JPH10209420A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

固体撮像素子の製造方法

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JPH10209420A
JPH10209420A JP9020092A JP2009297A JPH10209420A JP H10209420 A JPH10209420 A JP H10209420A JP 9020092 A JP9020092 A JP 9020092A JP 2009297 A JP2009297 A JP 2009297A JP H10209420 A JPH10209420 A JP H10209420A
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JP
Japan
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chip
filter
color filter
imaging device
state imaging
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JP9020092A
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English (en)
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Atsushi Asai
淳 浅井
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Sony Corp
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 オンチップカラーフィルタの厚さが均一でな
いためにオンチップレンズの材料層の下地が平坦でなく
ても、色調等が優れた固体撮像素子を製造する。 【解決手段】 画素毎のオンチップカラーフィルタ33
a〜33cの厚さに対応して大きさが異なっているパタ
ーン部36a、36bを有するマスク36を用いて、オ
ンチップレンズ37a、37bの材料層であるフォトレ
ジスト35に対するリソグラフィを行う。フォトレジス
ト35の下地が平坦でなくても、ハレーション効果等を
補正することができ、オンチップレンズ37a、37b
の形状を均一にすることができて、色調等が優れた固体
撮像素子を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本願の発明は、オンチップカ
ラーフィルタとその上層のオンチップレンズとを各画素
に有する固体撮像素子の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5〜7は、補色系のオンチップカラー
フィルタを有するCCD型固体撮像素子を製造するため
の本願の発明の一従来例を示している。この一従来例で
は、図5に示す様に、Si基板11中にpウェル12を
形成し、pウェル12よりもSi基板11の表面に部分
に近い正孔蓄積領域としてのp領域13とn領域14と
を形成してセンサ15を構成する。
【0003】センサ15の側方に読出部としてのp領域
16を形成し、p領域16の側方に垂直転送部としての
n領域17を形成する。また、n領域17の下部にpウ
ェル21を形成し、n領域17の側方に画素分離部とし
てのp領域22を形成する。そして、Si基板11の表
面にゲート絶縁膜としてのSiO2 膜23を形成し、S
i基板11上の多結晶Si膜24で転送電極を形成す
る。
【0004】その後、絶縁膜としてのSiO2 膜25等
で多結晶Si膜24を覆い、パッシベーション膜である
SiO2 膜26でSi基板11及びSiO2 膜25を覆
う。そして、Al膜やW膜等である遮光膜27をSiO
2 膜26上に形成し、センサ15に対応する開口27a
を遮光膜27に設ける。
【0005】その後、パッシベーション膜であるSiN
膜31で遮光膜27等を覆い、SiN膜31上に平坦化
膜32を形成する。そして、図4(a)〜(c)にも示
す様に、赤フィルタ33a、青フィルタ33b及び黄フ
ィルタ33cを平坦化膜32上で順次にパターニングし
て、図4(d)にも示す様に、各画素に対応する市松模
様のオンチップカラーフィルタ33を形成する。
【0006】オンチップカラーフィルタ33は補色系で
あるので、青フィルタ33bと黄フィルタ33cとが積
層されて緑フィルタが形成されている。その後、オンチ
ップカラーフィルタ33上に平坦化膜34を形成し、オ
ンチップレンズの材料層としてのポジ型のフォトレジス
ト35を平坦化膜34上に塗布する。
【0007】そして、形成すべきオンチップレンズに対
応するパターン部36a、36bを有するマスク36を
用いて、フォトレジスト35を露光させる。次に、図6
に示す様に、フォトレジスト35を現像して各画素上に
パターン部35a、35bを形成し、図7に示す様に、
パターン部35a、35bをリフローさせてオンチップ
レンズ37a、37bを形成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところで、図5からも
明らかな様に、オンチップカラーフィルタ33のうちで
赤フィルタ33a、青フィルタ33bまたは黄フィルタ
33cの何れかのみを形成した部分よりも、青フィルタ
33b上に黄フィルタ33cを積層させて緑フィルタを
形成した部分の方が厚くて、オンチップカラーフィルタ
33の厚さが均一ではない。
【0009】一方、Si基板11の表面からオンチップ
レンズ37a、37bまでの高さが高いと、オンチップ
レンズ37a、37bの焦点をセンサ15の近傍に制御
すること等が容易でなくて、感度が低下する。
【0010】このため、図5に示した様に、オンチップ
カラーフィルタ33上の平坦化膜34を十分には厚くす
ることができなくて、平坦化膜34の表面を十分には平
坦にすることができない。このため、フォトレジスト3
5の露光時に平坦化膜34の段差部で光が反射すること
によるハレーション等が生じる。
【0011】そして、それにも拘らず、上述の一従来例
では、マスク36が何れの画素上でも同じ大きさd1
パターン部36a、36bを有しているので、図6に示
した様に、フォトレジスト35の現像後には、赤フィル
タ33a、青フィルタ33bまたは黄フィルタ33cの
何れかのみを形成した画素上のパターン部35aの大き
さd2 が、青フィルタ33b上に黄フィルタ33cを積
層させて緑フィルタを形成した画素上のパターン部35
bの大きさd3 よりも小さくなる。
【0012】このため、図7に示した様に、赤フィルタ
33a、青フィルタ33bまたは黄フィルタ33cの何
れかのみを形成した画素上のオンチップレンズ37aの
大きさd4 が、緑フィルタを形成した画素上のオンチッ
プレンズ37bの大きさd5よりも小さかった。従っ
て、このCCD型固体撮像素子では緑色の感度が他の色
の感度よりも高くなっており、図5〜7に示した一従来
例では色感度比や色調等の撮像特性が優れた固体撮像素
子を製造することが困難であった。
【0013】
【課題を解決するための手段】本願の発明による固体撮
像素子の製造方法は、オンチップカラーフィルタとその
上層のオンチップレンズとを各画素に有する固体撮像素
子の製造方法において、前記画素毎の前記オンチップカ
ラーフィルタの厚さに対応して大きさが異なっているパ
ターン部を有するマスクを用いて、前記オンチップレン
ズの材料層に対するリソグラフィを行うことを特徴とし
ている。
【0014】本願の発明による固体撮像素子の製造方法
は、前記材料層としてポジ型のフォトレジストを用い、
前記厚さが相対的に厚い前記オンチップカラーフィルタ
に前記大きさが相対的に小さい前記パターン部を対応さ
せることができる。
【0015】本願の発明による固体撮像素子の製造方法
は、積層構造の前記オンチップカラーフィルタを形成し
てもよい。
【0016】本願の発明による固体撮像素子の製造方法
は、単層構造の前記オンチップカラーフィルタを形成し
てもよい。
【0017】本願の発明による固体撮像素子の製造方法
では、画素毎のオンチップカラーフィルタの厚さに対応
して大きさが異なっているパターン部を有するマスクを
用いて、オンチップレンズの材料層に対するリソグラフ
ィを行っているので、オンチップカラーフィルタの厚さ
が均一でないためにオンチップレンズの材料層の下地が
平坦でなくても、この材料層におけるハレーション効果
等を補正することができて、何れの画素のオンチップレ
ンズの形状も均一にすることができる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、補色系のオンチップカラー
フィルタを有するCCD型固体撮像素子の製造に適用し
た本願の発明の一実施形態を、図1〜3を参照しながら
説明する。本実施形態でも、図1に示す様に、オンチッ
プレンズの材料層としてのポジ型のフォトレジスト35
を平坦化膜34上に塗布するまでは、既述の一従来例と
実質的に同様の工程を実行する。
【0019】しかし、本実施形態では、その後、赤フィ
ルタ33a、青フィルタ33bまたは黄フィルタ33c
の何れかのみを形成した画素上のパターン部36aは一
従来例と同じ大きさd1 を有しているが、青フィルタ3
3b上に黄フィルタ33cを積層させて緑フィルタを形
成した画素上のパターン部36bは一従来例よりも小さ
い大きさd6 を有しているマスク36を用いて、フォト
レジスト35を露光させる。
【0020】具体的には、1/4インチの光学系を用い
て画素数が38万であるCCD型固体撮像素子であれ
ば、単位画素の大きさが4.8×5.5μm程度であ
り、赤フィルタ33a、青フィルタ33bまたは黄フィ
ルタ33cの何れかのみを形成した画素上のパターン部
36aの大きさが4.2×4.9μm程度であるので、
緑フィルタを形成した画素上のパターン部36bの大き
さは4.1×4.8μm程度にする。
【0021】また、1/6インチの光学系を用いて画素
数が38万であるCCD型固体撮像素子であれば、単位
画素の大きさが3.20×3.75μm程度であり、赤
フィルタ33a、青フィルタ33bまたは黄フィルタ3
3cの何れかのみを形成した画素上のパターン部36a
の大きさが2.80×3.35μm程度であるので、緑
フィルタを形成した画素上のパターン部36bの大きさ
は2.70×3.25μm程度にする。
【0022】次に、図2に示す様に、フォトレジスト3
5を現像するが、マスク36のパターン部36a、36
bが互いに異なる大きさd1 、d6 を有しているので、
フォトレジスト35におけるハレーション効果等が補正
されていて、赤フィルタ33a、青フィルタ33bまた
は黄フィルタ33cの何れかのみを形成した画素上のパ
ターン部35aも、青フィルタ33b上に黄フィルタ3
3cを積層させて緑フィルタを形成した画素上のパター
ン部35bも、同じ大きさd2 を有する。1
【0023】次に、図3に示す様に、フォトレジスト3
5のパターン部35a、35bをリフローさせてオンチ
ップレンズ37a、37bを形成するが、何れの画素上
のパターン部35a、35bも同じ大きさd2 を有して
いるので、何れの画素上のオンチップレンズ37a、3
7bも同じ大きさd4 を有する。
【0024】なお、以上の実施形態ではオンチップレン
ズの材料層としてポジ型のフォトレジスト35を用いて
いるが、ネガ型のフォトレジストを用いることもでき
る。また、オンチップカラーフィルタ33の材料も自由
に選択することができる。
【0025】また、上述の実施形態ではフォトレジスト
35のパターン部35a、35bをリフローさせてオン
チップレンズ37a、37bを形成しているが、フォト
レジストをリフローさせた後に全面をエッチバックして
フォトレジストの形状をオンチップレンズの材料層に転
写することによってオンチップレンズを形成してもよ
い。
【0026】また、上述の実施形態ではオンチップカラ
ーフィルタ33が補色系であるが、原色系で単層構造の
オンチップカラーフィルタでも一般に色毎に厚さが異な
っているので、この様なオンチップカラーフィルタを有
する固体撮像素子の製造にも本願の発明を適用すること
ができる。
【0027】更に、上述の実施形態はCCD型固体撮像
素子の製造に本願の発明を適用したものであるが、CC
D型以外の固体撮像素子の製造にも本願の発明を適用す
ることができる。
【0028】
【発明の効果】本願の発明による固体撮像素子の製造方
法では、オンチップカラーフィルタの厚さが均一でない
ためにオンチップレンズの材料層の下地が平坦でなくて
も、この材料層におけるハレーション効果等を補正する
ことができて、何れの画素のオンチップレンズの形状も
均一にすることができるので、色感度比や色調等の撮像
特性が優れた固体撮像素子を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の一実施形態の初期の工程を示す側
断面図である。
【図2】一実施形態の中期の工程を示す側断面図であ
る。
【図3】一実施形態の終期の工程を示す側断面図であ
る。
【図4】本願の発明の一実施形態及び一従来例における
オンチップカラーフィルタを示しており、(a)〜
(c)は製造工程を順次に示す平面図、(d)は完成状
態の平面図である。
【図5】本願の発明の一従来例の初期の工程を示す側断
面図である。
【図6】一従来例の中期の工程を示す側断面図である。
【図7】一従来例の終期の工程を示す側断面図である。
【符号の説明】
33a 赤フィルタ(オンチップカラーフィルタ) 33b 青フィルタ(オンチップカラーフィルタ) 33c 黄フィルタ(オンチップカラーフィルタ) 35 フォトレジスト(材料層) 36 マスク 36a、36b パターン部 37a、37b
オンチップレンズ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オンチップカラーフィルタとその上層の
    オンチップレンズとを各画素に有する固体撮像素子の製
    造方法において、 前記画素毎の前記オンチップカラーフィルタの厚さに対
    応して大きさが異なっているパターン部を有するマスク
    を用いて、前記オンチップレンズの材料層に対するリソ
    グラフィを行うことを特徴とする固体撮像素子の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記材料層としてポジ型のフォトレジス
    トを用い、 前記厚さが相対的に厚い前記オンチップカラーフィルタ
    に前記大きさが相対的に小さい前記パターン部を対応さ
    せることを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子の製
    造方法。
  3. 【請求項3】 積層構造の前記オンチップカラーフィル
    タを形成することを特徴とする請求項1記載の固体撮像
    素子の製造方法。
  4. 【請求項4】 単層構造の前記オンチップカラーフィル
    タを形成することを特徴とする請求項1記載の固体撮像
    素子の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008153331A (ja) * 2006-12-15 2008-07-03 Toppan Printing Co Ltd カラー固体撮像素子及びその製造方法
CN104637960A (zh) * 2013-11-13 2015-05-20 恒景科技股份有限公司 影像感测装置
CN111192218A (zh) * 2019-12-31 2020-05-22 深圳市商汤科技有限公司 图像处理方法及装置、电子设备和存储介质

Cited By (4)

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