(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光電変換素子上に、少なくとも平坦化層、カラーフィルタ層、アンダーコート層、マイクロレンズを構成要素として順次に積層し備えた固体撮像素子において、該構成要素が赤外線吸収機能をもち、該アンダーコート層が紫外線吸収機能をもち、構成要素の複数に赤外線吸収機能を分担させたことを特徴とする固体撮像素子。
【請求項２】
前記構成要素に赤外線吸収剤を含有させて赤外線吸収機能をもたせ、前記アンダーコート層に紫外線吸収剤を含有させて紫外線吸収機能をもたせた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】
前記赤外線吸収剤が複数の赤外線吸収剤であることを特徴とする請求項２記載の固体撮像素子。
【請求項４】
カラーフィルタ層の色毎に赤外線吸収剤の種類、含有量を調節したことを特徴とする請求項２、又は請求項３記載の固体撮像素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤで代表される固体撮像素子に関するものであり、特に、色再現性を損なうことなくカメラの光学系を小型にすることができ、また、微細なマイクロレンズの形成を可能とする固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カメラに装着されたＣ−ＭＯＳやＣＣＤ等の光電変換素子を有する固体撮像素子は、撮像時に色分解を行わせるために、その光電変換素子上に原色（ＲＧＢ）系、或いは補色（ＹＭＣ）系の三原色のカラーフィルタ層が設けられている。
しかし、光電変換素子は、人間の可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）外に、すなわち、長波長の赤外領域（７００ｎｍ〜１１００ｎｍ）にも高い感度を有しており、また、カラーフィルタ層には赤外領域の光をカットする機能がなく、従って、７００ｎｍ以上の長波長の光が光電変換素子に入ってしまい正確な色分解がなされない。
【０００３】
この不正確な色分解を避けるため、例えば、無機多層膜による反射型の赤外線カットフィルタと、金属イオンを含む無機ガラスや色素を用いた吸収型の赤外線カットフィルタとをカメラの光学系に挿入しているのが現状である。
この内、吸収型の赤外線カットフィルタは、赤外領域の光の斜め入射や再入射の影響をなくす目的のものである。
また、これらの赤外線カットフィルタは、厚みがそれぞれ１〜３ｍｍあり、カメラを小型化する際に問題となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、上記反射型の赤外線カットフィルタ及び吸収型の赤外線カットフィルタが有する赤外領域の光をカットする機能に相当する機能をもった固体撮像素子であって、微細なマイクロレンズの形成を可能としたノイズの無い固体撮像素子を提供することを課題とする。
この固体撮像素子をカメラに装着することにより、上記赤外線カットフィルタを不要なものとしカメラを容易に小型化することができるものとなる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、複数の光電変換素子上に、少なくとも平坦化層、カラーフィルタ層、アンダーコート層、マイクロレンズを構成要素として順次に積層し備えた固体撮像素子において、該構成要素が赤外線吸収機能をもち、該アンダーコート層が紫外線吸収機能をもち、構成要素の複数に赤外線吸収機能を分担させたことを特徴とする固体撮像素子である。
【０００６】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子において、前記構成要素に赤外線吸収剤を含有させて赤外線吸収機能をもたせ、前記アンダーコート層に紫外線吸収剤を含有させて紫外線吸収機能をもたせたことを特徴とする固体撮像素子である。
【０００７】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子において、前記赤外線吸収剤が複数の赤外線吸収剤であることを特徴とする固体撮像素子である。
【０００８】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子において、カラーフィルタ層の色毎に赤外線吸収剤の種類、含有量を調節したことを特徴とする固体撮像素子である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による固体撮像素子を、その実施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の一実施例の部分断面図である。図１に示すように、本発明による固体撮像素子は、その表面に光電変換素子（１９）、遮光層（１８）などが形成された半導体基板（２０）上に、第一平坦化層（１５）、カラーフィルタ層（１４）、第二平坦化層（１３）、アンダーコート層（１２）、マイクロレンズ（１１）が、順次に積層し形成されたものである。
尚、カラーフィルタ層（１４）はＲ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の３色の層で構成されている。
【００１１】
図１に示すように、本発明による固体撮像素子の一実施例は、光電変換素子（１９）上に備えた第一平坦化層（１５）、カラーフィルタ層（１４）、第二平坦化層（１３）、アンダーコート層（１２）、マイクロレンズ（１１）などの構成要素の少なくとも１構成要素に赤外線吸収剤を含有させて赤外線吸収機能をもたせ、アンダーコート層（１２）に紫外線吸収剤を含有させて紫外線吸収機能をもたせた固体撮像素子である。
【００１２】
本発明で使用可能な赤外線吸収剤としては、アントラキノン系化合物、フタロシアニン系化合物、シアニン系化合物、ポリメチレン系化合物、アルミニウム系化合物、ジイモニウム系化合物、イモニウム系化合物、アゾ系化合物などがあげられる。
赤外線吸収剤の多くは、その吸収波長域が限定され、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の光電変換素子で要求される近赤外および赤外域（例えば、６５０ｎｍ〜１１００ｎｍ）の領域全てを１種の赤外線吸収剤でカバーすることは困難である。故に、２種から６種類程度の複数の赤外吸収剤を混合して、或いは、１構成要素を多層にして用いることが好ましい。
【００１３】
また、可視領域（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）の透過率を確保しながら、十分な赤外線吸収機能を付与するには、Ｃ−ＭＯＳやＣＣＤ等の光電変換素子上に備えた構成要素の複数に赤外線吸収機能を分担させることが好ましい。
例えば、同一の赤外線吸収剤を、異なる構成要素に含有させて赤外線吸収機能を強化するとか、吸収波長域の異なる赤外線吸収剤を、各々異なる構成要素に含有させるなどを行い赤外線吸収機能を分担させることが好ましい。
尚、赤外線吸収剤のもつ耐熱性などを考慮して、どの構成要素に含有させかを選択することもできる。
【００１４】
また、光電変換素子上に備えた原色（ＲＧＢ）系、或いは補色（ＹＭＣ）系の三原色のカラーフィルタ層においては、色毎に赤外領域の分光特性（吸収）は異なるために、赤外線吸収機能をもたせる際には、吸収波長域の異なる、すなわち、赤外線吸収剤の種類及び含有量を調節して含有させることが好ましい。
【００１５】
本発明で使用可能な紫外線吸収剤としては、ベンゾトリアゾール系化合物、ベンゾフェノン系化合物、サリチル酸系化合物、クマリン系化合物などがあげられ、これら紫外線吸収剤に、例えば、ヒンダードミン系化合物のような光安定化剤やクエンチャー（例えば、一重項酸素クエンチャー）を添加しても良い。
アンダーコート層に含有させる紫外線吸収剤は、耐光性にやや難のある赤外線吸収剤を紫外光からの保護するため、及び、マイクロレンズを形成する材料であるフォトレジストを用いたパターン形成時の露光（一般には、３６５ｎｍのｉ線による）の反射を防止するために含有させるものである。
ｉ線の反射を防止することにより、より微細なパターン形成を可能とし、より微細なマイクロレンズを形成することができるものとなる。
【００１８】
【実施例】
以下に、本発明による固体撮像素子を実施例により詳細に説明する。
＜実施例１＞
第一平坦化層（１５）、及び第二平坦化層（１３）は、熱硬化による酸−エポキシタイプのスチレン−メタクリル酸コポリマーを主成分とする塗布液の樹脂固形分に対し、アゾ系の赤外線吸収剤  ＮＩＡ−７７０Ｈ（ハッコウケミカル（株）製）を約１．５％、及びＮＩＡ−９５０Ｈ（ハッコウケミカル（株）製）を約２．０％溶解せしめた塗布液を用いてスピンコートし、硬膜させ形成した。
【００１９】
カラーフィルタ層（１４）は、長波長域で透過率の高いＲ（赤色）に、そのアクリル樹脂の固形分に対し、赤外線吸収剤  ＮＩＡ−９２２Ｈ（ハッコウケミカル（株）製）を約２．０％溶解せしめて形成した。
Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）には、そのアクリル樹脂の固形分に対し、同じく赤外線吸収剤  ＮＩＡ−９２２Ｈ（ハッコウケミカル（株）製）を約０．５％溶解せしめて形成した。
用いた赤外線吸収剤の吸収のピーク波長は、ＮＩＡ−７７０Ｈが７７０ｎｍ、ＮＩＡ−９２２Ｈが９２０ｎｍ、ＮＩＡ−９５０Ｈが９５０ｎｍであるため、７００ｎｍから１０００ｎｍの範囲の赤外線をカバーできるものである。
【００２０】
アンダーコート層（１２）は、屈折率１．４５のフッ素系アクリル樹脂の固形分に対し、紫外線吸収剤  ＳＶ−５０（ハッコウケミカル（株）製）を約１．０％、アゾ系の赤外線吸収剤  ＮＩＡ−７７０Ｈ（ハッコウケミカル（株）製）を約１．０％溶解せしめた塗布液を用いてスピンコートし、硬膜させ形成した。
マイクロレンズは、フェノールノボラック骨格のナフトキノンジアジド系のフォトレジストを用いた。硬膜後の屈折率は約１．６であった。
得られた固体撮像素子の赤外線吸収機能は良好なものであった。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は、固体撮像素子の構成要素が赤外線吸収機能をもち、アンダーコート層が紫外線吸収機能をもつので、色再現性を損なうことなく、従来の赤外線カットフィルタを不要なものとしカメラを容易に小型化することができる固体撮像素子であって、微細なマイクロレンズを有しノイズの無い固体撮像素子となる。
【００２２】
また、本発明は、赤外線吸収機能を異なる構成要素に分担させてもたせるので、十分な赤外線吸収機能を無理なく付与することができる。
また、本発明は、赤外線吸収剤が複数の赤外線吸収剤であるので、十分な赤外線吸収機能をこと付与することができる。
【００２３】
また、本発明は、カラーフィルタ層の色毎に赤外線吸収剤の種類、含有量を調節するので、色毎に異なる赤外領域の分光特性（吸収）に対応したものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固体撮像素子の一実施例の部分断面図である。
【符号の説明】
１１・・・マイクロレンズ
１２・・・アンダーコート層
１３・・・第二平坦化層
１４・・・カラーフィルタ層
１５・・・第一平坦化層
１８・・・遮光層
１９・・・光電変換素子
２０・・・半導体基板
【図１】
0004882182.tif 000002