JP2006351775A - Method of manufacturing color filter, method of manufacturing solid-state imaging device and the solid-state imaging device employing the filter - Google Patents
Method of manufacturing color filter, method of manufacturing solid-state imaging device and the solid-state imaging device employing the filter Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006351775A JP2006351775A JP2005175115A JP2005175115A JP2006351775A JP 2006351775 A JP2006351775 A JP 2006351775A JP 2005175115 A JP2005175115 A JP 2005175115A JP 2005175115 A JP2005175115 A JP 2005175115A JP 2006351775 A JP2006351775 A JP 2006351775A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- color filter
- color
- forming
- filter
- solid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Optical Filters (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子の製造方法およびこれを用いた固体撮像素子にかかり、特に薄型で平坦なカラーフィルタの形成方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a color filter, a method for manufacturing a solid-state imaging device, and a solid-state imaging device using the same, and more particularly to a method for forming a thin and flat color filter.
一般に、MOS型やCCD型の固体撮像素子等に用いられているカラーフィルタは、3色もしくは4色の着色されたレジストを使用し、レジストコートプロセス及び現像プロセスによって、平坦面上にパターン形成されている(例えば、下記特許文献1参照)。
In general, color filters used in MOS-type and CCD-type solid-state imaging devices, etc., use colored resists of three or four colors, and are patterned on a flat surface by a resist coating process and a development process. (For example, refer to
カラーフィルタは次のようにして製造される。まず、平坦面上に例えばB(青色)のカラーフィルタ材料である着色レジストを塗布し、露光及び現像処理を行ってパターニングした後、熱処理又は紫外線照射を行って固着させることで、Bのカラーフィルタを形成する。次に、Bのカラーフィルタ及び平坦面上に、例えばG(緑色)のカラーフィルタ材料である着色レジストを塗布し、露光及び現像処理を行ってパターニングした後、熱処理又は紫外線照射を行って固着させることで、Gのカラーフィルタを形成する。最後に、B、Gのカラーフィルタ及び平坦面上に、例えばR(赤色)のカラーフィルタ材料である着色レジストを塗布し、露光及び現像処理を行ってパターニングした後、熱処理又は紫外線照射を行って固着させることで、Rのカラーフィルタを形成する。たとえば、従来例のカラーフィルタの一例では、感光基Pを含有しているため着色基の密度が小さく、また現像によるウェット処理によりパターニングされるため、着色基を含む残渣が付着していることがある。 The color filter is manufactured as follows. First, a color resist, for example, a B (blue) color filter material is applied on a flat surface, patterned by exposure and development, and then fixed by heat treatment or ultraviolet irradiation, so that the B color filter Form. Next, a colored resist, for example, a G (green) color filter material is applied onto the B color filter and the flat surface, exposed and developed for patterning, and then fixed by heat treatment or ultraviolet irradiation. Thus, a G color filter is formed. Finally, on the B and G color filters and the flat surface, for example, a colored resist, which is an R (red) color filter material, is applied, patterned by exposure and development, and then subjected to heat treatment or ultraviolet irradiation. By fixing, an R color filter is formed. For example, in an example of a conventional color filter, since the photosensitive group P is contained, the density of the coloring group is low, and since the patterning is performed by wet processing by development, a residue containing the coloring group is attached. is there.
この他平坦にカラーフィルタを形成するために、ポジ型レジストを形成し、この上に有機顔料を形成することにより、ドライプロセスでカラーフィルタパターンを形成する方法(特許文献2)も提案されているが、レジストの剥離が困難であるなどの問題があった。 In addition, in order to form a color filter flat, a method of forming a color filter pattern by a dry process by forming a positive resist and forming an organic pigment thereon (Patent Document 2) has also been proposed. However, there are problems such as difficulty in stripping the resist.
近年、固体撮像素子においては、高解像度化、高感度化への要求は高まる一方であり、ギガピクセル以上まで撮像画素数の増加が進んでいる。このような状況の中で、チップサイズを大型化することなく高解像度を得るためには、単位画素あたりの面積を縮小し、高集積化を図る必要がある。さらにまた、固体撮像素子の作りこまれた基板(シリコン基板)は、フィルタ上にさらにレンズを積層して、実装される。このため、レンズと光電変換部との位置精度が重要となり、またその距離すなわち高さ方向の距離も、製造工程における位置精度を確保するという目的だけでなく、使用時における感度(光電変換効率)面でも重要な要素となる。 In recent years, demands for higher resolution and higher sensitivity have been increasing in solid-state imaging devices, and the number of imaging pixels has been increasing to more than gigapixels. Under such circumstances, in order to obtain high resolution without increasing the chip size, it is necessary to reduce the area per unit pixel and achieve high integration. Furthermore, the substrate (silicon substrate) on which the solid-state imaging device is built is mounted by further stacking lenses on the filter. For this reason, the positional accuracy between the lens and the photoelectric conversion unit is important, and the distance, that is, the distance in the height direction, is not only for the purpose of ensuring the positional accuracy in the manufacturing process, but also the sensitivity during use (photoelectric conversion efficiency). It is also an important factor in terms.
ところで、このような固体撮像素子においては、微細化により、カラーフィルタ材料をパターニングする際、前述した方法では、十分なパターニング精度を得ることができなくなってきている。 By the way, in such a solid-state imaging device, when patterning a color filter material due to miniaturization, it has become impossible to obtain sufficient patterning accuracy by the above-described method.
また、各色のフィルタ層を形成するための着色レジストの現像工程はウェットプロセスであるため、パターンエッジを急峻に形成するのは困難であり、テーパ断面となりやすく、これも光の回り込みによる混色の原因となりやすい。また、現像後、表面を純水洗浄し、リンス工程を経て各色のフィルタ層のパターン形成がなされるが、このとき現像工程で除去された液中の着色レジストが再付着しやすいという問題もあった。
また、仮に高精度のパターン形成が実現できたとしても、薄型化が進むにつれて、斜め方向からの光の入射による混色の問題が大きくなり、混色のない薄型カラーフィルタが求められていた。
In addition, since the development process of the colored resist for forming the filter layer of each color is a wet process, it is difficult to form a sharp pattern edge, and it is easy to form a tapered cross section, which is also a cause of color mixing due to light wraparound It is easy to become. In addition, after development, the surface is washed with pure water, and a filter layer pattern for each color is formed through a rinsing process. At this time, there is also a problem that the colored resist in the liquid removed in the developing process tends to adhere again. It was.
Even if high-accuracy pattern formation can be realized, the problem of color mixing due to the incidence of light from an oblique direction increases as the thickness is reduced, and a thin color filter without color mixing has been demanded.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高精度のパターン形成を可能にし、混色を防ぐとともに薄型化を実現することのできるカラーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。
また、薄型化をはかり、高度の微細化に際しても高感度で信頼性の高い固体撮像素子を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a color filter that enables high-precision pattern formation, prevents color mixing, and realizes thinning.
Another object of the present invention is to provide a solid-state imaging device that is highly sensitive and highly reliable even when it is thinned and is highly miniaturized.
本発明のカラーフィルタの製造方法は、基体表面に、第1の色のカラーフィルタを構成する第1のカラーフィルタと、前記第1の色とは異なる第2の色のカラーフィルタを構成する第2のカラーフィルタとを配列してなるカラーフィルタの製造方法であって、前記基体表面に、各色のカラーフィルタを分離するためのフィルタ分離層を形成する工程と、前記フィルタ分離層に第1のカラーフィルタを形成するための第1の開口を形成する工程と、前記第1の開口の形成された基体表面に第1の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、CMPにより平坦化し、前記第1の開口に第1の色のカラーフィルタ材料が充填された第1のカラーフィルタを形成する工程と、前記第1のカラーフィルタの形成された、前記フィルタ分離層に第2のカラーフィルタを形成するための第2の開口を形成する工程と、前記第2の開口の形成された基体表面に第2の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、平坦化によって、前記フィルタ分離層上の第2の色のカラーフィルタ材料を除去し、前記第2の開口に第2の色のカラーフィルタ材料が充填された第2のカラーフィルタを形成する工程とを含み、前記第1のカラーフィルタと第2のカラーフィルタとを前記基体上に配列するようにしたことを特徴とする。 The color filter manufacturing method of the present invention includes a first color filter constituting the first color filter and a second color filter different from the first color on the substrate surface. A method of manufacturing a color filter in which two color filters are arranged, the step of forming a filter separation layer for separating the color filters of each color on the surface of the substrate, and a first step in the filter separation layer A step of forming a first opening for forming a color filter; a step of applying a color filter material of a first color to the surface of the substrate on which the first opening is formed; planarization by CMP; Forming a first color filter in which one opening is filled with a color filter material of a first color; and forming a second color in the filter separation layer in which the first color filter is formed. A step of forming a second opening for forming a filter; a step of applying a color filter material of a second color to the surface of the substrate on which the second opening is formed; Removing the second color filter material above to form a second color filter filled with the second color filter material in the second opening, the first color The filter and the second color filter are arranged on the substrate.
この方法により、フィルタ分離層を形成しておき、各色の形成領域に開口を形成しながら、対応する色のカラーフィルタ材料を形成し、平坦化するようにしているため、高精度に色区画を規定されたカラーフィルタを形成することが可能となる。また、フィルタ分離層によって隣接する色のカラーフィルタが分離されているため、薄型化に際しても混色のおそれもなく高精度のパターン形成が可能となる。さらにまた、ドライエッチングにより第1の色のカラーフィルタ材料をパターニングしているため、基体表面に残留部が形成されたり、残渣が付着したりすることもなく、急峻なパターンエッジを持つ高精度のパターンを形成することが可能となる。また、平坦化工程により、上層に第1の色のカラーフィルタ材料が付着している場合にも確実に除去され、残留を防止することができる。隣接する色のカラーフィルタ同士の段差をより低減することができ、さらなる混色の防止や薄型化が可能となる。また、隣接する色のカラーフィルタが分離されているため、染色系のカラーフィルタを用いても混色を防止することができる。さらにまた、パターニングに際してカラーフィルタ材料自体に感光基をもつことは不要であるため、フィルタとしての使用時に不要な感光基の含有率を低減することができ、透光性が向上し、かつ着色基の含有率をあげることができるため、全体としての膜厚を低減することができ、微細化に際しても光量の損失を低減し、高感度の素子を形成することが可能となる。 By this method, the filter separation layer is formed, and the color filter material of the corresponding color is formed and flattened while forming the opening in the formation region of each color. A defined color filter can be formed. In addition, since the adjacent color filters are separated by the filter separation layer, a highly accurate pattern can be formed without the risk of color mixing even when the thickness is reduced. Furthermore, since the color filter material of the first color is patterned by dry etching, there is no residue formed on the surface of the substrate, and no residue adheres, and a high-precision with a sharp pattern edge. A pattern can be formed. Further, the flattening step can surely remove the color filter material of the first color on the upper layer and prevent the residue from remaining. The step between adjacent color filters can be further reduced, and further color mixing can be prevented and the thickness can be reduced. Further, since adjacent color filters are separated, color mixture can be prevented even if a dye-based color filter is used. Furthermore, since it is not necessary to have a photosensitive group in the color filter material itself during patterning, the content of unnecessary photosensitive groups can be reduced when used as a filter, the translucency is improved, and the colored group is improved. Therefore, the film thickness as a whole can be reduced, the loss of light amount can be reduced even when miniaturization is performed, and a highly sensitive element can be formed.
また本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記第2の開口を形成する工程は、前記フィルタ分離層表面にフォトリソグラフィにより感光性レジストパターンを形成する工程と、前記感光性レジストパターンをマスクとして異方性エッチングにより前記フィルタ分離層に第2の開口を形成する工程とを含み、前記感光性レジストパターンを残した状態で、前記第2の色のカラーフィルタ材料を形成する工程とを含む。 In the color filter manufacturing method of the present invention, the step of forming the second opening is different from the step of forming a photosensitive resist pattern by photolithography on the surface of the filter separation layer, and using the photosensitive resist pattern as a mask. Forming a second opening in the filter separation layer by isotropic etching, and forming a color filter material of the second color while leaving the photosensitive resist pattern.
この方法により、各色同士の接触を確実になくすことができるため、着色基の残渣による混色を防止することができる。 By this method, the contact between the colors can be reliably eliminated, so that color mixing due to the residue of the coloring group can be prevented.
また本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記フィルタ分離層は、厚さが0.5μm以下である。 In the color filter manufacturing method of the present invention, the filter separation layer has a thickness of 0.5 μm or less.
この方法により、同程度の厚さのカラーフィルタ層が形成され、より薄型化が可能となる。また、このフィルタ分離層の幅は0.2μm以下であることが望ましい。 By this method, a color filter layer having the same thickness is formed, and the thickness can be further reduced. The width of the filter separation layer is desirably 0.2 μm or less.
また本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記フィルタ分離層を形成する工程は、プラズマCVD法により酸化シリコン膜を形成する工程を含む。 In the color filter manufacturing method of the present invention, the step of forming the filter separation layer includes a step of forming a silicon oxide film by a plasma CVD method.
この方法により、このフィルタ分離層はプラズマCVD法により形成した酸化シリコン膜で構成することにより、緻密で、分離性の高い領域を形成することができる。 By this method, this filter separation layer is formed of a silicon oxide film formed by a plasma CVD method, so that a dense and highly separable region can be formed.
また本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記フィルタ分離層を形成する工程に先立ち、窒化シリコン膜を形成する工程を含み、前記窒化シリコン膜をストッパとして前記第1および第2の開口を形成するようにした。 The color filter manufacturing method of the present invention includes a step of forming a silicon nitride film prior to the step of forming the filter isolation layer, and the first and second openings are formed using the silicon nitride film as a stopper. I did it.
この方法により、高精度に区画の規定されたフィルタ分離層を形成することができ、しかもこのストッパ層は窒化シリコンであるためパッシベーション膜としても有効であり、膜厚の増大ひいては素子の高さの増大を招くことなく信頼性の高い固体撮像素子を形成することが可能となる。 This method makes it possible to form a filter separation layer having a defined section with high accuracy, and since this stopper layer is made of silicon nitride, it is also effective as a passivation film, increasing the film thickness and consequently the height of the element. A highly reliable solid-state imaging device can be formed without causing an increase.
また本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記フィルタ分離層を形成する工程に先立ち、有機膜を形成する工程を含み、前記有機膜をストッパとして前記第1および第2の開口を形成するようにしたことを特徴とする。 In addition, the color filter manufacturing method of the present invention includes a step of forming an organic film prior to the step of forming the filter separation layer, and the first and second openings are formed using the organic film as a stopper. It is characterized by that.
この方法により、形成が容易で、かつ高温工程を経ることなく形成できる。 By this method, it is easy to form and can be formed without going through a high temperature process.
また本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記平坦化により第2のフィルタ層を形成する工程は、CMP工程である。 In the color filter manufacturing method of the present invention, the step of forming the second filter layer by the planarization is a CMP step.
この方法により、確実に重なり部分のないフィルタ層のパターニングが可能となる。 By this method, it is possible to reliably pattern the filter layer without an overlapping portion.
また本発明のカラーフィルタの製造方法は、前記平坦化により第2のフィルタ層を形成する工程は、エッチバック工程である。 In the color filter manufacturing method of the present invention, the step of forming the second filter layer by the planarization is an etch back step.
この方法により、確実に重なり部分のないフィルタ層のパターニングが可能となる。 By this method, it is possible to reliably pattern the filter layer without an overlapping portion.
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、基板表面に固体撮像素子を配列した固体撮像素子部を形成する工程と、前記固体撮像素子上にカラーフィルタを形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法であって、前記カラーフィルタの形成工程が、基板表面に形成された固体撮像素子上に平坦化膜を形成した後、この平坦化膜上に窒化シリコン膜を形成する工程と、さらにこの上層に、各色のカラーフィルタを分離するためのフィルタ分離層を形成する工程と、前記窒化シリコン膜をエッチングストッパとして前記フィルタ分離層に第1のカラーフィルタを形成するための第1の開口を形成する工程と、前記第1の開口の形成された基板表面に第1の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、CMPにより平坦化し、前記第1の開口に第1の色のカラーフィルタ材料が充填された第1のカラーフィルタを形成する工程と、前記窒化シリコン膜をエッチングストッパとして、前記第1のカラーフィルタの形成された、前記フィルタ分離層に第2のカラーフィルタを形成するための第2の開口を形成する工程と、前記第2の開口の形成された基板表面に第2の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、平坦化によって、前記フィルタ分離層上の第2の色のカラーフィルタ材料を除去し、前記第2の開口に第2の色のカラーフィルタ材料が充填された第2のカラーフィルタを形成する工程とを含み、前記第1のカラーフィルタと第2のカラーフィルタとを前記基板上に配列する。 According to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a solid-state image pickup device comprising: a step of forming a solid-state image pickup element portion having solid-state image pickup elements arranged on a substrate surface; and a step of forming a color filter on the solid-state image pickup element. In the manufacturing method, the color filter forming step includes a step of forming a planarizing film on the solid-state imaging element formed on the substrate surface, and then forming a silicon nitride film on the planarizing film. Forming a filter separation layer for separating the color filters of each color on the upper layer, and forming a first opening for forming a first color filter in the filter separation layer using the silicon nitride film as an etching stopper; A step of applying a color filter material of a first color to the surface of the substrate on which the first opening is formed, planarizing by CMP, and applying a first color to the first opening. Forming a first color filter filled with a color filter material of color, and using the silicon nitride film as an etching stopper, a second color filter is formed on the filter separation layer on which the first color filter is formed A step of forming a second opening for forming a color filter material; a step of applying a color filter material of a second color to the surface of the substrate on which the second opening is formed; Removing the second color filter material, and forming a second color filter filled with the second color filter material in the second opening, and the first color filter. And a second color filter are arranged on the substrate.
この方法により、混色がなく、薄型のカラーフィルタ層を持つ固体撮像素子を形成することができる。 By this method, it is possible to form a solid-state imaging device having no color mixing and having a thin color filter layer.
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第2のカラーフィルタを形成する工程の後、さらに前記フィルタ分離層に第3の開口を形成する工程と、同様に、前記第3の開口の形成された基板表面に第3の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、平坦化によって、前記フィルタ分離層上の第3の色のカラーフィルタ材料を除去し、前記第3の開口に第3の色のカラーフィルタ材料が充填された第3のカラーフィルタを形成する工程とを含み、前記第1のカラーフィルタと第2のカラーフィルタと第3のカラーフィルタとを前記基板上に配列する。 Further, in the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, after the step of forming the second color filter, the step of forming a third opening in the filter separation layer, A step of applying a color filter material of the third color to the formed substrate surface and planarization remove the color filter material of the third color on the filter separation layer, and a third color is formed in the third opening. Forming a third color filter filled with a color filter material of a predetermined color, and arranging the first color filter, the second color filter, and the third color filter on the substrate.
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記第1の色が、青色であり、前記第2の色が、赤色であり、前記第3の色が、緑色である。 In the method for manufacturing a solid-state imaging device of the present invention, the first color is blue, the second color is red, and the third color is green.
この方法により、フルカラーの固体撮像素子を効率よく形成することができる。 By this method, a full-color solid-state imaging device can be efficiently formed.
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記カラーフィルタの形成工程の後、マイクロレンズを形成する工程を含む。 Moreover, the manufacturing method of the solid-state image sensor of this invention includes the process of forming a micro lens after the formation process of the said color filter.
この方法により、より薄型の固体撮像素子を形成することができる。 By this method, a thinner solid-state image sensor can be formed.
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記マイクロレンズの形成後に、前記フィルタ分離層を除去し、エアギャップ層からなるフィルタ分離領域を構成する工程を含む。 Moreover, the manufacturing method of the solid-state image sensor of this invention includes the process of removing the said filter separation layer and forming the filter separation area | region which consists of an air gap layer after formation of the said micro lens.
この方法により、容易にエアギャップ層を形成することができ、さらに効率よく入射光を各色のカラーフィルタに導くことができる。 By this method, the air gap layer can be easily formed, and incident light can be more efficiently guided to the color filters of the respective colors.
また本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記フィルタ分離層を除去する工程後に、酸素ラジカルで表面処理を行う工程を含む。 Moreover, the manufacturing method of the solid-state imaging device of the present invention includes a step of performing surface treatment with oxygen radicals after the step of removing the filter separation layer.
この方法により、フィルタ分離層の除去工程におけるエッチングダメージを除去することができ、より効率よく入射光を各色のカラーフィルタに導くことができる。 By this method, etching damage in the process of removing the filter separation layer can be removed, and incident light can be more efficiently guided to the color filters of the respective colors.
また本発明の固体撮像素子は、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部と、前記電荷転送部に接続される配線層を含む周辺回路部とを具備し、少なくとも光電変換部の上層にカラーフィルタを形成してなる固体撮像素子であって、前記光電変換部に対向するように、第1の色の第1のカラーフィルタと、前記第1の色とは異なる第2の色の第2のカラーフィルタとが並列配置され、前記第1および第2のカラーフィルタの端部は離間していることを特徴とする。 The solid-state imaging device of the present invention includes a photoelectric conversion unit, a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit, and a wiring layer connected to the charge transfer unit. A solid-state imaging device comprising a peripheral circuit section and having a color filter formed at least on the upper layer of the photoelectric conversion section; and a first color filter of a first color so as to face the photoelectric conversion section; A second color filter of a second color different from the first color is arranged in parallel, and ends of the first and second color filters are separated from each other.
この構成により、混色の防止や薄型化が可能となる。また、隣接する色のカラーフィルタが分離されているため、染色系のカラーフィルタを用いても混色を防止することができる。 With this configuration, color mixing can be prevented and the thickness can be reduced. Further, since adjacent color filters are separated, color mixture can be prevented even if a dye-based color filter is used.
また本発明の固体撮像素子は、前記第1および第2のカラーフィルタの端部はエアギャップを介して離間していることを特徴とする。 The solid-state imaging device of the present invention is characterized in that the end portions of the first and second color filters are separated via an air gap.
この構成により、さらに効率よく入射光を各色のカラーフィルタに導くことができる。 With this configuration, incident light can be more efficiently guided to the color filters of the respective colors.
また本発明の固体撮像素子は、前記第1および第2のカラーフィルタの端部は高屈折材料からなるフィルタ分離層を介して配置されている。 In the solid-state imaging device of the present invention, the end portions of the first and second color filters are disposed via a filter separation layer made of a highly refractive material.
この構成より、効率よく入射光を各色のカラーフィルタに導くことができる。 With this configuration, incident light can be efficiently guided to the color filters of each color.
また本発明の固体撮像素子は、前記高屈折材料は屈折率1.9以上である。 In the solid-state imaging device of the present invention, the high refractive material has a refractive index of 1.9 or more.
この構成により、さらに効率よく入射光を各色のカラーフィルタに導くことができる。 With this configuration, incident light can be more efficiently guided to the color filters of the respective colors.
また本発明の固体撮像素子は、前記カラーフィルタ上にマイクロレンズを配設してなるものを含む。 The solid-state imaging device of the present invention includes a solid-state imaging device in which a microlens is disposed on the color filter.
この構成により、より薄型の固体撮像素子を提供することができる。 With this configuration, a thinner solid-state imaging device can be provided.
本発明によれば、製造が容易で、薄く、透過損失の少ないカラーフィルタを得ることができるとともに、フィルタ分離層を備えているため、混色のないカラーフィルタを形成することができる。
また各色のカラーフィルタの領域はフィルタ分離層に形成する開口のパターンで規定されるため、パターンエッジを垂直(急峻)にすることができ、パターン精度の向上をはかることができ、混色の抑制をはかることができる。
加えてカラーフィルタの顔料や染色基の付着に伴う、しみ、むらの改善をはかることができる。
このカラーフィルタの製造方法を用いた固体撮像素子の製造方法によれば、カラーフィルタ層の薄膜化による感度の向上を図ることができる。
また、カラーフィルタの混色を防ぐとともに薄型化を実現することができ、薄型で微細な高感度の固体撮像素子を提供することができる。
According to the present invention, a color filter that is easy to manufacture, thin, and has little transmission loss can be obtained, and a color filter having no color mixture can be formed because the filter separation layer is provided.
In addition, since the color filter area of each color is defined by the pattern of openings formed in the filter separation layer, the pattern edge can be made vertical (steep), the pattern accuracy can be improved, and color mixing can be suppressed. Can measure.
In addition, it is possible to improve stains and unevenness due to adhesion of pigments and dyeing groups of the color filter.
According to the solid-state imaging device manufacturing method using this color filter manufacturing method, the sensitivity can be improved by reducing the thickness of the color filter layer.
Further, color mixing of the color filter can be prevented and the thickness can be reduced, and a thin and fine high-sensitivity solid-state imaging device can be provided.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
本実施の形態で説明するカラーフィルタは、例えば固体撮像素子に用いられるものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
The color filter described in the present embodiment is used for a solid-state image sensor, for example.
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1を説明するための固体撮像素子の断面図、図2は平面模式図である。図1は、図2のA−A線断面模式図、図3(a)および(b)はこのカラーフィルタを示す図、図4乃至図8はこの固体撮像素子におけるカラーフィルタの製造工程を示す工程断面図である。
この固体撮像素子は、図1に示すように、フォトダイオード30の上方には、カラーフィルタ50がフレーム状のフィルタ分離層50Fを介して各色のカラーフィルタ50R,50G,50Bが離間して分離形成されたことを特徴とする。各色のカラーフィルタ材料は感光基の含有率が0の樹脂材料で構成され、各フォトダイオード30に対向するように、フィルタ分離層50Fを構成する酸化シリコン層に形成された第1乃至第3の開口にそれぞれ各色のカラーフィルタ材料が充填され、第1乃至第3のカラーフィルタとしての赤色のカラーフィルタ50R(図示せず)と、緑色のカラーフィルタ50Gと、青色のカラーフィルタ50Bとを構成している。ここではフィルタ分離層50Fを構成する酸化シリコン層に対しフォトリソグラフィを経てドライエッチングでパターニングされた高精度の第1乃至第3の開口パターンが配列されている。このカラーフィルタは、各フォトダイオード30それぞれに対応するように赤色のカラーフィルタ50R(図示せず)と、緑色のカラーフィルタ50Gと、青色のカラーフィルタ50Bとが、フィルタ下平坦化膜74上で各パターンエッジが垂直となるように形成され、かつ表面が平坦面を構成したことを特徴とするものである。図2では、各フォトダイオード30に対し、その上方に形成される各色カラーフィルタを示す符号(R,G,B)を付した。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device for explaining
As shown in FIG. 1, in this solid-state imaging device, the color filter 50 is separated and formed above the
図3(a)および(b)にカラーフィルタをこの模式的に示す。図3(a)は図3(b)のA−A断面図である。フィルタ分離層50Fはドライエッチングにより高精度にパターニングされており、この開口に形成されるカラーフィルタ材料は、感光基を含有しないため着色が高密度に形成されており、パターンエッジも垂直となっている。
3A and 3B schematically show the color filter. Fig.3 (a) is AA sectional drawing of FIG.3 (b). The
他は通例の構造をなすものであるが、n型のシリコン基板1表面部に光電変換部であるフォトダイオード30が配列形成され、各フォトダイオード30で発生した信号電荷を列方向(図2中のY方向)に転送するための電荷転送部40が、列方向に配設された複数のフォトダイオード30からなる複数のフォトダイオード列の間を蛇行して形成される。そして、奇数列のフォトダイオード列が、偶数列のフォトダイオード列に対して、列方向に配列されるフォトダイオード30の配列ピッチの略1/2列方向にずれるように形成されている。
Others have a usual structure, but
電荷転送部40は、複数のフォトダイオード列の各々に対応してシリコン基板1表面部の列方向に形成された複数本の電荷転送チャネル33と、電荷転送チャネル33の上層に形成された電荷転送電極3(第1層電極3a、第2層電極3b)と、フォトダイオード30で発生した電荷を電荷転送チャネル33に読み出すための電荷読み出し領域34とを含む。電荷転送電極3は、行方向に配設された複数のフォトダイオード30からなる複数のフォトダイオード行の間を全体として行方向(図2中のX方向)に延在する蛇行形状となっている。ここで電荷転送電極3は第1層電極上に電極間絶縁膜を介して第2層電極を形成しCMPにより平坦化して単層電極構造としたものであるが、単層電極構造に限らず、第1層電極の一部を第2層電極が覆うように形成した二層電極構造であっても良い。
The
図1に示すように、シリコン基板1の表面にはpウェル層1Pが形成され、pウェル層1P内に、pn接合を形成するn領域30bが形成されると共に表面にp領域30aが形成され、フォトダイオード30を構成しており、このフォトダイオード30で発生した信号電荷は、n領域30bに蓄積される。
As shown in FIG. 1,
そしてこのフォトダイオード30の右方には、少し離間してn領域からなる電荷転送チャネル33が形成される。n領域30bと電荷転送チャネル33の間のpウェル層1Pに電荷読み出し領域34が形成される。
On the right side of the
シリコン基板1表面にはゲート酸化膜2が形成され、電荷読み出し領域34と電荷転送チャネル33の上には、ゲート酸化膜2を介して、第1の電極3aと第2の電極3bが形成される。第1の電極3aと第2の電極3bの間は電極間絶縁膜5が形成されている。垂直転送チャネル33の右側にはp+領域からなるチャネルストップ32が設けられ、隣接するフォトダイオード30との分離がなされている。
A
電荷転送電極3の上層には酸化シリコン膜などの絶縁膜6、反射防止層7が形成され、更にその上に中間層70が形成される。中間層70のうち、71は遮光膜、72はBPSG(borophospho silicate glass)からなる絶縁膜、73はP−SiNからなる絶縁膜(パッシベーション膜)、74は透明樹脂等からなるフィルタ下平坦化膜であるが本実施の形態ではこのフィルタ下平坦化膜74がフィルタ分離層50Fのパターニングのための開口形成のストッパとなる。遮光膜71は、フォトダイオード30の開口部分を除いて設けられる。中間層70上方には、カラーフィルタとマイクロレンズ60が設けられる。カラーフィルタとマイクロレンズ60との間には、絶縁性の透明樹脂等からなるフィルタ上平坦化膜61が形成される。
An insulating
本実施の形態の固体撮像素子は、フォトダイオード30で発生した信号電荷がn領域30bに蓄積され、ここに蓄積された信号電荷が、電荷転送チャネル33によって列方向に転送され、転送された信号電荷が図示しない水平電荷転送路(HCCD)によって行方向に転送され、転送された信号電荷に応じた色信号が図示しないアンプから出力されるように構成されている。すなわちシリコン基板1上に、光電変換部、電荷転送部、HCCD、及びアンプを含む領域である固体撮像素子部と、固体撮像素子の周辺回路(PAD部等)が形成される領域である周辺回路部とが形成されて固体撮像素子を構成している。
In the solid-state imaging device according to the present embodiment, signal charges generated in the
次に上述した固体撮像素子の製造工程を説明する。
まず、カラーフィルタ形成前までの製造工程について説明する。
n型のシリコン基板1表面に、不純物を導入し、pウェル層1P、電荷転送チャネル33、電荷読み出し領域34、チャネルストップ層32などを形成した後、ゲート酸化膜2を成膜する。続いて、このゲート酸化膜2上に、第1層電極3aを構成する第1導電性膜を成膜し、パターニングを行って第1層電極3a及び周辺回路の配線を形成する。次に、第1層電極3aの周囲に酸化シリコン膜からなる絶縁膜5を成膜し、その上に第2層電極3bを構成する第2導電性膜を成膜する。次に、CMPにより第2導電性膜3bの平坦化を行い、パターニングし、第2層電極3bを形成する。次に、これら電荷転送電極3を覆うように絶縁膜6を成膜した後、フォトダイオード領域のn領域30bおよびp領域30aを形成した後、フォトダイオード領域の受光領域に開口するように遮光膜71を形成する。次に、絶縁膜72を成膜し、これを高温リフローにより平坦化を行う。
Next, the manufacturing process of the above-described solid-state imaging device will be described.
First, the manufacturing process before forming the color filter will be described.
Impurities are introduced into the surface of the n-
次に、この絶縁膜72の周辺回路上部にコンタクトホールを形成した後、金属材料を成膜し、パターニングしてボンディングパッド(図示せず)を形成する。そして、CVD法により窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜73を成膜し、ボンディングパッド上のパッシベーション膜を選択的にエッチング除去して開口を形成し、ボンディングパッドを露出させる。この後、H2を含む不活性ガス雰囲気内でシンタリングを行った後、スピンコート又はスキャンコート法により、膜厚0.5〜2.0μmの平坦化膜を成膜する。ここでは他の平坦化膜との混同を避けるために、この平坦化膜をフィルタ下平坦化膜74と指称する。ここまでの製造工程は、通例の方法である。このフィルタ下平坦化膜74としては、可視光に対して透明なレジスト材料(例えば、富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製Cシリーズ)を用いる。
Next, after forming a contact hole in the upper part of the peripheral circuit of the insulating
なお、フィルタ下平坦化膜74は下層が平坦である場合には必須ではなく、以下の工程ではフィルタ下平坦化膜74を用いない例について説明する。有機膜で構成したフィルタ下平坦化膜74を用いた場合にはこれをフィルタ分離層50Fに開口を形成するためのエッチングストッパとして用いるようにすればよい。
The under-
次に、カラーフィルタの製造工程について図4乃至図8を参照して詳細に説明する。 Next, the manufacturing process of the color filter will be described in detail with reference to FIGS.
次に、カラーフィルタの製造工程について図4乃至図8を参照して詳細に説明する。
これらは、本実施の形態のカラーフィルタの各製造工程を示す図であり、各図において赤色のカラーフィルタ50Rには“R”、緑色のカラーフィルタ50Gには“G”、青色のカラーフィルタ50Bには“B”の文字を付した。本実施の形態では、平坦化のためのCMP処理を行うが、RGBの各カラーフィルタ材料として、CMP処理において研磨レートがレジストと1:1程度となるような材料を用いる。尚、本実施の形態における“B”は、第1の色に該当し、“R”と“G”は、第2の色および第3の色に該当するものとする。各平面図において平坦化膜しての絶縁膜72よりも下層は省略するものとする。
Next, the manufacturing process of the color filter will be described in detail with reference to FIGS.
These are diagrams showing each manufacturing process of the color filter of the present embodiment. In each figure, the
まず、図4(a)に示すように、平坦化膜72上に配線層(図示せず)を形成した後、プラズマCVD法により窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜73を形成し、このパッシベーション膜73上に、図4(b)に示すように、プラズマCVD法により膜厚0.5μmの酸化シリコン膜を形成する。ここでパッシベーション膜73は屈折率1.9以上の高屈折率となるように形成する。
First, as shown in FIG. 4A, after a wiring layer (not shown) is formed on the
そして図5(a)に示すように、フォトリソグラフィにより、レジストパターンR1を形成する。この後図5(b)に示すように、レジストパターンR1をマスクとして反応性イオンエッチング(RIE)により、第1の開口O1を形成する。
そしてレジストパターンR1をアッシングにより除去し、第1の開口O1の形成されたフィルタ分離層50Fを形成する(図5(c))。
そして、第1の色のカラーフィルタ材料として青色カラーフィルタ材料を0.5〜2.0μmとなるように塗布する。このカラーフィルタ材料は感光基を含有しないものとする。この工程により、青色カラーフィルタ材料が第1の開口O1に充填される。そしてこの状態で、青色のカラーフィルタ材料のパターンに熱処理及び紫外線照射を行うことによって硬化し(図5(d))、CMPにより平坦化を行い、青色カラーフィルタ50Bが形成される(図5(e))。
Then, as shown in FIG. 5A, a resist pattern R1 is formed by photolithography. Thereafter, as shown in FIG. 5B, a first opening O1 is formed by reactive ion etching (RIE) using the resist pattern R1 as a mask.
Then, the resist pattern R1 is removed by ashing to form a
Then, a blue color filter material is applied as a color filter material of the first color so as to be 0.5 to 2.0 μm. This color filter material does not contain a photosensitive group. By this step, the blue color filter material is filled in the first opening O1. In this state, the blue color filter material pattern is cured by heat treatment and ultraviolet irradiation (FIG. 5D) and planarized by CMP to form a
この後、図6(a)に示すように、赤色のカラーフィルタパターンを形成するためのレジストパターンR2をフォトリソグラフィにより形成する。ここでは、赤色のカラーフィルタとなる領域に開口を有する形状となっている。 Thereafter, as shown in FIG. 6A, a resist pattern R2 for forming a red color filter pattern is formed by photolithography. Here, it has a shape having an opening in a region to be a red color filter.
この後、図6(b)に示すように、このレジストパターンR2をマスクとして異方性ドライエッチングである反応性イオンエッチング(RIE)を行い、赤色のカラーフィルタ材料のパターンを形成するための第2の開口O2を形成する。ここでも下層の窒化シリコン膜73がエッチングストッパとして作用する。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, reactive ion etching (RIE), which is anisotropic dry etching, is performed using the resist pattern R2 as a mask to form a red color filter material pattern. Two openings O2 are formed. Again, the underlying
そして、レジストパターンR2を残したまま、赤色のカラーフィルタ材料Rを膜厚0.5〜2.0μmとなるように塗布し、赤色のカラーフィルタ材料のパターンに熱処理及び紫外線照射を行うことによって硬化する(図6(c))。
この後CMPを行い表面を平坦化して、赤色のカラーフィルタ50Rを形成する(図7(a))。
Then, while leaving the resist pattern R2, the red color filter material R is applied to a film thickness of 0.5 to 2.0 μm, and the pattern of the red color filter material is cured by heat treatment and ultraviolet irradiation. (FIG. 6C).
Thereafter, CMP is performed to flatten the surface, and a
この後、図7(b)に示すように、緑色のカラーフィルタパターンを形成するためのレジストパターンR3をフォトリソグラフィにより形成する。ここでは、緑色のカラーフィルタとなる領域に開口を有する形状となっている。 Thereafter, as shown in FIG. 7B, a resist pattern R3 for forming a green color filter pattern is formed by photolithography. Here, it has a shape having an opening in a region to be a green color filter.
この後、図7(c)に示すように、このレジストパターンR3をマスクとして異方性ドライエッチングである反応性イオンエッチング(RIE)を行い、緑色のカラーフィルタ材料のパターンを形成するための第3の開口O3を形成する。ここでも下層の窒化シリコン膜73がエッチングストッパとして作用する。
Thereafter, as shown in FIG. 7C, reactive ion etching (RIE), which is anisotropic dry etching, is performed using the resist pattern R3 as a mask to form a green color filter material pattern. 3 openings O3 are formed. Again, the underlying
そして、レジストパターンR3を残したまま、緑色のカラーフィルタ材料50G(G)を膜厚0.5〜2.0μmとなるように塗布し、緑色のカラーフィルタ材料のパターンに熱処理及び紫外線照射を行うことによって硬化する(図8(a))。
この後CMPを行い表面を平坦化して、緑色のカラーフィルタ50Gを形成する(図8(b))。
Then, while leaving the resist pattern R3, the green
Thereafter, CMP is performed to flatten the surface to form a
このCMP処理により、各色のカラーフィルタの表面が平坦であり、残渣もなく高精度のカラーフィルタパターンの形成が可能となる。 By this CMP process, the color filter surface of each color is flat, and a highly accurate color filter pattern can be formed without residue.
そして、このカラーフィルタの上に、可視光に対して透明なレジスト材料(例えば富士フイルムエレクトロニクスマテリアルズ株式会社製Cシリーズ)を0.5〜2.0μmの膜厚となるように塗布し、平坦化膜61を形成する。その後、この平坦化膜61の上に、マイクロレンズ60をエッチング法又はメルト法等によって形成する(図8(c))ことで、図1に示すような固体撮像素子が形成される。
Then, on this color filter, a resist material transparent to visible light (for example, C series manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.) is applied so as to have a film thickness of 0.5 to 2.0 μm. A
このように、本実施の形態の製造方法によれば、フィルタ分離層50Fとなる酸化シリコン膜に対してフォトリソグラフィにより形成したレジストパターンをマスクとして順次RIEにより酸化シリコンをドライエッチングして開口を形成し、順次カラーフィルタ材料を充填していくため、感光基を用いることなく着色基などフィルタ成分として必要な材料のみで構成することができ、より薄型で高精度のパターン形成が可能である。また、カラーフィルタのパッシベーション膜73(平坦化膜74)表面からの高さを従来よりも低くすることができるため、固体撮像素子の薄型化が可能となる。この結果、斜め入射光に対するマージンが広がり、高感度の固体撮像素子を製造することが可能となる。また、隣接するカラーフィルタの間にはフィルタ分離層50Fが存在しているため、混色の発生を確実に防ぐことができる。
As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, the silicon oxide film to be the
又、カラーフィルタ材料として、染料系あるいは顔料分散型のカラーフィルタ材料を用いた場合には、カラーフィルタ材料のパターンを形成後、水洗時に残渣が発生し、これが他の色のカラーフィルタ上に付着して、光学特性、特に画質を劣化させる要因となってしまうが、本実施の形態によれば、CMP処理によって上記残渣も除去することができるため、画質劣化を防ぐことができる。特に染料系のカラーフィルタ材料の場合には染料の染み出しなどが問題になるが本発明によればフィルタ分離層により各色のカラーフィルタが分離されているため、確実に染み出しを防ぐことができる。 In addition, when a dye-based or pigment-dispersed color filter material is used as the color filter material, a residue is generated during washing with water after forming the pattern of the color filter material, which adheres to the color filters of other colors. Then, although it becomes a factor that degrades the optical characteristics, particularly the image quality, according to the present embodiment, the residue can also be removed by the CMP process, so that the image quality degradation can be prevented. In particular, in the case of dye-based color filter materials, there is a problem of dye bleeding, but according to the present invention, since the color filters of each color are separated by the filter separation layer, bleeding can be reliably prevented. .
又、本実施の形態の方法で得られたカラーフィルタは、隣接するカラーフィルタ同士の境界が急峻な垂直断面を持ち、かつその表面はほぼ平坦化されているため、上述した平坦化膜61を形成せずに、カラーフィルタ表面にマイクロレンズ60を直接形成することも可能である。この構成によれば、固体撮像素子を更に薄くすることができると共に、製造工程を1工程減らすことができ、高感度の固体撮像素子を低コストで製造することが可能となる。
In addition, the color filter obtained by the method of the present embodiment has a vertical section with a steep boundary between adjacent color filters, and the surface thereof is substantially flattened. It is also possible to form the
又、本実施の形態では、すでに形成したBのカラーフィルタ50BなどをストッパとしてCMP処理を行っているが、ストッパを用いないでCMP処理を行うことも可能である。この場合は、公知の終点検出機能又は時間研磨を利用して、Bのカラーフィルタ50Bの平坦化膜74表面からの高さよりも高い位置にあるRのカラーフィルタ50R及びGのカラーフィルタ50Gの厚さが50nm以下になるようにCMP処理を行えば良い。この50nmは段差として許容しうる範囲の値である。又、この場合、カラーフィルタの形成順序は上述したものに限定されることなく適宜変更可能である。
In the present embodiment, the CMP process is performed using the already formed
又、本実施の形態では、フォトダイオードがハニカム状に配設された構成の固体撮像素子について説明したが、これに限定されることなく、複数のフォトダイオードが正方格子状に配設された構成の固体撮像素子にも本発明を適用可能である。 In this embodiment, the solid-state imaging device having a configuration in which photodiodes are arranged in a honeycomb shape has been described. However, the present invention is not limited thereto, and a configuration in which a plurality of photodiodes are arranged in a square lattice shape is described. The present invention can also be applied to other solid-state imaging devices.
又、本実施の形態では、RGBの原色系のカラーフィルタを例にしたが、シアン、マゼンタ、イエローの補色系のカラーフィルタであっても本発明を適用可能である。 In this embodiment, an RGB primary color filter is used as an example, but the present invention can also be applied to cyan, magenta, and yellow complementary color filters.
(実施の形態2)
次に本発明の実施の形態2の固体撮像素子について説明する。
前記実施の形態1では、フィルタ分離層50Fによってカラーフィルタ間が分離されているが、本実施の形態では、図9に示すように、フィルタ分離層50Fがなく各色のカラーフィルタ間がエアギャップ層Gとなっていることを特徴とするものである。また本実施の形態ではフィルタ下平坦化層74を形成しない構造とした。前記実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。
(Embodiment 2)
Next, a solid-state image sensor according to
In the first embodiment, the color filters are separated by the
製造に際しては、前記実施の形態1において、マイクロレンズ60を形成した後(図8(c)、酸化シリコン膜からなるフィルタ分離層50Fをエッチングし、エアギャップGを形成することによって容易に形成される。エアギャップの下層は窒化シリコン膜からなるパッシベーション膜73であり、上層はフィルタ上平坦化膜61を介してマイクロレンズ60が形成されているため、パッシベーション性も十分であり、高屈折率領域が形成され、斜めからの入射光を効率よくフォトダイオードに導くことができる。
In manufacturing, after forming the
このように、本実施の形態によれば、実施の形態1の方法による効果に加えて、フィルタ間領域を高屈折率にすることができるため、より集光性を高めることができる。 As described above, according to the present embodiment, in addition to the effect of the method of the first embodiment, the region between the filters can be made to have a high refractive index, so that the light condensing property can be further improved.
この構成によれば、混色を防止し薄型のカラーフィルタ層を形成することができることから、より薄型化が可能であり、携帯端末などの電子機器における固体撮像素子として有用である。 According to this configuration, since color mixing can be prevented and a thin color filter layer can be formed, the thickness can be further reduced, and it is useful as a solid-state imaging device in an electronic device such as a portable terminal.
1 n型シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3a 第1層電極
3b 第2層電極
5 電極間絶縁膜
6 絶縁膜
7 反射防止層
60 マイクロレンズ
61 平坦化膜
71 遮光膜
72 絶縁(BPSG)膜
73 パッシベーション膜
74 平坦化膜
50B,50R,50G カラーフィルタ
50F フィルタ分離層
G エアギャップ層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 N
Claims (19)
前記基体表面に、各色のカラーフィルタを分離するためのフィルタ分離層を形成する工程と、
前記フィルタ分離層に第1のカラーフィルタを形成するための第1の開口を形成する工程と、
前記第1の開口の形成された基体表面に第1の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、
CMPにより平坦化し、前記第1の開口に第1の色のカラーフィルタ材料が充填された第1のカラーフィルタを形成する工程と、
前記第1のカラーフィルタの形成された、前記フィルタ分離層に第2のカラーフィルタを形成するための第2の開口を形成する工程と、
前記第2の開口の形成された基体表面に第2の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、
平坦化によって、前記フィルタ分離層上の第2の色のカラーフィルタ材料を除去し、前記第2の開口に第2の色のカラーフィルタ材料が充填された第2のカラーフィルタを形成する工程とを含み、
前記第1のカラーフィルタと第2のカラーフィルタとを前記基体上に配列するカラーフィルタの製造方法。 A first color filter constituting a first color filter and a second color filter constituting a second color filter different from the first color are arranged on the substrate surface. A color filter manufacturing method comprising:
Forming a filter separation layer for separating the color filters of each color on the surface of the substrate;
Forming a first opening for forming a first color filter in the filter separation layer;
Applying a color filter material of a first color to the surface of the substrate on which the first opening is formed;
Flattening by CMP and forming a first color filter in which the first opening is filled with a color filter material of a first color;
Forming a second opening for forming a second color filter in the filter separation layer formed with the first color filter;
Applying a second color filter material to the surface of the substrate on which the second opening is formed;
Removing the second color filter material on the filter separation layer by planarization to form a second color filter filled with the second color filter material in the second opening; Including
A method for manufacturing a color filter, wherein the first color filter and the second color filter are arranged on the substrate.
前記第2の開口を形成する工程は、前記フィルタ分離層表面にフォトリソグラフィにより感光性レジストパターンを形成する工程と、
前記感光性レジストパターンをマスクとして異方性エッチングにより前記フィルタ分離層に第2の開口を形成する工程であり、
前記感光性レジストパターンを残した状態で、前記第2の色のカラーフィルタ材料を形成するようにしたカラーフィルタの製造方法。 It is a manufacturing method of the color filter of Claim 1, Comprising:
Forming the second opening includes forming a photosensitive resist pattern by photolithography on the surface of the filter separation layer;
Forming a second opening in the filter separation layer by anisotropic etching using the photosensitive resist pattern as a mask;
A method for producing a color filter, wherein the second color filter material is formed with the photosensitive resist pattern remaining.
前記フィルタ分離層は、厚さが0.5μm以下であるカラーフィルタの製造方法。 It is a manufacturing method of the color filter of Claim 1, Comprising:
The method for producing a color filter, wherein the filter separation layer has a thickness of 0.5 μm or less.
前記フィルタ分離層を形成する工程は、プラズマCVD法により酸化シリコン膜を形成する工程を含むカラーフィルタの製造方法。 It is a manufacturing method of the color filter of Claim 2, Comprising:
The step of forming the filter separation layer is a method for manufacturing a color filter, including a step of forming a silicon oxide film by a plasma CVD method.
前記フィルタ分離層を形成する工程に先立ち、
窒化シリコン膜を形成する工程を含み、
前記窒化シリコン膜をストッパとして前記第1および第2の開口を形成するようにしたカラーフィルタの製造方法。 A method for producing a color filter according to claim 4,
Prior to the step of forming the filter separation layer,
Including a step of forming a silicon nitride film,
A method of manufacturing a color filter, wherein the first and second openings are formed using the silicon nitride film as a stopper.
前記フィルタ分離層を形成する工程に先立ち、
有機膜を形成する工程を含み、
前記有機膜をストッパとして前記第1および第2の開口を形成するようにしたカラーフィルタの製造方法。 A method for producing a color filter according to claim 4,
Prior to the step of forming the filter separation layer,
Including a step of forming an organic film,
A method of manufacturing a color filter, wherein the first and second openings are formed using the organic film as a stopper.
前記平坦化により第2のフィルタ層を形成する工程は、
CMP工程であるカラーフィルタの製造方法。 A method for producing a color filter according to any one of claims 1 to 6,
The step of forming the second filter layer by the planarization includes:
A method for producing a color filter, which is a CMP process.
前記平坦化により第2のフィルタ層を形成する工程は、
エッチバック工程であるカラーフィルタの製造方法。 It is a manufacturing method of the color filter in any one of Claims 1 thru | or 6, Comprising:
The step of forming the second filter layer by the planarization includes:
A method for producing a color filter, which is an etch-back process.
前記カラーフィルタの形成工程が、
基板表面に形成された固体撮像素子上に平坦化膜を形成した後、
この平坦化膜上に窒化シリコン膜を形成する工程と、
さらにこの上層に、各色のカラーフィルタを分離するためのフィルタ分離層を形成する工程と、
前記窒化シリコン膜をエッチングストッパとして前記フィルタ分離層に第1のカラーフィルタを形成するための第1の開口を形成する工程と、
前記第1の開口の形成された基板表面に第1の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、
CMPにより平坦化し、前記第1の開口に第1の色のカラーフィルタ材料が充填された第1のカラーフィルタを形成する工程と、
前記窒化シリコン膜をエッチングストッパとして、前記第1のカラーフィルタの形成された、前記フィルタ分離層に第2のカラーフィルタを形成するための第2の開口を形成する工程と、
前記第2の開口の形成された基板表面に第2の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、
平坦化によって、前記フィルタ分離層上の第2の色のカラーフィルタ材料を除去し、前記第2の開口に第2の色のカラーフィルタ材料が充填された第2のカラーフィルタを形成する工程とを含み、
前記第1のカラーフィルタと第2のカラーフィルタとを前記基板上に配列する固体撮像素子の製造方法。 A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: a step of forming a solid-state imaging device section in which solid-state imaging devices are arranged on a substrate surface; and a step of forming a color filter on the solid-state imaging device,
The step of forming the color filter includes
After forming a planarization film on the solid-state image sensor formed on the substrate surface,
Forming a silicon nitride film on the planarizing film;
Furthermore, a process of forming a filter separation layer for separating the color filters of each color on this upper layer,
Forming a first opening for forming a first color filter in the filter separation layer using the silicon nitride film as an etching stopper;
Applying a color filter material of a first color to the substrate surface on which the first opening is formed;
Flattening by CMP and forming a first color filter in which the first opening is filled with a color filter material of a first color;
Forming a second opening for forming a second color filter in the filter separation layer, in which the first color filter is formed, using the silicon nitride film as an etching stopper;
Applying a color filter material of a second color to the substrate surface on which the second opening is formed;
Removing the second color filter material on the filter separation layer by planarization to form a second color filter filled with the second color filter material in the second opening; Including
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the first color filter and the second color filter are arranged on the substrate.
前記第2のカラーフィルタを形成する工程の後、さらに前記フィルタ分離層に第3の開口を形成する工程と、
前記第3の開口の形成された基板表面に第3の色のカラーフィルタ材料を塗布する工程と、
平坦化によって、前記フィルタ分離層上の第3の色のカラーフィルタ材料を除去し、前記第3の開口に第3の色のカラーフィルタ材料が充填された第3のカラーフィルタを形成する工程とを含み、
前記第1のカラーフィルタと第2のカラーフィルタと第3のカラーフィルタとを前記基板上に配列する固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 9,
After the step of forming the second color filter, further forming a third opening in the filter separation layer;
Applying a color filter material of a third color to the substrate surface on which the third opening is formed;
Removing a third color filter material on the filter separation layer by planarization to form a third color filter filled with the third color filter material in the third opening; Including
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the first color filter, the second color filter, and a third color filter are arranged on the substrate.
前記第1の色が、青色であり、
前記第2の色が、赤色であり、
前記第3の色が、緑色である固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 9,
The first color is blue;
The second color is red;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein the third color is green.
前記カラーフィルタの形成工程の後、
マイクロレンズを形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 9,
After the color filter forming step,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of forming a microlens.
前記マイクロレンズの形成後に、前記フィルタ分離層を除去し、エアギャップ層からなるフィルタ分離領域を構成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 12,
A method of manufacturing a solid-state imaging device, including a step of removing the filter separation layer and forming a filter separation region including an air gap layer after forming the microlens.
前記フィルタ分離層を除去する工程後に、酸素ラジカルで表面処理を行う工程を含む固体撮像素子の製造方法。 It is a manufacturing method of the solid-state image sensing device according to claim 13,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, including a step of performing a surface treatment with oxygen radicals after the step of removing the filter separation layer.
前記光電変換部に対向するように、第1の色の第1のカラーフィルタと、前記第1の色とは異なる第2の色の第2のカラーフィルタとが並列配置され、
前記第1および第2のカラーフィルタの端部は離間していることを特徴とする固体撮像素子。 A photoelectric conversion unit, a charge transfer unit including a charge transfer electrode that transfers charges generated in the photoelectric conversion unit, and a peripheral circuit unit including a wiring layer connected to the charge transfer unit, A solid-state imaging device formed by forming a color filter on the upper layer of the photoelectric conversion unit,
A first color filter of a first color and a second color filter of a second color different from the first color are arranged in parallel so as to face the photoelectric conversion unit,
The solid-state imaging device, wherein ends of the first and second color filters are separated from each other.
前記第1および第2のカラーフィルタの端部はエアギャップを介して離間していることを特徴とする固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 15,
A solid-state imaging device, wherein end portions of the first and second color filters are separated from each other through an air gap.
前記第1および第2のカラーフィルタの端部は高屈折材料からなるフィルタ分離層を介して配置されていることを特徴とする固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 15,
A solid-state imaging device, wherein ends of the first and second color filters are arranged via a filter separation layer made of a highly refractive material.
前記高屈折材料は屈折率1.9以上である固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 17,
The high refractive material is a solid-state imaging device having a refractive index of 1.9 or more.
前記カラーフィルタ上にマイクロレンズを配設してなる固体撮像素子。 The solid-state imaging device according to claim 13,
A solid-state imaging device comprising a microlens disposed on the color filter.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005175115A JP2006351775A (en) | 2005-06-15 | 2005-06-15 | Method of manufacturing color filter, method of manufacturing solid-state imaging device and the solid-state imaging device employing the filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005175115A JP2006351775A (en) | 2005-06-15 | 2005-06-15 | Method of manufacturing color filter, method of manufacturing solid-state imaging device and the solid-state imaging device employing the filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006351775A true JP2006351775A (en) | 2006-12-28 |
Family
ID=37647308
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005175115A Pending JP2006351775A (en) | 2005-06-15 | 2005-06-15 | Method of manufacturing color filter, method of manufacturing solid-state imaging device and the solid-state imaging device employing the filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006351775A (en) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010085755A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Fujifilm Corp | Method of manufacturing color filter, and solid-state imaging device |
JP2010204154A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Fujifilm Corp | Method of manufacturing color filter and solid state imaging element |
JP2011508457A (en) * | 2007-12-28 | 2011-03-10 | タイ,ヒオク‐ナム | Optical waveguide array for image sensor |
JP2012074405A (en) * | 2009-07-02 | 2012-04-12 | Tai Hyuk Nam | Optical waveguide array for image sensor |
US8558338B2 (en) | 2011-04-22 | 2013-10-15 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging device and method for manufacturing the same |
US8766386B2 (en) | 2011-04-22 | 2014-07-01 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging device |
US8786044B2 (en) | 2011-10-07 | 2014-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and imaging system |
JP2014138066A (en) * | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Canon Inc | Solid state image pickup device and manufacturing method of the same |
-
2005
- 2005-06-15 JP JP2005175115A patent/JP2006351775A/en active Pending
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011508457A (en) * | 2007-12-28 | 2011-03-10 | タイ,ヒオク‐ナム | Optical waveguide array for image sensor |
US20130034927A1 (en) * | 2007-12-28 | 2013-02-07 | Hiok-Nam Tay | Light guide array for an image sensor |
JP2010085755A (en) * | 2008-09-30 | 2010-04-15 | Fujifilm Corp | Method of manufacturing color filter, and solid-state imaging device |
JP2010204154A (en) * | 2009-02-27 | 2010-09-16 | Fujifilm Corp | Method of manufacturing color filter and solid state imaging element |
JP2012074405A (en) * | 2009-07-02 | 2012-04-12 | Tai Hyuk Nam | Optical waveguide array for image sensor |
US8558338B2 (en) | 2011-04-22 | 2013-10-15 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging device and method for manufacturing the same |
US8766386B2 (en) | 2011-04-22 | 2014-07-01 | Panasonic Corporation | Solid-state imaging device |
US8786044B2 (en) | 2011-10-07 | 2014-07-22 | Canon Kabushiki Kaisha | Photoelectric conversion device and imaging system |
JP2014138066A (en) * | 2013-01-16 | 2014-07-28 | Canon Inc | Solid state image pickup device and manufacturing method of the same |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5247042B2 (en) | Color filter array and image sensor | |
US6379992B2 (en) | Method for fabricating an image sensor | |
US7498190B2 (en) | Method for fabricating a CMOS image sensor | |
WO2013121742A1 (en) | Image pickup element | |
JP2005129952A (en) | Method for manufacturing cmos image sensor | |
KR20090018044A (en) | Method for fabricating of sidewall spacer separating color filters and a corresponding image sensor | |
JP2006351775A (en) | Method of manufacturing color filter, method of manufacturing solid-state imaging device and the solid-state imaging device employing the filter | |
JP2006210701A (en) | Solid-state image sensing device and its manufacturing method | |
US20090278220A1 (en) | Image sensor and fabricting method thereof | |
JP2004047682A (en) | Solid-state image pickup device | |
JP4905760B2 (en) | Color filter manufacturing method, color filter, solid-state image sensor manufacturing method, and solid-state image sensor using the same | |
JP2009080313A (en) | Color filter and its manufacturing method, solid-state imaging element using this filter and its manufacturing method | |
KR100720509B1 (en) | Image Sensor and Method for Manufacturing the Same | |
JP2007147738A (en) | Color filter and its manufacturing method, and solid-state imaging element using the same and its manufacturing method | |
JP2007088057A (en) | Solid-state imaging element and manufacturing method thereof | |
JP2006003869A (en) | Method for forming microlenses of image sensor | |
JP2007324321A (en) | Color filter, method of manufacturing the filter, solid-state image sensing device using the filter, and method of manufacturing the device | |
KR20010061308A (en) | Method for fabricating thin film image sensor | |
KR100804100B1 (en) | Method of manufacturing a solid image pick-up device and a solid image pick-up device | |
JP2006049834A (en) | Solid-state image pickup device and manufacturing method of the same | |
US7879640B2 (en) | CMOS image sensor and method for fabricating the same | |
JP2007079154A (en) | Forming method for color filter and manufacturing method for solid-state imaging element using forming method | |
JP2004319896A (en) | Solid-state image pickup device | |
JP2009152314A (en) | Image sensor and its manufacturing method | |
US20080157246A1 (en) | Image sensor and fabricating method thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20061127 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071109 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071116 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20071126 |