JP2004200360A

JP2004200360A - 固体撮像素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004200360A
Application number: JP2002366318A
Authority: JP
Inventors: Kenzo Fukuyoshi; 健蔵福吉; Tadashi Ishimatsu; 忠石松; Tomohito Kitamura; 智史北村; Keisuke Ogata; 啓介緒方
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2002-12-18
Filing date: 2002-12-18
Publication date: 2004-07-15

Abstract

【課題】赤外領域の光をカットする機能をもった固体撮像素子で、厚みのある赤外カットフィルタが不要な、集光性を改善し、反射光を低減させＳ／Ｎ比を改善し、画質を向上させた固体撮像素子、その製造方法を提供すること。
【解決手段】マイクロレンズ３９及び平坦化層３４が赤外線吸収機能をもつこと。１）光電変換素子３２上に赤外線吸収機能をもつ平坦化層３４を形成する工程、２）カラーフィルタ層３３を形成する工程、３）赤外線吸収層３５を形成する工程、４）フォトリソグラフィ及び熱処理によってレンズ母型２０を形成する工程、５）ドライエッチングを行い、赤外線吸収層へレンズ母型パターンを転写し、赤外線吸収層を赤外線吸収機能をもつマイクロレンズ３９とする工程、を具備すること。
【選択図】図９

Description

【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、集光性、Ｓ／Ｎ比の改善、及び画質向上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には、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）系の三原色の有機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、有機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有機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。
無機多層膜による反射型の赤外線カットフィルタは、その面に垂直な方向からの入射光に対しては赤外領域の光をカットする機能は高いが、斜め方向からの入射光に対しては赤外領域の光をカットする機能は不十分である。これを補うために、赤外領域の光の斜め入射や再入射の影響をなくす目的で吸収型の赤外線カットフィルタを併用している。
また、これらの赤外線カットフィルタは、カメラの部材として光学系に組み込まれるが厚みがそれぞれ１〜３ｍｍあり、カメラを小型化する点で、またコストの観点からも問題となっていた。
【０００４】
マイクロレンズの形成技術に関する公知の技術としては、例えば、特開昭６０−５３０７３号公報に比較的詳細に示されている。この特開昭６０−５３０７３号公報には、レンズを丸く半球状に形成する技術として熱による樹脂の熱流動性（熱フロー）を用いた技術、また、いくつかのエッチング方法によりレンズを加工する技術も詳細に開示されている。
【０００５】
加えて、レンズ表面の光散乱による集光性能のロスの改善策として、レンズ表面にポリグリシジルメタクリレート（ＰＧＭＡ）などの有機膜や、ＯＣＤ（東京応化工業（株）製のＳｉＯ₂系被膜形成用塗布液）の無機膜を形成する技術なども開示されている。
また、マイクロレンズをドライエッチング加工する技術は、上記の技術以外に特開平１−１０６６６号公報に詳細な記載がある。
【０００６】
【特許文献１】
特開昭６０−５３０７３号公報
【特許文献２】
特開平１−１０６６６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、カメラの光学系の厚みを増やすことなく、赤外領域の光をカットする機能を固体撮像素子の構成そのままで、固体撮像素子に効率よく、最適化した状態で持たせるものである。
すなわち、本発明の第一の課題は、１ｍｍ〜３ｍｍ程度の厚みのある赤外カットフィルタを不要なものとした薄い固体撮像素子を提供することである。
【０００８】
図８は、公知技術による固体撮像素子の一例の断面図を示したものである。図８に示すように、光電変換素子（８２）上には、平坦化層（８４）、（８５）、カラーフィルタ層（８３）、場合により層内レンズなどが形成され、一般には５〜６μｍ程度の大きめの（厚めの）レンズ下距離（７８）となっている。
通常、マイクロレンズ（８９）は、屈折率１．６〜１．７程度の高屈折率樹脂で形成されるが、マイクロレンズ（８９）からの入射光の集光性を向上させ、かつ、光電変換素子（８２）でのＳ／Ｎ（信号／ノイズ）比を向上させる有力な手段は、レンズ下距離（７８）を小さく（薄く）することである。
本発明の第二の課題は、レンズ下距離を小さくし、集光性、Ｓ／Ｎ比の改善を図ることにある。
【０００９】
図４（ａ）は、固体撮像素子の他の例のマイクロレンズ側からの平面図であり、また、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ線での断面図である。
光電変換素子（５２）のピッチやサイズが微細ピッチ、例えば、３μｍ以下の場合、マイクロレンズ（５５）間の非開口部（マイクロレンズ間ギャップ）（４９）からの反射光の影響が大きくなる。この反射光は、固体撮像素子の上面に配設されてれいるカバーガラスや、さらにその上の光学レンズ群で再反射し隣接する他の光電変換素子に再入射して、画質低下に結びつくノイズ光となる。
【００１０】
また、図８に示す固体撮像素子におけるマイクロレンズは、熱フローで形成したマイクロレンズであるが、一般に熱フロー方式で形成したマイクロレンズは、屈折率が高く、マイクロレンズの表面からの反射光の量もかなり大きく画質低下の原因となっていた。
本発明の第三の課題は、図４に示すマイクロレンズ間の非開口部（４９）、及び図８に示すマイクロレンズ（８９）の表面からの反射光を極力低減させ、固体撮像素子のＳ／Ｎ比を改善し、画質向上を図ることにある。
【００１１】
すなわち、本発明は、赤外領域の光をカットする機能をもった固体撮像素子であって、厚みのある赤外カットフィルタを不要なものとした、また、レンズ下距離を小さくして集光性、Ｓ／Ｎ比を改善した、さらには、非開口部及びマイクロレンズの表面からの反射光を低減させＳ／Ｎ比を改善し、画質を向上させた固体撮像素子を提供することを課題とするものである。
また、その製造方法を提供することを課題とする。
【００１２】
【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、略半球状のマイクロレンズが構成要素として順次に配設された固体撮像素子において、該略半球状のマイクロレンズ及び該平坦化層が赤外線吸収機能をもつことを特徴とする固体撮像素子である。
【００１３】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子において、前記平坦化層とカラーフィルタ層との間に紫外線吸収層を配設したことを特徴とする固体撮像素子である。
【００１４】
また、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、略半球状のマイクロレンズが構成要素として順次に配設された固体撮像素子の製造方法において、
１）半導体基板の光電変換素子上に、赤外線吸収機能をもつ樹脂塗布液を用い、赤外線吸収機能をもつ平坦化層を形成する工程、
２）該平坦化層上に、色素を色材とした感光性着色レジストを用い、フォトリソグラフィによって複数色のカラーフィルタ層を形成する工程、
３）該複数色のカラーフィルタ層上に、赤外線吸収機能をもつ樹脂塗布液を用い、赤外線吸収層を形成する工程、
４）該赤外線吸収層上に、アルカリ可溶性、感光性、及び熱フロー性を有するレンズ材料を用い、フォトリソグラフィ及び熱処理によってレンズ母型を形成する工程、
５）該レンズ母型上に、ドライエッチングを行い、赤外線吸収層へレンズ母型パターンを転写し、赤外線吸収層を赤外線吸収機能をもつ略半球状のマイクロレンズとする工程、
を具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【００１５】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子の製造方法において、前記３）該複数色のカラーフィルタ層上に、赤外線吸収機能をもつ樹脂塗布液を用い、赤外線吸収層を形成する工程と、前記４）該赤外線吸収層上に、アルカリ可溶性、感光性、及び熱フロー性を有するレンズ材料を用い、フォトリソグラフィ及び熱処理によってレンズ母型を形成する工程との間に、紫外線吸収層を塗布によって形成する工程を挿入することを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【００１６】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子の製造方法において、前記樹脂塗布液が、赤外線吸収波長域の異なる複数の赤外線吸収剤を含有させた樹脂塗布液であることを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【００１７】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子の製造方法において、前記５）該レンズ母型上に、ドライエッチングを行い、赤外線吸収層へレンズ母型パターンを転写し、赤外線吸収層を赤外線吸収機能をもつ略半球状のマイクロレンズとする工程において、レンズ母型パターンの転写をカラーフィルタ層の厚み方向の途中まで行うことを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【００１８】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子の製造方法において、前記５）該レンズ母型上に、ドライエッチングを行い、赤外線吸収層へレンズ母型パターンを転写し、赤外線吸収層を赤外線吸収機能をもつ略半球状のマイクロレンズとする工程の後に、赤外線吸収層の薄膜を塗布によって積層する工程を加えることを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【００１９】
また、本発明は、上記発明による固体撮像素子の製造方法において、前記マイクロレンズの最外層に、低屈折率樹脂の薄膜を積層する工程を加えることを特徴とする固体撮像素子の製造方法である。
【００２０】
【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９は、本発明による固体撮像素子の一実施例を示す断面図である。図９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（３２）、遮光層（３０）などが形成された半導体基板（３１）上に、赤外線吸収機能をもつ平坦化層（３４）、カラーフィルタ層（３３）、及び赤外線吸収機能をもつ略半球状のマイクロレンズ（３９）が順次に形成されたものである。
図９に示すように、この固体撮像素子の一実施例は、構成要素の内、略半球状のマイクロレンズ（３９）及び平坦化層（３４）が赤外線吸収機能をもったものであるので、色再現性を損なうことなく、従来の赤外カットフィルタを不要なものとした固体撮像素子となっている。
【００２１】
また、本発明による固体撮像素子は、平坦化層とカラーフィルタ層との間に紫外線吸収層を配設したことを特徴とする固体撮像素子である。
近時、固体撮像素子の微細化は進み、画素（もしくはマイクロレンズ）は、３μｍピッチ以下、あるいは２μｍピッチ以下の極めて微細な領域になりつつある。これらの微細な画素ではパターン形状のビリツキが、画質にムラなどの形で悪い影響を及ぼす。
パターン形状のビリツキの原因となるステッパー露光装置（露光波長は３６５ｎｍの紫外線）でのハレーションを防止するために、予めカラーフィルタ層の下地として紫外線吸収層を形成しておくことが望ましい。
【００２２】
また、本発明による固体撮像素子の製造方法は、赤外線吸収層を形成する工程と、レンズ母型を形成する工程との間に、紫外線吸収層を塗布によって形成する工程を挿入することを特徴とする固体撮像素子の製造方法であるが、紫外線吸収層を設けることにより、ステッパー露光装置でのハレーションを防止して、高精度のマイクロレンズパターンを形成できる。また、比較的耐光性の低い赤外線吸収層を紫外線から保護する機能を付与することができる。
【００２３】
紫外線吸収層は、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、スチレン樹脂、フェノール樹脂、あるいはこれらの共重合物などの透明樹脂が使用可能である。
紫外線は、固体撮像素子の製造プロセスで使用するｉ線（３６５ｎｍ）と、固体撮像素子が装着されたカメラを使用する際の外光に含まれる紫外線が対象となる。紫外線吸収層は、前者に対しては、ｉ線（３６５ｎｍ）のハレーションを防止してレンズ母型のパターン形状を確保することになる。後者に対しては、これを吸収して赤外線吸収層の機能劣化を防ぐ。
【００２４】
紫外線吸収機能は、紫外線吸収性化合物や紫外線吸収剤を前記の透明樹脂に添加あるいはペンダント（反応型紫外線吸収剤などの形で樹脂分子鎖に組み込む）方式にて可能である。
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。
また、酸化セリウムや酸化チタンなどの金属酸化物微粒子の紫外線吸収剤も利用可能である。
【００２５】
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。
また、赤外線吸収機能は、赤外線吸収性化合物や赤外線吸収剤を前記の透明樹脂に添加あるいはペンダント（反応性染料など反応型赤外線吸収剤などの形で樹脂分子鎖に組み込む）方式にて可能である。
【００２６】
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。
【００２７】
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るかを選択することもできる。
【００２８】
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）が異なるために、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。
【００２９】
本発明では、基本的には、レンズ下距離を小さくするためドライエッチングをできるだけ深く入れることは好ましい。しかし、カラーフィルタ層の下地面まで入れるとカラーフィルタ層の平坦面（有効面）が小さくなり、マイクロレンズ周辺からの色純度の低下した入射光量が増え、画質低下につながることになる。
故に、ドライエッチングの深さは、カラーフィルタ層の厚み方向の途中までとすることが、より好ましい。
【００３０】
また、本発明では、複数色のカラーフィルタ層の形成に用いる材料として、有機顔料を色材とした着色樹脂を採用しても良い。しかし、有機顔料の場合、その種類によってはドライエッチングでのエッチングレートに差があり、色毎にマイクロレンズの形状が変化しやすいこと、また、その表面形状が荒れること、加えて本発明が対象とする微細な画素ピッチの固体撮像素子では、顔料自体の粒径（粒子）がＳ／Ｎ比に悪い影響を与えやすく、その材料のフィルトレーション（異物除去）も難しいことから、染料を色材とする着色樹脂であることが、より好ましい。
【００３１】
また、本発明では、非開口部を小さくし、マイクロレンズの開口率をあげるため、あるいは、赤外線吸収機能を向上させるため、マイクロレンズ上に赤外線吸収層の薄膜を塗布によって積層しても良い。
また、本発明においては、マイクロレンズの表面や非開口部からの入射光の再反射を軽減するため、マイクロレンズ上や、上記の赤外線吸収層の薄膜の上にさらに低屈折率樹脂の薄膜を形成することが望ましい。
また、マイクロレンズ間に露出される下層には、マイクロレンズの表面で反射される迷光を吸収し、固体撮像素子に発生するノイズ（この場合は、反射光の再入射）を幾分でも減らすため、屈折率の低い材料の薄膜を積層しても良い。
【００３２】
【実施例】
以下に、本発明による固体撮像素子の製造方法を実施例により詳細に説明する。
＜実施例１＞
図１に示すように、光電変換素子（３２）及び遮光層（３０）が形成された半導体基板（３１）上に平坦化層（３４）を形成後、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）３色のカラーレジストを用い、ステッパー露光装置を使用しての公知のフォトリソグラフィにて、順次に３色のカラーフィルタ層（３３）を形成した。各々のカラーフィルタ層（３３）の膜厚は０．９μｍ〜０．８μｍとした。
【００３３】
なお、カラーフィルタ層（３３）のＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）は、それぞれ有機顔料を色材とする東洋インキ製造（株）製のカラーレジストを用いた。当実施例の色配列は、一画素を２つのＧ（緑）と１つのＲ（赤）、１つのＢ（青）との合計４素子で構成する、いわゆるベイヤー配列とした。前記図４（ａ）は、固体撮像素子の一例のマイクロレンズ側からの平面図であるが、またベイヤー配列におけるカラーフィルタ層およびマイクロレンズの２次元（平面）的な配列を示したものである。
【００３４】
次に、図２に示すように、カラーフィルタ層（３３）上に３種類の赤外線吸収剤を含む樹脂塗布液を用いて１μｍ膜厚に赤外線吸収層（３５）を形成した。さらに、熱フロー性をもつ感光性のフェノール樹脂をスピンコートで塗布し、露光、現像、熱フローさせて半球状のレンズ母型（２０）とした。
熱フローの温度は２００℃とし、レンズ母型の厚み（レンズ高さ）は０．７μｍとした。
尚、赤外線吸収機能を持つ樹脂塗布液として、熱硬化アクリル樹脂の１００重量部と、山本化成（株）製、赤外線吸収剤ＹＫＲ３０８０、ＹＫＲ３０３０、ＹＫＲ２００の３種類を合わせ２０重量部をシクロヘキサノンなど有機溶剤に溶解させた樹脂塗布液を用いた。
【００３５】
次に、図３に示すように、レンズ母型（２０）を形成した半導体基板（３１）を、ドライエッチング装置にてＯ₂ガスによるエッチング処理（白矢印）を行った。基板温度は常温、圧力１Ｐａ、ＲＦパワー５００Ｗ、バイアス５０Ｗの条件で処理し、下方の赤外線吸収層にレンズ母型を完全に転写して、マイクロレンズ（３９）とした。
尚、レンズ母型の材料をフェノール系樹脂のようにエッチングレートの遅い樹脂とする（あるいは、下方の赤外線吸収層の樹脂のエッチングレートを速い材料とする）など、エッチングレートの異なる樹脂材料を用いることにより、マイクロレンズの形状を最適な光学特性に合わせることが可能である。
【００３６】
＜実施例２＞
図７は、実施例２における固体撮像素子の断面図である。光電変換素子（７２）が形成された半導体基板（７１）上に、赤外線吸収機能をもつ平坦化層（７４）を平均厚み０．６μｍ、また、紫外線吸収層（７０）を０．５μｍで塗布により積層し、さらに反応性染料による色材を用いた３色のカラーフィルタ層（７３）（図７はベイヤー配列、すなわち、図４（ａ）でのＢ−Ｂ線の断面のため、Ｇ（緑）画素のみの表示となっている。）を厚み０．９μｍで形成したものである。
【００３７】
カラーフィルタ層（７３）上には、さらに赤外線吸収層の薄膜（７６）および低屈折率樹脂（７７）の薄膜が、それぞれ約０．１μｍの厚みで形成してある。
これら薄膜の形成方法は、スピンコートの手法を用いてたが、マイクロレンズ（７５）間の凹みの部分には、赤外線吸収層の薄膜は０．５μｍ程度とやや厚めになっている。これは、後に示すように、ドライエッチングにてカラーフィルタ層の色間に、予め、およそ０．４μｍの深さの凹みを形成しておいた効果である。
【００３８】
先ず、図５に示すように、半導体基板（７１）上に、赤外線吸収機能をもつ平坦化層（７４）及び紫外線吸収層（７０）をいずれもスピンコートの手法を用い塗布によって形成した。これらの層の硬膜は２３０℃のホットプレートで行った。さらに、染料を色材とするカラーレジスト（アクリル感光性樹脂ベース）を用いて、実施例１と同じフォトリソグラフィにて、順次に３色のカラーフィルタ層（７３）を形成した。
実施例１と同様、赤外線吸収層およびレンズ母型を形成した後、ドライエッチングでレンズ母型を転写してマイクロレンズ（７５）とした。この場合に、カラーフィルタ層（７３）の一部にまでエッチングを入れた。カラーフィルタ層（７３）の画素間には、およそ０．４μｍの深さの凹みを形成した。
【００３９】
次に、図６に示すように、およそ０．１μｍ膜厚（マイクロレンズ間凹みは厚くなる）に赤外線吸収層の薄膜（７６）を形成した。
次に、図７に示すように、およそ０．１μｍ膜厚に低屈折率樹脂（フッソ系アクリル樹脂、屈折率１．４５）（７７）を塗布により形成した。低屈折率樹脂（７７）の積層により、低屈折率樹脂（７７）のない構成（例えば、図６の構成）と比較して、光の反射率は、およそ２％低下した（光の透過率が２％増加した）。
【００４０】
【発明の効果】
本発明は、固体撮像素子の構成要素であるマイクロレンズ及び平坦化層が赤外線吸収機能をもっているので、従来の赤外カットフィルタを不要なものとし、カメラを小型にすることが容易にできる。
【００４１】
また、本発明は、半導体基板の光電変換素子上に赤外線吸収機能をもつ平坦化層を形成する工程、カラーフィルタ層を形成する工程、赤外線吸収層を形成する工程、フォトリソグラフィ及び熱処理によってレンズ母型を形成する工程、ドライエッチングを行い、赤外線吸収層へレンズ母型パターンを転写し、赤外線吸収層を赤外線吸収機能をもつマイクロレンズとする工程、を具備する固体撮像素子の製造方法であるので、固体撮像素子の構成要素であるマイクロレンズ及び平坦化層に赤外線吸収機能をもたせ、従来の赤外カットフィルタを不要なものとする固体撮像素子の製造方法となる。
【００４２】
また、本発明は、赤外線吸収波長域の異なる複数の赤外線吸収剤を各構成要素に分割して吸収性能を付与するので、固体撮像素子に広域の赤外線吸収機能を無理なく任意に設定できる。加えて、赤外線吸収剤それぞれの耐熱性や耐光性によって、最適の場所にそれを配設できるッメリットがある。
また、本発明は、ドライエッチングを用いてレンズ母型を赤外線吸収層に転写するため、光の利用効率が高い薄膜構成の撮像素子を提供できる。また、カラーフィルタの一部にまでエッチングを入れるため、さらに薄膜化でき、より高い画質の固体撮像素子を提供できる。
【００４３】
また、本発明は、マイクロレンズの表面に、もしくは、カラーフィルタの下地に紫外線吸収機能を付与することにより、やや耐光性の乏しい赤外線吸収剤を保護する効果を持たせることができる。また、マイクロレンズの表面及び非開口部に低屈折率樹脂の薄膜を形成することにより、反射光を減らすことができ、固体撮像素子の画質が改善される。また、マイクロレンズ、もしくは赤外線吸収層の薄膜の表面からの反射光は、固体撮像素子のカバーガラスからの再反射光となり固体撮像素子に再入射し、ノイズとなり画質低下の原因となるが、本発明の固体撮像素子は、こうしたノイズを軽減できるため、高画質を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による固体撮像素子の製造方法の説明図である。
【図２】本発明による固体撮像素子の製造方法の説明図である。
【図３】本発明による固体撮像素子の製造方法の説明図である。
【図４】（ａ）は、固体撮像素子の他の例のマイクロレンズ側からの平面図である。（ｂ）は、図４（ａ）におけるＢ−Ｂ線での断面図である。
【図５】実施例２における固体撮像素子の製造方法の説明図である。
【図６】実施例２における固体撮像素子の製造方法の説明図である。
【図７】実施例２における固体撮像素子の断面図である。
【図８】公知技術による固体撮像素子の一例の断面図を示したものである。
【図９】本発明による固体撮像素子の一実施例を示す断面図である。
【符号の説明】
２０・・・レンズ母型
３０・・・遮光層
３１、７１・・・半導体基板
３２、５２、７２、８２・・・光電変換素子
３３、７３、８３・・・カラーフィルタ層
３４、７４、８４、８５・・・平坦化層
３５、７０・・・赤外線吸収層
３９、５５、７５、８９・・・マイクロレンズ
４９・・・非開口部
７６・・・赤外線吸収層の薄膜
７７・・・低屈折率樹脂
７８・・・レンズ下距離

Claims

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、略半球状のマイクロレンズが構成要素として順次に配設された固体撮像素子において、該略半球状のマイクロレンズ及び該平坦化層が赤外線吸収機能をもつことを特徴とする固体撮像素子。
前記平坦化層とカラーフィルタ層との間に紫外線吸収層を配設したことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子。
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、略半球状のマイクロレンズが構成要素として順次に配設された固体撮像素子の製造方法において、
１）半導体基板の光電変換素子上に、赤外線吸収機能をもつ樹脂塗布液を用い、赤外線吸収機能をもつ平坦化層を形成する工程、
２）該平坦化層上に、色素を色材とした感光性着色レジストを用い、フォトリソグラフィによって複数色のカラーフィルタ層を形成する工程、
３）該複数色のカラーフィルタ層上に、赤外線吸収機能をもつ樹脂塗布液を用い、赤外線吸収層を形成する工程、
４）該赤外線吸収層上に、アルカリ可溶性、感光性、及び熱フロー性を有するレンズ材料を用い、フォトリソグラフィ及び熱処理によってレンズ母型を形成する工程、
５）該レンズ母型上に、ドライエッチングを行い、赤外線吸収層へレンズ母型パターンを転写し、赤外線吸収層を赤外線吸収機能をもつ略半球状のマイクロレンズとする工程、
を具備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
前記３）該複数色のカラーフィルタ層上に、赤外線吸収機能をもつ樹脂塗布液を用い、赤外線吸収層を形成する工程と、前記４）該赤外線吸収層上に、アルカリ可溶性、感光性、及び熱フロー性を有するレンズ材料を用い、フォトリソグラフィ及び熱処理によってレンズ母型を形成する工程との間に、紫外線吸収層を塗布によって形成する工程を挿入することを特徴とする請求項３記載の固体撮像素子の製造方法。
前記樹脂塗布液が、赤外線吸収波長域の異なる複数の赤外線吸収剤を含有させた樹脂塗布液であることを特徴とする請求項３、又は請求項４記載の固体撮像素子の製造方法。
前記５）該レンズ母型上に、ドライエッチングを行い、赤外線吸収層へレンズ母型パターンを転写し、赤外線吸収層を赤外線吸収機能をもつ略半球状のマイクロレンズとする工程において、レンズ母型パターンの転写をカラーフィルタ層の厚み方向の途中まで行うことを特徴とする請求項３、請求項４、又は請求項５記載の固体撮像素子の製造方法。
前記５）該レンズ母型上に、ドライエッチングを行い、赤外線吸収層へレンズ母型パターンを転写し、赤外線吸収層を赤外線吸収機能をもつ略半球状のマイクロレンズとする工程の後に、赤外線吸収層の薄膜を塗布によって積層する工程を加えることを特徴とする請求項３、請求項４、請求項５、又は請求項６記載の固体撮像素子の製造方法。
前記マイクロレンズの最外層に、低屈折率樹脂の薄膜を積層する工程を加えることを特徴とする請求項３、請求項４、請求項５、請求項６、又は請求項７記載の固体撮像素子の製造方法。