JPH11312796A - ダイオ―ドカラ―センサの構造 - Google Patents

ダイオ―ドカラ―センサの構造

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JPH11312796A
JPH11312796A JP1004999A JP1004999A JPH11312796A JP H11312796 A JPH11312796 A JP H11312796A JP 1004999 A JP1004999 A JP 1004999A JP 1004999 A JP1004999 A JP 1004999A JP H11312796 A JPH11312796 A JP H11312796A
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JP
Japan
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color
color sensor
filter
film
black matrix
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Pending
Application number
JP1004999A
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English (en)
Inventor
Chikyo Ryu
智 強 劉
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United Microelectronics Corp
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United Microelectronics Corp
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    • 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
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/182—Colour image sensors

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 入射光がカラーフィルタでフィルタされたと
き、カラーフィルタで発生する散乱効果のために各単色
光のカラー品質が劣化するのを防止することの出来るダ
イオードカラーセンサの構造を提供する。 【解決手段】 ダイオードカラーセンサの構造は以下の
構成からなる。まず、異なるカラー光を吸収し、検知す
るための、複数のカラーセンサ領域を含むカラーセンサ
層22が基板20上に形成される。ついで、透明平坦化
膜26で被覆された黒色マトリックス膜24がこのカラ
ーセンサ層22上に分散顔料法により形成され、カラー
センサ領域22a,22b,22cのインターフェイス
上に位置する。これにより単色光間での干渉効果が減少
する。つぎに、少なくとも赤フィルタR2、緑フィルタ
G2および青フィルタB2を含むカラーフィルタ28が
この透明平坦化膜26上に形成され、最後に保護用カバ
ー膜30がこのカラーフィルタ28上に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はダイオードカラーセ
ンサの構造と製造方法に係り、特に黒色マトリックス層
を用いた相補型金属−酸化膜半導体(CMOS)ダイオ
ードカラーセンサの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】CMOSダイオードは通常PCカメラや
ディジタルカメラに使用される。一般に、ダイオードカ
ラーセンサの構造は、基板上に異なる色に対応する異な
るカラーセンサ領域を含むカラーセンサ層を有する。こ
のカラーセンサ層はカラーフィルタによって被覆され、
さらにカラー膜によって保護されている。
【0003】通常、すべての種類の色と入射角とを含む
入射光はカラーフィルタによってフィルタされ赤、緑、
青の3種類のカラー光となる。各カラー光はそれぞれの
カラーセンサによって吸収され、検知される。
【0004】基板10上に被着されたカラーセンサ層1
2を有する従来のCMOSダイオードの構造が図2に示
されている。カラーセンサ層12は多数の異なるカラー
センサ領域12a,12b,12cを含んでいる。次に
カラーフィルタ14がカラーセンサ層12の上、12
a,12b,12c上に形成される。
【0005】カバー膜16で保護されたカラーフィルタ
14は、それぞれ対応するカラーセンサ領域12a,1
2b,12cに対応して赤フィルタR1、緑フィルタG
1および青フィルタB1で構成される。通常、すべての
種類の色と入射角とを含む入射光はカラーフィルタによ
ってフィルタされ、赤、緑、青の3種類のカラー光とな
る。つぎに、各カラー光はそれぞれのカラーセンサに吸
収され検知される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のダイオ
ードカラーセンサには以下のような多くの問題点があ
る。 1.入射光がカラーフィルタでフィルタされたとき、カ
ラーフィルタで発生する散乱効果のために、各単色光の
カラー品質が劣化する。 2.現在のCMOSダイオードにおける技術では画素
(ピクセル)の解像度のレベルは100万のオーダーで
あるので、ピクセルの大きさは5μm程度に小さく、そ
のため光励起率は減少し、しかも平坦化膜が必要とされ
る。したがって赤、緑、青の単色光に対する受光特性の
改善が必要となる。 3.従来のカラーセンサ層には、効果的に光を遮蔽する
手段がなかった。典型的には、ウェハ上に存在する金属
配線を光遮蔽手段として使用していた。しかし、この種
の光遮蔽手段は、カラーセンサ層の直上に位置しておら
ずしかも光遮蔽の面積が大きすぎるため必ずしも効率的
ではなかった。さらに追加のプロセスやフォトマスクが
必要となるため製造コストが著しく上昇する。従って本
発明の目的は、カラーセンサ層上に形成される黒色マト
リックス膜を用いてCMOSダイオードカラーセンサの
構造を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】黒色マトリックス、即
ち、より効果的な光遮蔽手段が散乱効果を防止し、単色
光のカラー品質を向上させる。上記目的を達成するため
に本発明ではCMOSダイオードカラーセンサの構造を
開示している。本発明のCMOSダイオードカラーセン
サは、異なるカラー光を吸収し検知する複数のカラーセ
ンサ領域を持ったカラーセンサ層を有する基板を含む。
つぎに、カラーセンサ層上に黒色マトリックス膜が形成
される。ついで、黒色マトリックス膜上に透明平坦化膜
が形成される。つぎに、少なくとも赤フィルタ領域、緑
フィルタ領域および青フィルタ領域を含むカラーフィル
タが透明平坦化層上に形成される。最後に、保護用カバ
ー膜がこのカラーフィルタ層上に形成される。
【0008】さらに上記目的を達成するために、本発明
では以下のようなCMOSダイオードカラーセンサの製
造方法を開示している。まず、基板が用意され、複数の
カラーセンサ領域を含むカラーセンサ層がこの基板上に
形成され、異なるカラー光を吸収し検知する。ついで、
分散顔料法を使用して黒色マトリックス膜がこのカラー
センサ層上に形成され、これらのカラーセンサ領域間の
インターフェイス上に位置する。これにより単色光間の
干渉を減少させる。つぎに透明な平坦化層がこの黒色マ
トリックス膜上に形成される。つぎに、少なくとも赤フ
ィルタ領域、緑フィルタ領域および青フィルタ領域を持
つカラーフィルタがこの透明平坦化層上に形成される。
最後に保護用カバー膜によって被覆される。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は本発明の好ましい実施の形
態に係るCMOSダイオードカラーセンサの構造を示し
たものである。図1(A)は断面図を、図1(B)はそ
の上面図をそれぞれ示している。異なるカラー光を吸収
する複数のカラーセンサ領域、例えば、カラーセンサ領
域22a、カラーセンサ領域22bおよびカラーセンサ
領域22c、を含むカラーセンサ層22が基板20上に
形成される。つぎに、好ましくはある種の不透明黒色顔
料からつくられた黒色マトリックス膜24がこのカラー
センサ層22上、即ち、カラーセンサ領域22a,22
b,22c上に形成される。
【0010】黒色マトリックス膜24は好ましくは分散
顔料法によって形成される。本発明では、この黒色マト
リックス膜24は、好ましくはこれらのカラーセンサ領
域22a,22b,22cの間のインターフェイスの周
囲に位置するように、上面からみてマトリックス格子状
に形成される。これにより、矩形の空所がカラーセンサ
領域に遮蔽されないように整合し、単色光相互の干渉が
減少する。
【0011】つぎに、アクリル物質からなる透明平坦化
膜26が黒色マトリックス膜24上に形成される。つい
で、この透明平坦化膜26上に、赤フィルタR2、緑フ
ィルタG2および青フィルタ領域B2を持つカラーフィ
ルタ28が、例えば、電気分解法、染色法又は分散顔料
法によって形成される。ついで、保護用のカバー膜30
が上部に形成される。一般に、ダイオードカラーセンサ
に入射する入射光は単なるカラー光と異なる入射角とを
有している。この黒色マトリックス膜24はこれらの単
色光間の干渉を低減させる。入射光がカラーフィルタ2
8によってフィルタされると、それぞれカラーフィルタ
R2,G2,B2によって赤、緑、青色光となる。そし
てカラーセンサ領域22a,22b,22cによってそ
れぞれ吸収され検知される。
【0012】図1(B)に示すように、この黒色マトリ
ックス膜24は、カラーセンサ層22上で、赤フィルタ
R2、緑フィルタG2および青フィルタB2を含むカラ
ーフィルタ28の下に形成される。図1(B)から明ら
かなように、黒色マトリックス膜24はマトリックス格
子(黒点で示す領域)状に形成され、矩形の空所が、そ
れぞれカラーフィルタに含まれるカラーフィルタ要素R
2,G2,B2に整合するマトリックス状の行列となる
ように位置合せされる。
【0013】
【発明の効果】上述したように、本発明の好ましい実施
の形態は以下に示す特徴を有するCMOSダイオードカ
ラーセンサの構造と製造方法を提供する。 1.本発明では黒色マトリックス膜24を使用してお
り、これにより入射光がカラーフィルタによりフィルタ
された後の異なるカラーフィルタ要素間での干渉を防止
する。したがって散乱効果が防止され、各単色光のカラ
ー品質が改善される。 2.本発明の黒色マトリックス膜24は、百万オーダー
を持つCMOSダイオードで作製される高解像度ピクセ
ルを有する現在の技術に適用可能であり、赤、緑、青の
単色光に対する受光特性を満足するよう光励起率を増加
させることが出来る。 3.本発明の黒色マトリックス膜24は、カラーセンサ
層22の直上にわずかに遮蔽領域をつくるように位置す
るため効率的に光を遮蔽する。さらに、従来の金属配線
のかわりに光遮蔽用の黒色マトリックス膜を使用するた
め工程やフォトマスク数を削減することが出来、製造コ
ストを減らすことが出来る。
【0014】本発明は好ましい実施の形態を用いて説明
されているが、本発明はこれらの実施の形態に限定され
ないことは明らかである。逆に、種々の変形と変更とを
含むように意図されている。従って本発明の特許請求の
範囲はこれらの変形や類似の構造を含むよう広く解釈さ
れなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好ましい実施の形態に係るCMOSダ
イオードカラーセンサの構造図で、(A)は断面図、
(B)は上面図である。
【図2】従来のCMOSダイオードカラーセンサの断面
構造図である。
【符号の説明】
20 基板 22 カラーセンサ層 24 黒色マトリックス膜 26 透明平坦化膜 28 カラーフィルタ 30 カバー膜

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板と、 異なるカラー光を吸収及び検知するための複数のカラー
    センサ領域を有する前記基板上のカラーセンサ層と、 複数の矩形状空所を有するマトリックス格子の形状を持
    った前記カラーセンサ層上の黒色マトリックス膜と、 少なくとも前記黒色マトリックス膜上に形成された透明
    平坦化膜と、 少なくとも赤、緑および青のフィルタからなる前記透明
    平坦化膜上のカラーフィルタと、 前記カラーフィルタ上のカバー膜とを備え、 前記カラーセンサ領域の間には複数のインターフェイス
    があり、 前記黒色マトリックス膜は少なくとも前記インターフェ
    イスを覆い、前記カラーセンサ領域を露出している、こ
    とを特徴とするダイオードカラーセンサの構造。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の構造において、 前記黒色マトリックス膜は不透明顔料からなることを特
    徴とするダイオードカラーセンサの構造。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の構造において、 前記黒色マトリックス膜が分散顔料法により形成される
    ことを特徴とするダイオードカラーセンサの構造。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載の構造において、 前記黒色マトリックス膜の各矩形状空所がそれぞれ前記
    赤、緑および青のフィルタ上に配置されていることを特
    徴とするダイオードカラーセンサの構造。
  5. 【請求項5】 請求項1に記載の構造において、 前記透明平坦化膜の材料がアクリル(acrylic)
    であることを特徴とするダイオードカラーセンサの構
    造。
  6. 【請求項6】 請求項1に記載の構造において、 前記カラーフィルタが好ましくは電気分解法によって形
    成されることを特徴とするダイオードカラーセンサの構
    造。
  7. 【請求項7】 請求項1に記載の構造において、 前記カラーフィルタが好ましくは染色法によって形成さ
    れることを特徴とするダイオードカラーセンサの構造。
  8. 【請求項8】 請求項1に記載の構造において、 前記カラーフィルタが分散顔料法によって形成されるこ
    とを特徴とするダイオードカラーセンサの構造。
JP1004999A 1998-03-19 1999-01-19 ダイオ―ドカラ―センサの構造 Pending JPH11312796A (ja)

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