(57)【要約】自動車に搭載され、カラー撮像する車載撮像装置に２次元配列された複数の画素セルを設ける。画素はそれぞれ多層膜干渉フィルタにて入射光を波長分離するカラーフィルタを有する。多層膜干渉フィルタは２つのλ／４多層膜にてスペーサ層を挟んでなり、スペーサ層の膜厚に応じた波長域の光を透過させる。λ／４多層膜とスペーサ層とは何れも無機材料からなっている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載されるカラー撮像する車載撮像装置であって、
それぞれ入射光を波長分離するカラーフィルタを有し、２次元配列された複数の画素セルを備え、
カラーフィルタは無機材料からなる
ことを特徴とする。
【請求項２】
カラーフィルタは、２つのλ／４多層膜にてスペーサ層を挟んでなり、
λ／４多層膜は、屈折率を異にし、光学膜厚を同じくする２種類の誘電体層が交互に積層されてなり、
スペーサ層の膜厚に応じた波長域の光を透過させる
ことを特徴とする請求項１に記載の車載撮像装置。
【請求項３】
カラーフィルタは、透過させるべき光の波長域に応じてスペーサ層を有しない
ことを特徴とする請求項２に記載の車載撮像装置。
【請求項４】
自動車の車室内に搭載される
ことを特徴とする請求項１に記載の車載撮像装置。
【請求項５】
自動車のエンジンルーム内に搭載される
ことを特徴とする請求項１に記載の車載撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、車載撮像装置に関し、特に、車載撮像装置の耐環境性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  近年、自動車の電子化が進む中、その安全走行を確保するため、車両の周辺をビデオカメラで撮影し、得られた映像を解析して、ドライバに情報を提供したり、自動車の制御に役立てたりする技術が開発されつつある。
例えば、特許文献１においては、車両後方や路面の状況を撮影して、ドライバに提示等する車載監視カメラ装置が開示されている。図１は、当該車載監視カメラ装置の構成を示す図である。図１に示されるように、車載監視カメラ装置１は光学フィルタ付レンズ１０１、撮像装置１０２、ケーブル１０３、カメラ信号処理回路１０４、モニタ１０５及び画像認識回路１０６を備えている。【０００３】  光学フィルタ付レンズ１０１と撮像装置１０２とは自動車のサイドミラー１１０内に格納され、ハーフミラー１１１を介して撮像する。
このようにすれば、レンズ１０１や撮像装置１０２を車室内に配置しないので、車室内の美観や居住性を損なったり、ドライバの視界を妨げたりしない。また、エンジンルーム内に配置する場合に比べて、振動や熱などの環境条件が良いので故障を生じ難い。更に、車体表面に取り付けないので、空力抵抗を増さず、美観上も好ましい。
【特許文献１】特開平５−２９４１８３号公報（図１および図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかしながら、例えば、真夏の炎天下に駐車すれば、ドアミラーの内部であっても非常な高温になるのは周知の通りであるし、寒冷地にあってはドアミラーの内部は車室内よりもはるかに低温になる。また、車体表面に取り付ければ更に使用環境が厳しくなる。すなわち、撮像装置の取り付け位置を工夫したところで、厳しい使用環境下に置かれていることには変わりない。【０００５】  従来技術に係る撮像装置はカラー撮像のために有機顔料系のカラーフィルタを使用しているので、撮像装置が長時間高温状態におかれたり強い入射光が当たったりすると有機顔料に化学変化を来たして、波長選択特性が変化する。すなわち、色分離特性の劣化（退色）が起きて、カラー撮像した際の色再現性が劣化する等の問題が生じるので、実用に耐えない。【０００６】  特に運転支援を目的とする場合には、道路標識や歩行者、障害物等の映像をドライバにカラー映像にて表示するのが望ましいので、退色の問題は是非とも解決する必要がある。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、優れた耐環境性を有する車載撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  上記目的を達成するため、本発明に係る車載撮像装置は、自動車に搭載されるカラー撮像する車載撮像装置であって、それぞれ入射光を波長分離するカラーフィルタを有し、２次元配列された複数の画素セルを備え、カラーフィルタは無機材料からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】  このようにすれば、カラーフィルタに有機材料を用いる場合と比べて、優れた耐環境性を実現することができる。従って、自動車の外面、車室やエンジンルーム内等、使用環境によらず自由に設置することができる。
また、カラーフィルタは、２つのλ／４多層膜にてスペーサ層を挟んでなり、λ／４多層膜は、屈折率を異にし、光学膜厚を同じくする２種類の誘電体層が交互に積層されてなり、スペーサ層の膜厚に応じた波長域の光を透過させることを特徴とする。このようにすれば、有機材料を用いたカラーフィルタと比べて、カラーフィルタの厚みを大きく削減することができるので、限られた空間に装置を搭載しなければならない車載用とに適する。【０００９】  また、スペーサ層の光学膜厚のみを調節するだけで透過帯域を変えることができるので、半導体プロセスにて製造する際にプロセスステップ数を削減して、安価に量産することができる。
この場合において、カラーフィルタは、透過させるべき光の波長域に応じてスペーサ層を有しないとしても良い。【００１０】  また、自動車の車室内やエンジンルーム内に搭載すれば、事故時に破損し難いので事故時の状況を映像として記録に残す場合に有効である。
また、上記従来技術のように、カメラをドアミラー内に設置すれば、直射日光の影響を緩和することはできるが、やはり高温に曝されることに変わりは無い。更に、ハーフミラーを介して撮像するので、感度が低下して画質が劣化するし、パン角やティルト角が制限されるので撮像できる視野が狭くなる。また、デザイン上の理由からドアミラーを撤去すると、そもそもカメラを設置することができない。【００１１】  これに対して、本発明に係る車載撮像装置は優れた耐環境性を有するので、高温等に曝されても色分離特性が劣化しない。このため、設置場所を選ばないので、ハーフミラーを通して撮像する必要もなく、これに起因する感度の劣化を無くすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】従来技術に係る車載監視カメラ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る運転支援システムを装備した乗用車を示す外観斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の画素部分の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の透過率特性を示す図であって、図５（ａ）はカラーフィルタ３０６全体の透過率特性を例示するグラフ、図５（ｂ）はλ／４多層膜４１０、４１１部分だけの場合の透過率特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の製造方法の諸工程を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の分光特性を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るカラーフィルタの構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るカラーフィルタ９の製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るカラーフィルタ９の別の製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るカラーフィルタ１２の製造方法の諸工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係るカラーフィルタ１４の製造方法の諸工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１３】１…車載監視カメラ装置
２…運転支援システム
３、１０２…撮像装置
９、１２、１４、３０６…カラーフイルタ
１０１…光学フィルタ付レンズ
１０３…ケーブル
１０４…カメラ信号処理回路
１０５…モニタ
１０６…画像認識回路
１１０…サイドミラー
１１１…ハーフミラー
２０１…フロントカメラ
２０２…サイドカメラ
２０３…リアカメラ
２０４…車室内カメラ
２０５…エンジンルーム内カメラ
２０６…映像制御装置
２０７…製造表示装置
２１０…乗用車
３０１…Ｎ型半導体基板
３０２…Ｐ型半導体層
３０３…フォトダイオード
３０４、８０１、９０１、１２０１、１４０１…層間絶縁膜
３０５…遮光膜
３０７…マイクロレンズ
４０１…窒化シリコン層
４０２…酸化シリコン層
４１０、４１１…λ／４多層膜
６０１、６０２、８０７、１００１〜１００３…レジストパターン
１３０１〜１３０３、１５０１…レジストパターン
８０２〜８０６、８０８〜８１１、９０２〜９１０…誘電体層
１２０２〜１２１０、１４０２〜１４１０…誘電体層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、本発明に係る車載撮像装置の実施の形態について、運転支援システムを例にとり、図面を参照しながら説明する。
［１］第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態に係る運転支援システムは、カラー撮像に用いるカラーフィルタに無機材料を用いた撮像装置を備える点を特徴とする。【００１５】  （１）運転支援システムの構成
図２は、本実施の形態に係る運転支援システムを装備した乗用車を示す外観斜視図である。図２に示されるように、運転支援システム２は、フロントカメラ２０１、サイドカメラ２０２、リアカメラ２０３、車室内カメラ２０４、エンジンルーム内カメラ２０５、映像制御装置２０６及び製造表示装置２０７を備え、乗用車２１０に装備されている。【００１６】  カメラ２０１〜２０５が出力する映像信号は、映像制御装置２０６に入力される。映像表示装置２０７はカメラ２０１〜２０５の何れかが撮像した映像を映像表示装置２０７に表示させたり、同時に複数の映像を表示させたりする。また、映像制御装置２０６は映像信号を処理して、前方車両、後続車両及び隣接車両との車間距離を計測し、必要に応じてドライバに警報を発する。【００１７】  映像制御装置２０６は、車室内カメラ２０４からの映像信号を処理して、ドライバが居眠り運転や酒酔い運転をしていないか判定する。また、駐車時には、映像信号を記録して、車上荒らしの証拠を残したり、警報を発したりする。
更に、映像制御装置２０６は、エンジンルーム内カメラからの映像信号を処理して、エンジン、トランスミッション、サスペンション、タイヤ等の状態を監視する。そして、これらに異常を発見すると警報を発したり、エンジンルーム内の映像を映像表示装置２０７に表示させたりする。【００１８】  映像表示装置２０７は表示映像がドライバによく見えるように運転席付近に設置される。このようにすれば、カメラ２０１〜２０５を以ってフェンダーミラーやドアミラー、バックミラーに代えることができる。従って、これらミラーが不要となるので、自動車の意匠をより自由に設計することができる。
（２）撮像装置の構成
次に、カメラ２０１〜２０５が備える撮像装置の構成について説明する。カメラ２０１〜２０５が備える撮像装置はいわゆる固体撮像装置であって、２次元配列された複数の画素を用いてカラー撮像する。【００１９】  図３は、本実施の形態に係る撮像装置の画素部分の構成を示す断面図である。図３に示されるように、撮像装置３は、Ｎ型半導体基板３０１上にＰ型半導体層３０２、層間絶縁膜３０４、カラーフィルタ３０６及びマイクロレンズ３０７が順次形成されてなる。
Ｐ型半導体層３０２の層間絶縁膜３０４側には、Ｎ型不純物のイオン注入により、画素毎にフォトダイオード３０３が形成されている。フォトダイオード３０３は入射光量に応じた電荷を発生させる。フォトダイオード３０３どうしはＰ型半導体層３０２を素子分離領域として互いに分離されている。【００２０】  また、層間絶縁膜３０４内の素子分離領域上には遮光膜３０５が設けられている。遮光膜３０５は、カラーフィルタ３０６を透過した光が他の画素のフォトダイオード３０３に入射するのを遮ると共に、電気配線も兼ねている。
カラーフィルタ３０６は、画素毎に赤色光、緑色光及び青色光の何れかの光を選択的に透過させる。透過させる光色はベイヤ配列されている。以下、カラーフィルタ３０６の赤色光を選択的に透過させる部分を「赤色部分」という。また、カラーフィルタ３０６の緑色光を選択的に透過させる部分を「緑色部分」と、青色光を選択的に透過させる部分を「青色部分」という。【００２１】  マイクロレンズ３０７もまた画素毎に設けられ、入射光をフォトダイオード３０３に集光する。
（３）カラーフィルタ３０６の構成と特性
次に、カラーフィルタ３０６の構成と特性について説明する。
図４は、カラーフィルタ３０６の構成を示す図である。図４に示されるように、カラーフィルタ３０６は、窒化シリコン（ＳｉＮ）層４０１と酸化シリコン（ＳｉＯ２）層４０２とを交互に積層してなる２つのλ／４多層膜４１０、４１１にて窒化シリコンからなるスペーサ層４０３を挟んだ多層膜干渉フィルタとなっている。【００２２】  λ／４多層膜４１０、４１１は何れも窒化シリコン層４０１と酸化シリコン層４０２が２層ずつ積層されたλ／４多層膜となっている。窒化シリコン層４０１と酸化シリコン層４０２との光学膜厚は何れも１３７．５ｎｍである。なお、光学膜厚とは、その層に用いられている材料の屈折率に、その層の物理膜厚を乗じた値をいう。スペーサ層４０３の膜厚はカラーフィルタ３０６が透過させるべき光色ごとに応じて異なる。【００２３】  図５は、カラーフィルタ３０６の透過率特性を示す図であって、図５（ａ）はカラーフィルタ３０６全体の透過率特性を例示するグラフ、図５（ｂ）はλ／４多層膜４１０、４１１部分だけの場合の透過率特性を示すグラフである。
図５（ａ）に示されるように、カラーフィルタ３０６は波長５５０ｎｍ前後を透過帯域として光を透過させると共に、透過帯域から下、５００ｎｍまで、及び透過帯域から上、６３０ｎｍまでの光を反射する。図５（ａ）においては、スペーサ層４０３の膜厚が５４２ｎｍの場合を例にとって、カラーフィルタ３０６の透過率特性が示されているが、透過帯域の位置はスペーサ層４０３の膜厚に応じて異なる。【００２４】  これに対して、λ／４多層膜４１０、４１１だけの場合には、図５（ｂ）に示されるように透過帯域は無く、各層の光学膜厚の４倍の波長（以下、「設定中心波長」という。）を中心とする反射帯域の光を反射する。
なお、λ／４多層膜の反射帯域幅は、λ／４多層膜を構成する２種類の誘電体層の間で屈折率の差が大きいほど大きくなる。例えば、誘電体層材料に屈折率２．５の酸化チタン（ＴｉＯ２）と屈折率１．４５の酸化シリコンとを用いれば、屈折率差が大きいので、反射帯域幅を大きくすることができる。【００２５】  なお、上記透過率特性は何れもλ／４多層膜の層数が１０ペア（２０層）の場合についてフレネル係数を用いたマトリクス法を用いて求めたものであり、垂直入射光のみを考慮した。
（４）カラーフィルタ３０６の製造方法
次に、カラーフィルタ３０６の製造方法について説明する。【００２６】  図６は、本実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の製造方法の諸工程を模式的に示す図であって、製造工程は（ａ）から（ｄ）へと進む。なお、便宜上、λ／４多層膜の層数を減じて説明するが、λ／４多層膜の層数の多寡に関わらず、同様の製造方法にて。また、カラーフィルタと層間絶縁膜３０４以外は図示を省略した。
先ず、図６（ａ）に示されるように、高周波スパッタ装置を用いて、層間絶縁膜３０４上に窒化シリコン層４０１、酸化シリコン層４０２を交互に積層し、その上に窒化シリコン層４０３を形成する。窒化シリコン層４０１並びに酸化シリコン層４０２はλ／４多層膜４１１をなす。また、窒化シリコン層４０３はスペーサ層となるべき層である。【００２７】  次に、図６（ｂ）に示されるように、窒化シリコン層４０３上にレジストを塗布し、露光前ベーク（プリベーク）し、ステッパなどの露光装置によって露光し、レジスト現像し、最終ベーク（ポストベーク）して、レジストパターン６０１を形成する。
そして、窒化シリコン層４０３のレジストパターン６０１にて被覆されていない部分がカラーフィルタ３０６の赤色部分のスペーサ層の膜厚になるように、ＣＦ４系のエッチングガスを用いてエッチングする。その後、レジストパターン６０１を除去する。【００２８】  同様にして、レジストパターン６０２を形成し、カラーフィルタ３０６の緑色部分のスペーサ層の膜厚になるように、窒化シリコン層４０３をエッチングした後、レジストパターン６０２を除去する（図６（ｃ））。
そして、図６（ｄ）に示されるように、層間絶縁膜３０４上に酸化シリコン層４０２、窒化シリコン層４０１を交互に高周波スパッタ装置を用いて積層する。窒化シリコン層４０１並びに酸化シリコン層４０２はλ／４多層膜４１０をなす。【００２９】  なお、誘電体からなる多層膜構造のトータル膜厚は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対して、それぞれ、６２２ｎｍ、５４２ｎｍ、５６２ｎｍである。
以上のような工程を経れば、カラーフィルタ３０６を製造することができる。
（５）カラーフィルタ３０６の分光特性
次に、カラーフィルタ３０６の分光特性について説明する。【００３０】  図７は、カラーフィルタ３０６の分光特性を示すグラフである。ここで、カラーフィルタ３０６は酸化チタンからなる高屈折率層７０１と酸化シリコンからなる低屈折率層７０２とが交互に積層されてなり、スペーサ層４０３は酸化チタンからなる。
カラーフィルタ３０６の青色部分、緑色部分及び赤色部分のスペーサ層４０３の光学膜厚（膜厚）はそれぞれ２００ｎｍ（８０ｎｍ）、０ｎｍ（０ｎｍ）及び５０ｎｍ（２０ｎｍ）である。なお、緑色部分は、酸化シリコンからなる光学膜厚２７５ｎｍのスペーサ層があると考えても良い。【００３１】  図７に示されるように、スペーサ層４０３の膜厚を変えることによって、カラーフィルタ３０６が透過率特性（透過ピーク波長）を異ならせることができる。従って、カラーフィルタ３０６を用いれば、車載撮像装置にてカラー撮像する際に必要な赤色光、緑色光及び青色光に波長分離できることが分かる。なお、上記グラフも特性マトリクス法にて求めたものである。【００３２】  （６）カラーフィルタ３０６の材料
なお、カラーフィルタの高屈折率材料としては、酸化チタンの他、窒化シリコン（ＳｉＮ）や酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）などを用いてもよい。また、低屈折率材料は、高屈折率層に用いる材料よりも屈折率が低ければ、酸化シリコン以外の材料を用いても良い。【００３３】  スペーサ層の材料としては、高屈折率層の材料を用いても良いし、低屈折率層の材料を用いても良い。また、何れの層とも異なる材料を用いても良い。
従来はカラーフィルタに有機顔料を用いていたので、受光部その他を半導体プロセスにて形成した後、所謂オンチッププロセスにてカラーフィルタを形成せざるを得なかった。これに対して、高屈折率層、低屈折率層及びスペーサ層に誘電体材料を用いれば、半導体プロセスにてカラーフィルタを製造することができるので、カラーフィルタの製造プロセスを安定化し、生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。【００３４】  また、有機顔料系のカラーフィルタは高温や直射日光に曝されると退色して波長分離機能が低下するのに対して、誘電体材料からなるカラーフィルタはそのような波長分離機能の低下を生じないので、車載撮像装置に用いるのに適当である。
［２］第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る運転支援システムは上記第１の実施の形態に係る運転支援システムと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタに含まれるスペーサ層の構成において相違している。【００３５】  すなわち、上記第１の実施の形態においては、スペーサ層の膜厚を変化させることによってカラーフィルタの分光特性を変化させるのに対して、本実施の形態においてはスペーサ層の材質をウエハ主面に沿って変化させる。これによって、スペーサ層の膜厚を変化させるのと同様の効果を得ることができる。以下、専ら相違点に着目して説明する。
図８は、本実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法を示す図であって、（ａ）から（ｅ）へと製造工程が進行する。【００３６】  先ず、図８（ａ）に示されるように、層間絶縁膜８０１上にλ／４多層膜をなす誘電体層８０２〜８０５及びスペーサ層となるべき誘電体層８０６を順次積層する。誘電体層８０２〜８０５の光学膜厚は何れも設定中心波長の４分の１となるように形成される。また、誘電体層８０６は青色部分のスペーサ層の膜厚に等しい膜厚に形成される。
次に、図８（ｂ）に示されるように、誘電体層８０６上にレジストパターン８０７を形成する。レジストパターン８０７の形成は上記第１の実施の形態にて述べたのと同様に形成する。【００３７】  この場合において、赤色部分においては、レジストパターン８０７がストライプ状に形成されており、平面視においてレジストパターン８０７がある領域と無い領域との面積比が１：４となっている。青色部分はレジストパターン８０７に全面が覆われる一方、緑色部分はレジストパターン８０７にまったく覆われない。
そして、図８（ｃ）に示されるように、ＣＦ４系のエッチングガスを用いて、誘電体層８０５が露出するまで、誘電体層スペーサ層８０５のレジストパターン８０７に覆われていない部分を除去する。【００３８】  その後、図８（ｄ）に示されるように、青色部分においては誘電体層８０６上に、緑色部分においては誘電体層８０５上に、また、赤色部分においては誘電体層８０５、８０６の双方の上に誘電体層８０８が形成される。更に、誘電体層８０８上に、誘電体層８０９〜８１１が順次積層され、λ／４多層膜を形成する。
このようにすれば、赤色部分において、屈折率が相異する誘電体層８０６、８０７が平面視１：４の割合でストライプ状に形成されるので、上記第１の実施の形態に示した膜厚２０ｎｍのスペーサ層を設けたカラーフィルタと同様の透過率特性が得られる。【００３９】  また、選択的に透過させる光色に関わらずカラーフィルタの膜厚を一定にすることができるので、カラーフィルタ上にマイクロレンズを容易に形成することができる。
また、カラーフィルタを半導体プロセスにて形成できるので、カラーフィルタの製造プロセスを安定化し、生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。また、無機材料にてカラーフィルタを構成するので、高温や高照射といった条件下でも退色を生じない。従って、車室やエンジンルームの内部、或いは車外など位置を選ばず設置できるので、車載用途に適する。【００４０】  ［３］第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る運転支援システムは上記第１の実施の形態に係る運転支援システムと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタが入射光を集光する点において相違している。以下、専ら相違点に着目して説明する。【００４１】  （１）カラーフィルタの構造
先ず、本実施の形態に係るカラーフィルタの構造について説明する。図９は、本実施の形態に係るカラーフィルタの構造を示す断面図である。
図９に示されるように、本実施の形態に係るカラーフィルタ９は層間絶縁膜９０１上に誘電体層９０２〜９１０が順次積層されてなる。誘電体層９０２から誘電体層９１０は酸化シリコン層と酸化チタン層とを交互に積層した多層膜干渉フィルタになっている。【００４２】  誘電体層９０６は多層膜干渉フィルタ中のスペーサ層に相当し、断面が台形状になっている。また、誘電体層９０６上に積層された誘電体層９０６から９１０も湾曲している。その結果、誘電体層９０６〜９１０は入射光を屈折させて集光することができる。
また、他の実施の形態と同様に半導体プロセスにて集光力を有するカラーフィルタを作成できるので、製造プロセスを安定化し、生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。【００４３】  （２）カラーフィルタ９の製造方法
次に、カラーフィルタ９の製造方法について説明する。
図１０は、カラーフィルタ９の製造方法を示す断面図であって、（ａ）から（ｆ）へと製造工程が進行する。
カラーフィルタ９を製造するに際しては、先ず、図１０（ａ）に示されるように、高周波スパッタ装置を用いて、層間絶縁膜９０１上に誘電体層９０２〜９０６を形成する。【００４４】  次に、図１０（ｂ）に示されるように、フォトリソ工程にて誘電体層９０６上にレジストパターン１００１を形成して、ドライエッチング工程にて誘電体層９０６の赤色領域の膜厚を赤色領域のスペーサ層の膜厚になるようにエッチングする。
同様に、図１０（ｃ）に示されるように、フォトリソ工程にて誘電体層９０６上にレジストパターン１００２を形成して、ドライエッチング工程にて誘電体層９０６の緑色領域の膜厚を緑色領域のスペーサ層の膜厚になるようにエッチングする。【００４５】  次に、図１０（ｄ）に示されるように、フォトリソ工程にて誘電体層９０６の赤色領域、緑色領域及び青色領域それぞれの中央部分にレジストパターン１００３を形成し、ドライエッチング工程にて誘電体層９０６をエッチングすることによって、各領域の周辺部分をテーパー状に整形する（図１０（ｅ））。
その後、図１０（ｆ）に示されるように、高周波スパッタ装置を用いて、誘電体層９０６上に誘電体層９０７〜９１０を順次積層すると、カラーフィルタ９が完成する。【００４６】  （３）カラーフィルタ９の製造方法の変形例
カラーフィルタ９は次のような方法によっても製造することができる。
図１１は、カラーフィルタ９の別の製造方法を示す断面図であって、やはり（ａ）から（ｆ）へと製造工程が進行する。
すなわち、先ず、高周波スパッタ装置を用いて、層間絶縁膜９０１上に誘電体層９０２〜９０６を形成し（図１０（ａ））、レジストパターン１００１を用いて誘電体層９０６の赤色領域をエッチングし（図１０（ｂ））、レジストパターン１００２を用いて、誘電体層９０６の緑色領域をエッチングする（図１０（ｃ））。【００４７】  次に、図１０（ｄ）に示されるように、フォトリソ工程にて誘電体層９０６の赤色領域、緑色領域及び青色領域それぞれにレジストパターン１００３を形成する。このレジストパターン１００３は周辺部分がテーパー状に整形されている。このようなレジストパターン１００３を用いて誘電体層９０６をエッチングすると、誘電体層９０６の各領域の周辺部分をテーパー状に整形することができる（図１０（ｅ））。【００４８】  その後、図１０（ｆ）に示されるように、高周波スパッタ装置を用いて、誘電体層９０６上に誘電体層９０７〜９１０を順次積層すると、カラーフィルタ９が完成する。
［４］第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
本実施の形態に係る運転支援システムは上記第１の実施の形態に係る運転支援システムと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタをなす多層膜干渉フィルタのスペーサ層の膜厚を調整することによって波長分離性能が更に改善されている点において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。【００４９】  （１）カラーフィルタの構成
先ず、本実施の形態に係る運転支援システムが備えるカラーフィルタの構成について説明する。図１２は、本実施の形態に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。図１２に示されるように、カラーフィルタ１２は層間絶縁膜１２０１上に誘電体層１２０２〜１２１０が順次積層されてなる。【００５０】  誘電体層１２０２〜１２０５と誘電体層１２０７〜１２１０とはそれぞれλ／４多層膜をなし、誘電体層１２０６をスペーサ層として、誘電体層１２０２〜１２１０は全体として多層膜干渉フィルタをなす。
スペーサ層１２０６はカラーフィルタ１２の赤色部分、緑色部分及び青色部分の間で膜厚を異にしており、更に、青色部分内でも膜厚が変化する。【００５１】  （２）カラーフィルタ１２の製造方法
次に、カラーフィルタ１２の製造方法について説明する。図１３は、カラーフィルタ１２の製造方法の諸工程を示す断面図である。
図１３（ａ）に示されるように、先ず、層間絶縁膜上１２０１に誘電体層１２０２〜１２０６を順次積層する。この場合において誘電体層１２０６の膜厚はスペーサ層の最も厚い部分の膜厚に等しくなるように形成される。【００５２】  そして、レジストパターン１３０１〜１３０３を用いて誘電体層１２０６をエッチングして、各部分のスペーサ層の膜厚を整える（図１３（ｂ）〜（ｄ））。
その後、誘電体層１２０６上に誘電体層１２０７〜１２１０を順次積層すると、カラーフィルタ１２が得られる（図１３（ｅ））。
（３）効果
部分毎にスペーサ層の膜厚を一定にすると、他の部分と比べて青色部分の透過帯域が狭くなる。これに対して、本実施の形態のように、青色部分内においてスペーサ層の膜厚を変化させれば、青色部分の透過帯域を拡大して、撮像装置の感度を向上させることができる。【００５３】  ［５］第５の実施の形態
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る運転支援装置は上記第１の実施の形態に係る運転支援装置と概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタをなす多層膜干渉フィルタのスペーサ層の膜厚が連続的に変化する点において相違している。以下、専ら相違点に着目して説明する。【００５４】  （１）カラーフィルタの構成
先ず、本実施の形態に係る運転支援システムが備えるカラーフィルタの構成について説明する。図１４は、本実施の形態に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。図１４に示されるように、カラーフィルタ１４は層間絶縁膜１４０１上に誘電体層１４０２〜１４１０が順次積層されてなる。【００５５】  誘電体層１４０２〜１４０５と誘電体層１４０７〜１４１０とはそれぞれλ／４多層膜をなし、誘電体層１４０６をスペーサ層として、誘電体層１４０２〜１４１０は全体として多層膜干渉フィルタをなす。
誘電体層１４０２、１４０４、１４０６、１４０８及び１４１０は酸化チタンからなり、誘電体層１４０３、１４０５、１４０７及び１４０９は酸化シリコンからなる。【００５６】  スペーサ層１４０６はカラーフィルタ１４の青色部分、赤色部分及び緑色部分の順に薄くなるように膜厚を連続的に変化させている。また、同一部分内でもスペーサ層の膜厚は連続的に変化する。このようにすれば、部分毎の透過帯域幅を更に拡大することができる。
（２）カラーフィルタ１４の製造方法
次に、カラーフィルタ１４の製造方法について説明する。図１５は、カラーフィルタ１４の製造方法の諸工程を示す断面図である。【００５７】  図１５（ａ）に示されるように、先ず、高周波スパッタ装置を用いて、層間絶縁膜上１４０１に誘電体層１４０２〜１４０６を順次積層する。この場合において誘電体層１４０６の膜厚はスペーサ層の最も厚い部分の膜厚に等しくなるように形成される。
次に、フォトリソ工程にて、テーパー状のレジストパターン１５０１を形成する（図１５（ｂ））。このフォトリソ工程は、レジストパターン１５０１上に形成するクロム（Ｃｒ）膜の透過率を変化させることによって、レジストパターン１５０１をテーパー状にする。【００５８】  そして、ＣＦ４等のエッチングガスを用いたドライエッチング工程にて、誘電体層１４０６をテーパー状にエッチングする（図１５（ｃ））。
その後、誘電体層１４０６上に誘電体層１４０７〜１４１０を順次積層すると、カラーフィルタ１４が得られる（図１５（ｄ））。
［６］変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。【００５９】  （１）上記実施の形態においては特に言及しなかったが、車室やエンジンルームの内部は、車両の外面と比べると、衝突等の事故が発生した際に、撮像装置が破損し難い。この点に着目して、車室やエンジンルームの内部に設置したカメラにて車外を監視しても良い。このようにすれば、事故時の状況をより確実に映像として記録することができる。
（２）上記実施の形態においては特に言及しなかったが、カラーフィルタ上に平坦化膜を形成しても良い。このようにすれば、マイクロレンズをより正確に形成することができるので、集光効率のバラツキを減じて優れた画質を実現することができる。【００６０】  （３）上記実施の形態においては、高屈折率材料として酸化チタンを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて、窒化シリコン（ＳｉＮ）や酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）等を用いても良い。
低屈折率材料についても、高屈折率材料よりも屈折率が低い材料ならば、酸化シリコン以外の材料を用いても良い。また、スペーサ層の材料も、高屈折率材料の他にも、低屈折率材料を用いても良いし、何れとも異なる材料を用いても良い。【００６１】  （４）上記第４の実施の形態においては、青色部分のスペーサ層の膜厚が２段階に変化する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えてスペーサ層の膜厚を３段階以上に変化させても良い。また、青色部分の他、赤色部分や緑色部分においてスペーサ層の膜厚を変化させても良い。このようにすれば、部分毎に透過帯域幅を調整することができるので、より優れた波長分離を実現することができる。【００６２】  （５）上記実施の形態においては、カラーフィルタの何れの部分においてもスペーサ層が存する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、透過帯域に応じてスペーサ層を無くし、２つのλ／４多層膜を積層しただけとしても良い。
このようにすれば、２つλ／４多層膜の同じ材料からなる誘電体層が互いに接することになるので、他の部分とは異なる材料からなり、光学膜厚がλ／２のスペーサ層が存する、とも言える構造となる。【００６３】  そして、このような部分は一の半導体プロセスにてカラーフィルタの他の部分と並行して形成することができるので、製造上有効である。
（６）上記実施の形態においては特に言及しなかったが、本明細書において自動車が乗用車に限定されないのは言うまでもなく、乗用車以外にも広く陸上を走行する車両一般を指す。【００６４】  （７）上記実施の形態においては、運転支援システムを例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて他の車載システムに本発明に係る車載撮像装置を適用しても良い。適用する車載システムの如何に関わらず、本発明に係る車載撮像装置を適用すれば、その効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】  本発明に係る車載撮像装置は、自動車に搭載され、過酷な環境に耐えて、自動車の内外を撮像することができる装置として有用である。
【図１】
2006100903.tif 000002
【図２】
2006100903.tif 000003
【図３】
2006100903.tif 000004
【図４】
2006100903.tif 000005
【図５】
2006100903.tif 000006
【図６】
2006100903.tif 000007
【図７】
2006100903.tif 000008
【図８】
2006100903.tif 000009
【図９】
2006100903.tif 000010
【図１０】
2006100903.tif 000011
【図１１】
2006100903.tif 000012
【図１２】
2006100903.tif 000013
【図１３】
2006100903.tif 000014
【図１４】
2006100903.tif 000015
【図１５】
2006100903.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成19年9月10日(2007.9.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車に搭載されるカラー撮像する車載撮像装置であって、
それぞれ入射光を波長分離するカラーフィルタを有し、２次元配列された複数の画素セルを備え、
カラーフィルタは無機材料からなる
ことを特徴とする。
【請求項２】
カラーフィルタは、２つのλ／４多層膜にてスペーサ層を挟んでなり、
λ／４多層膜は、屈折率を異にし、光学膜厚を同じくする２種類の誘電体層が交互に積層されてなり、
スペーサ層の膜厚に応じた波長域の光を透過させる
ことを特徴とする請求項１に記載の車載撮像装置。
【請求項３】
カラーフィルタは、透過させるべき光の波長域に応じてスペーサ層を有しない
ことを特徴とする請求項２に記載の車載撮像装置。
【請求項４】
自動車の車室内に搭載される
ことを特徴とする請求項１に記載の車載撮像装置。
【請求項５】
自動車のエンジンルーム内に搭載される
ことを特徴とする請求項１に記載の車載撮像装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載撮像装置に関し、特に、車載撮像装置の耐環境性を向上させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の電子化が進む中、その安全走行を確保するため、車両の周辺をビデオカメラで撮影し、得られた映像を解析して、ドライバに情報を提供したり、自動車の制御に役立てたりする技術が開発されつつある。
例えば、特許文献１においては、車両後方や路面の状況を撮影して、ドライバに提示等する車載監視カメラ装置が開示されている。図１は、当該車載監視カメラ装置の構成を示す図である。図１に示されるように、車載監視カメラ装置１は光学フィルタ付レンズ１０１、撮像装置１０２、ケーブル１０３、カメラ信号処理回路１０４、モニタ１０５及び画像認識回路１０６を備えている。
【０００３】
光学フィルタ付レンズ１０１と撮像装置１０２とは自動車のサイドミラー１１０内に格納され、ハーフミラー１１１を介して撮像する。
このようにすれば、レンズ１０１や撮像装置１０２を車室内に配置しないので、車室内の美観や居住性を損なったり、ドライバの視界を妨げたりしない。また、エンジンルーム内に配置する場合に比べて、振動や熱などの環境条件が良いので故障を生じ難い。更に、車体表面に取り付けないので、空力抵抗を増さず、美観上も好ましい。
【特許文献１】特開平５−２９４１８３号公報（図１および図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、例えば、真夏の炎天下に駐車すれば、ドアミラーの内部であっても非常な高温になるのは周知の通りであるし、寒冷地にあってはドアミラーの内部は車室内よりもはるかに低温になる。また、車体表面に取り付ければ更に使用環境が厳しくなる。すなわち、撮像装置の取り付け位置を工夫したところで、厳しい使用環境下に置かれていることには変わりない。
【０００５】
従来技術に係る撮像装置はカラー撮像のために有機顔料系のカラーフィルタを使用しているので、撮像装置が長時間高温状態におかれたり強い入射光が当たったりすると有機顔料に化学変化を来たして、波長選択特性が変化する。すなわち、色分離特性の劣化（退色）が起きて、カラー撮像した際の色再現性が劣化する等の問題が生じるので、実用に耐えない。
【０００６】
特に運転支援を目的とする場合には、道路標識や歩行者、障害物等の映像をドライバにカラー映像にて表示するのが望ましいので、退色の問題は是非とも解決する必要がある。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、優れた耐環境性を有する車載撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る車載撮像装置は、自動車に搭載されるカラー撮像する車載撮像装置であって、それぞれ入射光を波長分離するカラーフィルタを有し、２次元配列された複数の画素セルを備え、カラーフィルタは無機材料からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
このようにすれば、カラーフィルタに有機材料を用いる場合と比べて、優れた耐環境性を実現することができる。従って、自動車の外面、車室やエンジンルーム内等、使用環境によらず自由に設置することができる。
また、カラーフィルタは、２つのλ／４多層膜にてスペーサ層を挟んでなり、λ／４多層膜は、屈折率を異にし、光学膜厚を同じくする２種類の誘電体層が交互に積層されてなり、スペーサ層の膜厚に応じた波長域の光を透過させることを特徴とする。このようにすれば、有機材料を用いたカラーフィルタと比べて、カラーフィルタの厚みを大きく削減することができるので、限られた空間に装置を搭載しなければならない車載用とに適する。
【０００９】
また、スペーサ層の光学膜厚のみを調節するだけで透過帯域を変えることができるので、半導体プロセスにて製造する際にプロセスステップ数を削減して、安価に量産することができる。
この場合において、カラーフィルタは、透過させるべき光の波長域に応じてスペーサ層を有しないとしても良い。
【００１０】
また、自動車の車室内やエンジンルーム内に搭載すれば、事故時に破損し難いので事故時の状況を映像として記録に残す場合に有効である。
また、上記従来技術のように、カメラをドアミラー内に設置すれば、直射日光の影響を緩和することはできるが、やはり高温に曝されることに変わりは無い。更に、ハーフミラーを介して撮像するので、感度が低下して画質が劣化するし、パン角やティルト角が制限されるので撮像できる視野が狭くなる。また、デザイン上の理由からドアミラーを撤去すると、そもそもカメラを設置することができない。
【００１１】
これに対して、本発明に係る車載撮像装置は優れた耐環境性を有するので、高温等に曝されても色分離特性が劣化しない。このため、設置場所を選ばないので、ハーフミラーを通して撮像する必要もなく、これに起因する感度の劣化を無くすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る車載撮像装置の実施の形態について、運転支援システムを例にとり、図面を参照しながら説明する。
［１］  第１の実施の形態
本発明の第１の実施の形態に係る運転支援システムは、カラー撮像に用いるカラーフィルタに無機材料を用いた撮像装置を備える点を特徴とする。
【００１３】
（１）  運転支援システムの構成
図２は、本実施の形態に係る運転支援システムを装備した乗用車を示す外観斜視図である。図２に示されるように、運転支援システム２は、フロントカメラ２０１、サイドカメラ２０２、リアカメラ２０３、車室内カメラ２０４、エンジンルーム内カメラ２０５、映像制御装置２０６及び製造表示装置２０７を備え、乗用車２１０に装備されている。
【００１４】
カメラ２０１〜２０５が出力する映像信号は、映像制御装置２０６に入力される。映像表示装置２０７はカメラ２０１〜２０５の何れかが撮像した映像を映像表示装置２０７に表示させたり、同時に複数の映像を表示させたりする。また、映像制御装置２０６は映像信号を処理して、前方車両、後続車両及び隣接車両との車間距離を計測し、必要に応じてドライバに警報を発する。
【００１５】
映像制御装置２０６は、車室内カメラ２０４からの映像信号を処理して、ドライバが居眠り運転や酒酔い運転をしていないか判定する。また、駐車時には、映像信号を記録して、車上荒らしの証拠を残したり、警報を発したりする。
更に、映像制御装置２０６は、エンジンルーム内カメラからの映像信号を処理して、エンジン、トランスミッション、サスペンション、タイヤ等の状態を監視する。そして、これらに異常を発見すると警報を発したり、エンジンルーム内の映像を映像表示装置２０７に表示させたりする。
【００１６】
映像表示装置２０７は表示映像がドライバによく見えるように運転席付近に設置される。このようにすれば、カメラ２０１〜２０５を以ってフェンダーミラーやドアミラー、バックミラーに代えることができる。従って、これらミラーが不要となるので、自動車の意匠をより自由に設計することができる。
（２）  撮像装置の構成
次に、カメラ２０１〜２０５が備える撮像装置の構成について説明する。カメラ２０１〜２０５が備える撮像装置はいわゆる固体撮像装置であって、２次元配列された複数の画素を用いてカラー撮像する。
【００１７】
図３は、本実施の形態に係る撮像装置の画素部分の構成を示す断面図である。図３に示されるように、撮像装置３は、Ｎ型半導体基板３０１上にＰ型半導体層３０２、層間絶縁膜３０４、カラーフィルタ３０６及びマイクロレンズ３０７が順次形成されてなる。
Ｐ型半導体層３０２の層間絶縁膜３０４側には、Ｎ型不純物のイオン注入により、画素毎にフォトダイオード３０３が形成されている。フォトダイオード３０３は入射光量に応じた電荷を発生させる。フォトダイオード３０３どうしはＰ型半導体層３０２を素子分離領域として互いに分離されている。
【００１８】
また、層間絶縁膜３０４内の素子分離領域上には遮光膜３０５が設けられている。遮光膜３０５は、カラーフィルタ３０６を透過した光が他の画素のフォトダイオード３０３に入射するのを遮ると共に、電気配線も兼ねている。
カラーフィルタ３０６は、画素毎に赤色光、緑色光及び青色光の何れかの光を選択的に透過させる。透過させる光色はベイヤ配列されている。以下、カラーフィルタ３０６の赤色光を選択的に透過させる部分を「赤色部分」という。また、カラーフィルタ３０６の緑色光を選択的に透過させる部分を「緑色部分」と、青色光を選択的に透過させる部分を「青色部分」という。
【００１９】
マイクロレンズ３０７もまた画素毎に設けられ、入射光をフォトダイオード３０３に集光する。
（３）  カラーフィルタ３０６の構成と特性
次に、カラーフィルタ３０６の構成と特性について説明する。
図４は、カラーフィルタ３０６の構成を示す図である。図４に示されるように、カラーフィルタ３０６は、窒化シリコン（ＳｉＮ）層４０１と酸化シリコン（ＳｉＯ２）層４０２とを交互に積層してなる２つのλ／４多層膜４１０、４１１にて窒化シリコンからなるスペーサ層４０３を挟んだ多層膜干渉フィルタとなっている。
【００２０】
λ／４多層膜４１０、４１１は何れも窒化シリコン層４０１と酸化シリコン層４０２が２層ずつ積層されたλ／４多層膜となっている。窒化シリコン層４０１と酸化シリコン層４０２との光学膜厚は何れも１３７．５ｎｍである。なお、光学膜厚とは、その層に用いられている材料の屈折率に、その層の物理膜厚を乗じた値をいう。スペーサ層４０３の膜厚はカラーフィルタ３０６が透過させるべき光色ごとに応じて異なる。
【００２１】
図５は、カラーフィルタ３０６の透過率特性を示す図であって、図５（ａ）はカラーフィルタ３０６全体の透過率特性を例示するグラフ、図５（ｂ）はλ／４多層膜４１０、４１１部分だけの場合の透過率特性を示すグラフである。
図５（ａ）に示されるように、カラーフィルタ３０６は波長５５０ｎｍ前後を透過帯域として光を透過させると共に、透過帯域から下、５００ｎｍまで、及び透過帯域から上、６３０ｎｍまでの光を反射する。図５（ａ）においては、スペーサ層４０３の膜厚が５４２ｎｍの場合を例にとって、カラーフィルタ３０６の透過率特性が示されているが、透過帯域の位置はスペーサ層４０３の膜厚に応じて異なる。
【００２２】
これに対して、λ／４多層膜４１０、４１１だけの場合には、図５（ｂ）に示されるように透過帯域は無く、各層の光学膜厚の４倍の波長（以下、「設定中心波長」という。）を中心とする反射帯域の光を反射する。
なお、λ／４多層膜の反射帯域幅は、λ／４多層膜を構成する２種類の誘電体層の間で屈折率の差が大きいほど大きくなる。例えば、誘電体層材料に屈折率２．５の酸化チタン（ＴｉＯ２）と屈折率１．４５の酸化シリコンとを用いれば、屈折率差が大きいので、反射帯域幅を大きくすることができる。
【００２３】
なお、上記透過率特性は何れもλ／４多層膜の層数が１０ペア（２０層）の場合についてフレネル係数を用いたマトリクス法を用いて求めたものであり、垂直入射光のみを考慮した。
（４）  カラーフィルタ３０６の製造方法
次に、カラーフィルタ３０６の製造方法について説明する。
【００２４】
図６は、本実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の製造方法の諸工程を模式的に示す図であって、製造工程は（ａ）から（ｄ）へと進む。なお、便宜上、λ／４多層膜の層数を減じて説明するが、λ／４多層膜の層数の多寡に関わらず、同様の製造方法にて。また、カラーフィルタと層間絶縁膜３０４以外は図示を省略した。
先ず、図６（ａ）に示されるように、高周波スパッタ装置を用いて、層間絶縁膜３０４上に窒化シリコン層４０１、酸化シリコン層４０２を交互に積層し、その上に窒化シリコン層４０３を形成する。窒化シリコン層４０１並びに酸化シリコン層４０２はλ／４多層膜４１１をなす。また、窒化シリコン層４０３はスペーサ層となるべき層である。
【００２５】
次に、図６（ｂ）に示されるように、窒化シリコン層４０３上にレジストを塗布し、露光前ベーク（プリベーク）し、ステッパなどの露光装置によって露光し、レジスト現像し、最終ベーク（ポストベーク）して、レジストパターン６０１を形成する。
そして、窒化シリコン層４０３のレジストパターン６０１にて被覆されていない部分がカラーフィルタ３０６の赤色部分のスペーサ層の膜厚になるように、ＣＦ4系のエッチングガスを用いてエッチングする。その後、レジストパターン６０１を除去する。
【００２６】
同様にして、レジストパターン６０２を形成し、カラーフィルタ３０６の緑色部分のスペーサ層の膜厚になるように、窒化シリコン層４０３をエッチングした後、レジストパターン６０２を除去する（図６（ｃ））。
そして、図６（ｄ）に示されるように、層間絶縁膜３０４上に酸化シリコン層４０２、窒化シリコン層４０１を交互に高周波スパッタ装置を用いて積層する。窒化シリコン層４０１並びに酸化シリコン層４０２はλ／４多層膜４１０をなす。
【００２７】
なお、誘電体からなる多層膜構造のトータル膜厚は、Ｒ、Ｇ、Ｂに対して、それぞれ、６２２ｎｍ、５４２ｎｍ、５６２ｎｍである。
以上のような工程を経れば、カラーフィルタ３０６を製造することができる。
（５）  カラーフィルタ３０６の分光特性
次に、カラーフィルタ３０６の分光特性について説明する。
【００２８】
図７は、カラーフィルタ３０６の分光特性を示すグラフである。ここで、カラーフィルタ３０６は酸化チタンからなる高屈折率層７０１と酸化シリコンからなる低屈折率層７０２とが交互に積層されてなり、スペーサ層４０３は酸化チタンからなる。
カラーフィルタ３０６の青色部分、緑色部分及び赤色部分のスペーサ層４０３の光学膜厚（膜厚）はそれぞれ２００ｎｍ（８０ｎｍ）、０ｎｍ（０ｎｍ）及び５０ｎｍ（２０ｎｍ）である。なお、緑色部分は、酸化シリコンからなる光学膜厚２７５ｎｍのスペーサ層があると考えても良い。
【００２９】
図７に示されるように、スペーサ層４０３の膜厚を変えることによって、カラーフィルタ３０６が透過率特性（透過ピーク波長）を異ならせることができる。従って、カラーフィルタ３０６を用いれば、車載撮像装置にてカラー撮像する際に必要な赤色光、緑色光及び青色光に波長分離できることが分かる。なお、上記グラフも特性マトリクス法にて求めたものである。
【００３０】
（６）  カラーフィルタ３０６の材料
なお、カラーフィルタの高屈折率材料としては、酸化チタンの他、窒化シリコン（ＳｉＮ）や酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）などを用いてもよい。また、低屈折率材料は、高屈折率層に用いる材料よりも屈折率が低ければ、酸化シリコン以外の材料を用いても良い。
【００３１】
スペーサ層の材料としては、高屈折率層の材料を用いても良いし、低屈折率層の材料を用いても良い。また、何れの層とも異なる材料を用いても良い。
従来はカラーフィルタに有機顔料を用いていたので、受光部その他を半導体プロセスにて形成した後、所謂オンチッププロセスにてカラーフィルタを形成せざるを得なかった。これに対して、高屈折率層、低屈折率層及びスペーサ層に誘電体材料を用いれば、半導体プロセスにてカラーフィルタを製造することができるので、カラーフィルタの製造プロセスを安定化し、生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。
【００３２】
また、有機顔料系のカラーフィルタは高温や直射日光に曝されると退色して波長分離機能が低下するのに対して、誘電体材料からなるカラーフィルタはそのような波長分離機能の低下を生じないので、車載撮像装置に用いるのに適当である。
［２］  第２の実施の形態
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る運転支援システムは上記第１の実施の形態に係る運転支援システムと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタに含まれるスペーサ層の構成において相違している。
【００３３】
すなわち、上記第１の実施の形態においては、スペーサ層の膜厚を変化させることによってカラーフィルタの分光特性を変化させるのに対して、本実施の形態においてはスペーサ層の材質をウエハ主面に沿って変化させる。これによって、スペーサ層の膜厚を変化させるのと同様の効果を得ることができる。以下、専ら相違点に着目して説明する。
図８は、本実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法を示す図であって、（ａ）から（ｅ）へと製造工程が進行する。
【００３４】
先ず、図８（ａ）に示されるように、層間絶縁膜８０１上にλ／４多層膜をなす誘電体層８０２〜８０５及びスペーサ層となるべき誘電体層８０６を順次積層する。誘電体層８０２〜８０５の光学膜厚は何れも設定中心波長の４分の１となるように形成される。また、誘電体層８０６は青色部分のスペーサ層の膜厚に等しい膜厚に形成される。
次に、図８（ｂ）に示されるように、誘電体層８０６上にレジストパターン８０７を形成する。レジストパターン８０７の形成は上記第１の実施の形態にて述べたのと同様に形成する。
【００３５】
この場合において、赤色部分においては、レジストパターン８０７がストライプ状に形成されており、平面視においてレジストパターン８０７がある領域と無い領域との面積比が１：４となっている。青色部分はレジストパターン８０７に全面が覆われる一方、緑色部分はレジストパターン８０７にまったく覆われない。
そして、図８（ｃ）に示されるように、ＣＦ4系のエッチングガスを用いて、誘電体層８０５が露出するまで、誘電体層スペーサ層８０５のレジストパターン８０７に覆われていない部分を除去する。
【００３６】
その後、図８（ｄ）に示されるように、青色部分においては誘電体層８０６上に、緑色部分においては誘電体層８０５上に、また、赤色部分においては誘電体層８０５、８０６の双方の上に誘電体層８０８が形成される。更に、誘電体層８０８上に、誘電体層８０９〜８１１が順次積層され、λ／４多層膜を形成する。
このようにすれば、赤色部分において、屈折率が相異する誘電体層８０６、８０７が平面視１：４の割合でストライプ状に形成されるので、上記第１の実施の形態に示した膜厚２０ｎｍのスペーサ層を設けたカラーフィルタと同様の透過率特性が得られる。
【００３７】
また、選択的に透過させる光色に関わらずカラーフィルタの膜厚を一定にすることができるので、カラーフィルタ上にマイクロレンズを容易に形成することができる。
また、カラーフィルタを半導体プロセスにて形成できるので、カラーフィルタの製造プロセスを安定化し、生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。また、無機材料にてカラーフィルタを構成するので、高温や高照射といった条件下でも退色を生じない。従って、車室やエンジンルームの内部、或いは車外など位置を選ばず設置できるので、車載用途に適する。
【００３８】
［３］  第３の実施の形態
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る運転支援システムは上記第１の実施の形態に係る運転支援システムと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタが入射光を集光する点において相違している。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００３９】
（１）  カラーフィルタの構造
先ず、本実施の形態に係るカラーフィルタの構造について説明する。図９は、本実施の形態に係るカラーフィルタの構造を示す断面図である。
図９に示されるように、本実施の形態に係るカラーフィルタ９は層間絶縁膜９０１上に誘電体層９０２〜９１０が順次積層されてなる。誘電体層９０２から誘電体層９１０は酸化シリコン層と酸化チタン層とを交互に積層した多層膜干渉フィルタになっている。
【００４０】
誘電体層９０６は多層膜干渉フィルタ中のスペーサ層に相当し、断面が台形状になっている。また、誘電体層９０６上に積層された誘電体層９０６から９１０も湾曲している。その結果、誘電体層９０６〜９１０は入射光を屈折させて集光することができる。
また、他の実施の形態と同様に半導体プロセスにて集光力を有するカラーフィルタを作成できるので、製造プロセスを安定化し、生産性を向上させ、製造コストを低減することができる。
【００４１】
（２）  カラーフィルタ９の製造方法
次に、カラーフィルタ９の製造方法について説明する。
図１０は、カラーフィルタ９の製造方法を示す断面図であって、（ａ）から（ｆ）へと製造工程が進行する。
カラーフィルタ９を製造するに際しては、先ず、図１０（ａ）に示されるように、高周波スパッタ装置を用いて、層間絶縁膜９０１上に誘電体層９０２〜９０６を形成する。
【００４２】
次に、図１０（ｂ）に示されるように、フォトリソ工程にて誘電体層９０６上にレジストパターン１００１を形成して、ドライエッチング工程にて誘電体層９０６の赤色領域の膜厚を赤色領域のスペーサ層の膜厚になるようにエッチングする。
同様に、図１０（ｃ）に示されるように、フォトリソ工程にて誘電体層９０６上にレジストパターン１００２を形成して、ドライエッチング工程にて誘電体層９０６の緑色領域の膜厚を緑色領域のスペーサ層の膜厚になるようにエッチングする。
【００４３】
次に、図１０（ｄ）に示されるように、フォトリソ工程にて誘電体層９０６の赤色領域、緑色領域及び青色領域それぞれの中央部分にレジストパターン１００３を形成し、ドライエッチング工程にて誘電体層９０６をエッチングすることによって、各領域の周辺部分をテーパー状に整形する（図１０（ｅ））。
その後、図１０（ｆ）に示されるように、高周波スパッタ装置を用いて、誘電体層９０６上に誘電体層９０７〜９１０を順次積層すると、カラーフィルタ９が完成する。
【００４４】
（３）  カラーフィルタ９の製造方法の変形例
カラーフィルタ９は次のような方法によっても製造することができる。
図１１は、カラーフィルタ９の別の製造方法を示す断面図であって、やはり（ａ）から（ｆ）へと製造工程が進行する。
すなわち、先ず、高周波スパッタ装置を用いて、層間絶縁膜９０１上に誘電体層９０２〜９０６を形成し（図１０（ａ））、レジストパターン１００１を用いて誘電体層９０６の赤色領域をエッチングし（図１０（ｂ））、レジストパターン１００２を用いて、誘電体層９０６の緑色領域をエッチングする（図１０（ｃ））。
【００４５】
次に、図１０（ｄ）に示されるように、フォトリソ工程にて誘電体層９０６の赤色領域、緑色領域及び青色領域それぞれにレジストパターン１００３を形成する。このレジストパターン１００３は周辺部分がテーパー状に整形されている。このようなレジストパターン１００３を用いて誘電体層９０６をエッチングすると、誘電体層９０６の各領域の周辺部分をテーパー状に整形することができる（図１０（ｅ））。
【００４６】
その後、図１０（ｆ）に示されるように、高周波スパッタ装置を用いて、誘電体層９０６上に誘電体層９０７〜９１０を順次積層すると、カラーフィルタ９が完成する。
［４］  第４の実施の形態
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。
本実施の形態に係る運転支援システムは上記第１の実施の形態に係る運転支援システムと概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタをなす多層膜干渉フィルタのスペーサ層の膜厚を調整することによって波長分離性能が更に改善されている点において相違する。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００４７】
（１）  カラーフィルタの構成
先ず、本実施の形態に係る運転支援システムが備えるカラーフィルタの構成について説明する。図１２は、本実施の形態に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。図１２に示されるように、カラーフィルタ１２は層間絶縁膜１２０１上に誘電体層１２０２〜１２１０が順次積層されてなる。
【００４８】
誘電体層１２０２〜１２０５と誘電体層１２０７〜１２１０とはそれぞれλ／４多層膜をなし、誘電体層１２０６をスペーサ層として、誘電体層１２０２〜１２１０は全体として多層膜干渉フィルタをなす。
スペーサ層１２０６はカラーフィルタ１２の赤色部分、緑色部分及び青色部分の間で膜厚を異にしており、更に、青色部分内でも膜厚が変化する。
【００４９】
（２）  カラーフィルタ１２の製造方法
次に、カラーフィルタ１２の製造方法について説明する。図１３は、カラーフィルタ１２の製造方法の諸工程を示す断面図である。
図１３（ａ）に示されるように、先ず、層間絶縁膜上１２０１に誘電体層１２０２〜１２０６を順次積層する。この場合において誘電体層１２０６の膜厚はスペーサ層の最も厚い部分の膜厚に等しくなるように形成される。
【００５０】
そして、レジストパターン１３０１〜１３０３を用いて誘電体層１２０６をエッチングして、各部分のスペーサ層の膜厚を整える（図１３（ｂ）〜（ｄ））。
その後、誘電体層１２０６上に誘電体層１２０７〜１２１０を順次積層すると、カラーフィルタ１２が得られる（図１３（ｅ））。
（３）  効果
部分毎にスペーサ層の膜厚を一定にすると、他の部分と比べて青色部分の透過帯域が狭くなる。これに対して、本実施の形態のように、青色部分内においてスペーサ層の膜厚を変化させれば、青色部分の透過帯域を拡大して、撮像装置の感度を向上させることができる。
【００５１】
［５］  第５の実施の形態
次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る運転支援装置は上記第１の実施の形態に係る運転支援装置と概ね同様の構成を備える一方、カラーフィルタをなす多層膜干渉フィルタのスペーサ層の膜厚が連続的に変化する点において相違している。以下、専ら相違点に着目して説明する。
【００５２】
（１）  カラーフィルタの構成
先ず、本実施の形態に係る運転支援システムが備えるカラーフィルタの構成について説明する。図１４は、本実施の形態に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。図１４に示されるように、カラーフィルタ１４は層間絶縁膜１４０１上に誘電体層１４０２〜１４１０が順次積層されてなる。
【００５３】
誘電体層１４０２〜１４０５と誘電体層１４０７〜１４１０とはそれぞれλ／４多層膜をなし、誘電体層１４０６をスペーサ層として、誘電体層１４０２〜１４１０は全体として多層膜干渉フィルタをなす。
誘電体層１４０２、１４０４、１４０６、１４０８及び１４１０は酸化チタンからなり、誘電体層１４０３、１４０５、１４０７及び１４０９は酸化シリコンからなる。
【００５４】
スペーサ層１４０６はカラーフィルタ１４の青色部分、赤色部分及び緑色部分の順に薄くなるように膜厚を連続的に変化させている。また、同一部分内でもスペーサ層の膜厚は連続的に変化する。このようにすれば、部分毎の透過帯域幅を更に拡大することができる。
（２）  カラーフィルタ１４の製造方法
次に、カラーフィルタ１４の製造方法について説明する。図１５は、カラーフィルタ１４の製造方法の諸工程を示す断面図である。
【００５５】
図１５（ａ）に示されるように、先ず、高周波スパッタ装置を用いて、層間絶縁膜上１４０１に誘電体層１４０２〜１４０６を順次積層する。この場合において誘電体層１４０６の膜厚はスペーサ層の最も厚い部分の膜厚に等しくなるように形成される。
次に、フォトリソ工程にて、テーパー状のレジストパターン１５０１を形成する（図１５（ｂ））。このフォトリソ工程は、レジストパターン１５０１上に形成するクロム（Cr）膜の透過率を変化させることによって、レジストパターン１５０１をテーパー状にする。
【００５６】
そして、ＣＦ4等のエッチングガスを用いたドライエッチング工程にて、誘電体層１４０６をテーパー状にエッチングする（図１５（ｃ））。
その後、誘電体層１４０６上に誘電体層１４０７〜１４１０を順次積層すると、カラーフィルタ１４が得られる（図１５（ｄ））。
［６］  変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
【００５７】
（１）  上記実施の形態においては特に言及しなかったが、車室やエンジンルームの内部は、車両の外面と比べると、衝突等の事故が発生した際に、撮像装置が破損し難い。この点に着目して、車室やエンジンルームの内部に設置したカメラにて車外を監視しても良い。このようにすれば、事故時の状況をより確実に映像として記録することができる。
（２）  上記実施の形態においては特に言及しなかったが、カラーフィルタ上に平坦化膜を形成しても良い。このようにすれば、マイクロレンズをより正確に形成することができるので、集光効率のバラツキを減じて優れた画質を実現することができる。
【００５８】
（３）  上記実施の形態においては、高屈折率材料として酸化チタンを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて、窒化シリコン（ＳｉＮ）や酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）等を用いても良い。
低屈折率材料についても、高屈折率材料よりも屈折率が低い材料ならば、酸化シリコン以外の材料を用いても良い。また、スペーサ層の材料も、高屈折率材料の他にも、低屈折率材料を用いても良いし、何れとも異なる材料を用いても良い。
【００５９】
（４）  上記第４の実施の形態においては、青色部分のスペーサ層の膜厚が２段階に変化する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えてスペーサ層の膜厚を３段階以上に変化させても良い。また、青色部分の他、赤色部分や緑色部分においてスペーサ層の膜厚を変化させても良い。このようにすれば、部分毎に透過帯域幅を調整することができるので、より優れた波長分離を実現することができる。
【００６０】
（５）  上記実施の形態においては、カラーフィルタの何れの部分においてもスペーサ層が存する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、透過帯域に応じてスペーサ層を無くし、２つのλ／４多層膜を積層しただけとしても良い。
このようにすれば、２つλ／４多層膜の同じ材料からなる誘電体層が互いに接することになるので、他の部分とは異なる材料からなり、光学膜厚がλ／２のスペーサ層が存する、とも言える構造となる。
【００６１】
そして、このような部分は一の半導体プロセスにてカラーフィルタの他の部分と並行して形成することができるので、製造上有効である。
（６）  上記実施の形態においては特に言及しなかったが、本明細書において自動車が乗用車に限定されないのは言うまでもなく、乗用車以外にも広く陸上を走行する車両一般を指す。
【００６２】
（７）  上記実施の形態においては、運転支援システムを例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて他の車載システムに本発明に係る車載撮像装置を適用しても良い。適用する車載システムの如何に関わらず、本発明に係る車載撮像装置を適用すれば、その効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明に係る車載撮像装置は、自動車に搭載され、過酷な環境に耐えて、自動車の内外を撮像することができる装置として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】従来技術に係る車載監視カメラ装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る運転支援システムを装備した乗用車を示す外観斜視図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る撮像装置の画素部分の構成を示す断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の構成を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の透過率特性を示す図であって、図５（ａ）はカラーフィルタ３０６全体の透過率特性を例示するグラフ、図５（ｂ）はλ／４多層膜４１０、４１１部分だけの場合の透過率特性を示すグラフである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の製造方法の諸工程を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係るカラーフィルタ３０６の分光特性を示すグラフである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法を示す図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係るカラーフィルタの構造を示す断面図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係るカラーフィルタ９の製造方法を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係るカラーフィルタ９の別の製造方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係るカラーフィルタ１２の製造方法の諸工程を示す断面図である。
【図１４】本発明の第５の実施の形態に係るカラーフィルタの構成を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態に係るカラーフィルタ１４の製造方法の諸工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…車載監視カメラ装置
２…運転支援システム
３、１０２…撮像装置
９、１２、１４、３０６…カラーフィルタ
１０１…光学フィルタ付レンズ
１０３…ケーブル
１０４…カメラ信号処理回路
１０５…モニタ
１０６…画像認識回路
１１０…サイドミラー
１１１…ハーフミラー
２０１…フロントカメラ
２０２…サイドカメラ
２０３…リアカメラ
２０４…車室内カメラ
２０５…エンジンルーム内カメラ
２０６…映像制御装置
２０７…製造表示装置
２１０…乗用車
３０１…Ｎ型半導体基板
３０２…Ｐ型半導体層
３０３…フォトダイオード
３０４、８０１、９０１、１２０１、１４０１…層間絶縁膜
３０５…遮光膜
３０７…マイクロレンズ
４０１…窒化シリコン層
４０２…酸化シリコン層
４１０、４１１…λ／４多層膜
６０１、６０２、８０７、１００１〜１００３…レジストパターン
１３０１〜１３０３、１５０１…レジストパターン
８０２〜８０６、８０８〜８１１、９０２〜９１０…誘電体層
１２０２〜１２１０、１４０２〜１４１０…誘電体層
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006100903.tif 000017
【図２】
2006100903.tif 000018
【図３】
2006100903.tif 000019
【図４】
2006100903.tif 000020
【図５】
2006100903.tif 000021
【図６】
2006100903.tif 000022
【図７】
2006100903.tif 000023
【図８】
2006100903.tif 000024
【図９】
2006100903.tif 000025
【図１０】
2006100903.tif 000026
【図１１】
2006100903.tif 000027
【図１２】
2006100903.tif 000028
【図１３】
2006100903.tif 000029
【図１４】
2006100903.tif 000030
【図１５】
2006100903.tif 000031
【国際調査報告】
2006100903.tif 000032
2006100903.tif 000033
2006100903.tif 000034
2006100903.tif 000035