JPH04188668A - カラー固体撮像装置及びその製造方法 - 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〕 オン・ウェハ（オン・チップ）方式のカラー固体撮像装
置及びその製造方法の改良に関し、簡単な手段でカラー
・フィルタ膜を平坦化し、各フォト・ダイオードに本来
入射すべき光が正確に対応して入射できるようにするこ
とを目的とし、モノクローム固体盪像装置表面のカバー
膜を覆いＳＯＧを材料とする第一の平坦化膜と、第一の
平坦化膜上で且つフォト・ダイオードに対向する位置に
選択的に形成され赤の補色であるシアンと緑の補色であ
るマゼンタと青の補色であるイエローの三つの色の何れ
か一つに対応する第一のカラー・フィルタ膜と、第一の
カラー・フィルタ膜上を含む所要領域に形成されＳＯＧ
を材料とする第二の平坦化膜と、第二の平坦化膜上で且
つフォト・ダイオードに対向する位置に選択的に形成さ
れ残り二つの色の何れか一つに対応する第二のカラー・
フィルタ膜と、第二のカラー・フィルタ膜上を含む所要
領域に形成されＳＯＧを材料とする第三の平坦化膜と、
第三の平坦化膜上で且つフォト・ダイオードに対向する
位置に選択的に形成され残り一つの色に対応する第三の
カラー・フィルタ膜とを備えてなるよう構成する。

［産業上の利用分野： 本発明は、オン・ウェハ（オン・チップ）方式のカラー
固体撮像装置及びその製造方法の改良に関する。

数年前のカラー固体撮像装置に於いては、通常の固体撮
像装置とカラー・フィルタとを別個に作り、後に両者を
貼り合わせるようにしていたのであるが、近年のカラー
固体撮像装置に於いては、所謂、オン・ウェハ方式、即
ち、固体撮像装置を作成する工程とカラー・フィルタを
形成する工程とを結合し、カラー・フィルタを固体撮像
装置の製造プロセスと同様な技法で連続的に作成する方
式が採られるようになり、それに伴い、種々と解決すべ
き問題が顕在化してきた。

〔従来の技術］ 一般に、カラー固体撮像装置を作成する場合、半導体装
置の製造プロセスを適用して通常の固体撮像装置を作成
し、引き続き、同様な製造プロセスを適用して固体撮像
装置上にカラー・フィルタを作成している。

第４図は従来の技術を通用して作成されたオン・ウェハ
方式のカラー固体撮像装置を説明する為の要部切断側面
図を表している。

図に於いて、１は基板、２はフォト・ダイオード部分、
３は電荷転送電極、４はカバー膜、５は例えば赤に対応
するカラー・フィルタ膜、６：まカバー膜、７は例えば
緑に対応するカラー・フィルタ膜、８はカバー膜、９は
例えば青に対応するカラー・フィルタ膜、１０はカバー
膜をそれぞれ示している。

このカラー固体撮像装置に於ける各カラー・フィルタ膜
５．７，９は、それぞれ必要とされる色素を溶かし込ん
だ電子ビーム用レジストを塗布して膜を形成し、それを
フォト・リソグラフィ技術を通用してバターニングする
ことで得るようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のオン・ウェハ方式のカラー固体撮像装置では、第
４図からも明らかな通り、表面に凹凸がある固体撮像装
置にカラー・フィルタ膜を形成している。

この為、カラー分布の均一性やカラー・フィルタ膜の均
一性に問題を生ずる。

即ち、現在の固体撮像装置は、画素数が多くして、しか
も、小チツプ化する必要があることから、フォト・ダイ
オードも小さくなっている。従って、前記したように、
凹凸がある表面に厚さの均一性を欠（カラー・フィルタ
膜が形成されて、カラー・フィルタ膜自体が凹凸になっ
ていることから、光は対応するフォト・ダイオード部分
に集光されず、隣接したフォト・ダイオード部分に入射
し、誤った色信号処理をしてしまう虞がある。

また、色素を溶かし込んだ電子ビーム用レジスト膜をバ
ターニングしてカラー・フィルタ膜を形成する際、凹所
の底などに電子ビーム用レジスト膜が残留してしまい、
カラー分布に影響を及ぼしている。

本発明は、簡単な手段でカラー・フィルタ膜を平坦化し
、各フォト・ダイオードに本来入射すべき光が正確に対
応して入射できるよう↓こしようとする。

３課邪を解決するための手段］ 本発明に依るカラー固体撮像装置及びその製造方法に於
いては、 （１）モノクローム固体撮像装置の表面を覆うカバー膜
（例えばカバー膜１４）と、前記カバー膜を覆い表面が
平坦であるＳＯＧを材料とする第一の平坦化膜（例えば
平坦化膜１５）と、前記第一の平坦化膜上で且つ前記モ
ノクローム固体撮像装置に於けるフォト・ダイオード（
例えばフォト・ダイオード部分１２）に対向する位置に
選択的に形成され赤の補色であるシアンと緑の補色であ
るマゼンタと青の補色であるイエローの三つの色の何れ
か一つに対応する第一のカラー・フィルタ膜（例えば赤
の補色であるシアンのカラー・フィルタ１１ｉ！、１６
）と、前記第一のカラー・フィルタ膜上を含む所要領域
に形成され表面が平坦であるＳＯＧを材料とする第二の
平坦化膜（例えば平坦化膜１７）と、前記第二の平坦化
膜上で且つ前記モノクローム固体撮像装置に於けるフォ
ト・ダイオードに対向する位置２こ選択的に形成され残
り二つの色の何れか一つに対応する第二のカラー・フィ
ルタ膜（例えば緑の補色であるマゼンタのカラー・フィ
ルタ膜１８）と、前記第二のカラー・フィルタ膜上を含
む所要領域に形成され表面が平坦であるＳＯＧを材料と
する第三の平坦化膜（例えば平坦化膜１９）と、前記第
三の平坦化膜上で且つ前記モノクローム固体撮像装置に
於けるフォト・ダイオードに対向する位置に選択的に形
成され残り一つの色に対応する第三のカラー・フィルタ
膜（例えば青の補色であるイエローのカラー・フィルタ
膜２０）と を備えてなるか、或いは、 （２）モノクローム固体撮像装置の表面を覆うカッ＼−
膜を形成し、次いで、ＳＯＧを材料とする第一の平坦化
膜を形成し、次いで、前記第一の平坦化膜上で且つ前記
モノクローム固体撮像装置に於けるフォト・ダイオード
に対向する位置に赤の補色であるシアンと緑の補色であ
るマゼンタと青の補色であるイエローの三つの色の何れ
か一つの色に対応する第一のカラー・フィルタ膜を選択
的に形成し、次いで、ＳＯＧを材料とする第二の平坦化
膜を形成し、次いで、前記第二の平坦化膜上で且つ前記
モノクローム固体撮像装置に於けるフォト・ダイオード
に対向する位置に残りの二つの色の何れか一つの色に対
応する第二のカラー・フィルタ膜を選択的に形成し、次
いで、ＳＯＧを材料とする第三の平坦化膜を形成し、次
いで、前記第三の平坦化膜上で且つ前記モノクローム固
体撮像装置に於けるフォト・ダイオードに対向する位置
に残り一つの色に対応する第三のカラー・フィルタ膜を
形成する工程 が含まれる。

〔作用〕

前記手段を採ることに依り、赤、緑、青に対応する各カ
ラー・フィルタ膜は均一な厚さで平坦に形成することが
できるから、各カラー・フィルタ膜を透過した光は、そ
れぞれに対応するフォト・ダイオードに確実に入射させ
ることができ、従って、フォト・ダイオードを微細化し
た場合にも、例えば、赤の色信号である光が緑の色信号
の光が入射すべきフォト・ダイオードに入射されてしま
うような虞は皆無である。

口実施例］ 第１図は本発明一実施例を説明する為の要部切断側面図
を表している。

図に於いて、１１は基板、１２はフォト・ダイオード部
分、１３は電荷転送電極、１４はＳｉ３Ｎ４膜と燐珪酸
ガラス（ｐｈｏｓｐｈｏ−ｓｉｌｉｃａｔｅ　　ｇｌａ
ｓｓ：ＰＳＧ）膜を積層してなるカバー膜、１５はＳＯ
Ｇ　（ｓｐ　ｉｎ　　ｏｎｇｌａｓｓ）からなる平坦化
膜、１６は赤の補色であるシアンのカラー・フィルタ膜
、１７はＳ。

Ｇからなる平坦化膜、１８は緑の補色であるマゼンタの
カラー・フィルタ膜、１９はＳＯＣからなる平坦化膜、
２０は青の補色であるイエローのカラー・フィルタ膜、
２１は例えばＳＯＧのカバー膜をそれぞれ示している。

第２図及び第３図は本発明一実施例を製造する場合の主
要な工程について説明する為の工程要所に於けるカラー
固体撮像装置の要部切断側面図であり、以下、これ等の
図と第１図とを参照しつつ解説する。尚、ここで、モノ
クローム（ｍｏｎｃｃ　ｈ　ｒ　ｏｍｅ）固体撮像装置
を作成するまでの工程は従来の技術と全く変わりないの
で省略し、カバー膜１４を形成した後の段階から説明す
る。

第２図参照 スピン・コート法を適用することに依って、カバー膜１
４上に平均の厚さが例えば１５００Ｃｎ、　ｍ　３程度
のＳｏＧからなる平坦化膜１５を形成してから、温度を
２００［°Ｃ〕、時間を１〔時間〕として熱処理を行う
。

この平坦化膜１５を形成することで、下地のカバー膜１
４の凹凸は殆ど補償されてしまう。

尚、ＳＯＧからなる平坦化膜１５は、形成したままで表
面は平坦になるが、必要であれば、適当な研摩を行って
も良い。

第３図参照 スピン・コート法を通用することに依り、赤の補色であ
る色素としてシアンを溶かし込んだ厚さ例えば３００　
〔ｎｍ）程度のポリメチルメタクリレート（ｐｏｌｙｍ
ｅｔｈｙｌｍｅｔｈａ　ｃ　ｒ　ｙ　ｌ　ａ　ｔ　ｅ　
：　ＰＭＭＡ）樹脂膜を形成する。

スピン・コート法を適用することに依り、ＰＭＭＡ樹脂
膜上に厚さ例えば２００ｊｎｍ：程度の５ＯＧＩ！！２
２を形成する。

通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プ
ロセスを通用することに依り、ＰＭＭＡ樹脂膜をバター
ニングする為のパターンをもつフォト・レジスト膜２３
を形成する。

エツチング・ガスをＣＦ、＋Ｏ□とする反応性イオン・
エツチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ　　ｉｏｎ　　ｅｔｃｈ
ｉｎｇ：ＲＩＥ）法を適用することに依り、ＳＯＧ膜２
２のバターニングを行う。

酸素ガスを用いたプラズマ・アッシング法を適用するこ
とに依り、ＰＭＭＡ樹脂膜のバターニンクヲ行って赤の
補色であるシアンのカラー・フィルタ膜１６を形成する
。

第１図参照 カラー・フィルタ膜１６を形成した際のマスクであるフ
ォト・レジスト膜２３を除去する。

スピン・コート法を適用することに依り、厚さ例えば５
００（ｎｍ）程度のＳＯＧからなる平坦化膜１７を形成
する。

このＳＯＧからなる平坦化膜１７の形成についても前記
工程２−（１）で説明したのと全く同じ技法を採って良
い。尚、ＳｏＧ膜２２は平坦化膜１７と材質が同じであ
ることがら、平坦化膜１７と一体のものとして表しであ
る。

スピン・コート法を通用することに依り、緑の補色の色
素としてマゼンタを溶かし込んだ厚さ例えば３００　［
ｎｍ）程度のＰＭＭＡ樹脂膜を形成する。

スピン・コート法を適用することに依り、前記工程１−
（３）で形成したＰ　Ｍ　Ｍ　Ａ樹脂膜上に厚さ例えば
２００”、ｎｍ）程度のＳＯＣ膜を形成する。

１、−（５） 通常のフォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プ
ロセスを通用することに依り、前記工程１−（３）で形
成したＰＭＭＡ樹脂膜をバターニングする為のパターン
をもつフォト・レジスト膜を形成する。

エツチング・ガスをＣＦ、　＋Ｏ□とする反応性イオン
・エツチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ　　ｉｏｎ　　ｅｔｃ
ｈｉｎｇ：ＲＩＥ）法を通用することに依り、前記工程
１−（４）で形成したＳＯＣ膜のバターニングを行う。

１、−（７１ 酸素ガスを用いたプラズマ・アッシング法を適用するこ
とに依り、前記工程１−（３）で形成したＰＭＭＡ樹脂
膜のバターニングを行って緑の補色であるマゼンタのカ
ラー・フィルタ膜１８を形成する。

前記工程１−（１）乃至１−（７）と同様な工程を繰り
返し、厚さ例えば５００ｊｎｍ、３程度のＳＯＧからな
る平坦化膜１９上に青の補色の色素としてイエローを用
いた厚さが例えば３００Ｃｎｍ〕程度のカラー・フィル
タ膜２０を形成する。

例えばスピン・コート法を適用することに依り、厚さ例
えば５００ｉ：ｎｍ；程度のＳＯＣからなるカバー膜２
１を形成する。

前記実施例に於いて用いた色素を具体的に例示すると次
の通りである。

（１）　　シアン ◎　中央合成化学 Ｎｅｏ　　５ｕｐｅｒ　　Ｂｌｕｅ　Ｃ−５５１◎　日
間化学工業 ０１ｅｏｓ０１　　Ｆａｓｔ　　Ｂｌｕｅ　　ＣＬ◎　
チバガイギー ０ｒａｓｕＩ　　Ｂｌｕｅ　　ＧＮ （２）　　マゼンタ ◎　中央合成化学 Ｎｅｏ　　５ｕｐｅｒ　　Ｒｅｄ　　Ｃ−４３４◎　日
間化学工業 ０１ｅｏｓｏｌ　　Ｆａｓｔ　　Ｒｅｃｌ　　ＧＬ。

◎　チバガイギー ０ｒａｓｏｌ　　ＰＩＮＫ　　５ＢＬＧ（３）　　イエ
ロー ◎　中央合成化学 Ｎｅｏ　　５ｕｐｅｒ　　Ｙｅｌｌｏｗ　　Ｃ−１３１
◎　日間化学工業 ０１ｅｏｓｏｌ　　Ｆａｓｔ　　Ｙｅｌｌｏｗ　　ＧＬ
Ｎ◎　チバガイギー ０ｒａｓｏｌ　　Ｙｅｌｌｏｗ　　２ＧＬＮ前記のよう
番こして作成されたカラー固体撮像装置に於ける赤の補
色であるシアンのカラー・フィルタ膜１６、緑の補色で
あるマセンタのカラー・フィルタ膜１８、青の補色であ
るイエローのカラー・フィルタ膜２０のそれぞれは、平
坦で、且つ、厚みが均一であることは云うまでもない。

［発明の効果〕 本発明のカラー固体撮像装置及びその製造方法では、モ
ノクローム固体撮像装置表面のカバー膜を覆うＳＯＣか
らなる第一の平坦化膜を形成し、第一の平坦化股上で且
つフォト・ダイオードに対向する位置に赤の補色である
シアンと緑の補色であるマゼンタと青の補色であるイエ
ローの何れか一つに対応する第一のカラー・フィルタ膜
を選択的に形成し、第一のカラー・フィルタ膜上を含む
所要領域にＳｏＧからなる第二の平坦化膜を形成し、第
二の平坦化膜上で且つフォト・ダイオードに対向する位
置に残りの色の何れか一つに対応する第二のカラー・フ
ィルタ膜を選択的に形成し、第二のカラー・フィルタ膜
上を含む所要領域にＳＯＧからなる第三の平坦化膜を形
成し、第三の平坦化膜上で且つフォト・ダイオードに対
向する位置に残り一つの色に対応する第三のカラー・フ
ィルタ膜を選択的に形成するよう己ニジている。

前記構成を採ることに依り、赤、緑、青に対応する各カ
ラー・フィルタ膜は均一な厚さで平坦に形成することが
できるから、各カラー・フィルタ膜を透過した光は、そ
れぞれに対応するフォト・ダイオードに確実に入射させ
ることができ、従って、フォト・ダイオードを微細化し
た場合にも、例えば、赤の色信号である光が緑の色信号
の光が入射すべきフォト・ダイオードに入射されてしま
うような虞は皆無である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明一実施例を説明する為の要部切断側面図
、第２図及び第３図は本発明一実施例を製造する場合の
主要な工程について説明する為の工程要所に於けるカラ
ー固体撮像装置の要部切断側面図、第４図は従来の技術
を適用して作成されたオン・ウェハ方式のカラー固体撮
像装置を説明する為の要部切断側面図を表している。 図に於いて、１１は基板、１２はフォト・ダイオード部
分、１３は電荷転送電極、１４はＳｉ３Ｎ４膜とＰＳＧ
膜を積層したカバー膜、１５１まＳＯＧからなる平坦化
膜、１６は赤の補色であるシアンのカラー・フィルタ膜
、１７はＳ　ＯＧがちなる平坦化膜、１８は緑の補色で
あるマゼンタのカラー・フィルタ膜、１９はＳＯＧから
なる平坦化膜、２０は青の補色であるイエローのカラー
・フィルタ膜、２１は例えばＳＯＧのカバー膜をそれぞ
れ示している。 特許出願人　　　冨士通株式会社 代理人弁理士　　相　谷　昭　司 代理人弁理士　　渡　邊　弘　− １２（フォト・ダイオ−８８１１分） 実施例を説明する為の要部切断側面図 第１図 １３（電荷転送電極） 第２図 ２３（フォト・レジスト膜）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）モノクローム固体撮像装置の表面を覆うカバー膜
   と、 前記カバー膜を覆い表面が平坦であるＳＯＧを材料とす
   る第一の平坦化膜と、 前記第一の平坦化膜上で且つ前記モノクローム固体撮像
   装置に於けるフォト・ダイオードに対向する位置に選択
   的に形成され赤の補色であるシアンと緑の補色であるマ
   ゼンタと青の補色であるイエローの三つの色の何れか一
   つに対応する第一のカラー・フィルタ膜と、 前記第一のカラー・フィルタ膜上を含む所要領域に形成
   され表面が平坦であるＳＯＧを材料とする第二の平坦化
   膜と、 前記第二の平坦化膜上で且つ前記モノクローム固体撮像
   装置に於けるフォト・ダイオードに対向する位置に選択
   的に形成され残り二つの色の何れか一つに対応する第二
   のカラー・フィルタ膜と、 前記第二のカラー・フィルタ膜上を含む所要領域に形成
   され表面が平坦であるＳＯＧを材料とする第三の平坦化
   膜と、 前記第三の平坦化膜上で且つ前記モノクローム固体撮像
   装置に於けるフォト・ダイオードに対向する位置に選択
   的に形成され残り一つの色に対応する第三のカラー・フ
   ィルタ膜と を備えてなることを特徴とするカラー固体撮像装置。
2. （２）モノクローム固体撮像装置の表面を覆うカバー膜
   を形成し、 次いで、ＳＯＧを材料とする第一の平坦化膜を形成し、 次いで、前記第一の平坦化膜上で且つ前記モノクローム
   固体撮像装置に於けるフォト・ダイオードに対向する位
   置に赤の補色であるシアンと緑の補色であるマゼンタと
   青の補色であるイエローの三つの色の何れか一つの色に
   対応する第一のカラー・フィルタ膜を選択的に形成し、
   次いで、ＳＯＧを材料とする第二の平坦化膜を形成し、 次いで、前記第二の平坦化膜上で且つ前記モノクローム
   固体撮像装置に於けるフォト・ダイオードに対向する位
   置に残りの二つの色の何れか一つの色に対応する第二の
   カラー・フィルタ膜を選択的に形成し、 次いで、ＳＯＧを材料とする第三の平坦化膜を形成し、 次いで、前記第三の平坦化膜上で且つ前記モノクローム
   固体撮像装置に於けるフォト・ダイオードに対向する位
   置に残り一つの色に対応する第三のカラー・フィルタ膜
   を形成する工程が含まれてなることを特徴とするカラー
   固体撮像装置の製造方法。