(57)【要約】      （修正有）【課題】光電変換装置において、最上の配線層を覆う絶縁膜の上に複数の色フィルタを設けた場合でも、複数の色フィルタが絶縁膜から剥がれにくくなるようにする。【解決手段】光電変換装置は、複数の第１の光電変換部及び複数の第２の光電変換部を含む複数の光電変換部が行方向及び列方向に配列された半導体基板と、前記半導体基板の上に配され、前記複数の光電変換部のそれぞれに対する開口領域を規定する多層配線構造と、第１の色フィルタ層２１０と、第２の色フィルタ層２２０とを備え、前記多層配線構造は、前記複数の光電変換部のそれぞれに対する前記開口領域の輪郭辺を規定する最上の配線層と、前記最上の配線層を覆うように配された絶縁膜５とを含み、前記第１の色フィルタ層及び前記第２の色フィルタ層は、前記絶縁膜を覆うように配されている。【選択図】図２
2010073819.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の光電変換部及び複数の第２の光電変換部を含む複数の光電変換部が行方向及び列方向に配列された半導体基板と、
前記半導体基板の上に配され、前記複数の光電変換部のそれぞれに対する開口領域を規定する多層配線構造と、
前記第１の光電変換部に第１の色の光が入射するように前記第１の光電変換部の上方に配された第１の色フィルタを複数含み、前記第１の色フィルタが、隣接する前記第１の色フィルタに接続されている第１の色フィルタ層と、
前記第２の光電変換部に第２の色の光が入射するように前記第２の光電変換部の上方に配された第２の色フィルタを複数含む第２の色フィルタ層と、
を備え、
前記多層配線構造は、
前記複数の光電変換部のそれぞれに対する前記開口領域を規定する最上の配線層と、
前記最上の配線層を覆うように配された絶縁膜と、
を含み、
前記第１の色フィルタ層及び前記第２の色フィルタ層は、前記絶縁膜を覆うように配されている
ことを特徴とする光電変換装置。
【請求項２】
前記第１の色フィルタ層では、複数の前記第１の色フィルタが市松模様を形成するように平面的に配置され、前記第１の色フィルタの角部が、対角方向に隣接する前記第１の色フィルタの角部に接続されている
ことを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置。
【請求項３】
前記絶縁膜は、無機材料で形成され、
前記第１の色フィルタ層及び前記第２の色フィルタ層は、それぞれ有機材料で形成され、
前記第１の色フィルタの縁部は、行方向又は列方向に隣接する前記第２の色フィルタの縁部に重なっている
ことを特徴とする請求項２に記載の光電変換装置。
【請求項４】
前記絶縁膜は、前記最上の配線層に応じた凹凸を有し、
前記第１の色フィルタ層及び前記第２の色フィルタ層は、前記絶縁膜における凸部の上で重なり合い、
前記第１の色フィルタ層及び前記第２の色フィルタ層が互いに重なる部分の幅は、前記絶縁膜における凸部の幅の１／２以上であり凸部の幅以下である
ことを特徴とする請求項３に記載の光電変換装置。
【請求項５】
前記第１の色フィルタ層が前記絶縁膜における凸部に重なる部分の幅は、前記凸部の幅の１／２以上であり凸部の幅以下である
ことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置。
【請求項６】
前記第２の色フィルタ層が前記第１の色フィルタ層の上に重なる部分の幅は、前記凸部の幅の１／２以上であり凸部の幅以下である
ことを特徴とする請求項５に記載の光電変換装置。
【請求項７】
前記複数の光電変換部は、複数の第３の光電変換部をさらに含み、
前記光電変換装置は、前記第３の光電変換部に第３の色の光が入射するように前記第３の光電変換部の上方に配された第３の色フィルタを複数含む第３の色フィルタ層をさらに備え、
前記第１の色フィルタ層、前記第２の色フィルタ層、及び前記第３の色フィルタ層は、前記絶縁膜を覆うように配されており、
複数の前記第１の色フィルタ、複数の前記第２の色フィルタ、及び複数の前記第３の色フィルタの配列は、ベイヤー配列を形成している
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光電変換装置。
【請求項８】
前記第２の色フィルタの縁部は、隣接する前記第３の色フィルタの縁部に重なっていない
ことを特徴とする請求項７に記載の光電変換装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載の光電変換装置と、
前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、
前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部と、
を備えたことを特徴とする撮像システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光電変換装置及び撮像システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳ型の光電変換装置は、低ノイズで高速に信号を読み出すことが可能であり、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラなどに使用されている。
【０００３】
光電変換装置では、画素ピッチを縮小して多画素化することにより、撮像できる画像の解像度を高めることが要求されている。一方で、光電変換装置では、画素ピッチが縮小しても、光学開口値のより大きい、すなわちＦ値のより小さいレンズが使用できるように、マイクロレンズからフォトダイオードの受光面までの距離を縮めることも要求されている。
【０００４】
特許文献１には、特許文献１の図１に示すように、最上の金属配線である第４の金属配線Ｍ４を覆う第５の絶縁膜１８の上に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）のカラーフィルター１９を形成することが記載されている。
【特許文献１】特開２００５−３２８０６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の図１には、最上の金属配線を覆う絶縁膜の上に平坦化膜を介さずにカラーフィルタを形成する構成が記載されている。この構成によれば、カラーフィルタ１９とフォトダイオード１２の受光面との距離を近づけることができる。
【０００６】
一方、特許文献１の図１に記載された構成では、絶縁膜における凹部の内側に、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）のカラーフィルタが互いに分離して島状に配されている。この場合、カラーフィルタと絶縁膜との接触面積が確保しにくいため、カラーフィルタ（色フィルタ）が絶縁膜から剥がれる可能性がある。
【０００７】
本発明の目的は、光電変換装置において、最上の配線層を覆う絶縁膜の上に複数の色フィルタを設けた場合でも、複数の色フィルタが絶縁膜から剥がれにくくなるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１側面に係る光電変換装置は、複数の第１の光電変換部及び複数の第２の光電変換部を含む複数の光電変換部が行方向及び列方向に配列された半導体基板と、前記半導体基板の上に配され、前記複数の光電変換部のそれぞれに対する開口領域を規定する多層配線構造と、前記第１の光電変換部に第１の色の光が入射するように前記第１の光電変換部の上方に配された第１の色フィルタを複数含み、前記第１の色フィルタが、隣接する前記第１の色フィルタに接続されている第１の色フィルタ層と、前記第２の光電変換部に第２の色の光が入射するように前記第２の光電変換部の上方に配された第２の色フィルタを複数含む第２の色フィルタ層とを備え、前記多層配線構造は、前記複数の光電変換部のそれぞれに対する前記開口領域を規定する最上の配線層と、前記最上の配線層を覆うように配された絶縁膜とを含み、前記第１の色フィルタ層及び前記第２の色フィルタ層は、前記絶縁膜を覆うように配されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の第２側面に係る撮像システムは、本発明の第１側面に係る光電変換装置と、前記光電変換装置の撮像面へ像を形成する光学系と、前記光電変換装置から出力された信号を処理して画像データを生成する信号処理部とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光電変換装置において、最上の配線層を覆う絶縁膜の上に複数の色フィルタを設けた場合でも、複数の色フィルタが絶縁膜から剥がれにくくなるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の課題を、図８を用いて説明する。
【００１２】
図８に示す光電変換装置１００は、半導体基板ＳＢ、多層配線構造ＭＬ、第１の色フィルタ層１０、第２の色フィルタ層２０、第３の色フィルタ層３０、平坦化膜７、及び複数のマイクロレンズ８を備える。
【００１３】
半導体基板ＳＢでは、複数の光電変換部ＰＤ１１〜ＰＤ３３が行方向及び列方向に配列されている（図２（Ｄ）参照）。複数の光電変換部ＰＤ１１〜ＰＤ３３のそれぞれは、例えば、フォトダイオードである。複数の光電変換部ＰＤ１１〜ＰＤ３３は、複数の第１の光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１３，ＰＤ２２，ＰＤ３１，ＰＤ３３、複数の第２の光電変換部ＰＤ１２，ＰＤ３２、及び複数の第３の光電変換部ＰＤ２１，ＰＤ２３を含む。
【００１４】
多層配線構造ＭＬは、半導体基板ＳＢの上に配され、複数の光電変換部ＰＤ１１〜ＰＤ３３のそれぞれに対する開口領域ＯＡ１〜ＯＡ３を規定する。多層配線構造ＭＬは、半導体基板ＳＢの上に層間絶縁膜と配線層とが複数回積層された構造である。多層配線構造ＭＬは、最上の配線層４及び絶縁膜５を含む。
【００１５】
最上の配線層４は、複数回積層された配線層のうち最も上に積層された配線層である。最上の配線層４は、複数の光電変換部ＰＤ１１〜ＰＤ３３のそれぞれに対する開口領域ＯＡ１〜ＯＡ３の輪郭辺を規定する。
【００１６】
絶縁膜５は、最上の配線層４を保護するために、最上の配線層４を覆っている。絶縁膜５は、無機材料で形成されている。絶縁膜５は、例えば、シリコン酸化物の単層でもよいし、シリコン窒化物の単層でもよいし、シリコン酸化物／シリコン窒化物／シリコン酸化物の３層構造でも良い。絶縁膜５は、最上の配線層４に応じた凹凸を有する。すなわち、絶縁膜５は、凸部５ａ〜５ｄ及び凹部５ｅ〜５ｇを含む。
【００１７】
第１の色フィルタ層１０は、第１の色フィルタ１１を複数含む。第１の色フィルタ１１は、第１の光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１３，ＰＤ２２，ＰＤ３１，ＰＤ３３に第１の色（例えば、緑（Ｇ））の光が入射するように第１の光電変換部ＰＤ１１，ＰＤ１３，ＰＤ２２，ＰＤ３１，ＰＤ３３の上方に配されている。第１の色フィルタ１１は、絶縁膜５における凹部５ｅの内側に配されている。第１の色フィルタ１１は、有機材料で形成されている。
【００１８】
第２の色フィルタ層２０は、第２の色フィルタ２１を複数含む。第２の色フィルタ２１は、第２の光電変換部ＰＤ１２，ＰＤ３２に第２の色（例えば、青（Ｂ））の光が入射するように第２の光電変換部ＰＤ１２，ＰＤ３２の上方に配されている。第２の色フィルタ２１は、絶縁膜５における凹部５ｆの内側に配されている。第２の色フィルタ２１は、有機材料で形成されている。
【００１９】
第３の色フィルタ層３０は、第３の色フィルタ３１を複数含む。第３の色フィルタ３１は、第３の光電変換部ＰＤ２１，ＰＤ２３に第３の色（例えば、赤（Ｒ））の光が入射するように第３の光電変換部ＰＤ２１，ＰＤ２３の上方に配されている。第３の色フィルタ３１は、絶縁膜５における凹部５ｇの内側に配されている。第３の色フィルタ３１は、有機材料で形成されている。
【００２０】
平坦化膜７は、絶縁膜５、第１の色フィルタ層１０、第２の色フィルタ層２０、及び第３の色フィルタ層３０を覆うように配されている。平坦化膜７は、平坦な表面を提供する。平坦化膜７は、樹脂（有機材料）で形成されている。
【００２１】
複数のマイクロレンズ８は、複数の光電変換部ＰＤ１１〜ＰＤ３３の上方であって平坦化膜７の上に配されている。各マイクロレンズ８は、透明樹脂（有機材料）で形成されている。
【００２２】
この構成では、絶縁膜５における凹部５ｅ〜５ｇの内側に、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、及び赤（Ｒ）の色フィルター１１，２１，３１がそれぞれ互いに分離して島状に配されている。この場合、色フィルタ１１，２１，３１と絶縁膜５との接触面積が確保しにくいため、色フィルタ１１，２１，３１が絶縁膜５から剥がれる可能性がある。
【００２３】
また、各色フィルタ１１，２１，３１は、その下面（有機材料）が絶縁膜（無機材料）５のみに接触するので、その接触面における密着性が低くその下面を上方向へ剥がす力に対して弱い。すなわち、色フィルタ１１，２１，３１が絶縁膜５から剥がれる可能性がある。色フィルターの剥れは光電変換装置の特性を劣化させ歩留りを悪化させる。
【００２４】
次に、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置２００の構成を、図１（Ｄ）及び図２を用いて説明する。図１（Ｄ）は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置２００の断面構成を示す図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置２００における色フィルタのレイアウト構成を示す図である。図１（Ｄ）は、図２（Ａ）〜（Ｄ）における一点鎖線で切った部分の断面の構成を示す。以下では、図８に示す光電変換装置１００と異なる点を中心に説明する。図２（Ａ）は、最上配線層を絶縁膜が覆った時の凹凸を示す平面図である。図２（Ｂ）は第１の色フィルタを配した場合のレイアウト構成を示す平面図である。図２（Ｃ）は第１の色フィルタ、第２の色フィルタ、第３の色フィルタを配した場合のレイアウトを示す平面図である。図２（Ｄ）は半導体基板ＳＢの複数の光電変換部ＰＤ１１〜ＰＤ３３の配列を示す平面図であり、図２（Ｅ）は１画素に対応する色フィルタの角部と縁部を説明する平面図である。
【００２５】
光電変換装置２００は、第１の色フィルタ層２１０、第２の色フィルタ層２２０、第３の色フィルタ層２３０を備える。
【００２６】
複数の第１の色フィルタ（Ｇ）２１１、複数の第２の色フィルタ（Ｂ）２２１、及び複数の第３の色フィルタ（Ｒ）２３１の配列は、ベイヤー配列を形成している。
【００２７】
第１の色フィルタ層２１０では、図２（Ｂ）に示すように、第１の色フィルタ２１１が隣接する第１の色フィルタ２１１に接続されている。第１の色フィルタ層２１０では、複数の第１の色フィルタ２１１が市松模様を形成するように平面的に配置される。第１の色フィルタ層２１０では、第１の色フィルタ２１１の角部２１２（図２（Ｅ）の破線部分参照）が、隣接する第１の色フィルタ２１１の角部２１２に接続され、一つの層（フィルタ）を構成している。具体的には、斜め方向（対角方向）に隣接する第１の色フィルタ２１１は、角部２１２が互いに重なっている。この複数の第１の色フィルタ２１１の配列は、ベイヤー配列における第１の色（例えば、緑（Ｇ））の配列に適合している。
【００２８】
図１（Ｄ）、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、第１の色フィルタ層２１０及び第２の色フィルタ層２２０は、絶縁膜５を覆うように配されている。第１の色フィルタ２１１の縁部２１３（図２（Ｅ）斜線部分参照）は、行方向又は列方向に隣接する第２の色フィルタ２２１の縁部に重なっている。すなわち、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１の色フィルタ層２１０及び第２の色フィルタ層２２０は、絶縁膜５における凸部５ｂの上で重なり合っている。
【００２９】
第１の色フィルタ層２１０が絶縁膜５における凸部５ｂに重なる部分の幅ＯＬ１は、絶縁膜５における凸部５ｂの幅Ｌ１の１／２以上Ｌ１以下（凸部の幅以下）である。例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＯＬ１≒Ｌ１であり、第１の色フィルタ層２１０が絶縁膜５における凸部５ｂに完全に重なっても良い。ここで、ＯＬ１＜Ｌ１×（１／２）であると、凸部５ｂの上における第１の色フィルタ層２１０及び第２の色フィルタ層２２０の重なりの幅をＬ１の１／２以上にすることが困難になる。ＯＬ１＞Ｌ１であると、第１の色フィルタ層２１０が隣接する開口領域ＯＡ２を覆ってしまう可能性がある。よって、Ｌ１≧ＯＬ１≧Ｌ１×（１／２）であれば好ましい。
【００３０】
また、第２の色フィルタ層２２０が第１の色フィルタ層２１０の上に重なる部分の幅ＯＲＬ１は、絶縁膜５における凸部５ｂの幅Ｌ１の１／２以上である。例えば、図２（Ａ）、（Ｃ）に示すように、ＯＲＬ１≒Ｌ１×（１／２）である。ここで、ＯＲＬ１＜Ｌ１×（１／２）であると、第１の色フィルタ層２１０と第２の色フィルタ層２２０とを十分に密着させることができない可能性がある。
【００３１】
図１（Ｄ）、図２（Ｂ）及び図２（Ｃ）に示すように、第１の色フィルタ層２１０及び第３の色フィルタ層２３０は、絶縁膜５を覆うように配されている。第１の色フィルタ２１１の縁部２１３（図２（Ｅ）参照）は、行方向又は列方向に隣接する第３の色フィルタ２３１の縁部に重なっている。すなわち、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１の色フィルタ層２１０及び第３の色フィルタ層２３０は、絶縁膜５における凸部５ｃの上で重なり合っている。
【００３２】
第１の色フィルタ層２１０が絶縁膜５における凸部５ｃに重なる部分の幅ＯＬ２は、絶縁膜５における凸部５ｃの幅Ｌ２の１／２以上Ｌ２以下（凸部の幅以下）である。例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＯＬ２≒Ｌ２であり、第１の色フィルタ層２１０が絶縁膜５における凸部５ｃに完全に重なっても良い。ここで、ＯＬ２＜Ｌ２×（１／２）であると、凸部５ｃの上における第１の色フィルタ層２１０及び第３の色フィルタ層２３０の重なりの幅をＬ２の１／２以上にすることが困難になる。ＯＬ２＞Ｌ２であると、第１の色フィルタ層２１０が隣接する開口領域ＯＡ３を覆ってしまう可能性がある。よって、Ｌ２≧ＯＬ２≧Ｌ２×（１／２）であれば好ましい。
【００３３】
また、第３の色フィルタ層２３０が第１の色フィルタ層２１０の上に重なる部分の幅ＯＲＬ２は、絶縁膜５における凸部５ｃの幅Ｌ２の１／２以上である。例えば、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＯＲＬ２≒Ｌ２×（１／２）である。ここで、ＯＲＬ２＜Ｌ２×（１／２）であると、第１の色フィルタ層２１０と第３の色フィルタ層２３０とを十分に密着させることができない可能性がある。
【００３４】
このように、第１の色フィルタ層２１０、第２の色フィルタ層２２０、第３の色フィルタ層２３０は、絶縁膜５の上面全体を覆っている。これにより、第１の色フィルタ層２１０、第２の色フィルタ層２２０及び第３の色フィルタ層２３０と絶縁膜５との接触面積を確保しやすいため、第１の色フィルタ層２１０、第２の色フィルタ層２２０及び第３の色フィルタ層２３０が絶縁膜５から剥がれにくい。
【００３５】
特に、第１の色フィルタ層２１０における第１の色フィルタ２１１が隣接する第１の色フォルタ２１１に接続されているので、第１の色フィルタ層２１０の全体で単一の層すなわち一枚板状の部材が構成されている。これにより、第１の色フィルタ層２１０の絶縁膜５に対する接触面積を確保しつつ各第１の色フィルタ２１１を絶縁膜５から剥がす力に対して複数の第１の色フィルタ２１１が協働して抵抗することができる。これにより、第１の色フィルタ層２１０が絶縁膜５から剥がれにくい。
【００３６】
また、第１の色フィルタ層２１０は、絶縁膜５における凹部５ｅ〜５ｇだけでなく凸部５ａ〜５ｄにも接しているので、第１の色フィルタ２１１と絶縁膜５との接触面積を確保しやすいため、第１の色フィルタ２１１が絶縁膜５から剥がれにくい。
【００３７】
また、第２の色フィルタ２２１又は第３の色フィルタ２３１は、その下面（有機材料）が絶縁膜（無機材料）だけでなく第１の色フィルタ２１１の上面（有機材料）に接触する。すなわち、有機材料同士が接触するので、その接触面における密着性が向上しておりその下面を上方向へ剥がす力に対して強くなっている。このため、第２の色フィルタ２２１又は第３の色フィルタ２３１が第１の色フィルタ２１１から剥がれにくいため、第２の色フィルタ２２１又は第３の色フィルタ２３１が絶縁膜５から剥がにくくなっている。
【００３８】
すなわち、本実施形態によれば、光電変換装置において、最上の配線層を覆う絶縁膜の上に複数の色フィルタを設けた場合でも、複数の色フィルタが絶縁膜から剥がれにくくなるようにすることができる。
【００３９】
次に、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置２００の製造方法を、図１（Ａ）〜（Ｄ）を用いて説明する。図１（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係る光電変換装置２００の製造方法を示す工程断面図である。図１（Ａ）〜（Ｄ）は、図２（Ａ）〜（Ｃ）における一点鎖線で切った部分の断面の構成を示す。
【００４０】
図１（Ａ）に示す工程では、半導体基板ＳＢ中に複数の光電変換部ＰＤ１１〜ＰＤ３３を形成する。その後、半導体基板ＳＢの上に、最上の配線層４及び絶縁膜５を含む多層配線構造ＭＬを形成する。すなわち、半導体基板ＳＢの上に、層間絶縁膜と配線層とを複数回積層する。ここで、層間絶縁膜は、例えば、シリコン酸化物で形成される。最上の配線層は、例えば、アルミニウムを主成分とする金属で形成される。さらに、最上の配線層４を覆うように絶縁膜５を形成する。絶縁膜５は、シリコン酸化膜単層、シリコン窒化膜単層、又は、「シリコン酸化膜／シリコン窒化膜／シリコン酸化膜」の３層構造で形成される。なお、最上の配線層で光電変換部の開口領域を規定する配線とは、最上の配線層のなかで光電変換部への光路を確保する配線のことを示している。その光路が更に下層の配線層で規定される場合があってもよい。
【００４１】
図１（Ｂ）に示す工程では、絶縁膜５の上に、第１の色フィルタ層となるべき第１の樹脂層（図示せず）を塗布し、その第１の樹脂層を第１のパターンにパターニングする（図２（Ｂ）参照）。この第１のパターンは、絶縁膜５における凸部に完全に重なるとともに市松模様状に開口を有するパターンである。これにより、複数の第１の色フィルタ２１１が市松模様を形成するように平面的に配置された第１の色フィルタ層２１０が形成される。
【００４２】
図１（Ｃ）に示す工程では、第１の色フィルタ層２１０の上に第２の色フィルタ層となるべき第２の樹脂層（図示せず）を塗布し、第２のパターンにパターニングする（図２（Ｃ）参照）。この第２のパターンは、所定の間隔（２画素ピッチ）で平面的に配された複数の矩形が第１の色フィルタ層２１０と一部重なるパターンである。これにより、第２の色フィルタ２２１を複数含む第２の色フィルタ層２２０を形成する。
【００４３】
また、第１の色フィルタ層２１０の上に第３の色フィルタ層となるべき第３の樹脂層（図示せず）を塗布し、第３のパターンにパターニングする（図２（Ｃ）参照）。この第３のパターンは、第２のパターンと縦方向及び横方向に１画素ピッチでずれており所定の間隔（２画素ピッチ）で平面的に配された複数の矩形が第１の色フィルタ層２１０と一部重なるパターンである。これにより、第３の色フィルタ２３１を複数含む第３の色フィルタ層２３０を形成する。
【００４４】
図１（Ｄ）に示す工程では、絶縁膜５、第１の色フィルタ層１０、第２の色フィルタ層２０、及び第３の色フィルタ層３０を覆うように、平坦化膜７を形成する。平坦化膜７は、樹脂（有機材料）で形成される。そして、平坦化膜７の上に複数のマイクロレンズ８を形成する。各マイクロレンズ８は、透明樹脂（有機材料）で形成される。
【００４５】
次に、本発明の光電変換装置を適用した撮像システムの一例を図３に示す。
【００４６】
撮像システム９０は、図３に示すように、主として、光学系、撮像装置８６及び信号処理部を備える。光学系は、主として、シャッター９１、レンズ９２及び絞り９３を備える。撮像装置８６は、光電変換装置２００を含む。信号処理部は、主として、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６、画像信号処理部９７、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、タイミング発生部９８、全体制御・演算部９９、記録媒体８８及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を備える。なお、信号処理部は、記録媒体８８を備えなくても良い。
【００４７】
シャッター９１は、光路上においてレンズ９２の手前に設けられ、露出を制御する。
【００４８】
レンズ９２は、入射した光を屈折させて、撮像装置８６の光電変換装置２００の撮像面に被写体の像を形成する。
【００４９】
絞り９３は、光路上においてレンズ９２と光電変換装置２００との間に設けられ、レンズ９２を通過後に光電変換装置２００へ導かれる光の量を調節する。
【００５０】
撮像装置８６の光電変換装置２００は、光電変換装置２００の撮像面に形成された被写体の像を画像信号に変換する。撮像装置８６は、その画像信号を光電変換装置２００から読み出して出力する。
【００５１】
撮像信号処理回路９５は、撮像装置８６に接続されており、撮像装置８６から出力された画像信号を処理する。
【００５２】
Ａ／Ｄ変換器９６は、撮像信号処理回路９５に接続されており、撮像信号処理回路９５から出力された処理後の画像信号（アナログ信号）を画像信号（デジタル信号）へ変換する。
【００５３】
画像信号処理部９７は、Ａ／Ｄ変換器９６に接続されており、Ａ／Ｄ変換器９６から出力された画像信号（デジタル信号）に各種の補正等の演算処理を行い、画像データを生成する。この画像データは、メモリ部８７、外部Ｉ／Ｆ部８９、全体制御・演算部９９及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４などへ供給される。
【００５４】
メモリ部８７は、画像信号処理部９７に接続されており、画像信号処理部９７から出力された画像データを記憶する。
【００５５】
外部Ｉ／Ｆ部８９は、画像信号処理部９７に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、外部Ｉ／Ｆ部８９を介して外部の機器（パソコン等）へ転送する。
【００５６】
タイミング発生部９８は、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７に接続されている。これにより、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７へタイミング信号を供給する。そして、撮像装置８６、撮像信号処理回路９５、Ａ／Ｄ変換器９６及び画像信号処理部９７がタイミング信号に同期して動作する。
【００５７】
全体制御・演算部９９は、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に接続されており、タイミング発生部９８、画像信号処理部９７及び記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を全体的に制御する。
【００５８】
記録媒体８８は、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４に取り外し可能に接続されている。これにより、画像信号処理部９７から出力された画像データを、記録媒体制御Ｉ／Ｆ部９４を介して記録媒体８８へ記録する。
【００５９】
以上の構成により、光電変換装置２００において良好な画像信号が得られれば、良好な画像（画像データ）を得ることができる。
【００６０】
次に、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置３００の構成を、図４（Ｄ）及び図５を用いて説明する。図４（Ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置３００の断面構成を示す図である。図５は、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置３００における色フィルタのレイアウト構成を示す図である。図４（Ｄ）は、図５（Ａ）〜（Ｃ）における一点鎖線で切った部分の断面の構成を示す。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図５（Ａ）は、最上配線層を絶縁膜が覆った時の凹凸を示す平面図である。図５（Ｂ）は第１の色フィルタを配した場合のレイアウト構成を示す平面図である。図５（Ｃ）は第１の色フィルタ、第２の色フィルタ、第３の色フィルタを配した場合のレイアウトを示す平面図である。
【００６１】
光電変換装置３００は、第１の色フィルタ層３１０、第２の色フィルタ層３２０、第３の色フィルタ層３３０を備える。
【００６２】
第１の色フィルタ層３１０では、図５（Ｂ）に示すように、第１の色フィルタ３１１の角部が、ブリッジ部３１２を介して、隣接する第１の色フィルタ３１１の角部に接続されている。ブリッジ部３１２は、隣接する第１の色フィルタ３１１の中心を結ぶ線に沿った方向に（対角方向に）、隣接する第１の色フィルタ３１１の角部を接続するように延びている。つまり、隣接する第１の色フィルタ同士で最も近接する部分を接続している。
【００６３】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の色フィルタ層３１０が絶縁膜５における凸部５ｂに重なる部分の幅ＯＬ３０１は、絶縁膜５における凸部５ｂの幅Ｌ１の約１／２である。第１実施形態に比較して、第１の色フィルタ３１１の寸法が小さくなる分、斜め方向（対角方向）の接続を確実にするためにブリッジ部３１２を形成している。
【００６４】
また、図５（Ａ）、（Ｃ）に示すように、第２の色フィルタ層３２０が第１の色フィルタ層３１０の上に重なる部分の幅ＯＲＬ３０１は、絶縁膜５における凸部５ｂの幅Ｌ１の約１／２である。第１実施形態に比較して、第１の色フィルタ３１１の寸法が小さくなる分、第２の色フィルタ３２１の寸法を大きくして、第１の色フィルタ３１１と第２の色フィルタ３２１との重なりを確保している。
【００６５】
図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１の色フィルタ層３１０が絶縁膜５における凸部５ｃに重なる部分の幅ＯＬ３０２は、絶縁膜５における凸部５ｃの幅Ｌ２の約１／２である。第１実施形態に比較して、第１の色フィルタ３１１の寸法が小さくなる分、斜め方向（対角方向）の接続を確実にするためにブリッジ部３１２を形成している。
【００６６】
また、図５（Ａ）、（Ｃ）に示すように、第３の色フィルタ層３２０が第１の色フィルタ層３１０の上に重なる部分の幅ＯＲＬ３０２は、絶縁膜５における凸部５ｃの幅Ｌ２の約１／２である。第１実施形態に比較して、第１の色フィルタ３１１の寸法が小さくなる分、第３の色フィルタ３３１の寸法を大きくして、第１の色フィルタ３１１と第３の色フィルタ３３１との重なりを確保している。
【００６７】
このように、第１の色フィルタ層３１０、第２の色フィルタ層３２０、第３の色フィルタ層３３０は、絶縁膜５における凹部５ｅ〜５ｇだけでなく凸部５ａ〜５ｄにも接している。これにより、第１の色フィルタ３１１、第２の色フィルタ３２１、及び第３の色フィルタ３３１と絶縁膜５との接触面積をそれぞれ確保しやすいため、第２の色フィルタ３２１、及び第３の色フィルタ３３１が絶縁膜５から剥がれにくい。
【００６８】
また、第３の色フィルタ３３１は、その下面（有機材料）が絶縁膜（無機材料）だけでなく第１の色フィルタ３１１の上面（有機材料）及び第２の色フィルタ３２１の角部の上面（有機材料）に接触する。すなわち、有機材料同士が接触するので、その接触面における密着性が向上しておりその下面を上方向へ剥がす力に対して強くなっている。
【００６９】
また、光電変換装置３００の製造方法を図４に示す。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の第２実施形態に係る光電変換装置３００の製造方法を示す工程断面図である。図４（Ａ）〜（Ｄ）は、図５（Ａ）〜（Ｃ）における一点鎖線で切った部分の断面の構成を示す。第１実施形態と同等の点については説明を省略し、異なる点について説明を行う。
【００７０】
図４（Ｂ）に示す工程では、絶縁膜５の上に、第１の色フィルタ層となるべき第１の樹脂層（図示せず）を塗布し、その第１の樹脂層を第４のパターンにパターニングする（図５（Ｂ）参照）。この第４のパターンは、ブリッジ部を有し、絶縁膜５における凸部にその幅の約１／２だけ重なるとともに市松模様状に開口を有するパターンである。これにより、複数の第１の色フィルタ３１１が市松模様を形成するように平面的に配置された第１の色フィルタ層３１０が形成される。
【００７１】
図４（Ｃ）に示す工程では、第１の色フィルタ層３１０の上に第２の色フィルタ層となるべき第２の樹脂層（図示せず）を塗布し、第５のパターンにパターニングする（図５（Ｃ）参照）。この第５のパターンは、所定の間隔（２画素ピッチ）で平面的に配された複数の矩形が第１の色フィルタ層３１０と一部重なるパターンである。これにより、第２の色フィルタ３２１を複数含む第２の色フィルタ層３２０を形成する。
【００７２】
また、第１の色フィルタ層３１０の上に第３の色フィルタ層となるべき第３の樹脂層（図示せず）を塗布し、第６のパターンにパターニングする（図５（Ｃ）参照）。この第６のパターンは、第５のパターンと縦方向及び横方向に１画素ピッチでずれて互いに角部が重なっており所定の間隔（２画素ピッチ）で平面的に配された複数の矩形が第１の色フィルタ層３１０と一部重なるパターンである。これにより、第３の色フィルタ３３１を複数含む第３の色フィルタ層３３０を形成する。
【００７３】
なお、第２の色フィルタ層３２０ｉと第３の色フィルタ層３３０ｉとは、互いに平面的に重ならないように形成されても良い。例えば、図６（Ａ）に示すように、第２の色フィルタ３２１ｉと第３の色フィルタ３３１ｉとは斜めの境界線で接している。すなわち、第２の色フィルタ３２１ｉと第３の色フィルタ３３１ｉとは、それぞれ斜めの角部３２１ｉ１、３３１ｉ１を有する。このように形成することにより、第２の色フィルタ層３２０ｉと第３の色フィルタ層３３０ｉとの高さを抑えつつ等しくできる。また、このように配置することで第２の色フィルタ３２１ｉと第３の色フィルタ３３１ｉとが互いに重なることで生じる隆起部分がなくなるため、色フィルタの剥がれが抑制される。
【００７４】
ここで、図６（Ｂ）に示すように、絶縁膜５における凸部の幅の１／２の長さをＡとする。Ａの２倍の長さＢを底辺、対辺とする直角二等辺三角形を上記第２実施形態における第３の色フィルタ３３１のパターンから除去することにより、斜めの角部３３１ｉ１を有した第３の色フィルタ３３１ｉのパターンを得ることができる。
【００７５】
次に、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置４００の構成を、図７を用いて説明する。図７は、本発明の第３実施形態に係る光電変換装置４００における色フィルタのレイアウト構成を示す図である。以下では、第１実施形態と異なる点を中心に説明する。図７（Ａ）は、最上配線層を絶縁膜が覆った時の凹凸を示す平面図である。図７（Ｂ）は第１の色フィルタを配した場合のレイアウト構成を示す平面図である。図７（Ｃ）は第１の色フィルタ、第２の色フィルタ、第３の色フィルタを配した場合のレイアウトを示す平面図である。
【００７６】
光電変換装置４００は、リニア型センサ等で短冊状の光電変換部が１次元状に配置されている、あるいは、エリア型センサで縦横比の大きな光電変換部が配置されている。光電変換装置４００は、図７（Ｃ）に示すように、第１の色フィルタ層４１０、第２の色フィルタ層４２０を備え、第３の色フィルタ層２３０を備えない。
【００７７】
第１の色フィルタ層４１０では、図７（Ｂ）に示すように、第１の色フィルタ４１１の下部が、ブリッジ部４１２を介して、行方向に隣接する第１の色フィルタ４１１の下部に接続されている。ブリッジ部４１２は、複数の第１の色フィルタ４１１が配列された方向（行方向）に沿って延びている。
【００７８】
図７（Ｂ）及び図７（Ｃ）に示すように、第１の色フィルタ層４１０及び第２の色フィルタ層４２０は、互いに一部が平面的に重なるとともに絶縁膜４０５を覆うように配されている。第１の色フィルタ４１１の縁部は、行方向に隣接する第２の色フィルタ４２１の縁部に重なっている。すなわち、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第１の色フィルタ層４１０及び第２の色フィルタ層４２０は、絶縁膜４０５における凸部４０５ｂの上で重なり合っている。
【００７９】
第１の色フィルタ層４１０が絶縁膜４０５における凸部４０５ｂに重なる部分の幅ＯＬ４０１は、絶縁膜４０５における凸部４０５ｂの幅Ｌ４０１の１／２以上Ｌ４０１以下（凸部の幅以下）である。例えば、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＯＬ４０１≒Ｌ４０１であり、第１の色フィルタ層４１０が絶縁膜４０５における凸部４０５ｂに完全に重なっても良い。ここで、ＯＬ４０１＜Ｌ４０１×（１／２）であると、凸部４０５ｂの上における第１の色フィルタ層４１０及び第２の色フィルタ層４２０の重なりの幅をＬ４０１の１／２以上にすることが困難になる。ＯＬ４０１＞Ｌ４０１であると、第１の色フィルタ層４１０が隣接する開口領域（図示せず）を覆ってしまう可能性がある。
【００８０】
また、第２の色フィルタ層４２０が第１の色フィルタ層４１０の上に重なる部分の幅ＯＲＬ４０１は、絶縁膜４０５における凸部４０５ｂの幅Ｌ４０１の１／２以上である。例えば、図７（Ａ）、（Ｃ）に示すように、ＯＲＬ４０１≒Ｌ４０１である。ここで、ＯＲＬ４０１＜Ｌ４０１×（１／２）であると、第１の色フィルタ層４１０と第２の色フィルタ層４２０とを十分に密着させることができない可能性がある。
【００８１】
以上、本発明に関する具体的な実施形態を説明した。各実施形態の構成は適宜組み合わせ可能であり、説明した形態に限定されないものである。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置２００の断面構成及び製造方法を示す図。
【図２】本発明の第１実施形態に係る光電変換装置２００における色フィルタのレイアウト構成を示す図。
【図３】第１実施形態に係る光電変換装置を適用した撮像システムの構成図。
【図４】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置３００の断面構成及び製造方法を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態に係る光電変換装置３００における色フィルタのレイアウト構成を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態の変形例に係る光電変換装置における色フィルタのレイアウト構成を示す図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る光電変換装置４００における色フィルタのレイアウト構成を示す図。
【図８】本発明の課題を説明するための図。
【符号の説明】
【００８３】
１００、２００、３００、４００  光電変換装置
【図１】
2010073819.tif 000003
【図２】
2010073819.tif 000004
【図３】
2010073819.tif 000005
【図４】
2010073819.tif 000006
【図５】
2010073819.tif 000007
【図６】
2010073819.tif 000008
【図７】
2010073819.tif 000009
【図８】
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