JPH0685224A - カラー固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 染色パターンに対する定着処理を行なうこと
なく、染色パターンを通過しない光が受光部に到達する
ことがないようなカラーフィルターを備えたカラー固体
撮像装置を製造できるようにする。 【構成】 表面に受光部２が形成された半導体基板１の
上に全面に亘って半導体基板平坦化層３を形成した後、
該半導体基板平坦化層３の上に染色用ベース材料を塗布
することにより染色ベース層１０を形成する。次に、染
色ベース層１０を受光部２に対応して区画分離すること
により受光部２毎の染色パターンベース１１を形成した
後、各染色パターンベース１１の上に全体に亘って、染
色の対象となる染色パターンベース１１の周縁部を除く
中央部と対向する部分に開口部を有する混色防止膜７を
形成する。その後、所定の色の染料を混色防止膜７の開
口部から染色の対象となる染色パターンベース１１に浸
透させることにより染色パターン１１（Ｍ）を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カラー固体撮像装置の
製造方法に関し、特に、固体撮像素子が形成された半導
体基板上に、単層で色分解用のカラーフィルタを直接に
形成するカラー固体撮像装置の製造方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置をカラー化する方法として
は、別体で製作したカラーフィルタを固体撮像装置の受
光面上に貼合わる別体方式と、固体撮像装置の受光面上
にカラーフィルタを直接に形成する一体化方式とが知ら
れているが、近年では、後者の一体化方式が主流になっ
てきている。

【０００３】図５は〜図７は後者の一体化方式により得
られるカラー固体撮像装置を示しており、図５は第１の
従来の製造方法により得られるカラー固体撮像装置の断
面構造を、図６は第２の従来の製造方法により得られる
カラー固体撮像装置の断面構造を、図７は第１の従来の
製造方法において染料を混色防止膜の開口部から浸透さ
せる状態を示している。

【０００４】以下、第１の従来の製造方法を図５及び図
７に基づいて説明する。

【０００５】まず、図５に示すように、半導体基板１の
表面に形成された受光部２の上に透明レジストよりなる
半導体基板平坦化層３を形成した後、該半導体基板平坦
化層３の上に、各画素に対応して区画、パターン化され
た染色パターンベース４，４，…を形成する（図７を参
照）。

【０００６】次に、図７に示すように、染色パターンベ
ース４，４，…の上に、染色の対象となる染色パターン
ベース４よりも広く且つ隣接する他の染色パターンベー
ス４に掛からない程度の大きさの開口部を有する混色防
止膜７を形成した後、染料を混色防止膜７の開口部から
染色の対象となる染色パターンベース４に浸透させて染
色パターン４（Ｍ）を形成する。

【０００７】次に、上記の混色防止膜７を除去した後、
染色パターンベース４，４，…の上に、次に染色する染
色パターンベース４と対応する部分に開口部を有する混
色防止膜７を形成した後、染料を混色防止膜７の開口部
から染色の対象となる染色パターンベース４に浸透させ
る工程を繰り返すことにより、図５に示すように、半導
体基板平坦化層３の上に染色パターン４（Ｍ），４
（Ｙ），４（Ｇ），４（Ｃ）を形成し、所望のカラーフ
ィルタを実現している。

【０００８】次に、染色が完了した染色パターン４
（Ｍ），４（Ｙ），４（Ｇ），４（Ｃ）の上に染色パタ
ーン平坦化層５Ａを形成した後、該染色パターン平坦化
層５の上に、固体撮像装置の感度向上のためマイクロレ
ンズ層６を形成する。

【０００９】この第１の従来の製造方法においては、混
色防止膜７を用いているために定着処理は施していな
い。

【００１０】以下、第２の従来の製造方法を図６に基づ
いて説明する。

【００１１】まず、第１の従来の製造方法と同様に、半
導体基板１の表面に形成された受光部２の上に透明レジ
ストよりなる半導体基板平坦化層３を形成した後、該半
導体基板平坦化層３の上に全面に亘って染色ベース膜を
形成する。

【００１２】次に、染色ベース膜の上にレジスト材料を
用いてパターニングした後、染料を浸透させて染色を行
なって染色パターン４´（Ｍ）を形成し、該染色パター
ン４´（Ｍ）に対して定着処理をした後、レジスト材料
を除去する。以後、上記の工程を複数回繰り返すことに
よって染色パターン４´（Ｍ），４´（Ｙ），４´
（Ｇ），４´（Ｃ）を形成した後、染色パターン４´
（Ｍ），４´（Ｙ），４´（Ｇ），４´（Ｃ）の上に保
護用透明膜５Ｂを形成し、所望のカラーフィルタを実現
している。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１の
従来の製造方法によると、染色パターンベースが形成さ
れていない領域に亘って開口部を設け、該開口部から染
料を染色パターンベースに浸透させる方式であるため、
混色防止膜に精度の良い開口部を形成するためには、必
然的に染色パターンベース同士の間の分離部分の幅を広
げる必要があるので、染色パターンベースが小さくなっ
てしまう。このため、染色パターンベースの寸法によっ
ては、図５の矢印Ａに示すように、入射光が染色パター
ン４（Ｙ）を外れて受光部２に入射する場合があり、所
望の分光特性が得られず、画質に悪影響を及ぼす場合が
ある。

【００１４】また、第２の従来の製造方法によると、半
導体基板平坦化層３の上に全面に亘って形成された染色
ベース膜に対してレジストパターンによって選択的に染
色するため、染料の定着処理が必要になるという問題、
及び染料の定着処理をしても該処理が不十分な場合には
隣接する色同士の間で混色が生じるという問題がある。

【００１５】上記に鑑み、本発明は、染色パターンに対
する定着処理を行なうことなく、染色パターンを通過し
ない光が受光部に到達することがないようなカラーフィ
ルターを備えたカラー固体撮像装置を確実に製造するこ
とができる方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、互いに区画分離して形成された各染色パ
ターンベースの上に、染色パターンベースの周縁部を除
く中央部と対向する部分に開口部を有する混色防止膜を
形成し、該混色防止膜の開口部から染料を浸透させるも
のである。

【００１７】具体的に本発明が講じた解決手段は、カラ
ー固体撮像装置の製造方法を、表面に受光部が形成され
た半導体基板の上に全面に亘って平坦化層を形成した
後、該平坦化層の上に染色用ベース材料を塗布すること
により該平坦化層の上に染色ベース層を形成し、次に、
該染色ベース層を上記受光部に対応して区画分離するこ
とにより受光部毎の染色パターンベースを形成した後、
各染色パターンベースの上に全体に亘って、染色の対象
となる染色パターンベースの周縁部を除く中央部と対向
する部分に開口部を有する混色防止膜を形成し、しかる
後、所定の染料を上記混色防止膜の開口部から染色の対
象となる染色パターンベースに浸透させることにより染
色パターンを形成する構成とするものである。

【００１８】

【作用】上記の構成により、受光部毎に区画分離された
染色パターンベースに対して染色を行うことにより染色
パターンを形成するので、染色パターンに対する定着処
理を行わなくても、隣接する染色パターン同士の間での
混色は生じない。

【００１９】また、染色の対象となる染色パターンベー
スの周縁部を除く中央部と対向する部分に開口部を有す
る混色防止膜を用いて染色を行なうため、混色防止膜の
開口部を通して供給される染料が隣接する染色パターン
ベースに浸透することがないので、隣接する染色パター
ン同士の間の分離部分の幅の寸法を極めて小さくするこ
とができる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。

【００２１】図１及び図２は、本発明の一実施例に係る
カラー固体撮像装置の製造方法を示しており、図１
（ａ）〜（ｅ）は製造工程を示す断面図であり、図２
（ａ）は図１（ｃ）に対応する斜視図であり、図２
（ｂ）は図２（ａ）における一点鎖線部分の拡大図であ
る。

【００２２】まず、図１（ａ）に示すように、受光部２
が形成された半導体基板１の上に、透明の高分子樹脂よ
りなる平坦化層としての半導体基板平坦化層３を形成し
た後、該半導体基板用平坦層３の上に染色用ベース材料
を塗布することにより該半導体基板用平坦層３の上に染
色ベース層１０を形成する。

【００２３】次に、図１（ｂ）に示すように、染色ベー
ス層１０を各画素にパターン化して、互いに分離区画さ
れた染色パターンベース１１，１１，…を形成する。こ
の場合、染色パターンベース１１，１１，…同士の間の
分離部分の幅は１μｍ以下に設定しておく。

【００２４】次に、図１（ｃ）及び図２に示すように、
染色パターンベース１１，１１，…の上に、染色の対象
となる染色パターンベース１１における周縁部を除く中
央部と対応する部分に開口部１２ａを有する混色防止膜
１２を形成した後、所定の染料Ｂを混色防止膜１２の開
口部１２ａから染色の対象となる染色パターンベース１
１に浸透させ、該染料を染色パターンベース１１に拡
散、吸着させることにより、所定の色に染色された染色
パターン１１（Ｍ）を形成する。

【００２５】次に、上記の混色防止膜１２を除去した
後、染色パターンベース１１，１１，…の上に、次に染
色の対象となる染色パターンベース１１における周縁部
を除く中央部と対応する部分に開口部を有する混色防止
膜（図示は省略している。）を形成した後、所定の染料
を該混色防止膜の上記開口部から次に染色の対象となる
染色パターンベース１１に浸透させる工程を順次繰り返
すことによって、図１（ｄ）に示すように、染色パター
ン１１（Ｇ），１１（Ｃ），１１（Ｙ）を形成し、カラ
ーフィルターを形成する。

【００２６】上記のように、染色パターンベース１１に
おける周縁部を除く中央部と対応する部分に開口部１２
ａを有する混色防止膜１２を用いて染色をするので、隣
接する染色パターンベース１１同士の間の混色を完全に
防止することができると共に、該混色防止膜１２は、染
色パターンベース１１同士の間の部分つまり隣接する画
素同士の間の部分を保護する保護膜としての機能も有し
ている。

【００２７】次に、図１（ｅ）に示すように、染色パタ
ーン１１（Ｇ），１１（Ｃ），１１（Ｍ），１１（Ｙ）
の上に、染色パターン平坦化層５Ａを形成した後、固体
撮像装置の感度向上のため、染色パターン平坦化層５Ａ
の上における各染色パターン１１（Ｇ），１１（Ｃ），
１１（Ｍ），１１（Ｙ）に対応してマイクロレンズ層６
を形成する。

【００２８】尚、本実施例においては、混色防止膜１２
を除去した後に、染色パターン１１（Ｇ），１１
（Ｃ），１１（Ｍ），１１（Ｙ）の上に染色パターン平
坦化層５Ａを形成したが、これに代えて、染色が完了し
た後に、混色防止膜１２を除去することなく、該混色防
止膜１２を染色パターン平坦化層５Ａとして利用するこ
とも可能である。

【００２９】また、本実施例においては、各染色パター
ン１１（Ｇ），１１（Ｃ），１１（Ｍ），１１（Ｙ）に
対して定着処理を行なうことなくカラーフィルターを形
成したが、定着処理を行なってもよいのは当然である。

【００３０】図３は、本発明の一実施例に係る製造方法
により得られた固体撮像装置の断面構造を、図４は従来
の製造方法により得られた固体撮像装置の断面構造をそ
れぞれ示しており、図３及び図４共にカラー固体撮像装
置に垂直方向から光が入射した場合の状態を示してい
る。

【００３１】本発明の一実施例に係る製造方法により得
られる染色パターン１１（Ｍ），１１（Ｙ），１１
（Ｇ）は、従来の製造方法により得られる染色パターン
４（Ｍ），４（Ｙ），４（Ｇ）よりも面積が大きいた
め、半導体基板１に形成される受光部２の上方を完全に
覆うことができるので図４の矢印Ａで示すような隣接画
素への光の漏れを防止できると共に、染色ベースとして
互いに分離区画された染色パターンベース１１を用いて
いるため、隣接する染色パターン１１（Ｇ），１１
（Ｃ），１１（Ｍ），１１（Ｙ）同士の間での混色が無
いカラーフィルタを実現できるので、画質の向上を図る
ことができる。

【００３２】また、カラーフィルタの厚さ（マイクロレ
ンズ下距離）が薄くなり、ＣＣＤが高画素化してマイク
ロレンズの焦点距離が短くなっても、カラーフィルタの
厚さを任意に設定することが可能となるため、受光部に
確実に光を集光させることができるので、感度が向上し
たカラー固体撮像装置を得ることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るカラ
ー固体撮像装置の製造方法によると、染色ベースを受光
部に対応して区画分離することにより受光部毎の染色パ
ターンベースを形成した後、各染色パターンベースの上
に染色の対象となる染色パターンベースの周縁部を除く
中央部と対向する部分に開口部を有する混色防止膜を形
成し、該混色防止膜の開口部から染料を染色パターンベ
ースに浸透させるため、染色パターンに対する定着処理
を行わなくても隣接する染色パターン同士の間での混色
は生じないと共に、混色防止膜の開口部を通して供給さ
れる染料が隣接する染色パターンベースに浸透すること
がないので、隣接する染色パターン同士の間の分離部分
の幅の寸法を極めて小さくすることができ、染色パター
ンを通過しない光が受光部に到達する事態を防止でき
る。

【００３４】このため、本発明によると、染色パターン
に対する定着処理を行なうことなく、染色パターンを通
過しない光が受光部に到達することがないようなカラー
フィルターを備えたカラー固体撮像装置を簡易且つ確実
に製造することができる。

【００３５】従って、カラーフィルターの薄膜化により
ＣＣＤが高画素化すると共にマイクロレンズの焦点距離
が短くなっても、感度が優れたカラー固体撮像装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）〜（ｅ）は本発明の一実施例に係るカラ
ー固体撮像装置の製造方法の各製造工程を示す断面図で
ある。

【図２】（ａ）は上記製造工程における図１（ｃ）と対
応する斜視図であり、（ｂ）は（ａ）における一点鎖線
部分の拡大図である。

【図３】本発明の一実施例に係るカラー固体撮像装置の
製造方法により得られるカラー固体撮像装置に垂直方向
の光が入射した状態を示す断面図である。

【図４】従来のカラー固体撮像装置の製造方法により得
られるカラー固体撮像装置に垂直方向の光が入射した状
態を示す断面図である。

【図５】第１の従来の製造方法により得られるカラー固
体撮像装置の断面図である。

【図６】第２の従来の製造方法により得られるカラー固
体撮像装置の断面図である。

【図７】上記第１の従来の製造方法の製造工程を示す断
面図である。

【符号の説明】

１ 半導体基板 ２ 受光部 ３ 半導体基板平坦化層（平坦化層） ５ 染色パターン平坦化層 ６ マイクロレンズ １０ 染色ベース層 １１ 染色パターンベース １１(M),１１(Y),１１(C),１１(G) 染色パターン １２ 混色防止膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木寺 昭人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (72)発明者 北村 則久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (72)発明者 冨谷 克己 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内 (72)発明者 青木 正 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電子 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面に受光部が形成された半導体基板の
   上に全面に亘って平坦化層を形成した後、該平坦化層の
   上に染色用ベース材料を塗布することにより該平坦化層
   の上に染色ベース層を形成し、次に、該染色ベース層を
   上記受光部に対応して区画分離することにより受光部毎
   の染色パターンベースを形成した後、各染色パターンベ
   ースの上に全体に亘って、染色の対象となる染色パター
   ンベースの周縁部を除く中央部と対向する部分に開口部
   を有する混色防止膜を形成し、しかる後、所定の染料を
   上記混色防止膜の開口部から染色の対象となる染色パタ
   ーンベースに浸透させることにより染色パターンを形成
   することを特徴とするカラー固体撮像装置の製造方法。