彩色摄像元件以及彩色摄像元件制造方法

专利名称：彩色摄像元件以及彩色摄像元件制造方法
技术领域：
本发明涉及彩色摄像元件以及彩色摄像元件制造方法。

背景技术：
在现有的彩色摄像元件中，在设置在半导体基板上的多个光电转换元件上使用光刻(photolithography)技术相互邻接没有间隙地形成多种颜色的彩色滤光器。彩色滤光器具有约1μm的厚度。而且，在彩色滤光器中还包括无色的。
近年，摄像元件的高像素化持续发展，近年中还出现了数百万像素的摄像元件。而且，随着这样的高像素化的进展，在各像素中用于使各像素工作的各种布线或电子电路占用的面积的比例增加。其结果，在现在各像素中实际为了光电转换元件受光可利用的面积的比例(开口率)是20～40％左右。这意味着摄像元件的感光度降低。
在(日本)特开昭59—122193号公报、(日本)特开昭60—38989号公报、(日本)特开昭60—53073号公报，而且(日本)特开2005—294467号公报中公开了为了提高摄像元件的感光度，在彩色滤光器上对应元件配置微透镜的情况。
在(日本)特开昭59—198754号公报中公开了将半球形状的被着色的微透镜作为彩色滤光器使用的情况。
在(日本)特开2005—217439号公报、(日本)特开2005—223084号公报中公开了在构成摄像元件的半导体基板中，通过在尽可能接近半导体基板的表面的位置上配置光电转换元件，从而使光电转换元件能够接收的光量增加，而且使摄像元件的灵敏度提高的情况。
在图8中概略地示出为了使摄像元件的感光度提高，在彩色滤光器上对应光电转换元件配置微透镜的现有例。在该现有例中，为了使在半导体基板50中设置了多个光电转换元件52的摄像元件54的感光度提高，在半导体基板50的表面隔着紫外线吸收层56且对应多个光电转换元件52而设置的多种颜色的彩色滤光器58、60的表面上，隔着透明的平坦化层62还配置有微透镜64。
但是，在该现有例中，在多种颜色的彩色滤光器58、60的各自的相互邻接而没有间隙地连续着的侧面的附近的光容易发生混色。即，从倾斜方向入射到接近于微透镜64的彩色滤光器58的上述侧面部分的光线66，其中一部分经过了包含彩色滤光器58的上述侧面部分的角部而进入邻接的彩色滤光器60中，使上述邻接的彩色滤光器60的侧面的附近的光发生混色。
在发生混色的光电转换元件52(在图8中，与用参照符号60示出的彩色滤光器对应的光电转换元件)中，造成颜色的再现性降低或光亮度降低，在摄像元件54整体上发生颜色不均。
而且，这样的来自邻接的彩色滤光器的光的一部分的进入，入射光向光电转换元件的入射角度越浅，就越容易发生。
图9中概略示出为了使感光度提高，在半导体基板70中邻接半导体基板70的表面而设置了多个光电转换元件72的现有的摄像元件74。在此，在半导体基板70的表面对应多个光电转换元件72配置着多种颜色的彩色滤光器76、78。
在不使用微透镜的这种情况下，也与使用了微透镜的上述情况一样，在多个彩色滤光器76、78的各自的相互邻接而没有间隙地接触着的侧面(例如，图9的彩色滤光器76的侧面)上，从倾斜方向入射到接近于彩色滤光器表面的部分的光线80，其中一部分存在从邻接的彩色滤光器(图9中，彩色滤光器78)的侧面进入上述邻接的彩色滤光器中的情况。这时，使上述邻接的彩色滤光器的侧面的附近的光发生混色，产生与上述情况相同的结果。
这种情况也与上述情况相同，来自邻接的彩色滤光器的光的一部分的进入，入射光向光电转换元件的入射角度越浅，就越容易发生。
为了防止这样的混色，在(日本)特开2005—294467号公报中记载了用彩色滤光器的上部和放置在彩色滤光器的上表面的透明树脂构成微透镜的技术。即，由放置在彩色滤光器的上表面的透明树脂构成凸状的微透镜的弯曲的表面的上部，接着由形成为与由透明树脂构成的凸状的微透镜的弯曲的表面的上部的曲率连续的彩色滤光器的上部区域构成微透镜的下部。
而且，这样的微透镜通过以下方法形成以形成在透明树脂的表面上的透镜母型为掩膜而使用的干式蚀刻，在透明树脂以及彩色滤光器的上述上部区域对透镜母型的形状进行形状转印。但是，在以相同蚀刻条件下，干式蚀刻颜色不同的彩色滤光器时，在颜色不同的彩色滤光器的相互间蚀刻速度不同。其结果，在利用干式蚀刻形成相互邻接的颜色相互不同的彩色滤光器的各自的上述上部区域，以使其具有与由透明树脂形成的凸状的微透镜的弯曲的表面连续的曲率时，在颜色不同的彩色滤光器的上述上部区域的相互间，在曲率上产生差异。而且，通过干式蚀刻与微透镜的凸状的弯曲的表面连续形成的颜色相互不同的彩色滤光器的上述上部区域，各自的表面的粗糙程度也相互不同。于是，通过多种颜色的彩色滤光器入射到对应于多种颜色的彩色滤光器的多个光电转换元件的各个光电转换元件中的光的颜色的平衡变坏，在彩色摄像元件整体上发生颜色不均。
为了使摄像元件的感光度提高，在使用半球形状的被着色的微透镜作为彩色滤光器的现有例中，在微透镜的中央部和周边部上，入射到微透镜后经过微透镜中的光的光路的长度存在差异。若经过彩色滤光器中的光路的长度不同，则经过各光路的光线的着色产生差异。其结果，在经过微透镜的中央部和周边部的光线中产生分光特性上的大的差异。
由于在微透镜中经过周边部的光量比经过中央部的光量还多，因此经过为了兼任彩色滤光器而被着色的微透镜的光在整体上颜色变浅。这就意味着为了兼任彩色滤光器而被着色的微透镜的颜色分离能力降低。
与此相对，若使兼任彩色滤光器而被着色的微透镜中的着色变深，则经过这样的微透镜的光的光亮度变低。进而，若在微透镜中含有的着色剂的量变多，则微透镜的表面的光滑度受损，降低了作为微透镜的功能。


发明内容
本发明鉴于上述情况，本发明的目的在于提供一种彩色摄像元件，另外，提供一种容易且可靠地制造上述的彩色摄像元件的彩色摄像元件制造方法，该彩色摄像元件即使在采用提高摄像元件的感光度那样的构造时，也不在多个光电转换元件中发生混色，进而，颜色分离能力提高，另外入射到与多种颜色的彩色滤光器对应的多个光电转换元件的光的颜色的平衡不变坏，在彩色摄像元件的整体上不发生颜色不均。
为了达成上述本发明的目的，根据本发明的彩色摄像元件，具备包括多个光电转换元件的半导体基板、以及包括与半导体基板的多个光电转换元件对应设置的多个着色层的彩色滤光器。而且，上述彩色摄像元件的特征在于彩色滤光器的多个着色层的各个着色层包括侧面，立起于半导体基板的表面；以及倾斜面，从上述侧面上位于半导体基板相反侧的端向在着色层上位于半导体基板相反侧的端部连续，上述多个着色层配置成各自的侧面没有间隙地接触。
另外，根据本发明的彩色摄像元件制造方法，具备彩色抗蚀剂层形成工序，在包括多个光电转换元件的半导体基板上形成规定的彩色抗蚀剂层；另外，着色层形成工序，将彩色抗蚀剂层曝光显影，从而对应规定的光电转换元件形成着色层，多次反复进行上述彩色抗蚀剂层形成工序以及上述着色层形成工序，从而形成包括与半导体基板的多个光电转换元件对应并相互邻接的多个着色层的彩色滤光器。上述彩色摄像元件制造方法的特征在于另外，在上述着色层形成工序中，着色层形成为包括侧面，立起于半导体基板的表面；以及倾斜面，从上述侧面上位于半导体基板相反侧的端向在着色层上位于半导体基板相反侧的端连续，另外，通过多次反复进行上述彩色抗蚀剂层形成工序以及上述着色层形成工序，从而多个着色层的各个着色层通过使各自的侧面没有间隙地接触配置从而形成彩色滤光器。
在根据以上述那样结构为特征的本发明的彩色摄像元件中，为使入射到多个光电转换元件的各个光电转换元件的光量增大，采用在摄像元件的半导体基板中尽可能接近半导体基板的表面配置光电转换元件的构造，其结果是使彩色摄像元件的感光度提高，即使在这样的情况下，从各自的彩色滤光器上与半导体基板相反侧的端部的外侧向各自的彩色滤光器入射而来的倾斜光线，由于邻接的彩色滤光器的倾斜面的缘故，也不经过邻接的彩色滤光器上与半导体基板相反侧的端部的外周区域，而入射到各自的彩色滤光器中。因此，上述倾斜光线不使入射到各自的彩色滤光器的光发生混色。当然，在各自的彩色滤光器的围绕上述端部的倾斜面上相对半导体基板的表面大致正交地入射来的光线，当然按原样沿着各自的彩色滤光器的垂直的侧面，只经过各自的彩色滤光器而不经过相邻的彩色滤光器，因此不使入射到各自的彩色滤光器的光发生混色。
进而多种颜色的彩色滤光器的各个彩色滤光器，具有相互邻接没有间隙地接触且对于半导体基板立起的侧面。因此，在为了增大入射到多个光电转换元件的各个光电转换元件的光量，在多种颜色的彩色滤光器的各个彩色滤光器上形成微透镜的情况下，也能够提供给各自的彩色滤光器作为尽可能使从微透镜的中央部或周边部以不同的光路长度进来的光线充分地颜色分离的彩色滤光器的充分的厚度。即，多种颜色的彩色滤光器的各个彩色滤光器能够具有高的颜色分离能力。
因此，由于为了提高彩色滤光器的颜色分离能力，也可以不使彩色滤光器的着色变深，所以经过这样的微透镜的光的光亮度不降低。进而，能够使因增多着色剂的量导致彩色滤光器的表面的光滑度下降的情况消失。其结果，不会使多种颜色的彩色滤光器的相互间的颜色产生平衡的恶化，结果是在彩色摄像元件的整体上不会产生颜色不均。
另外，在根据以上述那样的结构为特征的本发明的彩色摄像元件制造方法中，能够容易且可靠地制造根据上述的本发明的结构的彩色摄像元件。



图1A是利用根据本发明的第1实施方式的彩色摄像元件制造方法形成彩色滤光器前的，具备了包括多个光电转换元件的半导体基板的摄像元件的概略的纵剖面图。
图1B是概略地示出在根据本发明的第1实施方式的彩色摄像元件制造方法中，在图1A的摄像元件的半导体基板上形成紫外线吸收层以及第1负片型彩色抗蚀剂层，进而使用半色调(halftone)掩膜进行曝光处理的状况的纵剖面图。
图1C是概略地示出对图1B中曝光处理后的第1负片型彩色抗蚀剂层进行显影处理，进而进行硬膜化处理，形成所希望的剖面形状的第1着色层的状况的纵剖面图。
图1D是概略地示出在带有图1C中得到的第1着色层的半导体基板上，设置与图1B中的第1负片型彩色抗蚀剂层不同的颜色的第2负片型彩色抗蚀剂层，进而通过对上述不同的颜色的第2负片型彩色抗蚀剂层应用参照图1B以及图1C而前述的曝光处理、显影处理、还有硬膜化处理，从而形成邻接第1着色层而与第1着色层相同的第2着色层的状况的纵剖面图。
图2A是图1B中使用的半色调掩膜的概略的俯视图。
图2B是在图1B中使用图2A所示的半色调掩膜来对紫外线吸收层上的负片型彩色抗蚀剂层的表面进行图形曝光后，对负片型彩色抗蚀剂层进行显影处理、进而进行硬膜处理而得到的、凸状的半球形状的着色层与紫外线吸收层一起被放大示出的侧面图。
图3A是利用根据本发明的第2实施方式的彩色摄像元件制造方法形成彩色滤光器前的摄像元件的概略的纵剖面图。
图3B是概略地示出在根据本发明的第2实施方式的彩色摄像元件制造方法中，在图3A的摄像元件的半导体基板上形成紫外线吸收层以及第1负片型彩色抗蚀剂层，进而使用半色调掩膜进行曝光处理的状况的纵剖面图。
图3C是概略地示出对图3B中曝光处理后的第1负片型彩色抗蚀剂层进行显影处理，进而进行硬膜化处理，形成所希望的剖面形状的第1着色层的状况的纵剖面图。
图3D是概略地示出在带有图3C中得到的第1着色层的半导体基板上，设置与图3B中的第1负片型彩色抗蚀剂层不同的颜色的第2负片型彩色抗蚀剂层，进而通过对上述不同的颜色的第2负片型彩色抗蚀剂层上应用参照图3B以及图3C而前述的曝光处理、显影处理、还有硬膜化处理，从而形成邻接第1着色层而与第1着色层相同的第2着色层的状况的纵剖面图。
图4A是图3B中使用的半色调掩膜的概略的俯视图。
图4B是在图3B中使用图4A所示的半色调掩膜来对紫外线吸收层上的负片型彩色抗蚀剂层进行图形曝光的表面后，对负片型彩色抗蚀剂层进行显影处理、进而进行硬膜处理而得到的、凸状的半球形状的着色层与紫外线吸收层一起被放大示出的侧面图。
图5A是概略地示出在利用参照图3A至图4B而前述的本发明的第2实施方式涉及的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄像元件的彩色滤光器之上进而形成微透镜的、根据本发明的第3实施方式的彩色摄像元件制造方法的微透镜形成准备工序的纵剖面图。
图5B是概略地示出在根据本发明的第3实施方式的彩色摄像元件制造方法中，在利用参照图3A至图4B而前述的本发明的第2实施方式涉及的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄像元件的彩色滤光器之上接着图5A的微透镜形成准备工序，进而形成微透镜的状况的纵剖面图。
图6A是概略地示出在利用参照图3A至图4B而前述的本发明的第2实施方式涉及的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄像元件的彩色滤光器之上进而形成微透镜的，根据本发明的第4实施方式的彩色摄像元件制造方法的微透镜形成准备工序的纵剖面图。
图6B是概略地示出在根据本发明的第4实施方式的彩色摄像元件制造方法中的继图6A所示的微透镜形成准备工序之后进行的微透镜形成中间工序的纵剖面图。
图6C是概略地示出经过图6A的微透镜形成准备工序以及图6B的微透镜形成中间工序，在利用参照图3A至图4B而前述的本发明的第2实施方式涉及的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄像元件的彩色滤光器之上进而形成微透镜的状况的纵剖面图。
图7A是概略地示出在利用参照图3A至图4B而前述的本发明的第2实施方式涉及的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄像元件的彩色滤光器之上进而形成微透镜的，根据本发明的第5实施方式的彩色摄像元件制造方法的微透镜形成准备工序的纵剖面图。
图7B是概略地示出在根据本发明的第5实施方式的彩色摄像元件制造方法中，在利用参照图3A至图4B而前述的本发明的第2实施方式涉及的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄像元件的彩色滤光器之上，继图7A的微透镜形成准备工序之后，进而形成微透镜的状况的纵剖面图。
图8是为了使摄像元件的感光度提高，在彩色滤光器上对应光电转换元件配置了微透镜的现有的彩色摄像元件的概略的纵剖面图。
图9是为了使摄像元件的感光度提高，在摄像元件的半导体基板中在尽可能接近半导体基板的表面的位置上配置光电转换元件的现有的彩色摄像元件的概略的纵剖面图。

具体实施例方式 [第1实施方式] 下面，参照图1A至图2B，利用根据本发明的第1实施方式的彩色摄像元件的彩色滤光器制造方法在摄像元件上形成彩色滤光器，并详细说明根据本发明的第1实施方式的彩色摄像元件被制造的状况。
图1A中示出在半导体基板10上设置了多个CMOS光电转换元件的摄像元件14的概略的纵剖面图。而且在本实施方式中，光电转换元件是CMOS光电转换元件12，但根据本发明的概念，光电转换元件也可以是CCD光电转换元件。这样的摄像元件14的结构众所周知，在此不对它进行详细说明。
而且本发明可适用的俯视的像素大小是大致10μm～大致1μm的范围，在本实施方式中是大致2.5μm～大致2.2μm的范围。
如图1B中所示，在摄像元件14的半导体基板10上，在多个光电转换元件12朝向的表面上形成紫外线吸收层16，在其上进而形成所希望的颜色的负片型彩色抗蚀剂层18。在本实施方式中，紫外线吸收层16的厚度UVH是在大致0.1μm和大致0.8μm之间，负片型彩色抗蚀剂层18的厚度RH是在大致0.5μm和大致1.5μm之间。
负片型彩色抗蚀剂层18，例如，是将用分散剂使所希望颜色的色材(有机颜料)分散在碱性可溶性透明树脂和溶剂中的颜料分散体、光引发剂、光聚合性单体，还有环己烷或PGMEA等有机溶剂进行混合的着色组成物。
负片型彩色抗蚀剂层18通常准备绿、蓝、还有红的3种颜色。
而且，绿色的正片型彩色抗蚀剂层18添加了例如C.I.颜料黄(PigmentYellow)150及C.I.颜料绿(Pigment Green)36作为色材。
另外，蓝色的负片型彩色抗蚀剂层18添加了例如C.I.颜料蓝(PigmentBlue)15:6作为色材。
进而，红色的负片型彩色抗蚀剂层18添加了例如C.I.颜料红177，C.I.颜料红254、还有C.I.颜料黄150作为色材。
接着，说明负片型彩色抗蚀剂层18的制作方法的一例。
以下，术语“单位”及“％”意味着“重量单位”及“重量％”。
对构成负片型彩色抗蚀剂层18的一部分的丙烯树脂溶液及颜料分散体的调制进行说明。
而且，树脂的分子量是利用GPC(凝胶渗透色谱法Gel PermeationChromatography)测定的聚苯乙烯换算的重量平均分子量。
1).丙烯树脂溶液的调制 在反应容器中放入环己酮800单位，在反应容器中注入氮气并加热到100℃，进而保持这样的温度并用一个小时滴下甲基丙烯酸(2-羟基乙基)酯60.0单位、甲基丙烯酸60.0单位、甲基丙烯酸甲酯65.0单位、甲基丙烯酸丁酯65.0单位、还有偶氮二异丁腈10.0单位的混合物，进行聚合反应。
上述滴下结束后，保持100℃的温度并进而使其反应3个小时。接着，将利用环己酮50单位溶解的偶氮二异丁腈2.0单位添加到反应容器中，保持100℃的温度并进而使其反应1个小时，从而得到丙烯树脂溶液。丙烯树脂的重量平均分子量大约是40000。
将丙烯树脂溶液冷却至室温后，抽样丙烯树脂溶液大约2g，以180℃加热20分钟使被抽样的丙烯树脂溶液干燥，测定不挥发成分。根据该测定结果，为了使如上述得到的丙烯树脂溶液中的不挥发成分为20％，添加环己酮，调制如上述得到的丙烯树脂溶液。
2).颜料分散体的调制 在下述的表1中，图示出用于红色颜料分散体R—1、绿色颜料分散体G—1、还有蓝色颜料分散体B—1的各个颜料分散体的组成的一例。均匀地搅拌混合用于上述各个颜料分散体的组成的混合物，接着使用每个直径是1mm的多个玻璃微珠用砂磨机分散5个小时，其后用5μm的网眼的过滤器过滤，从而调制这些颜色分散体R—1，G—1，还有B—1的各个颜料分散体。
表1
表1 颜料分散体的配方(单位) 表1中 PR254是二酮基吡咯并吡咯类颜料(C.I.颜料红254) (汽巴精化(チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ；Ciba SpecialtyChemicals)公司制「イルガフオ—レツドB-CF(Irgaphor Red B-CF)」)； PR177是蒽醌类颜料(C.I.颜料红177) (汽巴精化(チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ；Ciba SpecialtyChemicals)公司制「クロモフタ—ルレツトA2B(Cromophtal Red A2B)」)； PG36是卤化铜酞菁类颜料(C.I.颜料绿36) (东洋油墨有限公司(东洋インキ制造社)制「リオノ—ルグリ—ン6YK(Lionol Green 6YK)」)； PB15:6是ε型铜酞菁颜料(C.I.颜料蓝15:6) (BSAF制「ヘリオゲンブル—L—6700F(Hel iogen Blue—L—6700F)」)； PY150是偶氮镍络合物类颜料(C.I.颜料黄150) (朗盛公司(Lanxess；ランクセス社)制「E4GN」)； 颜料分散剂是日本路博润公司(Lubrizol；ル—ブリゾ—ル社)制「ソルスパ—ス20000(Solsperse 20000)」； 丙烯树脂溶液是先前调制的丙烯树脂溶液；而且 溶剂是环己酮。
3).负片型彩色抗蚀剂的调制 接着，将这样调制的红色颜料分散体R—1、绿色颜料分散体G—1、还有蓝色颜料分散体B—1的各个颜料分散体，进而和先前调制的丙烯树脂溶液、光引发剂、光聚合性单体、还有有机溶剂一起搅拌混合使其均匀，其后用1μm的网眼的过滤器过滤，从而能够得到红色的负片型彩色抗蚀剂、绿色的负片型彩色抗蚀剂、还有蓝色的负片型彩色抗蚀剂。
在此，光引发剂包含例如肟酯类光聚合引发剂1.2-辛二醇—1-[4-(苯硫基)-，2-(0-苯酰肟)]，(汽巴精化(チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ；Ciba Specialty Chemicals)公司制「イルガキユアOXE—01(Irgacure OXE—01)」)；以及α-氨基烷基苯酮类光聚合引发剂2-(二甲胺基)-2-[(4-甲基苯基)甲基]-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、(汽巴精化(チバ·スペシヤルテイ·ケミカルズ；Ciba Specialty Chemicals)公司制「イルガキユア379(Irgacure379)」)。
另外，光聚合性单体包含例如三羟甲基丙烷PO变性三丙烯酸酯，(东亚合成公司制「アロニツクスM—310(Aronix M—310)」)；以及，二季戊四醇五及六丙烯酸酯，(东亚合成公司制作的「アロニツクスM—402(AronixM—402)」)。
进而，有机溶剂例如是环已烷。
在本实施方式中，在紫外线吸收层16之上最初形成的负片型彩色抗蚀剂层18的颜色是绿色。
对绿色的负片型彩色抗蚀剂层18的表面，与希望对应绿色的着色层形成的多个对应光电转换元件12对应的多个部分，使用半色调掩膜20进行图形曝光22。半色调掩膜20具有图形的灰度性，使在绿色的负片型彩色抗蚀剂层18上利用半色调掩膜20图形曝光的多个部分的各个部分在显影后以对应的光电转换元件12的中心为中心而成为凸状的半球形状。
图2A中示出了使用的半色调掩膜20的概略的俯视图。而且通常，半色调掩膜具有实际形成的图形尺寸的4～5倍的尺寸，在图形曝光时缩小到1/4～1/5进行图形曝光。另外，半色调掩膜使灰度(灰阶gray scale)同心圆状地变化。例如在缩小1/5时，能够通过在半色调掩膜上调整例如尺寸在曝光光的波长以下的细微的黑点(或白点)的每单位面积的个数使灰度变化。由此能够使半色调掩膜具有光的透过率同心圆状变化的灰度。
在本实施方式中使用的半色调掩膜20，在以光电转换元件12的中心为中心的多个同心圆上越接近中心越增加白点的数目，其结果是越接近中心光的透过率越同心圆状地增加。
本实施方式的半色调掩膜20是4～5倍中间掩膜(reticule)，且具有在负片型彩色抗蚀剂层18的表面上被曝光的图形的尺寸的4～5倍的大小的尺寸的图形。而后，使用未图示的步进式曝光装置，将半色调掩膜20的图形缩小到1/4～1/5，在负片型彩色抗蚀剂层18的表面上曝光。
其后，将负片型彩色抗蚀剂层18显影，只有在负片型彩色抗蚀剂层18上曝光的多个部分，即，与希望对应绿色的着色层形成的多个光电转换元件12对应的多个部分的各个部分，如图1C中所图示，作为具有以对应的光电转换元件12的中心为中心的半球状的凸状的端部24a的绿色的第1着色层24留下。而且，上述端部24a的周边部位成为倾斜面，该倾斜面具有在第1着色层24上从紫外线吸收层16大致垂直地立起的侧面24b上与紫外线吸收层16相反侧的边缘向上述端部24a的顶部连续且向对应的光电转换元件12相反侧突出的曲面形状。
这时，在本实施方式中，在第1着色层24上从紫外线吸收层16大致垂直地立起的侧面24b具有从紫外线吸收层16到与紫外线吸收层16相反侧的边缘大致0.7μm的高度BH，另外，半球状的凸状的端部24a具有从侧面24b的上述边缘到顶点大致0.5μm的高度PH。
最后，对这样形成的第1着色层24进行硬膜化处理。
接着，在紫外线吸收层16之上，形成本实施方式中蓝色的负片型彩色抗蚀剂层18。对于该蓝色的负片型彩色抗蚀剂层18，也反复进行参照图1B以及图1C前述的由绿色的负片型彩色抗蚀剂层18形成绿色的第1着色层24时同样的图形曝光工序、显影工序、还有硬膜处理工序。其结果是，在蓝色的负片型彩色抗蚀剂层18上，与希望对应蓝色的着色层形成的多个光电转换元件12对应的多个部分的各个部分，如图1D中所示，成为具有以对应的光电转换元件12的中心为中心的半球状的凸状的端部26a的蓝色的第2着色层26。
接着，在紫外线吸收层16之上，形成本实施方式中红色的负片型彩色抗蚀剂层18。对于该红色的负片型彩色抗蚀剂层18，也反复进行参照图1B以及图1C前述的由绿色的负片型彩色抗蚀剂层18形成绿色的第1着色层24时同样的图形曝光工序、显影工序、还有硬膜处理工序。其结果是，在红色的负片型彩色抗蚀剂层18上，与希望对应红色的着色层形成的多个对应光电转换元件12对应的多个部分的各个部分，如图1D中所示的与绿色的第1着色层24或蓝色的第2着色层26同样地，成为具有以对应的光电转换元件12的中心为中心的半球状的凸状的端部的红色的第3着色层。而且为了避免图面的复杂，省略了红色的第3着色层的图示。
这样在摄像元件10的多个光电转换元件12上隔着紫外线吸收层16以所希望的排列而形成的多个绿色的第1着色层24、蓝色的第2着色层26、还有红色的第3着色层(未图示)，相互邻接而没有间隙地接触各自的侧面24b、26b，构成彩色滤光器。
而且，用于形成相互不同颜色的第1至第3着色层24、26、…的各个着色层的负片型彩色抗蚀剂层18中分别含有的颜料相互不同，其结果是用于第1至第3着色层24、26、…的3个负片型彩色抗蚀剂层18在曝光时的感光度或在显影时的显影度相互不同。因此，为了由3个负片型彩色抗蚀剂层18得到第1至第3着色层24、26、…，使用了3种半色调掩膜20。3种半色调掩膜20的各自的灰度等级当然要调整成为了它们要形成的第1至第3着色层24、26、…的任一着色层的形成而最佳。
这样，为了由3个负片型彩色抗蚀剂层18得到第1至第3着色层24、26、…而使用灰度等级水平相互不同的3种半色调掩膜20，从而可制造出第1至第3着色层24、26、…的各个着色层，使其具有能够最好地发挥分别所需求的功能的尺寸。
而且，在负片型彩色抗蚀剂层18中添加的色材可以是染料，若考虑耐热性及耐光性则优选有机颜料。
另外，当在负片型彩色抗蚀剂中添加有机颜料作为色材的情况下，若考虑由负片型彩色抗蚀剂制造对应的第1至第3着色层24、26、…的任一着色层时的各种制造工序中的品质，则优选负片型彩色抗蚀剂内的有机颜料的固体比是10％～50％，特别优选20％左右。若固体比低于10％，则不能得到对于负片型彩色抗蚀剂的所希望的充分的着色效果。另外，若固体比超过50％，则难以加工成凸状的半球形状，即半球状的凸透镜形状、或第1至第3着色层24、26、…的任一着色层对于紫外线吸收层16的密合性下降而非常容易发生从紫外线吸收层16上的脱落。而且，在将3种负片型彩色抗蚀剂层18图形曝光并进行显影处理后得到的第1至第3着色层24、26、…的各个着色层中，所含有的以对应的颜料为主体的残渣增加。这样的残渣的增加，使通过第1至第3着色层24、26、…的各个着色层的光发生混色，而且，成为通过第1至第3着色层24、26、…的各个着色层的光入射的光电转换元件12生成的图像信号输出中发生噪音的原因，因此不优选。
与颜料分散体一起包含在负片型彩色抗蚀剂中的光引发剂的固体比优选在7％以上。若该固体比为7％以下，则因灵敏度不够而负片型彩色抗蚀剂的分辨率下降。
与颜料分散体、光引发剂一起包含在负片型彩色抗蚀剂中的光聚合性单体的固体比优选在20％左右。若该固体比为15％以下，则光聚合性单体的聚合反应性下降，负片型彩色抗蚀剂层18不能成为所希望的形状。另外，若上述固体比为25％以上，则通过图形曝光未反应的光聚合性单体的量增加，其结果是在图形曝光及显影处理后进行的硬膜处理中，一旦通过图形曝光未反应的光聚合性单体挥发，则被硬膜处理过的表面粗糙。
另外，IM比(I是光引发剂；另外M是光聚合性单体)优选在20％～50％的范围内。若IM比为20％以下，则负片型彩色抗蚀剂的持久的稳定性或第1至第3着色层24、26、…对于紫外线吸收层16的密合性下降而非常容易发生从紫外线吸收层16上的脱落。若IM比为50％以上，则负片型彩色抗蚀剂的持久的稳定性良好，但通过图形曝光未反应的光聚合性单体的量增加，其结果是在图形曝光及显影处理后进行的硬膜处理中，一旦通过图形曝光未反应的光聚合性单体挥发，则被硬膜处理过的第1至第3着色层24、26、…的表面粗糙。
IM量优选在4％以上。若IM量在4％以下，则第1至第3着色层24、26、…对于紫外线吸收层16的密合性下降而非常容易发生从紫外线吸收层16上的脱落。
若负片型彩色抗蚀剂内的有机颜料的固体比如上述那样，则为了得到所希望的分光特性所需的第1至第3着色层24、26、…的各自最低限度的厚度是大致0.4μm。
现有的彩色摄像元件中使用的平坦的彩色滤光器的多个着色层的各自厚度是1μm左右。因此，在本实施方式的彩色摄像元件中实现与现有的彩色摄像元件中使用的平坦的彩色滤光器的多个着色层相同功能的第1至第3着色层24、26、…的部分(即，由从紫外线吸收层16立起的侧面24b或26b包围的部分)的厚度BH(参照图1C)，在负片型彩色抗蚀剂内的有机颜料的固体比是上述的10％～50％的范围内的情况下，优选在0.4μm～1.0μm的范围内。
另外，在本实施方式的彩色摄像元件中，为了使对于第1至第3着色层24、26、…的各个着色层对应的光电转换元件12的聚光度提高，在第1至第3着色层24、26、…的各个着色层上被成型为凸状的半球形状而作为微透镜使用的端部24a、26a、…的高度PH(参照图1C)优选在1.8μm～0.1μm的范围内。
关于上述高度PH在现有的摄像元件的半导体基板上光电转换元件被设置的深度是在5μm～6μm的范围内；如在上述的2个文献(日本特开2005—217439号公报以及日本特开2005—223084号公报)中记载的那样，在半导体基板上尽可能接近半导体基板而形成光电转换元件时的半导体基板中，光电转换元件的深度是在2μm～3μm的范围内；而且，当考虑在半导体基板10中光电转换元件12之上形成的紫外线吸收层16的厚度、或负片型彩色抗蚀剂层18的厚度时，则是最能提高对于在第1至第3着色层24、26、…的各个着色层上被成型为凸状的半球形状而作为微透镜使用的端部24a、26a、…对应的光电转换元件12的聚光度的值。
(第1实施方式的第1变形例) 在根据上述的第1实施方式的彩色摄像元件中，在半导体基板10的表面上对应所希望的光电转换元件12隔着紫外线吸收层16而设置的第1至第3着色层24、26、…的端部24a、26a、…的各个端部，如图1D中所示，成型为凸状的半球形状。但是，这些端部24a、26a、…的各个端部，在偏离对应的像素的中心来配置对应的光电转换元件12的灵敏度中心的情况下，为了使光集中在对应的光电转换元件12的灵敏度中心，能够制成如图1D中用2点划线示出的非对称的纵剖面形状。
为使第1至第3着色层24、26、…的端部24a、26a、…成为这样的非对称的纵剖面形状，可以在由负片型彩色抗蚀剂层18制成第1至第3着色层24、26、…的凸状的半球形状的端部24a、26a、…时，使为了图形曝光而使用的半色调掩膜20中的黑点(或白点)的分布成为非对称从而简单地达成。
而且，偏离对应的像素的中心而配置光电转换元件12的灵敏度中心是为了例如弥补在半导体元件10中配置在反动体元件10的周边部的光电转换元件12的光量不足、或为了避免随着半导体元件10的像素的细微化而造成各像素中的布线配置间的干扰而进行的。
(第1实施方式的第2变形例) 另外，在根据上述的第1实施方式的彩色摄像元件中，在半导体基板10的表面上对应所希望的光电转换元件12隔着紫外线吸收层16而设置的第1至第3着色层24、26、…，是使用负片型彩色抗蚀剂来制成的。但是，第1至第3着色层24、26、…，也能够使用正片型彩色抗蚀剂来制成。用于由正片型彩色抗蚀剂层制成第1至第3着色层24、26、…而在图形曝光中使用的半色调掩膜，与用于由负片型彩色抗蚀剂层18制成第1至第3着色层24、26、…的图形曝光中使用的半色调掩膜20，黑白的灰度相反。即，越接近同心圆的中心越增加黑点的数目，其结果是越接近中心光的透过率越以同心圆状地降低。
例如在具有大致0.1μm的厚度UVH的紫外线吸收层16之上形成正片型彩色抗蚀剂层时，正片型彩色抗蚀剂层的厚度RH大致为1.2μm。
例如在正片型感光性树脂上，添加所希望的颜色的色材，进而添加环己烷、或PGMEA等有机溶剂、酸分解性树脂、光产酸剂(PhotoacidGenerators)、还有分散剂来制成正片型彩色抗蚀剂层。
正片型彩色抗蚀剂层通常也具备绿、蓝、还有红这3种颜色。
而且，绿色的正片型彩色抗蚀剂层，添加了例如C.I.颜料黄150、C.I.颜料绿36、还有C.I.颜料绿7作为色材。
另外，蓝色的正片型彩色抗蚀剂层，添加了例如C.I.颜料蓝15:6、还有C.I.颜料紫(Pigment Violet)23作为色材。
进而，红色的正片型彩色抗蚀剂层，添加了例如C.I.颜料红177、C.I.颜料红48:1、还有C.I.颜料黄139作为色材。
正片型感光性树脂例如是线型酚醛树脂和二叠氮醌化合物的组合，在该组合中进而还能够加入碱可溶性乙烯聚合物。
作为正片型感光性树脂，也可以是其他聚乙烯基苯酚衍生物或丙烯类。
而且色材也可以是除上述以外的其他的颜色的有机颜料或染料。
进而，在有机溶剂中也可以添加乳酸酯。
酸分解性树脂是具有与酸接触可转换成碱可溶性基(例如，羧基、或苯酚性羟基等)的基的树脂。
另外，光产酸剂是通过光照射而产生酸的化合物，能够使用一种以上的这样的化合物。而且，作为光产酸剂能够使用例如鎓离子的卤离子、BF4离子、PF6离子、AsF6离子、SbF6离子、CF3SO3离子等的盐、有机卤化合物、二叠氮萘醌磺酸化合物、光磺酸发生化合物等。
对绿色的正片型彩色抗蚀剂层、蓝色的正片型彩色抗蚀剂层、还有红色的正片型彩色抗蚀剂层的各个正片型彩色抗蚀剂层，以这样的顺序，在半导体基板10上隔着紫外线吸收层16进行涂敷、图形曝光、显影、而后硬膜化处理，在半导体基板10上的多个规定位置上隔着紫外线吸收层16形成绿色的着色层、蓝色的着色层、还有红色的着色层来构成彩色滤光器。
由绿色的正片型彩色抗蚀剂层、蓝色的正片型彩色抗蚀剂层、还有红色的正片型彩色抗蚀剂层的各个正片型彩色抗蚀剂层形成的绿色的着色层、蓝色的着色层、还有红色的着色层的各个着色层，与上述第1实施方式中的由绿色的负片型彩色抗蚀剂层18、蓝色的负片型彩色抗蚀剂层18、还有红色的负片型彩色抗蚀剂层的各个负片型彩色抗蚀剂层形成的绿色的着色层24、蓝色的着色层26、还有红色的着色层(未图示)的各个着色层成型为相同形状、尺寸，能够实现相同功能。
而且，在正片型彩色抗蚀剂中添加的色材可以是染料，但若考虑耐热性及耐光性则优选有机颜料。
另外，当在正片型彩色抗蚀剂中添加有机颜料作为色材的情况下，若考虑由正片型彩色抗蚀剂层制造着色层时的各种制造工序中的品质，则优选正片型彩色抗蚀剂内的有机颜料的固体比是30％～50％，特别优选40％左右。若固体比低于30％，则不能得到对于正片型彩色抗蚀剂的所希望的充分的着色效果，若固体比超过50％，则难以由正片型彩色抗蚀剂层加工成凸状的半球形状，即凸透镜形状。而且，在由正片型彩色抗蚀剂层经过图形曝光及显影处理而制成的着色层中所含有的以颜料为主体的残渣增加。于是，使通过这样的着色层的光线发生混色，而且，通过这样的着色层的光线使在光电转换元件中产生的图像信号输出发生噪音。
而且，若是这样的正片型彩色抗蚀剂内的有机颜料的固体比，则为了得到所希望的分光特性，所需的绿色、蓝色、还有红色的着色层的各自最低限度的厚度是大致0.4μm。
如上所述，现有的彩色摄像元件中使用的平坦的彩色滤光器的多个着色层的各自厚度是1μm左右。因此，在使用正片型彩色抗蚀剂形成彩色滤光器的多个着色层的本变形例的彩色摄像元件中，实现与现有的彩色摄像元件中使用的平坦的彩色滤光器的多个着色层相同功能的绿色、蓝色、还有红色的着色层的各个部分(即，由从紫外线吸收层16立起的侧面24b或26b包围的部分)的厚度BH(参照图1C)，在正片型彩色抗蚀剂内的有机颜料的固体比是上述的30％～50％的范围内的情况下，优选在0.4μm～0.9μm的范围内，而且最优选在0.5μm～0.7μm的范围内。
另外，在根据该变形例的使用正片型彩色抗蚀剂形成彩色滤光器的多个着色层的彩色摄像元件中，也与使用负片型彩色抗蚀剂18形成彩色滤光器的多个着色层24、26、…的上述第1实施方式涉及的彩色摄像元件的情况相同，为了使对于多个着色层的各个着色层对应的光电转换元件12的聚光度提高，在多个着色层的各个着色层上被成型为凸状的半球形状而作为微透镜使用的端部的高度PH(参照图1C)优选在1.8μm～0.1μm的范围内。
[第2实施方式] 接着，利用根据本发明的第2实施方式的彩色摄像元件制造方法，在摄像元件上形成彩色滤光器，并参照图3A～图4B详细说明制造根据本发明的第2实施方式的彩色摄像元件的状况。
图3A中示出在半导体基板110上设置了多个CMOS光电转换元件112的摄像元件114的概略的纵剖面。而且在本实施方式中光电转换元件是CMOS光电转换元件112，但根据本发明的概念，光电转换元件也可以是CCD光电转换元件。这样的摄像元件114的结构众所周知，在此不对这个进行详细说明。另外，该摄像元件114的结构与参照图1A至图2B前述的本发明的第1实施方式涉及的彩色摄像元件制造方法中使用的摄像元件14的结构相同。
而且本发明可适用的俯视的像素大小是大致10μm～大致1μm的范围，在本实施方式中是大致3.0μm～大致1.5μm的范围。
接着，如图3B中所示，在摄像元件114上，在多个光电转换元件112上的表面上形成紫外线吸收层116，在其上进而形成所希望的颜色的负片型彩色抗蚀剂层118。本实施方式的紫外线吸收层116以及负片彩色抗蚀剂层118与在上述的根据第1实施方式的彩色摄像元件制造方法中使用的在摄像元件14的表面上形成的紫外线吸收层16以及负片彩色抗蚀剂层18相同。
负片性彩色抗蚀剂层118通常具备绿、蓝、还有红这3种颜色。
在本实施方式中，在紫外线吸收层116之上最初形成的负片型彩色抗蚀剂层118的颜色是绿色。
绿色的负片型彩色抗蚀剂层118的表面，与希望对应绿色的着色层形成的多个光电转换元件112对应的多个部分，使用半色调掩膜120进行曝光122。半色调掩膜120具有图形的灰度性，使在绿色的负片型彩色抗蚀剂层118上利用半色调掩膜120图形曝光的多个部分的各个部分，在显影后以对应的光电转换元件112为中心，且形成从半导体基板110的表面的紫外线吸收层16呈直角地立起的侧面118a上位于半导体基板110以及紫外线吸收层116相反侧的端向在负片型彩色抗蚀剂层118上位于紫外线吸收层116相反侧的端部连续的倾斜面。
图4A中示出了使用的半色调掩膜120的概略的俯视图。而且通常，半色调掩膜具有实际形成的图形的4～5倍的尺寸，在图形曝光时缩小到1/4～1/5进行图形曝光。在本实施方式中，半色调掩膜120具有以光电转换元件112的中心为中心，大的圆形的透光部即开口形成部位120a、和与开口形成部位120a相对以多个同心圆状地使灰度(灰阶)依次变化的灰度变化部位。例如在缩小1/5时，在半色调掩膜上调整例如尺寸在曝光光的波长以下的细微的黑点(或白点)的每单位面积的个数而形成同心圆状的灰度。由此能够使半色调掩膜具有光的透过率同心圆状地不同的同心圆状的灰度。
在本实施方式中使用的半色调掩膜120，越同心圆状地接近以光电转换元件112的中心为中心，越增加白点的数目，其结果是越接近中心的开口形成部位120a，光的透过率越同心圆状地增加。
本实施方式的半色调掩膜120是4～5倍中间掩膜，且具有大小是在负片型彩色抗蚀剂层18的表面上被曝光的图形的尺寸的4～5倍尺寸的图形。而后，使用未图示的步进式曝光装置，将半色调掩膜120的图形缩小到1/4～1/5，在负片型彩色抗蚀剂层118的表面上曝光。
其后，将负片型彩色抗蚀剂层118显影，只有在负片型彩色抗蚀剂层118上曝光的多个部分，即，与希望对应绿色的着色层形成的多个光电转换元件112对应的部分，作为以光电转换元件112的中心为中心的绿色的第1着色层124留下。
图4B中示出将利用这样的半色调掩膜120进行了图形曝光的正片型彩色抗蚀剂层118显影而得到的着色层124的概略的侧面图。
第1着色层124具有上下反转的盘状，包括侧面124a，垂直于半导体基板110的表面；及倾斜面124c，随着从侧面124a上与半导体基板110相反侧的端接近在第1着色层124上与半导体基板110相反侧的平坦的端部124b而接近第1着色层124的平坦的端部124b的周缘地倾斜。
这时，在本实施方式中，从第1着色层24的平坦的端部124b到在侧面124a上与半导体基板110相反侧的端为止的倾斜面124c的深度GD是大致0.4μm，从侧面124a上与半导体基板110相反侧的端到紫外线吸收层116为止的侧面124a的高度SH是大致0.5μm。
最后，对这样形成的第1着色层124进行硬膜化处理。
接着，在紫外线吸收层116之上在本实施方式中形成蓝色的负片型彩色抗蚀剂层118。对于该蓝色的负片型彩色抗蚀剂层118，也反复进行参照图3B以及图3C前述的由绿色的负片型彩色抗蚀剂层118形成绿色的第1着色层124时同样的图形曝光工序、显影工序、还有硬膜处理工序。其结果是，在蓝色的负片型彩色抗蚀剂层118上，与希望对应蓝色的着色层形成的多个光电转换元件112对应的多个部分的各个部分，如图3D中所示，成为具有以对应的光电转换元件112的中心为中心的平坦的端部126b的上下反转的盘状的蓝色的第2着色层126。
第2着色层126也包括侧面126a，垂直于半导体基板110的表面；及倾斜面126c，随着从侧面126a上与半导体基板110相反侧的端接近在第2着色层126上与半导体基板110相反侧的平坦的端部126b而接近第2着色层126的平坦的端部126b的周缘地倾斜。
接着，在紫外线吸收层116之上，本实施方式中形成红色的负片型彩色抗蚀剂层118。对于该红色的负片型彩色抗蚀剂层118，也反复进行参照图3B以及图3C前上述的由绿色的负片型彩色抗蚀剂层118形成绿色的第1着色层124时同样的图形曝光工序、显影工序、还有硬膜化处理工序。其结果是，在红色的负片型彩色抗蚀剂层118上，与希望对应红色的着色层形成的多个光电转换元件112对应的多个部分的各个部分，如图3D中所示，与绿色的第1着色层124或蓝色的第2着色层126同样地，成为具有以对应的光电转换元件112的中心为中心的平坦的端部的上下反转的盘状的红色的第3着色层。而且为了避免图面的复杂，省略了红色的第3着色层的图示。
第3着色层也与上述的第1着色层124或第2着色层126的各个着色层同样地包括侧面，垂直于半导体基板110的表面；及倾斜面，随着从该侧面上与半导体基板110相反侧的端接近在第3着色层上与半导体基板110相反侧的平坦的端部而接近第3着色层的平坦的端部的周缘地倾斜。
这样在摄像元件114的多个光电转换元件112上隔着紫外线吸收层116以所希望的排列而形成的多个绿色的第1着色层124、蓝色的第2着色层126、还有红色的第3着色层(未图示)，相互邻接而没有间隙地接触各自的侧面124a、126a构成彩色滤光器。
而且，绿色的第1着色层124、蓝色的第2着色层126、还有红色的第3着色层(未图示)的各个着色层，其平坦的端部124b、126b、…的各个端部与倾斜面124c、126c、…的各个倾斜面的交叉部位在显影工序中多表现出圆形，且倾斜面124c、126c、…的各个倾斜面也多成为向第1着色层124、第2着色层126、还有第3着色层(未图示)的各个着色层对应着的光电转换元件112相反侧突出的曲面形状，但只要能达成本发明意图的目的，对此并不介意。而且，不必说，第1着色层124、第2着色层126、还有第3着色层(未图示)的各自侧面124a、126a、…对半导体基板110的表面的垂直度，只要能达成本发明意图的目的，也允许伴有稍微的倾斜。
而且，用于形成相互不同的颜色的第1至第3着色层124、126、…的各个着色层的负片型彩色抗蚀剂层118分别含有的颜料相互不同，其结果是用于第1至第3着色层124、126、…的3个负片型彩色抗蚀剂层118在曝光时的感光度或在显影时的显影度相互不同。因此，为了从3个负片型彩色抗蚀剂层118得到第1至第3着色层124、126、…，使用3种半色调掩膜120。3种半色调掩膜120的各自灰度等级调整为对它们要形成的第1至第3着色层124、126、…的任一着色层的形成最佳。
这样，为了从3个负片型彩色抗蚀剂层118得到第1至第3着色层124、126、…而使用灰度等级相互不同的3种半色调掩膜120，从而可制造第1至第3着色层124、126、…的各个着色层，使其具有能够最好地发挥分别所要求的功能的尺寸。
而且，与上述的第1实施方式的第2变形例的情况同样，在根据第3实施方式的彩色摄像元件中，第1至第3着色层124、126、…也可以使用正片型彩色抗蚀剂来制成。
在正片型彩色抗蚀剂层118中添加的色材可以是染料，但若考虑耐热性及耐光性则优选有机颜料。
另外，当在正片型彩色抗蚀剂层118中添加有机颜料作为色材时，与上述的第1实施方式的第2变形例的情况同样，优选正片型彩色抗蚀剂层118内的有机颜料的固体比是30％～50％，特别优选40％左右。
而且，若是这样的正片型彩色抗蚀剂层118内的有机颜料的固体比，则为了得到所希望的分光特性，所需的着色层124、126、…的各自的最低限度的厚度与上述的第1实施方式的第2变形例的情况同样，是大致0.4μm。
如上所述，现有的彩色摄像元件中使用的平坦的彩色滤光器的多个着色层的各自厚度是1μm左右。因此，在使用正片型彩色抗蚀剂形成彩色滤光器的多个着色层时，实现与现有的彩色摄像元件中使用的平坦的彩色滤光器的多个着色层相同功能的绿色、蓝色、还有红色的着色层的各自部分(即，由从紫外线吸收层116立起的侧面124a或126a包围的部分)的厚度SH(参照图3C)，在正片型彩色抗蚀剂内的有机颜料的固体比是上述的30％～50％的范围内的情况下，优选在0.4μm～0.9μm的范围内，进而最优选在0.5μm～0.7μm的范围内。
而且，在使用负片型彩色抗蚀剂以及正片型彩色抗蚀剂的任一彩色抗蚀剂形成彩色滤光器的多个着色层124、126、…的各个着色层的情况下，为了防止通过分别邻接的着色层的光线的一部分进入而发生混色，都优选对于着色层124、126、…的侧面124a、126a、…的各个侧面在远离半导体基板100的一侧上连续的倾斜面124c、126c、…的各个倾斜面，从多个着色层124、126、…的平坦的端部124a、126a、…的各个端部开始的深度是0.6μm～0.1μm的范围内。而且，选择如上所述的多个着色层124、126、…的各个着色层为了得到所希望的分光特性而所需的侧面124a、126a、…的各个侧面的最低限度的厚度符合0.4μm，而且多个着色层124、126、…的各个着色层的厚度与现有的平坦的彩色滤光器的厚度1μm左右相比相同或比它还小。
而且，在本实施方式中使用的摄像元件114可以是如上述那样是包括现有被广泛使用的CMOS摄像元件或CCD摄像元件的通常结构的摄像元件，也可以是为了使入射到光电转换元件112的光量增加，相比现有被广泛使用的通常结构的摄像元件，在半导体基板110中接近半导体基板110的表面的位置上配置光电转换元件112的结构的摄像元件。
而且，对于该后者的结构的摄像元件的光电转换元件，与前者的现有被广泛使用的通常结构的摄像元件的光电转换元件相比，光以更宽的角度入射，因此通过对于彩色滤光器的多个着色层124、126、…的各个着色层，形成从侧面124a、126a、…的各个侧面上与半导体基板110相反侧的端向平坦的端部124b、126b、…的各个端部的周缘倾斜的倾斜面124c、126c、…的各个倾斜面，从而能够更好地得到如上所述混色的防止效果的好处。
在如上述那样地构成，根据图3(D)中所示的第2实施方式的彩色摄像元件中，对于彩色滤光器的多个着色层124、126、…的各个着色层，倾斜入射到邻接的着色层的邻近部位的光线IL由于邻接的着色层124、126、…的倾斜面124c、126c、…的各个倾斜面的原因，能够不通过邻接的着色层124、126、…的平坦的端部124b、126b、…的各个端部的周边部，而入射到各自的着色层124或126或…中。因此，与参照图8或图9前述的现有的彩色摄像元件的情况不同，在入射到各自的着色层124或126或…的光线中不发生混色。
[第3实施方式] 接着，参照图5A以及图5B，说明第3实施方式的彩色摄影元件制造方法，该制造方法是在包括根据参照图3A～图4B前上述的本发明的第2实施方式的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄影元件的多个着色层124、126、…的彩色滤光器上对应多个着色层124、126、…形成多个微透镜。
在该第3实施方式中，如图5A中所示，在根据第1实施方式的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄影元件的多个着色层124、126、…的平坦的端部124b、126b、…之上由透明树脂形成平坦化层130。在该实施方式中，平坦化层130具有大致1μm的厚度，例如由热固化型丙烯透明树脂形成。该平坦化层130还埋设由倾斜面124c、126c、…的相互间造成的槽，且在多个着色层124、126、…之上提供平坦的表面，该倾斜面接着多个着色层124、126、…的侧面124a、126a、…。
在平坦化层130的平坦的表面上，利用例如旋涂(Spin Coating)法等方法涂敷例如具有热回流性的酚醛树脂，形成未图示的透镜母型层。在该实施方式中，未图示的透镜母型层具有大致0.4μm的厚度。
而后，在该透镜母型层上根据已知的光刻技术通过图形曝光并显影得到规定的图形。加热该规定的图形使其热回流，从而使半球状的透镜母型132与多个着色层124、126、…的各个着色层的中心一致而形成平坦化层130的表面。
接着，利用已知的干式蚀刻装置，使用例如CF4或C3F8等哈龙类气体(Freon Gas)作为蚀刻气体，以透镜母型132为掩膜干式蚀刻平坦化层130。而后，通过在平坦化层130上转印透镜母型132的形状，加工平坦化层130，如图5B中所示，形成对应多个着色层124、126、…的各个着色层的用于提高向光电转换元件12的聚光度的微透镜134。
在该实施方式中，微透镜134具有大致0.5μm的高度。另外，对于平坦化层130的干式蚀刻在到达多个着色层124、126、…的倾斜面124c、126c、…的各个倾斜面之前停止，防止多个着色层124、126、…的倾斜面124c、126c、…因干式蚀刻表面粗糙。
这样一来，在侧面124a、126a、…上具有与半导体基板110相反侧的端连续的倾斜面124c、126c、…的多个着色层124、126、…的各个着色层能够充分地发挥多个着色层124、126、…的各个着色层本来的分光特性。
进而，当平坦化层130由以苯环为架构的树脂形成，或添加具有苯环的紫外线吸收剂等，则能够抑制伴随干式蚀刻的表面的粗糙。而且，能够进一步使由平坦化层130通过干式蚀刻形成的微透镜134的光学性能提高。
另外，在根据上述的第3实施方式的制造方法制造、且如上述那样构成的、如图5B中所示的彩色摄像元件中，对于多个着色层124、126、…的各个着色层，倾斜入射到邻接的着色层的邻近部位的光线IL由于邻接的着色层124、126、…的倾斜面124c、126c、…的原因，也能够不通过邻接的着色层124、126、…的平坦的端部124b、126b、…的周边部，而入射到多个着色层124、126、…的各个着色层中。因此，与参照图8或图9所说明的上述的现有的彩色摄像元件的情况不同，在入射到多个着色层124、126、…的各个着色层的光中不发生混色。
而且，在本实施方式中，对应多个着色层124、126、…的各个着色层形成的微透镜134可以成型为半球形状。但是，这些微透镜134的各个微透镜，在偏离对应的像素的中心而配置对应的光电转换元件12的灵敏度中心时，为了使光集中在对应的光电转换元件12的灵敏度中心，能够制成如图5B中以2点划线所示的非对称的纵剖面形状。因此，能够在从形成在平坦化层130的平坦的表面上的未图示的透镜母型层根据已知的光刻技术进行图形曝光并显影从而制成透镜母型132时，通过使在图形曝光中使用的未图示的半色调掩膜中的黑点(或白点)的分布成为非对称而简单地达成。那样制作的透镜母型132的非对称的纵剖面形状在图5A中以2点划线示出。透镜母型132的纵剖面的该形状与由透镜母型132形成的微透镜134的图5B中以2点划线示出的非对称的纵剖面形状相同。
[第4实施方式] 接着，参照图6A至图6C，说明第4实施方式的彩色摄影元件制造方法，该制造方法是根据参照图3A～图4B前述的本发明的第2实施方式的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄影元件的彩色滤光器的多个着色层124、126、…上对应多个着色层124、126、…形成多个微透镜。
在该第4实施方式中，如图6A中所示，在上述彩色摄像元件的彩色滤光器的多个着色层124、126、…的平坦的端部124b、126b、…上由透明树脂形成平坦化层130。在该实施方式中，平坦化层130具有大致1μm的厚度，例如由热固化型丙烯透明树脂形成。平坦化层130还埋设由倾斜面124c、126c、…的相互间造成的槽，且在多个着色层124、126、…之上提供平坦的表面，该倾斜面从多个着色层124、126、…的侧面124a、126a、…上与半导体基板110相反侧的端向平坦的端部124b、126b、…的周边连续。
在平坦化层130的平坦的表面上，形成蚀刻控制层140。在该实施方式中，蚀刻控制层140具有大致1μm的厚度，例如由感光性的线形酚醛树脂形成。
进而，在蚀刻控制层140之上，利用例如旋涂法等方法涂敷例如具有热回流性的酚醛树脂，从而形成未图示的透镜母型层。在该实施方式中，未图示的透镜母型层具有大致0.4μm的厚度。
而后，在该透镜母型层上根据已知的光刻技术通过图形曝光并显影得到规定的图形。加热该规定的图形使其热回流，从而使半球状的透镜母型142与多个着色层124、126、…的各个着色层的中心一致而形成在蚀刻控制层140的表面上。
当蚀刻控制层140由以苯环为架构的树脂形成，或添加具有苯环的紫外线吸收剂等，则能够抑制伴随干式蚀刻的表面的粗糙。另外，蚀刻控制层140也能够用热固化型树脂或可碱性显影的感光型树脂形成。
接着，利用已知的干式蚀刻装置，使用例如CF4和C4F8的混合气体作为蚀刻气体，以透镜母型142为掩膜对蚀刻控制层140进行干式蚀刻。而后，通过在蚀刻控制层140上转印透镜母型142的形状，从而加工蚀刻控制层140，如图6B中所示，在平坦化层130上形成中间透镜144。
在本实施方式中，设定蚀刻控制层140的蚀刻速度(etching rate)比透镜母型142的蚀刻速度还慢。因此，使对于蚀刻控制层140的干式蚀刻的作用慢，能够抑制由蚀刻控制层140通过干式蚀刻形成的中间透镜144的表面的粗糙。
接着，使供给到已知的干式蚀刻装置中的蚀刻气体只是CF4，以中间透镜144为掩膜干式蚀刻平坦化层130。而后，通过在平坦化层130上转印中间透镜144的形状，从而加工平坦化层130，如图6C中所示，形成对应多个着色层124、126、…的各个着色层的用于提高向光电转换元件112的聚光度的多个微透镜146。
在本实施方式中，微透镜146具有大致0.5μm的高度。另外，对于平坦化层130的干式蚀刻在到达多个着色层124、126、…的倾斜面124c、126c、…之前停止，防止多个着色层124、126、…的倾斜面124c、126c、…因干式蚀刻发生表面粗糙。由此，带有倾斜面124c、126c、…的多个着色层124、126、…能够充分发挥彩色滤光器本来的分光特性。
进而，当平坦化层130由以苯环为架构的树脂形成，或添加具有苯环的紫外线吸收剂等，则能够抑制伴随干式蚀刻的表面的粗糙。而且，能够进一步使由平坦化层130通过干式蚀刻形成的微透镜134的光学性能提高。
在该第4实施方式中，在平坦化层130之上形成蚀刻控制层140来抑制因干式蚀刻的表面粗糙，在蚀刻控制层140的表面形成透镜母型142，而后通过干式蚀刻由透镜母型142在蚀刻控制层140上精密地转印中间透镜144。进而，通过干式蚀刻在平坦化层130上转印该中间透镜144的形状，从而形成微透镜146。因此，在第4实施方式中的采用干式蚀刻的微透镜146的表面的粗糙，与参照图5A以及图5B前述的第3实施方式中通过干式蚀刻在平坦化层130上转印直接形成在平坦化层130的表面上的透镜母型132的形状而形成微透镜134的情况相比，变得格外地小。
即，在第4实施方式中形成的微透镜146的光学性能，比第3实施方式中形成的微透镜134的光学性能还格外的好。
另外，在根据上述的第4实施方式的制造方法制造、且如上述那样构成的、如图6C中所示的彩色摄像元件中，对于多个着色层124、126、…的各个着色层，倾斜入射到邻接的着色层的邻近部位的光线IL由于邻接的着色层124、126、…的倾斜面124c、126c、…的原因，也能够不通过邻接的着色层124、126、…的平坦的端部124b、126b、…的周边部，而入射到多个着色层124、126、…的各个着色层中。因此，与参照图8或图9前述的现有的彩色摄像元件的情况不同，在入射到多个着色层124、126、…的各个着色层的光中不发生混色。
而且，在本实施方式中，对应多个着色层124、126、…的各个着色层形成的微透镜146成型为半球形状。但是，这些微透镜146的各个微透镜，在偏离对应的像素的中心而配置对应的光电转换元件112的灵敏度中心时，为了使光集中在对应的光电转换元件112的灵敏度中心，能够制成如图6C中以2点划线所示的非对称的纵剖面形状。
因此，通过使从蚀刻控制层140上的未图示的透镜母型层根据已知的光刻技术通过图形曝光并显影制成透镜母型142时，为了图形曝光而使用的未图示的半色调掩膜中的黑点(或白点)的分布成为非对称，从而能够简单地达成。那样制作的透镜母型142的非对称的纵剖面形状在图6A中以2点划线示出。透镜母型142的纵剖面的该形状经过由透镜母型142在蚀刻控制层140上形成的中间透镜144，进而与在平坦化层130上形成的微透镜134的图6C中以2点划线示出的非对称的纵剖面形状相同。
[第5实施方式] 接着，参照图7A以及图7B，说明第5实施方式的彩色摄影元件制造方法，该制造方法是参照图3A～图4B前述的本发明的第2实施方式的彩色摄像元件制造方法制造的彩色摄影元件的彩色滤光器的多个着色层124、126、…上对应多个着色层124、126、…形成多个微透镜。
在该第5实施方式中，如图7A中所示，在上述彩色摄像元件的彩色滤光器的多个着色层124、126、…的平坦的端部124b、126b、…上形成透明的负片型感光性抗蚀剂层150后，使用半色调掩膜152对应多个着色层124、126、…的平坦的端部124b、126b、…将规定的图形曝光154。上述规定的图形，使通过上述曝光后的显影处理在负片型感光性抗蚀剂层150上与多个着色层124、126、…的平坦的端部124b、126b、…对应的多个部分的各个部分，与平坦的端部124b、126b、…的各个端部的中央，更详细地，与多个着色层124、126、…对应的多个光电转换元件12的各个光电转换元件的中央，成为同心的微透镜的形状。
在此使用的半色调掩膜152，与参照图3A至图4B前述的本发明的第2实施方式涉及的彩色摄像元件制造方法中，为了从规定的颜色的负片型彩色抗蚀剂层118通过显影形成规定的尺寸形状的着色层24或26或…而在规定的颜色的负片型彩色抗蚀剂层118上图形曝光时使用的半色调掩膜120是相同的结构，与半色调掩膜120不同的只是通过显影根据要形成的对象物的形状不同而图形形状不同。
由负片型感光性抗蚀剂层150通过图形曝光以及显影形成的微透镜156，与参照图5A以及图5B前述的本发明的第3实施方式涉及的彩色摄像元件制造方法中，使用干式蚀刻由采用透明树脂的平坦化层30加工而成的微透镜34、或参照图6A至图6C，在根据上述的本发明的第4实施方式的彩色摄像元件制造方法中，使用干式蚀刻由采用蚀刻控制层40以及透明树脂的平坦化层30加工而成的微透镜46相比，加工工序更简易，而且表面粗糙度与在第4实施方式中形成的微透镜46同样地变小。
即，在第5实施方式中形成的微透镜156的光学性能与第4实施方式中形成的微透镜46同样，比第3实施方式中形成的微透镜34的光学性能还好。
在根据上述的第5实施方式的制造方法制造、且如上述那样构成的、如图7B中所示的彩色摄像元件中，对于多个着色层124、126、…的各个着色层，倾斜入射到邻接的着色层的邻近部位的光线IL由于邻接的着色层124、126、…的倾斜面124c、126c、…的原因，也能够不通过邻接的着色层124、126、…的平坦的端部124b、126b、…的周边部，而入射到多个着色层124、126、…的各个着色层中。因此，与参照图8或图9前述的现有的彩色摄像元件的情况不同，在入射到多个着色层124、126、…的各个着色层的光中不发生混色。
而且，在本实施方式中，对应多个着色层124、126、…的各个着色层所形成的微透镜156可以成型为半球形状。但是，这些微透镜156的各个微透镜，在偏离对应的像素的中心而配置对应的光电转换元件112的灵敏度中心时，为了使光集中在对应的光电转换元件112的灵敏度中心，能够制成如图7B中以2点划线所示的非对称的纵剖面形状。因此，能够通过使未图示的半色调掩膜中的黑点(或白点)的分布成为非对称而简单地达成，该半色调掩膜是在从负片型感光性抗蚀剂层150通过图形曝光以及显影制成透镜母型156时使用的。
另外，在根据上述的第5实施方式的彩色摄像元件中，对应多个着色层124、126、…的各个着色层形成的微透镜156使用负片型感光性抗蚀剂制成。但是，微透镜156也可以使用正片型感光性抗蚀剂制成。
生产上的利用可能性 为了将光学的像转换成电学的像，并制成对应光学的像的电信号，彩色摄像元件使用在例如电视摄像机、视频摄像机、电子静态照相机等中。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种彩色摄像元件，具备包括多个光电转换元件(12)的半导体基板(10)；以及包括与半导体基板的多个光电转换元件对应而设置的多个着色层(24，26)的彩色滤光器，上述彩色摄像元件的特征在于
彩色滤光器的多个着色层(24，26)的各个着色层包括侧面(24b，26b)，立起于半导体基板(10)的表面；以及倾斜面，从位于上述侧面上与半导体基板相反侧的位置的端向位于着色层上与半导体基板相反侧的位置的端部(24a，26a)连续，
上述多个着色层(24，26)配置成各自的侧面(24b，26b)没有间隙地接触，
上述着色层(24，26)的上述端部(24a，26a)具有向与对应的上述光电转换元件(12)相反侧突出的曲面形状。
2.根据权利要求1记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述多个着色层(24，26)包括具有非对称的纵剖面形状的至少一个着色层。
3.根据权利要求1记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(24，26)的上述倾斜面具有向与对应的上述光电转换元件(12)相反的一侧突出的曲面形状。
4.根据权利要求1记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(24，26)的上述侧面(24b，26b)具有0.4μm～0.9μm范围的高度，而且，从位于上述侧面(24b，26b)上与半导体基板(10)相反侧的位置的上述端到位于着色层上与半导体基板相反侧的位置的上述端部(24a，26a)的高度设定在1.8μm～0.1μm的范围。
5.根据权利要求1记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(24，26)通过对彩色抗蚀剂层(18)进行曝光并显影而形成。
6.根据权利要求5记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述彩色抗蚀剂层(18)是正片型彩色抗蚀剂层。
7.根据权利要求1记载的彩色摄像元件，其特征在于，
在上述半导体基板(10)与上述彩色滤光器之间夹有紫外线吸收层(16)。
8.一种彩色摄像元件，具备包括多个光电转换元件(112)的半导体基板(110)；以及包括与半导体基板的多个光电转换元件对应而设置的多个着色层(124，126)的彩色滤光器，上述彩色摄像元件的特征在于
彩色滤光器的多个着色层(124，126)的各个着色层，包括侧面(124a，126a)，立起于半导体基板(110)的表面；以及倾斜面(124c，126c)，从位于上述侧面上与半导体基板相反侧的位置的端向位于着色层上与半导体基板相反侧的位置的端部(124b，126b)连续，
上述多个着色层(124，126)配置成各自的侧面(124b，126b)没有间隙地接触，
上述着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)包括与上述倾斜面(124c，126c)交叉的平坦面，
在上述着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)的上述平坦面上，层叠了透明树脂的微透镜(134，146，156)，
在邻接的2个着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)的上述平坦面上层叠的微透镜(134，146，156)利用在由邻接的2个着色层(124，126)的对置的倾斜面(124c，126c)的相互间造成的槽中埋设的透明树脂相互相连。
9.根据权利要求8记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(124，126)的上述倾斜面(124c，126c)具有向与对应的上述光电转换元件(112)相反的一侧突出的曲面形状。
10.根据权利要求8记载的彩色摄像元件，其特征在于，
在上述多个着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)的上述平坦面上层叠的多个微透镜(134，146)，包括具有非对称的纵剖面形状的至少一个微透镜。
11.根据权利要求8记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(124，126)的上述侧面(124a，126a)具有0.4μm～0.9μm范围的高度，而且，从位于上述侧面上与半导体基板(110)相反侧的位置的上述端到位于着色层上与半导体基板相反侧的位置的上述端部(124b，126b)的高度设定在0.6μm～0.1μm的范围。
12.根据权利要求8记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(124，126)通过对彩色抗蚀剂层(18)进行曝光并显影而形成。
13.根据权利要求12记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述彩色抗蚀剂层(18)是正片型彩色抗蚀剂层。
14.根据权利要求8记载的彩色摄像元件，其特征在于，
在上述半导体基板(110)与上述彩色滤光器之间夹有紫外线吸收层(116)。
15.一种彩色摄像元件制造方法，具备
彩色抗蚀剂层形成工序，在包括多个光电转换元件(12，112)的半导体基板(10，110)上形成规定的彩色抗蚀剂层(18，118)；还有
着色层形成工序，对彩色抗蚀剂层(18，118)进行曝光并显影，从而对应规定的光电转换元件(12，112)形成着色层(24，26，124，126)，
多次反复进行上述彩色抗蚀剂层形成工序以及上述着色层形成工序，从而对应半导体基板(10，110)的多个光电转换元件(12，112)形成包括相互邻接的多个着色层(24，26，124，126)的彩色滤光器，
上述彩色摄像元件的制造方法的特征在于
在上述着色层形成工序中，着色层(24，26，124，126)形成为包括侧面(24b，26b，124a，126a)，立起于半导体基板的表面；以及倾斜面(124c，126c)，从位于上述侧面上与半导体基板(10，110)相反侧的位置的端向位于着色层上与半导体基板相反侧的位置的端部(124b，126b)连续；
通过多次反复进行上述彩色抗蚀剂层形成工序以及上述着色层形成工序，多个着色层(24，26，124，126)的各个着色层通过使各自的侧面(24b，26b，124a，126a)没有间隙地接触配置从而形成彩色滤光器。
16.根据权利要求15记载的彩色摄像元件制造方法，其特征在于，
还具备紫外线吸收膜层形成工序，在包括多个光电转换元件(12，112)的半导体基板(10，110)上形成紫外线吸收膜层(16，116)，
上述彩色抗蚀剂层形成工序以及上述着色层形成工序，是在通过上述紫外线吸收膜层形成工序在半导体基板(10，110)上形成的上述紫外线吸收膜层(16，116)上进行的。
17.根据权利要求15记载的彩色摄像元件制造方法，其特征在于，
上述彩色抗蚀剂层(18，118)的彩色抗蚀剂是负片型彩色抗蚀剂，该负片型彩色抗蚀剂是对使有机颜料分散在透明树脂和溶剂中的颜料分散体、光引发材料、光聚合性单体，还有溶剂进行了混合的着色组成物，有机颜料浓度在重量固体比上是10～50％，而且光引发材料和光聚合性单体的比是0.2～0.5。
18.根据权利要求15记载的彩色摄像元件制造方法，其特征在于还具备
平坦化层形成工序，上述着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)包括与上述倾斜面(124c，126c)交叉的平坦面，在上述着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)的上述平坦面上利用透明树脂形成平坦化层(130)，并使平坦化层(130)的透明树脂埋设在邻接的2个着色层(124，126)的对置的倾斜面(124c，126c)的相互间造成的槽中，还有
微透镜形成工序，加工平坦化层(130)并对应上述彩色滤光器的多个着色层(124，126)形成微透镜(134，146，156)，使在邻接的2个着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)的上述平坦面上层叠的微透镜(134，146，156)利用在邻接的2个着色层(124，126)的对置的倾斜面(124c，126c)的相互间造成的槽中埋设的上述透明树脂相互相连。
19.根据权利要求18记载的彩色摄像元件制造方法，其特征在于，
上述微透镜形成工序具备
微透镜母型形成工序，在上述平坦化层(130)上形成微透镜母型(32)，以及
干式蚀刻工序，以微透镜母型(132)为掩膜进行干式蚀刻，并在平坦化层(130)上转印微透镜母型(132)的形状，从而由平坦化层形成微透镜(134)。
权利要求
1.一种彩色摄像元件，具备包括多个光电转换元件(12，112)的半导体基板(10，110)、以及包括与半导体基板的多个光电转换元件对应而设置的多个着色层(24，26，124，126)的彩色滤光器，上述彩色摄像元件的特征在于
彩色滤光器的多个着色层(24，26，124，126)的各个着色层，包括侧面(24b，26b，124a，126a)，立起于半导体基板(10，110)的表面；以及倾斜面(124c，126c)，从位于上述侧面上与半导体基板相反侧的端向位于着色层上与半导体基板相反侧的端部(24a，26a，124b，126b)连续，
上述多个着色层(24，26，124，126)配置成各自的侧面(24b，26b，124a，126a)没有间隙地接触。
2.根据权利要求1记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(24，26)的上述端部(24a，26a)具有向与对应的上述光电转换元件(12)相反侧突出的曲面形状。
3.根据权利要求2记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述多个着色层(24，26)包括具有非对称的纵剖面形状的至少一个着色层。
4.根据权利要求2记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(24，26)的上述倾斜面具有向与对应的上述光电转换元件(12)相反侧突出的曲面形状。
5.根据权利要求2记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(24，26)的上述侧面(24b，26b)具有0.4μm～0.9μm范围的高度，而且，从位于上述侧面(24b，26b)上与半导体基板(10)相反侧的上述端到位于着色层上与半导体基板相反侧的上述端部(24a，26a)的高度设定在1.8μm～0.1μm的范围。
6.根据权利要求1记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(24，26，124，126)通过对彩色抗蚀剂层(18，118)曝光并显影而形成。
7.根据权利要求6记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述彩色抗蚀剂层(18，118)是正片型彩色抗蚀剂层。
8.根据权利要求1记载的彩色摄像元件，其特征在于，
在上述半导体基板(10，110)与上述彩色滤光器之间夹有紫外线吸收层(16，116)。
9.根据权利要求1记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)包括与上述倾斜面(124c，126c)交叉的平坦面。
10.根据权利要求9记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(124，126)的上述倾斜面(124c，126c)具有向与对应的上述光电转换元件(112)相反侧突出的曲面形状。
11.根据权利要求9记载的彩色摄像元件，其特征在于，
在上述着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)的上述平坦面上，层叠有微透镜(134，146，156)。
12.根据权利要求11记载的彩色摄像元件，其特征在于，
在上述着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)的上述平坦面上形成了透明树脂的平坦化面(30)，上述微透镜(134，146)通过加工上述平坦化层(30)而形成。
13.根据权利要求11记载的彩色摄像元件，其特征在于，
在上述多个着色层(124，126)的上述端部(124b，126b)的上述平坦面上层叠的多个微透镜(134，146)包括具有非对称的纵剖面形状的至少一个微透镜。
14.根据权利要求9记载的彩色摄像元件，其特征在于，
上述着色层(124，126)的上述侧面(124a，126a)具有0.4μm～0.9μm范围的高度，而且，从位于上述侧面上与半导体基板(110)相反侧的上述端到位于着色层上与半导体基板相反侧的上述端部(124b，126b)的高度设定在0.6μm～0.1μm的范围。
15.一种彩色摄像元件制造方法，具备
彩色抗蚀剂层形成工序，在包括多个光电转换元件(12，112)的半导体基板(10，110)上形成规定的彩色抗蚀剂层(18，118)；还有
着色层形成工序，对彩色抗蚀剂层(18，118)进行曝光并显影，从而对应规定的光电转换元件(12，112)形成着色层(24，26，124，126)，
多次反复进行上述彩色抗蚀剂层形成工序以及上述着色层形成工序，从而对应半导体基板(10，110)的多个光电转换元件(12，112)形成包括相互邻接的多个着色层(24，26，124，126)的彩色滤光器，
上述彩色摄像元件的制造方法的特征在于
在上述着色层形成工序中，着色层(24，26，124，126)形成为包括侧面(24b，26b，124a，126a)，立起于半导体基板的表面；以及倾斜面(124c，126c)，从位于上述侧面上与半导体基板(10，110)相反侧的端向位于着色层上与半导体基板相反侧的端部(124b，126b)连续，
通过多次反复进行上述彩色抗蚀剂层形成工序以及上述着色层形成工序，多个着色层(24，26，124，126)的各个着色层通过使各自的侧面(24b，26b，124a，126a)没有间隙地接触配置从而形成彩色滤光器。
16.根据权利要求15记载的彩色摄像元件制造方法，其特征在于，
还具备紫外线吸收膜层形成工序，在包括多个光电转换元件(12，112)的半导体基板(10，110)上形成紫外线吸收膜层(16，116)，
上述彩色抗蚀剂层形成工序以及上述着色层形成工序，是在通过上述紫外线吸收膜层形成工序在半导体基板(10，110)上形成的上述紫外线吸收膜层(16，116)上进行的。
17.根据权利要求15记载的彩色摄像元件制造方法，其特征在于，
上述彩色抗蚀剂层(18，118)的彩色抗蚀剂是负片型彩色抗蚀剂，该负片型彩色抗蚀剂是对使有机颜料分散在透明树脂和溶剂中的颜料分散体、光引发材料、光聚合性单体、还有溶剂进行了混合的着色组成物，有机颜料浓度在重量固体比上是10～50％，且光引发材料和光聚合性单体的比是0.2～0.5。
18.根据权利要求15记载的彩色摄像元件制造方法，其特征在于，还具备
平坦化层形成工序，在上述彩色滤光器上由透明树脂形成平坦化层(130)，还有
微透镜形成工序，加工平坦化层(130)并对应上述彩色滤光器的多个着色层(124，126)形成微透镜(134，146)。
19.根据权利要求18记载的彩色摄像元件制造方法，其特征在于，
上述微透镜形成工序具备
微透镜母型形成工序，在上述平坦化层(130)上形成微透镜母型(32)，以及
干式蚀刻工序，以微透镜母型(132)为掩膜进行干式蚀刻，并在平坦化层(130)上转印微透镜母型(132)的形状，从而由平坦化层形成微透镜(134)。
全文摘要
本发明提供一种彩色摄像元件，具备包括多个光电转换元件(12)的半导体基板(10)；以及包括与半导体基板的多个光电转换元件对应而设置的多个着色层(24，26)的彩色滤光器。彩色滤光器的多个着色层的各个着色层，包括侧面(24b，26b)，立起于半导体基板的表面；以及倾斜面，从位于上述侧面上与半导体基板相反侧的端向位于着色层上与半导体基板相反侧的端部(24a，26a)连续，上述多个着色层配置成各自的侧面没有间隙地接触。
文档编号H01L27/14GK101449381SQ20078001780
公开日2009年6月3日 申请日期2007年4月3日 优先权日2006年4月3日
发明者福吉健藏, 北村智史, 石松忠 申请人:凸版印刷株式会社