JP2007079154A - Forming method for color filter and manufacturing method for solid-state imaging element using forming method - Google Patents

Forming method for color filter and manufacturing method for solid-state imaging element using forming method Download PDF

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Hideyasu Hanaoka
秀安 花岡
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a forming method for a color filter in which pattern formation of high precision is achieved to prevent color mixing and make the color filter thin, and also to provide a solid-state imaging element which has high sensitivity and high reliability even when the element is made thin and fine at high level. <P>SOLUTION: The forming method for the color filter includes a stage of applying a filter material, and a stage of etching the filter material through a resist pattern as a mask, and thereby the filter material is patterned. The stage of etching includes a stage of etching using reactive gas consisting principally of oxygen (O<SB>2</SB>) containing a carbon (C) compound as etching gas. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、カラーフィルタの形成方法、およびこれを用いた固体撮像素子の製造方法にかかり、特に混色を防ぎ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 forming a color filter and a method for manufacturing a solid-state imaging device using the same, and more particularly to a method for forming a thin and flat color filter that prevents color mixing.

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、各色のカラーフィルタと光電変換部だけでなく、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, not only the color filter and photoelectric conversion unit for each color, but also 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 only for the purpose of ensuring the positional accuracy in the manufacturing process. It is also an important factor in terms of sensitivity (photoelectric conversion efficiency) during use.

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。   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.

この方法では、感光基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することがある。   In this method, since the photosensitive group is contained, the density of the colored group is small, and since the patterning is performed by the wet processing by development, a residue containing the colored group may adhere.

そこで近年フィルタの形成にレジストパターンをマスクとしてドライエッチングによりカラーフィルタをパターニングする方法が提案されている(例えば、下記特許文献1参照)。   Therefore, in recent years, a method of patterning a color filter by dry etching using a resist pattern as a mask has been proposed (see, for example, Patent Document 1 below).

この方法においては、レジストとフィルタ材料とのエッチング選択比によって、得られるフィルタ形状が大きく左右される。
例えば図16(a)に示すように、カラーフィルタ材料50R表面にレジストパターンR1を形成し,これをマスクとしてドライエッチングによりエッチングした場合、図16(b)に示すように、逆テーパー状となることが多い。各図は要部拡大説明図である。
このようにして形成された開口に図16(c)に示すように、第2の色のカラーフィルタ材料50Gを充填するため、第1の色と第2の色との間での混色が懸念されるようになってきている。
つまり、先に形成される青色(B)のカラーフィルタのパターン上部に、このBのカラーフィルタのパターンの隣に形成すべき緑色(G)や赤色(R)のカラーフィルタ材料のパターンの一部が重なってしまうことがある。この状態のままGやRのカラーフィルタ材料を形成すると、後から形成したGやRのカラーフィルタの一部が、隣接するBのカラーフィルタの上部に残り、これが混色や、カラーフィルタの薄型化を阻害する要因となる。
In this method, the filter shape to be obtained greatly depends on the etching selectivity between the resist and the filter material.
For example, as shown in FIG. 16A, when a resist pattern R1 is formed on the surface of the color filter material 50R and etching is performed by dry etching using the resist pattern R1 as a mask, a reverse taper shape is obtained as shown in FIG. There are many cases. Each figure is an enlarged explanatory view of a main part.
As shown in FIG. 16C, the opening formed in this manner is filled with the color filter material 50G of the second color, so there is a concern of color mixing between the first color and the second color. It has come to be.
That is, a part of the pattern of the color (G) or red (R) color filter material to be formed next to the pattern of the B color filter on the blue (B) color filter pattern formed earlier. May overlap. If the G or R color filter material is formed in this state, a part of the G or R color filter formed later remains on the upper part of the adjacent B color filter. It becomes a factor to inhibit.

特開平5−183140号公報JP-A-5-183140

このように、レジストパターンをマスクとしてドライエッチングによりカラーフィルタをパターニングする方法が注目されているが、この方法においては、レジストとフィルタ材料とのエッチング選択比によって、得られるフィルタ形状が大きく左右され第1の色と第2の色との間での混色が深刻な問題となってきている。   As described above, a method of patterning a color filter by dry etching using a resist pattern as a mask has attracted attention. However, in this method, the obtained filter shape depends greatly on the etching selectivity between the resist and the filter material. Color mixing between the first color and the second color has become a serious problem.

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形成方法を提供することを目的とする。
また、混色を防ぐと共に、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 for forming a color filter that enables highly accurate pattern formation, prevents color mixing, and realizes thinning.
It is another object of the present invention to provide a solid-state imaging device that prevents color mixing, is thin, and has high sensitivity and high reliability even when highly miniaturized.

本発明は、フィルタ材料を塗布する工程と、レジストパターンをマスクとして前記フィルタ材料をエッチングする工程とを含み、前記フィルタ材料をパターニングするカラーフィルタの形成方法であって、エッチングする工程は、エッチングガスとして、カーボン(C)化合物を含む酸素(O)を主成分とする反応性ガスを用いてエッチングする工程を含むことを特徴とする。
この構成により、エッチングガスとして、カーボン(C)化合物を含む酸素(O)を主成分とする反応性ガスを用いてエッチングすることにより、レジストとフィルタ材料とのエッチング選択比を調整することができ、所望のプロファイルをもつフィルタ材料のパターンを形成することができる。またドライエッチングにより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。
The present invention is a method for forming a color filter that includes a step of applying a filter material and a step of etching the filter material using a resist pattern as a mask, and the step of etching comprises an etching gas. And a step of etching using a reactive gas mainly containing oxygen (O 2 ) containing a carbon (C) compound.
With this configuration, the etching selectivity between the resist and the filter material can be adjusted by etching using a reactive gas mainly containing oxygen (O 2 ) containing a carbon (C) compound as an etching gas. And a pattern of filter material with a desired profile can be formed. In addition, since the color filter material is patterned by dry etching, it is possible to form a high-precision pattern with steep pattern edges without forming a residue on the surface of the substrate or attaching a residue. It becomes.

また本発明は、上記カラーフィルタの形成方法において、前記カーボン化合物が、炭化酸素(CO)であるものを含む。   Further, the present invention includes the method for forming a color filter, wherein the carbon compound is oxygenated carbon (CO).

また本発明は、上記カラーフィルタの形成方法において、前記エッチングする工程は、酸素とCOの混合比を変化させつつエッチングを行う工程であるものを含む。
この構成により、酸素とCOの混合比を変化させることによりエッチング選択比を調整することができ、所望のプロファイルを得ることができる。
According to the present invention, in the color filter forming method, the etching step includes a step of performing etching while changing a mixing ratio of oxygen and CO.
With this configuration, the etching selectivity can be adjusted by changing the mixing ratio of oxygen and CO, and a desired profile can be obtained.

また本発明は、上記カラーフィルタの形成方法において、前記エッチングする工程は、エッチングガスとしてC系ガスを用いてエッチングする工程であるものを含む。 In the color filter forming method according to the invention, the etching step includes a step of etching using a C X H Y F Z- based gas as an etching gas.

また本発明は、上記カラーフィルタの形成方法において、前記エッチングガスは、CHガスとCHFとの混合ガスを用いてエッチングする工程であるものを含む。 In addition, the present invention includes the method for forming a color filter, wherein the etching gas is a step of etching using a mixed gas of CH 2 F 2 gas and CH 3 F.

また本発明は、上記カラーフィルタの形成方法において、基体表面に第1の色のカラーフィルタ材料を形成しこれを、ドライエッチングによりパターニングして開口を形成し、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、前記基体表面に前記第2の色のカラーフィルタ材料を形成する工程と、前記第2の色のカラーフィルタ材料の形成された表面を平坦化し第2のカラーフィルタを形成する工程とを含み、前記第1のカラーフィルタを形成する工程が、前記エッチングガスの組成を調整し、パターンエッジが基板表面に対して垂直となるようにパターニングする工程を含むものを含む。
この構成により、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。異なる色のカラーフィルタ同士の段差を減らすことができ、混色の防止や薄型化が可能となる。
According to the present invention, in the method for forming a color filter, a step of forming a first color filter by forming a color filter material of a first color on a substrate surface and patterning the material by dry etching to form an opening. And forming a second color filter material on the surface of the substrate on which the first color filter is formed, and planarizing the surface on which the second color filter material is formed. The step of forming the first color filter includes adjusting the composition of the etching gas and patterning so that the pattern edge is perpendicular to the substrate surface. Including what is included.
With this configuration, even when the color filter material of the first color adheres to the upper layer by the flattening step, it can be surely removed and the remaining can be prevented. The level difference between the color filters of different colors can be reduced, and color mixing can be prevented and the thickness can be reduced.

また本発明は、上記カラーフィルタの形成方法において、前記第1のカラーフィルタを形成する工程は、前記第1の色のカラーフィルタ材料の形成された前記基体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第1の色のカラーフィルタ材料をパターニングする工程とを含むものを含む。
この構成により、高精度のパターニングが可能となるため、信頼性の高いカラーフィルタを形成することが可能となる。
According to the present invention, in the method for forming a color filter, the step of forming the first color filter includes a step of forming a photosensitive resist pattern by photolithography on the surface of the substrate on which the color filter material of the first color is formed. Including a step of forming, and a step of patterning the color filter material of the first color by anisotropic etching using the photosensitive resist pattern as a mask.
With this configuration, high-accuracy patterning can be performed, so that a highly reliable color filter can be formed.

また本発明は、上記カラーフィルタの形成方法において、前記第1のカラーフィルタ材料は、感光基の含有率が20%以下であるものを含む。   According to the present invention, in the color filter forming method, the first color filter material includes a material having a photosensitive group content of 20% or less.

この方法により、フィルタとしての使用時に不要な感光基の含有率が低減されるため、着色基の含有率をあげることができ、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。   This method reduces the content of unnecessary photosensitive groups when used as a filter, so that the content of colored groups can be increased, the overall film thickness can be reduced, and the amount of light can be reduced even during miniaturization. Loss can be reduced, and a highly sensitive element can be formed.

また、本発明のカラーフィルタの形成方法は、前記第1のカラーフィルタ材料が、顔料の含有率が80%以上であるものを含む。   In the color filter forming method of the present invention, the first color filter material includes a pigment content of 80% or more.

この方法により、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, since the content of the colored group can be increased, the overall film thickness can be reduced, and the loss of light amount can be reduced even during miniaturization, and a highly sensitive element can be formed. Become.

また本発明は、上記カラーフィルタの形成方法において、固体撮像素子を形成した基板上にカラーフィルタを形成する。
この構成により、混色がなく信頼性の高い薄型の固体撮像素子を形成することが可能となる。
According to the present invention, in the color filter forming method, the color filter is formed on the substrate on which the solid-state imaging device is formed.
With this configuration, it is possible to form a thin solid-state imaging device that has no color mixing and is highly reliable.

本発明によれば、各色のカラーフィルタの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。
さらにまた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。
加えてカラーフィルタの顔料付着に伴う、しみ、むらの改善をはかることができる。
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、薄型でかつ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, the pattern edge of the color filter of each color can be made vertical (steep), the pattern accuracy can be improved, and color mixing can be suppressed.
Furthermore, the sensitivity can be improved by reducing the thickness of the color filter layer.
In addition, it is possible to improve the stains and unevenness associated with the color filter pigment adhesion.
Further, color mixing of the color filter can be prevented and the thickness can be reduced, and a thin and highly sensitive 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の形成方法は、例えば固体撮像素子の製造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 method for forming a color filter described in the present embodiment is used, for example, for manufacturing a solid-state imaging device.

(実施の形態1)
本実施の形態では、カラーフィルタ材料を塗布し、エッチングガスとして酸素とCOの混合比を変化させたものを用いつつエッチングを行うようにしたことを特徴とするもので、酸素とCOの混合比を変化させることによりエッチング選択比を調整し、パターンエッジの垂直なカラーフィルタパターンを形成するものである。
(Embodiment 1)
In the present embodiment, the color filter material is applied, and etching is performed using a material in which the mixing ratio of oxygen and CO is changed as an etching gas. The mixing ratio of oxygen and CO The etching selectivity is adjusted by changing, and a color filter pattern having a vertical pattern edge is formed.

図1は、本発明の実施の形態1の方法でカラーフィルタを形成した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線断面模式図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a solid-state imaging device in which a color filter is formed by the method of Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view. 1 is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG.

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が感光基の含有率が0である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、フォトリソグラフィを経て、エッチングガスとしての酸素とCOの混合比を変化させることによりエッチング選択比を調整したドライエッチングでパターニングすることによって各色の境界面を形成して得られた高精度の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。図3(a)乃至(c)に要部拡大図を示すように、パターンエッジは表面に垂直となっている。   As shown in FIG. 1, in this solid-state imaging device, the color filter 50 is made of a resin material having a photosensitive group content of 0 above the photodiodes 30 so that the photodiodes 30 face each photodiode 30. High-precision patterns obtained by forming the boundary surface of each color by patterning by dry etching with the etching selectivity adjusted by changing the mixing ratio of oxygen and CO as etching gas through photolithography Has been. In this color filter, a red color filter 50R (not shown), a green color filter 50G, and a blue color filter 50B are arranged on the lower flattening film 74 so as to correspond to each photodiode 30. Each pattern edge is formed to be vertical, and the surface is a flat surface. In FIG. 2, reference numerals (R, G, B) indicating the color filters formed above the photodiodes 30 are attached to the photodiodes 30. As shown in enlarged views of the main part in FIGS. 3A to 3C, the pattern edge is perpendicular to the surface.

他は通例の構造をなすものであるが、カラーフィルタの形成方法の説明に先立ち、まず、固体撮像素子について説明する。ここで用いられる固体撮像素子においては、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 prior to the description of the method of forming the color filter, the solid-state imaging device will be described first. In the solid-state imaging device used here, photodiodes 30 as photoelectric conversion units are arrayed on the surface of an n-type silicon substrate 1, and signal charges generated in the photodiodes 30 are arranged in the column direction (Y in FIG. 2). The charge transfer section 40 for transferring in the direction) is formed by meandering between a plurality of photodiode rows composed of the plurality of photodiodes 30 arranged in the column direction. Then, the odd-numbered photodiode rows are formed so as to be shifted in the direction of approximately half the array pitch of the photodiodes 30 arranged in the column direction with respect to the even-numbered photodiode rows.

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 charge transfer unit 40 includes a plurality of charge transfer channels 33 formed in the column direction of the surface portion of the silicon substrate 1 corresponding to each of the plurality of photodiode columns, and a charge transfer formed in the upper layer of the charge transfer channel 33. It includes an electrode 3 (first layer electrode 3a, second layer electrode 3b) and a charge readout region 34 for reading out charges generated in the photodiode 30 to the charge transfer channel 33. The charge transfer electrode 3 has a meandering shape extending in the row direction (X direction in FIG. 2) as a whole between a plurality of photodiode rows composed of a plurality of photodiodes 30 arranged in the row direction. . Here, the charge transfer electrode 3 has a single layer electrode structure in which a second layer electrode is formed on the first layer electrode via an interelectrode insulating film and is flattened by CMP, but is not limited to a single layer electrode structure. A two-layer electrode structure in which a part of the first layer electrode is covered with the second layer electrode may be used.

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, a p well layer 1P is formed on the surface of the silicon substrate 1, an n region 30b for forming a pn junction is formed in the p well layer 1P, and a p region 30a is formed on the surface. The photodiode 30 is configured, and the signal charge generated in the photodiode 30 is accumulated in the n region 30b.

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 photodiode 30, a charge transfer channel 33 composed of an n region is formed with a slight distance. A charge readout region 34 is formed in the p-well layer 1P between the n region 30b and the charge transfer channel 33.

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 gate oxide film 2 is formed on the surface of the silicon substrate 1, and a first electrode 3 a and a second electrode 3 b are formed on the charge readout region 34 and the charge transfer channel 33 via the gate oxide film 2. The An interelectrode insulating film 5 is formed between the first electrode 3a and the second electrode 3b. A channel stop 32 made of a p + region is provided on the right side of the vertical transfer channel 33, and is separated from the adjacent photodiode 30.

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。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 film 6 such as a silicon oxide film and an antireflection layer 7 are formed on the charge transfer electrode 3, and an intermediate layer 70 is further formed thereon. Of the intermediate layer 70, 71 is a light shielding film, 72 is an insulating film made of BPSG (borophosphosilicate glass), 73 is an insulating film (passivation film) made of P-SiN, and 74 is a flattening film under a filter made of transparent resin or the like. It is. The light shielding film 71 is provided except for the opening of the photodiode 30. A color filter and a microlens 60 are provided above the intermediate layer 70. Between the color filter and the micro lens 60, an on-filter planarizing film 61 made of an insulating transparent resin or the like is formed.

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 photodiode 30 are accumulated in the n region 30b, and the accumulated signal charges are transferred in the column direction by the charge transfer channel 33, and the transferred signals are transferred. The charge is transferred in the row direction by a horizontal charge transfer path (HCCD) (not shown), and a color signal corresponding to the transferred signal charge is output from an amplifier (not shown). In other words, on the silicon substrate 1, a solid-state imaging device unit that is a region including a photoelectric conversion unit, a charge transfer unit, an HCCD, and an amplifier, and a peripheral circuit that is a region where peripheral circuits (PAD unit and the like) of the solid-state imaging device are formed. Are formed to constitute a solid-state imaging device.

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を形成するとともに、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-type silicon substrate 1 to form a p-well layer 1P, a charge transfer channel 33, a charge readout region 34, a channel stop layer 32, and the like, and then a gate oxide film 2 is formed. Subsequently, a first conductive film constituting the first layer electrode 3a is formed on the gate oxide film 2, and patterning is performed to form the first layer electrode 3a and peripheral circuit wiring. Next, an insulating film 5 made of a silicon oxide film is formed around the first layer electrode 3a, and a second conductive film constituting the second layer electrode 3b is formed thereon. Next, the second conductive film 3b is planarized by CMP and patterned to form the second layer electrode 3b. Next, after forming the insulating film 6 so as to cover these charge transfer electrodes 3, the n region 30b and the p region 30a in the photodiode region are formed, and the light shielding film is opened to the light receiving region in the photodiode region. 71 is formed. Next, an insulating film 72 is formed and planarized by high temperature reflow.

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、H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 film 72, a metal material is formed and patterned to form a bonding pad (not shown). Then, a passivation film 73 made of a silicon nitride film is formed by a CVD method, and the passivation film on the bonding pad is selectively etched away to form an opening to expose the bonding pad. Thereafter, sintering is performed in an inert gas atmosphere containing H 2, and then a planarizing film having a thickness of 0.5 to 2.0 μm is formed by spin coating or scan coating. Here, in order to avoid confusion with other planarization films, this planarization film is referred to as an under-filter planarization film 74. The manufacturing process so far is a usual method. As the planarizing film 74 under the filter, a resist material transparent to visible light (for example, C series manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd.) is used.

次に、カラーフィルタの製造工程について図4乃至図15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(a)は断面図、(b)は平面図であり、(a)は(b)のa−a断面図である。平面図では、固体撮像素子を図2の状態からX方向に対して45度回転させた状態で図示している。又、各図(b)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、レジストを研磨停止層として用いるため、RGBの各カラーフィルタ材料として、CMP処理においてレジストに対する研磨レートが2:1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。各平面図においてパッシベーション膜73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 views showing each manufacturing process of the color filter of the present embodiment, in which (a) is a cross-sectional view, (b) is a plan view, and (a) is an a-a view of (b). It is sectional drawing. In the plan view, the solid-state imaging device is illustrated as being rotated 45 degrees with respect to the X direction from the state of FIG. In each figure (b), the red color filter 50R is marked with "R", the green color filter 50G is marked with "G", and the blue color filter 50B is marked with "B". In this embodiment, a CMP process for planarization is performed, but since the resist is used as a polishing stop layer, the polishing rate for the resist is about 2: 1 in the CMP process as each color filter material for RGB. Use materials. In the present embodiment, “B” corresponds to the first color, and “R” and “G” correspond to the second color and the third color. In each plan view, the lower layer than the passivation film 73 is omitted.

まず、図4(a)および(b)に示すように、パッシベーション膜73上に、フィルタ下平坦化膜74を形成した後、図5(a)および(b)に示すように、RGB各カラーフィルタ材料のうち、CMPによる研磨レートが最も遅いBのカラーフィルタ材料を膜厚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。   First, as shown in FIGS. 4A and 4B, an under-filter flattening film 74 is formed on the passivation film 73, and then, as shown in FIGS. Among the filter materials, the B color filter material having the slowest polishing rate by CMP is applied so as to have a film thickness of 0.5 to 2.0 μm. This color filter material does not contain a photosensitive group.

この後、図6(a)および(b)に示すように、青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R1をフォトリソグラフィにより形成する。ここで平面図である図6(b)では、青色のカラーフィルタとなる領域上をレジストパターンR1が覆い、他は青色のカラーフィルタ材料50B(B)が露呈した状態となっている。(ここでレジストパターンR1としては、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FH−6400L,カラーフィルタ材料としてはCシリーズ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SG−7103Lを用いた)。   Thereafter, as shown in FIGS. 6A and 6B, a resist pattern R1 for forming a blue color filter pattern is formed by photolithography. Here, in FIG. 6B, which is a plan view, the resist pattern R1 covers the region that becomes the blue color filter, and the blue color filter material 50B (B) is otherwise exposed. (Here, as the resist pattern R1, for example, FH-6400L manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd. is used, and as the color filter material, C series such as SG-7103L manufactured by FUJIFILM Electronics Materials Co., Ltd. is used).

この後、図7(a)および(b)に示すように、このレジストパターンR1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、青色のカラーフィルタ材料のパターンを形成する。このときのエッチングガスは、酸素とCOとの混合ガスを用い、レジストとカラーフィルタ材料とのエッチング選択比が1以上となるように組成比を酸素O:CO=1:3となるように調整する。ここで平面図である図7(b)では、青色のカラーフィルタとなる領域上をレジストパターンR1が覆い、他は下地のフィルタ下平坦化層74が露呈した状態となっている。 Thereafter, as shown in FIGS. 7A and 7B, reactive ion etching (RIE), which is anisotropic dry etching, is performed using the resist pattern R1 as a mask to form a blue color filter material pattern. To do. Etching gas at this time, oxygen and a mixed gas of CO, resist and etching selectivity of the color filter material is 1 or more and becomes as the composition ratio of oxygen O 2: CO = 1: at 3 adjust. Here, in FIG. 7B, which is a plan view, the resist pattern R1 covers the region to be the blue color filter, and the rest is the under filter flattening layer 74 exposed.

そして、レジストパターンR1をアッシングし、青色のカラーフィルタ50Bを形成する(図8(a)および(b))。ここで平面図である図8(b)では、青色のカラーフィルタBのパターンが形成され、他は下地のフィルタ下平坦化層74が露呈した状態となっている。   Then, the resist pattern R1 is ashed to form a blue color filter 50B (FIGS. 8A and 8B). Here, in FIG. 8B, which is a plan view, the pattern of the blue color filter B is formed, and the others are in a state in which the under-filter flattening layer 74 is exposed.

次に、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(図9(a)および(b))。ここで平面図である図9(b)では、青色のカラーフィルタBのパターン上を赤色のカラーフィルタ材料が覆っており、表面全体が赤色のカラーフィルタ層Rとなっている。     Next, the red color filter material R is applied so as to have a film thickness of 0.5 to 2.0 μm. This color filter material does not contain a photosensitive group (FIGS. 9A and 9B). In FIG. 9B, which is a plan view, the blue color filter B pattern is covered with a red color filter material, and the entire surface is a red color filter layer R.

そして青色カラーフィルタ50Bのパターンを研磨停止層としてCMPを行い、赤色のカラーフィルタ材料を平坦化する。Rのカラーフィルタ材料は、Bのカラーフィルタ50Bの間にぴったりと収まるように形成される。この工程では、赤色のカラーフィルタ50Rを形成する(図10(a)、(b))。   Then, CMP is performed using the pattern of the blue color filter 50B as a polishing stopper layer to flatten the red color filter material. The R color filter material is formed to fit tightly between the B color filters 50B. In this step, a red color filter 50R is formed (FIGS. 10A and 10B).

この後、図11(a)および(b)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。ここで平面図である図11(b)では、青色および赤色のカラーフィルタとなる領域上をレジストパターンR2が覆い、他は赤色のカラーフィルタ材料50R(R)が露呈した状態となっている。   Thereafter, as shown in FIGS. 11A and 11B, a resist pattern R2 for forming a red color filter pattern is formed by photolithography. Here, in FIG. 11B, which is a plan view, the resist pattern R2 covers the regions to be blue and red color filters, and the red color filter material 50R (R) is otherwise exposed.

この後、図12(a)および(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。言い換えるとここでは緑色のカラーフィルタを形成すべき領域の下地のフィルタ下平坦化膜74を露呈せしめる工程である。ここで平面図である図12(b)では、赤色および青色のカラーフィルタとなる領域上をレジストパターンR2が覆い、他は下地のフィルタ下平坦化層74が露呈した状態となっている。このときのエッチングガスは、酸素とCOとの混合ガスを用い、レジストとカラーフィルタ材料とのエッチング選択比が1以上となるように組成比を酸素O:CO=1:3となるように調整する。 Thereafter, as shown in FIGS. 12A and 12B, 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. To do. In other words, here is a step of exposing the under-filter flattening film 74 in the region where the green color filter is to be formed. Here, in FIG. 12B, which is a plan view, the resist pattern R2 covers the regions to be red and blue color filters, and the underlying filter under-planar planarization layer 74 is exposed. The etching gas used here is a mixed gas of oxygen and CO, and the composition ratio is oxygen O 2 : CO = 1: 3 so that the etching selectivity ratio between the resist and the color filter material is 1 or more. adjust.

そして、レジストパターンR2をアッシングし、赤色のカラーフィルタ50Rを形成する(図13(a)および(b))。ここで平面図である図13(b)では、赤色および青色のカラーフィルタR,Bのパターンが形成され、緑のカラーフィルタを形成する領域で下地のフィルタ下平坦化層74が露呈した状態となっている。   Then, the resist pattern R2 is ashed to form a red color filter 50R (FIGS. 13A and 13B). Here, in FIG. 13B, which is a plan view, the pattern of the red and blue color filters R and B is formed, and the underlying under-filter flattening layer 74 is exposed in the region where the green color filter is formed. It has become.

次に、緑色のカラーフィルタ材料Gを膜厚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(図14(a)および(b))。ここで平面図である図14(b)では、赤色おおよび青色のカラーフィルタR,Bのパターン上を緑色のカラーフィルタ材料が覆っており、表面全体が緑色のカラーフィルタ層Gとなっている。   Next, a green color filter material G is applied so as to have a film thickness of 0.5 to 2.0 μm. This color filter material does not contain a photosensitive group (FIGS. 14A and 14B). Here, in FIG. 14B, which is a plan view, the pattern of the red and blue color filters R and B is covered with a green color filter material, and the entire surface is a green color filter layer G. .

そして青色カラーフィルタ50Bのパターンを研磨停止層としてCMPを行い、緑色のカラーフィルタ材料を平坦化し、緑色のカラーフィルタ50Gを形成する(図15(a)、(b))。緑のカラーフィルタ材料Gは、青色のカラーフィルタ50Bの赤色のカラーフィルタ50Rの間にぴったりと収まるように形成される。   Then, CMP is performed using the pattern of the blue color filter 50B as a polishing stopper layer, and the green color filter material is flattened to form the green color filter 50G (FIGS. 15A and 15B). The green color filter material G is formed so as to fit tightly between the red color filter 50R of the blue color filter 50B.

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 chemical film 61 is formed. Thereafter, a microlens 60 is formed on the planarizing film 61 by an etching method, a melt method, or the like, thereby forming a solid-state imaging device as shown in FIG.

このように、本実施の形態の製造方法によれば、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、エッチングガスとして、酸素とCOとの混合ガスを用い、レジストとカラーフィルタ材料とのエッチング選択比が1以上なるように組成比を酸素:CO=1:3となるように調整して、RIEによりドライエッチングするため、パターンエッジの垂直なカラーフィルタパターンを得ることができる。また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、高精度のパターン形成が可能である上、又、カラーフィルタの平坦化膜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、混色の発生を防ぐことができる。   As described above, according to the manufacturing method of the present embodiment, a resist pattern formed by photolithography is used as a mask, a mixed gas of oxygen and CO is used as an etching gas, and an etching selectivity ratio between the resist and the color filter material is used. Since the composition ratio is adjusted to be oxygen: CO = 1: 3 so as to be 1 or more and dry etching is performed by RIE, a color filter pattern having a vertical pattern edge can be obtained. Further, it can be composed of only a material necessary as a filter component such as a coloring group without using a photosensitive group, and a high-precision pattern can be formed. Further, the height from the surface of the planarizing film 74 of the color filter can be increased. Since it can be made lower than before, the solid-state imaging device can be made thinner. As a result, a margin for obliquely incident light is widened, and a highly sensitive solid-state imaging device can be manufactured. In addition, color mixing can be prevented.

又、カラーフィルタ材料として、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。   In addition, when a pigment-dispersed color filter material is used as the color filter material, a residue is generated at the time of washing with water after forming the pattern of the color filter material, which adheres to the color filters of other colors, Although this is a factor that degrades optical characteristics, particularly image quality, according to the present embodiment, the above residue can also be removed by CMP processing, so that image quality degradation can be 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 microlens 60 directly on the color filter surface without forming it. According to this configuration, the solid-state imaging device can be further thinned, the manufacturing process can be reduced by one step, and a high-sensitivity solid-state imaging device can be manufactured at low cost.

又、本実施の形態では、Bのカラーフィルタ50B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、処理時間を調整して、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 this embodiment, the CMP process is performed using the B color filter 50B as a stopper. However, the CMP process may be performed without using the stopper. In this case, by adjusting the processing time, the thickness of the R color filter 50R and the G color filter 50G at a position higher than the height from the surface of the planarizing film 74 of the B color filter 50B becomes 50 nm or less. Thus, the CMP process may be performed. This 50 nm is a value in a range that is acceptable as a step. In this case, the order of forming the color filters is not limited to that described above, and can be changed as appropriate.

又、本実施の形態では、Rのカラーフィルタ50RとGのカラーフィルタ50Gを形成後にそれぞれCMP処理を行っているが、これに限らない。例えば、Rのカラーフィルタ50Rを形成してからCMP処理を行って、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の除去を行い、その後、Gのカラーフィルタ50Gを形成してからCMP処理を行って、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Gのカラーフィルタ50Gの除去を行うようにしても良い。   In this embodiment, the CMP process is performed after the R color filter 50R and the G color filter 50G are formed. However, the present invention is not limited to this. For example, after forming the R color filter 50R, a CMP process is performed to remove the R color filter 50R at a position higher than the height from the surface of the planarizing film 74 of the B color filter 50B. After the G color filter 50G is formed, a CMP process may be performed to remove the G color filter 50G at a position higher than the height of the B color filter 50B from the surface of the planarizing film 74. .

又、本実施の形態では、青色のカラーフィルタ50Bを研磨停止層としたが、青色に限定されるものではない。例えば、Rのカラーフィルタ材料の研磨レートをRGBのカラーフィルタ材料の中で最も遅くすることができるのであれば、Rのカラーフィルタ50Rを先に形成してこれを研磨停止層としても良いし、Gのカラーフィルタ材料の研磨レートをRGBのカラーフィルタ材料の中で最も遅くできるのであれば、Gのカラーフィルタ50Gを先に形成してこれを研磨停止層としても良い。   In the present embodiment, the blue color filter 50B is used as the polishing stopper layer, but it is not limited to blue. For example, if the polishing rate of the R color filter material can be the slowest among the RGB color filter materials, the R color filter 50R may be formed first and this may be used as a polishing stopper layer. If the polishing rate of the G color filter material can be the slowest among the RGB color filter materials, the G color filter 50G may be formed first and this may be used as the polishing stopper layer.

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)
前記実施の形態1ではエッチングガスとして、酸素と炭化酸素の混合ガスを用いたが、本実施の形態では、酸素ガスとCHの混合ガスを用い、組成比を酸素O:CH=1:2とすることにより、エッチング選択比が1以上となるようにしてエッチングを行った。ここでは組成比をエッチングの初期と、後期とで変化させ、エッチング選択比を調整するようにしてもよい。
(Embodiment 2)
In the first embodiment, a mixed gas of oxygen and oxygen carbide is used as an etching gas. However, in this embodiment, a mixed gas of oxygen gas and CH 2 F 2 is used, and the composition ratio is oxygen O 2 : CH 2. Etching was performed such that the etching selectivity was 1 or more by setting F 2 = 1: 2. Here, the etching selection ratio may be adjusted by changing the composition ratio between the initial stage and the latter stage of etching.

このようにして実施の形態1と同様に、青赤緑に高精度に区分され、パターンエッジが基板表面に対して垂直に形成されたカラーフィルタが形成される。   In this manner, as in the first embodiment, a color filter is formed that is divided into blue, red, and green with high accuracy and the pattern edges are formed perpendicular to the substrate surface.

本発明のカラーフィルタの形成方法は、パターンエッジが基板表面に対して垂直に形成された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、携帯電話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。   The color filter forming method of the present invention can form a thin color filter layer in which a pattern edge is formed perpendicular to the substrate surface, so that it can be made thinner, and an electronic device such as a mobile phone. This is useful as a solid-state imaging device.

本発明の実施の形態1の固体撮像素子の断面概要図1 is a schematic cross-sectional view of a solid-state imaging device according to Embodiment 1 of the present invention. 図1の平面模式図1 is a schematic plan view of FIG. 本実施の形態1のカラーフィルタの形成方法を示す説明図Explanatory drawing which shows the formation method of the color filter of this Embodiment 1. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 本実施の形態1のカラーフィルタの製造工程を示す図であり、(a)は断面図、(b)は上面図It is a figure which shows the manufacturing process of the color filter of this Embodiment 1, (a) is sectional drawing, (b) is a top view. 従来例のカラーフィルタの材料組成を示す模式図Schematic showing the material composition of the color filter of the conventional example

符号の説明Explanation of symbols

1 n型シリコン基板
2 ゲート酸化膜
3a 第1の電極
3b 第2の電極
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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 N-type silicon substrate 2 Gate oxide film 3a 1st electrode 3b 2nd electrode 5 Interelectrode insulating film 6 Insulating film 7 Antireflection layer 60 Micro lens 61 Planarizing film 71 Light shielding film 72 Insulating (BPSG) film 73 Passivation film 74 Flattening films 50B, 50R, 50G Color filters

Claims (10)

フィルタ材料を塗布する工程と、
レジストパターンをマスクとして前記フィルタ材料をエッチングする工程とを含み、
前記フィルタ材料をパターニングするカラーフィルタの形成方法であって、
エッチングする工程は、エッチングガスとして、カーボン(C)化合物を含む酸素(O)を主成分とする反応性ガスを用いてエッチングする工程であるカラーフィルタの形成方法。
Applying a filter material;
Etching the filter material using a resist pattern as a mask,
A method of forming a color filter for patterning the filter material,
The etching process is a method for forming a color filter, which is an etching process using a reactive gas mainly containing oxygen (O 2 ) containing a carbon (C) compound as an etching gas.
請求項1に記載のカラーフィルタの形成方法であって、
前記カーボン化合物は、炭化酸素(CO)であるカラーフィルタの形成方法。
A method for forming a color filter according to claim 1,
The method for forming a color filter, wherein the carbon compound is oxygenated carbon (CO).
請求項1または2に記載のカラーフィルタの形成方法であって、
前記エッチングする工程は、酸素とCOの混合比を変化させつつエッチングを行う工程であるカラーフィルタの形成方法。
A method for forming a color filter according to claim 1 or 2,
The color filter forming method, wherein the etching step is a step of performing etching while changing a mixing ratio of oxygen and CO.
請求項1に記載のカラーフィルタの形成方法であって、
前記エッチングする工程は、エッチングガスとしてC系ガスを用いてエッチングする工程であるカラーフィルタの形成方法。
A method for forming a color filter according to claim 1,
The etching step is a method for forming a color filter, which is a step of etching using a C X H Y F Z- based gas as an etching gas.
請求項4に記載のカラーフィルタの形成方法であって、
前記エッチングガスは、CHガスとCHFとの混合ガスを用いてエッチングする工程であるカラーフィルタの形成方法。
A method for forming a color filter according to claim 4,
The method for forming a color filter, wherein the etching gas is a step of etching using a mixed gas of CH 2 F 2 gas and CH 3 F.
請求項1乃至5のいずれかに記載のカラーフィルタの形成方法であって、
基体表面に第1の色のカラーフィルタ材料を形成しこれを、ドライエッチングによりパターニングして開口を形成し、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、前記基体表面に前記第2の色のカラーフィルタ材料を形成する工程と、
前記第2の色のカラーフィルタ材料の形成された表面を平坦化し第2のカラーフィルタを形成する工程とを含み、
前記第1のカラーフィルタを形成する工程が、
前記エッチングガスの組成を調整し、パターンエッジが基板表面に対して垂直となるようにパターニングする工程を含むカラーフィルタの形成方法。
A method for forming a color filter according to any one of claims 1 to 5,
Forming a color filter material of the first color on the surface of the substrate and patterning it by dry etching to form an opening, thereby forming a first color filter;
Forming the color filter material of the second color on the surface of the substrate on which the first color filter is formed;
Flattening a surface on which the color filter material of the second color is formed to form a second color filter;
Forming the first color filter comprises:
A method of forming a color filter, comprising a step of adjusting a composition of the etching gas and patterning so that a pattern edge is perpendicular to a substrate surface.
請求項6記載のカラーフィルタの形成方法であって、
前記第1のカラーフィルタを形成する工程は、前記第1の色のカラーフィルタ材料の形成された前記基体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第1の色のカラーフィルタ材料をパターニングする工程とを含むカラーフィルタの形成方法。
A method for forming a color filter according to claim 6,
The step of forming the first color filter includes a step of forming a photosensitive resist pattern by photolithography on the surface of the substrate on which the color filter material of the first color is formed.
Forming a color filter material of the first color by anisotropic etching using the photosensitive resist pattern as a mask.
請求項7記載のカラーフィルタの形成方法であって、
前記第1のカラーフィルタ材料は、感光基の含有率が20%以下であるカラーフィルタの形成方法。
A method for forming a color filter according to claim 7,
The method for forming a color filter, wherein the first color filter material has a photosensitive group content of 20% or less.
請求項7記載のカラーフィルタの形成方法であって、
前記第1のカラーフィルタ材料は、顔料の含有率が80%以上であるカラーフィルタの形成方法。
A method for forming a color filter according to claim 7,
The method for forming a color filter, wherein the first color filter material has a pigment content of 80% or more.
請求項1乃至9のいずれかに記載のカラーフィルタの形成方法を用いて、
固体撮像素子を形成した基板上にカラーフィルタを形成する固体撮像素子の製造方法。
Using the method for forming a color filter according to any one of claims 1 to 9,
A method for manufacturing a solid-state imaging device, wherein a color filter is formed on a substrate on which the solid-state imaging device is formed.
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