TWI278991B - Solid image-pickup device and method of manufacturing the same - Google Patents

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1278991 玖、發明說明： [發明所屬之技術領域] 本發明爲有關一種由C-MOS (互補金氧半導體）或CCD (電荷耦合裝置）等的光敏元件所代表之固態攝像元件者。 [先前技術] 在C CD等固態攝像元件上的光電轉換元件中，其對光電 轉換有用的領域（開口部位）是依存於固態攝像元件的大小 和像素數量，而，其係只能達到固態攝像元件全面積的 2 0〜4 0 %程度。開口比率太低會直接影響到靈敏度的降低， 因而，在一般上是在光電轉換元件上形成聚光用的微透鏡 以補償之。 然而，近來，超過3 0 0萬像素的高精細固態攝像元件之 需求量很大，由於此固態攝像元件的高精細化所連帶的微 透鏡開口比率之降低，及寄生光斑、污斑的增加所引起之 圖像品質的降低已成爲大的問題。在C-MOS或C CD等的 攝像元件之製造中，像素數量已逐漸趨近於理想之値’因 而，製造廠商間之爭，已從像素數量轉移到圖像品質上。 有關微透鏡的形成技術中爲眾所周知者，有如在特開昭 6 0 - 5 3 0 7 3號公報中有較詳細的說明。此文獻中，有詳細的 公佈一種利用加熱的樹脂之熱流動性，以形成正圓的半球 形狀透鏡之技術，及，由數道飩刻方法以加工透鏡之技術 。又，也公佈一種對透鏡表面光散射所引起的聚光性能損 失之改善對策，是在透鏡表面形成聚縮水甘油甲基丙烯酸 酯（PGM A )等的有機膜或OCD(東京應化工業股份公司製的 1278991 s i 〇2系被覆膜形成用塗布液）的無機膜之技術等。 爲了要防止在於微透鏡的反射’而在微透鏡上形成單層 或多層的反射防止膜之技術，是公佈在例如特開平4-22 3 3 7 1 號公報中。又，對微透鏡的乾式蝕刻加工的技術是，除上 述技術外，在特開平1 - 1 〇 6 6 6號公報中有詳細的記載。又 ，有色微透鏡（經著色的微透鏡）的技術是在特開昭64-7 5 62 號公報，特開平3 · 2 3 0 1 0 1號公報等中有所發表。 第1 A圖是以往的典型固態攝像元件一例之斷面圖。如第 1A圖所示，在光電轉換元件80上形成有平坦化層81、82 φ 和濾色片8 3，並看情形也形成層內透鏡等，而在一般上， 其係形成5〜6 μ m程度的較長（較厚）之透鏡下距離D 1。 又第1 B圖是以往的固態攝像元件另一例（配置有色透鏡 9 0)之斷面圖。是用兼具濾色片功能的有色透鏡90，以簡化 固態攝像元件的構成者。 [發明欲解決之問題] 然而，在於以往的固態攝影像元件中，係有例如下列之 問題。 # 第1，在於以往的固態攝像元件之構成中，要縮短其透 鏡下距離是有所困難。即，在第1 A圖中，要提升微透鏡 8 5來的入射光之聚光性，且，要提升在於光電轉換元件8 0 的S/N (信號/雜訊）比之有力手段是要縮短透鏡下距離D1 (減少其厚度）。然而，I要無條件的減少微透鏡8 5的厚度 (透鏡高度D2)，其在以熱流動製造微透鏡的方法中，難於 形成爲大略半球形狀，不能製成理想的微透鏡。 1278991 此問題是在於其消耗電力少，可和驅動電路一體化以省 空間化之點上，最近受到注目之C-MOS攝像元件中，尤爲 顯著。其因是C-MOS攝像元件在構造上，其微透鏡到光電 轉換元件間的距離會有加長之趨勢，其對上述要縮短透鏡 下距離D 1上是種不利的構成。 第2，在以往的構成中，是有由於光的入射位置的關係 而產生色彩純度的降低，以致其圖像品質降低之問題。即 ，在第1 B圖中，從有色透鏡9 0中央附近所入射的光L 1 是可透過足夠厚度的有色透鏡，因而，其透射光L3當可獲 得接近於目標之濾色效果。然而，從有色透鏡9 0邊端所入 射的光L2是會透過有色透鏡的較薄部位，因而，其透射光 L4會成爲相當發白的色彩，在結果上是會大大的減低其色 彩純度。 [發明內容] [發明之解決手段] 本發明乃有鑑於上述問題，目的是在於提供一種固態攝 像元件及其製造方法，係可縮短其透鏡下距離，以改善 其聚光性和S/N比，並使微透鏡的實質上之厚度在〇.5 μιη 以上，以抑制在有色透鏡的色彩純度之降低，並且，可提 高其開口比率者。 本發明的第1觀點是一種固態攝像元件，其係在於具備 :以二維配置的多數光電轉換元件；和覆蓋於上述各個光 電轉換元件上的多數大略半球形狀微透鏡之固態攝像元件 中，其特徵爲：上述微透鏡爲多層構造之透鏡，而至少包 含：形成爲上述大略半球形狀的至少一部分之透明樹脂上 -8- 1278991 部層，和設在該透明樹脂上部層的上述光電轉換元件側， 其與該透明樹脂上部層的界面是成爲順著上述光電轉換元 件表面形狀之著色下部層者。 本發明的第2觀點是一種固態攝像元件製造方法，其係在 於具備··以二維配置的多數光電轉換元件，和覆蓋於上述各 個光電轉換元件上的多數大略半球形狀微透鏡之固態攝像元 件的製造方法中，其特徵爲包含：在於半導體基板上配置成 爲二維的多數光電轉換元件上，形成平坦化層；在上述平坦 化層上，使用以色素爲色料的感光性著色抗蝕劑，以光蝕刻 φ 法形成多數顏色的著色下部層；在上述多數顏色的著色下部 層上塗布第一樹脂塗布液，以形成透明樹脂上部層；使用持 有鹼溶性、感光性、及熱流動性的透鏡材料，在上述透明樹 脂上部層上以光蝕刻法及熱處理形成透鏡母模；在上述透鏡 母模上實施乾蝕刻加工，將上述透鏡母模圖案至少轉印到上 述透明樹脂上部層，以形成至少包含上述透明樹脂上層部和 上述著色下層部之上述微透鏡者。 [實施方式] φ 以下，參照圖面說明本發明的各實施形態。又，在以下 說明中，具大致同一功能及構成之構成要素是附與同一符 號，僅在於必要時才做重複說明。 •第1實施形態 第2A圖是第1實施形態的固態攝像元件1之俯視圖。第 2B圖是第2A圖中順著A-A箭頭之斷面圖。首先，參照第 2A圖及第2B圖說明固態攝像元件之構成。 -9- 1278991 如第2 A、2 B圖所示，固態攝像元件1是具備微透鏡1 〇 、半導體基板11、光電轉換元件13、遮光層16、及平坦 化層1 5。 半導體基板11是作爲安裝光電轉換元件13等用的基板 。光電轉換元件1 3是可將經由微透鏡1 〇所入射的光轉換 爲電荷者。平坦化層1 5是要將微透鏡1 〇的安裝面平坦化 者。 微透鏡1 0是半球形狀者，而包括形成該微透鏡1 〇上部 半球形狀的透明樹脂上部層1 0a，和形成透鏡1 〇下擺部分 鲁 的著色下部層10b。透明樹脂上部層i〇a與著色下部層i〇b 的界面是形成爲順著光電轉換元件1 3表面的形狀，也即， 成爲平坦面者。此平坦面的面積是對應於著色下部層1 〇 b 的有效面積（具聚光功能的表面）之一部分。又，在第2 B圖 的例中，%色下部層1 Ob的一部分也形成爲構成微透鏡1 〇 的半球形狀之一部分。以如此地將著色下部層1 〇b形成爲 微透鏡1 〇的半球形狀之一部分者較爲理想。 透明樹脂上部層1 0 a的厚度τ 1並無特別的規定，但要有 鲁 熱流動的厚度下限値之0 · 4 μ m以上爲理想。又，由於本實 施形態是以微細像素間距爲對象者，因而，透明樹脂上部 層1 〇 a的厚度Τ 1之上限是以約1 μ m爲理想。 著色下部層l〇b的厚度T2是只要具有可達成其分色爲目 的所需之濾色膜厚度即可，並無特別限定的意思。一般上 在0·5μιιι〜1·5μηι範圍內當可符合。著色下部層10b與透明 樹脂上部層】〇 a的平坦界面是從分色的觀點上，在於像素 -10- 1278991 大小的容許範圍應爲愈大愈好。 又著色下部層1 Ob是可用有機顔料爲色料來著色，但以 用染料來著色爲理想（色料是指包括著色劑的材料）。其理 由是可列爲如：如使用有機顏料時會有由於其種類的不同 ’而在乾蝕刻加工時產生蝕刻速率的差異，致使各個顏色 的透鏡形狀易於變化；其表面形狀會成爲粗糙面；且，在 於本實施形態對象物的微細像素間距之攝像元件中，顏料 本身的粒徑（粒子）易於對S/N比產生不良影響；及，難於 濾除該著色抗蝕劑材料的異物等。 對於含有有機顏料作爲色料所形成的著色層實施較深的 蝕刻加工時，其表面會產生很大的起伏，如將該成爲粗糙 面的著色下部層之一部分作爲微透鏡之用時，要保持微透 鏡形狀是有所困難。在蝕刻加工前的各個顏色著色下部層 之膜厚如有差異時，要用乾蝕刻工程來做最後的膜厚調整 ，因而，必然地蝕刻加工所需的著色下部層之厚度也要增 加。因此，要使其飩刻表面的粗糙化可在於容許範圍時， 宜將各個顏色的著色下部層厚度之差限制在0.3 μηΐ以內。 該多數的著色下部層膜厚之差越小，可獲得越理想透鏡形 狀之微透鏡。 17爲了要儘可能的使入射於光電轉換元件之光量不致於減 少，透明樹脂上部層1 〇a與著色下部層1 〇b的折射率差是越 小越好。又爲了減低其表面反射，透明樹脂上部層1 Oa的折 射率是以越低者越好。由這些觀點，也可在透明樹脂上部層 1 0 a與著色下部層1 0 b的界面插入減低反射用的光學薄膜。 -11- 1278991 在此場合中，透明樹脂上部層1 〇a與光學薄膜的界面並不必 爲平坦者，但，光學薄膜與著色下部層1 Ob的界面必需爲平 坦者。又，也可在微透鏡1 〇的整面上，層疊反射防止膜。 低折射率的透明樹脂上部層1 〇a是比其爲高折射率時可形成 較厚的膜，由此點上，在於具微細像素的本固態攝像元件1 中，層疊反射防止膜的構成也可稱爲理想者。 微透鏡1 〇是以使用透鏡母模的乾蝕刻加工所形成。這種 使用母模的乾蝕刻加工中，透鏡間的凹部會有蝕刻較快之 傾向，易使微透鏡的完成形狀劣化。爲了要緩和此點，在 f 乾蝕刻加工前，先用膜厚0.05 μιη〜0.3 μπι前後的透明樹脂薄 膜層覆蓋於透鏡母膜整體上爲佳。插入此工程後可更順利 的實施透鏡母模之轉印。 又，在本固態攝像元件1的製造中，爲了要縮短透鏡下 距離，是儘量的加深乾蝕刻的深度。此時，如深入到著色 下部層的底層（即平坦化層1 5 )時，著色下部層的平坦面 (有效面）會減少，而會使從微透鏡周邊所入射的、其色彩 純度較差之光量增加，致使圖像品質劣化，因此，乾蝕刻 馨 加工的深度是以到著色下部層厚度方向的中途爲止爲理想 。如在著色下部層保留0.4 μηι程度，理想的是0.7 μπι不蝕 刻部分時，可抑制色彩純度的降低。 乾蝕刻加工通常是用氧氣，但，如用具還原性的氟利昂 系氣體作爲蝕刻氣體時，可轉印狹小間隙的母模，而易確 保透鏡形狀。可使用的氟利昂系氣體是列舉如CF4、C2F6 、（:3F8、c4f8、CHF3、CHF5等，而可使用這些中的一種或 -12- 1278991 多種的組合者。尤以C或Η的相對於F之比率增加時，對 保持狹小間隙很有效果。在具體上是以CF4爲基本氣體， 而添加少量的C3F8、C4F8等之混合氣體爲理想。但是，爲 了要獲得最合適的透鏡形狀和透鏡間間隙，蝕刻氣體的成 分是大部分都要依靠於所使用的乾蝕刻加工裝置，因而， 氣體成分並未受限制。 透明樹脂上部層1 Oa如使用丙烯酸系樹脂時，如從粘著 力和折射率的觀點上，感光性著色抗蝕劑的樹脂是以丙烯 酸系的感光性樹脂爲理想。染料的添加是可用將其溶解於 f 感光性著色抗蝕劑的主溶劑中之方式、將其分散於抗蝕劑 樹脂中的方式、或將其組合於樹脂骨架的所謂懸吊（pendant) 方式等。 又，使用染色槽的一般上之染色方法是會增加工程數， 因而從成本的觀點上，是不理想，以染料爲色料的濾色片 之在於著色抗蝕劑階段中，可做到0.2 μ m〜0.1 μπι的高度濾 除（除去異物）。因而，其與分散著其濾除界限爲1μΐΏ〜〇.5pm 的有機顏料之著色抗蝕劑相比，可獲得具較高度圖像品質 鲁 ，且大大的提升S/N比之攝像元件。 染料是可列舉如偶氮基系、咕噸系、酞菁系、蒽醌系、 香豆素系及苯乙烯基系等，而可使用紅、綠、藍的3原色 染料或天藍色、品紅色、黃色的補色染料，也可在於這些 之中加上綠色者。 •製造方法的實施例1 以下，詳細的說明本固態攝像元件1的製造方法之一例。 -13 - 1278991 第3 A〜3C圖是固態攝像元件1的製造方法之說明圖。 如第3 A圖所示，在於已形成光電轉換元件1 3遮光膜和 鈍態層（passivation)(均未圖示）的半導體基板11上，使用 熱硬化型丙烯酸系樹脂塗布液，以施轉塗布法形成平坦化 層1 5。接著，使用R(紅）、G(綠）、B(藍）各個的感光性著 色抗蝕劑，經3次的光蝕刻，形成著色下部層1 Ob。R(紅） 、G (綠）、B (藍）各個的感光性著色抗蝕劑是用旋轉塗布法 塗布，而曝光是使用步進曝光機。 接著，如第3B圖所示，在著色下部層10b的R(紅）、G φ (綠）、B(藍）上，使用熱硬化型丙烯酸樹脂塗布液，以旋轉 塗布法形成透明樹脂上部層1 〇a。 又，在透明樹脂上部層1 〇 a上，將具熱流動性的感光性 丙烯酸系樹脂，同樣以旋轉塗布法塗布，經曝光、顯像、 並使其熱流動，以形成半球形狀之透鏡母模1 9。熱流動處 理時的溫度是例如爲1 9 0 °C。然後，將和用於形成透明樹 脂上部層1 〇a相同之丙烯酸系樹脂塗布液塗布於透鏡母模 1 9的整面上，以形成乾燥後的膜厚爲約0 · 1 μηι之透明樹脂 φ 薄膜層（圖未示）。 接著，將已形成透鏡母模1 9的半導體基板1 1，在乾蝕 刻裝置中，以〇2氣體實施蝕刻處理。此蝕刻處理是在壓力 5Pa、高頻電力（RFpowe〇500W、偏壓功率（Bias)lOOW之 狀態下實施之，而可獲得如第3 C圖所示形狀之固態攝像元 件1。又，也可在所形成的微透鏡1 〇上層疊反射防止膜。 在上述製造例中，透明樹脂上部層著色下部層i〇b -14- 1278991 、及平坦化層1 5的樹脂材料是使用其在光波長5 5 Onm的折 射率爲1 . 5 1〜1 · 5 5範圍的、持有大致相同折射率之丙烯酸樹 脂。又，著色下部層1 〇b由於其所含有色料之關係，較難 於做到正確的折射率測定，而R(紅）在波長時的折 射率爲1.61(R(紅）對5 5 0nm的綠色光之吸收很大，要在 5 5 Onm下做正確的折射率測定是有所困難）。 又，形成著色下部層l〇b的R(紅）、G(綠）、B(藍）時是分 別使用以染料索引上的，C.I.AcidRedll4、C.I.AcidGreenl6 、C.I.AcidBlue86染料爲中心之色料，和丙烯酸系樹脂及 環乙酮溶劑一起所調製之丙烯酸系感光性著色抗蝕劑。色 料的添加量在各個抗蝕劑中之固體成分比爲約20%。 由這種方法所製成的固態攝像元件1係如第3 C圖所示， 是在半導體基板11上形成有光電轉換元件13和，由著色下 部層1 〇b與透明樹脂上部層1 Oa所構成的微透鏡1 〇者。依 據發明者們的實驗時，所製成的固態攝像元件1的透明樹脂 上部層l〇a之最高厚度（中央部位的厚度）T1爲0.6μιη，加上 著色下部層l〇b的形成透鏡形狀部分之深度時，微透鏡10 的厚度T5爲約Ι.ίμιη。又，著色下部層l〇b本身的厚度T2 爲0.9 μπι，透鏡下距離（著色下部層l〇b到光電轉換元件13 的距離）爲約3·4μηι。從來的透鏡下距離爲5.5μη!，本固態攝 像裝置1已將其縮縮到約60%。又，在本實施例中，微透鏡 的間距爲3.5 μ m，透鏡間的間隙爲0.3 μ m。 •製造方法的實施例2 其次詳細的說明本固態攝像元件1的製造方法之另一例。 -15- 1278991 除在於乾蝕刻加工中，使用80%的CF4氣體和20%的C3F8 氣體以取代於0 2氣體作爲蝕刻氣體以實施飩刻加工外，其 他是和上述實施例1同一方法製造本固態攝像元件1。 由這種方法所製成的固態攝像元件1係如第3 C圖所示， 是在半導體基板1 1上形成有光電轉換元件1 3和由著色下部 層1 〇b與透明樹脂上部層1 〇a所構成的微透鏡丨〇者。依據 本發明者們的實驗時，所製成的固態攝像元件1的透明樹脂 上部層10a之最高厚度（中央部位的厚度）爲〇.4μπι，加上 著色下部層1 〇 b的形成透鏡形狀部分之深度時，微透鏡1 〇 的厚度T5爲約0·6μηι。又，著色下部層i〇b本身的厚度T2 爲0.8 μηι，透鏡下距離（著色下部層1 〇b到光電轉換元件1 3 的距離）爲約2.5μιη。從來的透鏡下距離爲5·5μηι，本固態攝 像元件1已將其縮短到約4 5 %。又，在本實施例中，微透鏡 的間距爲2 · 7 μ m，透鏡間的間隙爲〇 . 〇 5 μ m。 如上所述，依本實施例的固體攝像元件1及其製造方法 時，至少可獲下列中之一的效果。 第1，可縮短透鏡下距離，其與從來的相較，可提升聚 光性和S/N比。其理由是本固態攝像元件1所具備的微透 鏡1 〇是包括透明樹脂上部層1 〇 a和著色下部層1 〇 b之至少 兩層構造，而透明樹脂上部層l〇a與著色下部層1〇b的界 面是形成爲順著光電轉換元件1 3表面的形狀（本實施形態 的例中是順著水平之形狀）者。因而，使著色下部層】〇b包 含在微透鏡1 〇內，就可將設在透鏡下的疊層形成到最薄限 度。 -16- 1278991 第2 ’對具微小像素間距的固態攝像元件也可容易的加 工。其理由是在本固態攝像·元件1中，由於縮短透鏡下距 離，而可使實質上的微透鏡10的厚度形成到〇.5 μιη以上。 有此厚度時’可由熱流動，容易的使透鏡形狀形成爲大略 半球形狀者。 又’依據發明者們的實驗時，要形成薄化到〇·4 μηι以下 的透鏡形狀是極爲困難。例如在3 μ m間距的像素之場合中 ’考慮到大量生產性時’微透鏡的膜厚是以〇· 4 μιη爲下限 ’在於0.3 μ m時並不形成爲大略半球形狀，而成爲梯形者 φ 。相對的，如本固態攝像元件中，將具實質上的微透鏡！ 〇 之厚度設定在〇·5 μηι以上時，可容易的形成爲大略半球形 狀者。 第3，可抑制在於有色透鏡的色彩純度之降低，和提高 開口比率。其理由是本固態攝像元件1的著色下部層1 〇 b 之與透明樹脂上部層1 〇a的界面是形成爲順著光電轉換元 件1 3的表面形狀（本實施形態的例中，是順著水平形狀）之 形狀，而其有效面積是比從來的爲大者。 ® 第4，在於經縮短其透鏡下距離，改善其聚光性物S/N 比，且抑制其在於有色透鏡中的色彩純度之降低，並提升 其開口比率之固態攝像元件中，對其具微小像素間距者， 仍可容易的製成之。其理由是本固態攝像元件製造方法係 包含：在光電轉換元件上形成多數顏色的著色下層部之工 程；在該多數顏色的著色下部層上形成透明樹脂上部層之 工程；在透明樹脂上部層上形成透鏡母模之工程；和在該 1278991 透鏡母模上實施乾蝕刻加工，以將透鏡母模圖案轉印於透 明樹脂上部層和著色下部層之工程者。 •第2實施形態 第4圖是第2實施形態的固態攝像元件2 0之俯視圖。第 5A圖是固態攝像元件20的在第4圖中的順著A-A箭頭之 斷面圖。如第5A圖所示，固態攝像元件20是具備半導體 . 基板Π、光電轉換元件13、微透鏡10、遮斷層16、及平 坦化層1 5。 微透鏡1 0是包括透明樹脂上部層1 0 a和著色下部層10 b # ，而可在於透明樹脂上部層1 〇a及平坦化層1 5中賦與紅外 線吸收功能。通常，用於數位相機或攜帶式電話機上的固 態攝影元件之光學系統上，係加上厚度2 mm程度的紅外線 截斷濾光片，而在透明樹脂上部層1 0a或平坦化層1 5中賦 與紅外線吸收功能時，就可將紅外線截斷濾光片從光學系 統中去掉。 又，如第5 B圖所示，也可形成爲將紫外線吸收層1 4配 置在平坦化層1 5與著色下部層1 Ob之間的構成。 ® 近來，固態攝像元件一直向微細化進展，像素（或微透鏡） 已逐漸進入3 μηι間距以下，或2 μηι間距以下的極微細之領 域。在於這些微細的像素中，其圖案形狀的帶疵點會以斑 點等的形態，對圖像品質產生不良影響。

J 爲了防止由於圖像形狀的帶疵點所引起的，由底部來的 反射光（步進曝光裝置（曝光波長爲3 6 5 nm的紫外線）的再反 射光），是以預先形成具紫外線吸收功能的層，以作爲著色 . -18- 1278991 下部層的襯底者爲理想。而可在平坦化層1 5上形成紫外線 吸收層1 4 ’也可使平坦化層1 5持有紫外線吸收功能者。 只要能將持有紫外線吸收功能的層形成在著色下部層1 〇b 的底部即可，也可使平坦化層1 5兼具紫外線吸收功能。 紫外線吸收層1 4是在形成紅外線吸收層的工程與形成 透鏡母模的工程之間，插入經由塗布，以形成紫外線吸收 層的工程所製造。如此的，在製造工程中設置紫外線吸收 層’就可防止在步進曝光裝置中的成暈現象，而可形成高 精度的微透鏡圖案。又，也可賦與能保護耐光性較低的紅 外線吸收層，使其不受到紫外線傷害之功能。 紫外線吸收層1 4是可使用丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚酯 樹脂、聚氨酯樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂、苯乙烯樹 脂、酚醛樹脂、或這些的共聚物等之透明樹脂。 又，紫外線吸收層1 4是以固態攝像元件製造過程中所使 用的i線（3 6 5 nm)，和在於要使用被裝上固態攝像元件的攝 影機時，其外光所含有的紫外線作爲其吸收的對象。紫外 線吸收層14的對前者之作用是可防止i線（3 6 5 nm)的成暈 ，以確保透鏡母模的圖案形狀者。而對於後者是可將其吸 收，以防止紅外線吸收層功能的劣化。 又，紫外線吸收功能是可在於上述透明樹脂成平坦化層 形成樹脂中，將紫外線吸收性化合物或紫外線吸收劑以添 加或懸掛（以反應型紫外線吸收劑等的形式，加入於樹脂分 子鏈）方式賦與之。可使用的紫外線吸收劑是可列舉如苯并 三唑系化合物、三苯甲酮系化合物、水楊酸系化合物，香 -19- 1278991 豆素系化合物等。也可在這些紫外線吸收劑中添加例如像 受阻胺系化合物的光穩定劑或抑制劑（例如單態氧抑制劑） 。又，可利用氧化鈽或氧化鈦等的金屬氧化物微粒子的紫 外線吸收劑。 微透鏡10是包括透明樹脂上部層l〇a和著色下部層l〇b 。透明樹脂上部層1 〇 a及平坦化層1 5係具紅外線吸收功能 。因而，該固態攝像元件2 0並不需要紅外線截斷濾光片。 因此’可在不損及色彩重現性下，比從來的縮短其透鏡下 距離。 φ 可使用在透明樹脂上部層1 0a及平坦化層1 5的紅外線吸 收劑是可列舉如蒽醌系化合物、酞菁系化合物、花青系化 合物、聚甲烯化合物、鋁系化合物、二亞胺系化合物、亞 胺系化合物、偶氧系化合物等。 又，紅外線吸收功能是可在於上述透明樹脂中，將紅外 線吸收性化合物或紅外線吸收劑以添加或懸吊（將反應性 染料等以反應型紅外線吸收劑等的形式，加入於樹脂子鏈） 方式賦與之。 Φ 又，紅外線吸收劑的多半是其吸收波長範圍受到限制。 要將C-MOS和CCD等的光電轉換元件中所要求的近紅外 及紅外區（例如6 5 0 nm〜1 100 nm)全部範圍用一種紅外線吸 收劑來掩護是有所困難。因此，使用2〜6種程度的多種紅 外線吸收劑之混合劑或使用各不同種類的紅外線吸收劑， 以多層的形成其一構成要素者爲理想。 又，要在確保可見光（40 Onm〜70 Onm)的透射率之下，賦與 -20- 1278991 充分的紅外線吸收功能時，是以使C - Μ 0 S或C C D等的光 電轉換元件中所具備的多數構成要素上，分坦紅外線吸收 功能者爲理想。例如經使不同構成要素含有同一種紅外線 吸收劑，以強化紅外線吸收功能；或使不同構成要素分別 含有其吸收波長範圍各爲不同的紅外線吸收劑等之處理， 以使其分擔紅外線吸收功能者爲理想。又，也可考慮紅外 線吸收劑本身的耐熱性，以選擇使其在那一構成要素中含 有者。 又，在於要使著色下部層1 Ob持有紅外線吸收功能之際 € ’要使其含有的、具不同波長吸收範圍的紅外線吸收劑之 種類及含有量是要經過調節者。其理由是在於光電轉換元 件13上所具備的原色（RGB)系歹！j，或補色（YMC)系列的三 原色濾色片層中，各色的在紅外區之分光特性（吸收）是各 不相同者。 在於形成微透鏡1 〇時的乾蝕刻加工深度、所使用氣體的 條件、及有關著色下部層1 〇b所使用的著色樹脂之條件， 是和上述實施形態相同。又，爲了要縮小非開口部2 5，以 · 提高微透鏡10的開口比率，也可在微透鏡10上，以塗布 薄膜的方法層疊紅外線吸收層。 爲了減低微透鏡1 〇的表面和非開口部位的對入射光之 再反射，最好是在微透鏡1 〇上和上述紅外線吸收層的薄膜 上，再形成低折射率樹脂的薄膜者。又，爲了要吸收在微 透鏡表面所反射的漫射光，以儘量的減低在固態攝像元件 所產生的雜訊（在此場合中是反射光的再入射），也可在露 -21- 1278991 出於微透鏡10之間的非開口部位（第4圖）上’層疊低折射 率材料之薄膜。 •製造方法之實施例1 以下詳細的說明本固態攝像元件2 0製造方法之一例。

第6 A〜6C圖是固態攝像元件20的製造方法說明圖。如 第6A圖所示，在已形光電轉換元件13及遮光層16的半導 體基板1 1上形成平坦化層1 5後’使用步進式曝光機’將 R (紅）、G(綠）、B(藍）3色的著色抗鈾劑’以光蝕刻法，依序 形成3色的著色下部層1 〇b，各個著色下部層1 Ob的膜厚 是例如爲〇.9μιη〜0.8μπι。 又著色下部層1 〇 b的R (紅）、G (綠）、Β (藍）是可使用分別 以有機顏料爲色料的東洋墨水製造股份公司製之著色抗蝕 劑。本實施例1的顏色配置是以一個像素由2個G(綠）、1 / 個R(紅）、和1個B(藍）共4單元所構成之所謂海灣地形 (Bayer)配置'、者。又第4圖是固態攝像元件20 —例的從微 透鏡側所視^平面圖，同時，表示海灣地形配置中的濾色 層及微透鏡在二維（平面）上的配置圖。 接著，如第6 B圖所示，使用包含3種紅外線吸收劑的樹 脂塗布液，在著色下部層1 0 b上形成膜厚1 μηι之紅外線吸 收層2 6。接著，將持有熱流動性的感光性酚醛樹脂以旋轉 塗布法塗布，經曝光、顯像、熱流動，以形成半球形狀的 透鏡母模1 9。此時的熱流動溫度是例如爲200 °C，透鏡母 模1 9的厚度（透鏡高度）爲〇·7μηι。 又’在本實例中所使用的持有紅外線吸收功能之樹脂塗 -22- 1278991 布液是將熱硬化丙烯酸樹脂1 00重量分和紅外線吸收劑 YK3080、YKR3030、YKR200的3種合計20重量分溶解於 環己酮等的有機溶劑中之樹脂塗布液者。 接著，如第6 C圖所示，對已形成透鏡母模1 9的半導體 基板1 1，用乾蝕刻裝置，以0 2氣體實施蝕刻處理（圖中白 箭頭）。在基板溫度爲常溫、壓力IPa、高頻電力500W，偏 壓功率5 0 W條件下處理，將透鏡母模1 9完全的轉印於下 方的紅外線吸收層，以形成持有紅外線吸收功能之透明樹 脂上部層l〇a。 又，透鏡母模1 9的材料可由使用如苯酚系樹脂等的、其 腐蝕速率較慢之樹脂（或者下方的紅外線吸收層樹脂是使 用腐蝕速率較快的材料）等的腐蝕速率不相同之樹脂材料 ，以使微透鏡形成爲最合適於光學特性之形狀者。 •.製造方法之實施例2 接著，詳細的說明本固態攝像元件20製造方法之另一例。 第7圖是本實施例2所製造的固態攝像元件20在第4圖 中順著B - B箭頭之斷面圖。如該圖所示，固態攝像元件2 0 是在已形成光電轉換元件13的半導體基板11上，以塗布 法層疊平均厚度〇 · 6 μ m的，持有紅外線吸收功能之平坦化 層1 5，及0.5 μηι厚度之紫外線吸收層1 4。並且，使用反應 性染料爲色料，以形成厚度〇 · 9 μ m的3顏色之著色下部層 1 0 b者，又由於像素單元是以海灣地形的配置，第7圖是 第4圖中的順著B-B箭頭之斷面，因而只表示G(綠）像素 者。 -23- 1278991 又’在著色下部層1 0 b上，再以旋轉塗布法形成各爲厚 度約0.1 μιπ的紅外線吸收層薄膜26及低折射率樹脂薄膜 27。在微透鏡1 0之間的凹處部分之紅外線吸收層薄膜的厚 度爲0 · 5 μ m程度，是成爲稍微厚一點。此乃如後述的，是 由乾蝕刻在濾色片層的各色片之間，預先形成約0 · 4 μ m深 度的凹處所致之效果者。 第8A〜8C圖是固態攝像元件20的製造方法說明圖。首 先，如第8A圖所示，在半導體基板1 1上，用旋轉塗布法 形成持有紅外線吸收功能的平坦化層1 5和紫外線吸收層 | 1 4。這些層膜的硬化是例如用2 3 0 °C的加熱板實施之。又 ，使用以染料爲色料的著色抗蝕劑（以丙烯酸感光性樹脂爲 主要材料），和實施例1同樣以光蝕刻法依序形成3種顏色 之著色下部層l〇b。 接著，和實施例1同樣形成紅外線吸收層2 6及透鏡母模 1 9後，以乾蝕刻法將透鏡母模1 9轉印，以形成微透鏡1 〇 。在此場合中，触刻要深入到著色下部層1 Ob的一部分， 並在著色下部層l〇b的像素單元之間形成約0.4 μπι深度之 d 凹處28。 接著，如第8B圖所示，形成約1 μιη膜厚（微透鏡之間的凹 處會加厚）之紅外線吸收層薄膜26。又，如第8C圖所示，以 塗布法形成約〇. 1 μηι膜厚的低折射率樹脂層27(氟系丙烯酸 樹脂，折射率1 .45)。由低折射率樹脂層27的疊層，其與無 該低折射率樹脂層27的構成（例如，第8Β圖的構成）相較， 可減低光的反射率約2% (即，光的透射率增加2%)。 -24- 1278991 如上所述，依本實施形態的固態攝像元件2 0及其製造方 法時，至少可獲下列中之一的效果。 第.1，由於固態攝影元件2 0的透明樹脂上層部1 〇 a及平 坦化層1 5係持有紅外線吸收功能，因而，不需要從來的紅 外線截斷濾光片，可容易的使攝影機小型化。 第2，由於將其紅外線吸收波長範圍各不相同的多種紅 外線吸收劑，分派在各構成要素以賦與吸收功能，因而， 可容易的在固態攝像元件20上任意的設定廣範圍之紅外 線吸收功能。再者，可依各個紅外線吸收劑的耐熱性或耐 φ 光性，分別將其配置在最適當處所之優點。 第3，由於是用乾蝕刻法將透鏡母模1 9轉印到紅外線吸 收層26上，因而可提供一種光的利用效率高，由薄膜所構 成之固態攝像元件。又由於蝕刻到著色下部層1 Ob的一部 分，可更加薄膜化，而可提供具更高圖像品質之固態攝像 元件。 第4，由於在微透鏡10表面或著色下部層10b的襯底中 賦與紫外線吸收功能，因此，可使其持有對耐光性差一點 · 的紅外線吸收劑加以保護之效果。 第5，由於在微透鏡1 0表面及非開口部位形成低折射率 樹脂的薄膜，因此，可減低反射光而改善固態攝像元件的 圖像品質。在一般上，從微透鏡或紅外線吸收層薄膜的表 面來的反射光，會成爲再被固態攝像元件的玻璃蓋所反射的 再反射光，並再入射於固態攝像元件內成爲雜訊，而成爲 圖像品質降低的原因之一。但是，在本固態攝像元件2 0中 . -25- 1278991 ，由於可減低這種雜訊，因而可獲得高品質圖像者。 第6，由於在透明樹脂上部層1 〇 a及平坦化層1 5中持有 紅外線吸收功能，因此，可製成一種不需要從來的紅外線 截斷濾光片之固態攝像元件2 0。而此乃由於上述製造方法 係包括：在半導體基板1 1的光電轉換元件1 3上形成持有 紅外線吸收功能的平坦化層1 5之工程；形成著色下部層 1 Ob之工程；形成紅外線吸收層26之工程；和，用光蝕刻 及熱處理以形成透鏡母模1 9之工程；實施乾蝕刻，將透鏡 母模圖案轉印於紅外線吸收層2 6，以使紅外線吸收層2 6 | 成爲透明樹脂上部層1 〇a之工程者。 •第3實施形態 第9圖是第3實施形態的固態攝像元件3 0之在第4圖中 的順著A-A箭頭之斷面圖。首先參照第9圖說明固態攝像 元件3 0之構成。 如第9圖所示，固態攝像元件3 0係具備：微透鏡1 0、 半導體基板11、光電轉換元件13、平坦化層15、遮斷層 1 6、和外部樹脂層3 1。 鲁 如第9圖所示，微透鏡1 〇的厚度T5是透明樹脂上部層 1 Oa的厚度T 1和形成爲微透鏡的一部分之著色下部層的部 分厚度T4(著色下部層10b的形成爲透鏡形狀之深度）之和 (T5 = T1+T4)。 在具體上，透明樹脂上部層1 0a的理想厚度τ 1、著色下 部層10b的理想厚度T2、及透明樹脂上部層l〇a與著色下 部層1 Ob之間的界面之理想面積是和上述實施形態相同。 . -26- 1278991 相當於微透鏡1 0的下擺部分s之著色下部層1 Ob的表面 是形成爲將透明樹脂上層部1 0 a表面延伸之曲面者。此點 也和第1實施形態相同。 外部樹脂層3 1是形成在相當於微透鏡1 〇的下擺部分S 之著色下部層1 Ob上的薄膜。此外部樹脂層3 1是以其折射 率是比著色下部層1 Ob的折射率爲低的透明樹脂材料（低折 射率樹脂）者爲理想。又，外部樹脂層3 1的膜厚是以可在 於著色下部層和低折射率樹脂中由光學干擾而易於獲得防 止反射的效果之厚度者爲理想。由於著色下部層1 0 b是含 有其所用的色料（顏料或染料），在光學上易於引起其折射 率的升高，而由此防止反射的效果，可減低從非開口部位 2 5來的反射光之影響，而可防止由再入射光所引起的圖像 品質之降低。 又，形成爲微透鏡10的一部分之透明樹脂上部層10a的 折射率是爲了降低其表面反射，而以更加低折射率者爲理 想。又從增加透射光量的觀點上，也可在透明樹脂上部層 與著色下部層之間的界面插入減低反射的光學薄膜。又， 也可在微透鏡1 〇的整面上，層疊防止反射膜。低折射率的 透明樹脂上部層1 〇 a的膜厚是可形成爲比高折射率者爲厚 ，因而，在於以微細像素爲對象的本發明中，可謂是很理 想者。 透明樹脂上部層1 〇 a是以低折射率樹脂的氟系丙烯酸樹 脂所形成，由此可減低在微透鏡1 〇上的反射光。 在一般上，半徑r的透鏡焦距f是以下式（1)所表示。 1278991 £=111/(111-η 0)· r …（1) 式中，ι·爲球面半徑，η 〇爲空氣的折射率，η 1爲透鏡的 折射率。例如折射率nl = 1.61的透鏡在於空氣（折射率η0=1) 介質中，其焦距爲2.64r。 如上所述的，在一般上，要形成膜厚0·4μηι以下的半球 形狀之微透鏡是有所困難。然而，如使用折射率1 . 5以下 ，較理想的是1.45〜1.40範圍低折射率的透明樹脂，以形成 透明材料樹脂上部層1 〇a時就可安定的形成較厚的半球形 狀微透鏡10。例如使用折射率1.43的透明氟系丙烯酸樹脂 肇 時，可將要〇·4μηι膜厚的以其1.25倍的0.5μ1Ώ膜厚來形成 之。 又，有關於形成微透鏡1 〇時的乾蝕刻深度，所使用的氣 體條件、著色下部層1 〇b所使用的著色樹脂，和形成著色 下部層1 Ob時所使用的感光性著色抗蝕劑的樹脂及染料等 之條件是和上述實施形態相同。 •製造方法的實施例 以下，詳細的說明本固態攝像元件的製造方法之一例。 φ 在本實施例的固態攝像元件3 0中，是將透明樹脂上部層 1 〇 a的最高厚度T 1 (底面到中央部位頂點之高度）設定爲 〇.3μηι，該T1與著色下部層1 0b的被形成爲透鏡形狀部分 的深度之和T5設定爲約0.8 μπι。又，著色下部層l〇b本身 的厚度T 2設定爲0.9 μ m。由此設定可使透鏡下距離成爲約 3. 1 μπι，而只有從來的5. 5 μ m之約56%，已加以極短化。 又，形成著色下部層l〇b的R(紅）、G(綠）、Β(藍）時，是 ， -28- 1278991 分別使用以染料索引上的，C.I.Acid Red 1 14、C.I.Acid Green 1 6、C. I. Acid Blue 86染料爲中心之色料，和丙烯酸系樹脂及 環乙酮溶劑一起所調製之丙烯酸系感光性著色抗蝕劑。色 料的添加量在各個抗蝕劑中之固體成分比爲例如爲約20%。 第10A〜10C圖是固態攝像元件30的製造方法說明圖。首 先，如第10A圖所示，在半導體基板11上形成光電轉換元 件1 3、遮光膜1 6、和鈍態層。在該半導體基板1 1上，使 用熱硬化型丙烯酸樹脂塗布液，以旋轉塗布法形成平坦化 層15，接著，使用R(紅）、G(綠）、B(藍）各個的感光性著 色抗蝕劑，經3次的光蝕刻，形成著色下部層1 〇b。R(紅） 、G(綠）、藍（B)各個的感光性著色抗蝕劑是用旋轉塗布法 塗布，而曝光是使用步進式曝光機。 接著，如第10B圖所示，在著色下部層l〇b的R(紅）、 G(綠）、B(藍）上，使用熱硬化型氟系丙烯酸樹脂塗布液（第 一樹脂塗布液）以旋轉塗布法形成透明樹脂上部層1 〇 a。 接著’將持有熱流動性的感光性丙烯酸系樹脂，同樣以 旋轉塗布法塗布在透明樹脂層1 〇 a上，經曝光、顯像及熱 流動，形成爲半球形狀的透鏡母模1 9，又熱流動處理的溫 度是例如爲1 9 0 °C。 接著’用乾蝕刻裝置對已形成母模1 9之半導體基板n ，以〇2氣體實施蝕刻處理。此蝕刻處理是例如在基板溫度 爲常溫、壓力IPa，高頻電力500W、偏壓功率50W的條件 下實施之。再將折射率1.45的熱硬化型氟系丙烯酸樹脂塗 布液（第一樹脂塗布液）（將上述第一樹脂塗布液用有機溶劑 -29- 1278991 稀釋者）以旋轉塗布法塗布約0· 09 μηι厚度，以形成如第IOC 圖所示的透明樹脂薄膜之外部樹脂層3 1。 又，在本實施例中，著色下部層1 Ob及平坦化層1 5的樹 脂材料是使用其在波長5 5 0 n m的折射率爲1 . 5 1〜1 . 5 5範圍 的、持有大致相同折射率之丙烯酸樹脂。透明樹脂上部層1 0a 是使用折射率爲1 ·45的日本化藥股份公司製之氟系丙烯酸 樹脂。又，著色下部層1 0 b是由於其所含有的色料的關係 ，較難做到正確的折射率測定，而其R(紅）在70 Onm的折 射率爲1 .61(R(紅）對5 5 0nm綠光的吸收很大，難於在5 5 0 μηι φ 做到正確的折射率測定）。 第1 1圖是順著第4圖的B-B箭頭之斷面圖。在該圖中表 示本固態攝像元件3 0的非開口部位2 5。非開口部位2 5及 微透鏡下擺部分S的在於第1 0B圖階段中，是露出高折射 率的著色下部層，但到最後，在此面上已經過塗布而形成 厚度約0 · 0 9 μ m之外部樹脂層3 1。由該外部樹脂層3 1的光 學千擾和包括著色下部層的光吸收，而可大大的減低非開 口部位2 5來的再反射光。作爲微透鏡下擺部分S的著色下 β 部層之表面是經乾蝕刻等形成少許粗面化，也有減低反射 光的效果。 又，在本實施例中是省略掉攝影元件的腳位（Pad ;電路 上的連接點）裸露工程之說明。又，外部樹脂層3 1如以鹼 溶性感光性樹脂的形式使用時，在曝光、顯像工程中’可 和腳位裸露工程互換。又，在本實施例中是以層疊外部樹 脂層3 1薄膜的構成爲例者，但，該外部樹脂層3 1的疊層 · -30* 1278991 也可省略掉。以如此構成時從第1 1圖的非開口部位2 5來 的反射光會有少許的增加，但可將本實施例中的蝕刻處理 和腳位裸露工程兼用，由此，可由工程的省略而有低成本 化之優點。 依上述本實形態的固態攝像元件3 0及其製造方法時，至 少可獲得下列中之一的效果。 第1，可縮短透鏡下距離，而改善其聚光性，又，對於 微小像素間距也可容易的加工。其理由是在本固態攝像元 件中’微透鏡是由透明樹脂上部層和著色下層部的至少兩 層所構成；透明樹脂上部層與著色下部層的界面是平坦面 ;構成微透鏡下擺部分的著色下部層表面係持有透明樹脂 上部層的曲面所延長之曲面；且，透明樹脂上部層的折射 率是比著色下部層的折射率爲低者。因而，其透鏡下距離 可形成爲比從來的爲短，且，微透鏡1 0的厚度可形成爲比 所定的爲高者。 第2，可抑制在有色透鏡中的色彩純度之降低，以獲得 高圖像品質，且，可減低從非開口部位來的反射光，以改 善其S /N比。其理由是在本固態攝像元件中，著色下部層 的表面是由其折射率是比著色下部層的折射率爲低的透明 樹脂薄膜所覆蓋，且，透明樹脂上部層的材料是用氟系丙 烯酸樹脂者。 •第4實施形態 第1 2A圖是第4實施形態的固態攝像元件40之一例的、 從微透鏡側之俯視圖，其係表示以海灣地形配置的著色下 1278991 部層及微透鏡的二維（平面）上之配置圖。第1 2 B圖是固態 攝像元件40的順著第12A圖中的A-A箭頭之斷面圖。首 先參照第12B圖說明固態攝像元件40之構成。 如第1 2Β圖所示，固態攝像元件40係具備：大略球形狀 的微透鏡4 1、半導體基板1 1、光電轉換元件1 3、平坦化 層1 5、遮斷層（兼作電極）1 6、和外側樹脂層3 1。 微透鏡4 1是包括經由乾鈾刻等蝕刻處理所形成的透鏡 母模4 1 a、透明樹脂中間層4 1 b、和著色下部層1 〇 b。透明 樹脂中間層4 1 b和著色下部層1 Ob的至少一部分是形成爲 大略半球狀的一部分。 透明樹脂中間層4 1 b是要作爲透鏡母模4 1 a的襯底者， 其原料是和上述的第1到第3實施形態中的透明樹脂上部 層1 0的相同。又，著色下部層1 〇 b是要作爲透明樹脂中間 層41b的襯底者。透明樹脂中間層41b與著色下部層l〇b 之間的界面是形成爲順著光電轉換元件1 3表面的形狀，也 即成爲平坦面者。此平坦面的面積是對應於著色下部層1 〇b 之有效面積。 將微透鏡4 1形成爲如上述構成時，可縮短透鏡下距離 D 1，而設實質上的透鏡厚度爲0 · 5 μπι時，可容易的做到像 素間距0.3 μιη以下的微透鏡之加工。 第13圖是微透鏡41的放大圖，是要針對著色下部層10b 的膜厚加以說明者。如第1 3圖所示，本實施形態的固態攝 像元件40中，設構成微透鏡4 1的曲線部分之著色下部層 10的一部分之厚度爲T4，著色下部層10b的膜厚爲T2時 -32- 1278991 ，其構成係可滿足T4S 0.5 T2之條件者。此乃利用著色下 部1 〇b的與透明樹脂中間層4 1 b之界面部位作爲透鏡之一 部分，以儘量縮短透鏡下距離D 1之同時，也可防止著色像 素層的色彩純度之降低者。 在基本上，要縮短透鏡下距離時，要儘量加深乾蝕刻的 深度。然而，如蝕刻到著色像素層的底面時，著色像素層 的平坦面（有效面）會縮小致使從微透鏡周邊入射的、色彩 純度已降低之入射光會增加，而關聯到圖像品質的降低。 在過度蝕刻的Τ4>0·5Τ2下，濾色片之間會產生間隙，其開 鲁 口比率會降低。又，如第1 4圖所示，在Τ4> 0.5 Τ2下，橫 過著色像素的光路長度13會太短，計色彩純度（圖像品質） 會有不良影響。因此，構成爲透鏡的一部分之著色像素層 部分的膜厚是必需滿足T4S 0.5Τ2之條件者。 又’ Τ4的下限是以可滿足〇.〇2T2S Τ4者爲理想，其理 由是在於用乾蝕刻加工以蝕刻樹脂之際，其解像能力 (resolving power)爲〇·〇2程度，以此値對應於著色下部層 的尺度時，會成爲0.02T2程度。因而，對著色下部層實施馨 蝕刻加工時，其被蝕刻的深度應在乾蝕刻加工的解像能力 以上，即，〇 · 0 2 T 2以上者。 又’平坦層15是使用其在於曝光波長（3 65 nm)的透射率 爲4 0 °/。以下，且，在可見光範圍的透射率爲9 〇 %以上的樹 脂形成之。以這種構成的理由是如在於第2實施形態的固 態攝像元件中’要形成持有紫外線吸收功能的層一項所述 的、著色下部層10b在於曝光波長（ 3 6 5 nm)的透射率和著色 . -33- 1278991 下部層10b的襯底之平坦化層15的在於曝光波長（3 6 5 nm) 的透射率會對於著色下部層丨〇 b的像素形成重現性有很大 的影響者。即於形成著色下部層1 〇b之際，可將其在於曝 光波長的紫外線（3 6 5 nm)之反射率抑制的很低，而可提升著 色下部層1 Ob的在於像素尺寸3 · 5 μηι以下時之像素形狀重 現性。尤其是在像素尺寸3.5 μιη以下，進而2.5μηι以下， 更進而2 μηι以下的固態攝像元件4 0中，爲了確保光學特 性和圖像品質，必需在亞微細粒領域下控制著色下部層i b 的像素尺寸，因而在作爲著色下部層的襯底之平坦化層中 ’賦與紫外線吸收功能時，可在於該2.5 μηι〜2 μΐΉ範圍獲得 係相當顯著的像素形狀改善效果。 •固態攝像元件之製造方法 以下說明固態攝像元件4 0的製造方法。第1 5 Α〜1 5 G圖 是固態攝像元件製造方法一實施例之工序圖。 以第15A圖所示，首先在已具有光電轉換元件13及遮斷 層1 6等的半導體基板〗1上，將在於丙烯酸樹脂等透明樹 脂中添加紫外線吸收劑的樹脂溶液，以旋轉塗布法等塗布 鲁 ’經加熱、硬化，形成所定厚度之平坦化層1 5。形成該平 坦化層1 5所用的透明樹脂是除上述丙烯酸樹脂外，也可使 用環氧、聚酯、聚氨酯、三聚氰胺、尿素等的尿素樹脂， 苯乙烯樹脂、酚醛樹脂或這些的共聚物。 要使其在於曝光波長（3 6 5 n m )的透射率爲4 0 %以下的手 法是可將紫外線吸收性化合物或紫外線吸收劑以添加或懸吊 (以反應型紫外線吸收劑等的形式，加入於樹脂分子鏈）方 ， •34- 1278991 式實施之。 紫外線吸收劑是可列舉如苯并三唑系、二苯甲酮系、三 氮雜苯系、水楊酸酯系、香豆素系、咕噸系或甲氧肉桂酸 系有機化合物等。也可利用氟化鈽或氧化鈦等的金屬氧化 物微粒子之紫外線吸收劑。 在此，製造其在於曝光波長（ 3 6 5 nm)的透射率分別爲10% 、2 0%、30%、40%、及50%之平坦化層15。經過各顏色著 色下部層l〇b的在於曝光波長（365nm)之反射率和在於像 素尺寸3 ·5μηι以下的著色下部層形狀加以評價的結果係如 肇 下表1。 表1 \ 平坦化層在於3 6 5nm的對於各透射率之反射率.（％)和 著色下部層形狀的評價 5 0% 形狀 4 0% 形狀 3 0% 形狀 2 0% 形狀 10% 形狀 C 2.2% Δ 1.4% 0 0.8% 〇 0.3% 〇 0.1% 〇 Μ 11.3 X 7.2 X 4.1 X 1 .8 〇 0.5 〇 Υ 5.0 X 3.2 X 1 .8 〇 0.8 〇 0.2 〇 R 2.0 〇 12 〇 0.7 〇 0.3 〇 0.1 〇 G 0.8 〇 0.5 〇 0.3 〇 0. 1 〇 0.0 〇 Β 0.3 〇 0.2 〇 0.1 〇 0.0 〇 0.0 〇 (註）C :天藍，Μ ··品紅，Υ :黃，R :紅，G :綠，Β :藍 (註）在於各著色下部層單體（不含平坦化層紫外線吸收） 的3 6 5 nm之透射率請參照表2。各著色下部層左邊的數字 (%)是平坦化層的3 6 5 nm透射率與平坦化層的3 6 5 nm透射 -35- 1278991 率平方之乘積，係表示於365nm的反射率。 (註）著色下部層的形狀是以像素尺寸3 . 5 μ m以下的微細 像素作爲評價對象。 如表1所示，在補色系著色像素（C、Μ、Y)中，平坦化 層15的在於曝光波長（ 3 6 5 nm)之透射率爲20%以下時，3 顏色都可使其著色下部層形狀精確的重現，而在原色系著 色像素（R、G、B)中，其透射率爲40%以下時，可將著色下 部層形狀精確的重現。 又’著色下部層單體（膜厚Ιμπι)的在於曝光波長（3 65 nm) φ 之透射率係如下表2所示。 表2 在於3 65 nm的著色下部層之透射率（％) 透射率 C 9% Μ 45% Υ 2 0% R 8% G 3% Β 1 %

在此，由表1及表2的結果得知，這些著色下部層的在 於曝光波長（3 65nm)之透射率，和著色下部層l〇b的襯底之 平坦層15的在於曝光波長（3 6 5 nm)之透射率，會對著色下 部層1 〇b像素形狀重現性有很大的影響。此傾向是在於像 素大小3.5 μηι，進而在3.0 μπι以下時，其效果特別顯著。 -36- 1278991 接著，如第1 5 B圖所示，將預先混合染料的著色抗蝕劑 ，用旋轉塗布法塗布，以形成著色感光層，經圖案曝光、 顯像等的一連串圖案形成處理，而在平坦化層1 5上形成各 顏色的著色下部層l〇b。在於，著色下部層l〇b的厚度是 以可達成分色爲目的所需之膜厚即可，並無特別的規定。 一般上是在0.4〜1·5μηι範圍內。著色抗蝕劑的樹脂及要形 成在著色下部層1 Ob上的透明樹脂中間層之樹脂材料是從 其粘著力或折射率之觀點上，以丙烯酸系感光性樹脂爲理 想。 _ 又，染料添加是可用將其溶解於著色抗蝕劑的主溶劑中 之方式，將其分散於抗蝕劑樹脂中的方式，或將其組合於 樹脂骨架的所謂懸吊方式。使用染色槽的一般的染色方法 是由於工程數會增加而從成本觀點上不理想。以染料爲色 料的濾色片之在於著色抗蝕劑階段中，可做到 0·2μηι〜Ο.ίμηι的高度濾除（除去異物），因而，其與分散界限 爲Ιμπι〜0.5 μιη的有機顏料分散型的濾光片相比，可提供具. 較高度圖像品質的攝像元件，且可提供提升其s /Nf之攝像 春 元件。 在具體上的染料可列舉如偶氮系、咕噸系、酞菁系、蒽醌 系、香丑素系，及苯乙烯基系等，而可使用紅、綠、藍的3 原色染料或天藍、品紅、黃的補色系染料，也可在這些之中 添加綠色者。 ‘ 又’上述者色下部層】0 b的構成材料是使用預先將染料混 合在其中的著色抗蝕劑者，但也可採用以有機顏料爲色料之 -37- 1278991 著色樹脂。但，使用有機顏料時，會由於其種類，在於下述 的乾蝕刻加工中會有腐蝕速率的差異，而產生列舉如各顏色 的透鏡形狀容易變化，其表面形狀會粗糙化；並且，在於微 細像素尺寸的攝像兀件中，顏料本身的粒徑（粒子）容易對 S/Ν比產生不良影響；其抗蝕劑材料也難於濾除（除去異物） 等，因此，是以染料爲色料的著色樹脂爲理想。 接著，如第1 5 C圖所示，用旋轉塗布法塗布持有熱反流 性的酚醛系感光性樹脂溶液，經乾燥硬化，以形成感光性 樹脂層。接著，經圖案曝光，顯像等一連串的圖案形成處 1 理，以在著色下部層1 Ob上形成所定膜厚的透明樹脂中間· 層41b及其在遮斷層16上有開口部位42之圖案化樹脂層 43 ° 在此，透明樹脂中間層4 1 b的厚度（形成爲透鏡形狀後的 最高厚度）並無特別規定’但，以可吸收襯底的濾光片之凹 凸而言，其厚度的下限是以0 · 2 μπι以上爲理想。又，本固 態攝像元件是以微細像素間距爲對象者，因而，透明樹脂 中間層4 1 b的厚度上限是以1 μ m爲理想。 φ 接著，如第15D圖所示，用旋轉塗布法塗布特有熱反流 性的丙烯酸系感光性樹脂溶液，經乾燥硬化，以形成所定 厚度之感光性樹脂層4 4。 接著，如第1 5 Ε圖所示，對感光性樹脂層4 4實施圖案曝 光、顯像等一連串的圖案形成處理’以在著色下部層1 Ob 上形成透鏡圖案44a。 接著，如第〗5F圖所示，將透鏡圖案44a以所定溫度加 -38- 1278991 熱’使其產生反流’形成持有所定曲率之透鏡母模4 4 b。 在此透鏡母模44b的曲率半徑爲〇·7μηι左右。 接著’如第1 5 G圖所示，將已形成透鏡母模4 4 b的半導 體基板1 1，用乾蝕刻裝置，對透鏡母模4 4 b、透明樹脂中 間層4 1 b、及著色下部層〗〇 b、平坦化層1 5實施蝕刻處理 ，以形成微透鏡4 1及電路上的連接腳位45。 經由以上的各工程’可製成在於已形成光電轉換元件！ 3 及遮光層16的半導體基板η上，具備由透鏡母模4ia、 透明樹脂中間層4 1 b及著色下部層1 〇 b所構成的微透鏡4 1 φ ，及電路上的連接腳位4 5之固態攝像元件4 0。 又’乾鈾刻加工的鈾刻終點是以構成爲微透鏡的一部份 之著色下部層1 Ob的部分膜厚T4在著色下部層1 〇b的膜厚 T2之1 /2以下。又，要對透鏡母模4丨a實施乾蝕刻加工之 際’在於透鏡母模4 1之間的凹部會有腐蝕較快之傾向，而 容易引起微透鏡4 1成品形狀的劣化。爲了要緩和這點，在 乾触刻加工之前，先用〇·〇5〜0.3 μιη前後的透明樹脂薄膜層 覆蓋於透鏡母模整體上爲理想。插入此工程後，可順利的 0 貫施透鏡母模的轉印。 又’也可在微透鏡41整面上設置反射防止膜之構成者。 有關乾蝕刻加工的深度、條件及可用於乾蝕刻加工的氣體 等是如第1實施形態中所述者。 •製造方法的實施例 以下參照第15Α〜15G圖詳細說明本固態攝像元件40的 製造方法實施例。 首先，如第15Α圖所示，在已形成光電轉換元件13，遮 · -39- 1278991 光層1 6、及鈍態層等的半導體基板1 1上，將在熱硬化型 丙烯酸樹脂等中添加紫外線吸收劑的樹脂溶液以旋轉塗布 法塗布，經加熱硬化，形成0.6 μπι厚度之平坦化層15。在 此，0·6 μηι厚的平坦化層1 5之在於曝光波長（3 60nm)的透 射率爲4 0 %。 接著，在丙烯酸系樹脂中混合以染料索引上的C.I. Ac id Red 114，C.I.Acid Green 16，C.I.Acid Blue 86 的染料爲中 心之色料，並和環己酮溶液一起調製成感光性的R、G、B 各色之丙烯酸系著色抗蝕劑。色料的添加量是以分別在於 _ 抗蝕劑中的固態比（聚合體、單體、色料等的合計）爲約20% 重量％。 接著，如第1 5 B圖所示，使用R、G、B各色的丙烯酸系 著色抗蝕劑，經反複3次的著色感光層的形成、圖案曝光 、顯像等的圖案形成處理，以形成由R、G、B所構成的1 .2 μπι 厚之著色下部層10b。在此，各色著色感光層的形成是用 旋轉塗布法，圖案曝光是使用曝光波長爲365 nm之步進式 曝光機。 籲 接著，如第1 5 C圖所示，將對紫外線3 6 5 nm持有靈敏度 的感光性熱硬化型酚醛系樹脂溶液，以旋轉塗布法塗布， 經乾燥硬化，形成感光性樹脂層。然後經圖案曝光、顯像 等的一連串圖案形成處理，以在著色下部層10b上形成 0·4μπι厚的透明樹脂中間層41b及在遮光層16上持有開口 部位42之圖案化樹脂層43。 接著，如第1 5 D圖所示，將持有熱反流性的丙烯酸系感 -40- 1278991 光性樹脂溶液以旋轉塗布法塗布，經乾燥硬化，形成所定 厚度之感光性樹脂層4 4。又，如第〗5 e圖所示，對感光性 樹脂層44實施圖案曝光 '顯像等的一連串圖案形成處理， 以在著色下部層l〇b上形成透鏡圖案44a。 接著，如第1 5 F圖所示，將透鏡圖案4 4 a以1 9 0 °C的溫 度加熱，使其產生反流，形成持有約〇 . 7 μ m曲率的透鏡母 模 4 4b。 接著，將已形成透鏡母模44b的半導體基板1 1，用乾蝕 刻裝置，以〇2氣體實施蝕刻處理。此鈾刻處理是例如在基 馨 板溫度常溫、壓力5Pa、高頻電力500W、偏壓功率100W 之、狀態下實施之。 經由以上的各工程，可製成如第1 5 G圖所示的，在於已 形成光電轉換元件1 3及遮光層1 6的半導體基板1 1上，具 備由透鏡母模4 1 a、透明樹脂中間層4 1 b及著色下部層1 〇b 所構成的微透鏡4 1 ;及遮斷層4 6之固態攝像元件4 0。 又，依據發明者們的實驗時，在著色下部層1 〇 b的膜厚 T2爲0·7μιη時，形成爲微透鏡41曲面的一部分之著色下 ® 部層10b的部分厚度Τ4爲0.3 μηι。又，本固態攝像元件40 的透鏡下距離爲約2 . 1 μηι，其與從來的固態攝像元件透鏡 下距離5 · 5 μπι相較，已實現一半以下的透鏡下距離。 依上述本實施形態的固態攝像元件40及其製造方法時 ，至少可獲得下列中之一的效果。 第1，可大幅的縮短透鏡下距離，而可更加提升入射光 的聚光效果之同時，可大幅的減低雜訊光的斜向入射’因 · -41- 1278991 而可提升攝像元件的圖像品質。 第2，可緩和隨著像素微細化的透鏡薄膜化（以及，在工 程途中的透鏡母模的薄膜化），而可提供一種對0.5 μπι以上 厚度的微透鏡在製造上無困難之固態攝像元件。 第3，由於也將著色下部層1 0 b的一部分蝕刻爲透鏡形 狀，因而，使用有色微透鏡時可消除其中央部位與周邊部 位的入射光色彩之差異，而可提供高圖像品質之固態攝像 元件。同時，蝕刻加工是到著色下部層1 〇b厚度方向的中 途爲止，因而，在其厚度方向的蝕刻雖有一些參差，也可 _ 減少其對色彩和聚光之影響。 第4，微透鏡4 1之間的凹部也有著色，具可減少凹部來 的反射光之效果，且，可關聯到圖像品質的改善。 第5，依固態攝像元件4 0的製造方法時，可省略從來的 要使電路上的連接腳位裸露之複雜工程，而只要以乾蝕加 工的簡單工程就可製成是有電路上的連接腳位之固態攝像 元件。 •第5實施形態 _ 第1 6圖是第5實施形態的固態攝像元件5 0的一例之從 微透鏡側的俯視圖，其係表示以海灣地形配置的著色下部 層及透鏡之二維（平面）配置圖。又，第17圖是第16圖中 的順著B-B箭頭之斷面圖。第18圖是第16圖中的順著A-A 箭頭之斷面圖。首先參照第1 6〜1 8圖說明固態攝像元件5 0 之構成。 如各圖所示，固態攝像元件5 0係具備：大略半球形狀的 -42- 1278991 微透k 5 1、半導體基板丨〗、光電轉換元件〗3、平坦化層 1 5、遮光層1 6、和非開口部層5 2。微透鏡5丨是包括由氟 系丙烯酸樹脂所形成的透明樹脂上部層丨〇a和著色下部層 1 〇b。非開口部層5 2是由氟系丙烯酸樹脂或其他的，折射 率較低之透明樹脂材料（低折射率樹脂）所形成，而是形成 在著色下部層1 Ob上面的，微透鏡5丨之間的非開口部位 2 5之薄膜者。本固態攝像元件5 〇中，微透鏡5 1及非開口 部層5 2是以低折射率樹脂之氟系丙烯酸樹脂所形成，由此 以減低微透鏡來的反射光者。又著色下部層1〇b是含有色 鲁 料（顏料或染料），在光學上容易引起其折射率的升高。因 此’形成非開口部層5 2所用的透明樹脂薄膜之膜厚是以塗 布形成爲可借由著色下部層1 Ob和低折射率樹脂的光干擾 ，而易於獲得防止反射的效果之厚度爲理想。由此，也可 減低非開口部位2 5來的反射光之影響，而可防止由於再入 射光所引起的圖像品質之降低。 又，在本固態攝像元件5 0中，爲了改善其耐熱性，微透 鏡5 1及非開口部層5 2是以耐熱性樹脂的氟系丙烯酸樹脂鲁 所形成。而使用氟系丙烯酸樹脂後，在於2 5 0 °C、一小時 程度的熱處理中，也未見到微透鏡的變色。 有關透明樹脂上部層l〇a的厚度T1及著色下部層l〇b 的厚度T2之理想條件是和在第1實施形態所述的透明上部 層1 〇a及著色下部層1 Ob的條件相同。 在一般上，半徑r的透鏡之焦距f是以上述的式（1 )所表 示。例如折射率nl = 1.61的透鏡在空氣（折射率n0=1)介質 · -43- 1278991 中，其焦距爲2 · 6 4 r。如上所說明的，要形成〇 . 4 μ m以下膜 厚的半球形狀之微透鏡是有所困難。但是，如本實施形態 的，使用折射率1 · 5以下，較理想的是1 · 4 5〜1 · 4 0範圍的低 折射率透明樹脂以形成微透鏡時，就可安定的形成厚度 0.3μιη以上的半球形狀微透鏡。例如使用其折射率爲143 的透明氟系丙烯酸樹脂時，可將0·4μιη膜厚形成到1 .25倍 的0·5μηι膜厚。 又，氟系丙烯酸樹脂是一種低折射率且高透射率（反射率 約低2%)的樹脂。此透射率是比例如上述以酚醛樹脂爲骨 架的、折射率1 · 6〜1.7之高折射率樹脂的透射率爲高者。尤 其是其在可見光領域的短波長側之透射率是比高折射率樹 脂爲高。氟系丙烯酸樹脂的持有高透射率之事，係在於CCD 、C-MOS的固體攝像元件中，對於提升其靈敏度、提升其 圖像品質上很有效果。 •製造方法之實施例 以下參照第18圖、第19Α〜19C圖，詳細說明本固態攝 像元件50之製造方法。第19Α〜19C圖是說明本固態攝像 元件50製造工程用的、在第16圖中順著Β-Β箭頭之斷面 圖.。本實施例的固態攝像元件5 0係如第1 8圖所示，是在 半導體基板11上形成光電轉換元件13、著色下部層i〇b 、及，由氟丙烯酸樹脂所形成的透明樹脂上部層1 〇a所構 成之微透鏡5 1者。 在本實施例中，著色下部層1 Ob和平坦化層1 5的樹脂材 料是使用其在光波長55 Onm的折射率爲1·51〜1.55範圍的 -44- 1278991 、持有大致相同折射率之丙烯酸樹脂。透明樹脂上部層1 Oa 是使用其折射率爲1 · 4 5的日本化藥股份公司製之氟系丙烯 酸樹脂。又，著色下部層1 〇b由於其所含有的色料之關係 ，對其折射率較難做到正確的測定，但其R(紅）的在於 700nm之折射率爲1.61(R(紅）對5 5 0nm綠光之吸收很大， 因而要在5 5 Onm下做正確的折射率測定是有所困難）。 又，著色下部層1 〇b會受到分散在樹脂中的色料之影響 ，其折射率與基底材料樹脂的折射率會有些差異（會向高折 射率轉移）。本實施例的顏色配置是如第1 6圖所示，其一 像素是由兩個G(綠）、和一個R(紅）及一個B(藍）的4元件 所構成之所謂海灣地形配置者。又，著色下部層1 〇b的R (紅）、G(綠）、B(藍）是可使用各以有機顏料爲色料的東洋墨 水製造股份公司之感光性著色抗蝕劑。 第19A〜19C圖是固態攝像元件、50的製造方法說明圖。 如第19A圖所示，在於已形成光電轉換元件13、遮斷層16 、及鈍態層等的半導體基板Π上，將熱硬化型丙烯酸樹脂 塗布液用旋轉塗布法塗布，以形成平坦化層1 5。接著，使 用R(紅）、G(綠）、B(藍）各顏色的感光性著色抗蝕劑，經由 3次的光蝕刻法形成著色下部層l〇b。R(紅）、G(綠）、R(藍） 各顏色的感光性著色抗蝕劑是以旋轉塗布法塗布，而曝光 是用步進式曝光機。 接著，如第1 9B圖所示，將熱硬化型氟系丙烯酸樹脂塗 布液（曰本化藥股份公司製）以旋轉塗布法塗布於著色下部 層10b的R(紅）、G(綠）、B(藍）上，以形成透明樹脂上部層 -45- 1278991 感像 的顯 性 、 動光 流曝 熱經 有， 持布 將塗 ， 法 上布 oa塗 1X 專 層旋 部用 上樣 脂同 樹脂 明樹 透系 在酸 ， 烯 著丙 a°接性 10光 並使其熱流動，以形成半球形狀的透鏡母模1 9，在此，熱 流動處理時溫度爲例如設在200 °C。 接著，將已形成透鏡母模1 9的半導體基板1 1，用乾蝕 刻裝置，以〇 2氣體實施蝕刻加工處理。此蝕刻加工處理是 在於基板溫度爲常溫，壓力1.2Pa、高頻電力500W，偏壓 功率200W之狀態下實施之。 φ 最後，經由蝕刻加工處理，以使位於微透鏡5 1之間的非 開口部位25上之透明樹脂（氟系丙烯酸樹脂）僅剩下約〇. ：[ μηι 厚度。由此製成如第1 9C圖所示之固態攝像元件50。 在第16圖及17圖中有表示固態攝像元件50的非開口部 位25在非開口部位25中係有作爲其襯底的折射率較高之 濾色片，在此面上並層疊著約0 · 1 μηι厚度的低折射率樹脂 之氟系丙烯酸樹脂。而由該低折射率樹脂薄膜的光干擾效 果和濾色片的光吸收，可大大的減低非開口部位2 5來的再 肇 反射光。 又，依發明者們的實驗時，由本實施例所製成的固態攝 像元件50中，其透明樹脂上部層i〇a的最高厚度（其與著 色下部層l〇b的界面到透鏡中央部位之高度）T1爲0.9μιη， 非開口部層52的厚度Τ6爲0·1μπι，而微透鏡的厚度Τ5是 透明樹脂上部層1 〇 a的厚度Τ 1減去非開口部層5 2的厚度 T6之0·8μχη。又，光是著色下部層i〇a的厚度T7爲0·8μηι -46- 1278991 。又，透鏡下距離成爲約3 . 3 μ m，其與從來的5 . 5 μ m相較 ，已大大的縮短到從來的60%又，在本實施例中是以微透 鏡間距爲3 · 5 μ m，透鏡間的間隙爲〇 . 3 μ m。 又，爲了做比較，將本實施例固態攝像元件5 0和使用高 折射率（折射率1.6)透鏡材料的從來固態攝像元件之反射 光狀況，用積分球和變角測角器（都是村上色彩股份公司製） 測定比較。在此，積分球是要看在於元件的全面與整體上 的反射光量之多寡者，而變角測角器是變化光接收部位的 對於入射光（平行光）之相對角度，以調查在各變角（局部性 的）上的反射光狀態者。 本實施例的固態攝像元件5 0在積分球測定中與從來的 比較時，其在可見光全波長範圍的反射率是降低2〜3 %。而 角測角器的測定是使光從正反射方向的-5度入射，並使光 感元件從+5度到20度的變角，其結果是在反射光的強度 値上，本實施例固態攝像元件5 0的反射光強度値是低到從 來的一半以下。 又，在本實施例中是將攝像元件5 0的腳位（電路上的連 接部位）裸露工程之說明省掉者。又，低折射率樹脂如以鹼 溶性感光樹脂的形態來使用時，在於曝光、顯像工程中， 可和腳位裸露工程互換。 依本實施形態的固態攝像元件5 0及其製造方法時，至少 可獲得下列中之一的< 效果。 第1，極力的減低微透鏡之間的非開口部位及微透鏡表 面來的反射光，而可改善其S/N比，提升其圖像品質者。 -47- 1278991 其理由是本固態攝像元件是在著色下部層面上形成由氟系 丙烯酸樹脂所構成之透明樹脂上部層，並在微透鏡之間的 非開口部位形成氟系丙烯酸樹脂之非開口部層，由此可防 止在該微透鏡的反射。 第2，可一面縮短透鏡下距離，一面使實質上的透鏡厚 度達到上述〇·5μπι〜0.3μιη’甚至於5μηι以上者。由此，可 容易的將微透鏡形成在3 μπι以下像素間距的微細攝像元件 上。 第3，透明樹脂上部層和非開口部層是以氟系丙烯酸樹 · 脂所形成，因而，其與從來的相較，可實現可適應於更嚴 酷處理條件下的耐熱性者。 [發明之效果] 依上述固態攝像元件及其製造方法時，其係可縮短透鏡 下距離，以改善聚光性和S/N比，且可將微透鏡實質上的 厚度提高到〇 · 5 μ m以上’以抑制在有色透鏡中的色彩純度 之降低，並提高開口比率者。 [圖式簡單說明] ® 第1 A圖：從來的典型固態攝像元件一例之斷面圖。 第1 B圖：從來的固態攝像元件另一例（配置有色透鏡90) 之斷面圖。 第2A圖：第1實施形態的固態攝像元件1的俯視圖。 第2B圖：第2A圖中的順著A-A箭頭之斷面圖。 第3 A〜3 C圖：固態攝像元件1的製造方法說明圖。 第4圖：第2或第3實施形態的固態攝像元件一例之從 · -48- 1278991 微透鏡側所見的俯視圖，其係表示在海灣地形配置中的著 色下部層及微透鏡之二維（平面上的）配置圖。 第5A圖：固態攝像元件20在第4圖中順著A-A箭頭之 斷面圖。 第5B圖：第2實施形態另一例的、固態攝像元件20在 第4圖中順著A_A箭頭之斷面圖。 第6A〜6C圖：固態攝像元件20的製造方法說明圖。 第7圖：依第2實施形態的方法所製造的、固態攝像元 件20在第4圖中順著B-B箭頭之斷面圖。 第8 A〜8C圖：固態攝像元件20的製造方法說明圖。 第9圖：第3實施形態的固態攝像元件3 0在第4圖中順 著A-A箭頭之斷面圖。 第10A〜10C圖：固態攝像元件30的製造方法說明圖。 第1 1圖：第3實施形態的固態攝像元件3 〇在第4圖中 順著B - B箭頭之斷面圖。 第1 2 A圖：第4實施形態的固態攝像元件一例之從微透 鏡側所見的俯視圖，其係表示在海灣地形配置中的著色下 部層及微透鏡的二維（平面上）配置圖。 第1 2B圖：第4實施形態的固態攝像元件40在第4圖中 順著A-A箭頭之斷面圖。 第13圖：微透鏡41的放大圖，其係有關著色下部層i〇b 膜厚的說明圖。 第1 4圖：第4實施形態的固態攝像元件4 0之效果說明 圖0 •49- 1278991 第1 5 A〜1 5 G圖··固態攝像元件4 0的製造方法一實施例 之工序圖。 第1 6圖：第5實施形態的固態攝像元件5 〇 一例之從微 透鏡側所見的俯視圖，其係表示在海灣地形配置中的濾色 片層及微透鏡之二維（平面上的）配置圖。 第1 7圖：在第1 6圖中的順著Β -Β箭頭之斷面圖。 第18圖：在第16圖中的順著Α-Α箭頭之斷面圖。 第19Α〜19C圖：固態攝像元件50的製造方法說明圖。 主要部分之代表符號說明 · 1，2 0,3 0,4 0,5 0 固態攝像元件 10,41,51 微透鏡 10a 透明樹脂上部層 10b 著色下部層 11 半導體基板 13 光電轉換元件 14 紫外線吸收層 15 平坦化層 16 遮光膜，遮斷層，遮光層 19 透鏡母模 25 非開口部位 26 紅外線吸收層 2 7 低折射率樹脂 28 凹處 3 1 外部樹脂層 -50- 1278991 4 1a 透 鏡 母 模 4 1b 透 明 樹 脂 中 間 層 42 開 □ 部 位 43 圖 案 化 樹 脂 層 44 感 光 性 樹 脂 層 4 4a 透 鏡 圖 案 44b 透 鏡 母 模 45 電 路 上 的 連 接 腳位 52 非 開 □ 部 層 -51-

Claims (1)

1278991 拾、申請專利範圍： 1. 一種固態攝像元件，其係具備：以二維配置的多數光學 轉換元件，覆蓋於各個上述光電轉換元件上的多數大略 半球形狀的微透鏡，其特徵爲； 上述微透鏡爲多層構造的透鏡，而至少包含·· 形成爲上述大略半球形狀的至少一部分之透明樹脂上 部層；和， 設在上述透明樹脂上部層的上述光電轉換元件側，其* 與該透明樹脂上部層的界面是成爲順著上述光電轉換元 φ 件表面的形狀之著色下部層者。 2 ·如申請專利範圍第1項之固態攝像元件，其中； 上述透明樹脂上部層與上述著色下層部之間的上述界 面爲平坦面者。 3 ·如申請專利範圍第1項之固態攝像元件，其中； 上述著色下部層的一部分是形成爲上述大略半球形狀 的至少一部分者。 4 ·如申請專利範圍第1項之固態攝像元件，其中； · 上述著色下部層是以染料爲色料的著色樹脂層者。 5 ·如申請專利範圍第1項之固態攝像元件，其中； 多數的上述著色下部層厚度之差是在〇·3μηι以內者。 6 ·如申請專利範圍第1項之固態攝像元件，其中； 上述透明樹脂上部層的折射率是和上述著色下部層的 折射率相同或在其以下者。 7 ·如申請專利範圍第1項之固態攝像元件，其中更具備有 -52- 1278991 設在上述微透鏡與上述光電轉換元件之間的平坦化層； 而 上述微透鏡或上述平坦化層的至少一方是具有紅外線 吸收功能者。 8 ·如申請專利範圍第7項之固態攝像元件，其中更具備有 設在上述平坦化層與上述著色下部層之間的紫外線吸收 層者。 9 ·如申請專利範圍第8項之固態攝像元件，其中； 上述平坦化層是具有紫外線吸收功能者。 1 〇·如申請專利範圍第3項之固態攝像元件，其中； 上述微透鏡更具備有： 設在上述透明樹脂上部層上面，而形成爲上述大略半 球形狀的至少一部分之透鏡母模者。 1 1 ·如申請專利範圍第3項之固態攝像元件，其中； 從上述著色下部層的膜厚T減去形成爲上述大略半球 形狀的至少一部份之上述著色下部層的部分厚度T 1之 値爲0·4μιη以上者。 1 2 ·如申請專利範圍第11項之固態攝像元件，其中； 形成爲上述大略半球形狀的至少一部分之上述著色下 部層的部分厚度Τ 1爲設該上述著色下部層的膜厚爲τ 時’其係可滿足0 . 〇 2 τ $ Τ 1 S 0.5 Τ之條件者。 •如申請專利範圍第7項之固態攝像元件，其中； i @平坦化層的材料是其在曝光波長的透射率爲4 〇 % l4以下且在可見光範圍的透射率爲90%以上之樹脂者。 如申請專利範圍第3項之固態攝像元件，其中； -53· 1278991 上述透明樹脂上部層的折射率是比上述著色下部層的 折射率爲低者。 1 5 ·如申請專利範圍第丨4項之固態攝像元件，其係再具備： 形成爲上述大略半球形狀的至少一部分，且覆蓋於上 述著色下部層的一部分，而其折射率是比上述著色下部 層的折射率爲低之外側樹脂層者。 1 6.如申請專利範圍第丨4項之固態攝像元件，其中； 上述透明樹脂層是由氟系丙烯酸樹脂所形成者。 1 7 ·如申請專利範圍第丨項之固態攝像元件，其係再具備：泰 將上述多數的微透鏡之間所存在的非開口部位加以覆 蓋之非開口部層；且， 上述透明樹脂上層部或上述非開口部層的至少一方是 由氟系丙烯酸樹脂所形成者。 1 8 · —種固態攝像元件的製造方法，其係具備：配置成爲二 維的多數光電轉換元件，和覆蓋於上述各光電轉換元件 上的多數大略半球形狀的微透鏡，其特徵爲包含·· 於半導體基板上配置成二維的多數光電轉換元件上，· 形成平坦化層； 在上述平坦化層上，使用以色素的色料的感光性著色 抗蝕劑’以光蝕刻法形成多數顏色之著色下部層； 在上述多數顏色的著色下部層上塗布第一樹脂塗布液 、 ，以形成透明樹脂上部層； 使用具有鹼溶性、感光性、及熱流動性的透鏡材料， 在上述透明樹脂上部層上以光蝕刻法及熱處理形成透鏡母 -54- 1278991 模；及， 在上述透鏡母模上實施乾蝕刻加工，將上述透鏡母模 圖案至少轉印到上述透明樹脂上部層上，以形成至少包 含上述透明樹脂上部層和上述著色下部層之上述微透鏡 者。 1 9.如申請專利範圍第i 8項之固態攝像元件製造方法，其係 再具備： 於形成上述透鏡母模後，再形成透明樹脂薄膜層以覆 蓋以二維配置之上述透鏡母模的整面上。 20·如申請專利範圍第i 9項之固態攝像元件製造方法，其中； 於上述透鏡母模圖案的轉印中，上述乾触刻加工的深度 是到上述著色下部層之在其厚度方向之一部分爲止者。 2 1 ·如申請專利範圍第〗8項之固態攝像元件製造方法，其中， 上述乾蝕刻加工所用的氣體是至少包含氟系氣體的cf4 、c2f6、c3f8、c4f8、chf3、c2hf5 中的一種氣體者。 22·如申請專利範圍第i 8項之固態攝像元件製造方法，其中， 上述色素爲染料者。 23 ·如申請專利範圍第i 8項之固態攝像元件製造方法，其中， 在上述平坦化層的形成中藉由使用具有紅外線吸收功 能的樹脂塗布液，以使上述平坦化層具有紅外線吸收功 能者。 24.如申請專利範圍第丨8項之固態攝像元件製造方法，其中， 在上述透明樹脂上部層的形成中，藉由使用具有紅外 線吸收功能的樹脂塗布液，以使上述透明樹脂上部層持 -55- 1278991 有紅外線吸收功能者。 25·如申請專利範圍第23或24項之固態攝像元件製造方法， 其中， 上述樹脂塗布液係含有紅外線吸收波長範圍不同的多 種紅外線吸收劑者。 2 6 ·如申請專利範圍第1 8項之固態攝像元件製造方法，其係 再具備： 在上述透明樹脂上部層之形成與上述透鏡母模之形成 之間，以塗布法形成紫外線吸收層者。 2 7.如申請專利範圍第1 8項之固態攝像元件製造方法，其係 再具備： 至少在將上述透鏡母模圖案轉印於上述透明樹脂層後， 以塗布法將紅外線吸收層的薄膜層疊於上述微透鏡上者。 2 8 .如申請專利範圍第1 8項之固態攝像元件製造方法，其係 再具備： 將低折射率樹脂薄膜層疊於上述微透鏡的最外層者。 29·如申請專利範圍第1 8項之固態攝像元件製造方法，其中， 上述平坦化層的材料係使用曝光波長的透射率爲4〇% 以下，且，在可見光波長範圍具有透射率爲9 0 %以上之 樹脂者。 3 0·如申請專利範圍第1 8項之固態攝像元件製造方法，其中， 上述透明樹脂上部層的折射率是比上述著色下部層的 折射率爲低者。 3 1 ·如申請專利範圍第1 8項之固態攝像元件製造方法，其係 -56- 1278991 再具備： 於將上述透鏡母模圖案轉印後，使用第2樹脂塗布液 ，以形成覆蓋於上述微透鏡整面上的，其折射率是比上 述著色上部層的折射率爲低之透明樹脂薄膜者。 3 2 ·如申請專利範圍第3 1項之固態攝像元件製造方法，其中， 上述第一樹脂塗布液或上述第二樹脂塗布液的至少一 方是含有氟系丙烯酸樹脂之塗布液者。 3 3 .如申請專利範圍第1 8項之固態攝像元件製造方法，其係 再具備： _ 把於形成上述透明樹脂上部層後的上述透鏡母模之形 成工程改爲：在上述透明樹脂上部層上使用具有熱流動 性的感光性樹脂溶液以形成感光層；對該感光層實施至 少包括圖案曝光和顯像之圖案形成處理，以形成透鏡圖 案，於熱流動而被陣列狀配置的各個感光元件位置上形 成大略半球形狀之透鏡母模；而 於上述透鏡母模圖案的轉印中，將上述透鏡母模圖案 至少轉印到上述透明樹脂上部層及上述透鏡母模者。 β 3 4 ·如申請專利範圍第！ 8項之固態攝像元件製造方法，其係 再具備： 形成可將上述多數微透鏡之間所存在的非開口部位加 以覆蓋之氟系丙烯酸樹脂薄膜者。 3 5 ·如申請專利範圍第1 8項之固態攝像元件製造方法，其中， 上述第一樹脂塗布液爲氟系丙烯酸樹脂；而， 對上述透鏡母模上的乾蝕劑加工是將透鏡母模圖案轉 -57- 1278991 印到上述透明樹脂上部層，以將上述多數顏色的多數下 部層上之上述透明樹脂上部層形成爲微透鏡；且在微透 鏡之間的非開口部位形成由上述氟系丙烯酸樹脂所構成 的非開口部層者。

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