JP2002314058A

JP2002314058A - 固体撮像素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002314058A
Application number: JP2001118019A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Otsuka; 洋一大塚
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-04-17
Filing date: 2001-04-17
Publication date: 2002-10-25

Abstract

(57)【要約】【課題】斜め入射光に対して充分な光感度が得られる
ようにする。【解決手段】各光センサー１０４ごとに光センサー１
０４の上に設けられた、凸面状の上面を有する透明材料
から成る層内マイクロ凸レンズ１３４を含み、その上面
に１μｍ以下のほぼ一定の膜厚で被着された、たとえば
有機顔料を主要構成材料とするカラーフィルター４を備
えている。カラーフィルター４は、たとえば蒸着重合法
などのドライ成膜法により、顔料を層内マイクロ凸レン
ズ１３４上に成膜して形成することができる。層内マイ
クロ凸レンズ１３４とカラーフィルター４との間に平坦
化層が介在せず、また、カラーフィルター４は感光剤や
硬化剤を含まず薄く形成できるので、上層部の高さＨを
抑えて、斜め入射光も光センサー１０４上に確実に集光
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像素子および
固体撮像素子の製造方法に関し、特に固体撮像素子を構
成するカラーフィルターおよびその形成方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】デジタルスチルカメラやデジタルビデオ
カメラに用いられる固体撮像素子は、カメラの解像度を
高めるべく多画素化が図られ、またカメラ光学系の小型
化にともないチップサイズの縮小が図られている。たと
えば小型ビデオカメラに使用される光学サイズの主流は
１／３型から１／４型へと移行し、さらには１／６型以
降の検討もなされている。また、画素数は２５万画素、
３６万画素、５６万画素と拡大し、さらには１００万画
素を越える範囲にまで広がっている。カメラの高解像度
化や小型化への要求は強く、固体撮像素子の画素サイズ
は今後さらに縮小することが予想される。

【０００３】図８は従来の固体撮像素子を示す部分平面
図、図９は図８のＡＡ’線部分側断面図である。図８に
示したように、従来のカラー固体撮像素子１０２は、半
導体基板上に多数の光センサー１０４をマトリクス状に
配列し各光センサー１０４の列ごとにＣＣＤ（Ｃｈａｒ
ｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）構造の垂直電荷
転送レジスター１０６を延設して構成されている。より
詳しくは、図９に示したように、半導体基板１０８の表
面部に光センサー１０４がｐｎ接合のフォトダイオード
として形成され、その両側に垂直電荷転送レジスター１
０６を構成する電荷転送路１１０が配置されている。電
荷転送路１１０の上には電荷転送電極１１２配列され、
電荷転送電極１１２は絶縁膜を介して遮光膜１１４によ
り覆われている。

【０００４】光センサー１０４および遮光膜１１４の上
には透明な絶縁性材料から成る平坦化層１１６が形成さ
れ、その上にカラーフィルター１１８が積層されてい
る。そして、カラーフィルター１１８の上には、平坦化
層１２０を介して各光センサー１０４ごとに透明材料か
ら成るマイクロレンズ１２２が形成されている。

【０００５】なお、カラーフィルター１１８はたとえば
赤、青、緑の３種類が用いられ、これらのカラーフィル
ター１１８は各光センサー１０４に対して、たとえば図
１０の平面図に示したように配列されている。図中、Ｒ
は緑、Ｂは青、Ｇは緑の各カラーフィルターを表してい
る。

【０００６】このような構造において、半導体基板１０
８に対して垂直な垂直入射光Ｌ１が入射すると、この光
はマイクロレンズ１２２により光センサー１０４の受光
面上に集光され、光センサー１０４はこれにより信号電
荷を生成する。また、半導体基板１０８に垂直な仮想直
線に対し角度θを成し斜めに入射する斜め入射光Ｌ２が
入射した場合にも、この光は同様に光センサー１０４の
受光面上に集められ、光センサー１０４は対応する信号
電荷を生成する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
固体撮像素子の高解像度化や小型化のため、画素が縮小
された場合には、斜め入射光が光センサー１０４の受光
面上に集光されないという問題が生じる。図１１は画素
サイズの小さい固体撮像素子を示す部分側断面図であ
る。図中、図９と同一の要素には同一の符号が付されて
いる。１つの光センサー１０４と、その光センサー１０
４に隣接し同光センサーから信号電荷を取り込む垂直電
荷転送レジスター１０６の箇所はユニットセルとも呼ば
れる。このユニットセルの幅は、図９に示した固体撮像
素子ではＰであり、一方、図１１の固体撮像素子１２４
では、１／２に縮小され、それにともない光センサー１
０４の受光面の幅は、図に示したように非常に狭いもの
となっている。

【０００８】したがって、垂直入射光Ｌ１は、マイクロ
レンズ１２２により光センサー１０４の受光面上に集光
され、光センサー１０４はこれにより信号電荷を生成す
る一方、斜め入射光Ｌ２は遮光膜１１４上に集光されて
しまい、光センサー１０４は充分な信号電荷を生成する
ことができない。そのため、固体撮像素子１２４では斜
め入射光に対して光感度が低下する。

【０００９】この問題は上層部の高さＨ（半導体基板表
面からマイクロレンズ１２２の底面までの高さ）が高い
ほど顕著となるので、上層部の高さＨを低くすべく特開
平１１−２７５８８号公報には、平坦化層１１６を取り
除く手法が提案されている。しかし、平坦化層１１６は
その上に形成するカラーフィルター１１８の膜厚のムラ
を防止するために必要であり、平坦化層１１６を設けな
い構造ではカラーフィルター１１８の膜厚のムラにとも
なう色ムラなどの画質の劣化が生じるため、実用化には
至っていない。

【００１０】また、上層部の高さＨを低くするために、
カラーフィルター１１８を薄く形成することが考えられ
る。カラーフィルター１１８は従来、感光性を備えた染
色基材をフォトリソグラフィーによりパターン化して染
色を行ったり、あるいは色素を含有する感光性樹脂をフ
ォトリソグラフィーによってパターン化することで形成
していた。しかし、このれらの手法では、フォトリソグ
ラフィー又、カラーフィルターの耐久性確保のためにか
ならず所定量の感光剤や硬化剤及び、バインダー樹脂が
染色基材や感光性樹脂に含まれている必要があるため、
カラーフィルター１１８の薄膜化には限界がある。ま
た、染色基材中に含有させ得る色素量には上限があり、
そして感光性樹脂としての性能を維持するために感光性
樹脂中の色素の含有量は制限される。したがって、カラ
ーフィルター１１８として機能させるべくカラーフィル
ター１１８に充分な色素量を含有させるためには、ある
程度の厚みが必要であり、この点でも従来のカラーフィ
ルター１１８の薄膜化には限界がある。

【００１１】上記問題を解決する他の手法として、特開
平１１−１０３０３６号公報には、層内レンズを用いる
技術が開示されている。図１２は同層内レンズを備えた
従来の固体撮像素子を示す部分側断面図であり、図中、
図１１と同一の要素には同一の符号が付されている。

【００１２】図１２に示したように、固体撮像素子１２
６では、光センサー１０４の上に透明材料から成る層内
マイクロ凹レンズ１２８が形成され、その上に、層内マ
イクロ凹レンズ１２８より屈折率の大きい埋め込み層１
３０を介してカラーフィルター１１８が形成されてい
る。したがって、固体撮像素子１２６では、斜め入射光
Ｌ２はマイクロレンズ１２２とともに層内マイクロ凹レ
ンズ１２８によっても集光されるので、固体撮像素子１
２４の場合より光センサー１０４の受光面に入射し易く
なるが、それでも、ユニットセルサイズが３．０μｍ程
度までが限界である。

【００１３】図１３は層内マイクロ凹レンズ１２８とと
もに層内マイクロ凸レンズを設けた従来の固体撮像素子
（特開２０００−１６４８３７号公報）を示す部分断面
側面図である。図中、図１２と同一の要素には同一の符
号が付されている。図１３に示した固体撮像素子１３２
では、上記埋め込み層１３０の上面が凸面状に形成され
て層内マイクロ凸レンズ１３４を成し、その上に平坦化
層１３６を介してカラーフィルター１１８が形成されて
いる。ここで層内マイクロ凸レンズ１３４の屈折率は、
層内マイクロ凹レンズ１２８の屈折率より大きく、一
方、平坦化層１３６の屈折率より小さい。

【００１４】この固体撮像素子１３２では入射光はマイ
クロレンズ１２２、層内マイクロ凹レンズ１２８、なら
びに層内マイクロ凸レンズ１３４によって、より強く集
光されるので、斜め入射光Ｌ２は固体撮像素子１２６の
場合より光センサー１０４の受光面に入射し易くなる
が、それでも、ユニットセルサイズが２．５μｍ程度ま
でが限界である。ユニットセルサイズがそれ以下となる
と斜め入射光に対する感度低下が顕著となる。

【００１５】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、その目的は、ユニットセルサイズが小
さい場合にも斜め入射光に対して充分な光感度が得られ
る固体撮像素子および同固体撮像素子の製造方法を提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、半導体基板上に配列された複数の光センサー
と、各光センサーごとに光センサーの上に設けられた、
凸面状の上面を有する透明材料から成る層内マイクロレ
ンズとを含む固体撮像素子であって、前記層内マイクロ
レンズの上面にほぼ一定の膜厚で被着された、顔料を主
要構成材料とするカラーフィルターを含むことを特徴と
する。

【００１７】また、本発明は、半導体基板上に配列され
た複数の光センサーと、各光センサーごとに光センサー
の上に設けられた、凸面状の上面を有する透明材料から
成る層内マイクロレンズとを含む固体撮像素子を製造す
る方法であって、前記層内マイクロレンズの上面に、顔
料をドライ成膜法により付着させて、ほぼ一定の膜厚の
カラーフィルターを形成する工程を含むことを特徴とす
る。

【００１８】本発明の固体撮像素子および本発明の製造
方法により作製した固体撮像素子では、層内マイクロレ
ンズの上面にほぼ一定の膜厚で顔料を主要構成材料とす
るカラーフィルターが被着されている。このような構造
では、層内マイクロレンズとカラーフィルターとの間に
従来のように平坦化層が介在しないので、その分、光セ
ンサーの上層部の高さを抑えることができる。そして、
カラーフィルターは顔料を主要構成材料として形成さ
れ、従来のように感光剤や硬化剤を含まないので、薄膜
化が可能である。その結果、光センサーの上層部の高さ
を低くすることができ、斜め入射光を光センサーの受光
面に確実に集光させて、斜め入射光に対しても高い光感
度を得ることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態例につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明による固体撮
像素子の一例を示す部分側断面図である。図中、図１３
などと同一の要素には同一の符号が付されている。実施
の形態例の固体撮像素子は一例として、図８に示した従
来の固体撮像素子と同様、光センサー１０４を半導体基
板１０８上にマトリクス状に配列し、各光センサー１０
４の列ごとに垂直電荷転送レジスター１０６を設けて構
成されている。そして、図１に示したように、実施の形
態例の固体撮像素子２は、各光センサー１０４ごとに光
センサー１０４の上に設けられた、凸面状の上面を有す
る透明材料から成る層内マイクロ凸レンズ１３４を含
み、その上面に１μｍ以下のほぼ一定の膜厚で被着され
た、たとえば有機顔料を主要構成材料とするカラーフィ
ルター４を備えている。

【００２０】なお、光センサー１０４の両側部には、従
来の固体撮像素子と同様に、垂直電荷転送レジスター１
０６が図１において紙面に直交する方向に延設され、各
垂直電荷転送レジスター１０６は、基板表面部に形成さ
れた電荷転送路１１０および、その上に配列された電荷
転送電極１１２を含み、電荷転送電極１１２は遮光膜１
１４により覆われている。また、カラーフィルター４の
色は光センサー１０４により異なっており、従来の固体
撮像素子と同様、図１０に示したように配列されてい
る。

【００２１】各光センサー１０４の上には、図１に示し
たように、透明材料による層内マイクロ凹レンズ１２８
が形成され、上記層内マイクロ凸レンズ１３４は、この
層内マイクロ凹レンズ１２８の上に形成されている。ま
た、上記カラーフィルター４の上には透明材料から成る
平坦化層６が形成され、その上にマイクロレンズ１２２
が形成されている。

【００２２】このような構造では、層内マイクロ凸レン
ズ１３４とカラーフィルター４との間に従来のように平
坦化層が介在しないので、その分、光センサー１０４の
上層部の高さＨを抑えることができる。そして、カラー
フィルター４は顔料を主要構成材料として形成され、従
来のように感光剤や硬化剤を含まないので、上述のよう
に１μｍ以下に薄膜化することが可能である。その結
果、光センサー１０４の上層部の高さＨを低くすること
ができ、図１に示したように、垂直入射光Ｌ１は無論の
こと、斜め入射光Ｌ２を光センサー１０４の受光面に確
実に集光させて、斜め入射光Ｌ１に対しても高い光感度
を得ることができる。

【００２３】固体撮像素子２の構造により、具体的には
ユニットセルサイズを２．５μｍ〜２μｍ程度まで縮小
させた場合にも対応でき、斜め入射光に対し高い光感度
を確保することが可能である。ただし、本発明はユニッ
トセルサイズの小さい固体撮像素子に限らず、ユニット
セルサイズの比較的大きい固体撮像素子に応用してもよ
く、その場合にも斜め入射光に対する光感度の向上を図
ることができる。

【００２４】図２は本発明の第２の実施の形態例として
の固体撮像素子を示す部分側断面図である。図中、図１
と同一の要素には同一の符号が付されている。図２に示
した第２の実施の形態例の固体撮像素子１０が、上記固
体撮像素子２と異なるのは、マイクロレンズとカラーフ
ィルター４との間に平坦化層６が介在しない構造として
いる点であり、図２に示したように、カラーフィルター
４の上に直接、マイクロレンズ１２が形成されている。
したがって、この固体撮像素子１０では、マイクロレン
ズ１２の底部１４の高さを、カラーフィルター４の頂部
４Ａより低い位置とすることができ、上層部の高さＨを
さらに低く抑えて、斜め入射光Ｌ２に対する光感度をい
っそう向上させることができる。

【００２５】上記カラーフィルター４は、本発明にもと
づき、一例として次のような工程で形成することができ
る。図３ないし図５の（Ａ）から（Ｈ）は、本発明の固
体撮像素子の製造方法にもとづくカラーフィルターの形
成工程の一例を示す部分側断面図である。図中、図１と
同一の要素には同一の符号が付されている。なお、図３
ないし図５では、層内マイクロ凸レンズ１３４の下層お
よび上層は省略されている。また、図３ないし図５の
（Ａ）から（Ｄ）は、図１０におけるＣＣ’線に沿った
断面を示し、したがって赤および緑のカラーフィルター
が隣接する箇所の断面を示している。一方、図３ないし
図５の（Ｅ）から（Ｈ）は、図１０におけるＤＤ’線に
沿った断面を示し、したがって緑および青のカラーフィ
ルターが隣接する箇所の断面を示している。

【００２６】図３の（Ａ）および（Ｅ）にそれぞれ示し
たように、凸面状の上面を有する、たとえばプラズマＣ
ＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）法によるシリコンナイトライドから成る層内
マイクロ凸レンズ１３４を形成した後、図３の（Ｂ）お
よび（Ｆ）にそれぞれ示したように、その上面に緑の顔
料をドライ成膜法の一例として蒸着重合法により付着さ
せて、望ましくは２００ｎｍ〜６００ｎｍの厚さの緑の
蒸着重合膜１６を形成する。

【００２７】次に、図３の（Ｃ）および（Ｇ）にそれぞ
れ示したように、蒸着重合膜１６の上に、周知のフォト
リソグラフィー法により、緑のカラーフィルターを形成
する箇所において選択的にポジ型フォトレジスト層１８
を形成する。そして、図３の（Ｄ）および（Ｈ）にそれ
ぞれ示したように、ポジ型フォトレジスト層１８をマス
クとして、酸素ガスを主成分とするガスを用いたドライ
エッチングを行い、ポジ型フォトレジスト層１８で覆わ
れていない箇所の蒸着重合膜１６を除去し、その後、ポ
ジ型フォトレジスト層１８をＥＬ（乳酸エチル）やＭＭ
Ｐ（メチル−３−メトキシプロピオネート）などの有機
溶剤を用いて溶解させ、除去する。これにより、緑のカ
ラーフィルター２０が形成される。

【００２８】つづいて、図４の（Ａ）および（Ｅ）にそ
れぞれ示したように、層内マイクロ凸レンズ１３４の表
面および緑のカラーフィルター２０の上に、後にエッチ
ングストッパーとして用いるマスキング膜２２を形成す
る。この膜は周知のプラズマＣＶＤ法によりシリコン酸
化膜として、望ましくは５０ｎｍ〜１５０ｎｍの厚さに
形成することができる。

【００２９】その後、図４の（Ｂ）および（Ｆ）にそれ
ぞれ示したように、マスキング膜２２の上に赤の顔料を
たとえば蒸着重合法により付着させて、望ましくは２０
０ｎｍ〜６００ｎｍの厚さの赤の蒸着重合膜２４を形成
する。次に、図４の（Ｃ）および（Ｇ）にそれぞれ示し
たように、蒸着重合膜２４の上にフォトリソグラフィー
法により、赤のカラーフィルターを形成する箇所におい
て選択的にポジ型フォトレジスト層２６を形成する。そ
して、図４の（Ｄ）および（Ｈ）にそれぞれ示したよう
に、ポジ型フォトレジスト層２６をマスクとしてドライ
エッチングを行い、ポジ型フォトレジスト層２６で覆わ
れていない箇所の蒸着重合膜２４を除去し、その後、ポ
ジ型フォトレジスト層２６を有機溶剤を用いて溶解さ
せ、除去する。これにより、赤のカラーフィルター２８
が形成される。

【００３０】つづいて、図５の（Ａ）および（Ｅ）にそ
れぞれ示したように、マスキング膜２２および赤のカラ
ーフィルター２８の上にマスキング膜３０を形成し、そ
の後、図５の（Ｂ）および（Ｆ）にそれぞれ示したよう
に、マスキング膜３０の上に青の顔料をたとえば蒸着重
合法により付着させて、望ましくは２００ｎｍ〜６００
ｎｍの厚さの青の蒸着重合膜３２を形成する。

【００３１】次に、図５の（Ｃ）および（Ｇ）にそれぞ
れ示したように、蒸着重合膜３２の上にフォトリソグラ
フィー法により、青のカラーフィルターを形成する箇所
において選択的にポジ型フォトレジスト層３４を形成す
る。そして、図５の（Ｄ）および（Ｈ）にそれぞれ示し
たように、ポジ型フォトレジスト層３４をマスクとして
ドライエッチングを行い、ポジ型フォトレジスト層３４
で覆われていない箇所の蒸着重合膜３２を除去し、その
後、ポジ型フォトレジスト層３４を有機溶剤を用いて溶
解させ、除去する。これにより、青のカラーフィルター
３６が形成される。

【００３２】なお、ここではドライ成膜法として蒸着重
合法を用いたが、これ以外にも、スパッター法、蒸着
法、イオンプレーティング法、光化学気相成長法、プラ
ズマ重合法などを用いることができる。また、赤、青、
緑の顔料としては有機顔料を用いることができる。

【００３３】次に、図１に示したマイクロレンズ１２２
の形成方法の一例について説明する。図６の（Ａ）ない
し（Ｃ）はマイクロレンズ１２２の形成方法の一例にお
ける各工程を示す固体撮像素子２の部分側断面図であ
る。図６の（Ａ）に示したように、まずカラーフィルタ
ー４の上に、アクリル系樹脂を周知のスピンコート法に
より成膜して平坦化層６を形成する。つづいて、図６の
（Ｂ）に示したように、平坦化層６の上に、感光性（ポ
ジ型）マイクロレンズ材３８を成膜した後、周知のフォ
トリソグラフィー法によりパターン化して、各層内マイ
クロ凸レンズ１３４の上方の箇所にのみ上記マイクロレ
ンズ材３８の膜を残す。そして、図６の（Ｃ）に示した
ように、パターン化したマイクロレンズ材３８の膜を熱
リフローにより適切に溶融させ、上面を凸面状に整形し
て、マイクロレンズ１２２を得る。

【００３４】次に、図２に示したマイクロレンズ１２の
形成方法の一例について説明する。図７の（Ａ）ないし
（Ｄ）はマイクロレンズ１２の形成方法の一例における
各工程を示す固体撮像素子１０の部分側断面図である。
図７の（Ａ）に示したように、まずカラーフィルター４
の上に、ポリスチレン系樹脂を周知のスピンコート法に
より成膜して樹脂膜４０を形成する。つづいて、図７の
（Ｂ）に示したように、樹脂膜４０の上に、ポジ型フォ
トレジスト４２を成膜した後、周知のフォトリソグラフ
ィー法によりパターン化して、各層内マイクロ凸レンズ
１３４の上方の箇所にのみポジ型フォトレジスト４２の
膜を残す。

【００３５】そして、図７の（Ｃ）に示したように、パ
ターン化したフォトレジスト膜を熱リフローにより適切
に溶融させ、上面を凸面状に整形する。その後、図７の
（Ｄ）に示したように、ドライエッチングにより全面エ
ッチバックを行い、樹脂膜４０にフォトレジスト膜の形
状を転写して、マイクロレンズ１２を得る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子および本発明の製造方法により作製した固体撮像素子
では、層内マイクロレンズの上面にほぼ一定の膜厚で顔
料を主要構成材料とするカラーフィルターが被着されて
いる。このような構造では、層内マイクロレンズとカラ
ーフィルターとの間に従来のように平坦化層が介在しな
いので、その分、光センサーの上層部の高さを抑えるこ
とができる。そして、カラーフィルターは顔料を主要構
成材料として形成され、従来のように感光剤や硬化剤を
含まないので、薄膜化が可能である。その結果、光セン
サーの上層部の高さを低くすることができ、斜め入射光
を光センサーの受光面に確実に集光させて、斜め入射光
に対しても高い光感度を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による固体撮像素子の一例を示す部分側
断面図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態例としての固体撮像
素子を示す部分側断面図である。

【図３】（Ａ）から（Ｈ）は、本発明の固体撮像素子の
製造方法にもとづくカラーフィルターの形成工程の一例
を示す部分側断面図である。

【図４】（Ａ）から（Ｈ）は、図３の工程につづく、本
発明の固体撮像素子の製造方法にもとづくカラーフィル
ターの形成工程の一例を示す部分側断面図である。

【図５】（Ａ）から（Ｈ）は、図４の工程につづく、本
発明の固体撮像素子の製造方法にもとづくカラーフィル
ターの形成工程の一例を示す部分側断面図である。

【図６】（Ａ）ないし（Ｃ）はマイクロレンズの形成方
法の一例における各工程を示す固体撮像素子の部分側断
面図である。

【図７】（Ａ）ないし（Ｄ）は他のマイクロレンズの形
成方法の一例における各工程を示す固体撮像素子の部分
側断面図である。

【図８】従来の固体撮像素子を示す部分平面図である。

【図９】図８のＡＡ’線部分側断面図である。

【図１０】カラーフィルターの配列を示す平面図であ
る。

【図１１】画素サイズの小さい固体撮像素子を示す部分
側断面図である。

【図１２】層内レンズ備えた従来の固体撮像素子を示す
部分側断面図である。

【図１３】層内マイクロ凹レンズとともに層内マイクロ
凸レンズを設けた従来の固体撮像素子を示す部分断面側
面図である。

【符号の説明】

２……固体撮像素子、４……カラーフィルター、６……
平坦化層、１０……固体撮像素子、１２……マイクロレ
ンズ、１４……底部、１６……蒸着重合膜、１８……ポ
ジ型フォトレジスト層、２０……カラーフィルター、２
２……マスキング膜、２４……蒸着重合膜、２６……ポ
ジ型フォトレジスト層、２８……カラーフィルター、３
０……マスキング膜、３２……蒸着重合膜、３４……ポ
ジ型フォトレジスト層、３６……カラーフィルター、３
８……マイクロレンズ材、４０……樹脂膜、４２……ポ
ジ型フォトレジスト、１０２……固体撮像素子、１０４
……光センサー、１０６……垂直電荷転送レジスター、
１０８……半導体基板、１１０……電荷転送路。……層
内マイクロ凸レンズ、１３６……平坦化層。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2H048 BA02 BA45 BA48 BB02 BB15 BB47 4M118 AA01 AB01 BA10 CA03 CA40 FA06 GC08 GC17 GD04 GD07 GD08 5C024 AX01 CX41 EX43 EX52 5F088 BA01 BB03 CB03 CB06 CB07 DA17 EA04 EA08 HA06 HA07 JA12 JA13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板上に配列された複数の光セン
サーと、各光センサーごとに光センサーの上に設けられ
た、凸面状の上面を有する透明材料から成る層内マイク
ロレンズとを含む固体撮像素子であって、前記層内マイクロレンズの上面にほぼ一定の膜厚で被着
された、顔料を主要構成材料とするカラーフィルターを
含むことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】前記顔料は有機顔料であることを特徴と
する請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項３】前記カラーフィルターの膜厚は１μｍ以
下であることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素
子。
【請求項４】前記光センサーごとに設けられ前記カラ
ーフィルターの上に配置された、凸面状の上面を有する
透明材料から成るマイクロレンズを含むことを特徴とす
る請求項１記載の固体撮像素子。
【請求項５】前記マイクロレンズは、その基部がカラ
ーフィルターの頂部より低い位置となるように形成され
ていることを特徴とする請求項４記載の固体撮像素子。
【請求項６】前記マイクロレンズと前記カラーフィル
ターとの間に、上面が平坦な透明材料から成る平坦化層
が介在していることを特徴とする請求項４記載の固体撮
像素子。
【請求項７】半導体基板上に配列された複数の光セン
サーと、各光センサーごとに光センサーの上に設けられ
た、凸面状の上面を有する透明材料から成る層内マイク
ロレンズとを含む固体撮像素子を製造する方法であっ
て、前記層内マイクロレンズの上面に、顔料をドライ成膜法
により付着させて、ほぼ一定の膜厚のカラーフィルター
を形成する工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の
製造方法。
【請求項８】前記ドライ成膜法は、スパッター法、蒸
着法、蒸着重合法、イオンプレーティング法、光化学気
相成長法、ならびにプラズマ重合法のいずれかであるこ
とを特徴とする請求項７記載の固体撮像素子の製造方
法。
【請求項９】前記顔料は有機顔料であることを特徴と
する請求項７記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】前記カラーフィルター形成工程では、第１の色のカラーフィルター材料を前記層内マイクロレ
ンズの上面に付着させて第１の色の前記カラーフィルタ
ーを形成し、特定の前記層内マイクロレンズ上の第１の色の前記カラ
ーフィルターを選択的に除去し、露出した前記層内マイクロレンズの上面および第１の色
の前記カラーフィルターの上面上にマスキング膜を形成
し、前記マスキング膜の上に第２の色のカラーフィルター材
料を付着させて第２の色のカラーフィルターを形成し、前記マスキング膜をエッチングストッパーとして、前記
第１の色のカラーフィルターの上に形成された前記第２
の色のカラーフィルターを選択的に除去することを特徴
とする請求項７記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１１】前記カラーフィルター形成工程の後、
前記カラーフィルターの上に平坦化層を形成し、前記平
坦化層の上にレンズ材料による膜を形成し、同膜に対し
前記層内マイクロレンズ上の箇所を残すべくパターン化
を行い、つづいて熱リフローを行って、前記パターン化
したレンズ材料膜の上面を凸面状に整形して各層内マイ
クロレンズごとにマイクロレンズを形成することを特徴
とする請求項７記載の固体撮像素子の製造方法。
【請求項１２】前記カラーフィルター形成工程の後、
前記カラーフィルターの上に、上面が平坦な透明材料か
ら成る樹脂膜を形成し、前記樹脂膜の上にフォトレジス
ト膜を形成し、同膜に対し前記層内マイクロレンズ上の
箇所を残すべくパターン化を行い、つづいて熱リフロー
を行って、前記パターン化した前記フォトレジスト膜の
上面を凸面状に整形し、その後、前記フォトレジスト膜
および前記樹脂膜をエッチバックして、前記フォトレジ
スト膜の上面形状を前記樹脂膜にパターン転写し、前記
樹脂膜によるマイクロレンズを形成することを特徴とす
る請求項７記載の固体撮像素子の製造方法。