JPH03107101A - 集光性フィルター及びその製造方法 - Google Patents
集光性フィルター及びその製造方法Info
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- JPH03107101A JPH03107101A JP1243950A JP24395089A JPH03107101A JP H03107101 A JPH03107101 A JP H03107101A JP 1243950 A JP1243950 A JP 1243950A JP 24395089 A JP24395089 A JP 24395089A JP H03107101 A JPH03107101 A JP H03107101A
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- G02B3/0056—Arrays characterized by the distribution or form of lenses arranged along two different directions in a plane, e.g. honeycomb arrangement of lenses
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- H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
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- 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
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- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/413—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with the devices, e.g. back reflectors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、撮像素子とカラーフィルター又はモノクロフ
ィルターとを接着剤により貼り合わせて固体撮像装置を
構成する場合のフィルターの構造及びその製造方法に関
し、特に、撮像素子の受光部への集光効率を向上させた
集光性フィルター及びその製造方法に関する。
ィルターとを接着剤により貼り合わせて固体撮像装置を
構成する場合のフィルターの構造及びその製造方法に関
し、特に、撮像素子の受光部への集光効率を向上させた
集光性フィルター及びその製造方法に関する。
固体撮像装置の製造方法において、カラーフィルターの
取付は方式として、固体撮像素子上に直接カラーフィル
ターを形成する方式（オンチップ方式）と、ガラス基板
等の透明基板上にカラーフィルターを形成しこれを固体
撮像素子と接着剤により貼り合わせる方式（貼り合わせ
方式）の２方式がある。
取付は方式として、固体撮像素子上に直接カラーフィル
ターを形成する方式（オンチップ方式）と、ガラス基板
等の透明基板上にカラーフィルターを形成しこれを固体
撮像素子と接着剤により貼り合わせる方式（貼り合わせ
方式）の２方式がある。
近年、固体撮像装置の感度の改善を図るため、オンチッ
プ方式においては、固体撮像素子の前面にレンズを直接
形成して取付け、受光部への集光性を上げて、効率の改
善を行っている。第９図にこのような固体撮像装置の要
部断面図を示す。図示のように、ＣＣＤ５０の受光部５
１の前面にはカラーフィルター５２の各面素５３が配置
され、各面素５３と整列してレンズ５４が形成されてい
る。カラーフィルター５２上にレンズ形状を形成可能な
材料としては各種光又は熱硬化樹脂があり、空気（屈折
率！＝ｉ１）とこれら樹脂層（屈折率−１゜５〜１．６
）との間に比較的大きな屈折率差が得られるため、空気
５６から直接レンズ５５に入射する入射光５５には大き
い集光効果が容易に得られた。
プ方式においては、固体撮像素子の前面にレンズを直接
形成して取付け、受光部への集光性を上げて、効率の改
善を行っている。第９図にこのような固体撮像装置の要
部断面図を示す。図示のように、ＣＣＤ５０の受光部５
１の前面にはカラーフィルター５２の各面素５３が配置
され、各面素５３と整列してレンズ５４が形成されてい
る。カラーフィルター５２上にレンズ形状を形成可能な
材料としては各種光又は熱硬化樹脂があり、空気（屈折
率！＝ｉ１）とこれら樹脂層（屈折率−１゜５〜１．６
）との間に比較的大きな屈折率差が得られるため、空気
５６から直接レンズ５５に入射する入射光５５には大き
い集光効果が容易に得られた。
これに対し、貼り合わせ方式では、接着剤として光又は
熱硬化樹脂を使用するが、これらの樹脂の屈折率は１．
５〜１．６であるため、固体撮像素子上に形成したレン
ズ部との屈折率差が小さすぎ、オンチップ方式の場合と
同構成では、集光効果がほとんど得られなかった。
熱硬化樹脂を使用するが、これらの樹脂の屈折率は１．
５〜１．６であるため、固体撮像素子上に形成したレン
ズ部との屈折率差が小さすぎ、オンチップ方式の場合と
同構成では、集光効果がほとんど得られなかった。
したがって、本発明の目的は、上記した従来の貼り合わ
せ方式における問題点を解決して、貼り合わせ方式に用
いる集光性のカラーフィルター及びモノクロフィルター
を提供し、また、そのような集光性フィルターの製造方
法を提供することである。
せ方式における問題点を解決して、貼り合わせ方式に用
いる集光性のカラーフィルター及びモノクロフィルター
を提供し、また、そのような集光性フィルターの製造方
法を提供することである。
本発明の集光性フィルターは、撮像素子に貼り合わせて
用いるカラーフィルター又はモノクロフィルターにおい
て、透明基板上に相互に接する屈折率の異なる少なくと
も２つの樹脂層を存し、これら樹脂層の相互に接する界
面が撮像素子の各受光部に入射光を集光するような曲面
に構成されていることを特徴とするものである。
用いるカラーフィルター又はモノクロフィルターにおい
て、透明基板上に相互に接する屈折率の異なる少なくと
も２つの樹脂層を存し、これら樹脂層の相互に接する界
面が撮像素子の各受光部に入射光を集光するような曲面
に構成されていることを特徴とするものである。
その場合、カラーフィルター又はモノクロフィルターの
遮光層の上部又は下部に整列して凸状に厚くなっている
比較的低屈折率の樹脂層を設け、この凹凸に形成された
樹脂層表面に比較的高屈折率の別の樹脂層を設けてその
表面を平坦に構成するのが典型的なものである。
遮光層の上部又は下部に整列して凸状に厚くなっている
比較的低屈折率の樹脂層を設け、この凹凸に形成された
樹脂層表面に比較的高屈折率の別の樹脂層を設けてその
表面を平坦に構成するのが典型的なものである。
このような集光性フィルターの製造方法としては、第１
に、透明基板上に、フィルター層の形成に先立って又は
その後に、光硬化性樹脂を塗布し、色素子の境界部又は
遮光層の上部又は下部に相当する位置の樹脂のみを露光
により硬化させて、凸面状に形成し、次にその上に上記
光硬化性樹脂よりも屈折率の高い樹脂を塗布してその表
面を平坦にする方法がある。
に、透明基板上に、フィルター層の形成に先立って又は
その後に、光硬化性樹脂を塗布し、色素子の境界部又は
遮光層の上部又は下部に相当する位置の樹脂のみを露光
により硬化させて、凸面状に形成し、次にその上に上記
光硬化性樹脂よりも屈折率の高い樹脂を塗布してその表
面を平坦にする方法がある。
その場合、光硬化性樹脂の選択露光硬化によって形成さ
れた凸面状部のエツジ部の傾きを、光硬化後にその軟化
点まで加熱して調整するとよい。
れた凸面状部のエツジ部の傾きを、光硬化後にその軟化
点まで加熱して調整するとよい。
また、第２の製造方法として、透明基板上に、フィルタ
ー層の形成に先立って又はその後に、光硬化性樹脂を塗
布し、色素子の境界部又は遮光層の上部又は下部に相当
する位置の樹脂のみを露光により硬化させて、凸状段差
素子を形成し、次にその上に比較的低屈折率の樹脂を塗
布して塗布条件を選択することにより、その表門が上記
凸状段差素子上で凸面状になるようにし、次にその上に
上記の比較的低屈折率の樹脂よりも屈折率の高い樹脂を
塗布してその表面を平坦にする方法がある。
ー層の形成に先立って又はその後に、光硬化性樹脂を塗
布し、色素子の境界部又は遮光層の上部又は下部に相当
する位置の樹脂のみを露光により硬化させて、凸状段差
素子を形成し、次にその上に比較的低屈折率の樹脂を塗
布して塗布条件を選択することにより、その表門が上記
凸状段差素子上で凸面状になるようにし、次にその上に
上記の比較的低屈折率の樹脂よりも屈折率の高い樹脂を
塗布してその表面を平坦にする方法がある。
さらに、透明基板上に遮光層を形成し、その上に感光性
樹脂を塗布し、透明基板側から一様な照明をして遮光層
上部の樹脂のみが残るようにして凸状段差素子を形成し
、次にその上に比較的低屈折率の樹脂を塗布して塗布条
件を選択することにより、その表面が上記凸状段差素子
上で凸面状になるようにし、次にその上に上記の比較的
低屈折率の樹脂よりも屈折率の高い樹脂を塗布してその
表面を平坦にする方法もある。
樹脂を塗布し、透明基板側から一様な照明をして遮光層
上部の樹脂のみが残るようにして凸状段差素子を形成し
、次にその上に比較的低屈折率の樹脂を塗布して塗布条
件を選択することにより、その表面が上記凸状段差素子
上で凸面状になるようにし、次にその上に上記の比較的
低屈折率の樹脂よりも屈折率の高い樹脂を塗布してその
表面を平坦にする方法もある。
透明基板上に相互に接する屈折率の異なる少なくとも２
つの樹脂層の相互に接する界面が、撮像素子の各受光部
に入射光を集光するような曲面になっているので、貼り
合わせ方式の固体撮像装置においても、集光効果が得ら
れ、その感度を向上させることができる。
つの樹脂層の相互に接する界面が、撮像素子の各受光部
に入射光を集光するような曲面になっているので、貼り
合わせ方式の固体撮像装置においても、集光効果が得ら
れ、その感度を向上させることができる。
また、本発明の第１の製造方法においては、光硬化性樹
脂の選択露光、硬化によりその表面に所要の曲面を形成
している。第２の製造方法においては、まず凸状段差素
子を形成し、その上に樹脂を塗布して塗布条件を選択す
ることによりその表面が上記凸状段差素子上で所要の凸
面状になるようにしている。
脂の選択露光、硬化によりその表面に所要の曲面を形成
している。第２の製造方法においては、まず凸状段差素
子を形成し、その上に樹脂を塗布して塗布条件を選択す
ることによりその表面が上記凸状段差素子上で所要の凸
面状になるようにしている。
本発明の集光性フィルターは、貼り合わせ方式に用いる
ものであり、２種以上の屈折率の異なる材質を用いて、
カラーフィルター又はモノクロフィルターの下層又は上
層に屈折率の異なる材質の界面をレンズ形状に形成し、
集光効果を得るようにしたものである。
ものであり、２種以上の屈折率の異なる材質を用いて、
カラーフィルター又はモノクロフィルターの下層又は上
層に屈折率の異なる材質の界面をレンズ形状に形成し、
集光効果を得るようにしたものである。
まず、第１０図に従来のカラーフィルター５８と固体撮
像素子５０を接着層５７により貼り合わされたものの断
面図を示すが、カラーフィルター５８のガラス５９面よ
り入射した光５５は、直進してカラーフィルター５８の
画素（染色層）５３を透過して、ＣＣＤ （固体撮像素
子）５０の受光部５■に入り、受光量は固体撮像素子５
０の受光部５１の開口面積率により制限を受ける。代表
的な固体撮像素子であるＣＣＤでは、この開口面積率は
約３０％である。すなわち、入射光量の３０％しか受光
できない。（なお、第１０図において、符号６０は遮光
層を、６１は保護層を示す。）このような従来のものに
対して、本発明においては、第１図に示すように、色分
離層（遮光層）５の上部（図上では下であるが、製作過
程では上になる。〉に、樹脂層Ａ（低屈折率材質）によ
り、各色素子４の境界部上に、凸形状のものであって各
色素子４の中央部に向かって所定のの傾きを持つレンズ
状部分Ｃの形成を行う。
像素子５０を接着層５７により貼り合わされたものの断
面図を示すが、カラーフィルター５８のガラス５９面よ
り入射した光５５は、直進してカラーフィルター５８の
画素（染色層）５３を透過して、ＣＣＤ （固体撮像素
子）５０の受光部５■に入り、受光量は固体撮像素子５
０の受光部５１の開口面積率により制限を受ける。代表
的な固体撮像素子であるＣＣＤでは、この開口面積率は
約３０％である。すなわち、入射光量の３０％しか受光
できない。（なお、第１０図において、符号６０は遮光
層を、６１は保護層を示す。）このような従来のものに
対して、本発明においては、第１図に示すように、色分
離層（遮光層）５の上部（図上では下であるが、製作過
程では上になる。〉に、樹脂層Ａ（低屈折率材質）によ
り、各色素子４の境界部上に、凸形状のものであって各
色素子４の中央部に向かって所定のの傾きを持つレンズ
状部分Ｃの形成を行う。
すなわち、第１図は本発明の集光性フィルターを固体撮
像素子に貼り合わせたものの部分断面図であるが、図に
おいて、ＣＣＤＩは受光Ｒ２を有し、その上に受光Ｒ２
に整列して、ガラス基板３に形成されたカラーフィルタ
ーの色素子４が樹脂層Ａ、樹脂層Ｂ、接着層６を介して
貼り合わされている。色素子４の間には遮光層５が設け
られている。樹脂層Ａは、遮光層５に整列して厚みが最
大になっており、色素子４の中央部では最小の厚みにな
っている（図面ではゼロの厚みになっている）。したが
って、各色素子４の境界部上に、樹脂層Ａの凸形状のも
のであって各色素子４の中央部に向かって所定のの傾き
を持つレンズ状部分Ｃが形成されていることになる。そ
して、この樹脂層Ａの上に（図では下に）樹脂層Ｂ（高
屈折率材質）が樹脂層への凹凸を埋めるように設けられ
ている。このようにに構成されたフィルターをＣＣＤ１
と接着層６により貼り合わすことにより、集光効果を得
ることができる。以下にその理由を説明する。
像素子に貼り合わせたものの部分断面図であるが、図に
おいて、ＣＣＤＩは受光Ｒ２を有し、その上に受光Ｒ２
に整列して、ガラス基板３に形成されたカラーフィルタ
ーの色素子４が樹脂層Ａ、樹脂層Ｂ、接着層６を介して
貼り合わされている。色素子４の間には遮光層５が設け
られている。樹脂層Ａは、遮光層５に整列して厚みが最
大になっており、色素子４の中央部では最小の厚みにな
っている（図面ではゼロの厚みになっている）。したが
って、各色素子４の境界部上に、樹脂層Ａの凸形状のも
のであって各色素子４の中央部に向かって所定のの傾き
を持つレンズ状部分Ｃが形成されていることになる。そ
して、この樹脂層Ａの上に（図では下に）樹脂層Ｂ（高
屈折率材質）が樹脂層への凹凸を埋めるように設けられ
ている。このようにに構成されたフィルターをＣＣＤ１
と接着層６により貼り合わすことにより、集光効果を得
ることができる。以下にその理由を説明する。
ガラス３側から入射した光７は、樹脂層ＡとＢの界面の
法線に対する入射角を０１とすると、屈折率の差より、
屈折角θ２は、 ｎＡ ５ｉｎ０２＝ ｓｉｎθＩ ”’ ”’■１
１ より、θ２となる。■式より明らかであるが、樹脂層Δ
、Ｂの屈折率差がｎＡ ＜ｎ、の場合、θ。
法線に対する入射角を０１とすると、屈折率の差より、
屈折角θ２は、 ｎＡ ５ｉｎ０２＝ ｓｉｎθＩ ”’ ”’■１
１ より、θ２となる。■式より明らかであるが、樹脂層Δ
、Ｂの屈折率差がｎＡ ＜ｎ、の場合、θ。
くθ１となり、入射光は受光部２の方向へ集光する。こ
の時、樹脂層Ｂを通過する光路長ｄ、と樹脂層Ｂと接着
層６の界面への入射角θコ （θ、−〇、−０２）とに
より集光領域が決定される。
の時、樹脂層Ｂを通過する光路長ｄ、と樹脂層Ｂと接着
層６の界面への入射角θコ （θ、−〇、−０２）とに
より集光領域が決定される。
次に、樹脂層Ｂと接着層６の界面で同様な原理で、次の
■式より、入射角θ３は、接着層６ （屈折率をｎＣと
する）ではθ、となる。
■式より、入射角θ３は、接着層６ （屈折率をｎＣと
する）ではθ、となる。
ｎ ＠
５ｉｎｏ、＝ ｓｉｎθ３ ”・”’■ｃ
■式より、樹脂層Ｂ１接着層６の屈折率差は、ｎ。＜ｎ
、の場合、θ、〉θ、となる。
、の場合、θ、〉θ、となる。
この場合の集光領域は、接着層６の厚さｄ、と屈折角θ
４により決定される。
４により決定される。
したがって、トータルの集光領域は、１辺に対して、
△ａ＝ａ、’ｔａｎθ、＋ｄ２’ ｔａｎθ４・・・・
・・■ となり、２次元エリアでの集光効率は、第２図の平面図
から明らかなように、 （ａ＋２Δａ）Ｘ （ｂ＋２Δｂ） −ｂ となる（第２図の点線で囲まれた領域に入射する光が受
光部２に集光することになる。なお、ｙ５’２断面の集
光領域は、ｘ、−Ｘ２断面での原理と同様にして、１辺
に対してΔｂ領域分の増加となる）。
・・■ となり、２次元エリアでの集光効率は、第２図の平面図
から明らかなように、 （ａ＋２Δａ）Ｘ （ｂ＋２Δｂ） −ｂ となる（第２図の点線で囲まれた領域に入射する光が受
光部２に集光することになる。なお、ｙ５’２断面の集
光領域は、ｘ、−Ｘ２断面での原理と同様にして、１辺
に対してΔｂ領域分の増加となる）。
以上の原理より、集光領域を拡大するための条件として
、以下のものがあげられる。
、以下のものがあげられる。
○樹脂層への屈折率に対して、樹脂層Ｂの屈折率がより
大きいこと。
大きいこと。
Ｏ樹脂層Ｂの屈折率に対して、接着層６の屈折率がより
小さいこと。
小さいこと。
○樹脂層Ａと樹脂層Ｂの界面の角度が、撮像素子の開口
部（受光部）２へより効率的に集光される適正角度を有
すること（この適正角度は、樹脂層へと樹脂層Ｂの屈折
率差、樹脂層Ｂの膜厚（光路長）、樹脂層Ｂと接着層６
の屈折率差、接着層の厚さ、受光部２の受光エリアによ
って決定される）。
部（受光部）２へより効率的に集光される適正角度を有
すること（この適正角度は、樹脂層へと樹脂層Ｂの屈折
率差、樹脂層Ｂの膜厚（光路長）、樹脂層Ｂと接着層６
の屈折率差、接着層の厚さ、受光部２の受光エリアによ
って決定される）。
Ｏ樹脂層Ｂと接着層６の界面は、屈折角の点でより平滑
化する方が望ましい。
化する方が望ましい。
以上の原理は、色素子４の上部に、集光層Ａ。
Ｂを設けた例で説明したが、ガラス３の上（色素子４の
下部。第１図では上部）に、集光層ＡＳＢを設けても同
様に集光効果は得られる。
下部。第１図では上部）に、集光層ＡＳＢを設けても同
様に集光効果は得られる。
なお、以上の説明において、素子４は、カラーフィルタ
ーの色素子としたが、モノクロフィルター（ガラス３上
に遮光層５のみを設けたもの）でも、同様の原理で集光
効果が得られる。
ーの色素子としたが、モノクロフィルター（ガラス３上
に遮光層５のみを設けたもの）でも、同様の原理で集光
効果が得られる。
さて、このような集光性フィルターの製造方法としてあ
げられものの第１は、ガラス基板３上にフィルター層４
を形成し、その上に光硬化性の樹脂Ａを塗布して、遮光
層５上邪の樹脂のみを露光により硬化させて、レンズ状
部分Ｃを形成し、次に樹脂層Ｂを塗布するものである。
げられものの第１は、ガラス基板３上にフィルター層４
を形成し、その上に光硬化性の樹脂Ａを塗布して、遮光
層５上邪の樹脂のみを露光により硬化させて、レンズ状
部分Ｃを形成し、次に樹脂層Ｂを塗布するものである。
その場合、レンズ状部分Ｃのエツジ部の傾きは、光硬化
後に軟化点まで加熱して調整することもできる。この方
法においては、樹脂入に用いる材料は、感光性を有する
透明性を存するもので、ゼラチン、カゼイン、ＰＶＡ／
重クロム酸アンモニウム系感光材や、−殻内アクリル系
感光材が使用でき、また、樹脂Ｂは、高屈折率材として
、ポリイミド系、シリコーン系の材料が適用可能である
。
後に軟化点まで加熱して調整することもできる。この方
法においては、樹脂入に用いる材料は、感光性を有する
透明性を存するもので、ゼラチン、カゼイン、ＰＶＡ／
重クロム酸アンモニウム系感光材や、−殻内アクリル系
感光材が使用でき、また、樹脂Ｂは、高屈折率材として
、ポリイミド系、シリコーン系の材料が適用可能である
。
次に、第１の製造方法の実施例を示す。
実施例１゜
第３図（ａ）に示すように、透明ガラス基板３上に、ク
ロムスパッタにより、クロム膜を０．１μｍ形成した後
、この膜をレジストパターン加工、エツチング、剥膜し
、２μｍ線幅のストライプ状のクロム遮光層５を形成し
た。
ロムスパッタにより、クロム膜を０．１μｍ形成した後
、この膜をレジストパターン加工、エツチング、剥膜し
、２μｍ線幅のストライプ状のクロム遮光層５を形成し
た。
次に、ゼラチン／重クロム酸アンモニウム水溶液からな
る感光液を塗布し、マスク露光、現像によりバターニン
グし、シアン染色後、固着処理を行い、シアン素子９を
作成した。
る感光液を塗布し、マスク露光、現像によりバターニン
グし、シアン染色後、固着処理を行い、シアン素子９を
作成した。
同様のプロセスを繰り返し、イエロー染色、マゼンタ染
色して、イエロー素子ｌＯ、マゼンタ素子１１を形成し
た。
色して、イエロー素子ｌＯ、マゼンタ素子１１を形成し
た。
その上にゼラチン感光液を塗布後、クロムストライプ５
上にプロキシミティー露光により、５μｍ段差形状の素
子Ａを形成した。凸状部Ｃの電子顕微鏡による観察形状
によると、第３図（ａ）の領域Ｓのθ１の角度は約６０
°であった。
上にプロキシミティー露光により、５μｍ段差形状の素
子Ａを形成した。凸状部Ｃの電子顕微鏡による観察形状
によると、第３図（ａ）の領域Ｓのθ１の角度は約６０
°であった。
次に、この上にポリイミド樹脂Ｂを塗布形成し、第３図
ら）に示すように、表面を平坦化した。
ら）に示すように、表面を平坦化した。
このようにして作成した集光性フィルターを切断加工後
、ＣＣＤ素子素子アクリル系接着側６を用いて貼り合わ
せて撮像素子とした。なお、ゼラチン硬化ｆｆ！！Ａ、
ポリイミド膜Ｂ１アクリル系接着層６の屈折率は、アブ
ベ屈折計にて測定した結果、それぞれ１．５Ｇ、１．７
０，１．５０であった。
、ＣＣＤ素子素子アクリル系接着側６を用いて貼り合わ
せて撮像素子とした。なお、ゼラチン硬化ｆｆ！！Ａ、
ポリイミド膜Ｂ１アクリル系接着層６の屈折率は、アブ
ベ屈折計にて測定した結果、それぞれ１．５Ｇ、１．７
０，１．５０であった。
詰り合わせ後の要部の平面図と断面図（平面図のＸＩ
Ｘ２について）を第４図に示す。結果として、第４図
に数値を記入した通り、ＣＣＤ受光部５エリア２４μｍ
２に対し、実質入射光エリア（平面図の点線内）は、約
２倍の５６μｍ２となり、感度も２倍になった。
Ｘ２について）を第４図に示す。結果として、第４図
に数値を記入した通り、ＣＣＤ受光部５エリア２４μｍ
２に対し、実質入射光エリア（平面図の点線内）は、約
２倍の５６μｍ２となり、感度も２倍になった。
実施例２゜
第５図（ａ）に示すように、０．５ｍｍの厚さの透明ガ
ラス基板３上に、クロムストライプ５を形成し、このク
ロムストライプ５上にカゼイン／重クロム酸アンモニウ
ムからなる感光液入を塗布し、プロキシミティー露光に
より同図（ｂ）のようなストライプ（凸状部）Ｃの形成
を行った。この樹脂への屈折率は１．５５であった。
ラス基板３上に、クロムストライプ５を形成し、このク
ロムストライプ５上にカゼイン／重クロム酸アンモニウ
ムからなる感光液入を塗布し、プロキシミティー露光に
より同図（ｂ）のようなストライプ（凸状部）Ｃの形成
を行った。この樹脂への屈折率は１．５５であった。
次に、同図（Ｃ）に示すように、その上にシリコーン系
樹脂（屈折率１．６８）Ｂを塗布して表面を平滑にし、
モノクロフィルターを作製した。
樹脂（屈折率１．６８）Ｂを塗布して表面を平滑にし、
モノクロフィルターを作製した。
このフィルターを、同図（６）（断面図）、（ｅ）（平
面図）に示すように、ＣＣＤ１に光硬化性アクリル接着
剤（屈折率１．５３）６で接着し、感度を測定した結果
、約１．５倍の感度の上昇が可能となった。
面図）に示すように、ＣＣＤ１に光硬化性アクリル接着
剤（屈折率１．５３）６で接着し、感度を測定した結果
、約１．５倍の感度の上昇が可能となった。
以上が、本発明の集光性フィルターのＩＥＩの製造方法
であるが、この方法によると、レンズ形状の形成が重要
である。樹脂Ａによりレンズ形状を形成するために、光
硬化性樹脂を用い、露光方式、照射量を制御して凸状部
Ｃのエツジ部の傾きをつけたり、又は、光硬化した樹脂
を軟化点まで加熱して、このエツジ部の傾きをつけるが
、エツジの形状を安定的に制御して集光性フィルターを
製造するのは容易ではない。また、この方法でレンズを
形成する場合には、光硬化後のエツジ形状、及び、熱軟
化特性等のため、樹脂Ａの材料に制約があり、適正な屈
折率や、透過率等の条件も含めると、材料選択範囲が限
定される。
であるが、この方法によると、レンズ形状の形成が重要
である。樹脂Ａによりレンズ形状を形成するために、光
硬化性樹脂を用い、露光方式、照射量を制御して凸状部
Ｃのエツジ部の傾きをつけたり、又は、光硬化した樹脂
を軟化点まで加熱して、このエツジ部の傾きをつけるが
、エツジの形状を安定的に制御して集光性フィルターを
製造するのは容易ではない。また、この方法でレンズを
形成する場合には、光硬化後のエツジ形状、及び、熱軟
化特性等のため、樹脂Ａの材料に制約があり、適正な屈
折率や、透過率等の条件も含めると、材料選択範囲が限
定される。
この欠点を解決した本発明の集光性のフィルターの第２
の製造方法を、第６図を参照にして説明する（第６図は
第１図と同様な図面であり、同一の構成要素は同一番号
にて示しである）。この方法は、レンズ形状を安定的に
制御し、製造するために、ガラス基板３上にフィルター
層４を形成し、その上に先ず樹脂りを用いて段差素子を
形成し、この上に樹脂Ａを塗布形成する。
の製造方法を、第６図を参照にして説明する（第６図は
第１図と同様な図面であり、同一の構成要素は同一番号
にて示しである）。この方法は、レンズ形状を安定的に
制御し、製造するために、ガラス基板３上にフィルター
層４を形成し、その上に先ず樹脂りを用いて段差素子を
形成し、この上に樹脂Ａを塗布形成する。
この場合、レンズＣの形状は、樹脂りの膜厚、及び、樹
脂への粘度と塗布条件によって制御可能である。また、
樹脂りは一般的にバターニングに用いられる感光性樹脂
であり、ｍ脂Ａとしては、必要な光学特性を満足する一
般的な光又は熱硬化性樹脂が使用できる。
脂への粘度と塗布条件によって制御可能である。また、
樹脂りは一般的にバターニングに用いられる感光性樹脂
であり、ｍ脂Ａとしては、必要な光学特性を満足する一
般的な光又は熱硬化性樹脂が使用できる。
この方法をカラーフィルター上にレンズ形成する場合に
ついて１明する。第６図に示すように、ガラス３上に遮
光層５、色分離素子４を形成後、遮光層５の上部に、ゼ
ラチン、ガゼイン、又はＰＶＡに感光性を持たせた樹脂
や、各種市販されているレジストを用いて、段差素子り
をパターン形成する。この場合は、露光方式及び露光条
件は、各感光性樹脂に対して通常バターニングする適正
条件でよく、特にエツジ部の傾きを制御する必要性はな
い。
ついて１明する。第６図に示すように、ガラス３上に遮
光層５、色分離素子４を形成後、遮光層５の上部に、ゼ
ラチン、ガゼイン、又はＰＶＡに感光性を持たせた樹脂
や、各種市販されているレジストを用いて、段差素子り
をパターン形成する。この場合は、露光方式及び露光条
件は、各感光性樹脂に対して通常バターニングする適正
条件でよく、特にエツジ部の傾きを制御する必要性はな
い。
このようにしてバターニングされた段差素子り上に低屈
折率材の樹脂Ａを塗布し、目的とする凸状部Ｃのエツジ
の傾きを出す。この場合、段差素子りの膜厚と樹脂への
粘度、塗布回転数がエツジ部の傾きを決定する重要な因
子となる。また、この樹脂Ａは、光又は熱硬化される条
件を満足すれば、屈折率及び透過率特性を主体に選択で
きる。
折率材の樹脂Ａを塗布し、目的とする凸状部Ｃのエツジ
の傾きを出す。この場合、段差素子りの膜厚と樹脂への
粘度、塗布回転数がエツジ部の傾きを決定する重要な因
子となる。また、この樹脂Ａは、光又は熱硬化される条
件を満足すれば、屈折率及び透過率特性を主体に選択で
きる。
樹脂Ｂとの屈折率差が大きければより集光効果があるが
、１．５付近の樹脂として、アクリル系、ウレタン系、
アクリル−スチレン系、エポキシ系等幅広く選択できる
。以下、樹脂Ｂ以降の形成は、第１の製造方法と同じで
ある。
、１．５付近の樹脂として、アクリル系、ウレタン系、
アクリル−スチレン系、エポキシ系等幅広く選択できる
。以下、樹脂Ｂ以降の形成は、第１の製造方法と同じで
ある。
以下に、第２の製造方法の実施例を示す。
実施例３゜
第７図（ａ）に示すように、０．５ｍｍの厚さの基板３
上にクロムの格子５を形成後、モザイク状のカラーフィ
ルター９〜１１を染色にて形成した。
上にクロムの格子５を形成後、モザイク状のカラーフィ
ルター９〜１１を染色にて形成した。
このカラーフィルター上にＦＶＲ（フジ薬品■製）レジ
ストにて、クロムの格子５上に５μｍの膜厚に段差素子
りをパターン加工した後、アクリル−ウレタン系樹脂（
屈折率１．５５）を３０００ｒｐｍでスピン塗布し、１
５０℃、１時間の加熱をすることにより、凸状部Ｃを硬
化させた。
ストにて、クロムの格子５上に５μｍの膜厚に段差素子
りをパターン加工した後、アクリル−ウレタン系樹脂（
屈折率１．５５）を３０００ｒｐｍでスピン塗布し、１
５０℃、１時間の加熱をすることにより、凸状部Ｃを硬
化させた。
（図（５）参照）。凸状部Ｃの電子顕微鏡による観察形
状によると、第７図ら〕のエツジ部の傾き（図の領域Ｓ
）θ１は約６０°であった。
状によると、第７図ら〕のエツジ部の傾き（図の領域Ｓ
）θ１は約６０°であった。
次に、屈折率１．７０のポリイミド樹脂を８０Ｑｒｐｍ
でスピン塗布し、表面を平坦化して樹脂層Ｂを形成した
。
でスピン塗布し、表面を平坦化して樹脂層Ｂを形成した
。
このフィルターを、ＣＣＤ素子１と屈折率１゜５０の接
着層６を介して貼り合せを行い、撮像素子とした（′Ｍ
４図参照）。これにより感度は、従来のものに比べて約
２倍のものが得られた。
着層６を介して貼り合せを行い、撮像素子とした（′Ｍ
４図参照）。これにより感度は、従来のものに比べて約
２倍のものが得られた。
実施例４゜
第８図に示すように、０．５ｍｍの厚さの透明ガラス基
板３上にクロムによる遮光層５をパターン形成した後、
ゼラチン／重クロム酸アンモニウム感光液を塗布後（図
（ａ）） 、ステッパー露光により、４．５μｍの段差
素子りを形成した。この樹脂りの屈折率は１．５６であ
った（図ら））。次に、ウレタン系樹脂（屈折率１．５
６）をスピンコード後、１５０℃で３０分間熱硬化し、
レンズ状Ｃに形成した。表面凹凸は４μｍであった（図
（ハ））。
板３上にクロムによる遮光層５をパターン形成した後、
ゼラチン／重クロム酸アンモニウム感光液を塗布後（図
（ａ）） 、ステッパー露光により、４．５μｍの段差
素子りを形成した。この樹脂りの屈折率は１．５６であ
った（図ら））。次に、ウレタン系樹脂（屈折率１．５
６）をスピンコード後、１５０℃で３０分間熱硬化し、
レンズ状Ｃに形成した。表面凹凸は４μｍであった（図
（ハ））。
次に、ポリイミド系樹脂Ｂをスピン塗布し、１８０℃で
３時間熱硬化し、モノクロのレンズフィルターを形成し
た（図（Ｃ））。
３時間熱硬化し、モノクロのレンズフィルターを形成し
た（図（Ｃ））。
ＣＣＤＩと貼り合せ後、感度は従来のものの約１．５倍
となり、集光効果がｆ１１認された（図（ｄ）（断面図
）、図（ｅ〕（平面図））。
となり、集光効果がｆ１１認された（図（ｄ）（断面図
）、図（ｅ〕（平面図））。
実施例５゜
第８図に示すように、０．５ｍｍの厚さの透明ガラス基
板３上にクロムによる遮光層５をパターン形成した後、
０ＦＰＲ８００５ＱＱｃｐｓを３０００ｒｐｍでスピン
コードし、ガラス面３側よりマスクを使わずに露光し、
現像し、５μｍの段差素子りを形成した。
板３上にクロムによる遮光層５をパターン形成した後、
０ＦＰＲ８００５ＱＱｃｐｓを３０００ｒｐｍでスピン
コードし、ガラス面３側よりマスクを使わずに露光し、
現像し、５μｍの段差素子りを形成した。
次に、エポキシ樹脂をスピンコード後、１５０℃で３０
分間、熱硬化し、レンズ状Ｃに形成した。
分間、熱硬化し、レンズ状Ｃに形成した。
表面段差は４μｍであった。
次に、ポリイミド系樹脂Ｂをスピン塗布し、１８０℃で
３時間で熱硬化し、モノクロのレンズフィルターを形成
した。
３時間で熱硬化し、モノクロのレンズフィルターを形成
した。
ＣＣＤ１と貼り合せ後、感度は従来のものの約１．５倍
となり、集光効果が確認された。
となり、集光効果が確認された。
以上は、本発明の実施例であり、本発明はこれらの実施
例に限定されるものではな（、種々の変形が可能である
。
例に限定されるものではな（、種々の変形が可能である
。
本発明の集光性フィルターによると、撮像素子に貼り合
わせて用いるカラーフィルター又はモノクロフィルター
において、透明基板上に相互に接する屈折率の異なる少
なくとも２つの樹脂層を設け、これら樹脂層の相互に接
する界面を撮像素子の各受光部に入射光を集光するよう
な曲面に形成しているので、相互の屈折率差を比較的大
きくすること、曲面形状を制御すること、及び、貼り合
わせ用の接着剤の屈折率をフィルターの接着面の屈折率
より小さくすることにより、オンチップ方式の場合と同
様の集光効果を得ることができる。
わせて用いるカラーフィルター又はモノクロフィルター
において、透明基板上に相互に接する屈折率の異なる少
なくとも２つの樹脂層を設け、これら樹脂層の相互に接
する界面を撮像素子の各受光部に入射光を集光するよう
な曲面に形成しているので、相互の屈折率差を比較的大
きくすること、曲面形状を制御すること、及び、貼り合
わせ用の接着剤の屈折率をフィルターの接着面の屈折率
より小さくすることにより、オンチップ方式の場合と同
様の集光効果を得ることができる。
また、本発明の製造方法によると、このような集光性フ
ィルターを容易に製造することができ、特に第２の方法
によると、レンズ形状を安定的に制御でき、また、使用
する樹脂の自由度が大きくなる。
ィルターを容易に製造することができ、特に第２の方法
によると、レンズ形状を安定的に制御でき、また、使用
する樹脂の自由度が大きくなる。
第１図は本発明の集光性フィルターを固体撮像素子に貼
り合わせたものの部分断面図、第２図は第１図の部分の
平面図、第３図は本発明の実施例１の製造方法の工程を
説明するための図、第４図は実施例１の製造方法によっ
て製造した集光性フィルターを固体撮像素子に貼り合わ
せたものの平面図と断面図、第５図は実施例２の製造方
法の工程を説明するための図、第６図は本発明の第２の
製造方法を説明するための第１図と同様な図、第７図は
本発明の実施例３の製造方法の工程を説明するための図
、第８図は本発明の実施例４．５の製造方法の工程を説
明するための図、第９図は従来のオンチップ方式におい
て固体撮像素子の前面にレンズを直接形成して取付けた
場合の断面図、第１０図は従来のカラーフィルターと固
体撮像素子を貼り合わされたものの断面図である。 １：ＣＣＤ、２：受光部、３ニガラス基板、４：カラー
フィルターの色素子、５：遮光層、６：接着層、７：入
射光、９ニジアン素子、１０：イエロー素子、１１：マ
ゼンタ素子、Ａ：樹脂層Ａ。 Ｂ：樹脂層Ｂ、Ｃ：凸状部、Ｄ二段差素子出
り合わせたものの部分断面図、第２図は第１図の部分の
平面図、第３図は本発明の実施例１の製造方法の工程を
説明するための図、第４図は実施例１の製造方法によっ
て製造した集光性フィルターを固体撮像素子に貼り合わ
せたものの平面図と断面図、第５図は実施例２の製造方
法の工程を説明するための図、第６図は本発明の第２の
製造方法を説明するための第１図と同様な図、第７図は
本発明の実施例３の製造方法の工程を説明するための図
、第８図は本発明の実施例４．５の製造方法の工程を説
明するための図、第９図は従来のオンチップ方式におい
て固体撮像素子の前面にレンズを直接形成して取付けた
場合の断面図、第１０図は従来のカラーフィルターと固
体撮像素子を貼り合わされたものの断面図である。 １：ＣＣＤ、２：受光部、３ニガラス基板、４：カラー
フィルターの色素子、５：遮光層、６：接着層、７：入
射光、９ニジアン素子、１０：イエロー素子、１１：マ
ゼンタ素子、Ａ：樹脂層Ａ。 Ｂ：樹脂層Ｂ、Ｃ：凸状部、Ｄ二段差素子出
Claims (6)
- （１）撮像素子に貼り合わせて用いるカラーフィルター
又はモノクロフィルターにおいて、透明基板上に相互に
接する屈折率の異なる少なくとも２つの樹脂層を有し、
これら樹脂層の相互に接する界面が撮像素子の各受光部
に入射光を集光するような曲面に構成されていることを
特徴とする集光性フィルター。 - （２）カラーフィルター又はモノクロフィルターの遮光
層の上部又は下部に整列して凸状に厚くなっている比較
的低屈折率の樹脂層を設け、この凹凸に形成された樹脂
層表面に比較的高屈折率の別の樹脂層を設けてその表面
を平坦に構成したことを特徴とする請求項１記載の集光
性フィルター。 - （３）請求項１又は２記載の集光性フィルターの製造方
法において、透明基板上に、フィルター層の形成に先立
って又はその後に、光硬化性樹脂を塗布し、色素子の境
界部又は遮光層の上部又は下部に相当する位置の樹脂の
みを露光により硬化させて、凸面状に形成し、次にその
上に上記光硬化性樹脂よりも屈折率の高い樹脂を塗布し
てその表面を平坦にすることを特徴とする集光性フィル
ターの製造方法。 - （４）請求項３の集光性フィルターの製造方法において
、光硬化性樹脂の選択露光硬化によって形成された凸面
状部のエッジ部の傾きを、光硬化後にその軟化点まで加
熱して調整することを特徴とする集光性フィルターの製
造方法。 - （５）請求項１又は２記載の集光性フィルターの製造方
法において、透明基板上に、フィルター層の形成に先立
って又はその後に、光硬化性樹脂を塗布し、色素子の境
界部又は遮光層の上部又は下部に相当する位置の樹脂の
みを露光により硬化させて、凸状段差素子を形成し、次
にその上に比較的低屈折率の樹脂を塗布して塗布条件を
選択することにより、その表面が上記凸状段差素子上で
凸面状になるようにし、次にその上に上記の比較的低屈
折率の樹脂よりも屈折率の高い樹脂を塗布してその表面
を平坦にすることを特徴とする集光性フィルターの製造
方法。 - （６）請求項１又は２記載の集光性フィルターの製造方
法において、透明基板上に遮光層を形成し、その上に感
光性樹脂を塗布し、透明基板側から一様な照明をして遮
光層上部の樹脂のみが残るようにして凸状段差素子を形
成し、次にその上に比較的低屈折率の樹脂を塗布して塗
布条件を選択することにより、その表面が上記凸状段差
素子上で凸面状になるようにし、次にその上に上記の比
較的低屈折率の樹脂よりも屈折率の高い樹脂を塗布して
その表面を平坦にすることを特徴とする集光性フィルタ
ーの製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243950A JPH03107101A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 集光性フィルター及びその製造方法 |
| EP90913870A EP0444212B1 (en) | 1989-09-20 | 1990-09-19 | Converging filter and method of producing same |
| DE69020135T DE69020135T2 (de) | 1989-09-20 | 1990-09-19 | Konvergierender filter und verfahren zur herstellung. |
| PCT/JP1990/001197 WO1991004504A1 (fr) | 1989-09-20 | 1990-09-19 | Filtre convergent et procede de production |
| US07/689,878 US5239172A (en) | 1989-09-20 | 1990-09-19 | Light converging filter and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1243950A JPH03107101A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 集光性フィルター及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03107101A true JPH03107101A (ja) | 1991-05-07 |
Family
ID=17111449
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1243950A Pending JPH03107101A (ja) | 1989-09-20 | 1989-09-20 | 集光性フィルター及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5239172A (ja) |
| EP (1) | EP0444212B1 (ja) |
| JP (1) | JPH03107101A (ja) |
| DE (1) | DE69020135T2 (ja) |
| WO (1) | WO1991004504A1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| JP3200856B2 (ja) * | 1991-02-12 | 2001-08-20 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置 |
| JP2998326B2 (ja) * | 1991-08-09 | 2000-01-11 | 富士ゼロックス株式会社 | 画像読取装置 |
| JPH05134111A (ja) * | 1991-11-15 | 1993-05-28 | Sharp Corp | 固体撮像装置 |
| JPH06151797A (ja) * | 1992-11-11 | 1994-05-31 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
| US5555476A (en) * | 1993-08-30 | 1996-09-10 | Toray Industries, Inc. | Microlens array sheet for a liquid crystal display, method for attaching the same and liquid crystal display equipped with the same |
| JP3405620B2 (ja) * | 1995-05-22 | 2003-05-12 | 松下電器産業株式会社 | 固体撮像装置 |
| US20040150063A1 (en) * | 2003-01-10 | 2004-08-05 | Katsumi Yamamoto | Package structure for an optical image sensor |
| JP4822683B2 (ja) * | 2004-10-08 | 2011-11-24 | パナソニック株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| US7511257B2 (en) * | 2005-08-24 | 2009-03-31 | Aptina Imaging Corporation | Method and apparatus providing and optical guide in image sensor devices |
| TWI484236B (zh) * | 2013-09-09 | 2015-05-11 | Himax Imaging Ltd | 影像感測器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4667092A (en) * | 1982-12-28 | 1987-05-19 | Nec Corporation | Solid-state image device with resin lens and resin contact layer |
| JPS60191548A (ja) * | 1984-03-12 | 1985-09-30 | Hitachi Ltd | イメ−ジセンサ |
| JPS61287263A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-17 | Mitsubishi Electric Corp | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JPS6488501A (en) * | 1987-09-30 | 1989-04-03 | Nippon Sheet Glass Co Ltd | Plane lens plate |
| US4959533A (en) * | 1987-10-21 | 1990-09-25 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Photosensitive semiconductor contact image sensor |
| JPH0344966A (ja) * | 1989-07-13 | 1991-02-26 | Sony Corp | 固体撮像装置 |
-
1989
- 1989-09-20 JP JP1243950A patent/JPH03107101A/ja active Pending
-
1990
- 1990-09-19 WO PCT/JP1990/001197 patent/WO1991004504A1/ja not_active Ceased
- 1990-09-19 EP EP90913870A patent/EP0444212B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-19 US US07/689,878 patent/US5239172A/en not_active Expired - Lifetime
- 1990-09-19 DE DE69020135T patent/DE69020135T2/de not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5239172A (en) | 1993-08-24 |
| DE69020135D1 (de) | 1995-07-20 |
| WO1991004504A1 (fr) | 1991-04-04 |
| EP0444212B1 (en) | 1995-06-14 |
| EP0444212A4 (en) | 1991-11-21 |
| EP0444212A1 (en) | 1991-09-04 |
| DE69020135T2 (de) | 1996-01-25 |
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