JP2010078970A - カラーフィルタ及びその製造方法、ならびにカラーフィルタを有する固体撮像素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】撮像素子用のカラーフィルタであって、その色層の配列が緑色系、青色系、赤色系を含む4色から構成されており、緑色系または青色系の内の一つが異なる2色から成る。
【選択図】図1
Description
(受光部)個別の光電変換性能を高めることは当然であるが、それ以外には、光電変換素子に取り込む光の量を増やすことが有効であり、上記のマイクロレンズを用いる方法もそのひとつである。
遮断すべき波長の光も、余分な光として多く通してしまうことであり、その余分な光がノイズとして影響を与える結果、光電変換素子の色感度を低くすることになっていた。
前述したように、カラーフィルタは、フォトリソグラフィー法にて形成するのが主流となっている。そのため色層の形成にあたり、フォトリソグラフィー法にてまず、G1層9とG2の色層の最下層9'とを初めに同一の着色感光性樹脂にて同時に形成する。次いで、R層8、B層10、及び、G2層を構成する上層11を、順次フォトリソグラフィー法にて形成する。なお、R層8、B層10、上層11の形成順は、この順番でなくても構わず、適宜変更しても構わない。
カー(碇)の役目を持つことになる。その結果、R層8、B層10の画素剥がれが防止出来るものである。
ここで、カラーフィルタは、色層の配列を図1(a)に示すようにG1(緑色1)色層、G2(緑色2)色層、B(青色)色層、R(赤色)色層の4色層から構成したものであり、G2の色層は、図1(c)に示すように、G1色層9と同一の色層を最下層9'として下部に有し、緑色の上層11を最下層9'の上部に積層した積層構造としている。また、図5は、本実施例のカラーフィルタとの比較のために、従来のカラーフィルタの有する色層の分光透過率曲線の一例を示す。
られた信号をそのまま撮影色として用いるのではなく、ノイズ信号をもとに補正した信号を撮影色としている。補正の例としては、主波長で得られた主透過率(1)から最大ノイズ(2)を差し引くことが考えられる。そのため、主透過率(1)から最大ノイズ(2)を差し引いた値を撮像装置が色として得る信号とみなしている。表1においては、主透過率(1)から最大ノイズ(2)を差し引いた値であるノイズ分を除く補正透過率(3)がカラーフィルタを通して光電変換素子に取り込まれる色分離された光の強度に相当するものとみなしえる。他の色層も同様にして、主透過率(1)、最大ノイズ(2)、補正透過率(3)を求めたものを表1に記している。
すなわち、複数の光電変換素子が形成された半導体基板上の、前記G1色層とG2色層を配置すべき部位に、フォトリソグラフィー法でそれぞれ異なる緑色層(G1色層とG2色層)を形成する工程と、前記B色層とR色層を配置すべき部位に、フォトリソグラフィー法でそれぞれB(青色)色層とR(赤色)色層を形成する工程とを有する。
を重視した仕様とし、また、B1層は明るさを重視し感度向上に適した仕様としている。この点につき以下に、具体的な例を用いて説明する。
ここで、カラーフィルタは、色層の配列を図2(a)に示すように、B1(青色1)色層、B2(青色2)色層、G(緑色)色層、R(赤色)色層の4色層で構成したものであり、B2の色層は図2(c)に示すように、B1色層13と同一の色層を最下層13'として下部に有し、青色の上層15を最下層13'の上部に積層した積層構造としている。また、図7は、本実施例のカラーフィルタとの比較のために、従来のカラーフィルタの有する色層の分光透過率曲線の一例を示す。比較のカラーフィルタの色層の配列は、図2(a)に示す配列のうち、B1色層とB2色層とを同一構成のB色層としている。また、本比較のカラーフィルタは、明るさ(感度向上)を重視したカラーフィルタとしている。
すなわち、複数の光電変換素子が形成された半導体基板上の、前記B1色層とB2色層とを配置すべき部位に、フォトリソグラフィー法でそれぞれ異なる青色層(B1色層とB2色層)を形成する工程と、前記G色層とR色層とを配置すべき部位に各々に、フォトリソグラフィー法でG(緑色)色層とR(赤色)色層を形成する工程とから成る。
れかの透明平坦化層を形成する際、1回の塗布でいずれかの透明平坦化層を形成する場合もあるが、透明樹脂の粘度が低い場合は複数回に分けて透明樹脂を塗布し、透明樹脂を積層した構造の透明平坦化層とすることも行われる。
2、2'・・・・半導体基板
3、3'・・・・光電変換素子
4、4'・・・・透明平坦化層(下部)
5、5'・・・・カラーフィルタ
6、6'・・・・透明平坦化層(上部)
7、7'・・・・マイクロレンズ
8・・・・・・・R(赤色)層
9・・・・・・・G1(緑色1)層
9'・・・・・・G2(緑色2)層の最下層
10・・・・・・B(青色)層
11・・・・・・G2(緑色2)層の上層
12・・・・・・R(赤色)層
13・・・・・・B1(青色1)層
13'・・・・・B2(青色2)層の最下層
14・・・・・・G(緑色)層
15・・・・・・B2(青色2)層の上層
Claims (16)
- 撮像素子用のカラーフィルタであって、該カラーフィルタの色層の平面配列が緑色系、青色系、赤色系を含む4色層の繰り返しで構成されており、緑色系または青色系の内の一つが、構成の異なる2色層から成ることを特徴とするカラーフィルタ。
- 前記色層の平面配列がG1(緑色1)、G2(緑色2)、B(青色)、R(赤色)の4色層から構成されており、G2の色層がG1の色層と同一の色層を含む積層構造であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ。
- 前記G1とG2の色層が同一材料から成り、G1の層厚がG2の層厚の1/10〜1/2であることを特徴とする請求項2に記載のカラーフィルタ。
- 前記G1とG2の色層の平面配列が対角の位置関係にあることを特徴とする請求項2または3に記載のカラーフィルタ。
- 前記G1と同一の色層がG2の色層の最下層を構成し、G2の最下層を除く上層の画素寸法が最下層の画素寸法より小さいことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載のカラーフィルタ。
- 前記G1の色層の画素エッジ上に、前記BおよびRの色層の画素エッジが重なることを特徴とする請求項2〜5のいずれかに記載のカラーフィルタ。
- 請求項2〜6のいずれかに記載のカラーフィルタを形成するに際して、複数の光電変換素子が形成された半導体基板上の、前記G1とG2の色層とを配置すべき部位に、フォトリソグラフィー法でそれぞれ異なる構成の緑色層を形成する工程と、前記BとRの色層を配置すべき部位に、フォトリソグラフィー法でそれぞれ青色層と赤色層を形成する工程とから成るカラーフィルタの製造方法。
- 前記G1の色層及びG2の色層の最下層であるG1と同一の色層とを同時に形成することを特徴とする請求項7に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 前記色層の平面配列がB1(青色1)、B2(青色2)、G(緑色)、R(赤色)の4色層から構成されており、B2の色層がB1の色層と同一の色層を含む積層構造であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ。
- 前記B1とB2の色層が同一材料から成り、B1の層厚がB2の層厚の1/10〜1/2であることを特徴とする請求項9に記載のカラーフィルタ。
- 前記B1とB2の色層の平面配列が対角の位置関係にあることを特徴とする請求項9または10に記載のカラーフィルタ。
- 前記B1と同一の色層がB2の色層の最下層を構成し、B2の最下層を除く上層の画素寸法が最下層の画素寸法より小さいことを特徴とする請求項9〜11のいずれかに記載のカラーフィルタ。
- 前記B1の色層の画素エッジ上に、前記GおよびRの色層の画素エッジが重なることを特徴とする請求項9〜12のいずれかに記載のカラーフィルタ。
- 請求項9〜13のいずれかに記載のカラーフィルタを形成するに際して、複数の光電変
換素子が形成された半導体基板上の、前記B1とB2の色層とを配置すべき部位に、フォトリソグラフィー法でそれぞれ異なる構成の青色層を形成する工程と、前記GとRの色層を配置すべき部位に、フォトリソグラフィー法でそれぞれ緑色層と赤色層を形成する工程とから成るカラーフィルタの製造方法。 - 前記B1の色層及びB2の色層の最下層であるB1と同一の色層とを同時に形成することを特徴とする請求項14に記載のカラーフィルタの製造方法。
- 請求項1〜6または9〜13のいずれかに記載のカラーフィルタを有することを特徴とする固体撮像素子。
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