JPH02156567A - カラー固体撮像装置の製造方法 - 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】 ［概要］ カラー固体撮像装置に関し、 入射光に対する画素の感度の低下やバラツキを防止し、
入射光の透過率を向上させ、また高画素化を実現するこ
とができるカラー固体撮像装置およびその製造方法を提
供することを目的とし、複数の画素とこれら画素を覆っ
ているカバー層とを有する画素部上に、前記画素に対応
して複数の色のカラーフィルタ層を設けたカラー固体撮
像装置において、前記複数の色のカラーフィルタ層が、
前記画素部の前記カバー層上に形成されているように構
成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、カラー固体撮像装置およびその製造方法に関
する。

［従来の技術］ 従来のオンチップ式のカラー固体撮像装置およびその製
造方法、特にそのカラーフィルタ部の製造方法を、第５
図を用いて説明する。

カラー固体撮像装置の画素部は、例えばシリコン基板３
２表面に配置された複数のフォトダイオードからなる画
素３４と、これら画素３４間のシリコン基板３２上に配
線されたアルミニウム（ＡＩｔ）配線層３６とを有して
いる。そしてその全面は、ＰＳＧ膜からなる透明なカバ
ー［３８によって覆われている。

そして、このカラー固体撮像装置の画素部の例えば赤色
用画素３４・上方のカバー膜３８上に、赤の色層および
シリコン酸化膜系の５ＯＧＪＩＱからなる透明な混色防
止層を順に塗布し、リングラフィ技術を用いて選択的な
エツチング除去を行ない、赤のカラーフィルタ層４０お
よびその上の混色防止層４２を形成する（第３図（ａ）
参照）。

次いで、全面にシリコン酸化膜系のＳＯＧ膜からなる透
明な分離層４４を塗布する。続いて、この分離層４４上
に、例えば緑の色層および混色防止層を順に塗布し、リ
ングラフィ技術を用いて、選択的なエツチング除去を行
ない、緑のカラーフィルタ層４６およびその上の混色防
止層４８を、緑色用画素３４上方に形成する（第３図（
ｂ）参照）。

次いで、全く同様にして、全面にシリコン酸化膜系のＳ
ＯＧ膜からなる透明な分離層５０を塗布し、この分離層
５０上に例えば青の色層および混色防止層を順に塗布し
た後、リングラフィ技術を用いて青のカラーフィルタ層
５２およびその上の混色防止層５４を、青色用画素３４
上方に形成する。そして全面にシリコン酸化膜系の５Ｏ
ＧＪＩＯからなる透明な分離層５６を塗布する（第３図
（ｃ）参照）。

こうして、カラー固体撮像装置の３層構造のカラーフィ
ルタ部が形成される。

［発明が解決しようとする課ＩＥｌｉ］しかしながら、
上記従来のカラー固体撮像装置においては、分離層４４
．５０が下地段差によって傾斜しているため、これらの
分離層４４．５０上に形成される２番目以降に形成され
たカラーフィルタ層、例えば緑のカラーフィルタ層４６
および青のカラーフィルタ層５２は、それぞれ傾いて形
成される。このため、カラーフィルタ層４６゜５２を通
る入射光が、これらのカラーフィルタ層４６．５２−Ｔ
方の画素３４に真っ直ぐに入射されなくなり、感度の低
下やバラツキが生じるという問題があった。

また、分離層４４，５０．５６も３層構造になっている
ため、画素３４上方の分離層４４，５０゜５６を含む全
体とし・ての透明保護膜の膜厚も厚くなり、透過率が低
下するという問題もあった。

さらにまた、カラーフィルタ層４０，４６．５２の間隔
が狭くなればなるほど、例えば緑のカラーフィルタ層４
６および青のカラーフィルタ層５２の傾きは大きくなる
ため、カラーフィルタ層４０．４６．５２の密度を高め
て高画素化を図ることが困難であるという問題があった
。

そこで本発明は、入射光に対する画素の感度の低下やバ
ラツキを防止し、入射光の透過率を向上させ、また高画
素化を実現することができるカラー固体撮像装置および
その製造方法を提供することを目１１勺とする。

［課題を解決するための手段］ 上記課題は、複数の画素とこれら画素を覆っているカバ
ー層とを有する画素部上に、前記画素に対応して複数の
色のカラーフィルタ層を設けたカラー固体撮像装置にお
いて、前記複数の色のカラーフィルタ層が、前記画素部
の前記カバー層上に形成されていることを特徴とするカ
ラー固体ｔｍ像装置によって達成される。

また、複数の画素とこれら画素を覆っているカバー層と
を有する画素部上に、前記画素に対応して複数の色のカ
ラーフィルタ層を設けたカラー固体撮像装置の製造方法
において、前記複数の画素中の第１の画素に対応する前
記カバー層上の第１の位置に、第１のカラーフィルタ層
およびこの第１のカラーフィルタ層上の混色防止層を形
成する第１の工程と、全面に、第２の色層を堆積した後
、選択的にエツチングして前記複数の画素中の第２の画
素に対応する前記カバー層上の第２の位置に第２のカラ
ーフィルタ層を形成する第２の工程とを有することを特
徴とするカラー固体撮像装置の製造方法によって達成さ
れる。

［作　用］ すなわち本発明は、複数の色のカラーフィルタ層が画素
部のカバー層に直接に形成され、いわゆる単層構造とな
っているため、これらのカラーフィルタ層を通る入射・
光が真っ直ぐに画素に入射されるようにすることができ
る。

また、画素上方に３層構造の分離層を形成する必要がな
いため、カラーフィルタ層以外の透明保護膜の膜厚を薄
くすることができる。

また、池の色のカラーフィルタ層の傾斜した分離層上に
カラーフィルタ層を形成するのではないため、カラーフ
ィルタ層の相互の間隔を狭くしても、カラーフィルタ層
が傾くことはなく、カラーフィルタ層の高密度化を図る
ことができる。

［実施例コ 以下、本発明を図示する実施例に基づいて具体的に説明
する。

第１図は本発明の一実施例によるカラー固体機１象装置
を示す断面図である。

例えばシリコン基板２表面に複数のフォトダイオードか
らなる画素４が配置され、これら画素４間のシリコン基
板２上にＡＩ配線層６が配線されている。そしてこれら
の画素４およびＡｊ配線層６は、ＰＳＧＩＩＩからなる
透明なカバー膜８によって覆われ、平坦化されている。

こうして、カラー固体撮像装置の画素部が形成されてい
る。

そして、このカラー固体ｔａ像装置の画素部のカバー膜
８上には、例えば赤色用、緑色用、および青色用の各画
素４に対応して、赤のカラーフィルタ層１０、緑のカラ
ーフィルタ層１２、および青のカラーフィルタ１４がそ
れぞれ直接に形成されている。すなわちこれらの赤のカ
ラーフィルタ層１０、緑のカラーフィルタ層１２、およ
び青のカラーフィルタ１４は、画素部のカバー膜８上の
単層構造となっている。

そして赤のカラーフィルタ層１０、緑のカラーフィルタ
層１２、および青のカラーフィルタ１４上には、それぞ
れ透明な混色防止層１６．１８．２０が形成され、さら
に全面にシリコン酸化膜系のＳＯＧ膜からなる透明なカ
バー膜２２が形成され、赤のカラーフィルタ層１０、緑
のカラーフィルタ層１２、青のカラーフィルタ１４およ
びそれらの上面の混色防止層１６．１８．２０を覆って
いる。

このように本実施例によれば、平坦なカバー膜８上に、
所望のカラーフィルタＮＪ１０，１２．１４が直接に形
成されているため、これらのカラーフィルタ層！０，１
２．１４を通る入射光は、真っ直ぐに各画素４に入射さ
れ、感度の低下やバラツキを生じること魂ない。

また、カラーフィルタ層１０．１２．１４が単層構造と
なっていて、従来の３層構造の分離層を必要としないた
め、画素４上方のカラーフィルタ層以外の透明保護膜の
全体としての膜厚を十分に薄くすることができ、入射光
の透過率を向上させることができる。

さらにまた、他の色のカラーフィルタ層の傾斜した分離
層上にカラーフィルタ層を形成しているのではないため
、カラーフィルタ層１０．１２１４の間隔を狭くしても
、カラーフィルタ層１ｏ。

１２．１４が傾くことはなく、従ってカラーフィルタＪ
ＷＩ０．１２．１４の密度を高めて高画素化を実現する
ことができる。

なお、第２図に示すように、赤のカラーフィルタ層１０
、緑のカラーフィルタ層１２、および青のカラーフィル
タ１４の側面に、それぞれ混色防止用のサイドウオール
２４，２６．２８を設けてもよい。これは、後述する本
発明によるカラー固体ｔｉｉ像装置の製造方法において
、各色の混色を防止するために用いられるものである。

次に、第３図を用いて、第１図に示したカラー固体機＠
装置の製造方法を説明する。

カラー固体撮像装置の画素部は、例えばシリコン基板２
表面に配置された複数のフォトダイオードからなる画素
４と、これら画素４間のシリコン基板上に配線されたＡ
ｊ配線層６とを有している。

そしてその全面は、ＰＳＧＪＩｇからなる透明なカバー
膜８によって覆われ、平坦化されている。

そして、この画素部の平坦なカバー膜８上の全面に、第
１の色として例えば赤の色層１０ａ、シリコン酸化膜系
のＳＯＧ膜からなる透明な混色防止層１６ａ、およびレ
ジストを順に塗布する。そしてこのレジストのパターニ
ングを行ない、赤色用画素４上方にレジスト１４を残留
させる（第３図（ａ）参照）。

次いで、このレジスト１４をマスクとして、赤の色層１
０ａおよび混色防止層１６ａのエツチングを行ない、赤
のカラーフィルタ層１０およびこのカラーフィルタ層１
０上の混色防止層１６を形成する（第３図（ｂ）参照）
。

次いで、全面に第２の色として例えば緑の色層１２ａお
よびシリコン酸化膜系のＳＯＧ膜からなる透明な混色防
止層１８ａを順に塗布する（第３図＜ｃ）”）照）、続
いて、赤のカラーフィルタ層１０およびこのカラーフィ
ルタ層１０上の混色防止層１６の形成と同様にして、緑
色用画素４上方に、緑のカラーフィルタ層１２およびこ
のカラーフィルタ層１２上の混色防止層１８を形成する
（第３図（ｄ）参照）。

次いで、全く同様にして、第３の色として例えば青のカ
ラーフィルタ層１４およびこのカラーフィルタ層１４上
の透明な混色防止層２０ａを、青色用画素４上方に形成
する。このようにして、所望の色のカラーフィルタ層１
０，１２．１４を形成した後、全面にシリコン酸化膜系
の５ＯＧＪｌｉからなる透明なカバー膜２２を形成する
（第３図（ｅ）参照）。

こうして、カラー固体撮像装置の画素部のカバー膜８上
に、例えば赤、緑、青等のカラーフィルタ層１０，１２
．１４が、直接に単層横道で設けられたカラー固ｔ＊撮
倣装置が形成される。

次に、第４図を用いて、第２図に示したカラー固体撮像
装置の製造方法を説明する。

第３図（ａ）〜（ｂ）の工程と同様にして、例えばシリ
コン基板２表面に配置された複数のフォトダイオードか
らなる画素４と、これら画素４間のシリコン基板上に配
線されたＡｊ配線層６とを有し、全面が平坦なＰＳＧＷ
ＡからなるカバーＷＡ８によって覆よれているカラー固
体撮像装置の画素部の例えば赤色用画素４上方のカバー
膜８上に、第１の色として赤のカラーフィルタ層１０お
よびこのカラーフィルタ層１０上の透明な混色防止層１
６を形成する（第４図（ａ）参照）。

次いで、全面にシ・リコン酸化膜系の３００８２４　ａ
　ｆ！−塗布する（第４図（ｂ）参照）、続いて、エツ
チングガスＣＦ４　　（１００ＳＣＣＩ）　１０２　（
１０ＳＣＣ１ｌ）を用いて１０分間程度、５ＯＧｌｌｉ
２４　ａのエツチングを行ない、カバー膜８上の５ＯＧ
ＩＩＡ２４ａを除去すると共に、赤のカラーフィルタ層
１０側面に混色防止用のサイドウオール２４を形成する
（第４図（ｃ）参照）。

次いで、全面に第２の色として例えば緑の色層Ｉ２ａお
よびシリコン酸化ｊ摸゛系の５ＯＧＪＩＱからなる透明
な混色１ｖｊ止層１８ａを順に塗布する（第４図（ｄ）
参照）、続いて、赤のカラーフィルタ層１０、このカラ
ーフィルタ層１０上の混色防止層１６、およびカラーフ
ィルタ層１０１１１！面の混色防止用のサイドウオール
２４の形成と同様にして、緑色用画素４上方に、緑のカ
ラーフィルタ層１２、このカラーフィルタ層１２上の混
色防止層１８、およびカラーフィルタ層１２１１１面の
混色防止用のサイドウオール２６を形成する（第４図（
ｅ）参照）。

次いで、全く同様にして、例えば青用画素４上方に、第
３の色として青のカラーフィルタ層１４、このカラーフ
ィルタ層１４上の透明な混色防止層２０、およびカラ−
フィルタ層１４側面の混色防止用のサイドウオール２８
を形成する。このようにして、所望の色のカラーフィル
タ層１０．１２゜１４を形成した後、全面にシリコン酸
化膜系のＳＯＧ膜からなる透明なカバーＩＩ！２２を形
成する（第１図（ｆ）参照）。

こうして、カラー固体撮像装置の画素部のカバー）摸８
上に、側面にそれぞれ混色防止用のサイドウオール２４
．２６．２８を伴った例えば赤、緑、青等のカラーフィ
ルタ層１０．１２．１４が、直接に単層構造で設けられ
たカラー固体ｉ像装置が形成される。

このようなサイドウオール２４，２６．２８を有してい
ない第３図に示される実施例においては、第３図（ｃ）
の工程に示されるように、例えば赤のカラーフィルタ層
１０およびこのカラーフィルタ層１０上の混色防止層１
６を形成した後、全面に例えば緑の色層１，２ａを塗布
する際に、赤のカラーフィルタ層１０と緑の色層Ｌ２ａ
とが混色を起こすおそれがある。

これに対して、本実施例においてカラーフィルタ層１０
．１２．１４の側面にそれぞれ形成された混色防止用の
サイドウオール２４，２６．２８は、このような混色の
危険を完全に無くすることができる。

従って、本実施例によれば、前述したように、平坦なカ
バー１１１８上に直接に形成されるカラーフィルタＮＪ
Ｉ０，１２．１４を通って入射光は真っ直ぐに各画素４
に入射され、感度の低下やバラツキを生じることはない
。また、画素４上方のカラーフィルタ層以外の透明保護
膜の全体としての膜厚を十分に薄くなり、入射光の透過
率が向上する。

さらによた、カラーフィルタ層１０，１２．１４の間隔
を狭くしても、カラーフィルタ層１０．１２．１１１が
傾くことはないため、カラーフィルタ層１０，１２．１
４の密度を高めて高画素化を実現することができる。

そしてこのような効果と件に、各カラ−フィルタ層１０
，１２．１４間の混色を完全に防止することができる。

なお、上記実施例においては、色として赤、緑、青の３
色を用いたが、これらの色や数に限定されることはなく
、用途に応じて必要な色を必要な数たけ用いればよい。

また、第３図または第４図に示した実施例によるカラー
固体撮像装置の製造方法においては、カラー固体撮像装
置の画素部上に直接にカラーフィルタ部を形成するオン
チップ式の場合を述べたが、本発明は、貼り合わせ方式
にも適用することができる。

すなわら、カラー固体撮像装置の画素部のカバー膜８上
にではなく、ガラス基板上において、将来貼り合わせる
べき画素部の所定の画素に対応する位置に、それぞれの
色のカラーフィルタ層を、単層構造で形成すればよい。

そして、このようにして形成したカラーフィルタ部を、
カラー固体撮像装置の画素部に貼り合わせて、カラー固
体撮像装置を作製すること・ができる。

［発明の効果コ 以上のように本発明によれば、複数の色のカラーフィル
タ層が画素部のカバー層上に直接に形成されて、いわゆ
る１Ｗ層構造となっているため、これらのカラーフィル
タ層を通る入射光が真っ直ぐに画素に入射され、感度の
低下やバラツキを生じるないようにすることができる。

また、カラーフィルタ層が単層構造となっているため、
従来の３層椙逍の分離層を必要とせず、画素上方のカラ
ーフィルタ層以外の透明Ｃ％Ｎ膜の全体としての膜厚を
十分に薄くすることができ、入射光の透過率を向上させ
ることができる。

また、池の色のカラーフィルタ層の傾斜した分離層上に
カラーフィルタ層を形成しているのではないため、カラ
ーフィルタ層の相互の間隔を狭くしても、カラーフィル
タ層が傾くことはなく、従ってカラーフィルタ層の密度
を高めて高画素化を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例によるカラー固体撮像装置
を示す断面図、 第２図は、本発明の曲の実施例によるカラー固体撮像袋
！を示す断面図、 第３図は、第１図のカラー固体撮像装置の製造方法を示
す工程図、 第４図は、第２図のカラー固体撮像装置の製造方法を示
す工程図、 第５図は、従来のカラー固体撮像装置の製造方法を示す
工程図である。 １６、　１８．　１８ａ、　　２０．　４２．　４８・
・・・・・混色防止層、 ２４．２６．２８・・・・・・サイドウオール、２４ａ
・−・−５ＯＧｐ１４． ４４．５０．５６・・・・・・分離層。 図において、 ２．３２・・・・・・シリコン基板、 ４．３４・・・・・・画素、 ６．３６・・・・・・Ａ１配線層、 ８．２２．３８・・・・・・カバー膜、１０．１２，１
４，４０，４６．５２・・・・・・カラーフィルタ層、 １２ａ・・・・・・色層、 第３図 莞４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の画素とこれら画素を覆っているカバー層とを
   有する画素部上に、前記画素に対応して複数の色のカラ
   ーフィルタ層を設けたカラー固体撮像装置において、 前記複数の色のカラーフィルタ層が、前記画素部の前記
   カバー層上に形成されている ことを特徴とするカラー固体撮像装置。 ２、複数の画素とこれら画素を覆っているカバー層とを
   有する画素部上に、前記画素に対応して複数の色のカラ
   ーフィルタ層を設けたカラー固体撮像装置の製造方法に
   おいて、 前記複数の画素中の第１の画素に対応する前記カバー層
   上の第１の位置に、第１のカラーフィルタ層およびこの
   第１のカラーフィルタ層上の混色防止層を形成する第１
   の工程と、 全面に、第２の色層を堆積した後、選択的にエッチング
   して前記複数の画素中の第２の画素に対応する前記カバ
   ー層上の第２の位置に第２のカラーフィルタ層を形成す
   る第２の工程と を有することを特徴とするカラー固体撮像装置の製造方
   法。