JP2996958B2 - 半導体光電素子に対して、合焦及びカラーフィルタリングする構造およびその構造の製造方法 - Google Patents
半導体光電素子に対して、合焦及びカラーフィルタリングする構造およびその構造の製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光電素子に関し、特
に、ＣＭＯＳ（Complementary MOS：相補的ＭＯＳ）光
電素子などの半導体光電素子に使用される合焦およびカ
ラーフィルタ構造と、その製造方法に関する。
に、ＣＭＯＳ（Complementary MOS：相補的ＭＯＳ）光
電素子などの半導体光電素子に使用される合焦およびカ
ラーフィルタ構造と、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタルカメラやPC（パーソナルコン
ピュータ）カメラは、撮影した画像をフィルムを使用せ
ずに直接ディジタル形式に生成し、即座にコンピュータ
処理を可能にするディジタル撮像装置である。通常、デ
ィジタルカメラは、ＣＭＯＳ光検出ダイオードなどの光
電素子のアレイを有する。光電素子アレイは入射光をア
ナログ電気信号に変換し、アナログ電気信号はさらにデ
ィジタルデータに変換される。ＣＭＯＳ光検出ダイオー
ドは、一般的に半導体基板上に形成される。ＣＭＯＳ光
検出ダイオード上には、合焦およびカラーフィルタ構造
が形成されて、入射光を対応の光検出ダイオードに合焦
させるとともに、光検出ダイオードでの検出前に、入射
光の成分をレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー
（Ｂ）の三原色にフィルタリングする。
ピュータ）カメラは、撮影した画像をフィルムを使用せ
ずに直接ディジタル形式に生成し、即座にコンピュータ
処理を可能にするディジタル撮像装置である。通常、デ
ィジタルカメラは、ＣＭＯＳ光検出ダイオードなどの光
電素子のアレイを有する。光電素子アレイは入射光をア
ナログ電気信号に変換し、アナログ電気信号はさらにデ
ィジタルデータに変換される。ＣＭＯＳ光検出ダイオー
ドは、一般的に半導体基板上に形成される。ＣＭＯＳ光
検出ダイオード上には、合焦およびカラーフィルタ構造
が形成されて、入射光を対応の光検出ダイオードに合焦
させるとともに、光検出ダイオードでの検出前に、入射
光の成分をレッド（Ｒ）、グリーン（Ｇ）、ブルー
（Ｂ）の三原色にフィルタリングする。
【０００３】図１Ａおよび１Ｂは、従来のＣＭＯＳ光電
素子の合焦／カラーフィルタ構造を示す。
素子の合焦／カラーフィルタ構造を示す。
【０００４】図１Ａに示すように、ＣＭＯＳ光電素子は
半導体基板１０上に形成される。まず、パシベーション
層１２を半導体基板１０上に形成し、次に複数のカラー
フィルタ層１４をパシベーション層１２上に形成する。
各カラーフィルタ層１４は、レッドフィルタ領域（不図
示）、グリーンフィルタ領域（不図示）、およびブルー
フィルタ領域（不図示）から成り、各々の領域はそのカ
ラーフィルタリング特性に応じた、例えばアクリル系の
材料から形成される。これらカラーフィルタ層１４を覆
って、平滑層１６を堆積する。
半導体基板１０上に形成される。まず、パシベーション
層１２を半導体基板１０上に形成し、次に複数のカラー
フィルタ層１４をパシベーション層１２上に形成する。
各カラーフィルタ層１４は、レッドフィルタ領域（不図
示）、グリーンフィルタ領域（不図示）、およびブルー
フィルタ領域（不図示）から成り、各々の領域はそのカ
ラーフィルタリング特性に応じた、例えばアクリル系の
材料から形成される。これらカラーフィルタ層１４を覆
って、平滑層１６を堆積する。
【０００５】図１Ａからわかるように、カラーフィルタ
層１４の形成領域（以下、フィルタ領域と称する）を覆
う部分の平滑層１６と、フィルタ領域以外（以下、非フ
ィルタ領域と称する）を覆う部分の平滑層１６とでは膜
厚が異なり、その結果、フィルタ領域と非フィルタ領域
の境界で、符号１８で示すようなスロープが生じる。ス
ロープ１８は、後述するように合焦／カラーフィルタ構
造に生じる欠点の原因となる。
層１４の形成領域（以下、フィルタ領域と称する）を覆
う部分の平滑層１６と、フィルタ領域以外（以下、非フ
ィルタ領域と称する）を覆う部分の平滑層１６とでは膜
厚が異なり、その結果、フィルタ領域と非フィルタ領域
の境界で、符号１８で示すようなスロープが生じる。ス
ロープ１８は、後述するように合焦／カラーフィルタ構
造に生じる欠点の原因となる。
【０００６】さらに、図１Ｂに示すように、マイクロレ
ンズ１９のアレイを下層のカラーフィルタ層に対応する
ように平滑層１６上に形成して、ＣＭＯＳ光電素子が完
成する。各マイクロレンズ１９は、各カラーフィルタ層
１４に揃えて形成され、各レンズへの入射光をカラーフ
ィルタを通して半導体基板上１０上の対応する光検出ダ
イオード（不図示）へと集束させる。マイクロレンズ１
９、平滑層１６、およびカラーフィルタ層１４とで、Ｃ
ＭＯＳ光電素子の合焦およびカラーフィルタ構造を構成
する。
ンズ１９のアレイを下層のカラーフィルタ層に対応する
ように平滑層１６上に形成して、ＣＭＯＳ光電素子が完
成する。各マイクロレンズ１９は、各カラーフィルタ層
１４に揃えて形成され、各レンズへの入射光をカラーフ
ィルタを通して半導体基板上１０上の対応する光検出ダ
イオード（不図示）へと集束させる。マイクロレンズ１
９、平滑層１６、およびカラーフィルタ層１４とで、Ｃ
ＭＯＳ光電素子の合焦およびカラーフィルタ構造を構成
する。
【０００７】従来の合焦およびカラーフィルタ構造の欠
点は、マイクロレンズ１９の一部がスロープ１８上に位
置するため、これらのマイクロレンズ１９の光学軸がわ
ずかに傾き、対応の光検出ダイオードから逸れ、焦点が
ずれてしまう。さらに、スロープ１８上のマイクロレン
ズ１９は、他のマイクロレンズ１９よりわずかに低位置
にあるため、撮影した像の焦点が合わず、画像ぼけの原
因となる。また、スロープ１８上のマイクロレンズ１９
自体が傾いているため、側方からの散乱光がマイクロレ
ンズ１９に入射しやすく、不必要な光を受光することに
よって撮影画像の画質が低下する。
点は、マイクロレンズ１９の一部がスロープ１８上に位
置するため、これらのマイクロレンズ１９の光学軸がわ
ずかに傾き、対応の光検出ダイオードから逸れ、焦点が
ずれてしまう。さらに、スロープ１８上のマイクロレン
ズ１９は、他のマイクロレンズ１９よりわずかに低位置
にあるため、撮影した像の焦点が合わず、画像ぼけの原
因となる。また、スロープ１８上のマイクロレンズ１９
自体が傾いているため、側方からの散乱光がマイクロレ
ンズ１９に入射しやすく、不必要な光を受光することに
よって撮影画像の画質が低下する。
【０００８】そこで、本発明の目的は、ＣＭＯＳ光電素
子のための改善された、合焦およびカラーフィルタリン
グを行う構造と、その製造方法を提供することにある。
子のための改善された、合焦およびカラーフィルタリン
グを行う構造と、その製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】このような目的および効
果を達成するために、傾きが生じないように平滑層を平
坦で均一な層として形成し、その上に設けられるマイク
ロレンズを全て傾きのない正位置に形成することができ
る。
果を達成するために、傾きが生じないように平滑層を平
坦で均一な層として形成し、その上に設けられるマイク
ロレンズを全て傾きのない正位置に形成することができ
る。
【００１０】本発明の一態様によれば、改善された合焦
およびカラーフィルタリングを行う構造は、半導体基板
上に形成したパシベーション層と、前記パシベーション
層の所定の領域に形成したカラーフィルタ層のアレイ
と、前記パシベーション層上で前記カラーフィルタ層の
アレイの周囲に形成した少なくともひとつのダミーパタ
ーン層と、前記カラーフィルタ層およびダミーパターン
層全体を覆って形成した平滑層と、前記平滑層上に、各
々が下層の各カラーフィルタに揃うように形成したマイ
クロレンズのアレイと、を含む。
およびカラーフィルタリングを行う構造は、半導体基板
上に形成したパシベーション層と、前記パシベーション
層の所定の領域に形成したカラーフィルタ層のアレイ
と、前記パシベーション層上で前記カラーフィルタ層の
アレイの周囲に形成した少なくともひとつのダミーパタ
ーン層と、前記カラーフィルタ層およびダミーパターン
層全体を覆って形成した平滑層と、前記平滑層上に、各
々が下層の各カラーフィルタに揃うように形成したマイ
クロレンズのアレイと、を含む。
【００１１】本発明の別の態様では、半導体基板上に形
成される光電素子に対して、合焦及びカラーフィルタリ
ングを行う構造の製造方法であって、 （１）前記半導体基板上にパシベーション層を形成する
工程と、 （２）前記パシベーション層上の所定のフィルタ領域
に、カラーフィルタ層のアレイを形成する工程と、 （３）前記パシベーション層上で、前記カラーフィルタ
層のアレイ以外の所定の非フィルタ領域に、ダミーパタ
ーン層を形成する工程と、 （４）前記カラーフィルタ層およびダミーパターン層全
体を覆う平滑層を形成する工程と、 （５）前記平滑層上に、各々が下層の各カラーフィルタ
に対応するマイクロレンズのアレイを形成する工程とを
含む方法を提供する。また、本発明の更に別の態様で
は、半導体基板上に形成される光電素子の合焦およびカ
ラーフィルタ構造の製造方法であって、 （１）前記半導体基板上にパシベーション層を形成する
工程と、 （２）前記パシベーション層の所定のフィルタ領域にカ
ラーフィルタ層のアレイを形成する工程と、 （３）前記パシベーション層上で、前記カラーフィルタ
層のアレイ以外の所定の非フィルタ領域に、前記カラー
フィルタ層の厚さとほぼ等しい厚さを有するダミーパタ
ーン層を形成する工程と、 （４）前記カラーフィルタ層およびダミーパターン層全
体を覆って平滑層を形成する工程と、 （５）前記平滑層上に、各々が下層の各カラーフィルタ
に対応して凸型マイクロレンズのアレイを形成する工程
と、を含む方法を提供する。
成される光電素子に対して、合焦及びカラーフィルタリ
ングを行う構造の製造方法であって、 （１）前記半導体基板上にパシベーション層を形成する
工程と、 （２）前記パシベーション層上の所定のフィルタ領域
に、カラーフィルタ層のアレイを形成する工程と、 （３）前記パシベーション層上で、前記カラーフィルタ
層のアレイ以外の所定の非フィルタ領域に、ダミーパタ
ーン層を形成する工程と、 （４）前記カラーフィルタ層およびダミーパターン層全
体を覆う平滑層を形成する工程と、 （５）前記平滑層上に、各々が下層の各カラーフィルタ
に対応するマイクロレンズのアレイを形成する工程とを
含む方法を提供する。また、本発明の更に別の態様で
は、半導体基板上に形成される光電素子の合焦およびカ
ラーフィルタ構造の製造方法であって、 （１）前記半導体基板上にパシベーション層を形成する
工程と、 （２）前記パシベーション層の所定のフィルタ領域にカ
ラーフィルタ層のアレイを形成する工程と、 （３）前記パシベーション層上で、前記カラーフィルタ
層のアレイ以外の所定の非フィルタ領域に、前記カラー
フィルタ層の厚さとほぼ等しい厚さを有するダミーパタ
ーン層を形成する工程と、 （４）前記カラーフィルタ層およびダミーパターン層全
体を覆って平滑層を形成する工程と、 （５）前記平滑層上に、各々が下層の各カラーフィルタ
に対応して凸型マイクロレンズのアレイを形成する工程
と、を含む方法を提供する。
【００１２】本発明は、添付図面を参照し、以下の詳細
に説明によってより明確にされるものである。
に説明によってより明確にされるものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明のＣＭＯＳ光電素子用の改
善された合焦およびカラーフィルタ構造の特徴は、カラ
ーフィルタ層のアレイを形成したフィルタ領域以外の部
分、すなわち非フィルタ領域に、ダミーパターン層を形
成した点にある。非フィルタ領域にダミーパターンを形
成することによって、次の工程で、十分に均一で平坦な
傾斜のない平滑層を形成することが可能になる。さら
に、引き続いて形成されるマイクロレンズをすべて傾き
のない正位置に形成することができる。これによって従
来の合焦／カラーフィルタ構造の欠点、すなわち焦点ず
れや画像ぼけが解決される。
善された合焦およびカラーフィルタ構造の特徴は、カラ
ーフィルタ層のアレイを形成したフィルタ領域以外の部
分、すなわち非フィルタ領域に、ダミーパターン層を形
成した点にある。非フィルタ領域にダミーパターンを形
成することによって、次の工程で、十分に均一で平坦な
傾斜のない平滑層を形成することが可能になる。さら
に、引き続いて形成されるマイクロレンズをすべて傾き
のない正位置に形成することができる。これによって従
来の合焦／カラーフィルタ構造の欠点、すなわち焦点ず
れや画像ぼけが解決される。
【００１４】以下で、図２Ａ〜２Ｄおよび図３Ａ〜３Ｄ
をそれぞれ参照して、本発明の好適な２つの実施形態を
詳細に説明する。
をそれぞれ参照して、本発明の好適な２つの実施形態を
詳細に説明する。
【００１５】（第１の実施形態）図２Ａ〜２Ｄは、本発
明の第１実施形態に係る半導体素子（たとえばCMOS光電
素子）用の合焦およびカラーフィルタ構造の断面図であ
り、製造プロセスの各工程を示す図である。
明の第１実施形態に係る半導体素子（たとえばCMOS光電
素子）用の合焦およびカラーフィルタ構造の断面図であ
り、製造プロセスの各工程を示す図である。
【００１６】図２Ａに示すように、ＣＭＯＳ光電素子は
半導体基板２０上に形成される。半導体基板２０にはあ
らかじめセンサ領域が設けられ、光検出ダイオードが形
成されているが、これら光検出ダイオードの構成とその
形成方法は周知であり、本発明の主旨および範囲外であ
るので、ここでの説明は省略する。半導体基板２０上
に、好ましくは酸化ケイ素または窒化ケイ素でパシベー
ション層（半導体表面に成長形成される被膜層）２２を
形成する。
半導体基板２０上に形成される。半導体基板２０にはあ
らかじめセンサ領域が設けられ、光検出ダイオードが形
成されているが、これら光検出ダイオードの構成とその
形成方法は周知であり、本発明の主旨および範囲外であ
るので、ここでの説明は省略する。半導体基板２０上
に、好ましくは酸化ケイ素または窒化ケイ素でパシベー
ション層（半導体表面に成長形成される被膜層）２２を
形成する。
【００１７】次に、図２Ｂに示すように、カラーフィル
タ層２４のアレイをパシベーション層２２上に形成す
る。各カラーフィルタ層２４は、互いに隣接して形成さ
れるレッドフィルタ領域２４ａ、グリーンフィルタ領域
２４ｂ、およびブルーフィルタ領域２４ｃ（以下、必要
に応じて一括してＲＧＢ領域と称する）から成る。各フ
ィルタ領域は、それぞれのカラーフィルタリング特性に
応じたアクリル系の材料で形成される。カラーフィルタ
層２４のＲＧＢフィルタ領域は、電気分解、染色、着色
などの周知の方法で形成できる。
タ層２４のアレイをパシベーション層２２上に形成す
る。各カラーフィルタ層２４は、互いに隣接して形成さ
れるレッドフィルタ領域２４ａ、グリーンフィルタ領域
２４ｂ、およびブルーフィルタ領域２４ｃ（以下、必要
に応じて一括してＲＧＢ領域と称する）から成る。各フ
ィルタ領域は、それぞれのカラーフィルタリング特性に
応じたアクリル系の材料で形成される。カラーフィルタ
層２４のＲＧＢフィルタ領域は、電気分解、染色、着色
などの周知の方法で形成できる。
【００１８】本発明の特徴として、パシベーション層２
２上の、カラーフィルタアレイ２４以外の部分（非フィ
ルタ領域と称する）に、ダミーパターン層２６を形成す
る。ダミーパターン層２６の厚さは、カラーフィルタ層
２４の厚さとほぼ等しい。本実施形態では、ダミーパタ
ーン層２６は、カラーフィルタ層２４の囲りに一体形成
された層であり、好ましくは、カラーフィルタ層と同一
の材料、たとえばブルーフィルタ領域２４ｃの形成に用
いられるアクリル系材料で形成する。ダミーパターン層
２６の形成方法も、ブルーフィルタ領域２４ｃの形成と
同様に、周知の電気分解、染色、または着色方法で形成
できる。ブルーフィルタ材料を使用することによって、
他の材料に比べダミーパターン層２６の分光を最小限に
押さえることができる。
２上の、カラーフィルタアレイ２４以外の部分（非フィ
ルタ領域と称する）に、ダミーパターン層２６を形成す
る。ダミーパターン層２６の厚さは、カラーフィルタ層
２４の厚さとほぼ等しい。本実施形態では、ダミーパタ
ーン層２６は、カラーフィルタ層２４の囲りに一体形成
された層であり、好ましくは、カラーフィルタ層と同一
の材料、たとえばブルーフィルタ領域２４ｃの形成に用
いられるアクリル系材料で形成する。ダミーパターン層
２６の形成方法も、ブルーフィルタ領域２４ｃの形成と
同様に、周知の電気分解、染色、または着色方法で形成
できる。ブルーフィルタ材料を使用することによって、
他の材料に比べダミーパターン層２６の分光を最小限に
押さえることができる。
【００１９】次に、図２Ｃに示す工程で、カラーフィル
タ層２４およびダミーパターン層２６上に、ウエファ表
面全体を覆うように平滑層２８をたとえばアクリル系材
料で形成する。図２Ｃから明らかなように、ダミーパタ
ーン層２６を設けることによって、従来技術とは異な
り、傾斜のない均一で平坦な平滑層２８を形成すること
ができる。
タ層２４およびダミーパターン層２６上に、ウエファ表
面全体を覆うように平滑層２８をたとえばアクリル系材
料で形成する。図２Ｃから明らかなように、ダミーパタ
ーン層２６を設けることによって、従来技術とは異な
り、傾斜のない均一で平坦な平滑層２８を形成すること
ができる。
【００２０】最後に、図２Ｄに示すように、平滑層２８
上にマイクロレンズ２９のアレイを形成して、ＣＭＯＳ
光電素子が完成する。各マイクロレンズ２９は、下層の
カラーフィルタ層の各々に対応して、対応するカラーフ
ィルタ層の真上に形成される。各マイクロレンズ２９は
凸レンズであり、各レンズへの入射光を半導体基板２０
上の対応する光検出ダイオード（不図示）に合焦させ
る。マイクロレンズ２９は、たとえば周知のフォトリソ
グラフおよび硬化プロセスで形成できる。このＣＭＯＳ
光電素子において、マイクロレンズ２９、カラーフィル
タ層２４、平滑層２８、およびダミーパターン層２６と
で、ＣＭＯＳ光電素子の、合焦およびカラーフィルタリ
ングを行う構造を構成する。
上にマイクロレンズ２９のアレイを形成して、ＣＭＯＳ
光電素子が完成する。各マイクロレンズ２９は、下層の
カラーフィルタ層の各々に対応して、対応するカラーフ
ィルタ層の真上に形成される。各マイクロレンズ２９は
凸レンズであり、各レンズへの入射光を半導体基板２０
上の対応する光検出ダイオード（不図示）に合焦させ
る。マイクロレンズ２９は、たとえば周知のフォトリソ
グラフおよび硬化プロセスで形成できる。このＣＭＯＳ
光電素子において、マイクロレンズ２９、カラーフィル
タ層２４、平滑層２８、およびダミーパターン層２６と
で、ＣＭＯＳ光電素子の、合焦およびカラーフィルタリ
ングを行う構造を構成する。
【００２１】（第２の実施形態）図３Ａ〜３Ｄ、本発明
の第２実施形態に係る半導体素子（たとえばCMOS光電素
子）用の、合焦およびカラーフィルタリングを行う構造
の断面図であり、製造プロセスの各工程を示す図であ
る。
の第２実施形態に係る半導体素子（たとえばCMOS光電素
子）用の、合焦およびカラーフィルタリングを行う構造
の断面図であり、製造プロセスの各工程を示す図であ
る。
【００２２】図３Ａに示すように、ＣＭＯＳ光電素子は
半導体基板３０上に形成される。第１実施形態と同様
に、半導体基板３０にはあらかじめセンサ領域が設けら
れ、周知の方法で周知の光検出ダイオードが形成されて
いる。半導体基板３０上に、好ましくは酸化ケイ素また
は窒化ケイ素でパシベーション層３２を形成する。
半導体基板３０上に形成される。第１実施形態と同様
に、半導体基板３０にはあらかじめセンサ領域が設けら
れ、周知の方法で周知の光検出ダイオードが形成されて
いる。半導体基板３０上に、好ましくは酸化ケイ素また
は窒化ケイ素でパシベーション層３２を形成する。
【００２３】次に、図３Ｂに示すように、カラーフィル
タ層３４のアレイをパシベーション層３２上に形成す
る。各カラーフィルタ層３４は、互いに隣接して形成さ
れるレッドフィルタ領域３４ａ、グリーンフィルタ領域
３４ｂ、およびブルーフィルタ領域３４ｃ（以下、必要
に応じて一括してＲＧＢ領域と称する）から成る。各フ
ィルタ領域は、それぞれのカラーフィルタリング特性に
応じたアクリル系の材料で形成される。カラーフィルタ
層３４のＲＧＢフィルタ領域は、電気分解、染色、着色
などの周知の方法で形成できる。
タ層３４のアレイをパシベーション層３２上に形成す
る。各カラーフィルタ層３４は、互いに隣接して形成さ
れるレッドフィルタ領域３４ａ、グリーンフィルタ領域
３４ｂ、およびブルーフィルタ領域３４ｃ（以下、必要
に応じて一括してＲＧＢ領域と称する）から成る。各フ
ィルタ領域は、それぞれのカラーフィルタリング特性に
応じたアクリル系の材料で形成される。カラーフィルタ
層３４のＲＧＢフィルタ領域は、電気分解、染色、着色
などの周知の方法で形成できる。
【００２４】パシベーション層３２上の、カラーフィル
タアレイ３４以外の非フィルタ領域に、カラーフィルタ
層３４とほぼ等しい膜厚のダミーパターン層３６を形成
するが、本実施形態では第１実施形態と異なり、ダミー
パターン層３６を、複数のブロックに分けて形成する。
ダミーパターン層３６の各ブロックの幅および高さは、
カラーフィルタ層３４の幅および高さとほぼ等しい。こ
れらのブロックは、好ましくは、カラーフィルタ層と同
一の材料、たとえばブルーフィルタ領域３４ｃの形成に
用いられるアクリル系材料で形成する。ダミーパターン
層３６の形成方法も、ブルーフィルタ領域３４ｃの形成
と同様に、周知の電気分解、染色、または着色方法で形
成できる。ブルーフィルタ材料を使用することによっ
て、他の材料に比べダミーパターン層３６の分光を最小
限に押さえることができる。
タアレイ３４以外の非フィルタ領域に、カラーフィルタ
層３４とほぼ等しい膜厚のダミーパターン層３６を形成
するが、本実施形態では第１実施形態と異なり、ダミー
パターン層３６を、複数のブロックに分けて形成する。
ダミーパターン層３６の各ブロックの幅および高さは、
カラーフィルタ層３４の幅および高さとほぼ等しい。こ
れらのブロックは、好ましくは、カラーフィルタ層と同
一の材料、たとえばブルーフィルタ領域３４ｃの形成に
用いられるアクリル系材料で形成する。ダミーパターン
層３６の形成方法も、ブルーフィルタ領域３４ｃの形成
と同様に、周知の電気分解、染色、または着色方法で形
成できる。ブルーフィルタ材料を使用することによっ
て、他の材料に比べダミーパターン層３６の分光を最小
限に押さえることができる。
【００２５】次に、図３Ｃに示す工程で、カラーフィル
タ層３４およびダミーパターン層３６上に、ウエファ表
面全体を覆うように平滑層３８をたとえばアクリル系材
料で形成する。図３Ｃから明らかなように、ダミーパタ
ーン層３６を設けることによって、傾斜のない均一で平
坦な平滑層３８を形成することができる。
タ層３４およびダミーパターン層３６上に、ウエファ表
面全体を覆うように平滑層３８をたとえばアクリル系材
料で形成する。図３Ｃから明らかなように、ダミーパタ
ーン層３６を設けることによって、傾斜のない均一で平
坦な平滑層３８を形成することができる。
【００２６】最後に、図３Ｄに示すように、平滑層３８
上にマイクロレンズ３９のアレイを形成して、ＣＭＯＳ
光電素子を完成する。各マイクロレンズ３９は、下層の
カラーフィルタ層の各々に対応して、対応するカラーフ
ィルタ層の真上に形成される。各マイクロレンズ３９は
凸レンズであり、各レンズへの入射光を半導体基板３０
上の対応する光検出ダイオード（不図示）に合焦させ
る。マイクロレンズ３９は、たとえば周知のフォトリソ
グラフおよび硬化プロセスで形成できる。このＣＭＯＳ
光電素子において、マイクロレンズ３９、カラーフィル
タ層３４、平滑層３８、およびダミーパターン層３６と
で、ＣＭＯＳ光電素子の合焦およびカラーフィルタ構造
を構成する。
上にマイクロレンズ３９のアレイを形成して、ＣＭＯＳ
光電素子を完成する。各マイクロレンズ３９は、下層の
カラーフィルタ層の各々に対応して、対応するカラーフ
ィルタ層の真上に形成される。各マイクロレンズ３９は
凸レンズであり、各レンズへの入射光を半導体基板３０
上の対応する光検出ダイオード（不図示）に合焦させ
る。マイクロレンズ３９は、たとえば周知のフォトリソ
グラフおよび硬化プロセスで形成できる。このＣＭＯＳ
光電素子において、マイクロレンズ３９、カラーフィル
タ層３４、平滑層３８、およびダミーパターン層３６と
で、ＣＭＯＳ光電素子の合焦およびカラーフィルタ構造
を構成する。
【００２７】このように、本発実施形態の合焦およびカ
ラーフィルタリングを行う構造は、従来の技術に比べ、
以下の効果を有する。 （１） カラーフィルタ層の周りの非フィルタ領域にダ
ミーパターン層を形成することによって、次工程で形成
する平滑層を、傾斜のない、ほぼ均一の高さの平坦層と
して形成することができる。さらに、引き続いて形成す
るマイクロレンズをすべて傾きのない正位置に形成する
ことができる。 （２） ダミーパターン層をカラーフィルタ層のブルー
フィルタ領域と同一の材料で形成するので、この層での
光の分散を最小限に押さえ、周囲の散乱光による悪影響
を低減し、撮影像の画質を向上することができる。 （３） 本発明は、カラーフィルタ層上にマイクロレン
ズのアレイを必要とするあらゆる種類のＣＭＯＳ光電素
子に適用することができる。 （４） 以上、本発明を好適な実施形態に基づき説明し
たが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の主旨と範囲内で多様な変形、変更が可能
であることは言うまでもない。本発明はこれらの変形、
変更も含むものとする。
ラーフィルタリングを行う構造は、従来の技術に比べ、
以下の効果を有する。 （１） カラーフィルタ層の周りの非フィルタ領域にダ
ミーパターン層を形成することによって、次工程で形成
する平滑層を、傾斜のない、ほぼ均一の高さの平坦層と
して形成することができる。さらに、引き続いて形成す
るマイクロレンズをすべて傾きのない正位置に形成する
ことができる。 （２） ダミーパターン層をカラーフィルタ層のブルー
フィルタ領域と同一の材料で形成するので、この層での
光の分散を最小限に押さえ、周囲の散乱光による悪影響
を低減し、撮影像の画質を向上することができる。 （３） 本発明は、カラーフィルタ層上にマイクロレン
ズのアレイを必要とするあらゆる種類のＣＭＯＳ光電素
子に適用することができる。 （４） 以上、本発明を好適な実施形態に基づき説明し
たが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものでは
なく、本発明の主旨と範囲内で多様な変形、変更が可能
であることは言うまでもない。本発明はこれらの変形、
変更も含むものとする。
【図１】 従来のＣＭＯＳ光電素子の合焦およびカラー
フィルタ構造の製造方法を説明するための断面図であ
り、図１Ａはカラーフィルタ層を覆う平滑層の形成工程
を示し、図１Ｂは、平滑層上のマイクロレンズの形成工
程を示す図である。
フィルタ構造の製造方法を説明するための断面図であ
り、図１Ａはカラーフィルタ層を覆う平滑層の形成工程
を示し、図１Ｂは、平滑層上のマイクロレンズの形成工
程を示す図である。
【図２】 本発明の第１実施形態によるＣＭＯＳ光電素
子の合焦およびカラーフィルタ構造の製造方法を説明す
るための断面図である。
子の合焦およびカラーフィルタ構造の製造方法を説明す
るための断面図である。
【図３】 本発明の第１実施形態によるＣＭＯＳ光電素
子の合焦およびカラーフィルタ構造の製造方法を説明す
るための断面図である。
子の合焦およびカラーフィルタ構造の製造方法を説明す
るための断面図である。
１０、２０、３０ 半導体基板 １２、２２、３２ パシベーション層 １４、２４、３４ カラーフィルタ層 １６、２６、３６ ダミーパターン層 １８ スロープ １９、２９、３９ マイクロレンズ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 27/14 G02B 3/00 G02B 5/20 101 G02F 1/1335 505 H01L 31/052
Claims (33)
- 【請求項１】 半導体基板上に形成される光電素子に対
して、合焦及びカラーフィルタリングを行う構造の製造
方法であって、（１） 前記半導体基板上にパシベーシ
ョン層を形成する工程と、（２） 前記パシベーション
層上の所定のフィルタ領域に、カラーフィルタ層のアレ
イを形成する工程と、（３） 前記パシベーション層上
で、前記カラーフィルタ層のアレイ以外の所定の非フィ
ルタ領域に、ダミーパターン層を形成する工程と、
（４） 前記カラーフィルタ層およびダミーパターン層
全体を覆う平滑層を形成する工程と、（５） 前記平滑
層上に、各々が下層の各カラーフィルタに対応するマイ
クロレンズのアレイを形成する工程とを含む方法。 - 【請求項２】 前記パシベーション層は酸化ケイ素で形
成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記パシベーション層は窒化ケイ素で形
成されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記カラーフィルタ層は、レッド、グリ
ーン、ブルーのフィルタリング特性を有するアクリル樹
脂で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項５】 前記平滑層は、アクリル系材料で形成さ
れることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項６】 前記カラーフィルタ層の各々は、前記パ
シベーション層上に形成されるレッドフィルタ領域と、
前記パシベーション層上で、前記レッドフィルタ領域に
隣接して形成されるグリーンフィルタ領域と、前記パシ
ベーション層上で、前記レッドフィルタ領域およびグリ
ーンフィルタ領域に隣接して形成されるブルーフィルタ
領域と、を含むことを特徴とする、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項７】 前記ダミーパターン層は、ブルーフィル
タリング特性を有するアクリル系材料から形成され、こ
のアクリル系材料は各カラーフィルタ層のブルーフィル
タ領域の形成にも使用されることを特徴とする、請求項
６に記載の方法。 - 【請求項８】 前記ダミーパターン層は、アクリル系材
料から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の
方法。 - 【請求項９】 前記ダミーパターン層は、前記パシベー
ション層上の各カラーフィルタ層とほぼ等しい厚さを有
することを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記ダミーパターン層は、複数の個別
ブロックに形成されることを特徴とする、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項１１】 前記ダミーパターン層の各ブロックの
大きさは、前記各カラーフィルタ層の大きさとほぼ等し
いことを特徴とする、請求項１０に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記マイクロレンズの各々は、凸レン
ズであることを特徴とする、請求項１に記載の方法。 - 【請求項１３】 半導体基板上に形成される光電素子の
合焦およびカラーフィルタ構造の製造方法であって、
（１） 前記半導体基板上にパシベーション層を形成す
る工程と、（２） 前記パシベーション層の所定のフィ
ルタ領域にカラーフィルタ層のアレイを形成する工程
と、（３） 前記パシベーション層上で、前記カラーフ
ィルタ層のアレイ以外の所定の非フィルタ領域に、前記
カラーフィルタ層の厚さとほぼ等しい厚さを有するダミ
ーパターン層を形成する工程と、（４） 前記カラーフ
ィルタ層およびダミーパターン層全体を覆って平滑層を
形成する工程と、（５） 前記平滑層上に、各々が下層
の各カラーフィルタに対応して凸型マイクロレンズのア
レイを形成する工程と、を含む方法。 - 【請求項１４】 前記パシベーション層は酸化ケイ素で
形成されることを特徴とする、請求項１３に記載の方
法。 - 【請求項１５】 前記パシベーション層は窒化ケイ素で
形成されることを特徴とする、請求項１３に記載の方
法。 - 【請求項１６】 前記カラーフィルタ層は、レッド、グ
リーン、ブルーのフィルタリング特性を有するアクリル
樹脂で形成されることを特徴とする、請求項１３に記載
の方法。 - 【請求項１７】 前記平滑層は、アクリル系材料で形成
されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記カラーフィルタ層の各々は、前記
パシベーション層上に形成されるレッドフィルタ領域
と、前記パシベーション層上で、前記レッドフィルタ領
域に隣接して形成されるグリーンフィルタ領域と、前記
パシベーション層上で、前記レッドフィルタ領域および
グリーンフィルタ領域に隣接して形成されるブルーフィ
ルタ領域と、を含むことを特徴とする、請求項１３に記
載の方法。 - 【請求項１９】 前記ダミーパターン層は、ブルーフィ
ルタリング特性を有するアクリル系材料から形成され、
このアクリル系材料は各カラーフィルタ層のブルーフィ
ルタ領域の形成にも使用されることを特徴とする、請求
項１８に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記ダミーパターン層は、アクリル系
材料から形成されることを特徴とする、請求項１３に記
載の方法。 - 【請求項２１】 前記ダミーパターン層は、複数の個別
ブロックに形成されることを特徴とする、請求項１３に
記載の方法。 - 【請求項２２】 前記ダミーパターン層の各ブロックの
大きさは、前記各カラーフィルタ層の大きさとほぼ等し
いことを特徴とする、請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 半導体基板上に形成される光電素子上
で用いるために、合焦及びカラーフィルタリングを行う
構造であって、前記半導体基板上に形成されたパシベー
ション層と、 前記パシベーション層の所定のフィルタ領域に形成され
たカラーフィルタ層のアレイと、 前記パシベーション層上で、前記カラーフィルタ層のア
レイ以外の所定の非フィルタ領域に形成されたダミーパ
ターン層と、 前記カラーフィルタ層およびダミーパターン層全体を覆
って形成される平滑層と、 前記平滑層上に、各々が下層の各カラーフィルタに揃え
て形成されたマイクロレンズのアレイと、を含む構造。 - 【請求項２４】 前記パシベーション層は酸化ケイ素で
形成されることを特徴とする、請求項２３に記載の構
造。 - 【請求項２５】 前記パシベーション層は窒化ケイ素で
形成されることを特徴とする、請求項２３に記載の構
造。 - 【請求項２６】 前記カラーフィルタ層は、レッド、グ
リーン、ブルーのフィルタリング特性を有するアクリル
樹脂で形成されることを特徴とする、請求項２３に記載
の構造。 - 【請求項２７】 前記平滑層は、アクリル系材料で形成
されることを特徴とする、請求項２３に記載の構造。 - 【請求項２８】 前記カラーフィルタ層の各々は、前記
パシベーション層上に形成されるレッドフィルタ領域
と、前記パシベーション層上で、前記レッドフィルタ領
域に隣接して形成されるグリーンフィルタ領域と、前記
パシベーション層上で、前記レッドフィルタ領域および
グリーンフィルタ領域に隣接して形成されるブルーフィ
ルタ領域と、を含むことを特徴とする、請求項２３に記
載の構造。 - 【請求項２９】 前記ダミーパターン層は、ブルーフィ
ルタリング特性を有するアクリル系材料から形成され、
このアクリル系材料は各カラーフィルタ層のブルーフィ
ルタ領域の形成にも使用されることを特徴とする、請求
項２８に記載の構造。 - 【請求項３０】 前記ダミーパターン層は、アクリル系
材料から形成されることを特徴とする、請求項２３に記
載の構造。 - 【請求項３１】 前記ダミーパターン層の厚さは、前記
パシベーション層上の各カラーフィルタ層の厚さとほぼ
等しいことを特徴とする、請求項２３に記載の構造。 - 【請求項３２】 前記ダミーパターン層は、複数の個別
ブロックに形成されることを特徴とする、請求項２３に
記載の方法。 - 【請求項３３】 前記ダミーパターン層の各ブロックの
大きさは、前記各カラーフィルタ層の大きさとほぼ等し
いことを特徴とする、請求項３２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW087106844A TW369726B (en) | 1998-05-04 | 1998-05-04 | Structure and producing method of microlens on color filter of sensor device |
| TW87106844 | 1998-05-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11330444A JPH11330444A (ja) | 1999-11-30 |
| JP2996958B2 true JP2996958B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=21630032
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23931098A Expired - Lifetime JP2996958B2 (ja) | 1998-05-04 | 1998-08-25 | 半導体光電素子に対して、合焦及びカラーフィルタリングする構造およびその構造の製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US6133062A (ja) |
| JP (1) | JP2996958B2 (ja) |
| TW (1) | TW369726B (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| TW538271B (en) * | 2001-02-09 | 2003-06-21 | Hannstar Display Corp | Method for preventing ITO opening |
| KR100507963B1 (ko) * | 2001-06-01 | 2005-08-18 | 세이코 엡슨 가부시키가이샤 | 컬러 필터 및 전기 광학 장치 |
| KR20040000879A (ko) * | 2002-06-26 | 2004-01-07 | 동부전자 주식회사 | 균일한 단차를 갖는 씨모스 이미지 센서의 제조방법 |
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| JP2006013460A (ja) * | 2004-05-21 | 2006-01-12 | Fuji Film Microdevices Co Ltd | 固体撮像素子の製造方法および固体撮像素子 |
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| KR100837566B1 (ko) * | 2007-05-10 | 2008-06-11 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 마스크의 설계방법과 반도체 소자 및 그 제조방법 |
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|---|---|---|---|---|
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| US5426058A (en) * | 1991-07-12 | 1995-06-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing solid-state imaging device |
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| JPH06132515A (ja) * | 1992-10-16 | 1994-05-13 | Sony Corp | 固体撮像素子 |
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-
1998
- 1998-05-04 TW TW087106844A patent/TW369726B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-08-24 US US09/138,759 patent/US6133062A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-08-25 JP JP23931098A patent/JP2996958B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-04-27 US US09/559,475 patent/US6376872B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW369726B (en) | 1999-09-11 |
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