JPH04336503A - カラー固体撮像素子の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各画素上に所定のカラ
ーフィルタが形成されるカラー固体撮像素子の製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤ固体撮像素子によりカラー撮像を
行うときには、被写体から撮像素子の受光面までの光路
上に透過光を色成分毎に分離するカラーフィルタが設け
られる。このカラーフィルタは、透明基板に各色成分が
形成されたフィルタ板を固体撮像素子の受光面上に装着
するか、あるいは、受光面の各受光素子の表面にそれぞ
れ所定の色材層を形成することにより構成される。色材
層を受光面に設けてカラーフィルタを得る所謂オンチッ
プカラーフィルタを採用する場合、フィルタ板を受光面
に装着する場合に比して微細化に有利なため、小型化及
び高集積化が望まれる高解像度の固体撮像素子において
は、オンチップカラーフィルタが多く採用される傾向に
ある。このようなオンチップカラーフィルタの製造方法
については、例えば特開昭５８−１４７７０４号公報に
提案されている。

【０００３】固体撮像素子上にオンチップカラーフィル
タを形成する工程を図７乃至図９に示す。固体撮像素子
基板１には、従来より知られた工程により複数の受光素
子が水平及び垂直方向に配列形成され、さらにアクリル
系樹脂などの透明な平坦化層が形成される。そして、表
面が平坦化された固体撮像素子基板１上に、図７に示す
ようにポジ型レジストを塗布してレジスト層２を形成し
、このレジスト層２を所定のパターンを有するマスク３
により露光して現像を行う。マスク３の開口部４は、固
体撮像素子基板１の一画素に相当し、一定の間隔で設け
られており、従って、固体撮像素子基板１上のレジスト
層２にマスク３のパターンが転写され、特定の画素に対
応する領域に開口部５が形成される。続いて、図８に示
すように所望の周波数の光のみを透過する色材層６を蒸
着により形成する。この色材層６は、レジスト層２上か
ら開口部５内に露出する固体撮像素子基板１の表面にか
けて均一に形成され、レジスト層２の除去により開口部
５内を除いて除去される。従って、レジスト層２を除去
した後には、図９に示すように固体撮像素子基板１の一
画素に相当する領域にオンチップカラーフィルタとなる
色材層６が形成される。この色材層６は、光の三原色（
Ｒ、Ｇ及びＢ）またはその補色（Ｙｅ、Ｍｇ及びＣｙ）
のうちの一つで構成され、その下の画素が特定の色成分
に対応付けられる。

【０００４】さらに以上の工程をカラーフィルタの色数
に応じて適数回繰り返すことにより、光の三原色あるい
はその補色の組み合わせよりなる多色のオンチップカラ
ーフィルタが得られる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レジス
ト層２に開口部５を形成する際の露光現像条件によって
は、開口部５がテーパー状となり、色材層６の蒸着時に
開口部５の側面にも色材層６が蒸着しやすくなる。この
ため、レジスト層２が色材層６により完全に被われた形
となり、レジスト層２が除去されにくくなると共に、色
材層６の端部に浮き上がりが生じやすくなる。また、レ
ジスト層２を十分に除去するために長い時間をかけてレ
ジスト層２を溶解させると、固体撮像素子基板１上に残
される色材層６の端部が剥離したり、必要な色材層６ま
でも除去されることになるため、解像度の低下や画素の
欠陥を招くことになる。

【０００６】そこで本発明は、解像度の低下や画素の欠
陥による製造歩留まりの低下を防止するための製造方法
の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために成されたもので、その特徴とするところ
は、半導体基板の表面に複数の受光素子が水平及び垂直
方向に配列され、これらの受光素子に所定のカラーフィ
ルタがそれぞれ対応付けられたカラー固体撮像素子にお
いて、上記受光素子が形成された後の上記半導体基板上
にレジストを塗布し、形成されたレジスト層を露光して
上記半導体基板側で広くなるテーパー状の開口部を所定
の上記受光素子に対応して形成する工程と、開口部が設
けられた上記レジスト層上に特定の波長の光のみを透過
する色材層を蒸着する工程と、上記半導体基板上に残留
する上記レジスト層をこのレジスト層上の上記色材層と
共に除去する工程と、を含むことにある。

【０００８】

【作用】本発明によれば、半導体基板側に向かって広く
なるテーパー状の開口部をレジスト層に形成することで
、色材層を蒸着する際に開口部の側面に色材層が装着し
にくくなり、レジスト層上に蒸着される色材層と開口部
内の半導体基板上に蒸着される色材層とが分離される。 従って、開口部に間隙が生じて色材層の下のレジスト層
が容易に溶解される。

【０００９】

【実施例】本発明の製造方法の一実施例を図１乃至図３
に示す。固体撮像素子基板１０は、図７の固体撮像素子
基板１と同様に複数の受光素子を有し、さらに表面を平
坦にする平坦化層を備えている。まず、図１に示すよう
に、固体撮像素子基板１０上にネガ型レジストを塗布し
てレジスト層１１を形成し、このレジスト層１１をマス
ク１２により露光する。このマスク１２は、ネガ型レジ
ストに対応して図７のマスク３のパターンとは反転した
パターンを成し、レジスト層１１の残留領域に対応する
開口部１３が設けられる。従って、露光時に、レジスト
層１１の開口部１４を設けようとする領域、即ち、フィ
ルタを形成する領域に照射される光が遮蔽され、その領
域のネガ型レジストが現像時に除去されて開口部１４が
形成される。このときレジスト層１１は、固体撮像素子
基板１０側より表面側で露光が進みやすいため、現像時
において固体撮像素子基板１０側で除去されやすくなり
、その結果、固体撮像素子基板１０側に向かって広くな
るテーパー状を成す開口部１４が形成される。例えば、
この開口部１４は、レジスト層１１が１．０〜１．５μ
ｍのときに固体撮像素子基板１０側の幅が表面側の幅よ
り１．０μｍ程度広く形成される。

【００１０】そして、図２に示すように、レジスト層１
１及び開口部１４内の固体撮像素子基板１０上に所望の
周波数の光のみを透過する色材層１５ａ、１５ｂを蒸着
する。この色材層１５ａ、１５ｂは、レジスト層１１の
開口部１４が固体撮像素子基板１０側に拡がるテーパー
状を成すことから、色材層１５ａ、１５ｂの厚さがレジ
スト層１１の厚さを越えなければ、レジスト層１１上の
部分（１５ａ）と開口部１４内の部分（１５ｂ）とで分
離される。具体的には、レジスト層１１の厚さを１．０
〜１．５μｍ、色材層１５ａ、１５ｂの厚さを０．５〜
１．０μｍ程度に設ける。このため、レジスト層１１と
色材層１５ｂとの間に間隙が生じる。従って、現像時に
レジスト層１１が容易に除去され、図３に示すように固
体撮像素子基板１０の一画素に対応するように色材層１
５ｂがオンチップカラーフィルタとして形成される。そ
して、以上の工程を必要な色数に応じて繰り返し、多色
のオンチップカラーフィルタを得ることができる。

【００１１】このようにレジスト層１１の開口部１４を
固体撮像素子基板１０側で広くなるテーパー状とするこ
とで、色材層１５ａ、１５ｂを形成した後においてもレ
ジスト層１１が色材層１５ａ、１５ｂで被われることが
なくなり、色材層１５ａ、１５ｂが形成された後のレジ
スト層１１を容易に除去することができる。次に、他の
実施例を図４乃至図６に示す。これらの図において、固
体撮像素子基板１０、マスク１２及び色材層１５ａ、１
５ｂは、図１乃至図３と同一であり、同一部分には同一
符号を付してある。

【００１２】まず、受光素子が形成された固体撮像素子
基板１０上に図４に示すようにポジ型レジストを塗布し
て第１のレジスト層１１ａを形成し、この第１のレジス
ト層１１ａ上にネガ型レジストを塗布して第２のレジス
ト層１１ｂを形成する。そして、マスク１２により露光
し、このレジスト層１１ａ、１１ｂを現像すると図５に
示すように第１のレジスト層１１ａを残して開口部１４
が形成される。そこで第２のレジスト層１１ｂをマスク
として第１のレジスト層１１ａを現像して除去し、固体
撮像素子基板１０表面を露出した後に、色材層１５ａ、
１５ｂを蒸着する。この色材層１５ａ、１５ｂは、図２
と同様に、レジスト層１１ｂ上の部分（１５ａ）と開口
部１４内の部分（１５ｂ）とが分離しており、レジスト
層１１ａ、１１ｂが色材層１５ａ、１５ｂにより完全に
被われることがなくなる。さらに、レジスト層１１ａ、
１１ｂは、マスク１２による露光の際に第１のレジスト
層１１ａが感光されて固体撮像素子基板１０から剥離し
やすくなっており、色材層１５ａ、１５ｂを蒸着した後
に短い時間で容易に除去することができる。その結果、
図３と同様にして固体撮像素子基板１０の特定の画素上
に色材層１５ｂがオンチップカラーフィルタとして形成
される。以後は、以上の工程を繰り返すことにより、多
色のオンチップカラーフィルタを形成する。

【００１３】以上の製造方法によれば、レジスト層１１
、１１ａ、１１ｂを除去する際に色材層１５ｂに影響が
及びにくくなり、色材層１５ｂの剥離を防止することが
できる。なお、以上の実施例においては、開口部１４が
固体撮像素子基板１０側で広くなるテーパー上を成すレ
ジストとしてネガ型レジストを用いた場合を例示したが
、露光部分の特性を反転させるリバーサルプロセスを施
すことにより特定のポジ型レジストを用いることも可能
となる。例えば、ヘキスト社製のＡＺ−５２１４レジス
ト（ポジ型レジスト）を塗布して形成したレジスト層を
ネガ型レジスト用のマスクで露光し、露光部分のレジス
トの特性を反転させるために、加熱処理を施した後に全
面露光し（リバーサルプロセス）、そして現像すること
によりマスクパターンに応じて露光された部分に固体撮
像素子基板１０側に広くなるテーパー状の開口部を得る
ことができる。

【００１４】

【発明の効果】本発明によれば、色材層を蒸着した後に
レジスト層を効率よく除去することができるようになり
、レジスト層の残留や必要な色材層の剥離を防止するこ
とができるため、オンチップカラーフィルタを各画素に
正確に対応するように設けることができ、固体撮像素子
の製造歩留まりの低下や、解像度の劣化を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明製造方法の一実施例の第１工程を示す図
である。

【図２】本発明製造方法の一実施例の第２工程を示す図
である。

【図３】本発明製造方法の一実施例の第３工程を示す図
である。

【図４】本発明製造方法の他の実施例の第１工程を示す
図である。

【図５】本発明製造方法の他の実施例の第２工程を示す
図である。

【図６】本発明製造方法の他の実施例の第３工程を示す
図である。

【図７】従来の製造方法の第１工程を示す図である。

【図８】従来の製造方法の第２工程を示す図である。

【図９】従来の製造方法の第３工程を示す図である。

【符号の説明】

１、１０　　固体撮像素子基板 ２、１１、１１ａ、１１ｂ　　レジスト層３、１２　　
マスク ４、１３　　マスク開口部 ５、１４　　レジスト層開口部 ６、１５ａ、１５ｂ　　色材層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　半導体基板の表面に複数の受光素子が
   水平及び垂直方向に配列され、これらの受光素子に所定
   のカラーフィルタがそれぞれ対応付けられたカラー固体
   撮像素子において、上記受光素子が形成された後の上記
   半導体基板上にレジストを塗布し、形成されたレジスト
   層を露光して上記半導体基板側で広くなるテーパー状の
   開口部を所定の上記受光素子に対応して形成する工程と
   、開口部が設けられた上記レジスト層上に特定の波長の
   光のみを透過する色材層を蒸着する工程と、上記半導体
   基板上に残留する上記レジスト層をこのレジスト層上の
   上記色材層と共に除去する工程と、を含むことを特徴と
   するカラー固体撮像素子の製造方法。
2. 【請求項２】　　露光された領域が残存するネガ型レジ
   ストを上記半導体基板上に塗布して上記レジスト層を形
   成することを特徴とする請求項１記載のカラー固体撮像
   素子の製造方法。
3. 【請求項３】　　露光された領域が除去されるポジ型レ
   ジストを上記半導体基板上に塗布し、さらに露光された
   領域が残存するネガ型レジストを上記ポジ型レジスト上
   に塗布して上記レジスト層を形成することを特徴とする
   請求項１記載のカラー固体撮像素子の製造方法。
4. 【請求項４】　　上記ネガ型レジスト層を露光して開口
   部を設けた後、このネガ型レジスト層をマスクとして上
   記ポジ型レジスト層を現像して上記半導体基板表面を露
   出させることを特徴とする請求項３記載のカラー固体撮
   像素子の製造方法。