JPH0442966A - カラー固体撮像素子 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はカラー固体撮像素子に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、高感度で混色のないカラー固体撮像素子として例
えば、特開昭６１−２０３６６３号公報に示されたもの
がある。第３図は該公報に示された従来のカラー固体撮
像素子を示す断面図で、図において、ｌＯは半導体基板
、１１は例えばフォトダイオードのような光電変換領域
、１２は信号読み出し領域、１３は遮光層、１５．１６
．１１は色フィルタ、１８は感光性透明樹脂平坦層、１
９はレンズ層である。

次に製造方法について説明する。

第３図は通常のＣＣＤインターライン方式の固体撮像素
子上に色フィルタ１５．１６．１７及びレンズ層１９を
形成したもので、色フィルタ１５．１６．１７はポリビ
ニルアルコールアクリルなどの可染性樹脂層をリソグラ
フィ技術を用いて赤１５、緑１６、青１７にそれぞれ染
色することにより形成されている。これらの色フィルタ
１５．１６．１７の形成後、これら色フィルタの保護膜
として樹脂層１８を形成する。最後に、レンズ層１９と
なる樹脂をパターニング熱フローにより設け、レンズ層
１９を形成する。

入射光はこのレンズ層１９の曲率半径と樹脂層１８の厚
さを調整することによって光電変換領域の中に集光され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のカラー固体撮像素子は以上のように、入射光すべ
てを（無数の波長を含む白色光を）、同一のと曲率半径
を有するレンズ層、及び色フィルタ１５．１６．１７を
通して光電変換領域１１に集光させるように構成してい
るが、光は各波長、例えば赤系（長波長側）の光と、前
糸（短波長側）の光とでは屈折率が違うため、実際に集
光された入射光は波長によって異なった集光率をもつ、
特に前糸（短波長側）の光は赤系の光に比べて屈折率が
小さいために集光されにくく、また、一般に用いられて
いる充電変換部１１であるフォトダイオードも前糸の感
度が低いため、前糸の光は赤系の光に比べて著しく、Ｓ
／Ｎが劣化するという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、入射光の色に依らずに所望の集光率を得るこ
とができる高精度のカラー固体撮像素子を提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るカラー固体撮像素子は、光電変換領域に
対応して設けた入射光を集光させるための複数の集光レ
ンズの曲率半径を、それぞれ各光電変換領域の色相に応
じて所定の値に設定するようにしたものである。

また、この発明に係るカラー固体撮像素子は、さらにこ
の集光レンズを、前記各光電変換領域の色相に対応して
着色するようにしたものである。

〔作用〕

この発明におけるカラー固体撮像素子は、集光レンズを
、各色層によって所定の曲率半径を持ったものとしたの
で、各色相に応じて所望の集光率が得られ、入射光の波
長による集光率の違Ｇ）を調整でき、波長に関係なく同
一の高い集光率が得られる。

また、さらに前記各集光レンズを光電変換領域の色相に
対応して着色したので、不必要な光はレンズ部で吸収さ
れて光電変換部に集光されない。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は本発明の一実施例によるカラー固体撮像素子の
構成を示す図であり、図において、１０は半導体基板、
１１は例えばフォトダイオード等のような光電変換領域
、１２は信号読み出し領域、１３は遮光層、１．２．３
は集光レンズ、１８は透明樹脂層である。

次に本実施例の製造方法について説明する。

まず、半導体基板１０上にフォトダイオード１１、信号
読み出し領域１２等を形成した所謂モノクロ固体撮像素
子上に、透明樹脂層１８を塗布する。この透明樹脂層１
８は少なくとも１μｍ以上の厚さであることが望ましい
。

次に、透明樹脂層１８上に被染色膜（例えば重クロム酸
アンモニウム含有のゼラチン等）を塗布し、リソグラフ
ィ技術によってパターニングし、必要な色（例えば赤）
に染色する。

染色後に固着法を用いてパターニングが他の色に染まら
ないように固着する。

ここで、パターニング時、例えば縮少露光装置を用いて
パターニングするときに、被染色膜上に焦点が合うよう
には露光せずに、焦点を（＋）あるいは（−）方向にず
らしてデイフォーカス設定で露光することにより、パタ
ーンエツジのダした形状を持つパターンが形成できる。

また、染色、固着することによって、使用する染料、被
染色膜、及び染色条件等によって決まる膨潤が被染色膜
パターンの表面に一様に生ずるため、着色レンズ１をあ
る曲率半径をもつレンズ形状に形成できる。

従って、被染色膜をリソグラフィ技術によってパターニ
ングし、必要な色に染色する際に、パターニング時の露
光装置の焦点のズレ量、及び染色条件を調整することに
より、集光レンズの曲率半径は所定の４ｆｉに設定でき
、染色１〜だ色に対して所望の集光率が得られるように
調整できる。即ち、例えば、染色１−７だ色に対してそ
の集光率が最大となるようにも設定可能である。

なお、この着色レンズ１の曲率半径は被染色膜。

染料が変わっても染色条件、及び焦点のズレ置（ぼかし
量）によって制御可能である。

また、他の集光レンズ２，３も同様のプロセスを経て、
それぞれの色に対応して所望の集光率が得られるよ・う
にその曲率半径を調整した着色レンズとする。

このような本実施例のものにおいては、各レンズ層１，
２．３の曲率半径４−１それぞれのレンズ層の持つ色に
対して所望の集光率となるように調整し、それぞれの色
相に対応して個別にその集光率を設定するようにしたの
で、特定の色相のみを最大の集光率となるようにしたり
、あるいは全ての入射光において同一の高い集光率が得
ら゛れるように設定することができ、従来問題となって
いた入射光の波長（色）の屈折率の迷いによる集光率の
バラツキを調整するすることができる。

また、本実施例においては、１光レンズ１．２゜３をそ
れぞれ光電変換領域の色相に対応して着色するようにし
たので、１／ンズ１，２．３で必要な色以久の色が吸収
されることがなくなり、入射光の屈折率の違いによって
生じる信号読み出し領域１２への迷光成分を低減できる
。

なお、上記実施例では個別に被染色膜を塗４ｊバターニ
ングをしたが、これは同一処理で一度に数個の被染色膜
パターンを形成しても良く、この場合は第２図に示すよ
うに、上層にレジストのマスク２０をかけて染色する。

また、この１／ンズの曲率半径の調整は上記実施例と同
様に染色条件等を調整することＧこよって行う。

また上記の実施例では、色相が３色である場合を例に示
したが、本発明は特に３色に限定されるものではなく、
素子によ１って種々の色相の合わ（士が可能であり、こ
の場合においても上記実施例と同様の効果を奏する。

さらに、上記の実施例においては、レンズ１゜２．３を
染色法を用いて着色したが、これらの着色レンズ１．２
．３は、関料等を分散させた樹脂を熱フローさせること
によって形成してもよい。

〔発明の効果〕

以上のよ・うにこの発明によれば、光電変換領域の色相
に対応１．て集光レンズの曲率半径を変え、それぞれの
１／ンズを独立に所定の集光率を有する最適形状のもの
に形成したので、各波長（色）の屈折率の違いより生じ
る集光率の色別バラツキを抑制できる効果がある。

また、さらに集光レンズを各光電変換領域の色相に対応
して着色して形成したため、入射光の屈折率の違いによ
り、信号読み出し領域に不必要な光が入射するのを防止
でき、迷光成分を低減できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるカラー固体撮像素子
を示す図、第２図はこの発明の他の実施例によるカラー
固体撮像素子の製造過程の一部を示す図、第３図は従来
のカラー固体撮像素子を示す図である。 １゜２．３は集光レンズ、ｌＯは半導体基板、１１は光
電変換領域、１２ば信号読み出し領域、１３は遮光膜、
１５．１６．１７は色フィルタ、１８は透明樹脂平坦層
、１９はレンズ層、２０はレジストマスクである。 なお図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）同一半導体基板上にモザイク状に形成された光電
   変換領域と、 前記光電変換領域で光電変換された信号を読み出す信号
   読出領域と、 前記光電変換領域に対応して入射光を集光させるための
   複数の集光レンズとを備えたカラー固体撮像素子におい
   て、 前記各集光レンズは、前記各光電変換領域の色相に対応
   してそれぞれ所定の曲率半径を有することを特徴とする
   カラー固体撮像素子。
2. （２）前記各集光レンズは、前記各光電変換領域の色相
   に対応して着色されていることを特徴とする請求項１記
   載のカラー固体撮像素子。