금속재료를 이용하여 형성되어 있다.
OCB막(43)은, 흑색의 컬러 레지스트 패턴층이고, 도 6 및 도 7에 도시하는 바와 같이, 광반사막(42)의 상방에 형성되어 있다.
상세에 관해서는 후술하지만, 이 OCB막(43)은, 광반사막(42)의 상방에 성막된 네가티브형의 포토레지스트막(도시 없음)에 대해, 노광 처리를 실시한 후에 현상 처리를 실시함에 의해 형성된다.
(3) 카메라
도 8은, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 카메라(200)의 구성을 도시하는 구성도이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 카메라(200)는, 상술한 고체 촬상 장치(1)를 포함하는 외에, 광학계(201)와, 구동 회로(203)와, 신호 처리 회로(204)를 갖는다.
광학계(201)는, 예를 들면, 광학 렌즈를 포함하고, 피사체상을 고체 촬상 장치(1)의 촬상면에 결상시킨다.
구동 회로(203)는, 각종의 구동 신호를 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(204)에 출력하고, 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(204)의 각각을 구동시킨다.
신호 처리 회로(204)는, 고체 촬상 장치(1)로부터 출력된 로우 데이터에 관해 신호 처리를 실시함에 의해, 피사체상에 관해 디지털 화상을 생성한다.
[제조 방법]
이하에서, 상기한 고체 촬상 장치(1)를 제조하는 제조 방법에 관해 설명한다.
도 9 내지 도 14는, 본 발명에 관한 실시형태1에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면이다.
여기서는, 도 9, 도 11, 도 13은, 도 6과 마찬가지로, 도 5의 X1-X2 부분에 대응하는 부분을 확대하여 도시한 단면도이다. 그리고, 도 10, 도 12, 도 14는, 도 3과 마찬가지로, 도 5의 Y1-Y2 부분에 대응하는 부분을 확대하여 도시한 단면도이다.
(1) 광반사막(42)의 형성
우선, 도 9와 도 10에 도시하는 바와 같이, 광반사막(42)을 형성한다.
여기서는, 광반사막(42)의 형성에 앞서서, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 포토다이오드(21)와, 전하 판독 채널 영역(22)과, 전하 전송 채널 영역(23)과, 채널 스토퍼 영역(24)을, 기판(101)에 마련한다. 예를 들면, 이온 주입법을 이용하여, 불순물을 기판(101)에 도입함에 의해, 각 부분을 형성한다. 그 후, 예를 들면, 열산화법에 의해, 실리콘 산화막을 기판(101)의 전면에 마련함에 의해, 게이트 절연막(Gx)을 형성한다.
그리고, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 제 1 전송 전극(31)과, 제 2 전송 전극(32)을, 기판(101)의 표면상에 형성한다. 구체적으로는, 기판(101)의 표면에, 게이트 절연막(Gx)을 통하여 대면하도록, 제 1 전송 전극(31)과, 제 2 전송 전극(32)을 도전성 재료에 의해 형성한다. 예를 들면, CVD법에 의해 폴리실리콘막(도시 없음)을 성막 후, 포토리소그래피 기술에 의해, 그 폴리실리콘막을 패턴 가공함으로써, 제 1 전송 전극(31)과 제 2 전송 전극(32)을 형성한다.
그리고, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 금속 차광막(41)을, 기판(101)의 표면상에 마련한다. 구체적으로는, 제 1 전송 전극(31)과 제 2 전송 전극(32)의 적어도 한쪽의 상방에서, 수광면(JS)에 대응하는 영역 이외의 영역에, 금속 차광막(41)을 형성한다. 예를 들면, 스퍼터링법에 의해, 텅스텐막을 성막한 후, 그 텅스텐막을 포토리소그래피 기술에 의해 패턴 가공함으로써, 금속 차광막(41)을 형성한다. 이 후, 금속 차광막(41)을 피복하도록, 광을 투과하는 투과 재료에 의해 층간 절연막(Sz2)을 형성한다.
상기한 바와 같이 각 부분을 형성 후, 도 9 및 도 10에 도시하는 바와 같이, 광반사막(42)의 형성을 실시한다.
여기서는, 기판(101)의 표면상에서, 금속 차광막(41)의 상방에 위치하도록, 광반사막(42)을 형성한다.
본 실시형태에서는, 본 공정의 후에 실시하는 공정에서 형성하는 OCB막(43)의 패턴 형상에 대응하도록, 광반사막(42)을 형성한다. 그리고, 후의 공정에서, 흑색의 색소를 포함하는 네가티브형의 포토레지스트막(도시 없음)으로부터 OCB막(43)에 패턴 가공하는 노광 처리의 실시에서, 그 노광 광이 포토레지스트막에 반사하도록, 광반사막(42)을 형성한다.
이 광반사막(42)의 형성에서는, 상술한 노광 처리의 실시에 이용하는 자외선 등의 비가시 광선을, 가시 광선보다도 높은 비율로 반사하도록, 광반사막(42)을 형성하는 것이 알맞다.
예를 들면, 스퍼터링법에 의해, 텅스텐막을 성막한 후, 그 텅스텐막을 포토리소그래피 기술에 의해 패턴 가공함으로써, 광반사막(42)을 형성한다.
예를 들면, 막두께가, 50㎚ 내지 200㎚가 되도록, 이 광반사막(42)을 형성한다.
(2) 포토레지스트막(PR)의 형성
다음에, 도 11과 도 12에 도시하는 바와 같이, 포토레지스트막(PR)을 형성한다.
여기서는, 도 11 및 도 12에 도시하는 바와 같이, 광반사막(42)을 피복하도록 광투과 재료로 형성된 층간 절연막(Sz3)의 표면을 피복하도록, 포토레지스트막(PR)을 형성한다.
본 실시형태에서는, 흑색의 색소와 네가티브형의 포토레지스트 수지를 포함하는 도포액을, 층간 절연막(Sz3)의 표면에 도포함에 의해, 포토레지스트막(PR)을 형성한다.
(3) 노광 처리의 실시
다음에, 도 13과 도 14에 도시하는 바와 같이, 노광 처리를 실시한다.
여기서는, 도 13과 도 14에 도시하는 바와 같이, 노광 광(H)이 투과하는 광투과구가, 상술한 OCB막(43)(도 6, 도 7 참조)의 패턴 형상에 대응하도록 마스크 패턴으로서 형성되어 있는 포토마스크(PM)을 이용하여, 이 노광 처리를 실시한다. 즉, 포토레지스트막(PR)에서 OCB막(43)을 형성하는 부분에, 노광 광으로서 조사한다. 예를 들면, 자외선을, 노광 광으로서 이용한다. 또한, 도 13, 도 14에서는, 포토마스크(PM)에서 노광 광을 차광하는 부분을 흑색으로 나타내고 있다.
(4) OCB막(43)의 형성
다음에, 도 6과 도 7에 도시한 바와 같이, OCB막(43)을 형성한다.
여기서는, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 광반사막(42)의 상방에 OCB막(43)을 형성한다.
구체적으로는, 상기한 바와 같이 노광 처리가 실시된 포토레지스트막(PR)에 대해 현상 처리를 실시함에 의해, 포토레지스트막(PR)으로부터 OCB막(43)을 형성한다. 즉, 현상 처리의 실시에 의해, 포토레지스트막(PR)에서 노광 광이 조사되지 않은 부분을 제거함으로써, OCB막(43)을 형성한다.
그리고, 평탄화막(FT)를 기판(101)의 표면에 형성 후, 그 밖의 부분을 마련함에 의해, 고체 촬상 장치(1)를 완성시킨다.
[정리]
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 포토레지스트막(PR)에서, OCB막(43)을 형성하는 부분의 하방에는, 광반사막(42)이 마련되어 있다. 상기한 노광 처리의 실시에서, 포토레지스트막(PR)의 하방에 위치하는 금속 차광막(41)에 의해 반사되는 노광 광은, 광반사막(42)의 하면에 의해 차광된다(도 13, 도 14 참조).
이 때문에, 도 19에서 도시한 바와 같은 순 테이퍼 형상으로, OCB막(43)이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 광반사막(42)이 OCB막(43)의 패턴 형상에 대응하도록 형성되어 있다. 포토레지스트막(PR)의 상방에서 입사하는 노광 광은, 광반사막(42)의 윗면에 의해 반사된다(도 13, 도 14 참조).
이 때문에, 노광량을 감소 가능하기 때문에, 금속 차광막(41)에 의한 노광 광의 반사에 의한 이상의 발생을 억제할 수 있다.
따라서, 본 실시형태는, OCB막(43)을 소망하는 선폭인 패턴으로 형성할 수 있기 때문에, 촬상할 때에 입사하는 광에 대해 비네팅이 생기는 것을 방지할 수 있다.
따라서 본 실시형태는, OCB막(43)과 같은, 포토레지스트 패턴층을, 소망하는 패턴으로 형성 가능하기 때문에, 촬상 화상의 화상 품질을 향상할 수 있다.
<실시형태2>
[장치 구성 등]
도 15, 도 16은, 본 발명에 관한 실시형태2에서, 고체 촬상 장치(1b)의 주요부를 도시하는 도면이다.
여기서는, 도 15와 도 16의 각각은, 주요부의 단면을 도시하고 있고, 도 15는, 도 5의 X1-X2 부분에 상당하는 부분을 확대하여 도시하고, 도 16은, 도 5의 Y1-Y2 부분에 상당하는 부분을 확대하여 도시하고 있다.
도 15, 도 16에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서, 고체 촬상 장치(1b)는, 노광 광 흡수층(51)이 형성되어 있다. 이 점, 및, 이에 관련하는 점을 제외하고, 본 실시형태는, 실시형태1과 마찬가지이다. 이 때문에, 중복되는 부분에 관해서는, 기재를 생략한다.
노광 광 흡수층(51)은, 도 15, 도 16에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 상방에서 금속 차광막(41)과 광반사막(42)의 사이에 개재하도록 마련되어 있다. 즉, 도시를 생략하고 있지만, 노광 광 흡수층(51)의 형성은, 금속 차광막(41)의 형성을 실시한 후로서, 광반사막(42)의 형성을 실시 전에 실시된다.
이 노광 광 흡수층(51)은, 상술한 OCB막(43)의 형성에서의 노광 처리의 실시에서 사용되는 노광 광을 흡수하도록, 형성되어 있다. 예를 들면, TiO 입자가 분산된 폴리이미드막이, 노광 광 흡수층(51)으로서 형성되어 있다. 본 실시형태에서는, 노광 광 흡수층(51)은, 기판(101)의 상방에서 수광면(JS)에 대응하는 영역에 대해서도, 피복하도록 형성되어 있다.
그리고, 이 노광 광 흡수층(51)을 피복하도록 층간 절연막(Sz)이 마련되어 있고, 그 층간 절연막(Sz)상에는, 실시형태1과 마찬가지로 하여, 광반사막(42) 등의 각 부분이 형성되어 있다.
[정리]
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 노광 광 흡수층(51)이, 금속 차광막(41)과 광반사막(42) 사이에 개재하도록 마련되어 있다. 포토레지스트막(PR)을 OCB막(43)에 패턴 가공하기 위한 노광 처리의 실시에서, 노광 광은, 포토레지스트막(PR)의 하방에서 노광 광 흡수층(51)에 의해 흡수된다.
이 때문에, 노광 광이, 금속 차광막(41)의 측에 입사하는 것을 억제할 수 있기 때문에, 순 테이퍼 형상으로, OCB막(43)이 형성되는 것을, 알맞게 방지할 수 있다.
따라서 본 실시형태는, OCB막(43)과 같은, 포토레지스트 패턴층을, 소망하는 패턴으로 형성 가능하기 때문에, 촬상 화상의 화상 품질을 향상할 수 있다.
<실시형태3>
[장치 구성 등]
도 17, 도 18은, 본 발명에 관한 실시형태3에서, 고체 촬상 장치(1c)의 주요부를 도시하는 도면이다.
여기서는, 도 17와 도 18의 각각은, 주요부의 단면을 도시하고 있고, 도 17은, 도 5의 X1-X2 부분에 상당한 부분를 확대하여 도시하고, 도 18은, 도 5의 Y1-Y2 부분에 상당하는 부분을 확대하여 도시하고 있다.
도 17, 도 18에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서, 고체 촬상 장치(1c)는, 광반사막(42)과 OCB막(43) 사이에, 층간 절연막(Sz3)이 형성되어 있지 않다. 이 점, 및, 이에 관한 점을 제외하고, 본 실시형태는, 실시형태1과 마찬가지이다. 이 때문에, 중복되는 부분에 관해서는, 기재를 생략한다.
도 17, 도 18에 도시하는 바와 같이, OCB막(43)은, 광반사막(42)의 윗면에 직접적으로 접촉하도록 형성되어 있다.
즉, 도시를 생략하고 있지만, OCB막(43)에 패턴 가공되는 포토레지스트막(도시 없음)의 형성에서는, 광반사막(42)에 직접 접촉하도록, 네가티브형의 포토레지스트막을 성막한다. 그리고, 실시형태1의 경우와 마찬가지로, 그 포토레지스트막에 대해 노광 처리와 현상 처리를 순차적으로 실시함으로써, OCB막(43)을 형성한다.
[정리]
이상과 같이, 본 실시형태에서는, OCB막(43)을 광반사막(42)의 윗면에 직접적으로 접촉하도록 형성되어 있다. OCB막(43)에 패턴 가공되는 포토레지스트막(도시 없음)의 상방에서 입사하는 노광 광은, 광반사막(42)의 윗면에 의해, 다른 막을 개재하지 않고, 직접적으로 반사된다.
이 때문에, 본 실시형태는, 그 하방에 위치하는 금속 차광막(41)에 의해, 노광 광이 반사함에 의해 생기는 이상을, 효과적으로 억제할 수 있다.
따라서 본 실시형태는, OCB막(43)과 같은, 포토레지스트 패턴층을, 소망하는 패턴으로 형성 가능하기 때문에, 촬상 화상의 화상 품질을 향상할 수 있다.
<기타>
본 발명의 실시에 즈음하여서는, 상기한 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 여러가지의 변형례를 채용할 수 있다.
예를 들면, 상기한 실시형태에서는, CCD형 이미지 센서에 적용하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, CMOS 형 이미지 센서 등, 여러가지의 이미지 센서에 적용 가능하다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 포토레지스트 패턴층인 OCB막의 패턴 형상과, 광반사막이, 완전하게 대응하도록, 광반사막을 마련하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 일부만에 대응하도록, 각 부분을 구성하여도 좋다.
구체적으로는, 예를 들면, CMOS 형 이미지 센서에서는, 광을 반사하는 금속재료로 형성되는 「배선」의 일부를, 본 발명의 「광반사막」으로서 이용하여도 좋다.
이와 같이, 이미지 센서에서 광반사 재료를 이용하여 형성되는 부분을, 본 발명의 「광반사막」으로서 겸용하여도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, OCB막을 포토레지스트 패턴층으로서, 금속 반사막상에 마련하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 다른 포토레지스트 패턴층을 형성하는 경우에, 본 발명을 적용 가능하다.
또한, 상기한 실시형태에서, 고체 촬상 장치(1, 1b, 1c)는, 본 발명의 고체 촬상 장치에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 전하 판독 채널 영역(22)은, 본 발명의 전하 판독 채널 영역에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 전하 전송 채널 영역(23)은, 본 발명의 전하 전송 채널 영역에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 금속 차광막(41)은, 본 발명의 금속 차광막에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 광반사막(42)은, 본 발명의 광반사막에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, OCB막(43)은, 본 발명의 포토레지스트 패턴층에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 노광 광 흡수층(51)은, 본 발명의 노광 광 흡수층에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 기판(101)은, 본 발명의 기판에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 카메라(200)는, 본 발명의 카메라에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 노광 광(H)은, 본 발명의 노광 광에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 수광면(JS)는, 본 발명의 수광면에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 광전변환부(P)는, 본 발명의 광전변환부에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 포토레지스트막(PR)은, 본 발명의 포토레지스트막에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 전하 판독부(RO)는, 본 발명의 전하 판독부에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 수직 전송 레지스터부(VT)는, 본 발명의 전송 레지스터부에 상당한다.
이하에, 본 발명의 실시형태4 내지 실시형태5에 관해, 도면을 참조하여 설명한다.
또한, 설명은, 하기하는 순서로 행한다.
.실시형태4(레드 필터에 흑색 색소를 함유시킨 경우)
.실시형태5(레드 필터의 아래에 흑색 색소 함유층을 마련한 경우)
.실시형태6(3원색의 필터의 각각에 흑색 색소를 함유시킨 경우)
.기타
<실시형태4>
[장치 구성]
(1) 카메라의 전체 구성
도 8은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 카메라(200)의 구성을 도시하는 구성도이다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 카메라(200)는, 고체 촬상 장치(1)와, 광학계(201)와, 적외선 컷트 필터(202)와, 구동 회로(203)와, 신호 처리 회로(204)를 갖는다.
고체 촬상 장치(1)는, 광학계(201) 및 적외선 컷트 필터(202)를 통하여 입사하는 입사광(피사체상)(H)을 촬상면(PS)에서 수광하여 신호 전하를 생성하도록 구성되어 있다. 고체 촬상 장치(1)의 상세한 구성에 관해서는, 후술한다.
광학계(201)는, 예를 들면, 복수의 광학 렌즈를 포함하고, 입사광(H)을, 고체 촬상 장치(1)의 촬상면(PS)에 결상시킨다.
적외선 컷트 필터(202)는, 광학계(201)와 고체 촬상 장치(1) 사이에 배치되어 있고, 입사광(H)에 포함되는 적외선 성분을 컷트하여, 고체 촬상 장치(1)의 촬상면(PS)에 출사한다.
본 실시형태에서는, 적외선 컷트 필터(202)는, 이른바 간섭 필터이고, 반사형의 무기 간섭 다층막에 의해 구성되어 있다.
구동 회로(203)는, 각종의 구동 신호를 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(204)에 출력하고, 고체 촬상 장치(1)와 신호 처리 회로(204)의 각각을 구동시킨다.
신호 처리 회로(204)는, 고체 촬상 장치(1)로부터 출력된 로우 데이터에 관해 신호 처리를 실시함에 의해, 피사체상에 관해 디지털 화상을 생성한다.
(2) 고체 촬상 장치의 전체 구성
도 19는, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 전체 구성의 개략을 도시하는 평면도이다.
도 19에 도시하는 바와 같이, 고체 촬상 장치(1)는, 예를 들면, 인터라인 방식의 CCD형 이미지 센서로서, 촬상 영역(PA)에서 피사체상에 관해 촬상이 행하여진다. 이 촬상 영역(PA)에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 광전변환부(P)와, 전하 판독부(RO)와, 수직 전송 레지스터부(VT)가 형성되어 있다.
광전변환부(P)는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 촬상 영역(PA)에 복수가 마련되어 있고, 각각이, 수평 방향(x)와 수직 방향(y)의 각각에 배열되어 있다. 즉, 피사체상을 촬상하는 복수의 화소가, 매트릭스 형상으로 나열하도록 배치되어 있다. 그리고, 이 복수의 광전변환부(P)의 주위에서는, 각 광전변환부(P)의 사이를 분리하도록, 소자 분리부(SS)가 마련되어 있다. 그리고, 광전변환부(P)는, 수광면(JS)에서, 피사체상에 의한 광을 수광하여 광전변환을 행함에 의해, 신호 전하를 생성하도록 구성되어 있다.
전하 판독부(RO)는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 촬상 영역(PA)에서, 복수의 광전변환부(P)에 대응하도록 복수가 마련되어 있고, 그 광전변환부(P)가 생성한 신호 전하를, 수직 전송 레지스터부(VT)에 판독하도록 구성되어 있다.
수직 전송 레지스터부(VT)는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 촬상 영역(PA)에서, 수직 방향(y)으로 나열하는 복수의 광전변환부(P)에 대응하도록, 수직 방향(y)으로 연재되어 있다. 또한, 수직 전송 레지스터부(VT)는, 수직 방향(y)으로 복수가 나열하는 광전변환부(P)의 열의 사이에 배치되어 있다. 수직 전송 레지스터부(VT)는, 복수가 촬상 영역(PA)에 마련되어 있고, 복수의 수직 전송 레지스터부(VT)가, 수평 방향(x)으로 나열하는 복수의 광전변환부(P)의 각각에 대응하도록, 수평 방향(x)으로 나열하여 있다. 이 수직 전송 레지스터부(VT)는, 이른바 수직 전송 CCD이고, 전하 판독부(RO)에 의해 광전변환부(P)로부터 판독된 신호 전하를, 수직 방향(y)으로 순차적으로 전송한다. 상세에 관해서는 후술하지만, 수직 전송 레지스터부(VT)는, 복수의 전송 전극(도시 없음)이 수직 방향(y)으로 나열하여 배치되어 있고, 그 수직 방향(y)으로 나열한 전송 전극에, 예를 들면, 4상의 구동 펄스 신호를 공급함에 의해, 이 신호 전하의 전송이 실시된다.
그리고, 촬상 영역(PA)의 하단부에서는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 수평 전송 레지스터부(HT)가 배치되어 있다. 이 수평 전송 레지스터부(HT)는, 수평 방향(x)으로 연재되어 있고, 복수의 수직 전송 레지스터부(VT)의 각각이, 수직 방향(y)으로 전송한 신호 전하를, 수평 방향(x)으로, 순차적으로, 전송한다. 즉, 수평 전송 레지스터부(HT)는, 이른바 수평 전송 CCD이고, 예를 들면, 2상의 구동 펄스 신호에 의해 구동되고, 1수평 라인(1행의 화소)마다 전송된 신호 전하의 전송을 실시한다.
그리고, 도 19에 도시하는 바와 같이, 수평 전송 레지스터부(HT)의 좌단부에는, 출력부(OUT)가 형성되어 있고, 이 출력부(OUT)는, 수평 전송 레지스터부(HT)에 의해, 수평 전송된 신호 전하를 전압으로 변환하고, 화상 신호로서 출력한다.
또한, 상기한 촬상 영역(PA)는, 도 8에 도시한 촬상면(PS)에 상당한다.
(3)고체 촬상 장치의 상세 구성
상기한 고체 촬상 장치(1)의 상세한 구성에 관해 설명한다.
도 20은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 주요부를 도시하는 도면이다. 여기서는, 도 20은, 주요부의 단면을 도시하고 있고, 도 19의 X11-X21 부분을 확대하여 도시하고 있다.
고체 촬상 장치(1)는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기판(101)을 포함한다. 기판(101)은, 예를 들면, n형의 실리콘 반도체 기판이고, 이 기판(101)의 내부에는, 포토다이오드(21)와, 전하 판독 채널 영역(22)과, 전하 전송 채널 영역(23)과, 채널 스토퍼 영역(24)가 마련되어 있다.
그리고, 기판(101)의 표면에서는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 전송 전극(31)과, 금속 차광막(41)과, 층내 렌즈(45)와, 컬러 필터(151)와, 마이크로렌즈(61)가 마련되어 있다.
고체 촬상 장치(1)를 구성하는 각 부분에 관해, 순차적으로 설명한다.
포토다이오드(21)는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 광전변환부(P)에 대응하도록, 기판(101)에 마련되어 있다. 이 포토다이오드(21)는, 수광면(JS)에서 광을 수광하고, 광전변환함에 의해 신호 전하를 생성하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 포토다이오드(21)는, 기판(101)의 내부에서 표면측에 위치하는 부분에 마련되어 있다. 도시를 생략하고 있지만, 포토다이오드(21)는, 예를 들면, 기판(101) 내에 형성하는 P형 반도체 웰 영역(P)(도시 없음)상에, n형 반도체 영역(n)(도시 없음)과 P형 반도체 영역(P+)(도시 없음)이 순차적으로 형성됨에 의해 구성된다.
여기서는, n형 반도체 영역(n)은, 신호 전하 축적 영역으로서 기능한다. 그리고, P형 반도체 영역(P+)은, 정공 축적 영역으로서 기능하고, 신호 전하 축적 영역인 n형 반도체 영역(n)에서, 암전류가 생기는 것을 억제하도록 구성되어 있다.
포토다이오드(21)에서, 수광면(JS)의 상방에는, 층내 렌즈(45)와 컬러 필터(151)와 마이크로렌즈(61) 등이, 광을 투과하는 재료에 의해 마련되어 있다. 이 때문에, 포토다이오드(21)는, 이들의 각 부분을, 순차적으로, 통하여 입사하는 광H을, 수광면(JS)에 수광하고, 신호 전하를 생성한다.
전하 판독 채널 영역(22)은, 도 20에 도시하는 바와 같이, 전하 판독부(RO)에 대응하도록 마련되어 있고, 포토다이오드(21)에서 생성된 신호 전하를 판독하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 전하 판독 채널 영역(22)은, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 내부의 표면측에 위치하는 부분에서, 포토다이오드(21)에 인접하도록 마련되어 있다.
여기서는, 전하 판독 채널 영역(22)은, 수평 방향(x)에서 포토다이오드(21)의 좌측에 배치되어 있다. 예를 들면, 전하 판독 채널 영역(22)은, P형 반도체 영역으로서 구성되어 있다.
전하 전송 채널 영역(23)은, 도 20에 도시하는 바와 같이, 수직 전송 레지스터부(VT)에 대응하도록 마련되어 있고, 전하 판독부(RO)에 의해 포토다이오드(21)로부터 판독된 신호 전하를, 전하 전송 채널 영역(23)에 전송하도록 구성되어 있다.
구체적으로는, 전하 전송 채널 영역(23)은, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 내부의 표면측에 위치하는 부분에서, 전하 판독 채널 영역(22)에 인접하여 마련되어 있다.
여기서는, 전하 전송 채널 영역(23)은, 수평 방향(x)에서 전하 판독 채널 영역(22)의 좌측에 배치되어 있다. 예를 들면, 전하 전송 채널 영역(23)은, 기판(101)의 내부의 P형 반도체 웰 영역(P)(도시 없음)상에, n형 반도체 영역(n)(도시 없음)을 마련함에 의해 구성되어 있다.
채널 스토퍼 영역(24)은, 도 20에 도시하는 바와 같이, 소자 분리부(SS)에 대응하도록 마련되어 있다.
구체적으로는, 채널 스토퍼 영역(24)은, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 내부의 표면측에 위치하는 부분에 마련되어 있다.
여기서는, 채널 스토퍼 영역(24)은, 수평 방향(x)에서는, 도 19에 도시하는 바와 같이, 전하 판독 채널 영역(22)의 좌측에서, 전하 판독 채널 영역(22)과, 옆의 열에 배치된 포토다이오드(21) 사이에 개재하도록 마련되어 있다. 이 외에, 수직 방향(y)으로 나열하는 2개의 포토다이오드(21) 사이의 소자 분리부(SS)에 대응하도록, 채널 스토퍼 영역(24)이 마련되어 있다(도 19 참조).
이 채널 스토퍼 영역(24)은, 예를 들면, 기판(101)의 내부의 P형 반도체 웰 영역(P)(도시 없음) 상에, P형 반도체 영역(P+)(도시 없음)을 마련함에 의해 구성되어 있고, 전위 장벽을 형성하여 신호 전하의 유출입을 방지하고 있다.
전송 전극(31)은, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 표면에, 게이트 절연막(Gx)을 통하여 대면하도록 마련되어 있다. 전송 전극(31)은, 도전성 재료에 의해 형성되어 있다. 예를 들면, 전송 전극(31)은, 폴리실리콘 등의 도전 재료를 이용하여 형성되어 있고, 예를 들면, 실리콘 산화막에 의해 형성된 게이트 절연막(Gx)상에 마련되어 있다.
금속 차광막(41)은, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 표면상에서, 전하 판독 채널 영역(22) 및 전하 전송 채널 영역(23)의 상방에 형성되어 있고, 전하 판독 채널 영역(22) 및 전하 전송 채널 영역(23)에 입사하는 광을 차광하고 있다. 또한, 금속 차광막(41)은, 도 20에 도시하는 바와 같이, 절연막(Sz)을 통하여, 전송 전극(31)을 피복하도록 마련되어 있다.
여기서는, 금속 차광막(41)은, 기판(101)의 상방에서, 수광면(JS)에 대응하는 영역 이외의 영역에 형성되어 있다. 금속 차광막(41)은, 모두, 광을 차광하는 차광 재료에 의해 형성되어 있다. 예를 들면, 금속 차광막(41)은, 텅스텐, 알루미늄 등의 금속재료를 이용하여 형성되어 있다.
층내 렌즈(45)는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 면의 상방에서, 수광면(JS)에 대응하도록 마련되어 있다. 층내 렌즈(45)는, 촬상 영역(PA)에 배열된 복수의 광전변환부(P)에 대응하도록, 복수가, 동일 형상으로, 배열되어 있다.
여기서는, 층내 렌즈(45)는, 수광면(JS)으로부터 컬러 필터(151)의 측을 향하는 방향에서, 중심이 가장자리보다도 두껍게 형성된 볼록형 렌즈로서, 입사광(H)을 수광면(JS)의 중심에 집광하도록 구성되어 있다. 예를 들면, 층내 렌즈(45)는, 평면 형상이 사각형이 되도록 형성되어 있다.
컬러 필터(151)는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 면의 상방에서, 층내 렌즈(45)를 통하여, 수광면(JS)에 대면하도록 마련되어 있다. 컬러 필터(151)는, 층내 렌즈(45)의 표면을 평탄화하는 평탄화막(HT1)의 윗면에 마련되어 있다. 이 컬러 필터(151)는, 촬상 영역(PA)에 배열된 복수의 광전변환부(P)에 대응하도록, 복수가, 배열되어 있다.
여기서는, 컬러 필터(151)는, 입사광(H)을 착색하여 수광면(JS)에 투과하도록 구성되어 있다.
도 21은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 컬러 필터(151)를 도시하는 도면이다. 여기서는, 도 21은, 평면도를 도시하고 있다.
도 21에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(151)는, 도 20에 도시한 그린 필터층(151G)과 레드 필터층(151R) 외에, 블루 필터층(151B)을 포함하고 있고, 각각이, 각 광전변환부(P)에 대응하여 마련되어 있다.
구체적으로는, 도 21에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(151)를 구성하는 그린 필터층(151G)과 레드 필터층(151R)과 블루 필터층(151B)의 각각은, 예를 들면, 베이어 배열로 나열하도록 배치되어 있다.
컬러 필터(151)에서, 그린 필터층(151G)은, 입사광(H)을 녹색으로 착색한다. 즉, 그린 필터층(151G)는, 레드 필터층(151R)이 착색하는 적색광보다도 단파장의 녹색광으로 착색하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 그린 필터층(151G)은, 녹색의 착색 색소와 포토레지스트 수지를 이용하여 형성되어 있고, 녹색(예를 들면, 파장 500 내지 565㎚)의 파장 대역에서 광투과율이 높아지도록 구성되어 있다.
컬러 필터(151)에서, 레드 필터층(151R)은, 입사광(H)을 적색으로 착색한다. 즉, 레드 필터층(151R)은, 그린 필터층(151G)이 착색한 녹색광보다도 장파장의 적색광으로 착색하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 레드 필터층(151R)은, 적색의 착색 색소와 포토레지스트 수지를 이용하여 형성되어 있고, 적색(예를 들면, 파장 625 내지 740㎚)의 파장 대역에서 광투과율이 높아지도록 구성되어 있다.
컬러 필터(151)에서, 블루 필터층(151B)은, 입사광(H)을 청색으로 착색한다. 즉, 블루 필터층(151B)은, 레드 필터층(151R)이 착색한 적색광 및 그린 필터층(151G)이 착색하는 녹색광보다도 단파장의 청색광으로 착색하도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 블루 필터층(151B)는, 청색의 착색 색소와 포토레지스트 수지를 이용하여 형성되어 있고, 청색(예를 들면, 파장 450 내지 485㎚)의 파장 대역에서 광투과율이 높아지도록 구성되어 있다.
각 층(151R, 151G, 151B)은, 예를 들면, 각 색에 응한 색소와, 분산 수지와, 광중합 개시제와, 다관능 광중합성 화합물과, 용제와, 그 밖의 첨가제를 포함하는 도포액을 이용하여 도포하고 건조한 후, 리소그래피 기술에 의해 패턴 가공되어 형성된다.
본 실시형태에서는, 레드 필터층(151R)은, 흑색 색소가, 다른 그린 필터층(151G) 및 블루 필터층(151B)보다도 많이 함유되어 있고, 수광면(JS)에 투하하는 광의 양이 조정되어 있다. 구체적으로는, 레드 필터층(151R)이 흑색 색소를 함유하고, 다른 그린 필터층(151G) 및 블루 필터층(151B)이 흑색 색소를 함유하지 않도록 형성되어 있다.
상기에 있어서, 흑색 색소로서는, 예를 들면, 하기하는 흑색 안료(카본 블랙)가 사용될 수 있다. 이 흑색 색소는, 전(全) 고형분에 있어서, 1 내지 10질량%가 되도록 함유되는 것이 알맞다.
캔커브(Cancarb)사제 :
카본 블랙 서막스 N990, N991, N907, N908, N990, N991, N90b8 등
아사히 카본사(ASAHI CARBON CO., LTD.)제 :
카본 블랙 아사히#80, 아사히#70, 아사히#70L, 아사히F-200, 아사히#66, 아사히#66HN, 아사히#60H, 아사히#60U, 아사히#60, 아사히#55, 아사히#50H, 아사히#51, 아사히#50U, 아사히#50, 아사히#35, 아사히#15, 아사히서멀
데구사(Degussa)사제 :
ColorBlack Fw200, ColorBlack Fw2, ColorBlack Fw2V, ColorBlack Fw1, ColorBlack Fw18, ColorBlack S170, ColorBlack S160, SPecialBlack6, SPecialBlack5, SPecialBlack4, SPecialBlack4A, PRintexU, PRintexV, PRintex140U, PRintex140V 등
미쯔비시화학사(MITSUBISHI CHEMICAL CORPORATION)제 :
카본블랙#2700B, #2650, #2600, #2450B, #2400, #2350, #2300, #2200, #1000, #990, #980, #970, #960, #950, #900, #850, #750B, #650B, MCF88, #650, MA600, MA7, MA8, MA11, MA100, MA220, IL30B, IL31B, IL7B, IL11B, IL52B, #4000, #4010, #55, #52, #50, #47, #45, #44, #40, #33, #32, #30, #20, #10, #5, CF9, #3050, #3150, #3250, #3750, #3950, 다이어블랙A, 다이어블랙N220M, 다이어블랙N234, 다이어블랙I, 다이어블랙LI, 다이어블랙II, 다이어블랙N339, 다이어블랙SH, 다이어블랙SHA, 다이어블랙LH, 다이어블랙H, 다이어블랙HA, 다이어블랙SF, 다이어블랙N550M, 다이어블랙E, 다이어블랙G, 다이어블랙R, 다이어블랙N760M, 다이어블랙LP 등
또한, 레드 필터층(151R)에 사용하는 색소로서는, 예를 들면, 안트라퀴논계 안료, 페릴렌계 안료, 디케토피롤로피롤계 안료를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 안트라퀴논계 안료로서는, 예를 들면, C. I. 피그먼트레드177을 사용할 수 있다. 또한, 페릴렌계 안료로서는, 예를 들면, C. I. 피그먼트레드155, C. I. 피그먼트레드224를 사용할 수 있다. 또한, 디케토피롤로피롤 안료로서는, 예를 들면, C. I. 피그먼트레드254를 사용할 수 있다. 또한, 이들과, 디스아조계 황색 안료, 이소인돌린계 황색 안료, 퀴노프탈론계 황색 안료, 또는, 페릴렌계 적색 안료와의 혼합물을 사용할 수 있다. 이 색소는, 전 고형분에 있어서, 30질량% 이상이 함유되는 것이 알맞다.
또한, 분산 수지로서는, 예를 들면, 카르복실기를 함유하는 수지에 글리시딜기를 함유하는 불포화 화합물을 반응시킨 수지를 사용할 수 있다. 이 외에, 수산기를 함유한(메타)아크릴산 에스테르계 화합물을 중합시킨 수지, (메타)아크릴산-2-이소시아네이트에틸 등의 수지가 사용될 수 있다. 이 분산 수지는, 상기한 색소를 100 질량부로 하였을 때에, 분산시에, 20 질량부 이상을 사용하는 것이 알맞다.
또한, 광중합 개시제로서는, 예를 들면, 트리아진계 화합물, 알킬아미노 화합물, 옥심계 화합물, 비이미다졸 화합물을 사용할 수 있다. 이 광중합 개시제는, 전 고형분에 있어서, 5 내지 25질량%가 되도록 함유되는 것이 알맞다.
또한, 다관능 광중합성 화합물로서는, 예를 들면, 산성 관능기, 및/또는, 알킬렌 옥시 고리를 갖는 다관능 광중합성 화합물이 사용할 수 있다. 이 다관능 광중합성 화합물은, 전 고형분에 있어서, 2 내지 15질량%가 되도록 함유되는 것이 알맞다.
또한, 용제로서는, 예를 들면, 하기하는 것을 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다. 이 용제는, 전체에 있어서, 25 내지 95질량%가 되도록 함유되는 것이 알맞다.
3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸, 에틸셀로솔브아세테이트, 유산 에틸, 디에틸렌글리콜메텔에텔, 아세트산 부틸, 3-메톡시프로피온산 메틸, 2-헵탄온, 시클로헥산온, 에틸카르비톨아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트
또한, 그 밖의 첨가제로서는, 증감제를 첨가하여, 광중합 개시제에 의한 래디칼의 발생 효율을 향상시켜도 좋다. 또한, 실리콘계나 불소계의 계면활성제 등을 첨가하여, 도포 특성의 향상을 시켜도 좋다.
마이크로렌즈(61)는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 기판(101)의 면의 상방으로서, 평탄화막(HT2)을 통하여, 컬러 필터(151)의 상방에 마련되어 있다. 마이크로렌즈(61)는, 촬상 영역(PA)에 배열된 복수의 광전변환부(P)에 대응하도록, 복수가, 동일 형상으로 배치되어 있다.
여기서는, 마이크로렌즈(61)는, 수광면(JS)으로부터 컬러 필터(151)의 측을 향하는 방향에서, 중심이 가장자리보다도 두껍게 형성된 볼록형 렌즈로서, 입사광(H)을 수광면(JS)의 중심에 집광하여 투과하도록 구성되어 있다.
예를 들면, 마이크로렌즈(61)는, 평면 형상이 사각형이 되도록 형성되어 있다. 그리고, 본 실시형태에서는, 마이크로렌즈(61)는, 상술한 반사형의 무기 간섭 다층막에 의해 구성되어 있는 적외선 컷트 필터(202)(도 8 참조)를 투과한 입사광(H)을, 수광면(JS)의 중심에 집광하여 투과하도록 구성되어 있다.
[제조 방법]
이하에서, 상기한 고체 촬상 장치(1)를 제조하는 제조 방법에 관해 설명한다.
도 22 내지 도 26은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면이다. 여기서는, 도 22 내지 도 26은, 도 20과 마찬가지로, 도 19의 X11-X21 부분에 대응하는 부분을 확대하여 도시하고 있다.
(1) 층내 렌즈(45)의 형성
우선, 도 22에 도시하는 바와 같이, 층내 렌즈(45)를 형성한다.
층내 렌즈(45)의 형성에 앞서서, 도 22에 도시하는 바와 같이, 포토다이오드(21)와, 전하 판독 채널 영역(22)과, 전하 전송 채널 영역(23)과, 채널 스토퍼 영역(24)을, 기판(101)에 마련한다. 예를 들면, 이온 주입법을 이용하여, 불순물을 기판(101)에 도입함에 의해, 각 부분을 형성한다. 그 후, 예를 들면, 열산화법에 의해, 실리콘 산화막을 기판(101)의 전면에 마련함에 의해, 게이트 절연막(Gx)을 형성한다.
그리고, 도 22에 도시하는 바와 같이, 전송 전극(31) 등의 각 부분을 기판(101)의 표면상에 형성한다. 예를 들면, CVD법에 의해 폴리실리콘막(도시 없음)을 성막 후, 포토리소그래피 기술에 의해, 그 폴리실리콘막을 패턴 가공함으로써, 전송 전극(31)을 형성한다. 그리고, 전송 전극(31)을 피복하도록, 절연막(Sz)을, 예를 들면, PSG 막으로 형성한다. 그리고, 예를 들면, 스퍼터링법에 의해, 텅스텐막을 성막한 후, 그 텅스텐막을 포토리소그래피 기술에 의해 패턴 가공함으로써, 금속 차광막(41)을 형성한다.
이 후, 도 22에 도시하는 바와 같이, 상술한 각 부분을 피복하도록, 기판(101)의 표면에 층내 렌즈(45)를 마련한다.
여기서는, 도 22에 도시하는 바와 같이, 수광면(JS)으로부터 컬러 필터(151)의 측을 향하는 방향에서, 중심이 가장자리보다도 두꺼운 볼록형 렌즈로서, 층내 렌즈(45)를 형성한다.
예를 들면, CVD(Chemical Vapor Depositon)법에 의해, 플라즈마 질화 실리콘막(굴절률 1.9 내지 2.0)을 성막 후, 그 플라즈마 질화 실리콘막을 가공함으로써, 층내 렌즈(45)를 형성한다.
(2) 평탄화막(HT1)의 형성
다음에, 도 23에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT1)을 형성한다.
여기서는, 층내 렌즈(45)에 의해 형성된 표면의 요철을 평탄화하도록, 평탄화막(HT1)을 마련한다.
구체적으로는, 열경화성 수지를, 층내 렌즈(45)의 윗면에 스핀 코트법에 의해 성막한 후에, 열경화 처리를 실시함으로써, 평탄화막(HT1)을 형성한다.
예를 들면, 층내 렌즈(45)의 재료보다도 굴절률이 낮은 열경화성의 아크릴계 수지(굴절률 1.5 내지 1.55 정도)가, 사용된다. 이 외에, 아크릴계 수지에 불소를 함유시킨 재료나, 실록산계 수지에 불소를 함유시킨 것, 아크릴계 수지에 불소를 함유시키고, 첨가물로서 중공 실리카를 미세 분산시킨 것, 또한 실록산계 수지에 불소를 함유시키고, 또한 첨가물로서 중공 실리카를 미세 분산시킨 재료가, 알맞게 사용된다. 실록산 수지에 불소를 함유시키거나, 수지중에 중공 실리카를 분산하여 함유시킴에 의해, 그 재료의 굴절률이 내려가(1.3 내지 1.45 정도), 보다 파워가 강한 층내 렌즈 구조를 얻을 수 있다.
(3) 그린 필터층(151G)의 형성
다음에, 도 24에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(151)를 구성하는 그린 필터층(151G)을 형성한다.
여기서는, 도 24에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT1)의 표면상에 그린 필터층(151G)을 마련한다.
구체적으로는, 녹색 분광 특성을 얻기 위한 색소와 포토레지스트를 포함하는 도포액을, 스핀 코트법에 의해 도포하고, 포토레지스트막(도시 없음)을 성막한다.
그 후, 프리베이크 처리를 실시한 후에, 그 포토레지스트막에 대해 패턴 가공함으로써, 그린 필터층(151G)을 형성한다.
예를 들면, i선 축소 노광기를 이용하여, 포토레지스트막에 대해, 패턴 상(像)을 전사하는 패턴 노광 처리를 실시한다. 그 후, 유기 알카리 수용액(테트라메틸암모늄하이드로옥사이드에 비이온계 계면활성제를 첨가한 것 등)을 현상액으로서 사용하여, 패턴 노광 처리가 실시된 포토레지스트막에 대해, 현상 처리를 실시한다. 그리고, 포스트베이크 처리를 행하여, 그린 필터층(151G)을 형성한다.
(4) 레드 필터층(151R)의 형성
다음에, 도 25에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(151)를 구성하는 레드 필터층(151R)을 형성한다.
여기서는, 도 25에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT1)의 표면상에 레드 필터층(151R)을 마련한다.
구체적으로는, 적색 색소와 포토레지스트를 포함하는 도포액을, 스핀 코트법에 의해 도포하고, 포토레지스트막(도시 없음)을 성막한다.
본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 적색 색소 외에, 흑색 색소를, 상기한 도포액중에, 또한 함유시켜서, 이 포토레지스트막(도시 없음)을 형성한다.
그 후, 프리베이크 처리를 실시한 후에, 그 포토레지스트막에 대해 패턴 가공함으로써, 레드 필터층(151R)을 형성한다.
예를 들면, i선 축소 노광기를 이용하여, 포토레지스트막에 대해, 패턴 상을 전사하는 패턴 노광 처리를 실시한다. 그 후, 유기 알카리 수용액(테트라메틸암모늄하이드로옥사이드에 비이온계 계면활성제를 첨가한 것 등)을 현상액으로서 사용하여, 패턴 노광 처리가 실시된 포토레지스트막에 대해, 현상 처리를 실시한다. 그리고, 포스트베이크 처리를 행하여, 레드 필터층(151R)을 형성한다.
그 후, 도시를 생략하고 있지만, 블루 필터층(151B)을, 평탄화막(HT1)의 표면상에 마련하여, 3원색으로 이루어지는 컬러 필터(151)를 완성시킨다.
(5) 평탄화막(HT2)의 형성
다음에, 도 26에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(151)상에, 평탄화막(HT2)을 형성한다.
여기서는, 컬러 필터(151)의 윗면을 피복하여 평탄화하도록, 평탄화막(HT2)을 마련한다.
구체적으로는, 열경화성 수지를, 컬러 필터(151)의 윗면에 스핀 코트법에 의해 성막한 후에, 열경화 처리를 실시함으로써, 평탄화막(HT2)을 형성한다.
(6) 마이크로렌즈(61)의 형성
다음에, 도 20에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT2)의 윗면에 마이크로렌즈(61)를 형성한다.
여기서는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 수광면(JS)으로부터 컬러 필터(151)의 측을 향하는 방향에서, 중심이 가장자리보다도 두껍게 형성된 볼록형 렌즈로서, 마이크로렌즈(61)를 마련한다.
예를 들면, 포지형의 포토레지스트막(도시 없음)을 평탄화막(HT2)의 윗면에 성막 후, 가공함에 의해, 마이크로렌즈(61)를 형성한다.
구체적으로는, 베이스 수지로서, 폴리스티렌을 사용하고, 또한, 감광제로서, 디아조나프토퀴논을 사용하여, 포지형의 포토레지스트막을, 스핀 코트법에 의해 성막하고, 프리베이크 처리를 실시한다. 그리고, i 선 축소 노광기를 이용하여, 패턴 상을, 그 포지형의 포토레지스트막에 조사하는 노광 처리를 실시한다. 그 후, 노광 처리가 실시된 포토레지스트막에 대해 현상 처리를 실시한다. 이 현상 처리에서는, 예를 들면, 유기 알카리 수용액(테트라메틸암모늄하이드로옥사이드에 비이온계 계면활성제를 첨가한 것 등)을 현상액으로서 사용한다. 그리고, 가시광에서의 단파장 영역의 광흡수를 없애도록 탈색하기 위해, 자외선을 전면에 조사한다. 그 후, 열 연화점 이상의 온도로 포토레지스트막에 대해 열처리를 실시한다. 이로써, 마이크로렌즈(61)를 완성시킨다.
[정리]
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 입사광(H)을 착색하여 수광면에 투과하는 컬러 필터(151)가, 수광면(JS)의 상방에 마련되어 있다(도 20 참조). 여기서, 컬러 필터(151)에 있어서, 레드 필터층(151R)은, 녹과 청보다도 장파장의 색채인 적으로 입사광(H)을 착색하는 필터이고, 흑색 색소가 함유되어 있다. 한편으로, 그린 필터층(151G) 및 블루 필터층(151B)은, 흑색 색소가 함유되어 있지 않다. 이 때문에, 본 실시형태는, 적색 성분의 출력이 저감하고, 각 색의 분광 출력이 동등하게 되기 때문에, 색 재현성에 우수하고, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
이 작용·효과에 관해, 하기에, 구체적으로 설명한다.
도 27은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 레드 필터층(151R)의 분광 투과 특성을 도시하는 도면이다. 도 27에서, 횡축은, 파장(㎚)이고, 종축은, 투과율(%)이다. 여기서는, 화소 사이즈가 1.55㎛□의 인터라인형 CCD에서의 분광 특성을 도시하고 있다. 또한, 도 27에서는, 실선은, 본 실시형태의 경우이고, 흑색 색소를 함유시킨 경우를 나타내고 있다. 한편으로, 파선은, 본 실시형태의 경우와 달리, 흑색 색소를 포함하지 않는 경우를 나타내고 있다. 구체적으로는, 실선으로 도시하는 분광 특성은, 파선으로 도시하는 분광 특성을 얻기 위한 전 고형분에 대해, 5.1중량%의 흑색 색소(카본 블랙)를 가한 경우를 나타내고 있다. 이 때문에, 막두께는, 실선의 경우는, 0.735㎛이고, 파선의 경우는, 0.7㎛이다.
도 28은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고체 촬상 장치(1)의 분광 출력을 도시하는 도면이다. 도 28에서는, 적색 성분의 출력(Vr)과, 녹색 성분의 분광 출력(Vg)과, 청색 성분의 분광 출력(Vb)을 나타내고 있다.
도 27에 도시하는 바와 같이, 레드 필터층(151R)은, 흑색 색소가 함유되어 있기(실선) 때문에, 흑색 색소가 함유되지 않은 경우(파선)와 비교하여, 투과율이 저하되어 있다.
구체적으로는, 흑색 색소가 함유되지 않은 경우(파선)는, 적색의 파장 범위에서의 평균 투과율이, 97.5%이다. 이에 대해, 본 실시형태와 같이, 흑색 색소가 함유되어 있는 레드 필터층(151R)(실선)은, 적색의 파장 범위에서의 평균 투과율이, 80.2%이다.
이 때문에, 도 28에 도시하는 바와 같이, 적색 성분의 출력(Vr)을 저감시킬 수 있다. 즉, 본 실시형태는, 각 색의 분광 출력이 동등하게 되도록, 컬러 필터에 흑색 색소를 함유하고 있다.
따라서, 본 실시형태에서는, 상술한 화이트 밸런스의 조정이 용이하게 가능하여, 적색의 색 분리성을 향상할 수 있기 때문에, 색 재현성에 우수하다.
따라서 본 실시형태는, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 입사광(H)의 적외선 성분을 컷트하여 마이크로렌즈(61)에 투과하도록, 반사형의 무기 간섭 다층막에 의해 구성된 적외선 컷트 필터(202)가 마련되어 있다(도 8 참조).
이 경우에는, 상술한 바와 같이, 고스트 현상이 생기고, 촬상 화상의 화상 품질이 저하하는 경우가 있다.
도 29부터 도 32는, 고스트 현상을 설명하기 위한 도면이다. 도 29는, 고체 촬상 장치에 있어서, 본 실시형태와 달리, 흑색 색소를 함유하지 않은 레드 필터층(151Rc)의 부분에 입사하는 입사광(H)의 거동을, 모식적으로 도시하고 있다. 또한, 도 30, 도 32는, 고체 촬상 장치(1)에 입사한 광의 분광 특성을 도시하고 있다. 또한, 도 31은, 적외선 컷트 필터(202)의 반사 특성을 도시하고 있다.
도 29에 도시하는 바와 같이, 입사광(H)은, 우선, 적외선 컷트 필터(202)에 입사한다. 그리고, 적외선 컷트 필터(202)에 의해, 장파장의 성분의 광(IR)이 반사되어, 적외선이 컷트된다.
다음에, 도 29에 도시하는 바와 같이, 적외선 컷트 필터(202)를 투과한 투과광(Ha)은, 마이크로렌즈(61), 레드 필터층(151Rc) 등의 부재를 통하여, 포토다이오드(21)에 입사한다. 그리고, 포토다이오드(21)에서 광전변환이 행하여진다.
이 때, 광전변환이 되지 않고 반사하는 성분이 존재하고, 그 반사광(Hb)은, 도 29에 도시하는 바와 같이, 레드 필터층(151Rc), 마이크로렌즈(61) 등의 부재로 되돌아온다.
다음에, 그 반사광(Hb)은, 도 29에 도시하는 바와 같이, 화소의 배열 피치에 의한 회절광으로서, 적외선 컷트 필터(202)로 되돌아온다. 여기서는, 반사광(Hb)은, 도 30에 도시하는 바와 같은 분광 특성을 구비하고, 적외선 컷트 필터(202)에 입사한다.
다음에, 반사광(Hb)은, 도 29에 도시하는 바와 같이, 적외선 컷트 필터(202)에 의해 반사된다. 적외선 컷트 필터(202)는, 도 31에 도시하는 바와 같은 반사 특성을 구비한다. 이 때문에, 적외선 컷트 필터(202)에 의해 반사된 반사광(Hc)은, 도 32에 도시하는 바와 같은 분광 특성을 구비하고, 재차, 레드 필터층(151Rc), 마이크로렌즈(61) 등의 부재에 입사한다.
그리고, 도 32에 도시하는 바와 같이, 적색 성분을 포함하는 반사광(Hc)이, 포토다이오드(21)에 입사하고, 광전변환이 행하여진다.
도 32에서는 도시를 하고 있지 않지만, 녹색 성분의 광은, 적외선 컷트 필터(202)에 의해, 거의 반사되지 않고, 적외선 컷트 필터(202)를 투과한다(도 31 참조). 또한, 청색 성분의 광은, 도 31에 도시하는 바와 같이, 그 일부(400 내지 420㎚의 범위)의 광이 반사하지만, 세트 렌즈 등에 의해, 입사하는 시점에서 대부분이 감쇠한다.
이 때문에, 적색 성분의 광에 기인하는 고스트 현상이 발생하고, 촬상 화상의 화상 품질이 저하하는 경우가 있다.
그러나, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 레드 필터층(151R)은, 흑색 색소가 함유되어 있다. 이 때문에, 고스트의 발생을 억제할 수 있다.
도 33은, 본 발명에 관한 실시형태4에서, 고스트 현상의 발생이 억제되는 것을 설명하기 위한 도면이다. 도 33에서는, 도 32의 경우와 마찬가지로, 적외선 컷트 필터(202)에 의해 반사된 반사광(도 29에서는, Hc)의 분광 특성을 도시하고 있다. 도 33에서는, 파선이, 본 실시형태의 경우이고, 실선이, 본 실시형태의 레드 필터층(151R)에 흑색 색소를 함유시키지 않는 경우를 나타내고 있다.
도 33에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서는, 레드 필터층(151R)에 흑색 안료를 함유시키고 있기 때문에, 적외선 컷트 필터(202)에 의해 반사된 반사광(도 29의 Hc)은, 레드 필터층(151R)에 의해 흡수되고, 그 광량이 저하된다. 구체적으로는, 스펙트럼의 적분치로부터, 40% 정도의 광량으로 저감할 수 있다.
따라서 본 실시형태는, 고스트의 발생을 억제할 수 있고, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
<실시형태5>
[장치 구성]
도 34는, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 고체 촬상 장치(1b)의 주요부를 도시하는 도면이다. 여기서는, 도 34는, 주요부의 단면을 도시하고 있고, 도 19의 X11 -X21 부분을 확대하여 도시하고 있다.
도 34에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서, 고체 촬상 장치(1b)는, 레드 필터층(151Rb)이 실시형태4와 다르다. 또한, 흑색 색소 함유층(151K)이, 실시형태1에 대해, 또한 마련되어 있다. 이 점, 및, 이에 관한 점을 제외하고, 본 실시형태는, 실시형태4와 마찬가지이다. 이 때문에, 중복되는 부분에 관해서는, 기재를 생략한다.
레드 필터층(151Rb)은, 실시형태4의 경우와 달리, 흑색 안료가 함유되어 있지 않다. 이 점을 제외하고, 실시형태4의 경우와 마찬가지로 형성되어 있다.
흑색 색소 함유층(151K)은, 도 34에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT1)의 윗면에 마련되어 있다. 흑색 색소 함유층(151K)은, 기판(101)의 촬상 영역(PA)에서, 포토다이오드(21)의 수광면과, 레드 필터층(151Rb)의 사이에 개재하도록, 마련되어 있다. 흑색 색소 함유층(151K)은, 흑색 색소를 포함하고 있다. 그리고, 흑색 색소 함유층(151K)은, 수광면(JS)의 상방에 마련되어 있고, 입사광(H)이 수광면(JS)에 투과하도록 구성되어 있다.
도 35는, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 흑색 색소 함유층(151K)을 확대하여 도시하는 도면이다. 여기서는, 도 35는, 흑색 색소 함유층(151K)의 윗면을 도시하고 있다.
도 35의 (a)에 도시하는 바와 같이, 흑색 색소 함유층(151K)은, 기판(101)의 면(xy면)에 따른 방향에서, 평면 형상이 정사각형이고, 그 변이 수평 방향(x)과 수직 방향(y)에 따르도록 배치되도록 형성되어 있다.
이 외에, 도 35의 (b) 내지 (d)에 도시하는 바와 같이, 흑색 색소 함유층(151K)을, 다양한 평면 형상으로 형성하여도 좋다.
예를 들면, 도 35의 (b)에 도시하는 바와 같이, 도 35의 (a)에 도시하는 정사각형의 평면 형상의 반분의 사각형 형상이 되도록, 흑색 색소 함유층(151K)을 형성하여도 좋다. 또한, 도 35의 (c)에 도시하는 바와 같이, 정사각형의 평면 형상에 있어서, 그 4구석에 2등변삼각형이 배치되고, 그 중부가 개구한 형상이 되도록, 흑색 색소 함유층(151K)을 형성하여도 좋다. 또한, 도 35의 (d)에 도시하는 바와 같이, 평면 형상이 정사각형이고, 그 변이 수평 방향(x)과 수직 방향(y)의 각각에 대해 45°의 각도로 경사한 방향에 따라 배치되도록, 흑색 색소 함유층(151K)을 형성하여도 좋다. 또한, 흑색 색소 함유층(151K)의 형상은, 도 35에 도시한 이외의 형상이라도 좋고, 마이크로렌즈에 의해 집광된 광속의 일부가, 흑색 색소 함유층(151K)을 통과하면 좋다.
[제조 방법]
이하에서, 상기한 고체 촬상 장치(1b)를 제조하는 제조 방법에 관해 설명한다.
도 36 내지 도 39는, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 고체 촬상 장치(1b)의 제조 방법의 각 공정에서 마련된 주요부를 도시하는 도면이다. 여기서는, 도 36 내지 도 39는, 도 34와 마찬가지로, 도 19의 X11-X21 부분에 대응하는 부분의 단면을 확대하여 도시하고 있고, 각 공정에서 마련된 주요부를, 도 36 내지 도 39의 순서로 도시하고 있다.
(1) 흑색 색소 함유층(151K)의 형성
우선, 도 36에 도시하는 바와 같이, 흑색 색소 함유층(151K)을 형성한다.
이 흑색 색소 함유층(151K)의 형성에 앞서서, 상술한 실시형태4에서 나타낸 바와 같이, 층내 렌즈(45)와, 평탄화막(HT1)을 형성한다(도 22, 도 23 참조).
이 후, 도 36에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT1)의 윗면에, 흑색 색소 함유층(151K)을 마련한다.
여기서는, 평탄화막(HT1)상에서, 레드 필터층(151R)을 형성하는 영역에 대응하도록, 흑색 색소 함유층(151K)을 마련한다.
구체적으로는, 흑색 색소와 포토레지스트를 포함하는 도포액을, 스핀 코트법에 의해 도포하고, 포토레지스트막(도시 없음)을 성막한다.
그 후, 프리베이크 처리를 실시한 후에, 그 포토레지스트막에 대해 패턴 가공함으로써, 흑색 색소 함유층(151K)을 형성한다.
예를 들면, SK-9000C(FUJIFILM Electronic Materaials Co., Ltd. 제품)를 사용하여, 포토레지스트막을 성막한다. 예를 들면, 막두께가, 0.04㎛가 되도록, 이 성막을 실시한다. 여기서는, SK-9000C에 대해, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트와, 프로필렌글리콜모노메틸에테르를 9 : 1의 비율로 희석하고, 동 막두께를 얻을 수 있도록 조정하였다. 그리고, 예를 들면, i선 축소 노광기를 이용하여, 그 포토레지스트막에 대해, 패턴 상(像)을 전사하는 패턴 노광 처리를 실시한다. 그 후, 유기 알카리 수용액(테트라메틸암모늄하이드로옥사이드에 비이온계 계면활성제를 첨가한 것 등)을 현상액으로서 사용하여, 패턴 노광 처리가 실시된 포토레지스트막에 대해, 현상 처리를 실시한다. 그리고, 포스트베이크 처리를 행하여, 흑색 색소 함유층(151K)을 형성한다.
또한, 흑색 색소 함유층(151K)의 막두께는, 0.2㎛ 이하가 알맞고, 0.1㎛ 이하가, 보다 알맞다. 또한, 적절히, 흑색 색소의 함유량을 조정하여, 막두께를 최적화하여도 좋다.
(2) 그린 필터층(151G)의 형성
다음에, 도 37에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(151)를 구성하는 그린 필터층(151G)을 형성한다.
여기서는, 도 37에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT1)의 표면상에 그린 필터층(151G)을 마련한다.
구체적으로는, 실시형태4의 경우와 마찬가지로, 녹색 색소와 포토레지스트를 포함하는 도포액을, 스핀 코트법에 의해 도포하고, 포토레지스트막(도시 없음)을 성막한다. 그 후, 프리베이크 처리를 실시한 후에, 그 포토레지스트막에 대해 패턴 가공함으로써, 그린 필터층(151G)을 형성한다.
(3) 레드 필터층(151Rb)의 형성 다음에, 도 38에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(151)를 구성하는 레드 필터층(151Rb)을 형성한다.
여기서는, 도 38에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT1)상에 마련된 흑색 색소 함유층(151K)의 표면상에, 레드 필터층(151Rb)을 마련한다.
구체적으로는, 실시형태4의 경우와 마찬가지로, 적색 색소와 포토레지스트를 포함하는 도포액을, 스핀 코트법에 의해 도포하고, 포토레지스트막(도시 없음)을 성막한다. 본 실시형태에서는, 적색 색소 외에, 흑색 색소를, 상기한 도포액중에 함유시키지 않고서, 이 포토레지스트막(도시 없음)을 형성한다.
그 후, 프리베이크 처리를 실시한 후에, 그 포토레지스트막에 대해 패턴 가공함으로써, 레드 필터층(151Rb)을 형성한다.
그 후, 도시를 생략하고 있지만, 실시형태4의 경우와 마찬가지로, 블루 필터층(151B)을, 평탄화막(HT1)의 표면상에 마련하고, 3원색으로 이루어지는 컬러 필터(151)를 완성시킨다.
(4) 평탄화막(HT2)의 형성
다음에, 도 39에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(151)상에, 평탄화막(HT2)을 형성한다.
여기서는, 컬러 필터(151)의 윗면을 피복하여 평탄화하도록, 평탄화막(HT2)을 마련한다.
구체적으로는, 열경화성 수지를, 컬러 필터(151)의 윗면에 스핀 코트법에 의해 성막한 후에, 열경화 처리를 실시함으로써, 평탄화막(HT2)을 형성한다.
(5) 마이크로렌즈(61)의 형성
다음에, 도 34에 도시하는 바와 같이, 평탄화막(HT2)의 윗면에 마이크로렌즈(61)를 형성한다.
여기서는, 도 34에 도시하는 바와 같이, 실시형태4의 경우와 마찬가지로, 볼록형 렌즈로서, 마이크로렌즈(61)를 마련한다.
[정리]
이상과 같이, 본 실시형태에서는, 흑색 색소를 포함하는 흑색 색소 함유층(151K)이, 마련되어 있다. 흑색 색소 함유층(151K)은, 수광면(JS)의 상방에서, 레드 필터층(151Rb)과 수광면(JS)의 사이에 개재하고 있고, 레드 필터층(151Rb)으로부터 입사하는 입사광(H)이, 수광면(JS)에 투과하도록 구성되어 있다.
도 40은, 본 발명에 관한 실시형태5에서, 흑색 색소 함유층(151K)의 분광 특성을 도시하는 도면이다. 도 40에서, 횡축은, 파장(㎚)이고, 종축은, 투과율(%)이다.
도 40에 도시하는 바와 같이, 흑색 색소 함유층(151K)은, 가시 광선의 파장 영역을 포함하는, 400 내지 750㎚ 정도의 파장 범위에서, 광투과율이 75 내지 88%가 되도록 형성되어 있다. 또한, 흑색 색소 함유층(151K)는, 파장이 길어짐에 수반하여, 광투과율이 커지도록 형성되어 있다.
이 때문에, 본 실시형태에서, 흑색 색소를 포함하지 않는 레드 필터층(151Rb)과, 흑색 색소 함유층(151K)의 양자를 겹친 경우의 분광 특성은, 실시형태4에서 도 27에 도시한 것과, 같은 분광 특성이 된다.
따라서, 본 실시형태는, 실시형태4의 경우와 마찬가지로, 화이트 밸런스의 조정이 용이하게 가능하고, 적색의 색 분리성을 향상할 수 있기 때문에, 색 재현성에 우수하다.
또한, 본 실시형태는, 고스트의 발생을 억제할 수 있다.
따라서 본 실시형태는, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
<실시형태6 >
[장치 구성 등]
도 41은, 본 발명에 관한 실시형태6에서, 고체 촬상 장치(1c)의 주요부를 도시하는 도면이다. 도 41은, 컬러 필터(151)의 평면도이다.
도 41에 도시하는 바와 같이, 본 실시형태에서, 고체 촬상 장치(1c)는, 컬러 필터(151)를 구성하는 그린 필터층(151Gc)과 블루 필터층(151Bc)이, 실시형태4의 경우와 다르다. 이 점, 및, 이에 관한 점을 제외하고, 본 실시형태는, 실시형태4와 마찬가지이다. 이 때문에, 중복되는 부분에 관해서는, 기재를 생략한다.
도 41에 도시하는 바와 같이, 컬러 필터(151)는, 실시형태4의 경우와 마찬가지로, 레드 필터층(151R)과, 그린 필터층(151Gc)과, 블루 필터층(151Bc)의 3원색의 착색 필터를 포함한다.
그리고, 레드 필터층(151R)과, 그린 필터층(151Gc)과, 블루 필터층(151Bc)의 각각은, 도 41에 도시하는 바와 같이, 예를 들면, 베이어 배열로 나열하도록 배치되어 있다.
컬러 필터(151)를 구성하는 레드 필터층(151R)은, 실시형태4와 마찬가지로 형성되어 있고, 흑색 색소를 함유하도록 형성되어 있다.
이 외에, 컬러 필터(151)를 구성하는 그린 필터층(151Gc)과, 블루 필터층(151Bc)의 각각은, 실시형태4의 경우와 달리, 흑색 색소를 함유하도록 형성되어 있다.
본 실시형태에서는, 레드 필터층(151R)과, 그린 필터층(151Gc)과, 블루 필터층(151Bc)의 각각은, 흑색 색소가, 같은 양으로 함유하도록 형성되어 있다.
상기에 있어서, 흑색 색소로서는, 예를 들면, 실시형태4에서 열거한 흑색 안료(카본 블랙)를 사용할 수 있다. 이 흑색 색소는, 전 고형분에 있어서, 1 내지 10질량%가 되도록 함유되는 것이 알맞다.
[정리]
이상과 같이, 본 실시형태의 컬러 필터(151)에서는, 레드 필터층(151R) 외에, 그린 필터층(151Gc)과 블루 필터층(151Bc)의 각각에, 흑색 색소가 함유되어 있다. 이 때문에, 실시형태4의 효과 외에, 화소 사이즈가 비교적 큰 경우(예를 들면, 2.0㎛□ 이상)는, 하기에 나타내는 바와 같이, 녹색 성분 및 청색 성분의 광에 기인하는 고스트 현상의 발생을 억제할 수 있다.
도 42는, 본 발명에 관한 실시형태6에서, 녹색 성분의 광에 기인하는 고스트 현상의 발생이 억제되는 양상을 설명하기 위한 도면이다.
도 42에 도시하는 바와 같이, 입사광(H)은, 우선, 적외선 컷트 필터(202)에 입사한다. 그리고, 적외선 컷트 필터(202)에 의해, 장파장의 성분의 광(IR)이 반사되어, 적외선이 컷트된다.
다음에, 도 42에 도시하는 바와 같이, 적외선 컷트 필터(202)를 투과한 투과광(Ha)은, 마이크로렌즈(61), 그린 필터층(151Gc) 등의 부재를 통하여, 포토다이오드(21)에 입사한다. 그리고, 포토다이오드(21)에서 광전변환이 행하여진다.
이 때, 광전변환이 되지 않고서 반사하는 성분이 존재하고, 그 반사광(Hb)은, 도 42에 도시하는 바와 같이, 그린 필터층(151Gc), 마이크로렌즈(61) 등의 부재로 되돌아온다.
다음에, 그 반사광(Hb)은, 도 42에 도시하는 바와 같이, 다양한 방향으로 진행되고, 적외선 컷트 필터(202)로 되돌아온다.
다음에, 반사광(Hb)은, 도 42에 도시하는 바와 같이, 적외선 컷트 필터(202)를 투과한다. 즉, 적외선 컷트 필터(202)는, 도 31에 도시한 반사 특성을 구비하기 때문에, 반사광(Hb)은, 적외선 컷트 필터(202)에 의해 반사되지 않고, 대부분이 투과하고, 광학계(201)에 입사한다.
다음에, 반사광(Hb)은, 도 42에 도시하는 바와 같이, 광학계(201)의 표면에 의해 반사된다. 그리고, 광학계(201)의 P에 의해 반사된 반사광(Hc)은, 재차, 그린 필터층(151Gc), 마이크로렌즈(61) 등의 부재에 입사한다.
그리고, 도 42에 도시하는 바와 같이, 녹색 성분을 포함하는 반사광(Hc)이, 포토다이오드(21)에 입사하고, 광전변환이 행하여진다.
도시를 하고 있지 않지만, 녹색 성분을 포함하는 반사광(Hc)과 마찬가지로, 청색 성분의 광도, 그 일부가, 광학계(201)에 의해 반사되고, 그 반사광이, 포토다이오드(21)에 입사하고, 광전변환이 행하여지는 경우가 있다.
이 때문에, 녹색 성분 및 청색 성분의 광에 기인하여, 고스트 현상이 발생하고, 촬상 화상의 화상 품질이 저하하는 경우가 있다.
그러나, 본 실시형태에서는, 상술한 바와 같이, 실시형태4의 레드 필터층(151R)의 경우와 마찬가지로, 그린 필터층(151Gc)과, 블루 필터층(151Bc)의 각각에, 흑색 색소가 함유되어 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 그린 필터층(151Gc)과, 블루 필터층(151Bc)의 각각에 의해, 광학계(201)에 의해 반사된 반사광(도 42의 Hc)은, 그 광량이 저하된다.
따라서, 본 실시형태는, 녹색 성분 및 청색 성분의 광에 기인하는 고스트 현상의 발생이 억제 가능하고, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 이와 함께, 본 실시형태에서는, 그린 필터층(151Gc)과, 블루 필터층(151Bc)의 각각이, 흑색 색소를 함유하고 있기 때문에, 억제하여야 할 파장 영역(청색이라면 485㎚ 이상, 녹색이라면, 400 내지 500㎚, 565㎚ 이상)의 「분광 들뜸」을, 저감할 수 있다. 따라서, 색 분리성 등을 향상시킬 수가 있기 때문에, 촬상 화상의 화상 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 실시형태에서는, 레드 필터층(151R)과, 그린 필터층(151Gc)과, 블루 필터층(151Bc)의 각각에 관해, 같은 흑색 색소를 같은 비율로 함유하는 경우에 관해 나타냈지만, 이것으로 한정되지 않는다. 레드 필터층(151R)과, 그린 필터층(151Gc)과, 블루 필터층(151Bc)의 사이에서는, 흑색 색소를 서로 다른 비율로 함유시켜도 좋다. 예를 들면, 적색 성분의 출력이 다른 색의 성분의 출력보다도 큰 경우나, 적색에 의한 고스트의 발생이 현저한 경우에는, 레드 필터층(151R)이, 그린 필터층(151Gc) 및 블루 필터층(151Bc)보다, 흑색 색소의 함유 비율을 많게 하는 것이 알맞다.
또한, 실시형태5에 나타낸 흑색 색소 함유층(151K)을, 레드 필터층과, 그린 필터층과, 블루 필터층의 각각에 대응하도록, 마련한 경우에도, 본 실시형태와 같은 작용·효과를 얻을 수 있다.
<기타>
본 발명의 실시에 즈음하여서는, 상기한 실시형태로 한정되는 것이 아니고, 여러가지의 변형례를 채용할 수 있다.
예를 들면, 상기한 실시형태에서는, 평탄화막(HT2)상에, 마이크로렌즈(61)를 형성하는 경우에 관해, 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, 상기 외에, 컬러 필터(151)상에 평탄화막(HT2)을 마련하지 않고, 마이크로렌즈(61)을 형성하여도 좋다. 이 경우에는, 컬러 필터(151)의 표면에, 직접적으로, 마이크로렌즈재막을 평탄하게 도포한다. 그리고, 그 마이크로렌즈 재료막 상에, 포토레지스트막을 사각형 형상으로 패턴 가공하여 마련한다. 그 후, 그 포토레지스트막에 대해, 열연화점 이상으로 열처리를 행하여, 렌즈 형상으로 한다. 그리고, 그 렌즈 형상의 포토레지스트 마스크를 이용하여, 하지의 마이크로렌즈 재료막에 대해 드라이 에칭 처리를 실시함으로써, 마이크로렌즈(61)를 형성하여도 좋다.
또한, 예를 들면, 상기한 실시형태에서는, CCD형 이미지 센서에 적용하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 예를 들면, CMOS형 이미지 센서 등, 여러가지의 이미지 센서에 적용 가능하다.
또한, 층내 렌즈(45)의 구조에 관해서는, 상기한 실시형태에 나타내는 구조로 한하지 않는다. 상술한 볼록 렌즈 외에, 오목 렌즈 등의 다양한 렌즈 형상으로 하여도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 흑색 색소 함유층(151K)을, 수광면(JS)와, 레드 필터층(151Rb) 등의 컬러 필터(151)의 사이에 마련하는 경우에 관해 나타냈지만, 이것으로 한정되지 않는다. 컬러 필터(151)의 상방에, 흑색 색소 함유층(151K)을 마련하여도 좋다. 이 경우에는, 예를 들면, 마이크로렌즈에 흑색 색소를 함유시킴에 의해, 그 마이크로렌즈를 흑색 색소 함유층으로서 기능시키도록 구성하여도 좋다.
또한, 마이크로렌즈의 표면을 피복하도록, 흑색 색소 함유층을 마련하여도 좋다. 이 경우에는, 예를 들면, 마이크로렌즈보다도 굴절률이 낮은 수지 재료(예를 들면, 불소 함유 수지)에, 흑색 색소를 함유시킨 흑색 색소 함유층을, 마이크로렌즈(61)의 표면이 평탄하게 되도록 마련하여도 좋다.
또한, 이 외에, 티탄블랙이나 그래파이트블랙을 함유한 층을, 흑색 색소 함유층으로서 마련하여도 좋다. 그래파이트블랙의 경우에는, 예를 들면, 공지의 리프트 오프법에 의해, 패턴 형성할 수 있다.
또한, 상기한 실시형태에서는, 카메라에 본 발명을 적용하는 경우에 관해 설명하였지만, 이것으로 한정되지 않는다. 스캐너나, 카피기 등과 같이, 고체 촬상 장치를 구비하는, 다른 전자 기기에, 본 발명을 적용하여도 좋다.
또한, 상기한 실시형태에서, 고체 촬상 장치(1, 1b, 1c)는, 본 발명의 고체 촬상 장치에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 층내 렌즈(45)는, 본 발명의 층내 렌즈에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 컬러 필터(151)는, 본 발명의 컬러 필터에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 블루 필터층(151B, 151Bc)은, 본 발명의 제 3의 착색층에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 그린 필터층(151G, 151Gc)는, 본 발명의 제 2의 착색층에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 레드 필터층(151R, 151Rb)은, 본 발명의 제 1의 착색층에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 흑색 색소 함유층(151K)는, 본 발명의 흑색 색소 함유층에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 마이크로렌즈(61)는, 본 발명의 마이크로렌즈에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 기판(101)은, 본 발명의 기판에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 카메라(200)는, 본 발명의 전자 기기에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 적외선 컷트 필터 적외선(202)은, 본 발명의 컷트 필터에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 수광면(JS)은, 본 발명의 수광면에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 광전변환부(P)는, 본 발명의 광전변환부에 상당한다. 또한, 상기한 실시형태에서, 촬상 영역(PA)은, 본 발명의 촬상 영역에 상당한다.

Claims (15)

  1. 수광면에서 광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부가 기판에 마련되어 있는 고체 촬상 장치를 제조하는 고체 촬상 장치 제조 공정을 가지며,
    상기 고체 촬상 장치 제조 공정은,
    상기 기판의 상방에서 상기 수광면에 대응하는 영역 이외의 영역에, 금속 차광막을 형성하는 금속 차광막 형성 공정과,
    상기 금속 차광막의 상방에, 광을 반사하는 광반사막을 형성하는 광반사막 형성 공정과,
    상기 광반사막의 상방에 성막된 네가티브형의 포토레지스트막에 대해, 노광 처리를 실시한 후에 현상 처리를 실시함에 의해, 상기 포토레지스트막으로부터 포토레지스트 패턴층을 형성하는 포토레지스트 패턴층 형성 공정을 포함하고,
    상기 광반사막 형성 공정에서는,
    상기 광반사막이 상기 포토레지스트 패턴층의 패턴 형상에 대응하는 형상을 포함하고, 상기 포토레지스트 패턴층 형성 공정에서의 상기 노광 처리의 실시에서 노광 광을 상기 포토레지스트막에 반사하도록, 상기 광반사막을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고체 촬상 장치 제조 공정은,
    상기 광전변환부에 의해 생성된 신호 전하를 전하 판독 채널 영역에서 판독하는 전하 판독부를 상기 기판에 형성하는 전하 판독부 형성 공정과,
    상기 전하 판독부에 의해 상기 광전변환부로부터 판독된 신호 전하를 전하 전송 채널 영역에서 전송하는 전송 레지스터부를, 상기 기판에 형성하는 전송 레지스터부 형성 공정을 포함하고,
    상기 금속 차광막 형성 공정에서는, 상기 전하 판독 채널 영역 및 상기 전하 전송 채널 영역에 입사하는 광을 차광하도록, 상기 전하 판독 채널 영역 및 상기 전하 전송 채널 영역의 상방에, 상기 금속 차광막을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴층 형성 공정에서는, 흑색의 컬러 레지스트 패턴층을, 상기 포토레지스트 패턴층으로서 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 포토레지스트 패턴층 형성 공정에서는, 상기 광반사막에 직접 접촉하도록, 상기 네가티브형의 포토레지스트막을 성막하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 고체 촬상 장치 제조 공정은,
    상기 포토레지스트 패턴층 형성 공정에서의 상기 노광 처리의 실시에서 노광 광을 흡수하는 노광 광 흡수층을 형성하는 노광 광 흡수층 형성 공정을 가지며,
    상기 노광 광 흡수층 형성 공정은, 상기 금속 차광막 형성 공정의 실시 후로서, 상기 광반사막 형성 공정의 실시 전에 실시되고, 상기 기판의 상방에서 상기 금속 차광막과 상기 광반사막 사이에 개재하도록, 상기 노광 광 흡수층을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  6. 수광면에서 광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부가 기판에 마련되어 있는 고체 촬상 장치를 제조하는 고체 촬상 장치 제조 공정을 가지며,
    상기 고체 촬상 장치 제조 공정은,
    상기 기판의 상방에서 상기 수광면에 대응하는 영역 이외의 영역에, 금속 차광막을 형성하는 금속 차광막 형성 공정과,
    상기 금속 차광막의 상방에, 광을 반사하는 광반사막을 형성하는 광반사막 형성 공정과,
    상기 광반사막의 상방에 성막된 네가티브형의 포토레지스트막에 대해, 노광 처리를 실시한 후에 현상 처리를 실시함에 의해, 상기 포토레지스트막으로부터 포토레지스트 패턴층을 형성하는 포토레지스트 패턴층 형성 공정을 포함하고,
    상기 광반사막 형성 공정에서는,
    상기 광반사막이 상기 포토레지스트 패턴층의 패턴 형상에 대응하는 형상을 포함하고, 상기 포토레지스트 패턴층 형성 공정에서의 상기 노광 처리의 실시에서 노광 광을 상기 포토레지스트막에 반사하도록, 상기 광반사막을 형성하는 것을 특징으로 하는 카메라의 제조 방법.
  7. 기판에 마련되어 있고, 수광면에서 광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와,
    상기 기판의 상방에서 상기 수광면에 대응하는 영역 이외의 영역에 형성되어 있는 금속 차광막과,
    상기 금속 차광막의 상방에 형성되어 있는 광반사막과,
    상기 광반사막의 상방에 형성되어 있는 포토레지스트 패턴층을 포함하고,
    상기 포토레지스트 패턴층은, 상기 광반사막의 상방에 성막된 네가티브형의 포토레지스트막에 대해, 노광 처리를 실시한 후에 현상 처리를 실시함에 의해 형성되어 있고,
    상기 광반사막은, 상기 포토레지스트 패턴층의 패턴 형상에 대응하는 형상을 포함하고, 상기 노광 처리의 실시에서 해당 광반사막이 노광 광을 상기 포토레지스트막에 반사하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 기판에 마련되어 있고, 수광면에서 광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와,
    상기 기판의 상방에서 상기 수광면에 대응하는 영역 이외의 영역에 형성되어 있는 금속 차광막과,
    상기 금속 차광막의 상방에 형성되어 있는 광반사막과,
    상기 광반사막의 상방에 형성되어 있는 포토레지스트 패턴층을 포함하고,
    상기 포토레지스트 패턴층은, 상기 광반사막의 상방에 성막된 네가티브형의 포토레지스트막에 대해, 노광 처리를 실시한 후에 현상 처리를 실시함에 의해 형성되어 있고,
    상기 광반사막은, 상기 포토레지스트 패턴층의 패턴 형상에 대응하는 형상을 포함하고, 상기 노광 처리의 실시에서 해당 광반사막이 노광 광을 상기 포토레지스트막에 반사하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 카메라.
  9. 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와,
    상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련되어 있고, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있는 컬러 필터를 가지며,
    상기 컬러 필터는, 흑색 색소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 광전변환부는, 복수가 상기 촬상 영역에서 배열되어 있고,
    상기 컬러 필터는,
    상기 입사광을 제 1의 색채로 착색하는 제 1의 착색층과,
    상기 입사광을 상기 제 1의 색채와 다른 색채로서, 상기 제 1의 색채보다도 단파장의 제 2의 색채로 착색하는 제 2의 착색층을 적어도 포함하고,
    상기 제 1의 착색층과 상기 제 2의 착색층의 각각이, 상기 촬상 영역에서 상기 복수의 광전변환부에 대응하도록 배열되어 있고,
    상기 제 1의 착색층은, 상기 흑색 색소가, 상기 제 2의 착색층보다도 많이 함유하도록 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  11. 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와,
    상기 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있는 컬러 필터와,
    상기 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 흑색 색소를 포함하는 흑색 색소 함유층을 가지며,
    상기 흑색 색소 함유층은, 상기 수광면의 상방에 마련되어 있고, 상기 입사광이 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  12. 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와,
    상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련되어 있고, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있는 컬러 필터를 가지며,
    상기 컬러 필터는, 흑색 색소를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  13. 기판의 촬상 영역에 마련되어 있고, 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부와,
    상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련되어 있고, 상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하도록 구성되어 있는 컬러 필터를 가지며,
    상기 컬러 필터는, 상기 수광면 사이에는, 흑색 색소를 포함하는 흑색 색소 함유층이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
  14. 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부를 기판의 촬상 영역에 마련하는 광전변환부 형성 공정과,
    상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하는 컬러 필터를, 상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련하는 컬러 필터 형성 공정을 가지며,
    상기 컬러 필터 형성 공정에서는, 흑색 색소를 함유하도록, 상기 컬러 필터를 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  15. 수광면에서 입사광을 수광하여 신호 전하를 생성하는 광전변환부를 기판의 촬상 영역에 마련하는 광전변환부 형성 공정과,
    상기 입사광을 착색하여 상기 수광면에 투과하는 컬러 필터를, 상기 기판의 촬상 영역에서 상기 수광면의 상방에 마련하는 컬러 필터 형성 공정과
    상기 수광면의 상방에 흑색 색소를 포함하는 흑색 색소 함유층을 형성하는 흑색 색소 함유층 형성 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
KR1020100007841A 2009-02-09 2010-01-28 고체 촬상 장치, 카메라, 전자 기기, 및, 고체 촬상 장치의 제조 방법 KR20100091107A (ko)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2009-027341 2009-02-09
JP2009027341A JP4743290B2 (ja) 2009-02-09 2009-02-09 固体撮像装置、カメラ、および、その製造方法
JPJP-P-2009-075978 2009-03-26
JP2009075978A JP5029640B2 (ja) 2009-03-26 2009-03-26 固体撮像装置、電子機器、固体撮像装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20100091107A true KR20100091107A (ko) 2010-08-18

Family

ID=42540129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100007841A KR20100091107A (ko) 2009-02-09 2010-01-28 고체 촬상 장치, 카메라, 전자 기기, 및, 고체 촬상 장치의 제조 방법

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8395699B2 (ko)
KR (1) KR20100091107A (ko)
CN (1) CN101800234B (ko)
TW (1) TWI397175B (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014022448A (ja) * 2012-07-13 2014-02-03 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP2015076476A (ja) * 2013-10-08 2015-04-20 ソニー株式会社 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子機器
JP2016051746A (ja) * 2014-08-29 2016-04-11 ソニー株式会社 固体撮像装置、および電子装置
WO2017022450A1 (ja) 2015-07-31 2017-02-09 ソニー株式会社 ピンホールカメラ、電子機器、および製造方法
CN111492271B (zh) * 2017-12-29 2022-06-14 索尼半导体解决方案公司 发光模块、显示装置以及制造发光模块和显示装置的方法
US20220360759A1 (en) * 2019-09-25 2022-11-10 Nippon Telegraph And Telephone Corporation Image Sensor and Image Apparatus
CN116435325B (zh) * 2023-06-13 2023-09-08 合肥晶合集成电路股份有限公司 背照式图像传感器及其形成方法

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03181168A (ja) 1989-12-09 1991-08-07 Nec Corp カラー固体撮像素子
JPH0521768A (ja) 1991-07-15 1993-01-29 Sharp Corp 固体撮像素子
JPH0645569A (ja) 1992-05-22 1994-02-18 Matsushita Electron Corp 固体撮像装置およびその製造方法
JP3046886B2 (ja) 1993-01-11 2000-05-29 松下電子工業株式会社 固体撮像装置
JPH08288483A (ja) 1995-04-18 1996-11-01 Sony Corp 固体撮像素子
JP3620237B2 (ja) * 1997-09-29 2005-02-16 ソニー株式会社 固体撮像素子
US7022556B1 (en) * 1998-11-11 2006-04-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Exposure device, exposure method and method of manufacturing semiconductor device
JP4556273B2 (ja) 2000-03-21 2010-10-06 ソニー株式会社 固体撮像素子およびこれを用いたカメラシステム
JP2002110954A (ja) 2000-10-04 2002-04-12 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2002359363A (ja) 2001-05-30 2002-12-13 Sony Corp 固体撮像装置およびその製造方法
WO2004017411A1 (ja) * 2002-08-12 2004-02-26 Sony Corporation 固体撮像素子及びその製造方法
JP2004304148A (ja) 2002-09-27 2004-10-28 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2004356503A (ja) 2003-05-30 2004-12-16 Iwate Toshiba Electronics Co Ltd 固体撮像装置
JP4644423B2 (ja) 2003-09-30 2011-03-02 富士フイルム株式会社 カラー固体撮像素子及びこのカラー固体撮像素子を用いた固体撮像装置並びにデジタルカメラ
KR100685873B1 (ko) * 2004-12-15 2007-02-23 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
US7667183B2 (en) * 2006-03-10 2010-02-23 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor with high fill factor pixels and method for forming an image sensor
JP2007324481A (ja) 2006-06-02 2007-12-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
JP2008187028A (ja) * 2007-01-30 2008-08-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
US8466569B2 (en) * 2008-04-01 2013-06-18 Texas Instruments Incorporated Increasing exposure tool alignment signal strength for a ferroelectric capacitor layer

Also Published As

Publication number Publication date
CN101800234B (zh) 2012-10-03
US20100201855A1 (en) 2010-08-12
TW201104856A (en) 2011-02-01
CN101800234A (zh) 2010-08-11
US8395699B2 (en) 2013-03-12
TWI397175B (zh) 2013-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5845856B2 (ja) 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
US8872086B2 (en) Photoelectric conversion device and imaging system
JP5556122B2 (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法、電子機器
US9131100B2 (en) Solid-state imaging device with lens, method of manufacturing solid-state imaging device with lens, and electronic apparatus
TWI416715B (zh) A solid-state imaging device, a manufacturing method of a solid-state imaging device, and an electronic device
Teranishi et al. Evolution of optical structure in image sensors
WO2013121742A1 (ja) 撮像素子
KR20100091107A (ko) 고체 촬상 장치, 카메라, 전자 기기, 및, 고체 촬상 장치의 제조 방법
JP2006295125A (ja) 固体撮像装置及びその製造方法並びにカメラ
US7579209B2 (en) Image sensor and fabricating method thereof
JP2006108580A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
KR20070051679A (ko) 반도체 촬상 장치 및 그 제조 방법과 카메라 및 그 제조방법
KR20080107273A (ko) 고체 촬상 장치, 컬러 필터, 카메라, 및 컬러 필터의 제조방법
JP2006245101A (ja) カラーフィルタを有する撮像装置
US11824074B2 (en) Imaging element and imaging apparatus including incident light attenuating section between color filters
KR102223515B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 전자 기기
JP2010062417A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
CN110637370B (zh) 摄像元件和摄像装置
US7180112B2 (en) Solid-state imaging apparatus having an upwardly convex color filter layer and method of manufacturing the same
KR101473720B1 (ko) 컬러 필터 어레이 및 컬러 필터 제조 방법, 및 상기 컬러필터 어레이를 포함하는 이미지 촬상 장치
JP2008305873A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法、電子情報機器
JP5029640B2 (ja) 固体撮像装置、電子機器、固体撮像装置の製造方法
JP5874209B2 (ja) カラー固体撮像素子用オンチップカラーフィルタ
US20240014237A1 (en) Optical element, image sensor and imaging device
JP2017204578A (ja) 固体撮像素子およびその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid