JPH0215201A - 固体撮像素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【発明の利用分野１ 本発明は固体撮像素子しこ関する。

本発明は特に光検知部上に直接色分解フィルターを搭載
するカラー用固体撮像素子に有用である。

［発明の背景］ 従来、固体撮像素子と色分解フィルターを個別に製造し
ておき、両者を位置合せしつつ光学用接着剤等で貼合せ
るのが一般的な製造方法である。

また光学用接着剤のかわりに光学用マツチング・オイル
を用いる例も報告されている。

また、多色光学フィルターの製造方法について、特開昭
５３−９９８２２号公報に、色分解フィルターの製造方
法について、特開昭５０＝１４、７８２３号公報に開示
されているが、固体撮像素子にフィルターを直接設ける
ことは何ら記載されていない。

更に、カラーイメージングデバイスおよびその製造方法
について、特開昭５３−４．７２８２号公報に開示され
ているが放射線感応性材料については、全く記載がない
。

尚、被複層組成物について、特開昭５０−８３４．２５
号公報に開示があり、当該公報中で放射線感応性材料に
ついて記載されているがこれらは、容器や、合板に関す
る技術にすぎないものである。

【発明の目的］ 本発明の第１の目的は、固体撮像素子の光検知部上に直
接色分解フィルターを搭載し、素子製造の作業性を向上
させることにある。

本発明の第２の目的はこの場合の色分解フィルターを十
分精度良く、高品位になすことにある。

［発明の概要１ 本発明は色分解フィルターを構成するいわゆる中間層や
保護層を放射線感応性有機高分子材料を用い、固体撮像
素子のその後の製造工程に有利ならしめることに第１の
要点がある。

第２は、更に前述の有機高分子材料が熱架橋性なる特性
を有することがより好ましい。これは色分解フィルター
の積層構造に用いる中間層等の強化に有用である。

第３に、前記放射線感応性有機高分子材料がいわゆるポ
ジ型であることが、工程簡略化の点から極めて有利であ
る。ネガ型の放射線感応性を有していてもフィルター部
の加工にこの特性を使用し得る。しかし、各中間層を形
成と共に、所定の放射線を露光し架橋を施こす必要が生
じ、工程数が多くなる。勿論ポジ型の放射線感応性有機
高分子材料を用いても、上記各中間層を形成と共に所定
の放射線を露光し、次いで現像して所望の加工を施して
良いし、又複数層毎上述の加工を施して良いことは当然
である。各層毎に加工を行なった場合、工程数としては
ネガ型の場合と同じ工程数となる。しかし、この場合で
もポジ型の方が次の如き利点を有する。即ち、ポジ型の
場合、有機高分子材料の層を除去する部位に放射線を露
光するが、一方、ネガ型の場合、残存させる部位に放射
線を露光する。色分解フィルター母材を有するのは当然
前記有機高分子材料の層が残存せしめられる部位となる
。従って、ネガ型の場合１色分解フィルター母材にも何
度か露光用の放射線が照射されることとなり、フィルタ
ー特性の劣化に影響をおよぼす。ポジ型においてはこの
様な案影響は全くない。

また、多くの場合１．フィルター母材にも感光性を付与
して用いるが、この場合フィルター母材の感光特性と、
中間層および保護層の材料の光分特性が異なっているの
が好ましい。フィルター母材の加工時に、その下部に存
在する中間層および保護層の材料に影響を及ぼさない必
要がある。

本発明に用いるに有用な放射線感応性有機高分子材料は
次の如きのものが掲げられる。

（１）ポリ・アルキル・メタクリレート又はその共重合
体 ＣＨ３ （−ＣＨ２−Ｃ−）−１ Ｃ○○Ｒ 但し、 Ｒはアルキル基、 例えば、 ＣＨ３゜ ４Ｈ９ 一 ポリグリシジル・メタクリレート又はその共重合体 ＣＨ３ 一＋ＣＩ（２−〇＋ｎ 咲 ＣＨ。

奮 ＣＨ２−Ｃ−）−０ ０ＮＨ２ ポリメチルイソプロペニルケトン ＣＨ３ ＣＨ２−Ｃ＋。

ＣＯＣＨ３ ポリ （ブテン １スルホン） ＋ ＣＨ。

ＣＨ） （ＳＯ２） 十ｎ ＣＨ２ ＣＩ（。

ポリイソブチレン ＣＨ３ ＋ＣＴ（２−Ｃ−）−ｎ ＣＨ３ これらの例以外の放射線感応性有機高分子材料を使用し
得ることはいうまでもない。勿論、放射線感応性有機高
分子材料として紫外線感応性、電子線感応性、Ｘ線感応
性等のものを使用し得る。

本明細書の「放射線感応性」なる用語はこれら各種のも
のを含むものである。

［発明の実施例］ 以下、本発明を具体例に従って詳細に説明する。

第１図から第４図までは本発明のカラー用固体撮像素子
の製造工程を示す。いずれも素子の主要部の断面図であ
る。第５図はその平面図である。

カラー用固体撮像素子基板１には多数の光検知部１０お
よびこれらを駆動する暉動回路部１］が少なくとも形成
されている。なお、半導体基板１中の詳細な構造は省略
されている。一般に基板１はシリコンで作製されている
。光検知部は、これを動作させるための周辺回路を形づ
くる半導体集積回路と同一基板で作られる場合と、別種
の半導体材料を用いる場合などがある。

こうしたカラー用固体撮像素子基板」二に色分解フィル
ターの母材の層を厚さ０．５〜２゜５μｍ程度形成する
。この母材は一般にゼラチン、卵白。

グリ−、カゼインおよびポバール等に感光性を与えた材
料が用いられる。感光特性としてはネガ型を用い３６５
ｎｍないし４３５ｎｍに感度を持たせるのが一般的であ
る。

この層にマスク露光法で第１色目の部分２だけ光硬化さ
せ現像することによって、色分解フィルター母材の部分
２だけが残される。この部分に所定の分光特性を有する
染料で染色する。なお、染色法を従来から行なわれてい
る染料水溶液を用いる方法で良い。

なお、この第１色目のフィルター母材の層を形成する際
、基板１の表面に約０．５〜１μｍの厚さに有機高分子
材料の被膜を形成しておくのが好ましい。この有機高分
子材料の被膜によって基板表面がより平坦化される。こ
れによって次の様な利点を生ずる。

（１）基板１中に設けられた半導体装置部分に対し、不
純物等の汚染の保護効果が生ずる。

（２）基板１の表面が平坦化され、この上部に形成され
る中間層、フィルター母相の層等の形成が容易になると
共に、特に中間層の変形に伴ない生ずる染色時の混色を
防止することが出来る。

（３）色フィルターの加工工程で、不純物の付着面積が
小さくなり、基板中の半導体装置の汚染防止に有用であ
る。

なお、この有機高分子材料も前述の中間層等を形成する
ための放射線感応性有機高分子材料を用いるのが、後の
加工に有利である。

次いで透明な耐染色性の中間層５を厚さ０．５〜１．５
μｍに被覆する。第１図かこの状態である。この中間層
に前述の放射線感応性有機高分子材料を用いる。この場
合、色分解フィルター母材の感光特性と異なる放射線感
応特性を有する如く選択するのが良いことは前述した。

次に、同様に第２図に示す様に色フィルター母材の層を
形成し、マスク露光法で露光し、現像を施こし、第２色
目のフィルター部分３を形成、所定の分光特性を有する
染料で染色する。更に透明な中間層６を被覆する。

さらに同様に第３図に示すように色フイルタ−４を形成
し、染色し、次いで保護膜７を形成する。

なお、中間Ｍ６．保護膜７も中間層５と同様の放射線感
応性有機高分子材料を用いる。

以上の工程で３色の色分解フィルターが形成される。

なお、色フィルター形成のための染色は従来法に従って
、染料の調合、コンテント、染色液の温度、染色時間を
決めれば良い。

第１表にフィルター母材および中間層および保護層の具
体例を示す。

また、染色条件の例を次に示す。

（１）染料配合 緑色 青色 赤色 染色温度。

時間 緑 色 ４０’Ｃ。

２分 青 色 ４０°Ｃ２ １分 赤 色 ４０℃。

２分 前述した放射線感応性材料のなかで、たとえばポリグリ
シジルメタクリレート、ポリメチルメタクリルアミドお
よびポリメチルメタクリレートとの共重合体に属するポ
リメチルメタクリレート−メタクリロイルクロリド共重
合体は熱架橋性の材料である。

このような材料の場合、中間層を塗布した後、熱架橋を
生ずる程度の温度で加熱することによって、中間層の耐
水性は向上し、耐染色層としてより有効に作用する。

加熱温度および時間は各々２００℃１５分間程度行なえ
ば架橋による高分子化は相当程度進行し、前記の耐水性
等の向上が生じる。

この加熱処理は各中間層等の形成後行なわれるのが通常
である。

カラー用固体撮像素子基板１のボンディング・バット部
分１２等の所望部分を残してマスクを施こし、紫外線を
露光する。露光条件は第１表に示した通りである。光源
として遠紫外線の場合、Ｘ　ｅ　−Ｈｇランプ（ＩＫＷ
）が連間である。次いてフィルター形成用の３１Ｇの積
層材料を現像することによって、所望部分を除去する。

こうしてボンディング・パット部等所望部分が開孔され
る。

第５図はカラー用固体撮像素子の平面図である。

シリコンチップ基板内に図のように光検知部１４と光検
知部を叩動する回路１５およびボンティング部１２が配
置されている。光検知部には前記の方法によりモザイク
状等の色フィルターが形成されている。ボンディング部
のフィルター材は前記の方法で除去し、ボンディング・
バットは露出させである。次にＡｕ、又はＡＱ−８ｉ　
（Ｓｊ含有量０．５〜１１１１ｔ％）をボンディング・
パッドに超音波ボンドする。あるいはＡｕ−８ｉ（Ａｕ
含有量１０ｗｔ％）をＡｕ製ボンディング・パッドに熱
圧着でも良い。

こうしてカラー用固体撮像素子が完成する。

以上の具体例では、放射線感応性材料層に対するボンデ
ィング・パラＩへ部１２等の加工は、（１）半導体基板
１表面に形成した被膜、（２）各中間層、および（３）
保護膜等を積層して後加工処理を施しているが、勿論各
層修行なっても良いし、又たとえば二層毎に加工しても
良いことはいうまでもない。

【発明の効果］ 本発明によれば、固体撮像素子上に直接色分解フィルタ
ーを搭載でき、素子製造の作業性を向上させることがで
きる。

更に、色分解フィルターを精度良く、高品位に設けるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図より第４図は本発明のカラー用固体撮像素子の製
造方法を示す素子断面図、第５図はカラー用固体撮像素
子の平面図である。 １・・・固体撮像素子基板、２，３．４・・・色フィル
ター部、５，６・・中間層、７・・保護膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の光検知要素が配置された光検知部と、配線部
   とを少なくとも有する半導体基板上部に色分解用フィル
   ター部が設けられ、前記色分解用フィルター部は所望形
   状且所定の分光特性を有するフィルター層および透光性
   の放射線感応性有機高分子材料層が所定の数だけ順次積
   層されてなり、上記フィルタ層と上記放射線感応性有機
   高分子材料層とは互いに異なる分光特性を有し、且上記
   放射線感応性有機高分子材料層を局部的に除去した領域
   を通して施こされた配線を少なくとも有することを特徴
   とする固体撮像素子。 ２、上記放射線感応性有機高分子材料層がポジ型の放射
   線感応性を有することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の固体撮像素子。