JPH077128B2

JPH077128B2 - カラ−フイルタ−の製造方法

Info

Publication number: JPH077128B2
Application number: JP62035640A
Authority: JP
Inventors: 匡志榎本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-02-20
Filing date: 1987-02-20
Publication date: 1995-01-30
Anticipated expiration: 2010-01-30
Also published as: JPS63204203A

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、カラー固体撮像素子あるいはカラーディスプ
レイ等に用いられるカラーフィルターの製造方法に関す
る。

（従来の技術）従来、例えば３つの異なる色のフィルター層を基体表面
の同一層に隙間なく形成する方法として、リフトオフを
用いる方法（特開昭:61−41102）が知られている。これ
を第５図を用いて説明する。

ガラス基板71の表面に第１のフィルター層72を真空蒸着
により形成し、さらにその上にフオトレジストを積層さ
せたあとこのパターニングを行ない、所定部分にフォト
レジスト73aを残す（同図（Ａ）参照）。そしてこのフ
ォトレジスト73aをマスクにしてドライエッチングを行
ない、不用なガラス基板71上の第１のフィルター層72を
除去する（同図（Ｂ）参照）。次に全面に第２のフィル
ター層74を真空蒸着により形成し、さらにその上にフォ
トレジストを積層させたあとこのパターニングを行ない
所定部分にフオトレジスト73bを残す（同図（Ｃ）参
照）。このフォトレジスト73bをマスクにして第２フィ
ルター層74の不用となる部分をドライエッチングにより
除去する（同図（Ｄ）参照）。このあと、全面に第３の
フィルター層75を真空蒸着により形成する（同図（Ｅ）
参照）。

そして最後に、これまでの工程において積層されたフォ
トレジスト73a,73b（同図（Ｅ）参照）をレジスト剥離
液に浸漬し、超音波をかけて剥離する。こうしてガラス
基板71の表面上には第１乃至第３のフィルター層72,74,
75が形成される（同図（Ｂ）参照）。

（発明が解決しようとする問題点）上記方法によりガラス基板71の表面上に色の異なるフィ
ルター層72,74,75を形成した場合、フィルター層74,75
の不用な部分はレジスト剥離液によるフォトレジスト73
a,73bの剥離と同時に除去される。しかしこのときフィ
ルター層74の片端の段差部分とフィルター層75の両端の
段差部分は引っ張られて除去されるためにその部分は平
坦とならずに突起状になる恐れがある。突起状になった
部分とそうでない部分とではフィルター層の厚さが異な
るために、厚さの違いになる分光特性の違いが起こる。
そして、フィルター層74の片端やフィルター層75の両端
にできる突起の大きさがばらつくと素子毎に特性のばら
つきが生じる。そこで、突起を小さくしてより平坦化を
実現するために上記方法においては超音波を共に用いて
いるが、もしフィルター層をガラス基板にではなく固体
撮像素子上に形成して超音波を用いると素子の特性、例
えば暗時出力の特性などに悪影響を与える恐れがある。
そのため上記方法によっては平坦なフィルター層を形成
することが困難であった。

本発明においては、各フィルター層の表面を平坦にする
ことが可能なカラーフィルターの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段）上記目的を達成するために本発明においては、基板上に
凹部，凸部を形成する工程と、フィルター層を前記凹
部，凸部上にこれらの段差がほぼなくなるように形成す
る工程と、前記フィルター層のエッチングを前記凸部が
露出するまで行なう工程とを含むことを特徴とするカラ
ーフィルターの製造方法を提供する。

（作用）フィルター層を凹部、凸部上に、そのフィルター層の表
面がほぼ段差がなくなるように形成してから全面エッチ
ングを凸部が露出するまで行うため、表面が平坦化した
フィルター層を形成することができる。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

まず第１図にカラーフィルターを形成する際の基体とな
る固体撮像素子の断面図を示し、その構造について簡単
に説明する。例えばシリコン基板に感光面素部４が設け
られており、凹部２に入射してきた光は感光画素部４に
おいて光電変換され、光の強さに応じた電荷にかわる。
ここで生じた電荷は転送ゲート領域５を通り電荷転送領
域６に転送される。この際、電荷の転送は転送ゲート７
によって行なう。また感光画素部４以外に電荷が生じな
いように、それ以外の部分には遮光層９が設けられてい
る。さらに転送ゲート７、遮光層９の周囲及び受光層４
上には透明な絶縁膜８が形成されている。また、感光画
素部４と電荷転送領域６は、転送ゲート領域５の部分を
除いて、チャネルストップ領域10によって分離されてい
る。そしてこの固体撮像素子において、光を入射させる
領域が凹部２であり、かつ光を遮光する領域が凸部３で
ある。このような構造の基板１上にカラーフィルターは
形成される。

ここで、シリコン基板１上に凸部が形成された固体撮像
素子を基体としたが、以下の各実施例においてはこれを
基板と称し、さらに固体撮像素子の内部構造を図示は省
略する。

次に第１の実施例を第２図を用いて説明する。固体撮像
素子である基板11の凹部，凸部の凹凸が平坦化するよう
にアクリル系樹脂等の密着性の良好な、かつ無色・透明
な樹脂を基板11に被着・硬化させることにより平坦層12
aを形成する。次に天然タンパク質であるゼラチン等の
無色・透明なフォトレジストを塗布・露光・現像により
パターニングし、中間層12bを形成する。このようにし
て凸部（中間層12b）及び凹部（パターニングにより中
間層12bが除去された部分）を設ける（同図（Ａ）参
照）。

予め着色されたアクリル系樹脂等を中間層12b上および
そのパターニングにより露出した平坦層12a上に、その
表面が平坦化するように厚めに塗布し、硬化させ第１の
フィルター13を形成させる（同図（Ｂ）参照）。

第１のフィルター層13をO₂雰囲気中でプラズマエッチン
グ又は微細パターンのエッチングに有効なRIE（反応性
イオンエッチング）等のドライエッチングで少なくとも
中間層12bが露出するまで行ない、所定の厚さに形成す
る（同図（Ｃ）参照）。

以下、第１のフィルター層13を形成したのと同様に、そ
の上層に、フォトレジストのパターニングにより中間層
12cを形成し、その表面が平坦化するように厚めに第２
のフィルターを形成し、このフィルターを中間層12cの
凸部が露出するまでエッチングすることにより第２のフ
ィルター層14を形成する。更に同様に、その上層に、フ
ォトレジストのパターニングにより中間層12dを形成
し、その表面が平坦化するように厚めに第３のフィルタ
ーを形成し、このフィルターを中間層12dの凸部が露出
するまでエッチングすることにより第３のフィルター層
15を形成する。これにより、例えば原色のＲ（赤）、Ｇ
（緑）、Ｂ（青）の３色のフィルター層から成るカラー
フィルターを構成する（同図（Ｄ）参照）。尚、中間層
12bの形成と同様第2,第３のフィルター層14,15の各層に
は中間層12と12dが、そして最上層には透明なアクリル
系樹脂等の保護膜12eが形成されている。

このように形成されたカラーフィルターは、ドライエッ
チングにより各層に形成された中間層、フィルター層の
表面が平坦化しているためにフィルターの分光特性を一
定にすることができ、各素子毎のフィルターの特性のば
らつきも抑えることができる。

次に第２の実施例を第３図を用いて説明する。基板21の
凹部，凸部に第１のフィルター層22をその表面が平坦化
する厚さに被着、硬化させる。そしてその上にフォトレ
ジストの塗布・露光・現像を行ない所定部分をパターニ
ングし中間層23aを形成する（同図（Ａ）参照）。

中間層23aによりマスクされていない第１のフィルター
層をドライエッチングにより除去する。この際中間層23
aもエッチングされるので、中間層23aと第１のフィルタ
ー層との選択比を考慮しておく必要があり、マスクされ
ていない第１のフィルター層が全て除去されたとき中間
層23aが残っていることが必要である（同図（Ｂ）参
照）。

ドライエッチングによって第１のフィルター層22が除去
され、基板21が露光した部分を凹部、中間層23aの形成
された部分を凸部とし、双方に第２のフィルター層24を
それらの間に段差がなくなるように塗布し、硬化させ形
成する（同図（Ｃ）参照）。

第２のフィルター層24のドライエッチングを第１のフィ
ルター層22と同じ厚さになるまで行なう（同図（Ｄ）参
照）。

同図（Ａ）乃至同図（Ｃ）と同様な工程を同図（Ｅ）乃
至同図（Ｇ）で行ない、第１のフィルター層22の隣りの
第２のフィルター層24の形成と、中間層23bのパターニ
ングと、基板21の露出した部分への第３のフィルター層
25の全面塗布・硬化が行なわれる。

そして第３のフィルター層25にドライエッチングを行な
い中間層23bを露出させ、かつ、第３のフィルター層24
を第1,第２のフィルター層22,24と同じ厚さにする。さ
らにこれらの上層に無色・透明なアクリル系樹脂等の保
護膜23cを形成させる（同図（Ｈ）参照）。

このように形成されたカラーフィルターは、基板21の表
面に隣り合うように隙間なく異なる３色のフィルター層
が形成され、しかも同じ厚さ、さらにそれらの表面が平
坦化されるため、分光特性の良いカラーフィルターが得
られる。

次に第３の実施例を第４図を用いて説明する。同図
（Ａ）乃至同図（Ｂ）の工程は第２図（Ａ）乃至第２図
（Ｂ）と同様なため、各名称番号を最上桁以外同じもの
にし説明を省略する。

中間層33aの形成された部分の凸部と黄色に着色された
第１のフィルター層32が除去され基板31が露出した部分
の凹部にアクリル系樹脂等の無色・透明な樹脂をその表
面が平坦化するように厚めに塗布し、硬化させ第２のフ
ィルター層34を形成させる（同図（Ｃ）参照）。

第２のフィルター層34のドライエッチングを行ない同時
に中間層33aをできるだけ薄くする（同図（Ｄ）参
照）。

中間層33a,第２のフィルター層34上に無色・透明なフォ
トレジストの塗布・露光・現像を行ない、所定部分をパ
ターニングし中間層33bを形成する（同図（Ｅ）参
照）。

中間層33bの部分を凸部、パターニングにより中間層33b
の除去された部分を凹部とし、双方にシアン色に着色さ
れた第３のフィルター層35をその表面が平坦化するよう
に厚めに塗布し、硬化させる（同図（Ｆ）参照）。

第３のフィルター層35のドライエッチングを行ない、少
なくとも中間層33bを露出させ、かつ第３のフィルター
層35をその表面が平坦な所定の厚さにする（同図（Ｇ）
参照）。

最後に、中間層33b,第３のフィルター層上に透明なアク
リル系樹脂等を塗布し、硬化させ保護膜33cを形成する
（同図（Ｈ）参照）。

このように形成されたカラーフィルターは、第１のフィ
ルター層32がYe（イエロー）、第３のフィルター層35が
Cy（シアン）に着色されているので、第1,第２のフィル
ター層32,35が重なった部分はＧ（グリーン）のフィル
ター層としての機能を持たせることができる。さらに各
フィルター層の表面は平坦であるために分光特性の良い
カラーフィルターが得られる。

次に第４の実施例を第５図を用いて説明する。同図
（Ａ）乃至同図（Ｂ）の工程は第２図（Ａ）乃至第２図
（Ｂ）と同様であり、かつ同図（Ｃ）乃至同図（Ｄ）の
工程は第３図（Ｃ）乃至第３図（Ｄ）と同様なため、各
名称番号を最上桁以外同じものにし説明を省略する。

中間層43a,無色・透明な第２のフィルター層44上に第３
のフィルター層を全面塗布、硬化させる。さらいその上
に無色・透明なフォトレジスト43bの塗布・露光・現像
を行ない所定部分をパターニングし中間層43bを形成す
る（同図（Ｅ）参照）。

中間層43bをマスクとしてドライエッチングにより第１
のフィルター層42上の第３のフィルター層45の所定部分
を除去し、中間層43aを露出させる（同図（Ｆ）参
照）。

最後に、中間層43a,43b上に無色・透明なアクリル系樹
脂等を塗布・硬化させ保護膜43cを形成する（同図
（Ｇ））。

このように形成されたカラーフィルターは第３の実施例
と同様な作用・効果が生じる。

次に第５の実施例を第６図を用いて説明する。基板51自
体の凹部，凸部に第１のフィルター層52をその表面が平
坦化する厚さに被着・硬化させる（同図（Ａ）参照）。

第１のフィルター層52にドライエッチングを行ない、基
板51の凸部を露出させ、基板51の凹部にのみ第１のフィ
ルター層52を残す（同図（Ｂ）参照）。

基板51全面にフォトレジストを形成し、パターニングに
より中間層53aを所定の第１のフィルター層52上に形成
する（同図（Ｃ）参照）。

中間層53aでマスクされた以外の第１のフィルター層52
をドライエッチングにより除去する。そして中間層53a
が形成されている部分を凸部、基板51が露出している部
分を凹部とし、双方に第２のフィルター層54をその表面
が平坦化するように塗布し、硬化させ形成する。（同図
（Ｄ）参照）。

第２のフィルター層54のドライエッチングを行ない、基
板51の凹部に第２のフィルター層54を残す（同図（Ｅ）
参照）。

第１のフィルター層52およびこれと隣り合うどちらか一
方の第２のフィルター層54上にパターニングにより中間
層53bを形成したあと、これをマスクにして不用となる
第２のフィルター層54をドライエッチングを行なって除
去する（同図（Ｆ）参照）。

中間層53bが形成された部分を凸部、基板51が露出した
部分を凹部とし、双方に第３のフィルター層55を塗布し
その表面が平坦となるように形成する（同図（Ｇ）参
照）。第３のフィルター層55にドライエッチングを行な
い、基板55の凹部に第３のフィルター層を残す。さらに
全面に無色・透明なアクリル系樹脂等を塗布・硬化させ
保護膜53cを形成する（同図（Ｈ）参照）。

このように形成されたカラーフィルターは、第２の実施
例と同様な作用・効果が生じる。

なお、第１の実施例の第２図（Ａ）に示した基板11の表
面に形成した平坦層2aを形成せずに、直接基板11の表面
に第１のフィルター13を形成してもよい。

また、第3,第４の実施例において第２のフィルター層34
（第４図（Ｄ）参照）、44（第５図（Ｄ）参照）は無色
・透明なアクリル系樹脂としたが、無色・透明なウォト
レジストを用いてもよい。

また、第１乃至第５の実施例において保護膜は無色・透
明なアクリル系樹脂としたが、これに代わって無色・透
明なフォトレジストを用いてもよい。

さらに、第１乃至第５の実施例において保護膜を最上層
に形成したが保護膜を形成しなくてもよい。

なお、第１乃至第５の実施例において、予め所定の濃度
に着色されたフィルター層を塗布したがこれに限らず、
無色透明なフィルター層を形成したあとで従来からある
染色液に浸漬しフィルター層を所定の濃度に染色する方
法を用いてもよい。この場合、このフィルター層のまわ
りの別のフィルター層や中間層となる材料が染色により
染色されなければよい。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、各フィルター層の
表面を平坦化することができるため分光特性に優れた色
再現性の良いカラーフィルターを作ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のカラーフィルターが形成されるカラー
固体撮像素子の断面図、第２図乃至第６図は本発明の第
１乃至第５の実施例を示したカラーフィルターの製造工
程の図、第７図は従来のカラーフィルターの製造工程を
示した図。基板……11,21,31,41,51 平坦層……12a 中間層……12b,12c,12d,23a,23b,33a,33b,43a,43b,53a,
53b 保護膜……12e,23c,33c,43c,53c 第１のフィルター層……13,22,32,42,52 第２のフィルター層……14,24,34,44,54 第３のフィルター層……15,25,35,45,55

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、凹部，凸部を有するようにパタ
ーニングされた中間層を形成する工程と、前記凹部，凸
部が形成された基板上に、これらの段差がほぼなくなる
ようにフィルター層を形成する工程と、前記フィルター
層のエッチングを、少なくとも前記中間層の凸部が露出
するまで行うことにより、前記凹部にのみにフィルター
層を形成する工程とを含むことを特徴とするカラーフィ
ルターの製造方法。