WO2005013369A1 - 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ - Google Patents

固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ Download PDF

Info

Publication number
WO2005013369A1
WO2005013369A1 PCT/JP2004/011400 JP2004011400W WO2005013369A1 WO 2005013369 A1 WO2005013369 A1 WO 2005013369A1 JP 2004011400 W JP2004011400 W JP 2004011400W WO 2005013369 A1 WO2005013369 A1 WO 2005013369A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
imaging device
solid
state imaging
layer
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2004/011400
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Yuuichi Inaba
Masahiro Kasano
Shinji Yoshida
Takumi Yamaguchi
Shigetaka Kasuga
Takahiko Murata
Kenji Orita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2005512608A priority Critical patent/JPWO2005013369A1/ja
Priority to US10/566,671 priority patent/US20070058055A1/en
Publication of WO2005013369A1 publication Critical patent/WO2005013369A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/024—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/805—Coatings
    • H10F39/8053—Colour filters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
    • H10F39/8063—Microlenses
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/30—Coatings
    • H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
    • H10F77/331—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/30—Coatings
    • H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
    • H10F77/331—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
    • H10F77/334—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors for shielding light, e.g. light blocking layers or cold shields for infrared detectors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/40—Optical elements or arrangements
    • H10F77/413—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with the devices, e.g. back reflectors

Definitions

  • the present invention relates to a solid-state imaging device, a method for manufacturing a solid-state imaging device, and a camera using the same, and in particular, to improving the performance of a solid-state imaging device. And miniaturization. Background art
  • the solid-state imaging device is an imaging device in which light receiving elements corresponding to R (red), G (green), and B (blue) colors are arranged in a Bayer array, for example.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a conventional technique. As shown in FIG. 1, the solid-state imaging device 1 has an N-type semiconductor layer 101, a P-type semiconductor layer 102, a light receiving element 103R, 103G, 103B, an insulating layer 104, and a light-shielding film 1. 05, color filter 106 R, 106 G, 106 B and condenser lens ⁇ 07-.
  • the P-type semiconductor layer 102 is formed on the N-type semiconductor layer 101.
  • the light receiving element 103 R and the like are embedded in the P-type semiconductor layer 102 and are in contact with the insulating layer 104.
  • the light receiving elements 103 R and the like are separated from each other by using a part of the P-type semiconductor layer 102 as a separation region.
  • the light-shielding film 105 is embedded in the insulating layer 104 and is provided on the isolation region.
  • Color filter 106R and the like are color filters for fine particle pigments, and have a film thickness of about 1.5 to 2. ⁇ .
  • the diameter of the pigment particles contained in Color Filler 106 R is about 0.1 ⁇ .
  • the color filter 106R is provided on the insulating layer 104 so as to face the light receiving element 103R.
  • the color filters 106G and 106B are also provided on the insulating layer 104 so as to face the light receiving elements 103G and 103B, respectively.
  • the condenser lens 107 and the like are disposed on the color filter 106 R and the like.
  • the light that has passed through the condenser lens 107 is passed through the color filter 106 G. Then, only the green light is filtered and collected on the light receiving element 103G. In this case, the light-shielding film 105 shields the green light passing through the color filter 106G so as not to enter the light-receiving element 103R or the like.
  • the light receiving element 103 R or the like converts the luminance of incident light into electric charge by photoelectric conversion and stores the electric charge. -Such a solid-state imaging device, for example,
  • oblique light since light enters a solid-state imaging device from various directions, light that has entered obliquely (hereinafter referred to as “oblique light”) is received by a light-receiving element different from the light-receiving element that should originally be received. As a result, the color separation function, resolution, and wavelength sensitivity may decrease, and noise may increase.
  • each pixel in order to increase the resolution of the solid-state imaging device, each pixel must be miniaturized. However, there is a limit to the miniaturization of the pigment particles, and reduction in sensitivity and uneven color are inevitable.
  • a solid-state imaging device includes: a plurality of light receiving means arranged two-dimensionally in a semiconductor substrate; and a filter for passing only light having a wavelength to be incident on the light receiving means
  • a solid-state imaging device comprising: a light-blocking means for blocking incident light; and a light-blocking means having an opening at a position facing each of the plurality of light-receiving means.
  • C is arranged between the number of light receiving means and the light blocking means. C.
  • a light-collecting unit that collects incident light on each of the plurality of light-receiving units is disposed in an opening of the light-blocking unit. It is characterized by that. With this configuration, the oblique light is guided to an appropriate light receiving means by the light condensing means, so that color mixing can be reduced.
  • the solid-state imaging device is characterized in that the filtering means is made of an inorganic material.
  • the filtering means can also be manufactured by a series of semiconductor processes, so that the yield of the solid-state imaging device can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
  • the light filtering unit has a multilayer structure. In this way, the thickness of the light filtering means can be reduced, which can contribute to downsizing of the solid-state imaging device itself.
  • the solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the filtering means is made of a photonic crystal.
  • a solid-state imaging device according to the present invention includes a solid-state imaging device including: a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally in a semiconductor substrate; and a filtering unit that passes only light having a wavelength to be incident on the light receiving units. An imaging device, wherein the filtering means is made of a photonic crystal. With this configuration, the oblique light can be guided to an appropriate light receiving unit by the filtering unit, so that color mixing can be prevented.
  • the camera according to the present invention includes a plurality of light receiving means arranged two-dimensionally in a semiconductor substrate; a filtering means for passing only light having a wavelength to be incident on the light receiving means; Light shielding means having an opening at a position facing each of the plurality of light receiving means, wherein the filtering means is provided between the plurality of light receiving means and the light shielding means.
  • a solid-state imaging device is provided.
  • the camera according to the present invention comprises: a plurality of light receiving means arranged two-dimensionally in a semiconductor substrate; and a filtering means for passing only light having a wavelength to be incident on the light receiving means.
  • the optical means is provided with a solid-state imaging device composed of a photonic crystal. In this way, it is possible to provide a camera capable of capturing high-quality images while preventing color mixture.
  • the solid-state imaging device further includes a filter that transmits incident light having a wavelength of ⁇ .
  • the filtering means layer it becomes possible to make the filtering means thinner and oblique incidence. Since light is prevented from reaching adjacent pixels, the color separation function is improved .
  • ⁇ / 4 multilayer film refers to a plurality of layers whose optical film thickness is approximately I ⁇ 4.
  • the dielectric multilayer film may include an insulator layer having an optical thickness other than / 4, an optical thickness of 1 Z4, and the insulator layer Two first dielectric layers made of a material having a refractive index different from the refractive index of the material described above, an optical film thickness of / i / 4, and a refractive index equal to the refractive index of the material of the insulator layer A second dielectric layer made of a material having a dielectric constant, wherein the insulator layer ′ is in contact with the first dielectric layer on its two main surfaces, and the first dielectric layer A main surface of the body layer not in contact with the insulator layer is in contact with the second dielectric layer.
  • the optical film thickness of the insulator layer is set so that the light having the same wavelength passes through the light filtering unit.
  • color separation can be achieved with a layer structure of about the wavelength of the incident light (up to 500 nm), so that the filtering means can be made thinner, and a decrease in the color separation function due to oblique light can be extremely suppressed.
  • the insulator layer is a through hole or a groove substantially perpendicular to a main surface thereof, and the same material as the material of the first dielectric layer is embedded therein. It has a through hole or a groove, and transmits light of a wavelength according to a ratio of an area of the through hole or the groove portion when viewed in plan to an area of a portion other than the through hole or the groove.
  • the effective refractive index felt by the incident light is changed, thereby realizing wavelength selectivity. Therefore, with a layer structure of about the incident light wavelength (up to 500 nm), Since the light can be separated, the filtering means can be made thinner, and the decrease in the color separation function due to oblique light is extremely suppressed. Further, since there is no need to change the thickness in the film thickness direction, the production process is simplified, and stable color separation characteristics can be realized.
  • the solid-state imaging device includes a plurality of light receiving units arranged two-dimensionally in a semiconductor substrate, wherein the insulating layer includes the insulating layer for each portion corresponding to each light receiving unit. Is characterized in that its periphery is tapered.
  • the solid-state imaging device includes a plurality of light receiving means arranged two-dimensionally in a semiconductor substrate, and the region of the insulator layer through which light incident on one light receiving means should pass, It has a plurality of portions having different film thicknesses.
  • the solid-state imaging device is characterized in that an absorber that absorbs light reflected by the dielectric multilayer film is provided on a side of the dielectric multilayer film where the light is reflected. I do. Further, the absorber is a pigment type or dye type color filter. By doing so, it is possible to suppress generation of noise due to light reflected by the dielectric multilayer film.
  • the camera according to the present invention is made of a dielectric multilayer film and has a wavelength!
  • a solid-state imaging device provided with filtering means for transmitting incident light, wherein the filtering means is an insulator sandwiched between two / 1 Z4 multilayer films and the ⁇ Z4 multilayer film;
  • a solid-state imaging device comprising a dielectric multilayer film including an insulator layer having an optical thickness other than 4 is provided. In this way, it is possible to provide a power lens having favorable characteristics in which color mixing is suppressed.
  • the method for manufacturing a solid-state imaging device includes a method for transmitting incident light having a wavelength of I.
  • the filtering means is formed by a fourth forming step of forming a second dielectric multilayer film having an optical film thickness of approximately IZ4.
  • the method for manufacturing the solid-state imaging device according to the present invention has a wavelength / i A method of manufacturing a solid-state imaging device having a filtering means for transmitting incident light, wherein a first dielectric multilayer film having an optical thickness of each layer of approximately 14 is formed on a semiconductor substrate.
  • Optical film thickness is short!
  • the method for manufacturing a solid-state imaging device is a method for manufacturing a solid-state imaging device including a filtering means for transmitting incident light having a wavelength, wherein the optical film thickness of each layer is approximately; A first forming step of forming a first dielectric multilayer film on a semiconductor substrate, a second forming step of forming a first insulator layer on the first dielectric multilayer film, A first removing step of removing the first insulator layer while leaving the first region; and a lift-off method, wherein a second region on the first insulator layer and the first dielectric layer are removed.
  • the method for manufacturing a solid-state imaging device is a method for manufacturing a solid-state imaging device including a filtering means for transmitting incident light having a wavelength of i, wherein the optical film thickness of each layer is approximately!
  • the light filtering means that form the second dielectric multilayer film is Atsugaryaku i Z 4.
  • three times of film formation are required to provide three types of film thicknesses.
  • three types of film thickness can be provided by two film formation processes. Therefore, the filter forming process can be simplified, so that the production period can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.
  • a method of manufacturing a solid-state imaging device includes a plurality of light receiving means arranged two-dimensionally in a semiconductor substrate and a filtering means for transmitting incident light having a wavelength.
  • a method for manufacturing a solid-state imaging device in which an insulator layer is sandwiched between two dielectric multilayer films in which the optical thickness of each layer is approximately ⁇ / 4.
  • the solid-state imaging device includes a plurality of light receiving means arranged two-dimensionally in the semiconductor substrate, and a filtering means for transmitting incident light having different wavelengths according to the corresponding light receiving means
  • the insulator layer is characterized in that the presence or absence of the insulator layer, the thickness and the material of the insulator layer, or a combination thereof is different depending on the wavelength of light to be received by the opposing light receiving means. I do. In this way, color separation can be achieved by the dielectric multilayer film in which the presence or absence of an insulator layer or the insulator layers having different thicknesses and materials are provided on the corresponding light receiving means.
  • the solid-state imaging device includes a plurality of light receiving means arranged two-dimensionally in the semiconductor substrate, and a filtering means for transmitting incident light having different wavelengths according to the corresponding light receiving means.
  • the two / four multilayer films have a symmetrical layer structure with respect to the insulator layer.
  • the solid-state imaging device according to the present invention is a solid-state imaging device including a filtering unit that transmits incident light of a wavelength, wherein the filtering unit is formed by laminating two types of dielectric layers having different refractive indexes. And a dielectric layer farther from the light receiving means is a dielectric layer having a lower refractive index among the dielectric multilayer films.
  • the solid-state imaging device is a solid-state imaging device provided with a filtering unit that transmits incident light having a wavelength of I, wherein one of the main surfaces of the dielectric multilayer film or the dielectric multilayer film A protective layer is provided between any one pair of dielectric layers constituting the film. Further, the protection layer is made of silicon nitride. By doing so, the reliability and moisture resistance of the solid-state imaging device can be improved.
  • the solid-state imaging device includes a plurality of light receiving means arranged two-dimensionally in a semiconductor substrate, a light collecting means for collecting incident light, and a different wavelength depending on the corresponding light receiving means. And a filtering means for transmitting the incident light, wherein a main surface of the filtering means opposite to the light receiving means is flat.
  • the distance between the light-collecting means and the light-receiving means can be the same for any combination of the light-collecting means and the corresponding light-receiving means.
  • a solid-state imaging device includes a plurality of light receiving means arranged two-dimensionally in a semiconductor substrate, and a wavelength!
  • a solid-state imaging device provided with filtering means for transmitting incident light wherein the filtering means comprises a dielectric multilayer film in which two types of dielectric layers having different refractive indices are stacked, The distance from the dielectric layer closest to the light-receiving means to the light-receiving means among the dielectric layers with high refractive index in the multilayer film is 1 nm or more! Within the following range Features. According to such a configuration, since the color filter and the light receiving element are adjacent to each other, it is possible to more reliably prevent color mixing due to oblique light.
  • the solid-state imaging device is a solid-state imaging device including a filtering unit that transmits incident light having a wavelength, and a plurality of unit pixels arranged two-dimensionally.
  • a light receiving unit that detects the intensity of light; and a filtering unit that is formed of a dielectric multilayer that transmits any of red light, green light, and blue light.
  • the unit pixel includes light that is transmitted by the filtering unit. It is characterized in that the bay is arranged according to the color, and each square area composed of four unit pixels includes two unit pixels provided with filtering means for transmitting blue light.
  • the transmission characteristic of blue light in the dielectric multilayer film is smaller in half width than the transmission characteristic of light of other colors.
  • the bandwidth for detecting blue light can be expanded, and the sensitivity of the solid-state imaging device can be improved.
  • the solid-state imaging device of the present invention since the light-shielding film is formed on the wavelength selection layer, invasion of adjacent pixels by oblique light having a small degree of obliqueness is suppressed.
  • the microlenses are formed on the openings of the light shielding film in the semiconductor substrate.
  • the oblique light with a large degree of obliqueness, which easily enters the adjacent pixel, is reduced, and the light collection efficiency to the pixel can be increased.
  • the wavelength selection layer is formed of a color filter, light that has passed through the light-shielding film passes through only the desired color filter and enters the light receiving element, thereby preventing color mixing.
  • the wavelength selection layer is made of an inorganic material, it can be formed in a process in the course of a semiconductor manufacturing process, thereby facilitating the manufacturing.
  • the wavelength selection layer is composed of a multilayer film
  • the wavelength selection layer can be made thinner, and the distance between the light-shielding film and the light receiving element can be made shorter. Can be improved.
  • the wavelength selection layer is made of a photonic crystal, so that even when oblique light is incident, light of a predetermined wavelength region is incident on the photonic crystal within the incident light. Since the light is guided to the light receiving element vertically along the crystal, it does not enter the color fill of the adjacent pixel, and color mixing can be largely prevented.
  • a camera including the solid-state imaging device described above may be provided. Using a camera with this feature, high-quality imaging with very little color mixing can be obtained.
  • the method for manufacturing a solid-state imaging device is a method for manufacturing a dielectric multilayer film for separating wavelength of incident light formed on photoelectric conversion means, in order to realize a color separation function.
  • the film formed once does not change by dry etching or etching, but the film thickness changes as a result of forming the film.
  • By performing the film formation process it is possible to improve the controllability of the film thickness and reduce the in-plane variation.
  • a dielectric multilayer film that separates incident light into wavelengths is provided on the photoelectric conversion unit, and only the thickness of some of the dielectric layers in the multilayer film is changed.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a conventional technique.
  • FIG. 2 is a plan view showing a configuration of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a color filter according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a color filter according to the sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a color filter according to Embodiment 7 of the present invention. .
  • FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a color filter according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a rough graph showing the transmission characteristics of the color filter according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 29 is a cross-sectional view showing the method of manufacturing the color filter according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing the spectral characteristics of the color filter according to the ninth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a graph showing the transmission characteristics of the dielectric multilayer film depending on the presence or absence of the spacer layer.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a color filter according to the tenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a sectional view showing a first method of manufacturing a color film according to the eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view showing a second method of manufacturing the color filter according to the eleventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 18 is a view showing a process for manufacturing a color filter according to the 12th embodiment of the present invention. It is sectional drawing which shows a method.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing the force filter according to the thirteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating the method of manufacturing the color filter according to the fourteenth embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a color filter according to Modification 1) of the present invention.
  • FIG. 22 is a graph showing the transmission characteristics of the color filter according to the modified example 1) of the present invention.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a color filter according to a modification 2) of the present invention.
  • FIG. 24 is a graph showing the transmission characteristics of the color filter according to the modification 2) of the present invention.
  • FIG. 25 is a cross-sectional view showing a configuration of a color filter according to a modification 3) of the present invention.
  • FIG. 26 is a graph showing the transmission characteristics of the color filter according to the modification 3) of the present invention.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to Modification 4) of the present invention. .
  • FIG. 28 is a graph showing transmission characteristics of the color filter according to the modified example 4) of the present invention.
  • FIG. 29 is a graph showing transmission characteristics of a color filter according to a modification (5) of the present invention.
  • FIG. 30 is a graph showing an arrangement of a color filter according to a modified example (6) of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • unit pixels shade portions serving as light receiving means are two-dimensionally arranged, and each row is controlled by a vertical shift register.
  • the row signal is selected by the horizontal shift register, and a color signal for each pixel is output from an output amplifier (not shown).
  • the drive circuit operates the vertical shift register, horizontal shift register, and output amplifier.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment, in which cross sections of three adjacent pixels are illustrated.
  • the solid-state imaging device 2 has an N-type semiconductor substrate 201, a P-type semiconductor layer 202, light receiving elements 203R to 203B, insulating layers 204 and 206, and a color filter 205.
  • the light receiving element 203 R and the like are photodiodes (photoelectric conversion elements) in which an N-type impurity is ion-implanted into the P-type semiconductor layer 202, and the light-transmitting insulating layer 2 ′
  • the light receiving element 203R and the like are separated by using a part of the P-type semiconductor layer 202 as an element separation region.
  • Color filters 205 R to 205 B are formed on the insulating layer 204.
  • Each of the color filters 205R to 205B is a filter that transmits only the primary color light of R, G, and B, and is a fine particle pigment type color filter made of an inorganic material.
  • the color filters are arranged according to a Bayer arrangement or a complementary color arrangement.
  • a light-transmissive insulating layer 206 is formed on the color filters 205 R to 205 B, and a micro lens 208 is provided on the insulating layer 206.
  • One microlens 208 is provided for each light receiving element, and the micro-aperture lenses are partitioned by a light shielding film 207. Light that has entered the light-shielding film 207 is reflected. On the other hand, the light incident on the microlens 208 is collected on a corresponding light receiving element such as the light receiving element 203R.
  • the color mixture can be reduced by about 80% as compared with the conventional case. Also, since the solid-state imaging device 2 can be manufactured only by a semiconductor process, it can be manufactured easily and at low cost.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has substantially the same configuration as the solid-state imaging device according to the first embodiment, but differs in that a color filter is made of a photonic crystal.
  • a photonic crystal is a microstructure in which a set of substances having different dielectric constants or refractive indexes, such as a combination of a semiconductor and air, is alternately arranged for each length of light wavelength.
  • Photonic crystals have a filter function of transmitting only light of a specific wavelength, and have the property of guiding the direction of incident light to a specific direction.
  • the following document introduces a photonic crystal having a so-called photonic band gap that does not transmit light of a specific bandwidth.
  • the light traveling direction can be adjusted so that incident light is directed to the light receiving element. Color mixing can be prevented.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has substantially the same configuration as the solid-state imaging device according to the second embodiment, but differs in the position where a light-shielding film is formed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • the solid-state imaging device 3 includes an N-type semiconductor substrate 301, a P-type semiconductor layer 302, light receiving elements 303R to 303B, insulating layers 304 and 307, a light shielding film 305, and a color filter 306R.
  • the solid-state imaging device 3 includes an insulating layer 307 such as an N-type semiconductor layer 301 to a P-type semiconductor layer 302, a light receiving element 303R, a light-transmitting insulating layer 304, a light shielding film 305, a color filter 306R, and the like.
  • Micro lenses 308 are stacked in this order.
  • the color filters 306R and the like are made of photonic crystals similarly to the color filters according to the third embodiment. In this way, if the light shielding film is provided on the light receiving element side of the color filter 306 R, etc., the light whose traveling direction has been changed by the color filter 306 R, etc.
  • the color filter 306 G can be applied to light receiving elements other than the light receiving element to which the light should originally enter. It is possible to prevent incidence. For example, oblique light that has entered the edge of the color filter 306 G may have entered the light receiving element 303 if there is no light-shielding film 305. This embodiment can prevent the color mixing due to this.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has a feature in the configuration of a color filter similarly to the solid-state imaging device according to the second embodiment.
  • the color filter according to the present embodiment is composed of a material having a low refractive index such as a silicon oxide layer (Si 2 ) and a material having a high refractive index such as a silicon nitride layer (Si 3 N 4 ).
  • a material having a low refractive index such as a silicon oxide layer (Si 2 )
  • a material having a high refractive index such as a silicon nitride layer (Si 3 N 4 ).
  • Si 3 N 4 silicon nitride layer
  • the thickness of the color filter can be reduced, so that the distance between the light receiving element and the light shielding film can be reduced. Therefore, According to the present embodiment, it is possible to more reliably prevent color mixing due to oblique light.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has substantially the same configuration as the solid-state imaging device according to the fourth embodiment, but differs in the configuration of the dielectric multilayer film. .
  • FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of the solid-state imaging device according to the present embodiment.
  • the solid-state imaging device 4 includes an N-type semiconductor substrate 401, a P-type semiconductor layer 402, light receiving elements 403R to 403B, an insulating layer 404, and a light shielding film.
  • the solid-state imaging device 4 includes a P-type semiconductor layer 402, a light-receiving element 403R, etc., a light-transmitting insulating layer 404, a light-shielding film 405, a color filter 406, and a microlens 407 on the N-type semiconductor layer 401 in this order. It is made up of layers.
  • the feature of the force filter 406 according to the present embodiment is that the titanium dioxide layer
  • FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of the color filter 406.
  • the light-shielding film 405 which is not involved in the manufacturing process of the color filter 406 ⁇
  • a titanium dioxide layer 406a, a silicon dioxide layer 406b, a titanium dioxide layer 406c, and a silicon dioxide layer 406d are sequentially formed on the insulating layer 404. These layers are formed using radio frequency (RF) sputtering equipment.
  • RF radio frequency
  • the color filter 406 has a / 4 multilayer structure, and the set center wavelength; ⁇ is 530 nm. Titanium dioxide layer 4
  • the optical thickness of the silicon dioxide layer 406 d is 1
  • a resist 50 is formed in a blue region on the silicon dioxide layer-406d. That is, the silicon dioxide layer 40
  • the resist 50 is formed.
  • the thickness of the register 50 is 1 ⁇ .
  • the blue region is a region in which a color filter for detecting blue light is formed by the light receiving element 403.
  • a portion of the silicon dioxide layer 406 d that is not covered by the resist 50 The parts are removed by an etching process. That is, dry etching is performed using a CF-based gas.
  • the etching conditions were an etching gas CF 4 , a gas flow rate of 4 Osccm, an RF power of 200 W, and a degree of vacuum of 0.050 Tor or r.
  • silicon dioxide and titanium dioxide have a high selectivity to hydrofluoric acid
  • a wet etching process using hydrofluoric acid or the like may be used. In this case, if it is immersed in hydrofluoric acid mixed with hydrofluoric acid and ammonium fluoride solution at a ratio of 1 to 4 for 5 seconds and etched, it is processed into the state shown in Fig. 6 (b). .
  • a silicon dioxide layer is formed using a high-frequency sputtering device.
  • the optical thickness of the newly formed silicon dioxide layer is 45 nm. Therefore, the thickness of the silicon dioxide layer 406d in the blue region is 195 ⁇ m, and becomes 45 nm in regions other than the blue region.
  • a resist 51 is formed on the blue and red regions of the silicon dioxide layer 406d, and the other portions are formed by an etching process. Remove the part. Then register
  • the red region means that the red light is An area where a color filter for detection is to be formed.
  • the titanium dioxide layer 406e, silicon dioxide layer 406f, and titanium dioxide layer were formed on the entire blue, red, and green regions using a high-frequency sputtering device.
  • the optical film thickness of the titanium dioxide layers 406 e, 406 g and the silicon dioxide layer 406 f, which sequentially form the layers 406 g, is IZ 4.
  • the color filter 406 according to the present embodiment can be manufactured. Further, according to the above-described manufacturing method, since the variation in the film thickness of each layer can be kept within ⁇ 2%, the accuracy of color separation by the color filter 406 can be improved.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has the same configuration as the solid-state imaging device according to the fifth embodiment, but differs in a method for manufacturing a color filter.
  • the present embodiment will be described focusing on a method of manufacturing a color filter.
  • FIG. 7 is a diagram showing a manufacturing process of the color filter according to the present embodiment.
  • illustration of a light shielding film and the like is omitted.
  • a titanium dioxide layer 606a, a silicon dioxide layer 606b, and a titanium dioxide layer 606c are sequentially formed on the insulating layer 604.
  • An i / 4 multilayer structure similarly to the fifth embodiment, a resist 60 having a thickness of 2.5 ⁇ is formed on the red and green regions of the titanium dioxide layer 606c.
  • a silicon dioxide layer 606 d is formed on all of the blue, red, and green regions using a high-frequency sputtering device.
  • the optical thickness of the silicon dioxide layer 606 d is 195 nm.
  • the resist 60 is removed with an organic solvent or the like.
  • the silicon dioxide layer formed on the resist 60 that is, the portion formed on the red and green regions is removed (lift-off method).
  • a silicon dioxide layer 606 d above the blue region is left.
  • a register 61 is formed in the blue and green regions.
  • a silicon dioxide layer is formed on all of the blue, red and green regions.
  • the optical thickness of the newly formed silicon dioxide layer is 45 nm.
  • the silicon dioxide layer on the resist 61 that is, the portion formed on the blue and green regions is removed.
  • a silicon dioxide layer on the red area is left.
  • a titanium dioxide layer 606e, a silicon dioxide layer 606f, and a titanium dioxide layer 606g are sequentially formed on all regions.
  • the solid-state imaging device according to the fifth embodiment can be manufactured using the manufacturing method according to the present embodiment.
  • the present embodiment also features a method for manufacturing a color filter, and the solid-state imaging device to be manufactured is substantially the same as the solid-state imaging device according to the fifth embodiment. is there.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment is different from the solid-state imaging device according to the fifth embodiment in that a silicon dioxide layer having a different optical film thickness between the red region and the blue region is located in the green region. The difference is that the optical film is extended while changing the optical film thickness.
  • FIG. 8 is a diagram showing a method of manufacturing a color filter according to the present embodiment.
  • a titanium dioxide layer 706a, a silicon dioxide layer 706b, a titanium dioxide layer 706c, and a silicon dioxide layer are formed on the insulating layer 704.
  • 706 d are sequentially formed. Titanium dioxide layer 7 06 a, 706 c, silicon dioxide layer
  • the optical thickness of 706 b is! / 4
  • the optical thickness of the silicon dioxide layer 706d is 195 nm.
  • a resist 70 is formed on the green and blue regions of the titanium dioxide layer 706d.
  • a red region of the silicon dioxide layer 706d is formed using an etching process. Is removed.
  • dry etching may be performed using a CF-based gas, or X-ray etching may be performed using hydrofluoric acid.
  • the resist 70 is removed using an organic solvent or the like, and a resist 71 is formed on the blue region of the titanium dioxide layer 706d.
  • a titanium dioxide layer having an optical film thickness of 55 nm is formed on all regions using a high-frequency sputtering device.
  • the titanium dioxide layer on the resist 71 is also removed (lift-off method).
  • the optical film thickness of the titanium dioxide layer 706d in the green region is 250 nm
  • the optical film thickness in the blue region is 195 nm
  • the optical film thickness in the red region is 55 nm.
  • a silicon dioxide layer 706e, a titanium dioxide layer 706f, and a silicon dioxide layer 706g are sequentially formed on the titanium dioxide layer 706d.
  • a color filter according to the present embodiment is completed.
  • the thickness of the titanium dioxide layer 706d changes to three types as in the case of the color filter according to the present embodiment, it is general to form three types individually.
  • three types of optical film thicknesses (195 nm, 55 nm, and 250 nm) are formed by two film formations by using the etching method and the lift-off method.
  • TAT turnaround time
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has substantially the same configuration as the solid-state imaging device according to the fifth embodiment, but differs in the configuration of the color filter.
  • the color filter of the solid-state imaging device has a configuration in which a silicon dioxide layer and a titanium dioxide layer are alternately stacked.
  • a magnesium oxide layer is added according to the wavelength of light to be transmitted ( hereinafter, this embodiment will be described by focusing on a method of manufacturing a color filter.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a color filter evening method of manufacturing according to the embodiment t first, FIG. 9 as (a), the insulating layer 8 0 4 on the titanium dioxide layer 8 0 6 a, dioxide silicon layer 8
  • a titanium dioxide layer 806c, a titanium dioxide layer 806c, and a silicon dioxide layer 806d are sequentially formed.
  • the optical thickness is 1Z4, and the optical thickness of the silicon dioxide layer 806d is 195 nm.
  • a resist 80 is formed on the silicon dioxide layer 806d, and the red area of the resist 80 is removed. Then, the red region of the silicon dioxide layer 806 d is removed by using an etching process.
  • a magnesium oxide (Mg ⁇ ) layer 81 having an optical film thickness of 55 nm is formed in all regions using a high frequency sputtering apparatus.
  • a resist 82 is formed in the green and red regions, and the blue region of the magnesium oxide layer 81 is removed.
  • the magnesium oxide layer can also be removed by dry etching using a CF-based gas or wet etching using hydrofluoric acid.
  • the resist 82 is removed as shown in FIG. 9 (e), and the titanium dioxide layer 806 e, the silicon dioxide layer 806 f, and the titanium dioxide are removed as shown in FIG. 9 (f).
  • Layers 806 g are sequentially formed.
  • the combined optical thickness of the silicon dioxide layer 806 d and the magnesium oxide layer 81 is 250 nm in the green region, 195 nm in the blue region, and 55 nm in the red region.
  • two types of materials (silicon dioxide and magnesium oxide) having a selective ratio in the etching rate are used to selectively perform etching, thereby forming a silicon dioxide layer. It is possible to form an insulating layer having three types of optical film thicknesses only by forming 806.d and the magnesium oxide layer 81 once each. Therefore, it is possible to shorten the period of the solid-state imaging device and reduce the manufacturing cost.
  • FIG. 10 is a graph showing transmission characteristics of a color filter according to the fifth embodiment. As shown in FIG. 1.0, according to the color filter 406, it is possible to accurately separate incident light into R, G, and B colors. Although evaluation results are omitted, the color filters according to the seventh and eighth embodiments can also separate incident light into RGB colors with high accuracy.
  • FIG. 11 shows the silicon dioxide layer 406 d (hereinafter,;! / 4) of the color filter 406 according to the fifth embodiment.
  • This is a graph showing transmission characteristics when the optical film thickness of the layer is referred to as a “spacer layer.” The deviation from the design value is 0 nm and ⁇ ⁇ 3 nm. It is shown.
  • the optical thickness of the spacer layer changes by 3 nm
  • the peak wavelength of the transmitted light changes by about 10 nm. That is, even if the optical film thickness of the spacer layer is shifted by only 3 nm, the accuracy of RGB color separation is significantly reduced and cannot be put to practical use. Therefore, when forming the spacer layer, the optical film thickness must be controlled with high precision.
  • the manufacturing method of the present invention since the spacer layer can be formed with high accuracy, the wavelength selection characteristic is deteriorated due to the variation in the optical film thickness of the spacer layer. Thus, it is possible to prevent a decrease in sensitivity and color unevenness due to downsizing of the solid-state imaging device.
  • a solid-state imaging device is manufactured by separately manufacturing a light receiving element and the like and a color filter, and then combining them.
  • the yield is improved.
  • the manufacturing cost can be reduced.
  • the number of layers constituting the color filter may be 7 or more or 7 or less. Also, number of films to be formed on the film speed and the other side of which is formed on one side across the spacer layer and MAY be coincident not coincide O '
  • each layer of material is the titanium dioxide emissions that constitute the color one filter 406, dioxide silicon, to say not limited to magnesium oxide - without oxide tantalum (Ta 2 ⁇ 5), zirconium oxide (Z r ⁇ 2), over a silicon nitride (S i N), silicon nitride (S i 3 N 4), oxidation Aruminiumu (A 1 2 ⁇ 3), 'magnesium fluoride (Mg F 2), hafnium oxide (H f ⁇ 3 ) May be used.
  • dioxide silicon to say not limited to magnesium oxide - without oxide tantalum (Ta 2 ⁇ 5), zirconium oxide (Z r ⁇ 2), over a silicon nitride (S i N), silicon nitride (S i 3 N 4), oxidation Aruminiumu (A 1 2 ⁇ 3), 'magnesium fluoride (Mg F 2), hafnium oxide (H f ⁇ 3 ) May be used.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has a configuration similar to that of the solid-state imaging device according to the seventh embodiment, but has a feature in a method of manufacturing a color filter.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a method of manufacturing a color filter according to the present embodiment. As shown in FIG. 12A, a titanium dioxide layer is formed on the insulating layer 904.
  • the titanium dioxide layers 906a and 906c and the silicon dioxide layers 906b and 906d form a quarter multilayer structure.
  • Dioxide The tan layer 906 e is a spacer layer.
  • a resist pattern 90 is formed on the spacer layer 9e and the red region of the spacer layer 906e is etched.
  • a resist pattern 91 is formed, and the green area of the spacer layer 906e is etched.
  • a silicon dioxide layer 906f, a titanium dioxide layer 906g, a silicon dioxide layer 906h, and a titanium dioxide layer 906 are formed on the spacer layer 906e.
  • i the color filter is completed.
  • the thickness of the color filter is 622 nm in the blue region, 562 nm in the red region, and 542 nm in the green region.
  • FIG. 13 is a graph showing the spectral characteristics of the color filter according to the present embodiment.
  • the spectral characteristics were obtained by using a characteristic matrix method.
  • the refractive index of titanium dioxide (high-refractive-index material) was 2.5
  • the refractive index of silicon dioxide (low-refractive-index material) was 1.45
  • the optical thickness of the spacer layer was determined.
  • the physical film thickness were set to 200 nm and 80 nm in the blue region, 50 nm and 20 nm in the red region, and O nm and O nm in the green region.
  • the physical layer thickness of the spacer layer of 0 nm in the green region means that the silicon dioxide layers 906 d and 906 f with an optical thickness of 1 Z 2 are the spacer layers in the green region. It may be rephrased. As shown in FIG. 13, the wavelength of light transmitted through the spacer layer can be changed by adjusting the thickness of the spacer layer.
  • silicon nitride, tantalum pentoxide, zirconium dioxide, or the like may be used as the high refractive index material instead of the titanium dioxide. Further, a material other than silicon dioxide may be used as the low refractive index material.
  • Fig. 14 is a graph showing the transmission characteristics of the dielectric multilayer film depending on the presence or absence of the spacer layer (the transmission characteristics shown in Fig. 14 are based on the matrix method using Fresnel counting). The number of pairs was 10, the set wavelength was ⁇ 550 nm, and only the vertically incident light was calculated. The vertical axis of each graph represents the transmittance, and the horizontal axis represents the dielectric. Indicates the wavelength of light incident on the multilayer film.
  • the entire dielectric multilayer film composed of silicon nitride and silicon dioxide is a multi-layered Z4 film, as shown in FIG. Reflects light in the wavelength band.
  • Fig. 14 (b) As shown in (1), it is possible to obtain a power filter that transmits only light near the set wavelength in the reflection band of the Z4 multilayer film.
  • the transmission peak wavelength can be changed by changing the thickness of the spacer layer.
  • the dielectric multilayer film is used for the color filter by paying attention to such characteristics, so that the thickness of the color filter can be set to about the wavelength of the incident light (about 5 OO nm). Therefore, the size of the solid-state imaging device can be reduced, and color mixing due to oblique light can be effectively prevented.
  • a color filter can be formed by a series of semiconductor processes together with a light receiving element and the like, so that the quality of the solid-state imaging device can be stabilized and the manufacturing cost can be reduced. be able to.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment also has substantially the same configuration as the solid-state imaging device according to the above-described embodiment, but differs in the structure of the spacer layer forming the color filter. Are different. That is, in the above embodiment, the wavelength of light transmitted through the color filter is determined solely by changing the thickness of the spacer layer. In the present embodiment, the thickness of the spacer layer is changed.
  • the transmitted wavelength is determined by forming the spacer layer using two types of materials without any problem. That is, in the present embodiment, the transmission wavelength is adjusted by alternately arranging two materials having different refractive indexes along the main surface of the substrate. '
  • FIG. 15 is a diagram illustrating a method of manufacturing a color filter according to the present embodiment.
  • a titanium dioxide layer 1006a, a silicon dioxide layer 1006b, a titanium dioxide layer 1006c, a silicon dioxide layer 1006d and the like are formed on the insulating layer 1004.
  • a titanium dioxide layer 1006 e is formed.
  • the titanium dioxide layer 1006e is a spacer layer.
  • a resist pattern 1 000 is formed on the titanium dioxide layer 1006 e.
  • titanium dioxide layer 1006e is etched using resist pattern 1000.
  • a plurality of through holes or grooves are formed in the red region of the titanium dioxide layer 1006e in parallel along the main surface of the titanium dioxide layer 1006e.
  • the area ratio of the etched region (groove) and the non-etching region in the red region when viewed in plan is 4: 1. Therefore, the refractive index in the red region of the titanium dioxide layer 1006e is given by the following equation.
  • the green region of the titanium dioxide layer 1006e is completely removed by etching.
  • a silicon dioxide layer 1006f, a titanium dioxide layer 1006g, and a silicon dioxide layer 1006 are formed on the titanium dioxide layer 1006e and on the silicon dioxide layer 1006d exposed by removing the titanium dioxide layer. h and a titanium dioxide layer 1006i are sequentially formed to complete a color filter. According to such a configuration, the number of man-hours required for manufacturing the solid-state imaging device can be reduced, so that the working period can be shortened and the manufacturing cost can be reduced.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has substantially the same configuration as that of the solid-state imaging device according to the above-described embodiment, but differs in that light incident on the Gallar filter is condensed on a light receiving element.
  • FIG. 16 is a diagram showing a manufacturing process of the color filter according to the present embodiment.
  • a titanium dioxide layer 1106a, a silicon dioxide layer 1106b, and a titanium dioxide layer 1106c are formed on the insulating layer 1104.
  • a silicon dioxide layer 110 6 d and a titanium dioxide layer 110 1 e are formed.
  • the titanium dioxide layer 110 6 e is a spacer layer.
  • a resist pattern 1102 is formed at the center of each of the blue, red, and green regions of the titanium dioxide layer 1106e.
  • the periphery of each color region of the titanium dioxide layer 1106e is formed into a tapered shape by using a photolithography process and a dry etching process.
  • the solid-state imaging device is completed by forming 1106f, titanium dioxide layer 1106g, silicon dioxide layer 1106h and titanium dioxide layer 1106i.
  • the periphery of the titanium dioxide layer 110 6 e is tapered. Therefore, the peripheral portions of the silicon dioxide layer 1106f, the titanium dioxide layer 110g, the silicon dioxide layer 1106h, and the titanium dioxide layer 11006i also have a tapered shape.
  • peripheral portion is tapered in this manner, light incident on the peripheral portion of each color region is focused on each central portion. Therefore, it is possible to more reliably prevent color mixing caused by oblique light.
  • the function of the microlens for condensing the incident light can be partially supplemented, the thickness of the microlens can be reduced accordingly, and the solid-state imaging device can be downsized.
  • FIG. 17 is a diagram showing a method of manufacturing a color filter in which the periphery of each color region is formed into a tape shape.
  • Figs. 17 (a) to 17 (c) are the same as Figs. 16 (a) to (c).
  • a resist pattern 1203 having a tapered peripheral portion of each color region is formed.
  • FIGS. 17 (e) and (f) are the same as FIGS. 16 (e) and-(f). Even with such a manufacturing method, a color filter similar to the above can be obtained.
  • the size of the solid-state imaging device can be reduced as in the manufacturing method according to the above-described embodiment, and the yield can be improved, and the manufacturing cost can be reduced. Can be reduced.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has substantially the same configuration as the solid-state imaging device according to the above-described embodiment, but differs in the shape of a spacer layer forming a color filter. That is, in the above embodiment, the spacer layer having the same film thickness is used for each color to be transmitted, but in this embodiment, the film thickness of the spacer layer is changed in one color region. This makes it possible to increase the bandwidth of light to be transmitted.
  • FIG. 18 is a diagram showing a method of manufacturing a color filter according to the present embodiment. The In this embodiment, as shown in FIG.
  • a step of forming a resist pattern 1301 and etching a part of the blue region of the titanium dioxide layer 130e is added.
  • the thickness of the titanium dioxide layer 1306 e in the blue region is changed in two steps.
  • the bandwidth of the blue light transmitted through the color filter is enlarged to increase the transmission characteristics. Performance can be improved.
  • the change in the thickness of the spacer layer is not limited to two steps and is not limited to the blue region, and even if the thickness of the spacer layer is changed in three or more steps. Good, or the film thickness may be changed in the red and green regions.
  • silicon nitride, tantalum pentoxide, zirconium dioxide, or the like may be used as the high refractive material, and a material other than silicon dioxide may be used as the low refractive material.
  • the present embodiment it is possible to prevent color mixing due to oblique light by reducing the thickness of the color filter to about the wavelength of the incident light, and to reduce the size of the solid-state imaging device. Further, the yield of the solid-state imaging device can be improved and the manufacturing cost can be reduced.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has substantially the same configuration as the solid-state imaging device according to the above embodiment, but differs in that the thickness of the spacer layer changes continuously.
  • FIG. 19 is a diagram showing a method of manufacturing a color filter according to the present embodiment.
  • a titanium dioxide layer 144a, a silicon dioxide layer 144b, and a titanium dioxide layer 140c, A silicon dioxide layer 1406 d and a titanium dioxide layer 1406 e are sequentially formed.
  • the resist pattern on the taper from the blue region to the green region through the red region using a photolithographic process.
  • the photomask for the photolithography process has a tapered chromium (Cr) film with a low transmittance to prevent the light transmission characteristics during exposure from gradually changing. It is continuously changed.
  • the titanium dioxide layer 1406e is formed into a shape having a taper corresponding to the resist pattern 1401 by dry etching.
  • a silicon dioxide layer 1 406 f, a titanium dioxide layer 1 406 g, a silicon dioxide layer 1 406 h and a titanium dioxide layer are formed on the titanium dioxide layer 1 406 e.
  • Layers 1 406. i are sequentially formed to complete the color fill.
  • the solid-state imaging device according to the present embodiment has substantially the same configuration as the solid-state imaging device according to the above-described embodiment, but is different in that it has an absorber that absorbs light reflected from the color filter. .
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a method of manufacturing a color filter according to the present embodiment.
  • FIGS. 20 (a) to 20 (c) are the same as in the above embodiment.
  • the power filter according to the present embodiment includes absorbers 1507b, 1507r, and 1507g for each light color on a titanium dioxide layer 1506i.
  • the absorber for example, a color filter of pigment type or dye eve may be used.
  • the power filter formed of a dielectric multilayer film reflects all light other than the wavelength to be transmitted. This reflected light may be erroneously incident on another light receiving element due to, for example, multiple reflection on the surface of the solid-state imaging device. With respect to such a problem, if an absorber is provided on the color filter as in the present embodiment, generation of noise due to such reflected light can be suppressed. [1 6] Modification
  • the present invention has been described based on the embodiments. However, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the following modifications can be made.
  • -(1) In the above embodiment, the case where the high refractive index material (titanium dioxide) is used exclusively as the material of the uppermost layer of the color filter has been described, but it goes without saying that the present invention is not limited to this.
  • a low refractive index material may be used as the material of the uppermost layer of the color filter.
  • FIG. 21 is a diagram illustrating a method of manufacturing a power filter using a low refractive index material as the material of the uppermost layer.
  • a titanium dioxide layer 166a, a silicon dioxide layer 166b, and a titanium dioxide layer 166c are formed on the insulating layer 164.
  • a silicon dioxide layer 1606 d is formed on the insulating layer 164.
  • the thickness of the silicon dioxide layer 1606d as a spacer layer is adjusted using an etching process.
  • the titanium dioxide layer 166e and the silicon dioxide layer 166e are placed on the silicon dioxide layer 166d and the green area of the titanium dioxide layer 166c.
  • a silicon layer 166 f, a titanium dioxide layer 166 g, and a silicon dioxide layer 166 h are formed.
  • FIG. 22 is a graph showing transmission characteristics of the color filter according to the present modification. Comparing FIG. 22 and FIG. 10, the maximum value of the transmittance of blue light and red light is almost 100%, and the maximum value of the transmittance of green light is also 100%. It can be seen that it has improved to near%.
  • the spectral sensitivity is better when the spacer layer is made of a low refractive index material than when it is made of a high refractive index material.
  • the color filter is formed on the insulating layer side, the micro lens side, or the power filter.
  • a protective layer may be formed between the dielectric layers. If a protective layer (for example, a silicon nitride layer) is formed at such a position, the reliability and moisture resistance of the solid-state imaging device can be improved.
  • FIG. 23 is a cross-sectional view showing a color filter according to this modification. As shown in FIG. 23, protection 111175 and a color filter 1706 are sequentially formed on the insulating layer-1704.
  • the protective layer 1705 is a silicon nitride layer.
  • FIG. 24 is a graph showing transmission characteristics of the color filter according to the present modification. As shown in FIG. 24, it can be seen that the transmission characteristics are not particularly deteriorated even when the protective layer 1705 is added. Adding such a protective layer can improve the reliability and moisture resistance of the solid-state imaging device.
  • FIG. 25 is a diagram showing the shape of a force filter according to this modification.
  • the color filter 1806 according to this modification has a structure in which a titanium dioxide layer and a silicon dioxide layer are alternately stacked on an insulating layer 1804. .
  • a silicon dioxide layer (186 g) with a thickness changed according to the unevenness of the color filter is formed, and the microlens of the silicon dioxide layer (186 g) is formed. The side is flat.
  • FIG. 26 is a graph showing the transmission characteristic of the force filter 186. As shown in FIG. 26, it can be seen that the color filter 1806 has excellent transmission characteristics regardless of the shape of the silicon dioxide layer 180g.
  • FIG. 27 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a solid-state imaging device according to the present modification.
  • the solid-state imaging device includes an N semiconductor substrate 1901, a P-type semiconductor layer 1902, a light receiving element 1903, and a color filter 190. 6, an insulating layer 1904, a light-shielding film 1905 and a microlens 1907.
  • FIG. 28 is a graph showing the transmission characteristics of the color filter 19.06. As shown in FIG. 28, it can be seen that the transmission characteristics of the color filter 1906 are not particularly deteriorated by the configuration according to the present modification. C According to such a configuration, the color filter and the light receiving element Are adjacent to each other, so that color mixing due to oblique light can be more reliably prevented.
  • the distance from the semiconductor surface to the high refractive index layer in the color filter should be at least 1 nm and not more than one wavelength of light transmitted by the color filter.
  • a low-refractive-index layer of the power filter may be interposed, or a buffer layer may be interposed.
  • the high refractive index layer of the color filter is a titanium dioxide layer and the low refractive index layer is a silicon dioxide layer
  • the distance from the titanium dioxide layer to the light receiving element should be within the above range. .
  • the optical thickness of the silicon dioxide layer in contact with the light receiving element only needs to be in the above range.
  • any one of the titanium dioxide layer and the silicon dioxide layer is used as a spacer. Color fill can be obtained as a layer.
  • Figure 29 shows the titanium dioxide layer as a spacer layer 7 is a graph showing transmission characteristics in the case. As shown in FIG. 29, when the titanium dioxide layer is a spacer layer, the maximum transmittance of any of blue, green and red is less than 90%.
  • the silicon dioxide layer is a spacer layer, for example, as shown in FIG. 10, the light color is 95% or more for all light colors. Therefore, it is desirable that the silicon dioxide layer be a spacer layer in a color filter in which silicon dioxide layers and titanium dioxide layers are alternately laminated.
  • the optical film thickness of the spacer layer be equal to or less than the wavelength of light to be transmitted and equal to or greater than 0.1 nm. Within this range, the reflectivity with respect to the silicon substrate is reduced, and there is also an effect as a buffer layer between the silicon substrate and the titanium dioxide layer.
  • -FIG. 30 is a diagram showing the minimum unit (4 pixels) of the Bayer arrangement in the arrangement of force filters according to the present modification. Each pixel is repeatedly arranged according to this minimum unit. As shown in FIG. 30, two of the four pixels that are the minimum unit of the Bayer array are pixels for detecting blue light, and the remaining two pixels are pixels for detecting red light and green light.
  • the half-width of blue light is smaller than that of red or green light, so by adopting the above array, the bandwidth for detecting blue light is expanded, and the solid-state imaging device Sensitivity can be improved.
  • a groove is provided in the red region of the titanium dioxide layer and the groove is filled with silicon dioxide
  • the present invention is not limited to this.
  • the following may be used instead.
  • a hole may be formed in the titanium dioxide layer instead of the groove, and the hole may be filled with silicon dioxide.
  • the refractive index of the region is given by the equation shown in the tenth embodiment.
  • the grooves may be provided concentrically. Industrial applicability
  • the solid-state imaging device, the method for manufacturing the solid-state imaging device, and the camera using the solid-state imaging device according to the present invention are useful as a technique for reducing the size of a color solid-state imaging device and improving its performance.

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

半導体基板内に２次元状に配列された複数の受光手段と、前記受光手段に入射すべき波長の光のみを通過させる濾光手段と、入射光を遮断する遮光手段であって、前記複数の受光手段のそれぞれに対向する位置に開口を有する遮光手段とを備える固体撮像装置において、前記濾光手段は前記複数の受光手段と前記遮光手段との間に配設する。これによって、斜め光に起因する混色を防止する。

Description

明 細 書
固体撮像装置、 固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ 技術分野 - 本発明は、 固体撮像装置， 固体撮像装置の製造方法及びこれを用いた カメラに関し、 特にカラ一固体撮像装置の性能向上と小型化に関する。 背景技術
固体撮像装置は R (赤）、 G (緑）、 B (青） の各色に対応する受光素 子が例えばべィャ配列されてなる撮像装置である。 図 1は、 従来技術に 係る固体撮像装置の構成を模式的に示す断面図である。 図 1 に示される ように、 固体撮像装置 1は N型半導体層 1 0 1、 P型半導体層 1 02、 受光素子 1 03 R、 1 03 G、 1 03 B、絶縁層 1 04、遮光膜 1 05、 カラーフィルタ 1 06 R、 1 06 G、 1 06 B及び集光レンズ ί 07を -備えている。
P型半導体層 1 02は N型半導体層 1 0 1上に形成されている。また、 受光素子 1 03 R等は P型半導体層 1 02に埋め込まれており、 絶縁層 1 04に接している。 なお、 受光素子 1 03 R等は互いに P型半導体層 1 02の一部を分離領域として分離されている。 遮光膜 1 05は絶縁層 1 04内に埋め込まれており、 前記分離領域上に配設されている。
カラーフィル夕 1 06 R等は微粒子顔料夕イブのカラーフィルタであ つて、 膜厚は 1. 5〜2. Ομπι程度である。 カラ一フィル夕 1 06 R 等に含まれている顔料粒子の直径は約 0. 1 μτη程度である。
カラーフィルタ 1 06 Rは絶縁層 1 04上に受光素子 1 03 Rに対向 するように配設されている。 カラーフィルタ 1 06 G、 1 06 Bも同様 にそれぞれ受光素子 1 03 G、 1 03 Bに対向するように絶縁層 1 04 上に配設されている。 集光レンズ 1 07等はカラ一フィルタ 1 06 R等 の上に配設されている。
さて、 集光レンズ 1 07を通過した光はカラーフィルタ 1 06 Gによ つて緑色光のみが濾波され受光素子 1 0 3 G上に集光される。 この場合 において、 遮光膜 1 0 5は、 カラーフ ィ ル夕 1 0 6 Gを通過した緑色光 が受光素子 1 0 3 R等に入射しないように遮光する。 受光素子 1 0 3 R 等は入射光の輝度を光電変換により電荷に変えて蓄える。 - このような固体撮像装置は、 例えば、
特開平 5— 6 9 8 6号公報
や、
「固体撮像素子の基礎」 日本理工出版会 、 安藤 ·菰淵著、 映像情報メ ディ ア学会編、 1 9 9 9年 12月発行、 p . 18 3 - 18 8。 . に掲載されている。 発明の開示 >
しかしながら、 固体撮像装置にはさまざまな方向から光が入射するた め、 斜めに入射した光 （以下、 「斜め光」 という。） が本来受光されるべ -き受光素子とは異なる受光素子に受光され、 色分離機能や解像度、 波長 感度が低下し、 雑音が増加するおそれがある。
また、 固体撮像装置の解像度を高めるためには各画素を小型化しなけ ればならないが、 前記顔料粒子の微細化には限界があり、 感度低下や色 むらの発生が避けられない。
かかる課題を解決するために、 本発明に係る固体撮像装置は、 半導体 基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、 前記受光手段に入射 すべき波長の光のみを通過させる濾光手段と、 入射光を遮断する遮光手 段であつて、 前記複数の受光手段のそれぞれに対向する位置に開口を有 する遮光手段とを備える固体撮像装置であって、 前記濾光手段は前記複 数の受光手段と前記遮光手段との間に配設されていることを特徴とする c このようにすれば、 濾光手段に斜め光が入射しないように遮光すること ができるので混色を低減することができる。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 前記複数の受光手段のそれぞれ に入射光を集光する集光手段が前記遮光手段の開口内に配設されている ことを特徴とする。 このようにすれば、 集光手段にて斜め光を適切な受 光手段へと導くので、 混色を低減することができる。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 前記濾光手段は無機材料から成 ることを特徴とする。 このようにすれば、 濾光手段をも一連の半導体プ 口セスで製造することができるので、 固体撮像装置の歩留まりを向上さ せ、 かつ、 製造コズ トを低減することができる。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 前記濾光手段は多層膜構造を有 することを特徴とする。 このようにすれば、 濾光手段の厚みを削減する ことができるので、 固体撮像装置そのものの小型化に寄与することがで ぎる。 . また、 本発明に係る固体撮像装置は、 前記濾光手段はフォ トニック結 晶から成ることを特徴とする。 また、 本発明に係る固体撮像装置は、 半 導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、 前記受光手段に 入射すべき波長の光のみを通過させる濾光手段とを備える固体撮像装置 -であって、前記濾光手段はフオ トニック結晶から成ることを特徴とする。 このようにすれば、 濾光手段にて斜め光を適切な受光手段に導く ことが できるので、 混色を防止することができる。
また、 本発明に係るカメラは、 半導体基板内に 2次元状に配列された 複数の受光手段と、 前記受光手段に入射すべき波長の光のみを通過させ る濾光手段と、 入射光を遮断する遮光手段であって、 前記複数の受光手 段のそれぞれに対向する位置に開口を有する遮光手段とを備え、 前記濾 光手段は前記複数の受光手段と前記遮光手段との間に配設されている固 体撮像装置を備えることを特徴とする。
また、 本発明に係るカメラは、 半導体基板内に 2次元状に配列された 複数の受光手段と、 前記受光手段に入射すべき波長の光のみを通過させ る濾光手段とを備え、 前記濾光手段は.フ ォ トニック結晶から成る固体撮 像装置を備えることを特徴とする。 このようにすれば、 混色を防いで高 画質の撮像が可能なカメラを提供することができる。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 波長； ίの入射光を透過させる濾 光手段を備えた固体撮像装置であって、 前記濾光手段は 2つの / 1 / 4多 層膜と前記； i Z 4多層膜に挟まれた絶縁体であって、 ί Z 4以外の光学 膜厚を有する絶縁体層を備える誘電体多層膜からなることを特徴とする ( このように、 誘電体多層膜をもって濾光手段層とすれば 濾光手段の 薄膜化が可能となり、 斜めの入射光が隣接する画素に到達することを抑 制するので、 色分離機能が向上する。 なお、 本明細書において； ί / 4多 層膜とは光学膜厚が略 I Ζ 4である複数の層から成る膜をいう。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 前記誘電体多層膜が、 / 4以 外の光学膜厚を有する絶縁体層と、 光学膜厚が； 1 Z 4で、 かつ、 前記絶 縁体層の材料の屈折率とは異なる屈折率を有する材料からなる 2つの第 1の誘電体層と、 光学膜厚が / i / 4で、 かつ、 前記絶縁体層の材料の屈 折率と等しい屈折率を有する材料からなる 2つの第 2の誘電体層とを備 え、 前記絶縁体層'はその 2つの主面にて前記第 1 の誘電体層に接してお り、 前記第 1 の誘電体層の前記絶縁体層に接していない主面は前記第 2 -の誘電体層に接していることを特徴とする。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 前記絶縁体層の光学膜厚は前記 波長スの光が前記濾光手段を透過するように設定されていることを特徴 とする。
このようにすれば、 入射光の波長程度 （〜 5 0 0 n m) の層構成で色 分離化できるので、 濾光手段を薄膜化でき、 斜め光による色分離機能の 低下が極めて抑制される。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 前記絶縁体層はその主面に略垂 直な貫通孔又は溝であって、 前記第 1の誘電体層の材料と同じ材料を埋 め込まれた貫通孔又は溝を有し、 平面視したときの前記貫通孔又は溝部 分の面積と前記貫通孔又は溝でない部分の面積との比に応じた波長の光 を透過させることを特徴とする。
この構成では、 絶縁体層の屈折率分布をその主面に沿って変化させる ことによって、 入射光の感じる実効的な屈折率を変化させ、 波長選択性 を実現する。 従って、 入射光波長程度 （〜5 0 0 n m) の層構成で色分 離化できるので、 濾光手段を薄膜化でき、 斜め光による色分離機能の低 下が極めて抑制される。 さらに、 膜厚方向に厚みを変化させる必要がな いので、 作成工程の簡略化して、 安定した色分離特性を実現できる。 また、 本発明に係る固体撮像装置は、 半導体基板内に 2次元状に配列 された複数の受光手段を備え、 前記絶縁体層は個々の受光手段に対応す る部分毎に、 前記絶縁体層の辺縁がテーパー状となっていることを特徴 とする。
このようにすれば、濾光手段に入射光を集光させることができるので、 さらに混色を防止することができる。 . また、 本発明に係る固体撮像装置は、 半導体基板内に 2次元状に配列 された複数の受光手段を備え、 1つの受光手段への入射光が通過すべき 前記絶縁体層の領域は、 相異なる膜厚を有する複数の部分を'有すること を特徴とする。
このように同一画素内に 2以上の相異なる膜厚を形成することによつ -て、 当該受光手段へ入射する光の帯域幅を広げることができるので、 色 毎の波長感度を向上させることができる。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 前記誘電体多層膜が反射する光 を吸収する吸収体が、 前記誘電体多層膜の当該光が反射される側に配設 されていることを特徴とする。 更に、 前記吸収体は、 顔料タイプまたは 染料タイプのカラーフィルタであることを特徴とする。 このようにすれ ば、 前記誘電体多層膜にて反射される光に起因するノィズの発生を抑制 できる。
また、 本発明に係るカメラは、 誘電体多層膜からなり、 波長 ！の入射 光を透過させる濾光手段を備える固体撮像装置であって、 前記濾光手段 は 2つの / 1 Z 4多層膜と前記 ί Z 4多層膜に挟まれた絶縁体であって、 ! Ζ 4以外の光学膜厚を有する絶縁体層を備える誘電体多層膜からなる 固体撮像装置を備えることを特徴とする。 このようにすれば、 混色が抑 制された良好な特性を有する力メラを提供できる。
また、 本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、 波長 Iの入射光を透 過させる濾光手段を備えた固体撮像装置の製造方法であって、 各層の光 学膜厚が略 1 Z 4である第 1 の誘電体多層膜を半導体基板上に形成する 第 1の形成工程と、 前記第 1 の誘電体多層膜上に第 1の絶縁体層を形成 する第 2の形成工程と、 前記第 1 の絶縁体層を第 1の領域-を残して除去 する第 1 の除去工程と、 前記第 1 の誘電体多層膜及び前記第 1の絶縁体 層上に第 2の絶縁体層を形成する第 3の形成工程と、 前記第 2の絶縁体 層であって、 前記第 1の誘電体多層膜上に形成された部分のうちの第 2 の領域を除去する第 2の除去工程と、 前記第 2の絶縁体層及び前記第 1 の誘電体多層膜上に、 各層の光学膜厚が略 I Z 4である第 2の誘電体多 層膜を形成する第 4の形成工程とによつて前記濾光手段を形成すること を特徴とする。
誘電体多層膜フィルタを用いた固体撮像装置において、 理想的な波長 分離を実現するためには n mオーダーでの膜厚制御が必要不可欠である c そこで、 条件を最適化した本構成の成膜プロセスを用いることで、 ゥェ -ハ面内での膜厚分布の均一性を ± 2 %以内に制御することが可能である c また、 本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、 波長/ iの入射光を透' 過させる濾光手段を備えた固体撮像装置の製造方法であって、 各層の光 学膜厚が略； 1 4である第 1 の誘電体多層膜を半導体基板上に形成する 第 1の形成工程と、 リフ トオフ法を用いて、 前記第 1の誘電体多層膜上 の第 1 の領域に第 1の絶縁体層を形成する第 2の形成工程と、 リフ トォ フ法を用いて、 前記第 1 の誘電体多層膜上の前記第 1の絶縁体層が形成 されていない部分のうちの第 2の領域に第 2の絶縁体層を形成する第 3 の形成工程と、 前記第 1 の絶縁体層、 前記第 2の絶縁体層及び前記第 Ί の誘電体多層膜上に、 各層の光学膜厚が略 ！ / 4である第 2の誘電体多 層膜を形成する第 4の形成工程とよつて前記濾光手段を形成することを 特徴とする。
フィルタ層における絶縁体膜の形成方法として、 リフ トオフ法を用い ることによつても、 同様に膜厚の制御性向上、 面内ばらつき低減が可能 となる。 また、 本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、 波長 の入射光を透 過させる濾光手段を備えた固体撮像装置の製造方法であって、 各層の光 学膜厚が略； I / 4である第 1の誘電体多層膜を半導体基板上に形成する 第 1 の形成工程と、 前記第 1の誘電体多層膜上に第 1 の絶縁体層を形成 する第 2の形成工程と、 前記第 1 の絶縁体層を第 1の領域を残して除去 する第 1 の除去工程と、 'リフ トオフ法を用いて、 前記第 1の絶縁体層上 の第 2の領域と前記第 1の誘電体多層膜上の前記第 1の絶縁体層が形成 されていない領域に第 2の絶縁体層を形成する第 3の形成工程と、 前記 第 1 の絶縁体層及び前記第 2の絶縁体層上に、 各層の光学膜厚が略 ί / 4である第 2の誘電体多層膜を形成する第 4の形成工程とによつて前記 濾光手段を形成することを特徴とする。
絶縁体膜の形成プロセスにおいて 3種類の膜厚を作製する際に、 3種 類の膜厚を設けるためには、 3回の成膜が必要であるが、 本発明では、 エツチングおよびリフ トオフ法を組み合わせることで、 2回の成膜プロ -セスで、 3種類の膜厚を設けることができる。 従って、 フィルタ形成プ 口セスが簡略化されるので、 ェ期を短縮し、 製造コス トを削減できる。 ' また、 本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、 波長； iの入射光を透 過させる濾光手段を備えた固体撮像装置の製造方法であって、 各層の光 学膜厚が略 ! / 4である第 1 の誘電体多層膜を半導体基板上に形成する 第 1 の形成工程と、 前記第 1 の誘電体多層膜上に第 1の絶縁体層を形成 する第 2の形成工程と、 前記第 1 の絶縁体層を第 1の領域を残して除去 する第 1 の除去工程と、 前記第 1の誘電体多層膜及び前記第 1の絶縁体 層上に、 前記第 1 の絶縁体層の材料と異なる材料で第 2の絶縁体層を形 成する第 3の形成工程と、 前記第 1の絶縁体層上の第 2の領域上に形成 された第 2の絶縁体層を残して第 2の絶縁体層を除去する第 2の除去ェ 程と、 前記第 1の絶縁体層、 前記第 2の絶縁体層及び前記第 1 の誘電体 多層膜上に、 各層の光学膜厚が略 i Z 4である第 2の誘電体多層膜を形 成する第 4の形成工程とによつて前記濾光手段を形成することを特徴と する。 絶縁体膜の形成プロセスにおいて 3種類の膜厚を作製する際に、 3種 類の膜厚を設けるためには、 3回の成膜が必要であるが、 本発明では、 それぞれ異なる材料の絶縁体膜を用いて選択ェツチングを行うことで、 2回の成膜プロセスで、 3種類の膜厚を設けることができ-る。 よって、 フィルタ形成プロセスが簡略化できるので、 ェ期を短縮し、 製造コス ト を削減できる。
また、 本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、 半導体基板内に 2次 元状に配列された複数の受光手段と波長 の入射光を透過させる濾光手 段とを備え、 当該濾光手段は各層の光学膜厚が略 ί / 4である 2つの誘 電体多層膜にて絶縁体層を挟んでなる固体撮像装置.の製造方法であつて- 個々の受光手段に対向する絶縁体層の中央部分にレジス トを形成する形 成工程と、 エッチングによって、 前記絶縁体層の前記レジスト に覆われ た部分の辺縁をテーパー状とする整形工程とを含むことを特徴とする。 また、 前記形成工程は、 前記レジス トの辺縁がテーパー状となるよう に前記レジス トを形成することを特徴とする。 更に、 前記形成工程は、 露光量を変化させることによつて前記レジス トの辺縁をテーパー状とす' ることを特徴とする。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 半導体基板内に 2次元状に配列 された複数の受光手段と、 対応する受光手段に応じて異なる波長の入射 光を透過させる濾光手段とを備え、 前記絶縁体層は、 対向する受光手段 が受光すべき光の波長に応じて、 その絶縁体層の有無、 その絶縁体層の 膜厚及び材料の何れか、又はその組み合わせが異なることを特徴とする。 このようにすれば、 対応する受光手段上に絶縁体層の有無又は膜厚ゃ材 料の相異なる絶縁体層が設けられた誘電体多層膜によって色分離化を可 能とすることができる。 - また、 本発明に係る固体撮像装置は、 半導体基板内に 2次元状に配列 された複数の受光手段と、 対応する受光手段に応じて異なる波長の入射 光を透過させる濾光手段とを備え、 前記 2つの / 4多層膜は前記絶縁 体層を中心として対称な層構造を有することを特徴とする。 また、 本発明に係る固体撮像装置は、 波長 の入射光を透過させる濾 光手段を備えた固体撮像装置であって、 前記濾光手段は相異なる屈折率 を有する 2種類の誘電体層を積層した誘電体多層膜からなり、 当該誘電 体多層膜のうち、 前記受光手段からもつとも遠い誘電体層-は低い屈折率 を有する方の誘電体層であることを特徴とする。 このようにすれば、 濾 光手段に入射する光が反射されるのを防いで、 高画質の撮像を実現する ことができる。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 波長； Iの入射光を透過させる濾 光手段を備えた固体撮像装置であって、 誘電体多層膜のいずれか一方の 主面、 または当該誘電体多層膜を構成する何れか一組の誘電体層の間に 保護層が配設されていることを特徴とする。 また、 前記保護層は、 窒化 シリ コンからなることを特徴とする。 このようにすれば、 固体撮像装置 の信頼性や耐湿性を向上させることができる。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 半導体基板内に 2次元状に配列 された複数の受光手段と、 入射光を集光する集光手段と、 対応する受光 手段に応じて相異なる波長 ！の入射光を透過させる濾光手段とを備え、 前記濾光手段の前記受光手段とは反対側の主面が平坦になっていること を特徴とする。 このようにすれば、 何れの集光手段と対応する受光手段 との組についても集光手段と受光手段との距離を同じくすることができ るので、 受光手段に入射すべき光の波長に関わらず、 焦点距離の同じ集 光手段を使用することができる。 従って、 固体撮像装置の部品の種類を 低減して、 その製造を容易にし、 かつ、 製造コス トを削減することがで ぎる。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 半導体基板内に 2次元状に配列 された複数の受光手段と、 波長 ！の入射光を透過させる濾光手段とを備 えた固体撮像装置であって、 前記濾光手段は相異なる屈折率を有する 2 種類の誘電体層を積層した誘電体多層膜からなり、 当該誘電体多層膜の うち、 高い屈折率を有する誘電体層のうち最も受光手段に近い誘電体層 から受光手段までの距離が、 1 n m以上で ！以下の範囲内にあることを .特徴とする。 このような構成によれば、 カラーフィル夕と受光素子とが 隣接しているので、 更に確実に斜め光による混色を防止することができ る。
また、 本発明に係る固体撮像装置は、 波長 の入射光を透過させる濾 光手段を備え、 単位画素が二次元上に複数配列されてなる固体撮像装置 であって、 各前記単位画素は、 入射光の強度を検出する受光手段と、 赤 色光、 緑色光又は青色光の何れかを透過させる誘電体多層腠からなる濾 光手段とを備え、 前記単位画素は、 前記濾光手段が透過させる光色に応 じてベィャ配冽され、 4つの単位画素からなる正方領域には何れも、 青 色光を透過させる濾光手段を備えた単位画素が 2つ含まれることを特徴 とする。 誘電体多層膜における青色光の透過特性は他色の光の透過特性 と比較して半値幅が狭い。 これに対して、 上記配列を採れば、 青色光を 検出する帯域幅を拡大して、 固体撮像装置の感度を改善することができ る。
- 上述のように、 本発明の固体撮像装置は、 波長選択層の上に遮光膜を 形成しているので、 斜め度合いが小さな斜め光による隣の画素への侵入' が抑制される。
また、 前記半導体基板において遮光膜の開口部の上にマイクロ レンズ を形成しているので。 隣の画素へ侵入しやすい斜め度合いの大きな斜め 光が削減され、 また画素への集光率を高められる。
また、 前記波長選択層がカラーフィルタから成るので、 遮光膜を通過 した光は所望のカラーフィルタのみを通過して受光素子に入射するよう になるため混色を防止することができる。
また、 前記波長選択層が無機材料で構成するので、 半導体製造工程の 途中の工程で形成することができ、 したがって製造を容易にすることが できる。
また、 前記波長選択層が多層膜から成るので、 波長を選択する層を薄 膜化することができ、 遮光膜と受光素子の距離を近くすることができる ため、 混色を防ぐと同時に集光率を向上することができる。 また、 前記波長選択層がフォ トニック結晶から構成する、 あるいは半 導体基板内に 2次元状に配列した複数の受光素子と、 該受光素子に入射 する光の波長を選択する波長選択層と、を有する固体撮像装置であって、 該波長選択層がフォ トニック結晶から成ることを特徴とするので、 斜め 光が入射した場合にでも、 入射光の内で所定の波長領域の光がフォ ト二 ック結晶に沿って垂直に受光素子に導かれるため、 隣接の画素のカラ- フィル夕に入射することがなく、 混色を大幅に防止するこ 'とができる。 また、 上記に記載の固体撮像装置を備えたカメラ、 としてもよい。 こ の特徴を備えたカメラを使って混色の極めて少ない、 高画質の撮像が得 られる。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、 光電変換手段上に形成する 入射光を波長分離化する誘電体多層膜の製造工程において、 色分離機能 を実現するために行う、 部分的な絶縁体層の膜厚を変化させる手法にお いて、 一度形成した膜をドライエッチングゃゥエツ トエッチングによつ -て変化させるのではなく、 膜を形成させることによって結果的に膜厚変 化を生じさせる成膜プロセスで行うことにより、 膜厚の制御性向上、 面 内ばらつきの低減が実現可能となる。
本発明に係る固体撮像装置は、 光電変換手段上に入射光を波長分離す る誘電体多層膜を設け、 その多層膜層のうち、 一部の誘電体層の膜厚の みを変化させることで色分離化を可能とすることができる。 入射光の波 長程度 （〜5 0 0 n m) の層構成で色分離化が実現可能となるので、 薄 膜化が可能となり、斜め光による色分離機能の低下が極めて抑制できる。 図面の簡単な説明
図 1 は、 従来技術に係る固体撮像装置の構成を示す断面図である。 図 2は、 本発明の第 1 の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す 平面図である。
図 3は、 本発明の第 1 の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す 断面図である。 図 4は、 本発明の第 3の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す 断面図である。
図 5は、 本発明の第 5の実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す 断面図である。 - 図 6は、 本発明の第 5の実施の形態に係るカラーフ ィ ルタの製造方法 を示す断面図である。
図 7は、 本発明の第 6の実施の形態に係るカラ一フィルタの製造方法 を示す断面図である。
図 8は、 本発明の第 7の実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法 を示す断面図である。 .
図 9は、 本発明の第 8の実施の形態に係るカラーフィル夕の製造方法 を示す断面図である。
図 1 0は、 本発明の第 5の実施の形態に係るカラーフィルタの透過特 性を示すダラフである。
- 図 1 1 は、 本発明の第 5の実施の形態に係るカラーフイルクのスぺー サ層の光学膜厚が設計値からずれた場合の透過特性を示すグラフである' ( 図 1 2は、 本発明の第 9の実施の形態に係るカラーフィルタの製造方 法を示す断面図である。
図 1 3は、 本発明の第 9の実施の形態に係るカラーフィルタの分光特 性を示すグラフである。
図 1 4は、 スぺーサ層の有無に応じて異なる誘電体多層膜の透過特性 を示すグラフである。
図 1 5は、 本発明の第 1 0の実施の形態に係るカラーフィル夕の製造 方法を示す断面図である。
図 1 6は、 本発明の第 1 1 の実施の形態に係るカラーフイルクの第 1 の製造方法を示す断面図である。
図 1 7は、 本発明の第 1 1 の実施の形態に係るカラーフィル夕の第 2 の製造方法を示す断面図である。
図 1 8は、 本発明の第 1 2の実施の形態に係るカラーフィル夕の製造 方法を示す断面図である。
図 1 9は、 本発明の第 1 3の実施の形態に係る力ラーブィルタの製造 方法を示す断面図である。
図 2 0は、 本発明の第 1 4の実施の形態に係るカラーフ -ィルタの製造 方法を示す断面図である。
図 2 1 は、 本発明の変形例 1 ) に係るカラーフィルタの製造方法を 示す断面図である。
図 2 2は、 本発明の変形例 1 ) に係るカラーフィルタの透過特性を 示すグラフである。
図 2 3は、 本発明の変形例 2 ) に係るカラーフィ ルタの構成を示す 断面図である。
図 2 4は、 本発明の変形例 2 ) に係るカラーフ ィ ルタの'透過特性を 示すグラフである。
図 2 5は、 本発明の変形例 3 ) に係るカラーフィルタの構成を示す -断面図である。
図 2 6は、 本発明の変形例 3 ) に係るカラーフ ィ ルタの透過特性を 示すグラフである。
図 2 7は、 本発明の変形例 4 ) に係る固体撮像装置の構成を示す断 面図である。.
図 2 8は、 本発明の変形例 4 ) に係るカラーフィルタの透過特性を 示すグラフである。
図 2 9は、 本発明の変形例 （5 ) に係るカラーフ ィ ル夕の透過特性を 示すグラフである。
図 3 0は、 本発明の変形例 （6 ) に係るカラーフィルタの配列を示す グラフである。 発明を実施するための最良の形態
本発明に係る固体撮像装置、 固体撮像装置の製造方法及びカメラの実 施の形態について図面を参照しながら説明する。 [ 1 ] 第 1の実施の形態
図 2は、本実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す平面図である。 図 2に示されるように、 本実施の形態に係る固体撮像装置 2は受光手段 となる単位画素 （網掛け部分） が 2次元状に配列されてお-り、 各行が垂 直シフ ト レジスタにより選択され、 その行信号が水平シフ ト レジス夕に より選択されて画素毎のカラー信号が出力アンプ （図示省略） から出力 される。 駆動回路は垂直シフ ト レジスタ、 水平シフ ト レジスタ、 出力ァ ンプを動作させる。
図 3は、 本実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す断面図であつ て、 3つの隣り合う画素の断面が示されている。図 3.に示されるように、 固体撮像装置 2は N型半導体基板 20 1、 P型半導体層 202、 受光素 子 203 R〜203 B、 絶縁層 204、 206、 カラーフ ィ ルタ 205
R〜205 B、 遮光膜 207、 マイクロレンズ 208を備えている。
N型半導体層 20 1上に P型半導体層 202が形成されている。 受光 -素子 203 R等は P型半導体層 202に N型不純物がィォン注入されて なるフ ォ トダイオード （光電変換素子） であって、 光透過性の絶縁層 2 '
04に接している。 受光素子 203 R等は P型半導体層 202の一部を 素子分離領域として分離されている。 絶縁層 204上にはカラ一フィル 夕 205 R〜 205 Bが形成されている。
カラ一フィルタ 205 R〜 205 Bはそれぞれ R、 G、 Bの各原色光 のみを透過させるフィルタであって、 無機材料からなる微粒子顔料タィ プのカラ一フィルタである。 カラーフィル夕はべィャ配列又は補色配列 に従つて配列される。
カラーフィルタ 205 R〜205 B上には光透過性の絶縁層 20 6が 形成され、絶縁層 206上にはマイクロ レンズ 208が配設されている。 マイクロレンズ 208は受光素子ごとにひとつずっ配設されており、 マ イク口 レンズどう しは遮光膜 207で区画されている。 遮光膜 207に 入射した光は反射される。 一方、 マイクロレンズ 208に入射した光は 受光素子 203 R等、 対応する受光素子上に集光される。 このようにすれば、 従来技術と較べて、 カラ一フィル夕と受光素子と の距離を小さくすることができるので、 受光素子に斜め光が入射し難く することができる。 例えば、 受光素子 2 0 3 R等の幅が 3 μιηならば、 従来と比較して混色を約 8 0 %削減することができる。 また、 固体撮像 装置 2は半導体プロセスのみによって製造することができるので、 容易 かつ低コス トで製造することができる。
[ 2 ] 第 2の実施の形態
次に、 本発明の第 2の実施の形態について説明する。 本実施の形態に 係る固体撮像装置は前記第 1の実施の形態に係る固体撮像装置と概ね同 様の構成を備える一方、 カラ一フィルタがフォ トニック結晶からなって いる点において相違する。
フ ォ トニック結晶は、 例えば半導体と空気との組み合わせといった、 誘電率又は屈折率の異なる物質の組が光の波長の長さ毎に交互に配列さ れてなる微細構造物である。 フ ォ トニック結晶は特定波長の光のみを透 -過させるフィルタ機能を有すると共に、 入射した光の方向を特定の方向 に導く性質を備えている。 下記の文献には特定のバンド幅の波長の光を 通さない、 いわゆるフォ トニックバン ドギャップを有するフ ォ 卜ニック 結晶が紹介されている。
野田進、森本茂雄、 「面内へテロ · フ ォ トニック結晶による光ナノデバ イスの実現」 科学技術振興事業団報第 3 2 3号。
このようにカラーフィルタとしてフォ トニック結晶を用いれば、 各原 色光を選択的に透過させるのに加えて、 入射した光が受光素子へ向かう ように、 光の進行方向を整えることができるので、 更に混色を防止する ことができる。
[ 3 ] 第 3の実施の形態
次に、 本発明の第 3の実施の形態について説明する。 本実施の形態に 係る固体撮像装置は前記第 2の実施の形態に係る固体撮像装置と概ね同 様の構成を備える一方、 遮光膜の形成位置において相違している。
図 4は、本実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す断面図である。 '図 4に示されるように、 固体撮像装置 3は N型半導体基板 30 1、 P型 半導体層 302、受光素子 303 R〜303 B、絶縁層 304、 307、 遮光膜 305、 カラーフ ィ ルタ 306 R〜306 B、 マイ クロ レンズ 3
08を備えている。 - 固体撮像装置 3は N型半導体層 30 1から P型半導体層 302、 受光 素子 303 R等、 光透過性の絶縁層 304、 遮光膜 305、 カラ一フ ィ ルタ 306 R等、 絶縁層 307及ぴマイクロ レンズ 308の順に積層さ れている。 カラーフィルタ 306 R等は上記第 3の実施の形態に係る力 ラーフィル夕と同様にフォ トニック結晶からなっている。 . このように、 カラーフィルタ 306 R等の受光素子側に遮光膜を配設 すれば、 カラーフィルタ 306 R等によつて進行方向を変えられた光が 本来入射すべき受光素子以外の受光素子に入射するのを防止することが できる。 例えば、 カラ一フィルタ 306 Gの辺縁に入射した斜め光であ つて、 遮光膜 305がなければ受光素子 303 Βに入射したかもしれな Λ、斜め光があるような場合には、 かかる斜め光による混色を本実施の形 態によって防止することができる。
[4] 第 4の実施の形態
次に、 本発明の第 4の実施の形態について説明する。 本実施の形態に 係る固体撮像装置は上記第 2の実施の形態に係る固体撮像装置と同様に カラーフィルタの構成に特徴を有している。
本実施の形態に係るカラーフィルタは酸化シ リ コ ン層 （S i 〇 2) 等 の低屈折率を有する材料と窒化シリ コン層 （S i 3N4) 等の高屈折率を 有する材料とが交互に積層された誘電体多層膜となっている。 言うまで もなく、 固体撮像装置の積層方向と誘電体多層膜の積層方向とは一致す る。 また、 誘電体多層膜を構成する各層は一層を除いて何れも略同一の 光学膜厚を有する。 光学膜厚とはその層の材料の屈折率 nにその層の膜 厚 dを乗じた値 n dをいう。
このようにすれば、 カラーフィルタの厚みを低減することができるの で、受光素子と遮光膜との距離を小さくすることができる。したがって、 本実施の形態によれば斜め光による混色の防止を更に確かなものとする ことができる。
また、 マイクロ レンズの集光率を向上させるためには集光角度を大き くする必要があるが、 このような場合でも混色を防止する-ことができる ので、 同時に固体撮像装置の感度を高めることができる。
[5] 第 5の実施の形態
次に、， 本発明に係る固体撮像装置の第 5の実施の形態について説明す る。 本実施の形態に係る固体撮像装置は上記第 4の実施の形態に係る固 体撮像装置と概ね同様の構成を備える一方、 誘電体多層膜の構成におい て相違している。 .
図 5は、本実施の形態に係る固体撮像装置の構成を示す断面図である。 図 5に示されるように、 固体撮像装置 4は N型半導体基板 40 1、 P型 半導体層 402、 受光素子 403 R〜 403 B、 絶縁層 404、 遮光膜
405、カラーフィル夕 406及びマイクロレンズ 407を備えている。 - 固体撮像措置 4.は N型半導体層 40 1上に順に P型半導体層 402、 受光素子 403 R等、 光透過性の絶縁層 404、 遮光膜 405、 カラー' フィルタ 406及びマイクロレンズ 407が稷層されて成つている。 本実施の形態に係る力ラーフ ィルタ 40 6の特徴は二酸化チタン層
(T i 02) 40 6 a、 406 c、 40 6 e、 406 gと二酸化シリ コ ン層 （S i 〇 2) 40 6 b、 406 d、 406 f とが交互に積層された 誘電体多層膜となっている点である。
図 6は、 カラーフィルタ 406の製造工程を示す図である。 尚、 カラ 一フィルタ 406の製造工程に関与しない遮光膜 405ゃ受光素子 40
3 R等は図示を省略されている。 先ず、 図 6 ( a ) に示されるように、 絶縁層 404上に二酸化チタン層 406 a、二酸化シリ コン層 406 b、 二酸化チタン層 406 c、 二酸化シリ コン層 406 dを順次形成する。 これらの層は高周波 （RF) スパッタ装置を用いて形成される。
本実施の形態においては、 カラーフィルタ 406は /4多層膜構造 を備えており、 設定中心波長； ίは 530 nmである。 二酸化チタン層 4 06 a, 406 c, 二酸化シリ コン層 406 bの光学膜厚は / 4 = 1 32. 5 nmである。 また、 二酸化シリ コン層 406 dめ光学膜厚は 1
50 n mである。
次に、 図 6 (b) に示されるように、 二酸化シリ コン層- 406 d上の 青色領域にレジス ト 50を形成する。 すなわち、 二酸化シリ コン層 40
6 d上にレジス トを塗布し、 熱処理 （プリべーク） し、 ステツパ等の露 光装置を用いて露光し、 有機溶剤等でレジス ト現像した後'、 再び熱処理
(ポス トべーク） することによってレジス ト 50が形成される。 レジス ト 50の厚みは 1 μΓΠである。 なお、 青色領域とは受光素子 403 Βに て青色光を検出するためのカラーフィルタが形成さ.れるべき領域である < 次に、 二酸化シリ コン層 406 dのレジス ト 50に覆われていない部 分をエッチングプロセスによって除去する。 すなわち、 C F系のガスを 用いて ドライエッチングを行う。エッチング条件はエッチングガス C F 4, ガス流量 4 O s c cm、 R Fパワー 200W、 真空度 0. 050 T o r - rである。
尚、 二酸化シリ コンとニ酸化チタンとのフッ化水素酸に対する選択比' が大きいので、 フッ化水素酸等を用いたゥヱッ トエツチングプロセスを 用いても良い。 この場合には'、 フッ化水素酸とフッ化アンモニゥム溶液 とを 1対 4の割合で混合したフッ化水素酸に 5秒間浸してエツチングす れば、 図 6 (b) の状態に加工される。
次に、 図 6 ( c ) に示されるように、 有機溶剤等を用いてレジス ト 5
0を除去したのち、 高周波スパッ夕装置を用いて二酸化シリ コン層を形 成する。新たに形成する二酸化シリコン層の光学膜厚は 45 nmである。 従って、 青色領域における二酸化シリ コン層 406 dの厚みは 1 95 η mとなり、 青色領域以外では 45 nmとなる。
次に、 図 6 (d) に示されるように、 二酸化シリ コン層 406 dの青 色及び赤色領域上にレジス ト 5 1を形成し、 エッチングプロセスを用い て二酸化シリ コン層 406 dの他の部分を除去する。 その後、 レジス ト
5 1を除去する。 こ こで、 赤色領域とは受光素子 403 Rにて赤色光を 検出するためのカラ一フィルタが形成されるべき領域である。
次に、 図 6 ( e ) に示されるように、 高周波スパッタ装置を用いて、 青色、 赤色、 緑色の全領域上に二酸化チタン層 4 0 6 e、 二酸化シリコ ン層 4 0 6 f 及び二酸化チタン層 4 0 6 gを順次形成する ό 二酸化チタ ン層 4 0 6 e、 4 0 6 g及ぴニ酸化シリ コン層 4 0 6 f の光学膜厚は I Z 4である。
このようにすれば、 本実施の形態に係るカラーフィルタ 4 0 6を製造 することができる。 また、 上記の製造方法によれば、 層毎の膜厚のばら つきを ± 2 %以内に収めることができるので、 カラーフィル夕 4 0 6に よる色分離の精度を向上させることができる。
[ 6 ] 第 6の実施の形態 · 次に、 本発明に係る固体撮像装置の第 6の実施の形態について説明す る。 本実施の形態に係る固体撮像装置は前記第 5の実施の形態に係る固 体撮像装置と同様の構成を備える一方、 カラーフィルタの製造方法にお -いて相違している。 以下、 カラーフィルタの製造方法に着目 して本実施 の形態を説明する。
図 7は、 本実施の形態に係るカラ一フィルタの製造工程を示す図であ る。 図 7でも図 6と同様に遮光膜等の図示が省略されている。
先ず、 図 7 ( a ) に示されるように、 絶縁層 6 0 4上に二酸化チタン 層 6 0 6 a、 二酸化シリ コン層 6 0 6 b、 二酸化チタ ン層 6 0 6 cを順 次形成し； i / 4多層膜構造とする。 更に、 上記第 5の実施の形態と同様 にして、 二酸化チタン層 6 0 6 cの赤色及び緑色領域上に 2 . 5 μΐτι厚 のレジス ト 6 0を形成する。
次に、 図 7 ( b ) に示されるように、 高周波スパッタ装置を用いて青 色、赤色、緑色の全ての領域上に二酸化シリコン層 6 0 6 dを形成する。 二酸化シリ コン層 6 0 6 dの光学膜厚は 1 9 5 n mである。
次に、 図 7 ( c ) に示されるように、 有機溶剤等でレジス ト 6 0を除 去する。 これによつてレジス ト 6 0上に形成された二酸化シリコン層、 即ち赤色及び緑色領域上に形成された部分が除去され （リフ トオフ法）、 青色領域上の二酸化シリ コン層 6 0 6 dが残される。
次に、 図 7 ( d ) に示されるように、 青色及び緑色領域にレジス ト 6 1が形成される。
次に、 図 7 ( e ) に示されるように、 青色、 赤色及び緑色の全ての領 域上に二酸化シリ コン層が形成される。 新たに形成される二酸化シリ コ ン層の光学膜厚は 4 5 n mである。
次に、 図 7 ( f ) に示されるように、 レジス ト 6 1 を除去することに よってレジス ト 6 1上の二酸化シリ コン層、 即ち青色及び緑色領域上に 形成された部分が除去され、赤色領域上の二酸化シリ コン層が残される。 最後に、 図 7 ( g ) に示されるように、 全ての領域上に二酸化チタン 層 6 0 6 e、 二酸化シリ コン層 6 0 6 f 、 二酸化チタン層 6 0 6 gが順 次形成される。
以上述べたように、 本実施の形態に係る製造方法を用いても、 上記第 5の実施の形態に係る固体撮像装置を製造することができる。 また、 上 記第 5の実施の形態にて説明した製造方法と同様に、 層毎の膜厚のばら つきを ± 2 %以内に抑えて、 精度良く固体撮像装置を製造するこ'とがで ぎる。
[ 7 ] 第 7の実施の形態
次に、 本発明の第 7の実施の形態に係る固体撮像装置について説明す る。 上記第 6の実施の形態と同様に本実施の形態もカラーフ ィ ルタの製 造方法を特徴としており、 製造される固体撮像装置は上記第 5の実施の 形態に係る固体撮像装置と概ね同様である。 一方、 本実施の形態に係る 固体撮像装置は上記第 5の実施の形態に係る固体撮像装置と赤色領域と 青色領域との間で異なった光学膜厚を有する二酸化シリ コン層が緑色領 域にまで光学膜厚を変えながら延長されている点で相違している。
図 8は、 本実施の形態に係るカラ一フィル夕の製造方法を示す図であ る。 先ず、 図 8 ( a ) に示されるように、 絶縁層 7 0 4上に二酸化チタ ン層 7 0 6 a、 二酸化シリ コン層 7 0 6 b、 二酸化チタン層 7 0 6 c、 二酸化シリ コン層 7 0 6 dを順次形成する。 二酸化チタン層 7 0 6 a、 706 c, 二酸化シリコン層 706 bの光学膜厚は ！ / 4、 二酸化シリ コン層 706 dの光学膜厚は 1 95 nmである。
次に、 図 8 (b) に示されるように、 二酸化チタン層 706 d.の緑色. 及び青色領域上にレジス ト 70を形成し、 エッチングプロセスを用いて 二酸化シリ コン層 706 dの赤色領域部分を除去する。 この場合におい て、 C F系のガスを用いて ドライエッチングを行うとしても良いし、 フ ッ化水素酸を用いてゥ Xッ トエッチングを行うとしても良い。
次に、 図 8 (c) に示されるように、 '有機溶剤等を用いてレジス ト 7 0を除去し、 二酸化チタン層 706 dの青色領域上にレジス ト 7 1を形 成する。
次に、 図 8 (d) に示されるように、 高周波スパッ夕装置を用いて全 ての領域上に光学膜厚 55 nmの二酸化チタン層を形成する,。
次に、 図 8 ( e ) に示されるように、 有機.溶剤等でレジス ト 7 1 を除 去すると、 レジスト 7 1上の二酸化チタン層も除去される （リフ トオフ -法）。 これによつて、二酸化チタン層 706 dの緑色領域の光学膜厚が 2 50 nm, 青色領域の光学膜厚が 1 95 nm、 赤色領域の光学膜厚が 5 5 n mとなる。
次に、 二酸化チタン層 706 d上に、 二酸化シリコン層 706 e、 二 酸化チタン層 706 f 及び二酸化シリ コン層 706 gが順次形成されて- 本実施の形態に係るカラーフィルタが完成する。
本実施の形態に係るカラ一フイルクのように、 二酸化チタン層 706 dの厚みが 3種類に変化する場合は、 3種類を個別に形成するのが一般 的である。 これに対して、 本実施の形態に係る製造方法では、 エツチン グ法とリフ トオフ法とを用いて、 2回の成膜で 3種類の光学膜厚 （ 1 9 5 nm、 55 nm、 250 n m) のに酸化チタン層を形成できるので、 ェ期 （TAT ： turnaround time) を短縮できると共に、 製造コス ト を低減することができる。
[8] 第 8の実施の形態
次に、 本発明の第 8の実施の形態に係る固体撮像装置について説明す る。 本実施の形態に係る固体撮像装置は前記第 5の実施の形態に係る固 体撮像装置と概ね同様の構成を備える一方、 カラーフィル夕の構成にお いて相違している。
すなわち、 前記第 5の実施の形態に係る固体撮像装置のカラーフィル タはニ酸化シリ コン層と二酸化チタン層とを交互に積層した構成となつ ているのに対して、 本実施の形態に係る固体撮像装置のカラーフィル夕 は透過させる光の波長に応じて酸化マグネシゥム層が加わ'えられている ( 以下、 カラーフィルタの製造方法に着目 して本実施の形態を説明する。 図 9は本実施の形態に係るカラーフィル夕の製造方法を示す図である t 先ず、 図 9 ( a ) に示されるように、 絶縁層 8 0 4上に二酸化チタン層 8 0 6 a , 二酸化シリ コン層 8 0 6 b、 二酸化チタン層 8 0 6 c、 二酸 ィ匕シリ コン層 8 0 6 dを順次形成する。 二酸化チタン層 8 0 6 a、 8 0 6 c、 二酸化シリ コン層 8 0 6 bの光学膜厚は 1 Z 4、 二酸化シリ コン 層 8 0 6 dの光学膜厚は 1 9 5 n mである。
- 次に、 図 9 ( b ) に示されるように、 二酸化シリ コン層 8 0 6 d上に レジス ト 8 0を形成し、 レジス ト 8 0の赤色領域を除去する。 そして、 エッチングプロセスを用いて二酸化シリ コン層 8 0 6 dの赤色領域を除 去する。
次に、 図 9 ( c ) に示されるように、 高周波スパッタ装置を用いて全 ての領域に光学膜厚 5 5 n mの酸化マグネシウム （M g〇） 層 8 1 を形 成する。
次に、 図 9 ( d ) に示されるように、 緑色及ぴ赤色領域にレジス ト 8 2を形成し、 酸化マグネシウム層 8 1の青色領域部分を除去する。 酸化 マグネシウム層も、 二酸化シリ コン層 7 0 6 dと同様に、 C F系のガス を用いたドライエッチングや、 フッ化水素酸を用いてウエッ トエツチン グによって除去することができる。
その後、 図 9 ( e ) に示されるようにレジス ト 8 2を除去し、図 9 ( f ) に示されるように、 二酸化チタン層 8 0 6 e、 二酸化シリ コン層 8 0 6 f 、 二酸化チタン層 8 0 6 gを順次形成する。 このようにすれば、 二酸化シリ コン層 8 0 6 dと酸化マグネシウム層 8 1 とを合わせた光学膜厚が緑色領域で 2 5 0 n m、 青色領域で 1 9 5 n m、 赤色領域で 5 5 n mとなり、 必要なフ ィ ルタ特性を実現すること ができる。 - 以上述べたように、 本実施の形態においてはエッチングレートに選択 比のある 2種類の材料（二酸化シリ コンと酸化マグネシウム）を用いて、 選択的にエッチングを行うことによって、 二酸化シリ コン'層 8 0 6. dと 酸化マグネシウム層 8 1 とを 1回ずつ形成するだけで 3種類の光学膜厚 を有する絶縁層を形成することができる。 従って、 固体撮像装置のェ期 を短縮できると共に製造コス トを低減することがで.きる。
[ 9 ] 性能評価
次に、 上記第 5の実施の形態に係るカラーフィルタの透過特性に関す る評価結果を示す。 なお、 上記第 6の実施の形態に係るカラーフィルタ も同一の透過特性を示す。 図 1 0は、 上記第 5の実施の形態に係るカラ -ーフ ィ ル夕の透過特性を示すグラフである。 図 1. 0に示されるように、 カラーフ ィルタ 4 0 6によれば入射光を精度良く R G Bの各色に分離す' ることができる。 なお、 評価結果は省くが第 7及び第 8の実施の形態に 係るカラ一フィルタによっても入射光を精度良く R G Bの各色に分離す ることができる。
図 1 1 は、 第 5の実施の形態に係るカラーフィルタ 4 0 6の二酸化シ リコン層 4 0 6 d (以下、 ；！ / 4多層膜に挟まれた光学膜厚が； i / 4出 ない層を 「スぺーサ層」 という。） の光学膜厚が設計値からずれた場合の 透過特性を示すグラフであつて、 特に当該設計値からのずれが 0 n m及 ぴ ± 3 n mの場合が示されている。
図 1 1 に示されるように、 スぺーサ層の光学膜厚が 3 n m変化すると 透過光のピーク波長が 1 0 n m程度変化する。 即ち、 スぺーサ層の光学 膜厚が 3 n mずれただけでも、 R G Bの色分離の精度低下が甚だしく実 用に耐えない。 このため、 スぺーサ層の形成に際しては光学膜厚を高精 度に制御しなければならない。 これに対して、 本発明に係る製造方法によれば、 スぺ一サ層を精度よ く形成することができるので、 スぺ一サ層の光学膜厚のばらつきに起因 する波長選択特性の低下を抑えて、 固体撮像装置の小型化に伴う感度低 下や色むらを防止することができる。 - また、 従来は、 受光素子等とカラーフィルタを別個に製造した後、 これ らを組み合わせて固体撮像装置としているが、 本発明ではこれらを一連 の半導体プロセスで製造するので、 歩留まりを向上させる'と共に製造コ ス トを低減することができる。
なお、 スぺ一サ層の光学膜厚が適正であれば、 カラーフィルタを構成 する層数は 7以上であっても 7以下であっても良い.。 また、 スぺーサ層 を挟んで一方の側に形成される膜数と他方の側に形成される膜数とは、 一致していても一致していなくても良い ό '
また、 カラ一フィルタ 406を構成する各層の材料が上記二酸化チタ ン、 二酸化シリ コン、 酸化マグネシウムに限定されないのは言うまでも -なく、 酸化タ ンタル （Ta2〇5)、 酸化ジルコニウム （Z r〇2)、 ー窒化 珪素 （S i N)、 窒化珪素 （S i 3N4)、 酸化アルミニゥム （A 12〇3)、' 弗化マグネシウム （Mg F2)、 酸化ハフニウム （H f 〇3) を用いても良 い。
[ 1 0] 第 9の実施の形態 .
次に、 本発明の第 9の実施の形態に係る固体撮像装置について説明す る。 本実施の形態に係る固体撮像装置は前記第 7の実施の形態に係る固 体撮像装置と同様の構成を備える一方、 カラ一フィルタの製造方法に特 徴を有している。
図 1 2は本実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法を示す図であ る。 図 1 2 (a) に示されるように、 絶縁層 904上に二酸化チタン曆
906 a, 二酸化シリ コン層 906 b、 二酸化チタン層 906 c、 二酸 化シリ コン層 9◦ 6 d及び二酸化チタン層 906 eが高周波スパッタ装 置を用いて順次積層される。 二酸化チタン層 906 a、 906 c、 二酸 化シリ コン層 906 b、 906 dは； 1 /4多層膜構造をなす。 二酸化チ タン層 906 eはスぺーサ層である。
次に、 図 1 2 (b) に示されるように、 スぺ一サ層 9ひ 6 e上にレジ ス トパターン 90を形成し、 スぺーサ層 906 eの赤色領域をエツチン グする。 - 次に、 図 1 2 ( c ) に示されるように、 レジス トパ夕一ン 90を除去 した後、 レジス トパターン 9 1を形成し、 スぺーサ層 906 eの緑色領 域をエッチングする。 .
次に、 図 1 2 (d) に示されるように、 スぺーサ層 906 e上に二酸 化シリ コン層 906 f 、 二酸化チタン層 906 g、 二酸化シリ コン層 9 06 h及び二酸化チタン層 906 i を形成して、 カラ一フィルタが完成 する。 カラ一フ ィ ルタの膜厚は青色領域で 622 nm、 赤色領域で 56 2 nm、 緑色領域で 542 nmである。
( 1 ) · 分光特性
次に、 本実施の形態に係るカラーフィル夕の分光特性について説明す -る。 図 1 3は本実施の形態に係るカラ一フィルタの分光特性を示すグラ フである。 なお、 当該分光特性は特性マ ト リ ックス法を用いて求めたも のである。 また、 分光特性を求めるに当たって、 二酸化チタン （高屈折 率材料) の屈折率を 2. 5、 二酸化シリ コン (低屈折率材料) の屈折率 を 1. 45とし、 スぺーサ層の光学膜厚と物理膜厚とのそれぞれを青色 領域では 200 nmと 80 nm、 赤色領域では 50 n mと 20 n m、 緑 色領域では O nmと O nmとした。 緑色領域においてスぺーサ層の物理 膜厚が 0 nmであるとは、 緑色領域には光学膜厚 1 Z 2の二酸化シリ コ ン層 906 d、 906 f がスぺ一サ層となっていると言い換えても良い。 図 1 3に示されるように、 スぺ一サ層の膜厚を調整することによって スぺ一サ層を透過する光の波長を変化させることができる。
なお、 上記二酸化チタ ンに代えて窒化シリ コンや五酸化タンタル、 二 酸化ジルコニウム等を高屈折率材料に用いても良い。 また、 二酸化シリ コン以外の材料を低屈折率材料に用いても良い。
(2) 透過特性 次に、 誘電体多層膜の透過特性について説明する。 図 1 4は、 スぺー サ層の有無に応じて異なる誘電体多層膜の透過特性を示すグラフである ( なお、 図 1 4に示される透過特性はフ レネル計数を用いたマ ト リ ックス 法を用いて求めたものであり、 ペア数を 1 0、 設定波長を ·5 5 0 n mと し、 垂直入射光のみを求めた。 各グラフの縦軸は透過率を表わし、 横軸 は誘電体多層膜に入射する光の波長を表わす。
窒化シリコンとニ酸化シリコンからなる誘電体多層膜全'体がス Z 4多 層膜となっている場合には、 図' 1 4 ( a ) に示されるように、 前記設定 波長を中心とする波長帯の光を反射する。 なお、 多層膜を構成する材料 の屈折率差が大きいほど反射帯域幅が大きくなる。 .
一方、 光学膜厚が / 4とは異なるスぺーサ層の上下に / 4多層膜 がスぺーサ層について対称となるように誘電体多層膜を形成した場合に は、 図 1 4 ( b ) に示すように、 Z 4多層膜の反射帯域のうち設定波 長付近の光のみを透過させる力ラ一フィルタを得ることができる。なお、 -スぺ一サ層の膜厚を変化させれば透過ピーク波長を変化させることがで ぎる。
本実施の形態においてはかかる特性に着目 して、 誘電体多層膜をカラ —フィルタに用いるので、カラーフィル夕の厚みを入射光の波長程度（ 5 O O n m程度） とすることができる。 従って、 固体撮像装置を小型化す ることができると共に、 斜め光による混色を効果的に防止することがで きる。
また、 本実施の形態によれば、 受光素子等と共に一連の半導体プロセ スでカラーフィル夕を形成することができるので、 固体撮像装置の品質 を安定させることができると共にその製造コス トを低減することができ る。
[ 1 1 ] 第 1 0の実施の形態
次に、 本発明の第 1 0の実施の形態について説明する。 本実施の形態 に係る固体撮像装置も上記実施の形態に係る固体撮像装置と概ね同様の 構成を備える一方、 カラーフィル夕を構成するスぺーサ層の構造におい て相違している。 すなわち、 上記実施の形態においては専らスぺーサ層 の膜厚を変化させることによってカラーフィルタを透過する光の波長を 決定したが、 本実施の形態においてはスぺーサ層の膜厚を変化させるこ となく スぺーサ層を 2種類の材料を用いて構成することによって透過波 長を决定する。 すなわち、 本実施の形態においては、 屈折率の異なる 2 つの材料を基板の主面に沿って交互に配置することによつて透過波長が 調整される。 '
図 1 5は本実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法を示す図であ る。 先ず、 図 1 5 (a) に示されるように、 絶縁層 1 004上に二酸化 チタン層 1 006 a、 二酸化シリ コン層 1 006 b、 二酸化チタン層 1 006 c, 二酸化シリ コン層 1 006 d及ぴニ酸化チタン層 1 006 e を形成する。 当該二酸化チタン層 1 006 eがスぺーサ層である。
次に、 図 1 5 (b) に示されるように、 二酸化チタン層 1 006 e上 に レジス トパターン 1 000を形成する o
- 次に、 レジス トパターン 1 000を用いて二酸化チタン層 1 006 e をエツチングする。 これによつて、 二酸化チタン層 1 006 eの赤色領 域に二酸化チタン層 1 006 eの主面に沿って並行する複数の貫通孔又 は溝が刻まれる。 当該赤色領域におけるエッチング領域 （溝部） と非ェ ツチング領域とを平面視した際の面積比は 4 : 1 となっている。従って、 二酸化チタン層 1 006 eの赤色領域における屈折率は次式で与えられ る。
((二酸化シリ コンの屈折率) 4 / 5 ) + ((二酸化チタンの屈折率) 1 /5)
また、 二酸化チタン層 1 006 eの緑色領域はエッチングによって完 全に除去される。
次に、 二酸化チタン層 1 006 e上及び二酸化チタン層が除去されて 露出した二酸化シリ コン層 1 006 d上に二酸化シリ コン層 1 006 f 、 二酸化チタン層 1 006 g、 二酸化シリ コン層 1 006 h及び二酸化チ タン層 1 006 iが順次形成されてカラーフィル夕が完成する。 かかる構成によれば、 固体撮像装置を製造するために必要な工数を削 減することができるので、 ェ期を短縮することができ、 製造コス トを低 減することができる。
[ 1 2 ] 第 1 1の実施の形態 - 次に、 本発明の第 1 1の実施の形態に係る固体撮像装置について説明 する。 本実施の形態に係る固体撮像装置は上記実施の形態に係る固体撮 像装置と概ね同様の構成を備える一方、 ガラーフ ィ ルタに入射した光を 受光素子に集光する点において相違している。
図 1 6は本実施の形態に係るカラーフィル夕の製造工程を示す図であ る。 先ず、 図 1 6 ( a ) に示されるように、 絶縁層.1 1 0 4上に二酸化 チタン層 1 1 0 6 a、 二酸化シリ コン層 1 1 0 6 b、 二酸化チタン層 1 1 0 6 c , 二酸化シリコン層 1 1 0 6 d及ぴニ酸化チタン層' 1 1 0 6 e を形成する。 二酸化チタン層 1 1 0 6 eはスぺ一サ層である。
次に、 図 1 6 ( b ) に示すように、 二酸化チタン層 1 1 0 6 e上にレ -ジス トパターン 1 1 0 0を形成した後、 二酸化チタン層 1 1 0 6 eの赤 色領域をエツチングする。
次に、 図 1 6 ( c ) に示すように、 二酸化チタン層 1 1 0 6 e上にレ ジス トパターン 1 1 0 1 を形成した後、 二酸化チタン層 1 1 0 6 eの緑 色領域をエッチングする。
次に、 図 1 6 ( d ) に示されるように、 二酸化チタン層 1 1 0 6 eの 青色、 赤色、 緑色の各領域の中央部分にレジス トパターン 1 1 0 2を形 成する。
次に、 図 1 6 ( e ) に示されるようにフォ ト リソ工程及びドライエツ チング工程を用いて二酸化チタン層 1 1 0 6 eの各色領域の周辺部をテ —パー状にする。
最後に、 レジス トパターン 1 1 0 2を除去した後、 二酸化シリ コン層
1 1 0 6 f 、 二酸化チタン層 1 1 0 6 g、 二酸化シリコン層 1 1 0 6 h 及び二酸化チタン層 1 1 0 6 i を形成して固体撮像装置が完成する。 な お、 上述のように二酸化チタン層 1 1 0 6 eの周辺部がテーパー状とな つているため、 二酸化シリ コン層 1 1 06 f 、 二酸化チタン層 1 1 06 g、 二酸化シリ コン層 1 1 06 h及び二酸化チタン層 1 1 06 i の周辺 部もテーパー状となる。
このように周辺部をテーパー状とすれば、 各色領域の周辺部に入射し た光が各々の中央部に集光される。 従って、 斜め光に起因する混色をよ り確実に防止するととができる。 また、 入射光を集光するマイクロ レン ズの機能を一部補うことができるので、 その分マイクロレンズの厚みを 薄く して固体撮像装置の小型化を図ることができる。
なお、 次のような製造方法を用いても各色領域の周辺部をテーパー状 にして同様の効果を得ることができる。 図 1 7は各色領域の周辺部をテ ーパ一状とするカラーフィル夕の製造方法を示す図である。 図 1 7 (a) から （c) までは図 1 6 (a) から （c) までと同様である。 その後、 図 1 7 (d) に示されるように、 各色領域の周辺部をテーパー状とした レジス トパターン 1 203を形成する。図 1 7 (e)、 ( f )は図 1 6 (e)、 - (f ) と同様である。 このような製造方法によっても上記と同様のカラ 一フィルタを得ることができる。
また、 言うまでもなく、 本実施の形態に係る製造方法によれば上記実 施の形態に係る製造方法と同様に固体撮像装置を小型化することができ ると共に、 その歩留まりを向上させ、 製造コス トを削減することができ る。
[ 1 3] 第 1 2の実施の形態
次に、 本発明の第 1 2の実施の形態について説明する。 本実施の形態 に係る固体撮像装置は上記実施の形態に係る固体撮像装置と概ね同様の 構成を備える一方、 カラ一フィルタを構成するスぺーサ層の形状におい て相違している。 すなわち、 上記実施の形態においては透過させる色毎 に同一の膜厚のスぺ一サ層を用いるとしたが、 本実施の形態においては ひとつの色領域中でスぺーサ層の膜厚を変化させることを特徴としてお り、 これによつて透過させる光の帯域幅を拡大させることができる。 図 1 8は本実施の形態に係るカラーフィル夕の製造方法を示す図であ る。 本実施の形態においては、 図 1 8 ( b ) に示されるように、 レジス トパターン 1 3 0 1 を形成して二酸化チタン層 1 3 0 6 eの青色領域の 一部をエツチングする工程を追加することによつて二酸化チタン層 1 3 0 6 eの青色領域における膜厚を 2段階に変化させている ό このように すれば、 カラーフィルタを透過させる青色光の帯域幅を拡大して透過特 性の向上を図ることができる。
なお、 スぺーサ層の膜厚の変化が 2段階に限定されず、 また、 青色領 域に限定されないのは言うまでもなく、 3以上の多段階でスぺーサ層の 膜厚を変化させるとしても良いし、 赤色領域や緑色領域で膜厚を変化さ せるとしても良い。
また、 高屈折材料として窒化シリ コン、 五酸化タンタルや二酸化ジル コニゥム等を用いても良く、 低屈折材料として二酸化シリ コン以外の材 料を用いても良い。
本実施の形態によっても、 カラーフィルタの厚みを入射光の波長程度 -に抑えて斜め光による混色を防止することができると共に固体撮像装置 を小型化することができる。 また、 固体撮像装置の歩留まりを向上させ 製造コス トを低減することができる。
[ 1 4 ] 第 1 3の実施の形態
次に、 本発明の第 1 3の実施の形態について説明する。 本実施の形態 に係る固体撮像装置は上記実施の形態に係る固体撮像装置と概ね同様の 構成を備える一方、 スぺ一サ層の膜厚が連続的に変化する点において相 違する。
図 1 9は本実施の形態に係るカラーフィル夕の製造方法を示す図であ る。 先ず、 図 1 9 ( a ) に示されるように、 絶縁層 1 4 0 4上に二酸化 チタン層 1 4 0 6 a、 二酸化シリ コン層 1 4 0 6 b、 二酸化チタン層 1 4 0 6 c , 二酸化シリ コン層 1 4 0 6 d及び二酸化チタン層 1 4 0 6 e を順次形成する。
次に、 図 1 9 ( b ) に示されるように、 フォ ト リソ工程を用いて青色 領域から赤色領域を経て緑色領域へと至るテーパー上のレジス トパター ン 1 40 1を形成する。 この場合において、 フォ ト リ ソ工程用のフォ ト マスクには、 露光時の光の透過特性を徐々に変化させるだめに、 マスク 上に形成するクロム （C r) 膜の透過率をテーパー形状に合わせて連続 的に変化させている。 - 次に、 図 1 9 ( c ) に示されるように ドライエッチングによって二酸 化チタン層 1 406 eがレジス トパターン 1 40 1に応じたテーパーを 有する形状とされる。
最後に、 図 1 9 (d) に示されるように、 二酸化チタン層 1 406 e 上に二酸化シリ コン層 1 406 f 、 二酸化チタン層 1 406 g、 二酸化 シリ コン層 1 406 h及ぴニ酸化チタン層 1 406. i を順次形成して、 カラ一フィル夕が完成する。
これにより、 さらに透過帯域特性を向上させることができる。
[ 1 5] 第 1 4の実施の形態
次に、 本発明の第 1 4の実施の形態について説明する。 本実施の形態 -に係る固体撮像装置は上記実施の形態に係る固体撮像装置と概ね同様の 構成を備える一方、 カラーフィルタからの反射光を吸収する吸収体を備' える点で相違している。
図 20は本実施の形態に係 ¾カラーフィルタの製造方法を示す図であ る。 図 20 (a) から （c) までは上記実施の形態と同様である。
図 20 (d) に示されるように、 本実施の形態に係る力ラーフィルタ は二酸化チタン層 1 506 i上に光色毎の吸収体 1 507 b、 1 507 r及び 1 507 gを備えている。 吸収体としては、 例えば、 顔料タイプ 若しくは染料夕イブのカラ一フィルタを用いると良い。
上述のように誘電体多層膜からなる力ラ一フィルタは透過させたい波 長以外の光はすべて反射する。 この反射光が、 例えば、 固体撮像装置の 表面で多重反射するなどして、他の受光素子に誤入射するおそれがある。 このような問題に対して、 本実施の形態のようにカラ一フィルタ上に吸 収体を設ければ、 かかる反射光によるノィズの発生を抑えることができ る。 [ 1 6 ] 変形例
以上、 本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、 '本発明が上述 の実施の形態に限定されないのは勿論であり、 以下のような変形例を実 施することができる。 - ( 1 ) 上実施の形態においては、 専らカラ一フ ィ ルタの最上層の材 料として高屈折率材料 （二酸化チタン） を用いる場合について説明した が、 本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、 カラーフ ィ ル夕 の最上層の材料として低屈折率材料を用いても良い。
図 2 1 は、 最上層の材料として低屈折率材料を用いた力ラーフィルタ の製造方法を示す図である。 先ず、 図 2 1 ( a ) に示されるように、 絶 縁層 1 6 0 4上に二酸化チタン層 1 6 0 6 a、 二酸化シリ コン層 1 6 0 6 b、 二酸化チタン層 1 6 0 6 c及び二酸化シリ コン層 1 6 0 6 dを形 成する。
次に、 図 2 1 ( b )、 ( c ) に示されるように、 エッチング工程を用い てスぺーサ層である二酸化シリコン層 1 6 0 6 dの膜厚を.調整する。 最 後に、 図 2 1 ( d ) に示されるように、 二酸化シリ コン層 1 6 0 6 d上 並びに二酸化チタン層 1 6 0 6 cの緑色領域上に二酸化チタン層 1 6 0 6 e、 二酸化シリ コン層 1 6 0 6 f 、 二酸化チタン層 1 6 0 6 g及び二 酸化シリ コン層 1 6 0 6 hを形成する。
図 2 2は、 本変形例に係るカラーフィルタの透過特性を示すグラフで ある。 図 2 2と図 1 0とを比較すれば、 青色光と赤色光との透過率の最 大値がほぼ 1 0 0 %となっており、 緑色光についても透過率の最大値が 1 0 0 %近く にまで改善されていることが分かる。
このようにすれば、 高屈折率材料を用いる場合と比較してカラ一フィ ル夕の最上層に入射する光が反射されにくいので、 更に効率よく撮像す ることができる。 また、 スぺ一サ層が低屈折率材料からなっている方が 高屈折率材料からなる場合よりも分光感度が良いことが分かる。
( 2 ) 上記実施の形態においては特に言及しなかったが、 カラーフ ィルタの絶縁層側やマイクロレンズ側、 或いは力ラーフィル夕を構成す る誘電体層の間に保護層を'形成するとしても良い。 かかる位置に保護層 (例えば、 窒化シリ コン層） を形成すれば、 固体撮像装置の信頼性ゃ耐 湿性を向上させることができる。 図 2 3は本変形例に係るカラーフィル タを示す断面図である。 図 2 3に示されるように、 絶縁層- 1 7 0 4上に 保護 11 1 7 0 5、 カラーフィルタ 1 7 0 6が順次形成されている。 ここ で、 保護層 1 7 0 5は窒化シリ コン層である。
図 2 4は本変形例に係るカラーフィルタの透過特性を示すグラフであ る。 図 2 4に示されるように、 保護層 1 7 0 5を追加しても透過特性は 特に劣化しないことが分かる。 . このように保護層を追加すれば固体撮像装置の信.頼性や耐湿性を向上 させることができる。
( 3 ) 上記実施の形態においては専らカラーフィルタのマイクロレ ンズ側がスぺ一サ層の形状に合わせた形状となっている場合について説 明したが、 本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、 これに代 -えて次のようにしても良い。
図 2 5は本変形例に係る力ラーフィル夕の形状を示す図である。 図 2 5に示され ように、 本変形例に係るカラーフィル夕 1 8 0 6は絶縁層 1 8 0 4上に二酸化チタン層と二酸化シリ コン層とを交互に積層した構 造となっている。 カラーフィルタのマイクロ レンズ側にはカラーフィル 夕の凹凸に合わせて厚みを変化させた二酸化シリ コン層 1 8 0 6 gが形 成されており、 当該二酸化シリ コン層 1 8 0 6 gのマイクロレンズ側は 平坦になっている。
図 2 6は力ラーフィル夕 1 8 0 6の透過特性を示すグラフである。 図 2 6に示されるように、 カラ一フィルタ 1 8 0 6は二酸化シリコン層 1 8 0 6 gの形状に関わらず優れた透過特性を有することが分かる。
このようにすれば、 カラーフィル夕上にマイクロ レンズを容易に配設 することができるので、 固体撮像装置の歩留まりを向上させ、 また、 製 造コス トを低減することができる。 また、 色毎に焦点距離の異なるマイ クロ レンズを用いなくても良い。 ( 4 ) '上記実施の形態においては専ら絶縁層上に力ラーフィ レ夕を 形成する場合について説明したが、 本発明がこれに限定されないのは言 うまでもなく、 これに代えて次のようにしても良い。
すなわち、 受光素子に接するようにしてカラ一フィルタを形成すると しても良い。 図 2 7は本変形例に係る固体撮像装置の構成を示す断面図 である。
図 2 7に示されるように、 本変形例に係る固体撮像装置は N半導体基 板 1 9 0 1、 P型半導体層 1 9 0 2、 受光素子 1 9 0 3、 カラーフ ィ ル タ 1 9 0 6、 絶縁層 1 9 0 4、 遮光膜 1 9 0 5及びマイクロレンズ 1 9 0 7を備えている。 図 2 8は、 カラーフィルタ 1 9.0 6の透過特性を示 すグラフである。 図 2 8に示されるように、 本変形例に係る構成によつ て カラーフィルタ 1 9 0 6の透過特性は特に劣化しないことが分かる c このような構成によれば、 カラーフィルタと受光素子とが隣接してい るので、 更に確実に斜め光による混色を防止することができる。
- なお、 半導体表面からカラ-一フ ィ ル夕の高屈折率層までの距離は 1 n m以上で、 かつ、 カラーフィルタが透過させる光の一波長以下であれば 良い。 半導体表面からカラーフィル夕の高屈折率層までの間には力ラー フ ィ ル夕の低屈折率層が介在すると しても良いし、 パッフ ァ層が介在す るとしても良い。 例えば、 カラーフ ィ ルタの高屈折率層を二酸化チタン 層とし低屈折率層を二酸化シリ コン層とすれば、 二酸化チタン層から受 光素子 （半導体表面） までの距離が上記の範囲にあれば良い。 言い換え ると、 受光素子に接する二酸化シリ コン層の光学膜厚が上記の範囲にあ れば良い。
( 5 ) 上記実施の形態において説明したように、 二酸化チタン層と 二酸化シリ コン層を交互に積層してなる力ラ一フィルタでは二酸化チタ ン層と二酸化シリ コン層との何れをスぺ一サ層としてもカラーフィル夕 を得ることができる。
しかしながら、 透過率の観点からすれば、 二酸化シリ コ ン層をスぺー サ層とするのが望ましい。 図 2 9は二酸化チタン層をスぺ一サ層とした 場合の透過特性を表わすグラフである。 図 2 9に示されるように、 二酸 化チタン層をスぺーサ層とした場合には青色、 緑色、 赤色の何れも最大 透過率が 9 0 %に満たない。
これに対して二酸化シリ コン層をスぺーサ層とした場合には、 例えば 前記図 1 0に示されるように何れの光色についても 9 5 %以上となって いる。 従って、 二酸化シリ コン層と二酸化チタン層とを交互に積層して なるカラーフィルタでは二酸化シリ コン層をスぺーサ層とするのが望ま しい。
なお、スぺ一サ層の光学膜厚は透過させるべき光の波長以下で、かつ、. 1 n m以上であると好適である。 この範囲であれば.シリ コン基板との反 射率が低減されるとともに、 シリ コン基板と二酸化チタン層とのパッフ ァ層としての効果もある。 ，
= ( 6 ) 上記実施の形態においては、 カラーフィルタはべィャ配列さ れるとのみ述べたが、 具体的には次のように配列するのが望ましい。 - 図 3 0は本変形例に係る力ラーフィル夕の配列であつてべィャ配列の 最小単位 （4画素） を示す図である。 この最小単位に従って各画素が繰 り返し配列される。 図 3 0に示されるように、 べィャ配列の最小単位と なる 4画素のうち 2画素を青色光を検出する画素とし、 残る 2画素を赤 色光と緑色光とを検出する画素とする。
' カラ一フィルタの透過特性上、 青色光は半値幅が赤色光や緑色光と比 較して小さいので、 上記配列を採ることにより青色光を検出する帯域幅 を拡大して、 固体撮像装置の感度.を改善することができる。
( 7 ) 上記第 1 0の実施の形態においては、 二酸化チタン層の赤色 領域に溝を設け、 この溝を二酸化シリ コンで埋める場合について説明し たが、 本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、 これに代えて 次のようにしても良い。例えば、溝に代えて二酸化チタン層に穴を空け、 この穴を二酸化シリコンで埋めるとしても良い。 この場合も、 当該領域 の屈折率は上記第 1 0の実施の形態にて示した式で与えられる。 また、 溝を同心円状に設けるとしても良い。 産業上の利用可能性
本発明に係る固体撮像装置、 固体撮像装置の製造方法及びこれを用い たカメラはカラー固体撮像装置を小型化し、 その性能を向-上させる技術 として有用である。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、
前記受光手段に入射すべき波長の光のみを通過させる濾光手段と、 入射光を遮断する遮光手段であって、 前記複数の受光手段のそれぞれ に対向する位置に開口を有する遮光手段とを備える固体撮像装置であつ て、
前記濾光手段は前記複数の受光手段と前記遮光手段との間に配設され ている - ことを特徴とする固体撮像装置。 .
2 . 前記複数の受光手段のそれぞれに入射光を集光する集光手段が前 記遮光手段の開口内に配設されている
ことを特徴とする第 1 の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
-
3 . 前記濾光手段は無機材料から成る
ことを特徴とする第 2の請求の範囲に記載の固体撮像装置。 '
4 . 前記濾光手段は多層膜構造を有する
ことを特徴とする第 2の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
5 . 前記濾光手段はフオ トニック結晶から成る
,ことを特徴とする第 2の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
6 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、
前記受光手段に入射すべき波長の光のみを通過させる濾光手段とを備 える固体撮像装置であって、
前記濾光手段はフ ォ トニック結晶から成る
ことを特徴とする固体撮像装置。
7 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、 前記受光手段に入射すべき波長の光のみを通過させる濾光手段と、 入射光を遮断する遮光手段であって、 前記複数の受光手段のそれぞれ に対向する位置に開口を有する遮光手段とを備え、
前記濾光手段は前記複数の受光手段と前記遮光手段との間に配設され ている固体撮像装置
を備えることを特徴とするカメラ。
8 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、
前記受光手段に入射すべき波長の光のみを通過させる濾光手段とを備 え、
前記濾光手段はフォ ト二ック結晶から成る固体撮像装置
を備えることを特徴とする力メラ。
9 . 波長 ίの入射光を透過させる濾光手段を備えた固体撮像装置であ つて、
前記濾光手段は 2つの / 1 Ζ 4多層膜と前記/？ノ 4多層膜に挟まれた絶 縁体であって、 Ζ 4以外の光学膜厚を有する絶縁体層を備える誘電体 多層膜からなる
ことを特徴とする固体撮像装置。
1 0 . 前記誘電体多層膜は、.
Ζ 4以外の光学膜厚を有する前記絶縁体層と、
光学膜厚が ^ Ζ 4で、 かつ、 前記絶縁体層の材料の屈折率とは異なる 屈折率を有する材料からなる 2つの第 1の誘電体層と、
光学膜厚が Ζ 4で、 かつ、 前記絶縁体層の材料の屈折率と等しい屈 折率を有する材料からなる 2つの第 2の誘電体層とを備え、
前記絶縁体層はその 2つの主面にて前記第 1の誘電体層に接しており、 前記第 1の誘電体層の前記絶縁体層に接していない主面は前記第 2の誘 電体層に接している
ことを特徴とする第 9の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
1 1 . 前記絶縁体層の光学膜厚は前記波長 の光が前記濾光手段を透 過するように設定されている
ことを特徴とする第 9又は第 1 0の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
1 2 . 前記絶縁体層はその主面に略垂直な貫通孔又は溝であって、 前 記第 1の誘電体層の材料と同じ材料を埋め込まれた貫通孔又は溝を有し、 平面視したときの前記貫通孔又は溝部分の面積と前記貫通孔又は溝で ない部分の面積との比に応じた波長の光を透過させる
ことを特徴とする第 9の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
1 3 . 半導体基板内に 2次元'状に配列された複数の受光手段を備え、 前記絶縁体層は個々の受光手段に対応する部分毎に、 前記絶縁体層の 辺縁がテーパー状となっている
ことを特徴とする第 9の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
1 4 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段を備え、 1つの受光手段への入射光が通過すべき前記絶縁体層の領域は、 相異 なる膜厚を有する複数の部分を有する
ことを特徴とする第 9の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
1 5 . 前記誘電体多層膜が反射する光を吸収する吸収体が、 前記誘電 体多層膜の当該光が反射される側に配設されている
ことを特徴とする第 9の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
1 6 . 前記吸収体は、 顔料タイプまたは染料タイプのカラーフィルタ である
ことを特徴とする第 1 5の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
1 7 . 誘電体多層膜からなり、 波長 ?の入射光を透過させる濾光手段 を備える第 9の請求の範囲に記載の固体撮像装置
を備えることを特徴とするカメラ。
1 8 . 波長 ！の入射光を透過させる濾光手段を備えた固体撮像装置の 製造方法であって、 - 各層の光学膜厚が略 Z 4である第 1の誘電体多層膜を半導体基板上 に形成する第 1 の形成工程と、
前記第 1の誘電体多層膜上に第 1の絶縁体層を形成する第 2の形成ェ 程と、
前記第 1の絶縁体層を第 1 の領域を残して除去する第 1 の除去工程と、 前記第 1の誘電体多層膜及び前記第 1 の絶縁体層上に第 2の絶縁体層 を形成する第 3の形成工程と、
前記第 2の絶縁体層であって、 前記第 1の誘電体多層膜上に形成され た部分のうちの第 2の領域を除去する第 2の除去工程と、
前記第 2の絶縁体曆及び前記第 1 の誘電体多層膜上に、 各層の光学膜 厚が略^ Z 4である第 2の誘電体多層膜を形成する第 4の形成工程とに よつて前記濾光手段を形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
1 9 . 波長； Ϊ の入射光を透過させる濾光手段を備えた固体撮像装置の 製造方法であって、
各層の光学膜厚が略/？ノ 4である第 1 の誘電体多層膜を半導体基板上 に形成する第 1 の形成工程と、.
リフ トオフ法を用いて、 前記第 1 の誘電体多層膜上の第 1の領域に第
1の絶縁体層を形成する第 2の形成工程と、 リフ トオフ法を用いて、 前記第 1の誘電体多層膜上の前記第 1 の絶縁 体層が形成されていない部分のうちの第 2の領域に第 2の絶縁体層を形 成する第 3の形成工程と、
前記第 1の絶縁体層、 前記第 2の絶縁体層及び前記第 1の誘電体多層 膜上に、 各層の光学膜厚が略/ !ノ4である第 2の誘電体多層膜を形成す る第 4の形成工程とよつて前記濾光手段を形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2 0 . 波長； Iの入射光を透過させる濾光手段を備えた固体撮像装置の 製造方法であって、
各層の光学膜厚が略； [ノ 4である第 1の誘電体多層膜を半導体基板上 に形成する第 1 の形成工程と、
前記第 1 の誘電体多層膜上に第 1 の絶縁体層を形成する第 2の形成ェ 程と、
前記第 1の絶緣体層を第 1の領域を残して除去する第 1 の除去工程と、 リ フ トオフ法を用いて、 前記第 1 の絶縁体層上の第 2の領域と前記第 1の誘電体多層膜上の前記第 1の絶縁体層が形成されていない領域に第 2の絶縁体層を形成する第 3の形成工程と、
前記第 1 の絶縁体層及び前記第 2の絶縁体層上に、 各層の光学膜厚が 略； 4である第 2の誘電体多層膜を形成する第 4の形成工程とによつ て前記濾光手段を形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2 1 . 波長 ^ の入射光を透過させる濾光手段を備えた固体撮像装置の 製造方法であって、
各層の光学膜厚が略 ίノ 4である第 1 の誘電体多層膜を半導体基板上 に形成する第 1 の形成工程と、
前記第 1の誘電体多層膜上に第 1の絶縁体層を形成する第 2の形成ェ 程と、 前記第 1の絶縁体層を第 1の領域を残して除去する第 1 の除去工程と. 前記第 1の誘電体多層膜及び前記第 1 の絶縁体層上に、 前記第 1 の絶 緣体層の材料と異なる材料で第 2の絶縁体層を形成する第 3の形成工程 と、 - 前記第 1の絶縁体層上の第 2の領域上に形成された第 2の絶縁体層を 残して第 2の絶縁体曆を除去する第 2の除去工程と、
前記第 1 の絶縁体層、 前記第 2の絶縁体層及び前記第 1 の誘電体多層 膜上に、 各層の光学膜厚が略 i 4である第 2の誘電体多層膜を形成す る第 4の形成工程とによって前記濾光手段を形成する - ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2 2 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と波長^ の入射光を透過させる濾光手段とを備え、 当該濾光手段は各層の光学膜 厚が略 ノ 4である 2つの誘電体多層膜にて絶縁体層を挟んでなる固体 撮像装置の製造方法であって、
個々の受光手段に対向する絶縁体層の中央部分にレジス トを形成する 形成工程と、
エツチングによつて、 前記絶縁体層の前記レジス トに覆われた部分の 辺縁をテーパー状とする整形工程と
を含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
2 3 . 前記形成工程は、 前記レジス ト の辺縁がテーパー状となるよう に前記レジス トを形成する
ことを特徴とする第 2 2の請求の範囲に記載の固体撮像装置の製造方法 c
2 4 . 前記形成工程は、 露光量を変化させるこ とによって前記レジス トの辺縁をテ一パ一状とする
ことを特徴とする第 2 3の請求の範囲に記載の固体撮像装置の製造方法。
2 5 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、 対応する受光手段に応じて異なる波長の入射光を透過させる濾光手段 とを備え、
前記絶縁体層は、 対向する受光手段が受光すべき光の波長に応じて、 その絶縁体層の有無、 その絶縁体層の膜厚及び材料の何れか、 又はその 組み合わせが異なる
ことを特徴とする第 9の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
2 6 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、. 対応する受光手段に応じて異なる波長の入射光を透過させる濾光手段 とを備え、'
前記 2つの；？ノ 4多層膜は前記絶縁体層を中心として対称な層構造を 有する '
ことを特徴とする第 9の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
2 7 . 波長ス の入射光を透過させる濾光手段を備えた固体撮像装置で あって、
前記濾光手段は相異なる屈折率を有する 2種類の誘電体層を積層した 誘電体多層膜からなり、
当該誘電体多層膜のうち、 前記受光手段からもっとも遠い誘電体層は 低い屈折率を有する方の誘電体層である
ことを特徴とする固体撮像装置。
2 8 . 波長；！の入射光を透過させる濾光手段を備えた固体撮像装置で あって、
誘電体多層膜のいずれか一方の主面、 または当該誘電体多層膜を構成 する何れか一組の誘電体層の間に保護層が配設されている
ことを特徴とする固体撮像装置。
2 9 . 前記保護層は、 窒化シリ コンからなる
ことを特徴とする第 2 8の請求の範囲に記載の固体撮像装置。
3 0 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、 入射光を集光する集光手段と、
対応する受光手段に応じて相異なる波長 の入射光を透過させる濾光 手段とを備え、 '
前記濾光手段の前記受光手段とは反対側の主面が平坦になつている ことを特徴とする第 9の請求の範囲に記載の固体撮像装置。 -
3 1 . 半導体基板内に 2次元状に配列された複数の受光手段と、 波長 の入射光を透過させる濾光手段とを備えた固体撮像装置であつ て、
前記濾光手段は相異なる屈折率を有する 2種類の誘電体層を積層した 誘電体多層膜からなり、
当該誘電体多層膜のうち、 高い屈折率を有する誘電体層のうち最も受 光手段に近い誘電体層から受光手段までの距離が、 1 n m以上で； [以下 の範囲内にある
ことを特徴とする固体撮像装置。
3 2 . 波長；？の入射光を透過させる濾光手段を備え、
単位画素が二次元上に複数配列されてなる固体撮像装置であつて、 各前記単位画素は、
入射光の強度を検出する受光手段と、
赤色光、 緑色光又は青色光の何れかを透過させる誘電体多層膜からな る濾光手段とを備え、
前記単位画素は、 前記濾光手段が透過させる光色に応じてべィャ配列 され、
4つの単位画素からなる正方領域には何れも、 青色光を透過させる濾 光手段を備えた単位画素が 2つ含まれる ことを特徴とする固体撮像装置。
PCT/JP2004/011400 2003-08-01 2004-08-02 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ Ceased WO2005013369A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005512608A JPWO2005013369A1 (ja) 2003-08-01 2004-08-02 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ
US10/566,671 US20070058055A1 (en) 2003-08-01 2004-08-02 Solid-state imaging device, manufacturing method for solid-state imaging device, and camera using the same

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003-285254 2003-08-01
JP2003285254 2003-08-01
JP2004008419 2004-01-15
JP2004-008419 2004-01-15
JP2004-189191 2004-06-28
JP2004189191 2004-06-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2005013369A1 true WO2005013369A1 (ja) 2005-02-10

Family

ID=34119573

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2004/011400 Ceased WO2005013369A1 (ja) 2003-08-01 2004-08-02 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20070058055A1 (ja)
WO (1) WO2005013369A1 (ja)

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006351800A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びカメラ
JP2006351801A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びカメラ
WO2007094092A1 (ja) * 2006-02-15 2007-08-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 固体撮像装置及びカメラ
JP2007219515A (ja) * 2006-02-13 2007-08-30 Samsung Electronics Co Ltd カラーフィルタ、カラーフィルタアレイ及びその製造方法、並びにイメージセンサー
JP2007317750A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置
JP2008070437A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 干渉フィルタ、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プロジェクション表示装置
JP2009267637A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法、カメラ
US7924504B2 (en) * 2008-01-01 2011-04-12 United Microelectronics Corp. Color filter structure having inorganic layers
WO2011089646A1 (ja) * 2010-01-21 2011-07-28 株式会社 東芝 干渉型フィルタ層付基板及びそれを用いた表示装置
US8334493B2 (en) 2009-01-13 2012-12-18 Sony Corporation Optical element and solid-state imaging device for selective electromagnetic component extraction
US8395686B2 (en) 2007-12-06 2013-03-12 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and camera
JP2013258602A (ja) * 2012-06-13 2013-12-26 Olympus Corp 撮像装置
JP2014190919A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Seiko Epson Corp 分光センサー及びその製造方法
JP2014196909A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 セイコーエプソン株式会社 分光センサー及びその製造方法
JP2014238588A (ja) * 2014-07-08 2014-12-18 株式会社東芝 干渉型フィルタ層付基板及びそれを用いた表示装置
KR101500344B1 (ko) * 2008-08-26 2015-03-09 삼성전자 주식회사 이미지 센서
JP2015099151A (ja) * 2010-03-05 2015-05-28 セイコーエプソン株式会社 光学センサー及び電子機器
WO2018110569A1 (ja) 2016-12-13 2018-06-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子、電子機器
WO2018110571A1 (en) 2016-12-13 2018-06-21 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element, metal thin film filter, and electronic device
WO2018198886A1 (ja) * 2017-04-25 2018-11-01 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
JP2019508667A (ja) * 2015-12-14 2019-03-28 アムス アーゲー 光学検出装置および光学検出装置の製造方法
KR20200014792A (ko) * 2017-06-21 2020-02-11 라이프 테크놀로지스 게엠베하 도파관 기반 필터를 갖는 광학 부품
CN113167650A (zh) * 2019-01-16 2021-07-23 松下知识产权经营株式会社 光学滤光器、光检测装置及光检测系统
US11081511B2 (en) 2016-12-13 2021-08-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element, manufacturing method of imaging element, metal thin film filter, and electronic device
JP2021177551A (ja) * 2020-05-08 2021-11-11 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司VisEra Technologies Company Limited 光学撮像装置
JP2021196530A (ja) * 2020-06-16 2021-12-27 凸版印刷株式会社 表示体
TWI788060B (zh) * 2021-10-21 2022-12-21 瑞愛生醫股份有限公司 內含封裝元件的封裝結構及封裝方法
WO2023167027A1 (ja) * 2022-03-01 2023-09-07 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器
WO2024204830A1 (ja) * 2023-03-31 2024-10-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置及び撮像装置の製造方法
US12113081B2 (en) 2021-12-03 2024-10-08 Taiwan Redeye Biomedical Inc. Package structure having packaged light detecting components within and package method thereof

Families Citing this family (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1592067A4 (en) * 2004-01-15 2007-05-02 Matsushita Electric Industrial Co Ltd TUBE-FREE PICTURE DEVICE, PROCESS FOR PRODUCING A TUBE-FREE PICTURE DEVICE AND CAMERA THEREWITH
JP4839008B2 (ja) * 2005-03-28 2011-12-14 富士フイルム株式会社 単板式カラー固体撮像素子
US7688378B2 (en) * 2005-06-07 2010-03-30 Micron Technology Inc. Imager method and apparatus employing photonic crystals
JP2007019143A (ja) * 2005-07-06 2007-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置及びカメラ
JP2007103401A (ja) * 2005-09-30 2007-04-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置及び画像処理装置
KR20070096115A (ko) * 2005-12-29 2007-10-02 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서
KR101176545B1 (ko) * 2006-07-26 2012-08-28 삼성전자주식회사 마이크로 렌즈의 형성방법과 마이크로 렌즈를 포함한이미지 센서 및 그의 제조방법
DE102007023561B4 (de) 2007-04-16 2019-03-28 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Integriertes Farbarray mit integrierten Bauelementen mit photonischen Kristallen
US20090086068A1 (en) * 2007-09-28 2009-04-02 Tatsuya Hagiwara Solid-state image pick-up device and image pick-up apparatus
JP5017193B2 (ja) * 2008-06-30 2012-09-05 パナソニック株式会社 固体撮像装置及びカメラ
US20100163759A1 (en) * 2008-12-31 2010-07-01 Stmicroelectronics S.R.L. Radiation sensor with photodiodes being integrated on a semiconductor substrate and corresponding integration process
JP5624522B2 (ja) * 2011-07-19 2014-11-12 株式会社東芝 表示装置及びその製造方法
JP5337212B2 (ja) * 2011-09-02 2013-11-06 株式会社東芝 固体撮像素子
JP5710526B2 (ja) 2012-03-14 2015-04-30 株式会社東芝 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法
CN105679767A (zh) * 2016-01-25 2016-06-15 京东方科技集团股份有限公司 显示基板及其制备方法、显示面板和显示装置
KR102632442B1 (ko) 2018-05-09 2024-01-31 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 전자 장치
US11081600B2 (en) * 2019-05-10 2021-08-03 Visera Technologies Company Limited Light filter structure

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6288361A (ja) * 1985-10-15 1987-04-22 Canon Inc 半導体撮像装置
JPH02166767A (ja) * 1988-12-20 1990-06-27 Fujitsu Ltd カラー固体撮像装置およびその製造方法
JPH02285676A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Toppan Printing Co Ltd 固体撮像素子
JPH03173472A (ja) * 1989-12-01 1991-07-26 Mitsubishi Electric Corp マイクロレンズの形成方法
JPH09275198A (ja) * 1996-04-04 1997-10-21 Toppan Printing Co Ltd 赤外カットフィルタ付固体撮像素子及びその製造方法
JPH11307748A (ja) * 1998-04-17 1999-11-05 Matsushita Electron Corp 固体撮像装置およびその製造方法
JP2000180621A (ja) * 1998-12-14 2000-06-30 Sony Corp オンチップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子
JP2002261261A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Toppan Printing Co Ltd 撮像素子及びその製造方法
JP2003078917A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Canon Inc 撮像装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995800B2 (en) * 2000-01-27 2006-02-07 Canon Kabushiki Kaisha Image pickup apparatus utilizing a plurality of converging lenses

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6288361A (ja) * 1985-10-15 1987-04-22 Canon Inc 半導体撮像装置
JPH02166767A (ja) * 1988-12-20 1990-06-27 Fujitsu Ltd カラー固体撮像装置およびその製造方法
JPH02285676A (ja) * 1989-04-27 1990-11-22 Toppan Printing Co Ltd 固体撮像素子
JPH03173472A (ja) * 1989-12-01 1991-07-26 Mitsubishi Electric Corp マイクロレンズの形成方法
JPH09275198A (ja) * 1996-04-04 1997-10-21 Toppan Printing Co Ltd 赤外カットフィルタ付固体撮像素子及びその製造方法
JPH11307748A (ja) * 1998-04-17 1999-11-05 Matsushita Electron Corp 固体撮像装置およびその製造方法
JP2000180621A (ja) * 1998-12-14 2000-06-30 Sony Corp オンチップカラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子
JP2002261261A (ja) * 2001-02-28 2002-09-13 Toppan Printing Co Ltd 撮像素子及びその製造方法
JP2003078917A (ja) * 2001-08-31 2003-03-14 Canon Inc 撮像装置

Cited By (44)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006351800A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びカメラ
JP2006351801A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びカメラ
JP2007219515A (ja) * 2006-02-13 2007-08-30 Samsung Electronics Co Ltd カラーフィルタ、カラーフィルタアレイ及びその製造方法、並びにイメージセンサー
WO2007094092A1 (ja) * 2006-02-15 2007-08-23 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 固体撮像装置及びカメラ
JP2007317750A (ja) * 2006-05-23 2007-12-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 撮像装置
JP2008070437A (ja) * 2006-09-12 2008-03-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd 干渉フィルタ、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、プロジェクション表示装置
US8395686B2 (en) 2007-12-06 2013-03-12 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and camera
US7924504B2 (en) * 2008-01-01 2011-04-12 United Microelectronics Corp. Color filter structure having inorganic layers
JP2009267637A (ja) * 2008-04-23 2009-11-12 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法、カメラ
KR101500344B1 (ko) * 2008-08-26 2015-03-09 삼성전자 주식회사 이미지 센서
US8334493B2 (en) 2009-01-13 2012-12-18 Sony Corporation Optical element and solid-state imaging device for selective electromagnetic component extraction
WO2011089646A1 (ja) * 2010-01-21 2011-07-28 株式会社 東芝 干渉型フィルタ層付基板及びそれを用いた表示装置
JPWO2011089646A1 (ja) * 2010-01-21 2013-05-20 株式会社東芝 干渉型フィルタ層付基板及びそれを用いた表示装置
JP2015099151A (ja) * 2010-03-05 2015-05-28 セイコーエプソン株式会社 光学センサー及び電子機器
JP2013258602A (ja) * 2012-06-13 2013-12-26 Olympus Corp 撮像装置
JP2014190919A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Seiko Epson Corp 分光センサー及びその製造方法
JP2014196909A (ja) * 2013-03-29 2014-10-16 セイコーエプソン株式会社 分光センサー及びその製造方法
JP2014238588A (ja) * 2014-07-08 2014-12-18 株式会社東芝 干渉型フィルタ層付基板及びそれを用いた表示装置
JP2019508667A (ja) * 2015-12-14 2019-03-28 アムス アーゲー 光学検出装置および光学検出装置の製造方法
WO2018110569A1 (ja) 2016-12-13 2018-06-21 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子、電子機器
WO2018110571A1 (en) 2016-12-13 2018-06-21 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element, metal thin film filter, and electronic device
EP4068365A2 (en) 2016-12-13 2022-10-05 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device and electronic apparatus
US11044446B2 (en) 2016-12-13 2021-06-22 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device and electronic apparatus
US11081511B2 (en) 2016-12-13 2021-08-03 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element, manufacturing method of imaging element, metal thin film filter, and electronic device
US11616091B2 (en) 2016-12-13 2023-03-28 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element, manufacturing method of imaging element, metal thin film filter, and electronic device
US11483525B2 (en) 2016-12-13 2022-10-25 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device and electronic apparatus
WO2018198886A1 (ja) * 2017-04-25 2018-11-01 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像素子および撮像装置
US11824074B2 (en) 2017-04-25 2023-11-21 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element and imaging apparatus including incident light attenuating section between color filters
US11482551B2 (en) 2017-04-25 2022-10-25 Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging element and imaging apparatus including incident light attenuating section between color filters
KR20200014792A (ko) * 2017-06-21 2020-02-11 라이프 테크놀로지스 게엠베하 도파관 기반 필터를 갖는 광학 부품
KR102364706B1 (ko) 2017-06-21 2022-02-18 라이프 테크놀로지스 게엠베하 도파관 기반 필터를 갖는 광학 부품
CN113167650B (zh) * 2019-01-16 2024-05-10 松下知识产权经营株式会社 光学滤光器、光检测装置及光检测系统
CN113167650A (zh) * 2019-01-16 2021-07-23 松下知识产权经营株式会社 光学滤光器、光检测装置及光检测系统
JP7317069B2 (ja) 2020-05-08 2023-07-28 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司 光学撮像装置
JP2021177551A (ja) * 2020-05-08 2021-11-11 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司VisEra Technologies Company Limited 光学撮像装置
KR102555861B1 (ko) 2020-05-08 2023-07-14 비스에라 테크놀러지스 컴퍼니 리미티드 광학 촬상 디바이스
KR20210137392A (ko) * 2020-05-08 2021-11-17 비스에라 테크놀러지스 컴퍼니 리미티드 광학 촬상 디바이스
US12046071B2 (en) 2020-05-08 2024-07-23 Visera Technologies Company Limited Optical imaging device
JP2021196530A (ja) * 2020-06-16 2021-12-27 凸版印刷株式会社 表示体
JP7494591B2 (ja) 2020-06-16 2024-06-04 Ｔｏｐｐａｎホールディングス株式会社 表示体
TWI788060B (zh) * 2021-10-21 2022-12-21 瑞愛生醫股份有限公司 內含封裝元件的封裝結構及封裝方法
US12113081B2 (en) 2021-12-03 2024-10-08 Taiwan Redeye Biomedical Inc. Package structure having packaged light detecting components within and package method thereof
WO2023167027A1 (ja) * 2022-03-01 2023-09-07 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 光検出装置及び電子機器
WO2024204830A1 (ja) * 2023-03-31 2024-10-03 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 撮像装置及び撮像装置の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20070058055A1 (en) 2007-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2005013369A1 (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ
JP4638356B2 (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ
JP4806197B2 (ja) 固体撮像装置
US10310279B2 (en) Color splitter structure, method of manufacturing the same, image sensor including color splitter structure, and optical apparatus including image sensor
US8530814B2 (en) Solid-state imaging device with a planarized lens layer method of manufacturing the same, and electronic apparatus
JP5710526B2 (ja) 固体撮像装置、及び固体撮像装置の製造方法
US7538363B2 (en) Solid-state imaging device and method for fabricating the same
US9159761B2 (en) Optical device and solid-state image sensing device
TWI668849B (zh) 固體攝像元件、攝像裝置及電子裝置
JP2009545150A (ja) 光フィルタリングマトリックス構造及び関連する画像センサ
JP2012019113A (ja) 固体撮像装置
JP5713971B2 (ja) 固体撮像装置
CN101800234B (zh) 固态成像装置及其制造方法、相机以及电子设备
JPWO2005013369A1 (ja) 固体撮像装置、固体撮像装置の製造方法及びこれを用いたカメラ
CN100487900C (zh) 固体成像装置,其制造方法,和使用固体成像装置的相机
JP4175169B2 (ja) 固体撮像素子及びその製造方法
US20060164720A1 (en) Multilayer interference filter, manufacturing method for multilayer interference filter, solid-state imaging device and camera
JP7423908B2 (ja) 固体撮像装置
WO2013046531A1 (ja) 固体撮像装置
JP2006351801A (ja) 固体撮像装置及びカメラ
KR102741174B1 (ko) 광-조정 디바이스 및 이를 사용한 솔리드-스테이트 이미지 센서
Wang et al. CMOS image sensor with nano light pillars for optical performance enhancement

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200480021678.2

Country of ref document: CN

AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LU MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005512608

Country of ref document: JP

DPEN Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
122 Ep: pct application non-entry in european phase
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2007058055

Country of ref document: US

Ref document number: 10566671

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 10566671

Country of ref document: US