(57)【要約】【課題】５μｍ以下の画素サイズであっても、第２色目以降の色素画素の上部の中央部におちこみがなく、平面形状は、第１色目の色素画素の平面形状に比べ差がなく、第２色目以降の同一色内の色素画素間でのバラツキが大きくない、すなわち、色間、及び同一色内の色素画素間で、感度のバラツキを生ぜず、従って、感度ムラやノイズが発生することのない固体撮像素子用カラーフィルタを提供すること。【解決手段】固体撮像素子用カラーフィルタにおいて、カラーフィルタの第１色目に配設された色素画素の膜厚に対し、色素画素の辺に隣接して配置された第２色目以降の色素画素の膜厚が厚いこと。その膜厚との膜厚差が０．０３μｍ〜０．５μｍであること。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マトリックス状に複数の受光素子が形成されたデバイス基板上の、該受光素子に対応した部位に複数色の色素画素にて形成された固体撮像素子用カラーフィルタにおいて、該カラーフィルタの第１色目に配設された色素画素の膜厚に対し、該色素画素の辺に隣接して配置された第２色目以降の色素画素の膜厚が厚いことを特徴とする固体撮像素子用カラーフィルタ。
【請求項２】
前記第１色目に配設された色素画素の膜厚と、前記第２色目以降の色素画素の膜厚との膜厚差が、０．０３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子用カラーフィルタ。
【請求項３】
前記色素画素が赤緑青の３原色からなり、前記第１色目は緑色であることを特徴とする請求項１、又は請求項２記載の固体撮像素子用カラーフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＣＤやＣＭＯＳデバイス等の固体撮像素子用カラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタルスチルカメラやビデオカメラなどに搭載されるＣＣＤやＣＭＯＳデバイス等の固体撮像素子は、高画素化、高精細化が進み、その画素数は、特に、デジタルスチルカメラ用途にあっては、銀塩カメラと同等の解像度を得る為に３００万画素以上となっており、画素サイズは１０μｍ以下である。特に、精細なものは３μｍ程度である。
また、固体撮像素子は、その受光素子に対応した部位に配設された複数色の色素画素で構成されるカラーフィルタを備えカラー化を図っている。また、カラーフィルタの上部には感度の低下を防ぐためにマイクロレンズが配設されている。
【０００３】
カラーフィルタを形成する方法としては、顔料分散法、染色法、染料分散法などがあげられる。現在、原色（赤、緑、青）、あるいは補色（シアン、マゼンタ、イエロー）の顔料または染料を透明樹脂中に分散したカラーレジストを用い、フォトリソグラフイ法により色素画素を形成する顔料分散法、染料分散法が主流となっている。
すなわち、一色目の色のカラーレジストを基板上に塗布した後、パターン露光、現像、硬膜といった一連の作業を行い、所定の受光素子上に一色目の色素画素を形成する。以降、二色目、三色目についても所定のカラーレジストを用い、受光素子上に色素画素を形成していく方法である。
【０００４】
カラーレジストを用いたリソグラフイにおいては、画素サイズが５μｍ以下になってくると複数色の色素画素の膜厚を揃えようとした場合、第１色目の色素画素の影響で、第１色目の色素画素の辺に隣接して配置する第２色目以降の色素画素の上部の中央部がおちこみ、その形状がすりばち状となる問題があった。
第１色目の色素画素の上部の中央部にはおちこみがなく、また、その平面形状も良好なものであるが、第２色目以降の色素画素は、その上部の中央部がおちこみ、また、その平面形状は、第１色目の色素画素の平面形状に比べ差の生じたものとなり、また、第２色目以降の同一色内の色素画素間では、その平面形状のバラツキが大きなものとなる。
すなわち、色間、及び同一色内の色素画素間で、感度のバラツキを生じ、感度ムラやノイズの原因になっていた。
【０００５】
図４は、カラーフィルタを構成する色素画素の配置の一例を示す平面図である。図５（ａ）は、図４におけるＰ−Ｐ’線の断面図、図５（ｂ）は、図４におけるＱ−Ｑ’線の断面図である。
このカラーフィルタは色素画素の膜厚を揃えたカラーフィルタである。また、図６は、図５（ａ）の一部を拡大し、色素画素の形成を説明する断面図である。
【０００６】
図５（ａ）は、第１色目の緑色の色素画素に対し、第２色目の青色の色素画素は、ほぼ同一の膜厚としたものであるが、図６（Ａ）に示すように、第１色目の緑色の色素画素は平坦性及び平面形状に優れた形状を有する。
しかしながら、第１色目の色素画素と辺が隣接する、第２色目の青色の色素画素は、そのカラーレジストを塗布した段階で、第１色目の緑色の色素画素の影響をうけ、図６（Ｂ）に示すように、第２色目の青色の色素画素が配設される画素部分の中央部とエッジ部に膜厚差が生じてしまう。
【０００７】
そして、リソグラフイによって、第２色目の青色の色素画素を形成した後も、図６（Ｃ）に示すように、中央部とエッジ部に膜厚差（ｅ）が生じ、色素画素の上部の中央部がおちこみ、その形状がすりばち状となる。
また、その平面形状は、第１色目の色素画素の平面形状に比べ差の生じたものとなり、第２色目以降の同一色内の色素画素間では、その平面形状のバラツキが大きなものとなる。
尚、膜厚の揃えは、色素画素の中央部の膜厚で揃える。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、５μｍ以下の画素サイズであっても、第２色目以降の色素画素の上部の中央部におちこみがなく、また、その平面形状は、第１色目の色素画素の平面形状に比べ差がなく、また、第２色目以降の同一色内の色素画素間では、その平面形状のバラツキが大きくない、すなわち、色間、及び同一色内の色素画素間で、感度のバラツキを生ぜず、従って、感度ムラやノイズが発生することのない固体撮像素子用カラーフィルタを提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、マトリックス状に複数の受光素子が形成されたデバイス基板上の、該受光素子に対応した部位に複数色の色素画素にて形成された固体撮像素子用カラーフィルタにおいて、該カラーフィルタの第１色目に配設された色素画素の膜厚に対し、該色素画素の辺に隣接して配置された第２色目以降の色素画素の膜厚が厚いことを特徴とする固体撮像素子用カラーフィルタである。
【００１０】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子用カラーフィルタにおいて、前記第１色目に配設された色素画素の膜厚と、前記第２色目以降の色素画素の膜厚との膜厚差が、０．０３μｍ〜０．５μｍであることを特徴とする固体撮像素子用カラーフィルタである。
【００１１】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子用カラーフィルタにおいて、前記色素画素が赤緑青の３原色からなり、前記第１色目は緑色であることを特徴とする固体撮像素子用カラーフィルタである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による固体撮像素子用カラーフィルタを、その実施の形態に基づいて説明する。
図１は、本発明による固体撮像素子用カラーフィルタを構成する色素画素の配置の一例を示す平面図である。また、図２（ａ）は、図１におけるＰ−Ｐ’線の断面図、図２（ｂ）は、図１におけるＱ−Ｑ’線の断面図である。
また、図３は、図２（ａ）の一部を拡大し、色素画素の形成を説明する断面図である。
【００１３】
赤緑青の原色系の色素画素が、図１に示すような一般的な配置の場合、第１色目の緑色の色素画素は市松状に配置されているため、第２色目と第３色目の青色、赤色の色素画素の配置は、緑色の色素画素に対して、その辺が隣接する位置になる。
受光素子の上面は平坦化層などにより平滑化されているため、第１色目の緑色の色素画素は、図３（Ａ）に示すように、平坦性及び平面形状に優れた色素画素が得られる。
【００１４】
次いで、図３（Ｂ）に示すように、第２色目の青色は、第１色目の緑色の色素画素よりも厚く形成しているので、第１色目の緑色の色素画素の影響を受けずに、平滑性の高い青色の塗膜を得ることができる。
従って、フォトリソによって第２色目の青色の色素画素とした場合、図３（Ｃ）に示すように、第１色目の緑色同様に、平坦性及び平面形状に優れた色素画素が得られる。
第３色目の赤色についても、第２色目の青色と同様にして、第１色目の緑色の色素画素よりも厚く形成することによって、平坦性及び平面形状に優れた色素画素が得られる。
【００１５】
第１色目の色素画素の膜厚と、第２色目以降の色素画素の膜厚の膜厚差（ｄ）が小さすぎると、第２色目以降の色素画素は、平坦性及び平面形状に優れた色素画素とならず、また、膜厚差（ｄ）が大きすぎると、上部のマイクロレンズの形成に支障をきたしたり、マイクロレンズの集光性に影響が生じ、ノイズを発生する原因になる。
そこで、本発明者らは鋭意検討した結果、第１色目に配設する色素画素の膜厚と、該色素画素の辺に隣接して配置する第２色目以降の色素画素の膜厚の膜厚差（ｄ）が０．０３μｍ〜０．５μｍの範囲、望ましくは０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲であると平坦性及び平面形状に優れた色素画素が得られることを見出した。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明する。
＜実施例１＞
デバイス基板上に、その表面を平滑にする平坦化層を形成した。第１色目となる緑色の顔料カラーレジストをスピンナー装置を用いて回転塗布形成した。
次いで、ホットプレート上において８０℃、１分間の加熱処理を行った。次いで、ニコン（株）製ｉ線ステッパーを用いてマスクを介しながら所定の露光量を照射した。次いで、有機アルカリ現像液（日本化薬（株）製：商品名ＤＶＬ−Ｔ５０）を用いて現像を行い、純水によるリンス後、回転による仮乾燥を行った。次いで、ホットプレート上において２２０℃、６分間の条件で加熱処理をおこない、緑色の色素画素を得た。この色素画素は市松状の配置であり、画素ピッチは４．２μｍ、膜厚１．１μｍであった。
【００１７】
次に、第２色目となる青色の色素画素を、第１色目の緑色の色素画素と同様に、青色の顔料カラーレジストを使用してリソグラフイによって形成した。この第２色目の青色の色素画素は、市松状に配置した第１色目の緑色の色素画素に対し、緑色の色素画素の辺に隣接した位置に配置したものであり、膜厚１．２μｍであった。
次に、第３色目となる赤色の色素画素を、緑色や青色の色素画素と同様に、赤色の顔料カラーレジストを使用してリソグラフイによって形成した。この第３色目の赤色の色素画素は、市松状に配置した第１色目の緑色の色素画素に対し、緑色の色素画素の辺に隣接した位置に配置したものであり、膜厚１．２μｍであった。得られた色素画素の平坦性及び平面形状は、いずれも優れたものであった。
【００１８】
＜比較例１＞
デバイス基板上に平坦化層を形成した後、実施例１と同様に、第１色目となる緑色の色素画素を形成した。この緑色の色素画素は市松状の配置であり、画素ピッチは４．２μｍ、膜厚１．１μｍであった。
次に、第２色目となる青色の色素画素を、第１色目の緑色の色素画素と同様に、青色の顔料カラーレジストを使用してリソグラフイによって形成した。この第２色目の青色の色素画素は、市松状に配置した第１色目の緑色の色素画素に対し、緑色の色素画素の辺に隣接した位置に配置したものであり、その画素中心部の膜厚は１．０５μｍであった。
次に、第３色目となる赤色の色素画素を、緑色や青色の色素画素と同様に、赤色の顔料カラーレジストを使用してリソグラフイによって形成した。この第３色目の赤色の色素画素は、市松状に配置した第１色目の緑色の色素画素に対し、緑色の色素画素の辺に隣接した位置に配置したものであり、膜厚１．１μｍであった。得られた色素画素の中央部はおちこみ、すりばち状で平坦性及び平面形状は、いずれも劣ったものであった。
【００１９】
【発明の効果】
本発明は、カラーフィルタの第１色目に配設された色素画素の膜厚に対し、該色素画素の辺に隣接して配置された第２色目以降の色素画素の膜厚が厚い固体撮像素子用カラーフィルタであるので、５μｍ以下の画素サイズであっても、第２色目以降の色素画素の上部の中央部におちこみがなく、また、その平面形状は、第１色目の色素画素の平面形状に比べ差がなく、また、第２色目以降の同一色内の色素画素間では、その平面形状のバラツキが大きくない、すなわち、色間、及び同一色内の色素画素間で、感度のバラツキを生ぜず、従って、感度ムラやノイズが発生することのない固体撮像素子用カラーフィルタとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固体撮像素子用カラーフィルタを構成する色素画素の配置の一例を示す平面図である。
【図２】（ａ）は、図１におけるＰ−Ｐ’線の断面図である。
（ｂ）は、図１におけるＱ−Ｑ’線の断面図である。
【図３】図２（ａ）の一部を拡大し、色素画素の形成を説明する断面図である。
【図４】カラーフィルタを構成する色素画素の配置の一例を示す平面図である。
【図５】（ａ）は、図４におけるＰ−Ｐ’線の断面図である。
（ｂ）は、図４におけるＱ−Ｑ’線の断面図である。
【図６】図５（ａ）の一部を拡大し、色素画素の形成を説明する断面図である。
【符号の説明】
Ｒ・・・赤色の色素画素
Ｇ・・・緑色の色素画素
Ｂ・・・青色の色素画素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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