JPH11289073A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその製造方法Info
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- JPH11289073A JPH11289073A JP9308798A JP9308798A JPH11289073A JP H11289073 A JPH11289073 A JP H11289073A JP 9308798 A JP9308798 A JP 9308798A JP 9308798 A JP9308798 A JP 9308798A JP H11289073 A JPH11289073 A JP H11289073A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 固体撮像装置において、固体撮像装置の前方
に設置される撮影レンズを通過した光を効率よく光電変
換素子に導くことのできる構造を提供することを目的と
する。 【解決手段】 カラーフィルタ８ａ、８ｂ、８ｃの厚さ
とフィルタ厚さ調整層１０の厚さの和が各カラーフィル
タの位置で等しくなるように構成し、その上にマイクロ
レンズ９を形成したものである。このことによりマイク
ロレンズ９から光電変換素子２までの距離が短くなり、
マイクロレンズ９に対する光電変換素子２の開口面積が
見かけ上増加することになる。
に設置される撮影レンズを通過した光を効率よく光電変
換素子に導くことのできる構造を提供することを目的と
する。 【解決手段】 カラーフィルタ８ａ、８ｂ、８ｃの厚さ
とフィルタ厚さ調整層１０の厚さの和が各カラーフィル
タの位置で等しくなるように構成し、その上にマイクロ
レンズ９を形成したものである。このことによりマイク
ロレンズ９から光電変換素子２までの距離が短くなり、
マイクロレンズ９に対する光電変換素子２の開口面積が
見かけ上増加することになる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２次元的に配置さ
れた複数の光電変換素子を備えた固体撮像装置であっ
て、特に光電変換素子の上に集光手段が形成された固体
撮像装置の構造およびその製造方法に関する。
れた複数の光電変換素子を備えた固体撮像装置であっ
て、特に光電変換素子の上に集光手段が形成された固体
撮像装置の構造およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、カメラ一体型ビデオに代表される
ように固体撮像装置を内蔵するカメラの小型化、高性能
化が強く要望されるようになってきた。このことから固
体撮像装置に対して、チップサイズの小型化、画素数の
増大およびＳ／Ｎの向上が要求されるようになってき
た。特にＳ／Ｎに対しては光電変換素子の感度を向上さ
せることと並行して光電変換素子への入力光を増大させ
るために光電変換素子上に直接光学レンズを形成するこ
とが行われている。
ように固体撮像装置を内蔵するカメラの小型化、高性能
化が強く要望されるようになってきた。このことから固
体撮像装置に対して、チップサイズの小型化、画素数の
増大およびＳ／Ｎの向上が要求されるようになってき
た。特にＳ／Ｎに対しては光電変換素子の感度を向上さ
せることと並行して光電変換素子への入力光を増大させ
るために光電変換素子上に直接光学レンズを形成するこ
とが行われている。
【０００３】図７に従来の固体撮像装置の要部断面図を
示した。図７において、３１はシリコン基板、３２は光
電変換素子、３３は第１の絶縁膜、３４は多結晶シリコ
ン電極、３５は金属蒸着膜で構成される遮光膜、３６は
保護膜、３７は光電変換素子の表面を平坦化するための
平坦化層、３８ａは赤色に染色されたカラーフィルタ
（以下Ｒフィルタという）、３８ｂは緑色に染色された
カラーフィルタ（以下Ｇフィルタという）、３８ｃは青
色に染色されたカラーフィルタ（以下Ｂフィルタとい
う）、３９ａ、３９ｂ、３９ｃはそれぞれカラーフィル
タの上面を平坦化するために形成された平坦化層、４０
は光電変換素子３２の上方に形成されたマイクロレンズ
である。
示した。図７において、３１はシリコン基板、３２は光
電変換素子、３３は第１の絶縁膜、３４は多結晶シリコ
ン電極、３５は金属蒸着膜で構成される遮光膜、３６は
保護膜、３７は光電変換素子の表面を平坦化するための
平坦化層、３８ａは赤色に染色されたカラーフィルタ
（以下Ｒフィルタという）、３８ｂは緑色に染色された
カラーフィルタ（以下Ｇフィルタという）、３８ｃは青
色に染色されたカラーフィルタ（以下Ｂフィルタとい
う）、３９ａ、３９ｂ、３９ｃはそれぞれカラーフィル
タの上面を平坦化するために形成された平坦化層、４０
は光電変換素子３２の上方に形成されたマイクロレンズ
である。
【０００４】固体撮像装置において行列上に配置された
各光電変換素子３２に対応して形成されるカラーフィル
タは、行及び列方向にＲフィルタ、Ｇフィルタ、および
Ｂフィルタの組合せを一単位として周期的に配置されて
おり、一般にＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタで所
望の分光特性を得るためにそれぞれ厚さが異なる。カラ
ーフィルタの上面を平坦化するために、アクリル樹脂等
を数回に分けて塗布し、硬化して平坦化層３９ａ、３９
ｂ、３９ｃを形成している。
各光電変換素子３２に対応して形成されるカラーフィル
タは、行及び列方向にＲフィルタ、Ｇフィルタ、および
Ｂフィルタの組合せを一単位として周期的に配置されて
おり、一般にＲフィルタ、Ｇフィルタ、Ｂフィルタで所
望の分光特性を得るためにそれぞれ厚さが異なる。カラ
ーフィルタの上面を平坦化するために、アクリル樹脂等
を数回に分けて塗布し、硬化して平坦化層３９ａ、３９
ｂ、３９ｃを形成している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】固体撮像装置において
は、固体撮像装置の前方に設置される撮影レンズを通過
した光を効率よく光電変換素子に導くことが要求され
る。しかしながら、固体撮像装置には光電変換素子以外
に光電変換素子からの電荷を転送する垂直転送段、水平
転送段その他の回路が形成されている。これら光電変換
素子以外の回路の占める割合が大きいため撮影レンズを
通過した光の相当量が光電変換素子に入射することなく
損失となる。
は、固体撮像装置の前方に設置される撮影レンズを通過
した光を効率よく光電変換素子に導くことが要求され
る。しかしながら、固体撮像装置には光電変換素子以外
に光電変換素子からの電荷を転送する垂直転送段、水平
転送段その他の回路が形成されている。これら光電変換
素子以外の回路の占める割合が大きいため撮影レンズを
通過した光の相当量が光電変換素子に入射することなく
損失となる。
【０００６】この問題を解決するために、半導体プロセ
スの延長で光電変換素子の前面にマイクロレンズを形成
する方法が開発されている。マイクロレンズを形成した
場合には撮影レンズを通過した光がマイクロレンズで集
光されるため、光電変換素子へ入射する光量が増大し、
撮影系として明るさが向上することになる。
スの延長で光電変換素子の前面にマイクロレンズを形成
する方法が開発されている。マイクロレンズを形成した
場合には撮影レンズを通過した光がマイクロレンズで集
光されるため、光電変換素子へ入射する光量が増大し、
撮影系として明るさが向上することになる。
【０００７】本発明はマイクロレンズを形成した固体撮
像装置において、マイクロレンズから光電変換素子まで
の光学系を改良することにより、撮影レンズを通過した
光をさらに効率よく光電変換素子に導くことのできる固
体撮像装置を提供することを目的とする。
像装置において、マイクロレンズから光電変換素子まで
の光学系を改良することにより、撮影レンズを通過した
光をさらに効率よく光電変換素子に導くことのできる固
体撮像装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明による固体撮像装置は、カラーフィルタの厚さ
とフィルタ厚さ調整層の厚さの和が各カラーフィルタの
位置で等しくなるように構成したものである。すなわ
ち、カラーフィルタを構成した後に薄い厚さのカラーフ
ィルタの部分にフィルタ厚さ調整層を充填するか、また
は予めカラーフィルタの厚さを補正する厚さのフィルタ
厚さ調整層を形成した後にカラーフィルタを形成するこ
とによってカラーフィルタの厚さとフィルタ厚さ調整層
の厚さの和を等しくできるものである。
に本発明による固体撮像装置は、カラーフィルタの厚さ
とフィルタ厚さ調整層の厚さの和が各カラーフィルタの
位置で等しくなるように構成したものである。すなわ
ち、カラーフィルタを構成した後に薄い厚さのカラーフ
ィルタの部分にフィルタ厚さ調整層を充填するか、また
は予めカラーフィルタの厚さを補正する厚さのフィルタ
厚さ調整層を形成した後にカラーフィルタを形成するこ
とによってカラーフィルタの厚さとフィルタ厚さ調整層
の厚さの和を等しくできるものである。
【０００９】これにより、カラーフィルタの上に設けた
マイクロレンズから光電変換素子までの距離が短くな
り、マイクロレンズに対する光電変換素子の開口面積が
見かけ上増加することになり、特に固体撮像装置の周辺
部分で光電変換素子への入射光量が増加することにな
る。
マイクロレンズから光電変換素子までの距離が短くな
り、マイクロレンズに対する光電変換素子の開口面積が
見かけ上増加することになり、特に固体撮像装置の周辺
部分で光電変換素子への入射光量が増加することにな
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、半導体基板の主面に複数の光電変換素子が２次元的
に配置され、半導体基板上に平坦化層が形成され、平坦
化層上に異なる厚さの複数種類のカラーパターンからな
るカラーフィルタが形成され、透明樹脂からなるフィル
タ厚さ調整層が最大厚さのカラーパターンを除くカラー
フィルタ上に形成され、光電変換素子に対応して最大厚
さのカラーパターン上およびフィルタ厚さ調整層上にマ
イクロレンズが形成され、フィルタ厚さ調整層の厚さと
そのフィルタ厚さ調整層下に形成されたカラーフィルタ
の厚さとの合計が最大厚さのカラーパターンの厚さと略
等しくなるようにフィルタ厚さ調整層が形成されている
構成を有しており、マイクロレンズから光電変換素子ま
での距離が短くなるためマイクロレンズに対する光電変
換素子の開口面積が増加することになる。
は、半導体基板の主面に複数の光電変換素子が２次元的
に配置され、半導体基板上に平坦化層が形成され、平坦
化層上に異なる厚さの複数種類のカラーパターンからな
るカラーフィルタが形成され、透明樹脂からなるフィル
タ厚さ調整層が最大厚さのカラーパターンを除くカラー
フィルタ上に形成され、光電変換素子に対応して最大厚
さのカラーパターン上およびフィルタ厚さ調整層上にマ
イクロレンズが形成され、フィルタ厚さ調整層の厚さと
そのフィルタ厚さ調整層下に形成されたカラーフィルタ
の厚さとの合計が最大厚さのカラーパターンの厚さと略
等しくなるようにフィルタ厚さ調整層が形成されている
構成を有しており、マイクロレンズから光電変換素子ま
での距離が短くなるためマイクロレンズに対する光電変
換素子の開口面積が増加することになる。
【００１１】本発明の請求項２に記載の発明は、半導体
基板の主面に複数の光電変換素子が２次元的に配置さ
れ、半導体基板上に平坦化層が形成され、平坦化層上の
一部の領域に透明樹脂からなるフィルタ厚さ調整層が形
成され、平坦化層上およびフィルタ厚さ調整層上に異な
る厚さの複数種類のカラーパターンからなるカラーフィ
ルタが形成され、かつ、平坦化層上には最大厚さのカラ
ーパターンが配置され、カラーフィルタ上に光電変換素
子に対応してマイクロレンズが形成され、フィルタ厚さ
調整層の厚さとそのフィルタ厚さ調整層上に形成された
カラーフィルタの厚さとの合計が平坦化層上に形成され
た最大厚さのカラーパターンの厚さと略等しくなるよう
にフィルタ厚さ調整層が形成されている構成を有してお
り、請求項１と同様にマイクロレンズに対する光電変換
素子の開口面積が増加することになる。
基板の主面に複数の光電変換素子が２次元的に配置さ
れ、半導体基板上に平坦化層が形成され、平坦化層上の
一部の領域に透明樹脂からなるフィルタ厚さ調整層が形
成され、平坦化層上およびフィルタ厚さ調整層上に異な
る厚さの複数種類のカラーパターンからなるカラーフィ
ルタが形成され、かつ、平坦化層上には最大厚さのカラ
ーパターンが配置され、カラーフィルタ上に光電変換素
子に対応してマイクロレンズが形成され、フィルタ厚さ
調整層の厚さとそのフィルタ厚さ調整層上に形成された
カラーフィルタの厚さとの合計が平坦化層上に形成され
た最大厚さのカラーパターンの厚さと略等しくなるよう
にフィルタ厚さ調整層が形成されている構成を有してお
り、請求項１と同様にマイクロレンズに対する光電変換
素子の開口面積が増加することになる。
【００１２】本発明の請求項３に記載の発明は、請求項
１または請求項２において、マイクロレンズの下にマイ
クロレンズを構成する樹脂材料とカラーフィルタを構成
する樹脂材料との反応を防止する反応防止層を形成した
構成を有しており、このような反応防止層は材料を適切
に選択することによって薄くすることができ、請求項１
または請求項２に記載の発明の作用効果をそれほどに妨
げることはない。
１または請求項２において、マイクロレンズの下にマイ
クロレンズを構成する樹脂材料とカラーフィルタを構成
する樹脂材料との反応を防止する反応防止層を形成した
構成を有しており、このような反応防止層は材料を適切
に選択することによって薄くすることができ、請求項１
または請求項２に記載の発明の作用効果をそれほどに妨
げることはない。
【００１３】本発明の請求項４に記載の発明は、請求項
１に記載の固体撮像装置の製造方法に関するもので、光
電変換素子が２次元的に配置形成された半導体基板上に
透明樹脂材料を用いてその半導体基板表面を平坦化する
平坦化層を形成する工程と、平坦化層上に異なる厚さの
複数種類のカラーパターンからなるカラーフィルタを形
成する工程と、最大厚さのカラーパターンを除くカラー
フィルタ上に透明樹脂からなるフィルタ厚さ調整層を形
成する工程と、光電変換素子に対応して最大厚さカラー
パターン上およびフィルタ厚さ調整層上にマイクロレン
ズを形成する工程とを有し、フィルタ厚さ調整層の厚さ
とそのフィルタ厚さ調整層下に形成されたカラーフィル
タ厚さとの合計が最大厚さのカラーパターンの厚さと略
等しくなるようにフィルタ厚さ調整層を形成する工程と
を備え、結果として表面が平坦な固体撮像装置を提供す
ることができる。
１に記載の固体撮像装置の製造方法に関するもので、光
電変換素子が２次元的に配置形成された半導体基板上に
透明樹脂材料を用いてその半導体基板表面を平坦化する
平坦化層を形成する工程と、平坦化層上に異なる厚さの
複数種類のカラーパターンからなるカラーフィルタを形
成する工程と、最大厚さのカラーパターンを除くカラー
フィルタ上に透明樹脂からなるフィルタ厚さ調整層を形
成する工程と、光電変換素子に対応して最大厚さカラー
パターン上およびフィルタ厚さ調整層上にマイクロレン
ズを形成する工程とを有し、フィルタ厚さ調整層の厚さ
とそのフィルタ厚さ調整層下に形成されたカラーフィル
タ厚さとの合計が最大厚さのカラーパターンの厚さと略
等しくなるようにフィルタ厚さ調整層を形成する工程と
を備え、結果として表面が平坦な固体撮像装置を提供す
ることができる。
【００１４】本発明の請求項５に記載の発明は、請求項
２に記載の固体撮像装置の製造方法に関するもので、光
電変換素子が２次元的に配置形成された半導体基板上に
透明樹脂材料を用いて半導体基板表面を平坦化する平坦
化層を形成する工程と、平坦化層上の一部の領域にフィ
ルタ厚さ調整層を形成する工程と、平坦化層上およびフ
ィルタ厚さ調整層上に異なる厚さの複数種類のカラーパ
ターンからなるカラーフィルタを形成し、かつ、平坦化
層上には最大厚さのカラーパターンを配置する工程と、
フィルタ上に光電変換素子に対応してマイクロレンズを
形成する工程とを有し、フィルタ厚さ調整層の厚さとそ
のフィルタ厚さ調整層上に形成されたカラーフィルタの
厚さとの合計が平坦化層上に形成された最大厚さのカラ
ーパターンの厚さと略等しくなるようにフィルタ厚さ調
整層を形成し、結果として表面が平坦な固体撮像装置を
提供することができる。
２に記載の固体撮像装置の製造方法に関するもので、光
電変換素子が２次元的に配置形成された半導体基板上に
透明樹脂材料を用いて半導体基板表面を平坦化する平坦
化層を形成する工程と、平坦化層上の一部の領域にフィ
ルタ厚さ調整層を形成する工程と、平坦化層上およびフ
ィルタ厚さ調整層上に異なる厚さの複数種類のカラーパ
ターンからなるカラーフィルタを形成し、かつ、平坦化
層上には最大厚さのカラーパターンを配置する工程と、
フィルタ上に光電変換素子に対応してマイクロレンズを
形成する工程とを有し、フィルタ厚さ調整層の厚さとそ
のフィルタ厚さ調整層上に形成されたカラーフィルタの
厚さとの合計が平坦化層上に形成された最大厚さのカラ
ーパターンの厚さと略等しくなるようにフィルタ厚さ調
整層を形成し、結果として表面が平坦な固体撮像装置を
提供することができる。
【００１５】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における固体撮像装置の要部断面図である。図１に
おいて、１はシリコン基板、２は光電変換素子、３は第
１の絶縁膜、４は表面に酸化膜が形成された多結晶シリ
コン電極、５はアルミ蒸着膜等の金属蒸着膜で構成され
る遮光膜、６はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の保
護膜、７はアクリルを用いた光電変換素子の表面を平坦
化するための光電変換素子平坦化層、８ａはＲフィル
タ、８ｂはＧフィルタ、８ｃはＢフィルタ、１０はフィ
ルタ厚さ調整層、９はマイクロレンズである。
態１における固体撮像装置の要部断面図である。図１に
おいて、１はシリコン基板、２は光電変換素子、３は第
１の絶縁膜、４は表面に酸化膜が形成された多結晶シリ
コン電極、５はアルミ蒸着膜等の金属蒸着膜で構成され
る遮光膜、６はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜等の保
護膜、７はアクリルを用いた光電変換素子の表面を平坦
化するための光電変換素子平坦化層、８ａはＲフィル
タ、８ｂはＧフィルタ、８ｃはＢフィルタ、１０はフィ
ルタ厚さ調整層、９はマイクロレンズである。
【００１６】図１に示す例ではＢフィルタ８ｃが最も厚
さが厚く、Ｇフィルタ８ｂ、Ｒフィルタ８ａの順に薄く
示している。これは一例を示したまでで、実際には染色
条件によって厚さの順序は異なることになる。本実施の
形態が図７に示す従来例と異なる点は、Ｂフィルタ８ｃ
は最も厚さが厚いのでその上面にはフィルタ厚さ調整層
が形成されておらず、Ｒフィルタ８ａおよびＧフィルタ
８ｂの上面にはそれぞれのフィルタの厚さに対応する厚
さのフィルタ厚さ調整層が形成されている点である。
さが厚く、Ｇフィルタ８ｂ、Ｒフィルタ８ａの順に薄く
示している。これは一例を示したまでで、実際には染色
条件によって厚さの順序は異なることになる。本実施の
形態が図７に示す従来例と異なる点は、Ｂフィルタ８ｃ
は最も厚さが厚いのでその上面にはフィルタ厚さ調整層
が形成されておらず、Ｒフィルタ８ａおよびＧフィルタ
８ｂの上面にはそれぞれのフィルタの厚さに対応する厚
さのフィルタ厚さ調整層が形成されている点である。
【００１７】このように構成することにより、マイクロ
レンズと光電変換素子との距離は、最も厚さの厚いＢフ
ィルタの厚さで決まる。
レンズと光電変換素子との距離は、最も厚さの厚いＢフ
ィルタの厚さで決まる。
【００１８】（実施の形態２）図２は本発明の実施の形
態２における固体撮像装置の要部断面図である。図２に
おいて、図１に示す実施の形態１と同一個所には同一符
号を付して説明を省略する。図２において、１０ａはＲ
フィルタ厚さ調整層、１０ｂはＧフィルタ厚さ調整層で
ある。これらのフィルタ厚さ調整層はアクリル樹脂を用
いて形成されるが、その厚さは、例えばＲフィルタ厚さ
調整層１０ａの厚さとＲフィルタ８ａの厚さの合計厚さ
がＢフィルタ８ｃの厚さに等しくなるように調整され、
またＧフィルタ厚さ調整層８ｂについても同様に調整さ
れる。
態２における固体撮像装置の要部断面図である。図２に
おいて、図１に示す実施の形態１と同一個所には同一符
号を付して説明を省略する。図２において、１０ａはＲ
フィルタ厚さ調整層、１０ｂはＧフィルタ厚さ調整層で
ある。これらのフィルタ厚さ調整層はアクリル樹脂を用
いて形成されるが、その厚さは、例えばＲフィルタ厚さ
調整層１０ａの厚さとＲフィルタ８ａの厚さの合計厚さ
がＢフィルタ８ｃの厚さに等しくなるように調整され、
またＧフィルタ厚さ調整層８ｂについても同様に調整さ
れる。
【００１９】実施の形態２に示す固体撮像装置が図１に
示す実施の形態１と異なる点は、フィルタ厚さ調整層を
フィルタの下に設けている点である。この場合も、実施
の形態１と同様に、マイクロレンズと光電変換素子との
距離は、最も厚さの厚いＢフィルタの厚さと光電変換素
子平坦化層の厚さとの合計厚さで決まる。なお、フィル
タ厚さ調整層をフィルタの下に設けることにより、フィ
ルタ厚さ調整層に用いたアクリル樹脂の硬化温度をフィ
ルタに対する影響を考慮することなく決めることができ
るため、実施の形態１の場合に比べてより完全に硬化し
たフィルタ厚さ調整層を得ることができる。
示す実施の形態１と異なる点は、フィルタ厚さ調整層を
フィルタの下に設けている点である。この場合も、実施
の形態１と同様に、マイクロレンズと光電変換素子との
距離は、最も厚さの厚いＢフィルタの厚さと光電変換素
子平坦化層の厚さとの合計厚さで決まる。なお、フィル
タ厚さ調整層をフィルタの下に設けることにより、フィ
ルタ厚さ調整層に用いたアクリル樹脂の硬化温度をフィ
ルタに対する影響を考慮することなく決めることができ
るため、実施の形態１の場合に比べてより完全に硬化し
たフィルタ厚さ調整層を得ることができる。
【００２０】（実施の形態３）図３（ａ）〜（ｃ）は図
１に示す実施の形態１における固体撮像装置の製造方法
の前半工程を説明する工程断面図、図４（ａ）〜（ｄ）
は同製造方法の後半工程を説明する工程断面図である。
まず図３（ａ）に示すように、シリコン基板１に、光電
変換素子２、第１の絶縁膜３、表面が酸化された多結晶
シリコン電極４、遮光膜５、保護膜６、およびその他の
回路部分を形成する。次に図３（ｂ）に示すように、シ
リコン基板１の表面の凹凸を埋めるためにアクリル樹脂
を塗布し、硬化して平坦化層７をシリコン基板１の全面
に形成する。
１に示す実施の形態１における固体撮像装置の製造方法
の前半工程を説明する工程断面図、図４（ａ）〜（ｄ）
は同製造方法の後半工程を説明する工程断面図である。
まず図３（ａ）に示すように、シリコン基板１に、光電
変換素子２、第１の絶縁膜３、表面が酸化された多結晶
シリコン電極４、遮光膜５、保護膜６、およびその他の
回路部分を形成する。次に図３（ｂ）に示すように、シ
リコン基板１の表面の凹凸を埋めるためにアクリル樹脂
を塗布し、硬化して平坦化層７をシリコン基板１の全面
に形成する。
【００２１】次に図３（ｃ）に示すように、Ｒフィルタ
８ａ、Ｇフィルタ８ｂ、Ｂフィルタ８ｃを順次形成す
る。これらのカラーフィルタは、通常の染色法または顔
料を混入したフィルタ材料の塗布法によって形成され
る。図３においては、Ｒフィルタ８ａを最も薄く表して
いるが、これは一例として示したに過ぎず、実際にはＲ
フィルタ８ａ、Ｇフィルタ８ｂ、Ｂフィルタ８ｃのそれ
ぞれの光学分光特性を考慮して個々の厚さが決められ
る。
８ａ、Ｇフィルタ８ｂ、Ｂフィルタ８ｃを順次形成す
る。これらのカラーフィルタは、通常の染色法または顔
料を混入したフィルタ材料の塗布法によって形成され
る。図３においては、Ｒフィルタ８ａを最も薄く表して
いるが、これは一例として示したに過ぎず、実際にはＲ
フィルタ８ａ、Ｇフィルタ８ｂ、Ｂフィルタ８ｃのそれ
ぞれの光学分光特性を考慮して個々の厚さが決められ
る。
【００２２】次に図３（ｄ）に示すように、最も厚いフ
ィルタの表面が露出するようにして、全面にアクリル樹
脂を塗布し、硬化して、フィルタ厚さ調整層１０を形成
する。
ィルタの表面が露出するようにして、全面にアクリル樹
脂を塗布し、硬化して、フィルタ厚さ調整層１０を形成
する。
【００２３】次に図４（ａ）に示すように、マイクロレ
ンズ形成用の感光性樹脂１１を全面に塗布する。次に図
４（ｂ）に示すように、マスク露光、現像により、樹脂
パターン１２を形成する。次に図４（ｃ）に示すよう
に、アクリル樹脂パターン１２を軟化温度で加熱し、軟
化流動させることによって表面張力によりマイクロレン
ズ９を形成する。その後で軟化温度より高い温度でマイ
クロレンズ９を構成する樹脂を硬化する。
ンズ形成用の感光性樹脂１１を全面に塗布する。次に図
４（ｂ）に示すように、マスク露光、現像により、樹脂
パターン１２を形成する。次に図４（ｃ）に示すよう
に、アクリル樹脂パターン１２を軟化温度で加熱し、軟
化流動させることによって表面張力によりマイクロレン
ズ９を形成する。その後で軟化温度より高い温度でマイ
クロレンズ９を構成する樹脂を硬化する。
【００２４】以降の工程は従来のマイクロレンズ付固体
撮像装置の場合と同様である。 （実施の形態４）図５（ａ）〜（ｄ）は図２に示す実施
の形態２における固体撮像装置の製造方法を説明する工
程断面図である。なお、本実施の形態ではカラーフィル
タを形成する前にフィルタ厚さ調整層を形成する点が実
施の形態３と異なる点であり、異なる点についてのみ説
明する。
撮像装置の場合と同様である。 （実施の形態４）図５（ａ）〜（ｄ）は図２に示す実施
の形態２における固体撮像装置の製造方法を説明する工
程断面図である。なお、本実施の形態ではカラーフィル
タを形成する前にフィルタ厚さ調整層を形成する点が実
施の形態３と異なる点であり、異なる点についてのみ説
明する。
【００２５】まず図５（ａ）および図５（ｂ）は実施の
形態３における図３（ａ）および図３（ｂ）と同じであ
る。次に図５（ｃ）に示すように、アクリル樹脂を材料
として、フィルタ厚さ調整層２１ａ、２１ｂを順次形成
する。このときのフィルタ厚さ調整層の厚さは、後工程
で形成されるカラーフィルタの厚さを考慮して決められ
る。
形態３における図３（ａ）および図３（ｂ）と同じであ
る。次に図５（ｃ）に示すように、アクリル樹脂を材料
として、フィルタ厚さ調整層２１ａ、２１ｂを順次形成
する。このときのフィルタ厚さ調整層の厚さは、後工程
で形成されるカラーフィルタの厚さを考慮して決められ
る。
【００２６】次に図５（ｄ）に示すように、フィルタ厚
さ調整層２１ａの上にＲフィルタ２２ａを、フィルタ厚
さ調整層２１ｂの上にＧフィルタ２２ｂを、そしてフィ
ルタ厚さ調整層が形成されていない領域に最も厚さの厚
いＢフィルタ２２ｃを形成する。これらのカラーフィル
タは、通常の染色法または顔料を混入したフィルタ材料
の塗布法によって形成される。図３においては、Ｒフィ
ルタ８ａを最も薄く表しているが、これは一例として示
したに過ぎず、実際にはＲフィルタ８ａ、Ｇフィルタ８
ｂ、Ｂフィルタ８ｃのそれぞれの光学分光特性を考慮し
て個々の厚さが決められる。実施の形態４においては、
表面にはすべてカラーフィルタが露出しており、必要な
場合にはマイクロレンズを形成する前にその表面に極め
て薄い保護層を形成してもよい。
さ調整層２１ａの上にＲフィルタ２２ａを、フィルタ厚
さ調整層２１ｂの上にＧフィルタ２２ｂを、そしてフィ
ルタ厚さ調整層が形成されていない領域に最も厚さの厚
いＢフィルタ２２ｃを形成する。これらのカラーフィル
タは、通常の染色法または顔料を混入したフィルタ材料
の塗布法によって形成される。図３においては、Ｒフィ
ルタ８ａを最も薄く表しているが、これは一例として示
したに過ぎず、実際にはＲフィルタ８ａ、Ｇフィルタ８
ｂ、Ｂフィルタ８ｃのそれぞれの光学分光特性を考慮し
て個々の厚さが決められる。実施の形態４においては、
表面にはすべてカラーフィルタが露出しており、必要な
場合にはマイクロレンズを形成する前にその表面に極め
て薄い保護層を形成してもよい。
【００２７】マイクロレンズを形成する工程以降につい
ては、図４（ａ）〜図４（ｃ）とほぼ同様であり、説明
を省略する。
ては、図４（ａ）〜図４（ｃ）とほぼ同様であり、説明
を省略する。
【００２８】以上説明した本発明による固体撮像装置で
は、マイクロレンズから光電変換素子までの距離が従来
の固体撮像装置に比べて短いという特徴を有している。
図６（ａ）および図６（ｂ）は本発明の一実施の形態に
おける固体撮像装置の光学系を説明するための概念的な
断面図であり、この図を用いてマイクロレンズから光電
変換素子までの距離と見かけ上の光感度の関係を説明す
る。図６（ａ）は固体撮像装置の中央部に位置する１個
の光電変換素子を、図６（ｂ）は固体撮像装置の周辺部
に位置する１個の光電変換素子を示したものである。こ
れらの図において、２ａは本発明の光電変換素子、２ｂ
は従来の光電変換素子を位置的に示したものであり、９
はマイクロレンズである。また３２、３３はそれぞれ光
電変換素子に入射する入射光線を示しており、３２は撮
影レンズが絞り込まれている状態の入射光線を、３３は
絞り開放に近い状態の入射光線を示している。なお、撮
影レンズは図示していないが、固体撮像装置を用いてカ
メラを構成した場合に用いるレンズであり、絞りととも
にカメラの光学系を構成するものである。このように、
撮影レンズの絞りを絞ったときの入射光線３２は光電変
換素子２ａ、２ｂにともに入射しており、その点に関し
ては従来と本発明とは差がない。しかしながら、撮影レ
ンズの絞りを開放していくと、入射光線は３３のように
なる。この場合、従来の光電変換素子２ｂの位置では入
射光線３２と入射光線３３との差３４は無効光になる
が、本発明の光電変換素子２ａの位置では十分に有効光
となる。
は、マイクロレンズから光電変換素子までの距離が従来
の固体撮像装置に比べて短いという特徴を有している。
図６（ａ）および図６（ｂ）は本発明の一実施の形態に
おける固体撮像装置の光学系を説明するための概念的な
断面図であり、この図を用いてマイクロレンズから光電
変換素子までの距離と見かけ上の光感度の関係を説明す
る。図６（ａ）は固体撮像装置の中央部に位置する１個
の光電変換素子を、図６（ｂ）は固体撮像装置の周辺部
に位置する１個の光電変換素子を示したものである。こ
れらの図において、２ａは本発明の光電変換素子、２ｂ
は従来の光電変換素子を位置的に示したものであり、９
はマイクロレンズである。また３２、３３はそれぞれ光
電変換素子に入射する入射光線を示しており、３２は撮
影レンズが絞り込まれている状態の入射光線を、３３は
絞り開放に近い状態の入射光線を示している。なお、撮
影レンズは図示していないが、固体撮像装置を用いてカ
メラを構成した場合に用いるレンズであり、絞りととも
にカメラの光学系を構成するものである。このように、
撮影レンズの絞りを絞ったときの入射光線３２は光電変
換素子２ａ、２ｂにともに入射しており、その点に関し
ては従来と本発明とは差がない。しかしながら、撮影レ
ンズの絞りを開放していくと、入射光線は３３のように
なる。この場合、従来の光電変換素子２ｂの位置では入
射光線３２と入射光線３３との差３４は無効光になる
が、本発明の光電変換素子２ａの位置では十分に有効光
となる。
【００２９】また図６（ｂ）に示す固体撮像装置の周辺
部では、すべての入射光線は斜め方向からマイクロレン
ズ９に入射することになる。入射光線３５ｂと入射光線
３５ｃの間にある入射光線は本発明および従来の光電変
換素子２ａ、２ｂともに受光することができるが、入射
光線３５ａと入射光線３５ｂの間にある入射光線３６は
本発明の光電変換素子２ａの位置には入射するが、従来
の光電変換素子２ｂの位置には入射せず、無効光とな
る。
部では、すべての入射光線は斜め方向からマイクロレン
ズ９に入射することになる。入射光線３５ｂと入射光線
３５ｃの間にある入射光線は本発明および従来の光電変
換素子２ａ、２ｂともに受光することができるが、入射
光線３５ａと入射光線３５ｂの間にある入射光線３６は
本発明の光電変換素子２ａの位置には入射するが、従来
の光電変換素子２ｂの位置には入射せず、無効光とな
る。
【００３０】したがって本発明の固体撮像装置では、従
来無効光となっていた入射光線も光電変換素子に入射す
ることになり、その分見かけ上の感度が向上することに
なる。
来無効光となっていた入射光線も光電変換素子に入射す
ることになり、その分見かけ上の感度が向上することに
なる。
【００３１】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、マイクロ
レンズと光電変換素子との距離を従来の固体撮像装置に
比べて短くでき、光電変換素子への入射光量を大きくで
きるという有利な効果が得られる。マイクロレンズと光
電変換素子との距離を短くしたときの効果は、特に、低
照度での撮像条件で撮像レンズの絞りが開いた（Ｆ値が
小さい）場合のように、斜め光成分が多い場合、あるい
は、超小型カメラレンズのように射出瞳距離の短い場合
における固体撮像装置の周辺部で特に顕著であり、中央
部と周辺部の光電変換素子の見かけ上の感度の差が小さ
くなる。
レンズと光電変換素子との距離を従来の固体撮像装置に
比べて短くでき、光電変換素子への入射光量を大きくで
きるという有利な効果が得られる。マイクロレンズと光
電変換素子との距離を短くしたときの効果は、特に、低
照度での撮像条件で撮像レンズの絞りが開いた（Ｆ値が
小さい）場合のように、斜め光成分が多い場合、あるい
は、超小型カメラレンズのように射出瞳距離の短い場合
における固体撮像装置の周辺部で特に顕著であり、中央
部と周辺部の光電変換素子の見かけ上の感度の差が小さ
くなる。
【図１】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の
要部断面図
要部断面図
【図２】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の
要部断面図
要部断面図
【図３】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の
製造方法の前半工程を説明するための工程断面図
製造方法の前半工程を説明するための工程断面図
【図４】本発明の実施の形態１における固体撮像装置の
製造方法の後半工程を説明するための工程断面図
製造方法の後半工程を説明するための工程断面図
【図５】本発明の実施の形態２における固体撮像装置の
製造方法を説明するための工程断面図
製造方法を説明するための工程断面図
【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施の形態におけ
る固体撮像装置の光学系を説明するための図
る固体撮像装置の光学系を説明するための図
【図７】従来の固体撮像装置の要部断面図
２ 光電変換素子 ７ 平坦化層 ８ａ カラーフィルタ（Ｒフィルタ） ８ｂ カラーフィルタ（Ｇフィルタ） ８ｃ カラーフィルタ（Ｂフィルタ） ９ マイクロレンズ １０ フィルタ厚さ調整層
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板の主面に複数の光電変換素子
が２次元的に配置され、前記半導体基板上に平坦化層が
形成され、前記平坦化層上に異なる厚さの複数種類のカ
ラーパターンからなるカラーフィルタが形成され、透明
樹脂からなるフィルタ厚さ調整層が最大厚さのカラーパ
ターンを除く前記カラーフィルタ上に形成され、前記光
電変換素子に対応して前記最大厚さのカラーパターン上
および前記フィルタ厚さ調整層上にマイクロレンズが形
成された固体撮像装置であって、前記フィルタ厚さ調整
層の厚さと該フィルタ厚さ調整層下に形成されたカラー
フィルタの厚さとの合計が前記最大厚さのカラーパター
ンの厚さと略等しくなるように前記フィルタ厚さ調整層
が形成されていることを特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項２】 半導体基板の主面に複数の光電変換素子
が２次元的に配置され、前記半導体基板上に平坦化層が
形成され、前記平坦化層上の一部の領域に透明樹脂から
なるフィルタ厚さ調整層が形成され、前記平坦化層上お
よび前記フィルタ厚さ調整層上に異なる厚さの複数種類
のカラーパターンからなるカラーフィルタが形成され、
かつ、前記平坦化層上には最大厚さのカラーパターンが
配置され、前記カラーフィルタ上に前記光電変換素子に
対応してマイクロレンズが形成された固体撮像装置であ
って、前記フィルタ厚さ調整層の厚さと該フィルタ厚さ
調整層上に形成された前記カラーフィルタの厚さとの合
計が前記平坦化層上に形成された前記最大厚さのカラー
パターンの厚さと略等しくなるように前記フィルタ厚さ
調整層が形成されていることを特徴とする固体撮像装
置。 - 【請求項３】 マイクロレンズの下に、該マイクロレン
ズを構成する樹脂材料とカラーフィルタを構成する樹脂
材料との反応を防止する反応防止層が形成されているこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の固体撮像装
置。 - 【請求項４】 光電変換素子が２次元的に配置形成され
た半導体基板上に透明樹脂材料を用いて該半導体基板表
面を平坦化する平坦化層を形成する工程と、前記平坦化
層上に異なる厚さの複数種類のカラーパターンからなる
カラーフィルタを形成する工程と、最大厚さのカラーパ
ターンを除く前記カラーフィルタ上に透明樹脂からなる
フィルタ厚さ調整層を形成する工程と、前記光電変換素
子に対応して前記最大厚さのカラーパターン上および前
記フィルタ厚さ調整層上にマイクロレンズを形成する工
程とを有する固体撮像装置の製造方法であって、前記フ
ィルタ厚さ調整層の厚さと該フィルタ厚さ調整層下に形
成されたカラーフィルタ厚さとの合計が前記最大厚さの
カラーパターンの厚さと略等しくなるように前記フィル
タ厚さ調整層を形成する工程とを備えたことを特徴とす
る固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項５】 光電変換素子が２次元的に配置形成され
た半導体基板上に透明樹脂材料を用いて半導体基板表面
を平坦化する平坦化層を形成する工程と、前記平坦化層
上の一部の領域にフィルタ厚さ調整層を形成する工程
と、前記平坦化層上および前記フィルタ厚さ調整層上に
異なる厚さの複数種類のカラーパターンからなるカラー
フィルタを形成し、かつ、前記平坦化層上には最大厚さ
のカラーパターンを配置する工程と、前記フィルタ上に
前記光電変換素子に対応してマイクロレンズを形成する
工程とを有する固体撮像装置の製造方法であって、前記
フィルタ厚さ調整層の厚さと該フィルタ厚さ調整層上に
形成されたカラーフィルタの厚さとの合計が前記平坦化
層上に形成された前記最大厚さのカラーパターンの厚さ
と略等しくなるように前記フィルタ厚さ調整層を形成す
ることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9308798A JPH11289073A (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9308798A JPH11289073A (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11289073A true JPH11289073A (ja) | 1999-10-19 |
Family
ID=14072756
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9308798A Pending JPH11289073A (ja) | 1998-04-06 | 1998-04-06 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11289073A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005101266A (ja) * | 2003-09-25 | 2005-04-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 固体撮像装置、その製造方法およびカメラ |
| JP2006269533A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその製造方法、電子情報機器 |
| KR100749271B1 (ko) * | 2001-11-06 | 2007-08-13 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법 |
| KR100793563B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2008-01-14 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 시모스 이미지센서 제조방법 |
| JP2008113171A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Fujifilm Corp | 撮像装置 |
| CN100449764C (zh) * | 2003-11-18 | 2009-01-07 | 松下电器产业株式会社 | 光电探测器 |
| JP2010232537A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Fujifilm Corp | 撮像素子 |
| JP2011049564A (ja) * | 2003-06-09 | 2011-03-10 | Micron Technology Inc | 調整されたカラーフィルタを有する撮像装置 |
| JP2011223382A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Olympus Corp | 撮像装置 |
-
1998
- 1998-04-06 JP JP9308798A patent/JPH11289073A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100793563B1 (ko) * | 2001-06-30 | 2008-01-14 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 시모스 이미지센서 제조방법 |
| KR100749271B1 (ko) * | 2001-11-06 | 2007-08-13 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법 |
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| CN100449764C (zh) * | 2003-11-18 | 2009-01-07 | 松下电器产业株式会社 | 光电探测器 |
| JP2006269533A (ja) * | 2005-03-22 | 2006-10-05 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその製造方法、電子情報機器 |
| JP2008113171A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Fujifilm Corp | 撮像装置 |
| JP2010232537A (ja) * | 2009-03-27 | 2010-10-14 | Fujifilm Corp | 撮像素子 |
| JP2011223382A (ja) * | 2010-04-12 | 2011-11-04 | Olympus Corp | 撮像装置 |
| US9188841B2 (en) | 2010-04-12 | 2015-11-17 | Olympus Corporation | Imaging device |
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