JP2021085972A - 固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エッチング対象の下層における表面性状の変化に起因する機能の低下を抑制可能とした固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法を提供する。【解決手段】青色用フィルター１２Ｂを半導体基板２１上に形成すること、青色用フィルター１２Ｂを有した半導体基板２１にエッチングストッパー層２３を形成すること、エッチングストッパー層２３上に、エッチングストッパー層２３とはドライエッチングにおけるエッチングレートが異なる赤外光カット前駆層２４を形成すること、赤外光カット前駆層２４のうちで、青色用フィルター１２Ｂ上に位置する部分を覆うレジストパターンＲＰを形成すること、および、レジストパターンＲＰを用いて赤外光カット前駆層２４をドライエッチングすることによって、赤外光カットフィルターを形成することを含む。【選択図】図５

Description

本発明は、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法に関する。
ＣＭＯＳイメージセンサーおよびＣＣＤイメージセンサーなどの固体撮像素子は、光の強度を電気信号に変換する光電変換素子を備える。固体撮像素子の一例は、複数の色に対応する光を検出することが可能である。固体撮像素子は、各色用のカラーフィルターと各色用の光電変換素子とを備え、各色用の光電変換素子によって各色用の光を検出する（例えば、特許文献１を参照）。固体撮像素子の他の例は、有機光電変換素子と無機光電変換素子とを備え、カラーフィルターを用いずに、各光電変換素子によって各色の光を検出する（例えば、特許文献２を参照）。
固体撮像素子は、光電変換素子上に赤外光カットフィルターを備える。赤外光カットフィルターが有する赤外光吸収色素が赤外光を吸収することによって、各光電変換素子が検出し得る赤外光を光電変換素子に対してカットする。これによって、各光電変換素子での可視光の検出精度が高められる。赤外光カットフィルターは、例えば、赤外光吸収色素であるシアニン色素を含む（例えば、特許文献３を参照）。
特開２００３−０６０１７６号公報 特開２０１８−０６０９１０号公報 特開２００７−２１９１１４号公報
ところで、微細な画素を有した固体撮像素子の製造において、固体撮像素子を形成する各層の加工方法として、ドライエッチング法が提案されている。ドライエッチング法では、プラズマ中のエッチャントがエッチング対象に衝突することによって、エッチング対象の一部が除去される。ドライエッチング法では、通常、ドライエッチングによる加工の精度を高める目的で、エッチング対象の下層が露出してから一定の期間にわたって、エッチング対象に対するドライエッチング処理を継続する。この場合には、エッチング対象に対するエッチャントが、エッチング対象の下層にも衝突することによって、下層の表面における性状が変化する。これにより、固体撮像素子の機能が低下する場合がある。
本発明は、エッチング対象の下層における表面性状の変化に起因する機能の低下を抑制可能とした固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するための固体撮像素子用フィルターの製造方法は、カラーフィルターを半導体基板上に形成すること、前記カラーフィルターを有した前記半導体基板にエッチングストッパー層を形成すること、前記エッチングストッパー層上に、前記エッチングストッパー層とはドライエッチングにおけるエッチングレートが異なる赤外光カット前駆層を形成すること、前記赤外光カット前駆層のうちで、前記カラーフィルター上に位置する部分を覆うレジストパターンを形成すること、および、前記レジストパターンを用いて前記赤外光カット前駆層をドライエッチングすることによって、赤外光カットフィルターを形成すること、を含む。
上記課題を解決するための固体撮像素子の製造方法は、半導体基板を準備することと、上記固体撮像素子用フィルターの製造方法と、を含む。
上記各構成によれば、赤外光カット前駆層のオーバーエッチングによって赤外光カット前駆層の一部を取り除くとしても、赤外光カット前駆層の下層にはエッチングストッパー層が位置するため、エッチングストッパー層の下層に対するエッチャントの衝突が抑えられる。これによって、エッチング対象である赤外光カット前駆層の下層における表面性状が変化することに起因する固体撮像素子の機能の低下が抑えられる。
上記固体撮像素子用フィルターの製造方法において、前記エッチングストッパー層を形成することは、前記カラーフィルター上、および、前記半導体基板のうちで前記カラーフィルターが位置しない部分の上に前記エッチングストッパー層を形成することを含み、前記赤外光カットフィルターを形成することは、前記赤外光カット前駆層および前記エッチングストッパー層をドライエッチングすることによって、前記カラーフィルターの側面を覆い、かつ、入射光を反射する隔壁を形成してもよい。
上記構成によれば、カラーフィルターに入射した光が、カラーフィルターの側面からカラーフィルターの外部に透過することが隔壁によって抑えられる。そのため、当該カラーフィルターに対応する光電変換素子に入射する光における光量の低下を抑えることができる。
上記固体撮像素子用フィルターの製造方法において、前記赤外光カットフィルターを形成することは、前記赤外光カット前駆層および前記エッチングストッパー層をドライエッチングすることによって、前記赤外光カットフィルターの側面を覆うように前記隔壁を形成してもよい。
上記構成によれば、赤外光カットフィルターに入射した光が、赤外光カットフィルターの側面から赤外光カットフィルターの外部に透過することも隔壁によって抑えられる。そのため、赤外光カットフィルターの下層であるカラーフィルターを介した光が入射する光電変換素子に入射する光における光量の低下をさらに抑えることができる。
上記固体撮像素子用フィルターの製造方法において、前記エッチングストッパー層を形成する前に、前記半導体基板のうちで、前記カラーフィルターが位置しない部分に赤外光パスフィルターを形成することをさらに含み、前記赤外光カット前駆層を形成することは、前記カラーフィルター上に位置する第１部分と、前記赤外光パスフィルター上に位置する第２部分とを形成し、かつ、前記第１部分の表面が、前記赤外光カット前駆層の厚さ方向において、前記第２部分の表面以上の高さに位置するように前記赤外光カット前駆層を形成し、前記赤外光カットフィルターを形成することは、前記赤外光カット前駆層および前記エッチングストッパー層をドライエッチングすることによって、前記赤外光カットフィルターの側面を覆い、かつ、入射光を反射する隔壁を形成してもよい。
上記構成によれば、第１部分の表面が、赤外光カット前駆層の厚さ方向において、第２部分の表面以上の高さに位置するため、赤外光カットフィルターの側面全体に隔壁が形成されやすくなる。これにより、赤外光カットフィルターに入射した光が、赤外光カットフィルターを透過して赤外光パスフィルターに入射することを抑える確実性が高まる。
上記固体撮像素子用フィルターの製造方法において、前記赤外光パスフィルターを形成することは、前記カラーフィルターの厚さ以下の厚さを有した前記赤外光パスフィルターを形成することを含んでもよい。この構成によれば、赤外光カットフィルターの側面全体に隔壁を形成することが可能である。
上記固体撮像素子用フィルターの製造方法において、前記エッチングストッパー層を形成することは、ポリシロキサンによって前記エッチングストッパー層を形成することを含み、前記赤外光カットフィルターを形成することは、前記ドライエッチングの後に、剥離液によって前記レジストパターンを前記赤外光カットフィルターから剥離することを含んでもよい。
上記構成によれば、ポリシロキサン、および、ポリシロキサンとエッチャントとの反応生成物の少なくとも一方を含む隔壁が、剥離液が赤外光カットフィルターに接することを抑える。そのため、赤外光カットフィルターが含む赤外光吸収色素が剥離液に溶出することが、隔壁によって抑えられる。
上記固体撮像素子用フィルターの製造方法において、前記半導体基板が広がる平面と対向する視点から見て、前記赤外光カットフィルターの表面と前記赤外光パスフィルターの表面とを覆う酸素遮断層を形成することと、前記酸素遮断層上に複数のマイクロレンズを形成することと、をさらに含んでもよい。
上記固体撮像素子の製造方法において、前記赤外光カットフィルターの表面と前記赤外光パスフィルターの表面とを含む面上に、複数のマイクロレンズを形成することと、前記複数のマイクロレンズの表面を覆う酸素遮断層を形成することと、を含んでもよい。
上記各構成によれば、酸素遮断層によって赤外光カットフィルターに酸化源が到達することが抑えられるため、赤外光カットフィルターが酸化されにくくなる。
本発明によれば、エッチング対象の下層における表面性状の変化に起因する機能の低下を抑えることができる。
第１実施形態の固体撮像素子における構造を示す分解斜視図。 第１実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態の変形例における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第１実施形態の変形例における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第２実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第２実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第２実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第２実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第２実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第３実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第３実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第４実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第４実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第４実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第４実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第４実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第４実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。 第４実施形態における固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図。
［第１実施形態］
図１から図１２を参照して、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法における第１実施形態を説明する。以下では、固体撮像素子、および、固体撮像素子の製造方法を順に説明する。なお、本実施形態において、赤外光は、０．７μｍ以上１ｍｍ以下の範囲に含まれる波長を有した光であり、近赤外光は、赤外光のなかで特に７００ｎｍ以上１１００ｎｍ以下の範囲に含まれる波長を有した光である。
［固体撮像素子］
図１を参照して、固体撮像素子を説明する。図１は、固体撮像素子の一部における各層を分離して示す概略構成図である。
図１が示すように、固体撮像素子１０は、固体撮像素子用フィルター１０Ｆ、および、複数の光電変換素子１１を備える。複数の光電変換素子１１は、赤色用光電変換素子１１Ｒ、緑色用光電変換素子１１Ｇ、青色用光電変換素子１１Ｂ、および、赤外光用光電変換素子１１Ｐを備える。
固体撮像素子１０は、複数の赤色用光電変換素子１１Ｒ、複数の緑色用光電変換素子１１Ｇ、複数の青色用光電変換素子１１Ｂ、および、複数の赤外光用光電変換素子１１Ｐを備える。複数の赤外光用光電変換素子１１Ｐは、赤外光の強度を測定する。なお、図１では、図示の便宜上、固体撮像素子１０における光電変換素子１１の繰り返し単位が示されている。
固体撮像素子用フィルター１０Ｆは、複数の可視光用フィルター、赤外光パスフィルター１２Ｐ、エッチングストッパー層１３、赤外光カットフィルター１４、酸素遮断層１５、複数の可視光用マイクロレンズ、および、赤外光用マイクロレンズ１６Ｐを備える。
可視光用カラーフィルターは、赤色用フィルター１２Ｒ、緑色用フィルター１２Ｇ、および、青色用フィルター１２Ｂから構成される。赤色用フィルター１２Ｒは、赤色用光電変換素子１１Ｒに対して光の入射側に位置する。緑色用フィルター１２Ｇは、緑色用光電変換素子１１Ｇに対して光の入射側に位置する。青色用フィルター１２Ｂは、青色用光電変換素子１１Ｂに対して光の入射側に位置する。
赤外光パスフィルター１２Ｐは、赤外光用光電変換素子１１Ｐに対して光の入射側に位置する。赤外光パスフィルター１２Ｐは、赤外光用光電変換素子１１Ｐが検出し得る可視光を赤外光用光電変換素子１１Ｐに対してカットする。これによって、赤外光用光電変換素子１１Ｐによる赤外光の検出精度が高められる。赤外光用光電変換素子１１Ｐが検出し得る赤外光は、例えば近赤外光である。
エッチングストッパー層１３は、各色用フィルター１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに対して光の入射側に位置する。エッチングストッパー層１３は、貫通孔１３Ｈを備える。エッチングストッパー層１３が広がる平面と対向する視点から見て、貫通孔１３Ｈが区画する領域内には、赤外光パスフィルター１２Ｐが位置する。一方で、エッチングストッパー層１３が広がる平面と対向する視点から見て、エッチングストッパー層１３は、赤色用フィルター１２Ｒ、緑色用フィルター１２Ｇ、および、青色用フィルター１２Ｂ上に位置する。
赤外光カットフィルター１４は、エッチングストッパー層１３に対して光の入射側に位置する。赤外光カットフィルター１４は、貫通孔１４Ｈを備える。赤外光カットフィルター１４が広がる平面と対向する視点から見て、貫通孔１４Ｈが区画する領域内には、赤外光パスフィルター１２Ｐが位置する。一方で、赤外光カットフィルター１４が広がる平面と対向する視点から見て、赤外光カットフィルター１４は、赤色用フィルター１２Ｒ、緑色用フィルター１２Ｇ、青色用フィルター１２Ｂ、および、エッチングストッパー層１３上に位置する。
酸素遮断層１５は、赤外光カットフィルター１４に対して光の入射側に位置する。酸素遮断層１５は、赤色用フィルター１２Ｒ、緑色用フィルター１２Ｇ、および、青色用フィルター１２Ｂに共通する層である。酸素遮断層１５は、赤外光カットフィルター１４に向けた酸化源の透過を抑える。酸化源は、例えば酸素および水などである。
酸素遮断層１５が有する酸素透過率は、例えば、５．０ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｏｍ以下であることが好ましい。酸素透過率は、ＪＩＳ Ｋ７１２６：２００６に準拠した値である。酸素透過率が５．０ｃｃ／ｍ２／ｄａｙ／ａｔｏｍ以下に定められるから、酸素遮断層１５によって赤外光カットフィルター１４に酸化源が到達することが抑制される。そのため、赤外光カットフィルター１４が酸化源によって酸化されにくくなる。これにより、赤外光カットフィルター１４の耐光性を向上することが可能である。
マイクロレンズは、赤色用マイクロレンズ１６Ｒ、緑色用マイクロレンズ１６Ｇ、青色用マイクロレンズ１６Ｂ、および、赤外光用マイクロレンズ１６Ｐから構成される。赤色用マイクロレンズ１６Ｒは、赤色用フィルター１２Ｒに対して光の入射側に位置する。緑色用マイクロレンズ１６Ｇは、緑色用フィルター１２Ｇに対して光の入射側に位置する。青色用マイクロレンズ１６Ｂは、青色用フィルター１２Ｂに対して光の入射側に位置する。赤外光用マイクロレンズ１６Ｐは、赤外光パスフィルター１２Ｐに対して光の入射側に位置する。
各マイクロレンズ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ，１６Ｐは、外表面である入射面１６Ｓを備える。各マイクロレンズ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ，１６Ｐは、入射面１６Ｓに入る光を各光電変換素子１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ，１１Ｐに向けて集めるための屈折率差を外気との間において有する。各マイクロレンズ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ，１６Ｐは、透明樹脂を含む。
各色用フィルター１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、赤外光パスフィルター１２Ｐよりも薄い。エッチングストッパー層１３の厚さと赤外光カットフィルター１４の厚さとの合計は、各色用フィルター１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの厚さと、赤外光パスフィルター１２Ｐの厚さとの差に相当する。赤外光パスフィルター１２Ｐの厚さは、各色用フィルター１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの厚さよりも大きい。一方で、赤外光パスフィルター１２Ｐと、各色用フィルター１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂとの間での段差ＴＰは、エッチングストッパー層１３、および赤外光カットフィルター１４によって埋められる。そのため、各色用マイクロレンズ１６Ｒ，１６Ｇ，１６Ｂ、および、赤外光用マイクロレンズ１６Ｐの下層における平坦性が得られやすい。
［固体撮像素子の製造方法］
図２から図１０を参照して、固体撮像素子用フィルターを含む固体撮像素子の製造方法を説明する。
固体撮像素子用フィルターの製造方法は、カラーフィルターを形成すること、エッチングストッパー層を形成すること、赤外光カット前駆層を形成すること、レジストパターンを形成すること、および、赤外光カットフィルターを形成することを含む。カラーフィルターを形成することでは、半導体基板上にカラーフィルターを形成する。エッチングストッパー層を形成することでは、カラーフィルターを有した半導体基板にエッチングストッパー層を形成する。赤外光カット前駆層を形成することでは、エッチングストッパー層上に、エッチングストッパー層とはドライエッチングにおけるエッチングレートが異なる赤外光カット前駆層を形成する。レジストパターンを形成することでは、赤外光カット前駆層のうちで、カラーフィルター上に位置する部分を覆うようにレジストパターンを形成する。赤外光カットフィルターを形成することでは、レジストパターンを用いて、赤外光カット前駆層をドライエッチングする。
以下、図面を参照して、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法をより詳しく説明する。図２から図１０は、固体撮像素子を構成する層が積層される方向に沿って固体撮像素子を切断したときの断面を模式的に示している。
図２が示すように、固体撮像素子用フィルターの製造方法では、まず、半導体基板２１を準備する。半導体基板２１には、一つの画素に一つの光電変換素子が対応するように、複数の光電変換素子が二次元的に配置されている。なお、図２から図１０では、２つの青色用光電変換素子と、３つの赤外光用光電変換素子の図示が省略されている。図２から図１０において、青色用光電変換素子と赤外光用光電変換素子とが、１つの方向に沿って交互に並んでいる。半導体基板２１を形成する材料は、例えば、Ｓｉ、および、ＳｉＯ２などの酸化物、ＳｉＮなどの窒化物、および、これらの混合物などであってよい。
そして、半導体基板２１が有する青色用光電変換素子に対応する青色用フィルター１２Ｂを半導体基板２１上に形成する。青色用フィルター１２Ｂは、青色用感光性樹脂を含む塗膜の形成、および、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜のパターニングによって形成される。例えば、青色用感光性樹脂を含む塗膜は、青色用感光性樹脂を含む塗布液の塗布、および、塗膜の乾燥によって形成される。青色用フィルター１２Ｂは、青色用感光性樹脂を含む塗膜に対し、青色用フィルター１２Ｂの領域に相当する露光、および、現像を経て形成される。なお、半導体基板２１上には、緑色用フィルター１２Ｇ、および、赤色用フィルター１２Ｒが、青色用フィルター１２Ｂと同様の方法によって形成される。
図３が示すように、青色用フィルター１２Ｂを有した半導体基板２１にエッチングストッパー層２３を形成する。エッチングストッパー層２３を形成する際には、まず、ケイ素を含む樹脂を用いて塗布液を作成する。ケイ素を含む樹脂は、例えばポリシロキサンなどであってよい。ポリシロキサンは、シロキサン結合の繰り返し構造から形成される。ポリシロキサンは、シリコーンであってよい。シリコーンは、ポリシロキサンであり、かつ、アルキル基およびアリール基などの有機基を含む。
次に、青色用フィルター１２Ｂ上、および、半導体基板２１のうちで半導体基板２１の表面が露出している部分に塗布液を塗布し、塗膜を乾燥させる。そして、乾燥した塗膜を加熱によって硬化させる。これにより、各色用カラーフィルター上、および、半導体基板２１の表面における各色用カラーフィルターが位置しない部分に、エッチングストッパー層２３が形成される。
図４が示すように、エッチングストッパー層２３上に、赤外光カット前駆層２４を形成する。赤外光カット前駆層２４を形成する際には、まず、赤外光吸収色素、透明樹脂、および、有機溶剤を含む塗布液をエッチングストッパー層２３上に塗布し、塗膜を乾燥させる。次いで、乾燥した塗膜を加熱によって硬化させる。これにより、エッチングストッパー層２３上に赤外光カット前駆層２４が形成される。
赤外光カット前駆層２４を形成するための赤外光吸収色素は、例えば、アントラキノン系色素、シアニン系色素、フタロシアニン系色素、ジチオール系色素、ジイモニウム系色素、スクアリリウム系色素、および、クロコニウム系色素などであってよい。赤外光吸収色素は、これら色素のうち、シアニン系色素およびフタロシアニン系色素であることが好ましい。
赤外光カット前駆層２４を形成するための透明樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、および、ノルボルネン系樹脂であってよい。透明樹脂は、これら樹脂のうち、アクリル系樹脂であることが好ましい。
図５が示すように、赤外光カット前駆層２４のうちで、青色用フィルター１２Ｂ上に位置する部分を覆うレジストパターンＲＰを形成する。レジストパターンＲＰを形成する際には、まず、各色用カラーフィルター上にフォトレジスト層を形成する。フォトレジスト層を形成する材料には、ポジ型レジストを用いてもよいし、ネガ型レジストを用いてもよい。そして、フォトマスクを用いてフォトレジスト層の一部を露光する。この際に、フォトレジスト層がポジ型レジストから形成される場合には、フォトレジスト層のうちで、半導体基板２１を覆う部分のみを露光する。これに対して、フォトレジスト層がネガ型レジストから形成される場合には、フォトレジスト層のうちで、各色用カットフィルターを覆う部分のみを露光する。次いで、フォトレジスト層を現像する。これにより、赤外光カット前駆層２４のうちで、カラーフィルター上に形成された部分のみを覆うレジストパターンＲＰが形成される。
図６が示すように、レジストパターンＲＰを用いて赤外光カット前駆層２４をドライエッチングすることによって、赤外光カットフィルター１４を形成する。また、パターニングされたエッチングストッパー層１３を形成する。ドライエッチングは、例えば、プラズマエッチングであってよい。ドライエッチングでは、エッチングガスとして、反応性ガスと希ガスとを用いることが可能である。反応性ガスは例えば酸素ガスであってよく、また、希ガスは例えばアルゴンガスであってよい。赤外光カット前駆層２４のドライエッチングでは、赤外光カット前駆層２４を含むエッチング対象物にバイアスを印加することが可能である。バイアスの印加により、レジストパターンＲＰを用いた異方性エッチングが可能である。これにより、赤外光カット前駆層２４、および、エッチングストッパー層２３の各々のうちで、半導体基板２１の表面上に位置する部分を取り除く。
エッチングストッパー層２３のエッチングレートは、赤外光カット前駆層２４のエッチングレートとは異なる。エッチングレートは、単位時間当たりにエッチングされる各層の厚さである。エッチングストッパー層２３のエッチングレートは、赤外光カット前駆層２４のエッチングレートよりも低くてもよいし、高くてもよい。エッチングストッパー層２３のエッチングレートは、赤外光カット前駆層２４のエッチングレートよりも低いことが好ましい。これにより、エッチングストッパー層２３のエッチングレートが、赤外光カット前駆層２４のエッチングレートよりも高い場合に比べて、エッチングストッパー層２３において不要である部分をエッチングするために要する時間を長くすることが可能である。これにより、エッチングストッパー層２３の下層に対してエッチャントを衝突しにくくするように、エッチングの時間を調整することが容易である。
固体撮像素子用フィルターの製造では、赤外光カット前駆層２４を除いた位置に赤外光パスフィルター１２Ｐを形成するため、赤外光カット前駆層２４のエッチングにおいてオーバーエッチングをすることによって、赤外光カット前駆層２４の不要部分については、実質的に当該部分の全てを除去することが求められる。この点で、エッチングストッパー層２３を備える構成によれば、赤外光カット前駆層２４のオーバーエッチングによって赤外光カット前駆層２４の一部を取り除くとしても、赤外光カット前駆層２４の下層にはエッチングストッパー層２３が位置するため、半導体基板２１に対するエッチャントの衝突が抑えられる。これによって、半導体基板２１の表面性状が変化することに起因する固体撮像素子１０の機能の低下が抑えられる。
なお、エッチングストッパー層２３のうちで、半導体基板２１の表面上に位置する部分を実質的に完全に除去する上では、エッチングストッパー層２３のエッチングレートは、エッチングストッパー層２３の下層のエッチングレートと互いに異なることが好ましい。本実施形態では、エッチングストッパー層２３のエッチングレートは、エッチングストッパー層２３の下層である半導体基板２１のエッチングレートと互いに異なることが好ましい。
図７が示すように、剥離液ＬＭを用いてレジストパターンＲＰを赤外光カットフィルター１４から剥離する。剥離液ＬＭには、レジストパターンＲＰを形成する材料を溶解することができる液体を用いることができる。剥離液ＬＭには、例えば、Ｎ‐メチルピロリドン、または、ジメチルスルホキシドを用いることができる。なお、図７では、レジストパターンＲＰと剥離液ＬＭとを接触させる方法としてディップ法を例示しているが、レジストパターンＲＰと剥離液ＬＭとを接触させる方法には、スプレー式およびスピン式を用いることも可能である。
図８が示すように、半導体基板２１のうち、赤外光用光電変換素子が位置する部分の上に赤外光パスフィルター１２Ｐを形成する。赤外光パスフィルター１２Ｐは、着色感光性樹脂を含む塗膜の形成、および、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜のパターニングによって形成される。着色感光性樹脂を含む塗膜は、例えば、赤外光用感光性樹脂を含む塗布液の塗布、および、塗膜の乾燥によって形成される。
赤外光用感光性樹脂は、黒色色素または黒色染料と、感光性樹脂を含む。黒色色素は、単一で黒色を有する色素、あるいは、２種以上の色素によって黒色を有する混合物である。黒色染料は、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、アジン系染料、キノリン系染料、ペリノン系染料、ペリレン系染料、および、メチン系染料などであってよい。透明樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、および、ノルボルネン系樹脂であってよい。
赤外光パスフィルター１２Ｐを形成する材料は、屈折率を調整するための無機酸化物の粒子を含有可能である。無機酸化物は、例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化チタンである。赤外光パスフィルター１２Ｐは、光安定剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤などの他の機能を兼ね備えるための添加物を含有可能である。
赤外光パスフィルター１２Ｐは、赤外光用感光性樹脂を含む塗膜に対し、赤外光パスフィルター１２Ｐの領域に相当する露光、および、現像を経て形成される。赤外光パスフィルター１２Ｐは、青色用フィルター１２Ｂ、エッチングストッパー層１３、および、赤外光カットフィルター１４から形成される積層体の厚さと等しい厚さを有することが好ましい。
図９が示すように、半導体基板２１が広がる平面と対向する視点から見て、赤外光カットフィルター１４の表面と赤外光パスフィルター１２Ｐの表面とを覆う酸素遮断層１５を形成する。酸素遮断層１５は、スパッタリング法、ＣＶＤ法、イオンプレーティング法などの気相成膜法、あるいは、塗布法などの液相成膜法を用いた成膜によって形成される。例えば、酸化珪素から形成される酸素遮断層１５は、酸化珪素からなるターゲットを用いたスパッタリング法による成膜を経て形成される。例えば、酸化珪素から形成される酸素遮断層１５は、シランと酸素とを用いたＣＶＤ法による成膜を経て形成される。例えば、酸化珪素から構成される酸素遮断層１５は、ポリシラザンを含む塗布液の塗布、改質、および、塗膜の乾燥によって形成される。
図１０が示すように、酸素遮断層１５上に複数のマイクロレンズ１６を形成する。これにより、固体撮像素子用フィルターを備える固体撮像素子を得ることができる。複数のマイクロレンズ１６は、酸素遮断層１５が広がる平面と対向する視点から見て、カラーフィルター、および、赤外光パスフィルター１２Ｐと重なる位置に形成される。各マイクロレンズ１６は、例えばエッチバック法を用いて形成される。エッチバック法では、まず、マイクロレンズ１６を形成するための透明樹脂層を形成する。次いで、透明樹脂層上に複数の半球が並ぶ形状を有したレジストパターンを形成する。そして、レジストパターンを用いた透明樹脂層のドライエッチングによって、レジストパターンが有する形状を透明樹脂層に転写することによって、複数のマイクロレンズ１６を形成する。
これにより、図１を参照して先に説明した固体撮像素子１０を、１つの半導体基板２１に対して複数形成することが可能である。
以上説明したように、第１実施形態の固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）赤外光カット前駆層２４のオーバーエッチングによって赤外光カット前駆層２４の一部を取り除くとしても、赤外光カット前駆層２４の下層にはエッチングストッパー層２３が位置するため、エッチングストッパー層２３の下層に対するエッチャントの衝突が抑えられる。これによって、エッチング対象である赤外光カット前駆層２４の下層における表面性状が変化することに起因する固体撮像素子１０の機能の低下が抑えられる。
（２）酸素遮断層１５によって赤外光カットフィルター１４に酸化源が到達することが抑えられるため、赤外光パスフィルター１２Ｐが酸化されにくくなる。
［第１実施形態の変更例］
なお、上述した第１実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［酸素遮断層］
・酸素遮断層１５は、赤外光カットフィルター１４、および、赤外光パスフィルター１２Ｐと、各マイクロレンズ１６との間に限らず、各マイクロレンズ１６の外表面に位置してもよい。
この場合には、図１１が示すように、赤外光カットフィルター１４の表面と赤外光パスフィルター１２Ｐの表面とを含む面上に、複数のマイクロレンズ２６を形成する。各マイクロレンズ２６は、各色用カラーフィルター、および、赤外光パスフィルター１２Ｐのうちのいずれか１つを覆う。
図１２が示すように、複数のマイクロレンズ２６の表面を覆う酸素遮断層２５を形成する。酸素遮断層２５は、反射防止層としての機能を有していてもよい。
・固体撮像素子用フィルター１０Ｆは酸素遮断層１５を備えていなくてもよい。この場合であっても、半導体基板２１の表面を覆うエッチングストッパー層２３上に赤外光カット前駆層２４を形成することによって、上述した（１）に準じた効果を得ることは可能である。
・酸素遮断層２５の層構造は、単一の化合物からなる単層構造でもよいし、単一の化合物からなる層の積層構造であってもよいし、互いに異なる化合物からなる層の積層構造でもよい。
・赤外光カットフィルター１４の表面と、赤外光パスフィルター１２Ｐの表面とは、半導体基板２１の厚さ方向において、段差を有してもよい。この場合には、酸素遮断層１５は、赤外光カットフィルター１４の表面と赤外光パスフィルター１２Ｐの表面が形成する段差を埋める平坦化層として機能してもよい。なお、酸素遮断層１５は、赤外光カットフィルター１４の表面と赤外光パスフィルター１２Ｐの間の段差を埋めることが可能な厚さを有することによって、平坦化層として機能することが可能である。
［赤外光パスフィルター］
・赤外光パスフィルター１２Ｐの厚さは、各色用フィルターの厚さと互いに等しくてもよい。この場合には、固体撮像素子において、酸素遮断層１５が、赤外光パスフィルター１２Ｐの表面と、赤外光カットフィルター１４の表面との間の段差を埋めてもよい。あるいは、固体撮像素子は、赤外光パスフィルター１２Ｐの表面と、赤外光カットフィルター１４の表面との間の段差を埋める平坦化層を酸素遮断層１５とは別に備えてもよい。
［エッチングストッパー層］
・エッチングストッパー層２３のうちで、半導体基板２１の表面上に形成された部分は、完全に除去されなくてもよい。この場合であっても、エッチングストッパー層２３が透明樹脂から形成されることによって、固体撮像素子に入射した光はエッチングストッパー層２３を介して光電変換素子に入射することが可能である。
［第２実施形態］
図１３から図１７を参照して、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法の第２実施形態を説明する。第２実施形態において、エッチングストッパー層を形成する前に、半導体基板のうちで、カラーフィルターが位置しない部分に赤外光パスフィルターを形成する点が、第１実施形態とは異なる。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明し、第２実施形態において第１実施形態と共通する工程の詳しい説明を省略する。なお、第２実施形態において第１実施形態と共通する構成には、第１実施形態において用いた符号と同一の符号を付す。
図１３が示すように、半導体基板２１のうちで、半導体基板２１が有する青色用光電変換素子に対応する位置に青色用フィルター１２Ｂを形成し、赤外光用光電変換素子に対応する位置に、赤外光パスフィルター１２Ｐを形成する。このとき、赤外光パスフィルター１２Ｐの厚さが青色用フィルター１２Ｂの厚さよりも厚くなるように、各フィルターを形成する。
なお、青色用フィルター１２Ｂを含む各色用カラーフィルターを赤外光パスフィルター１２Ｐよりも先に形成してもよいし、赤外光パスフィルター１２Ｐを各色用カラーフィルターよりも先に形成してもよい。また、各色用カラーフィルターおよび赤外光パスフィルター１２Ｐの各々は、上述した第１実施形態の各色用フィルターおよび赤外光パスフィルター１２Ｐと同様の方法によって形成される。
図１４が示すように、青色用フィルター１２Ｂ、および、赤外光パスフィルター１２Ｐを有した半導体基板２１にエッチングストッパー層３３を形成する。これにより、各色用カラーフィルター上、および、赤外光パスフィルター１２Ｐ上にエッチングストッパー層３３が形成される。エッチングストッパー層３３は、上述した第１実施形態のエッチングストッパー層２３と同様の方法によって形成される。
図１５が示すように、エッチングストッパー層３３上に赤外光カット前駆層３４を形成する。これにより、エッチングストッパー層３３において、青色用フィルター１２Ｂ上、および、赤外光パスフィルター１２Ｐ上に位置する部分の両方に赤外光カット前駆層３４が形成される。赤外光カット前駆層３４は、上述した第１実施形態の赤外光カット前駆層２４と同様の方法によって形成される。
図１６が示すように、赤外光カット前駆層３４のうちで、各色用カラーフィルター上に位置する部分を覆うレジストパターンＲＰを形成する。レジストパターンＲＰを形成する際には、まず、赤外光カット前駆層３４上にフォトレジスト層を形成する。フォトレジスト層を形成する材料には、第１実施形態と同様、ポジ型レジストを用いてもよいし、ネガ型レジストを用いてもよい。そして、フォトマスクを用いてフォトレジスト層の一部を露光する。この際に、フォトレジスト層がポジ型レジストから形成される場合には、赤外光カット前駆層３４のうちで、赤外光パスフィルター１２Ｐを覆う部分のみを露光する。これに対して、フォトレジスト層がネガ型レジストから形成される場合には、フォトレジスト層のうちで、各色用カラーフィルターを覆う部分のみを露光する。次いで、フォトレジスト層を現像する。これにより、赤外光カット前駆層３４のうちで、各色用カラーフィルター上に形成された部分のみを覆うレジストパターンＲＰが形成される。
図１７が示すように、レジストパターンＲＰを用いて赤外光カット前駆層３４をドライエッチングすることによって、赤外光カットフィルター１４を形成する。また、パターニングされたエッチングストッパー層１３を形成する。レジストパターンＲＰをエッチングマスクとして用いたエッチングによって、赤外光カット前駆層３４、および、エッチングストッパー層３３の各々について、赤外光パスフィルター１２Ｐ上に位置する部分を各層から取り除く。
本実施形態では、赤外光パスフィルター１２Ｐ上に赤外光カット前駆層３４の一部が位置するため、赤外光パスフィルター１２Ｐの機能を十分に発現させるためには、赤外光パスフィルター１２Ｐ上に位置する赤外光カット前駆層３４の一部を、実質的に完全に除去することが必要とされる。この点で、赤外光パスフィルター１２Ｐと赤外光カット前駆層３４との間にはエッチングストッパー層３３が位置する。これにより、赤外光カット前駆層３４を取り除くために赤外光カット前駆層３４をオーバーエッチングしたとしても、エッチングストッパー層３３が、赤外光パスフィルター１２Ｐの表面性状の変化を抑え、結果として、赤外光パスフィルター１２Ｐの表面性状の変化に起因する固体撮像素子の機能の低下が抑えられる。
なお、エッチングストッパー層３３のうちで、赤外光パスフィルター１２Ｐ上に位置する部分を実質的に完全に除去する上では、エッチングストッパー層３３のエッチングレートは、赤外光パスフィルター１２Ｐのエッチングレートと互いに異なることが好ましい。
赤外光カットフィルター１４を形成した後には、上述した第１実施形態において図７から図１０を参照して説明した工程と同様の工程を経ることによって、固体撮像素子が製造される。
以上説明したように、第２実施形態の固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法によれば、上述した（１）および（２）と同等の効果を得ることができる。
［第２実施形態の変更例］
なお、上述した第２実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
・第２実施形態によって開示された構成は、第１実施形態における酸素遮断層の各変更例、および、エッチングストッパー層の変更例によって開示された構成と組み合わせて実施することが可能である。
［第３実施形態］
図１８および図１９を参照して、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法の第３実施形態を説明する。第３実施形態において、カラーフィルターおよび赤外光カットフィルターを覆う隔壁を形成する点が、第１実施形態とは異なる。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明し、第３実施形態において第１実施形態と共通する工程の詳しい説明を省略する。なお、第３実施形態において第１実施形態と共通する構成には、第１実施形態において用いた符号と同一の符号を付す。
本実施形態の固体撮像素子の製造方法では、まず、上述した第１実施形態において、図２から図５を参照して説明された工程によって、半導体基板２１上に、青色用フィルター１２Ｂ、エッチングストッパー層２３、赤外光カット前駆層２４、および、レジストパターンＲＰを形成する。
次いで、図１８が示すように、半導体基板２１の表面のうちで、青色用フィルター１２Ｂが位置しない部分の上に形成されたエッチングストッパー層２３、および、赤外光カット前駆層２４をドライエッチングによって取り除く。第１実施形態と同様、赤外光カット前駆層２４のドライエッチングでは、エッチングガスからプラズマを生成する。これにより、プラズマ中のエッチャントＥが、まずは、赤外光カット前駆層２４に衝突し、次いで、赤外光カット前駆層２４の下層であるエッチングストッパー層２３に衝突する。これによって、少なくともエッチングストッパー層２３がエッチャントＥによってスパッタされて、エッチングストッパー層２３から粒子が放出される。エッチングストッパー層２３から放出された粒子の少なくとも一部は、青色用フィルター１２Ｂの側面、青色用フィルター１２Ｂ上に位置するエッチングストッパー層２３の側面、および、赤外光カット前駆層２４のうちで、青色用フィルター１２Ｂ上に位置する部分の側面に付着する。
これにより、図１９が示すように、青色用フィルター１２Ｂの側面、エッチングストッパー層１３の側面、および、赤外光カットフィルター１４の側面を覆う隔壁４７が形成される。隔壁４７は、隔壁４７に隣り合う層との界面において入射光を反射する。すなわち、隔壁４７は、青色用フィルター１２Ｂの側面と隔壁４７の一部との界面において、屈折率の差によって、隔壁４７に入射した光を反射する。また、隔壁４７は、エッチングストッパー層１３の側面と隔壁４７の一部との界面において、屈折率の差によって、隔壁４７に入射した光を反射する。また、隔壁４７は、赤外光カットフィルター１４の側面と隔壁４７の一部との界面において、屈折率の差によって、隔壁４７に入射した光を反射する。
これにより、赤外光カットフィルター１４に対して斜め上方から入射した光が、赤外光カットフィルター１４の外部に透過することが、隔壁４７によって抑えられる。そのため、赤外光カットフィルター１４の下層に位置する青色用光電変換素子に入射する光における光量の低下が抑えられる。また、青色用フィルター１２Ｂに対して斜め上方から入射した光が、青色用フィルター１２Ｂの外部に透過することが、隔壁４７によって抑えられる。そのため、青色用フィルター１２Ｂの下層に位置する青色用光電変換素子に入射する光における光量の低下が抑えられる。さらには、青色用フィルター１２Ｂに入射した光が、他のフィルターに対応する光電変換素子に受光されることが抑えられる。
隔壁４７は、赤外光カット前駆層２４の形成材料、エッチングストッパー層２３の形成材料、赤外光カット前駆層２４の形成材料とエッチャントＥとの反応生成物、および、エッチングストッパー層２３の形成材料とエッチャントＥとの反応生成物における少なくとも１つを含むことができる。
本実施形態の固体撮像素子の製造方法では、隔壁４７が形成された後に、上述した第１実施形態において、図７から図１０を参照して先に説明された工程を経ることによって、固体撮像素子が製造される。なお、図７を参照して先に説明した工程では、剥離液ＬＭが赤外光カットフィルター１４に接することによって、赤外光カットフィルター１４が含む赤外光吸収色素が、剥離液ＬＭに溶出することがある。この点で、本実施形態の固体撮像素子の製造方法では、剥離液ＬＭを用いてレジストパターンＲＰを剥離する際に、赤外光カットフィルター１４の側面が隔壁４７の一部によって覆われているため、赤外光カットフィルター１４のうちで、剥離液ＬＭに接する面積を小さくすることが可能である。これにより、赤外光カットフィルター１４が含む赤外光吸収色素が、剥離液ＬＭに溶出することが抑えられる。
なお、エッチングストッパー層２３がポリシロキサンから形成される場合には、隔壁４７がポリシロキサン、および、ポリシロキサンとエッチャントＥとの反応生成物の少なくとも一方を含むことによって、赤外光吸収色素の溶出をさらに生じにくくすることが可能である。
隔壁４７の厚さは、赤外光カット前駆層２４およびエッチングストッパー層２３のエッチングにおける各種の条件を調整することによって変更が可能である。隔壁４７の厚さは、例えば、赤外光カット前駆層２４およびエッチングストッパー層２３を含むエッチング対象物に印加するバイアスの大きさによって調整することが可能である。エッチング対象物に印加されるバイアスが大きいほど、隔壁４７の厚さは厚くなる傾向を有する。エッチング対象物に印加するバイアスが大きいほど、エッチング対象物に衝突するエッチャントのエネルギーが高いため、赤外光カット前駆層２４およびエッチングストッパー層２３から、隔壁４７を形成するための粒子が放出されやすくなる。
また、隔壁４７の厚さは、例えばドライエッチングが行われる雰囲気の圧力の大きさによって調整することが可能である。圧力の大きさが変わることによって、エッチング対象物に衝突可能なエッチャントの量が変わる。また、圧力の大きさが変わることによって、赤外光カット前駆層２４およびエッチングストッパー層２３から放出された粒子が、雰囲気中に存在する粒子と衝突する状態が変わる。ドライエッチングが行われる雰囲気の圧力は、例えば、０．１Ｐａ以上３．０Ｐａ以下であってよい。これにより、赤外光カットフィルター１４の側面、および、各色用カラーフィルターの側面に隔壁４７が形成されやすい。
また、隔壁４７の厚さは、赤外光カット前駆層２４の厚さ、および、エッチングストッパー層２３の厚さによって調整することが可能である。赤外光カット前駆層２４の厚さ、および、エッチングストッパー層２３の厚さの各々が厚くなるほど、隔壁４７の厚さは厚くなる傾向を有する。
以上説明したように、第３実施形態の固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法によれば、上述した（１）および（２）の効果に加えて、以下に列挙する効果を得ることができる。
（３）カラーフィルターに入射した光が、カラーフィルターの側面からカラーフィルターの外部に透過することが隔壁４７によって抑えられる。そのため、当該カラーフィルターに対応する光電変換素子に入射する光における光量の低下を抑えることができる。
（４）赤外光カットフィルター１４に入射した光が、赤外光カットフィルター１４の側面から赤外光カットフィルター１４の外部に透過することも隔壁４７によって抑えられる。そのため、赤外光カットフィルター１４の下層であるカラーフィルターを介した光が入射する光電変換素子に入射する光における光量の低下をさらに抑えることができる。
（５）ポリシロキサン、および、ポリシロキサンとエッチャントとの反応生成物の少なくとも一方を含む隔４７壁が、剥離液が赤外光カットフィルター１４に接することを抑える。そのため、赤外光カットフィルター１４が含む赤外光吸収色素が剥離液に溶出することが、隔壁４７によって抑えられる。
［第３実施形態の変更例］
なお、上述した第３実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［隔壁］
・隔壁４７は、カラーフィルターの側面を覆う一方で、赤外光カットフィルター１４の側面を覆わなくてもよい。この場合であっても、上述した（３）に準じた効果を得ることは可能である。
［その他の変更例］
・第３実施形態において開示された構成は、第１実施形態における酸素遮断層の各変更例、および、エッチングストッパー層の変更例によって開示された構成と組み合わせて実施することが可能である。
［第４実施形態］
図２０から図２６を参照して、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法の第４実施形態を説明する。第４実施形態において、エッチングストッパー層を形成する前に、半導体基板のうちで、カラーフィルターが位置しない部分に赤外光パスフィルターを形成し、かつ、赤外光カットフィルターの側面を覆う隔壁を形成する点が、第１実施形態とは異なる。そのため以下では、こうした相違点を詳しく説明し、第４実施形態において第１実施形態と共通する工程の詳しい説明を省略する。なお、第４実施形態において第１実施形態と共通する構成には、第１実施形態において用いた符号と同一の符号を付す。
図２０が示すように、半導体基板２１における青色用光電変換素子が位置する部分に青色用フィルター１２Ｂを形成する。また、半導体基板２１における赤外光用光電変換素子が位置する部分に赤外光パスフィルター１２Ｐを形成する。このとき、本実施形態では、赤外光パスフィルター１２Ｐの厚さが青色用フィルター１２Ｂの厚さと等しくなるように、赤外光パスフィルター１２Ｐおよび青色用フィルター１２Ｂを形成する。青色用フィルター１２Ｂおよび赤外光パスフィルター１２Ｐは、上述した第１実施形態における青色用フィルター１２Ｂおよび赤外光パスフィルター１２Ｐと同様の方法によって形成される。
図２１が示すように、青色用フィルター１２Ｂ、および、赤外光パスフィルター１２Ｐを有した半導体基板２１にエッチングストッパー層５３を形成する。これにより、青色用フィルター１２Ｂ上、および、赤外光パスフィルター１２Ｐ上にエッチングストッパー層５３が形成される。エッチングストッパー層５３は、上述した第１実施形態におけるエッチングストッパー層２３と同様の方法によって形成される。
図２２が示すように、エッチングストッパー層５３上に赤外光カット前駆層５４を形成する。赤外光カット前駆層５４のうちで、青色用フィルター１２Ｂ上に位置する部分が第１部分５４ａであり、赤外光パスフィルター１２Ｐ上に位置する部分が第２部分５４ｂである。本実施形態において、赤外光パスフィルター１２Ｐの厚さが青色用フィルター１２Ｂの厚さと等しいため、第１部分５４ａの表面が、赤外光カット前駆層５４の厚さ方向において、第２部分５４ｂの表面と等しい高さに位置するように赤外光カット前駆層５４が形成される。赤外光カット前駆層５４は、第１実施形態における赤外光カット前駆層２４と同様の方法によって形成される。
図２３が示すように、赤外光カット前駆層５４のうちで、第１部分５４ａのみを覆うレジストパターンを形成する。レジストパターンＲＰを形成する際には、まず、赤外光カット前駆層５４上にフォトレジスト層を形成する。フォトレジスト層を形成する材料には、ポジ型レジストを用いてもよいし、ネガ型レジストを用いてもよい。そして、フォトマスクを用いてフォトレジスト層の一部を露光する。この際に、フォトレジスト層がポジ型レジストから形成される場合には、フォトレジスト層のうちで第２部分５４ｂ上に位置する部分のみを露光する。これに対して、フォトレジスト層がネガ型レジストから形成される場合には、フォトレジスト層のうちで第１部分５４ａ上に位置する部分のみを露光する。次いで、フォトレジスト層を現像する。これにより、第１部分５４ａのみを覆うレジストパターンＲＰが形成される。
図２４が示すように、レジストパターンＲＰを用いて赤外光カット前駆層５４をドライエッチングすることによって、赤外光カットフィルター１４を形成する。レジストパターンＲＰを用いたドライエッチングによって、赤外光パスフィルター１２Ｐ上から赤外光カット前駆層５４の第２部分５４ｂ、および、エッチングストッパー層５３のうちで第２部分５４ｂに覆われた部分を取り除く。上述した第３実施形態と同様、ドライエッチングでは、プラズマ中に含まれるエッチャントＥがエッチングストッパー層５３、および、赤外光カット前駆層５４に衝突する。これにより、第２部分５４ｂ、および、エッチングストッパー層５３のうちで第２部分５４ｂに覆われた部分が取り除かれる。
この際に、第３実施形態と同様、少なくともエッチングストッパー層５３がエッチャントＥによってスパッタされて、エッチングストッパー層５３から粒子が放出される。エッチングストッパー層５３から放出された粒子の少なくとも一部は、赤外光カット前駆層５４の第１部分５４ａにおける側面に付着する。
これにより、図２５が示すように、赤外光カットフィルター１４の側面を覆う隔壁５７が形成される。隔壁５７は、隔壁５７に隣り合う層との界面において入射光を反射する。すなわち、隔壁５７は、赤外光カットフィルター１４の側面と隔壁５７の一部との界面において、屈折率の差によって、隔壁５７に入射した光を反射する。これにより、赤外光カットフィルター１４に対して斜め上方から入射した光が、赤外光カットフィルター１４の外部に透過することが、隔壁５７によって抑えられる。そのため、赤外光カットフィルター１４の下層に位置する青色用光電変換素子に入射する光における光量の低下が抑えられる。
隔壁５７は、第３実施形態と同様、赤外光カット前駆層５４の形成材料、エッチングストッパー層５３の形成材料、赤外光カット前駆層５４の形成材料とエッチャントＥとの反応生成物、および、エッチングストッパー層５３の形成材料とエッチャントＥとの反応生成物における少なくとも１つを含むことができる。本実施形態の隔壁５７によっても、第３実施形態の隔壁４７と同様、赤外光カットフィルター１４が含む赤外光吸収色素が、剥離液ＬＭに溶出することが抑えられる。
図２６が示すように、赤外光カットフィルター１４からレジストパターンＲＰを剥離した後に、半導体基板２１が広がる平面と対向する視点から見て、赤外光パスフィルター１２Ｐの表面、赤外光カットフィルター１４の表面、および、隔壁５７を覆う平坦化層５８を形成する。平坦化層５８は、赤外光パスフィルター１２Ｐの表面と赤外光カットフィルター１４の表面との間の段差を埋めることが可能な厚さを有している。平坦化層５８は、例えば、透明樹脂を含む塗膜の形成、および、熱処理によるリフローによって形成される。
次いで、第１実施形態において図９および図１０を参照して先に説明した工程を経ることによって、固体撮像素子を得ることができる。
以上説明したように、第４実施形態における固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法によれば、上述した（１）、（２）、（４）、および、（５）の効果に加えて、以下に記載の効果を得ることができる。
（６）第１部分５４ａの表面が、赤外光カット前駆層５４の厚さ方向において、第２部分５４ｂの表面と等しい高さに位置するため、赤外光カットフィルター１４の側面全体に隔壁５７が形成されやすくなる。これにより、隔壁５７によって赤外光カットフィルター１４に入射した光が、赤外光カットフィルター１４を透過して赤外光パスフィルター１２Ｐに入射することを抑える確実性が高まる。
（７）カラーフィルターの厚さ以下の厚さを有した赤外光パスフィルター１２Ｐを形成することによって、赤外光カットフィルター１４の側面全体に隔壁５７を形成することが可能である。
［第４実施形態の変更例］
なお、上述した第４実施形態は、以下のように変更して実施することができる。
［赤外光パスフィルター］
・赤外光パスフィルター１２Ｐの厚さは、各色用カラーフィルターの厚さよりも薄くてもよい。これにより、赤外光カット前駆層５４において、第１部分５４ａの表面が、第２部分５４ｂの表面よりも高くなる。結果として、赤外光カットフィルター１４の側面全体に隔壁５７が形成される確実性を高めることが可能である。
・赤外光パスフィルター１２Ｐの厚さは、各色用カラーフィルターの厚さよりも厚くてもよい。この場合であっても、各色用カラーフィルターの厚さ、エッチングストッパー層５３の厚さ、および、赤外光カット前駆層５４の厚さを加算した総厚が、赤外光パスフィルター１２Ｐの厚さよりも厚ければよい。これにより、赤外光カットフィルター１４の側面のうちで、赤外光パスフィルター１２Ｐよりも突き出た部分には、隔壁５７を形成することが可能である。
［その他の変更例］
・第４実施形態において開示された構成は、第１実施形態における酸素遮断層の各変更例、および、エッチングストッパー層の変更例によって開示された構成と組み合わせて実施することが可能である。
［実施例］
以下、第４実施形態に対応する固体撮像素子の製造例を説明する。なお、以下に説明する製造例では、赤外光パスフィルターの厚さが、各色用カラーフィルターの厚さよりも厚い場合における固体撮像素子の製造例を説明する。
複数の光電変換素子が二次元的に配置された半導体基板上に、緑色顔料、感光性硬化樹脂、および、熱硬化性樹脂を含む緑色用レジストを１０００ｒｐｍの回転数でスピンコートした緑色用レジスト層を形成した。緑色顔料には、カラーインデックスにおけるＣ．Ｉ．ＰＧ５８を用いた。緑色用レジストにおいて、緑色顔料の濃度を７０質量％に設定した。次に、緑色用マスクを用いて緑色用レジスト層を選択的に露光した後に、露光後の緑色用レジスト層を現像することによって、緑色用フィルターパターンを形成した。そして、緑色用フィルターパターンを、ホットプレートを用いて２３０℃において６分間加熱することによって硬化させた。これにより、６００ｎｍの厚さを有した緑色用フィルターを形成した。
次に、緑色用フィルター、および、半導体基板のうちで緑色用フィルターによって覆われていない部分に、顔料、感光性硬化樹脂、および、熱硬化性樹脂を含む青色用レジストを１０００ｒｐｍの回転数でスピンコートした青色用レジスト層を形成した。顔料には、カラーインデックスにおけるＣ．Ｉ．ＰＢ１５６、および、Ｃ．Ｉ．ＰＶ２３を用いた。青色用レジストにおいて、青色顔料の濃度を５０質量％に設定した。次に、青色用マスクを用いたフォトリソグラフィーにより青色用レジスト層を選択的に露光した後に、露光後の青色用レジスト層を現像することによって、青色用フィルターパターンを形成した。そして、青色用フィルターパターンを、ホットプレートを用いて２３０℃において６分間加熱することによって硬化させた。これにより、６００ｎｍの厚さを有した青色用カラーフィルターを形成した。この際に、青色用フィルターを半導体基板の表面のうちで、緑色用フィルターが形成されている位置とは異なる位置に形成した。
そして、緑色用フィルター上、青色用フィルター上、および、半導体基板のうちでこれらフィルターに覆われていない部分に、顔料、感光性硬化樹脂、および、熱硬化性樹脂を含む赤色用レジストを１０００ｒｐｍの回転数でスピンコートした赤色用レジスト層を形成した。顔料には、カラーインデックスにおけるＣ．Ｉ．ＰＲ２５４、および、Ｃ．Ｉ．ＰＹ１３９を用いた。赤色用レジストにおいて、顔料の濃度を６０質量％に設定した。次に、赤色用マスクを用いて赤色用レジスト層を選択的に露光した後に、露光後の赤色用レジスト層を現像することによって、赤色用フィルターパターンを形成した。そして、赤色用フィルターパターンを、ホットプレートを用いて２３０℃において６分間加熱することによって硬化させた。これにより、６００ｎｍの厚さを有した赤色用フィルターを形成した。この際に、赤色用フィルターを半導体基板の表面のうちで、青色用フィルター、および、緑色用フィルターが形成されている位置とは異なる位置に形成した。
次に、各色用カラーフィルター上、および、半導体基板のうちでカラーフィルターによって覆われていない部分に、青色顔料、紫色顔料、および、黄色顔料を含む感光性を有した赤外光パス用レジストを塗布した。これにより、赤外光パス用レジスト層を形成した。青色顔料にはカラーインデックスにおけるＣ．Ｉ．ＰＢ１５：６を用い、紫色顔料にはカラーインデックスにおけるＣ．Ｉ．ＰＶ２３を用い、黄色顔料にはカラーインデックスにおけるＣ．Ｉ．ＰＹ１３９を用いた。赤外光パス用レジストにおいて、顔料の濃度を７８質量％に設定した。
次に、赤外光パス用マスクを用いて赤外光パス用レジスト層を選択的に露光した後に、露光後の赤外光パス用レジスト層を現像することによって、赤外光パスフィルターパターンを形成した。そして、赤外光パスフィルターパターンを、ホットプレートを用いて２３０℃において６分間加熱することによって硬化させた。これにより、１５００ｎｍの厚さを有した赤外光パスフィルターを形成した。この際に、赤外光パスフィルターを、半導体基板の表面のうちで、上述した各色用フィルターが形成されている位置とは異なる位置に形成した。なお、赤外光パスフィルターにおいて、４００ｎｍ以上６５０ｎｍ以下の波長を有する光に対する透過率の最大値は４．８％であり、６５０ｎｍ以上７３０ｎｍ以下の波長を有する光に対する透過率の最大値は８．６％であった。また、赤外光パスフィルターにおいて、８００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長を有する光に対する透過率の最小値は、９２．１％であった。
各色用フィルター、および、赤外光パスフィルター上に、シロキサンを含む分散液を２０００ｒｐｍの回転数でスピンコートすることによって塗膜を形成した。そして、塗膜を、ホットプレートを用いて２００℃において２０分間加熱することによって硬化させた。これにより、各色用フィルター上、および、赤外光パスフィルター上に、５０ｎｍの厚さを有したエッチングストッパー層を形成した。エッチングストッパー層において、可視光に対する透過率は９１％であり、屈折率は１．４０であった。
次に、エッチングストッパー層上に、赤外光吸収色素、および、熱硬化性樹脂を含む塗布液を１０００ｒｐｍの回転数でスピンコートすることによって塗膜を形成した。そして、塗膜を、ホットプレートを用いて２００℃において２０分間加熱することによって硬化させた。これにより、１６００ｎｍの厚さを有した赤外光カット前駆層をエッチングストッパー層上に形成した。赤外光カット前駆層において、９４０ｎｍ付近の波長を有する光に対する透過率は８％であった。
ポジ型レジスト（ＯＦＰＲ‐８００、東京応化工業（株）製）を含む塗液を、スピンコーターを用いて１０００ｒｐｍの回転数で赤外光カット前駆層上にスピンコートし、これによってレジスト層を形成した。その後、レジスト層を９０℃において１分間プリベークした。これにより、１．５μｍの厚さを有したレジスト層を形成した。次いで、フォトマスクを用いてレジスト層を選択的に露光した。レジスト層の露光には、ｉ線を用いた。そして、２．３８質量％のＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドライド）を用いて露光後のレジスト層を現像した。これによって、赤外光カット前駆層が広がる平面と対向する視点から見て、赤外光カット前駆層のうちで、赤外光パスフィルターを覆う部分を露出させる開口を有したレジストパターンを形成した。この際に、開口の縁において、縦の長さが１．１μｍであり横の長さが１．１μｍであるように、正方形状を有した開口を形成した。
次に、レジストパターンを用いて、赤外光カット前駆層をドライエッチングした。この際に、ドライエッチング装置には、ＩＣＰ方式のドライエッチング装置を用いた。エッチングガスには、アルゴンガス、および、酸素ガスを含む混合ガスを用い、かつ、エッチング対象物にバイアスを印加することによって、赤外光カット前駆層に対して異方性エッチングを行った。これにより、赤外光カットフィルターを形成した。また、赤外光カット前駆層の形成材料、エッチングストッパー層の形成材料、赤外光カット前駆層とエッチャントとの反応生成物、および、エッチングストッパー層の形成材料とエッチャントとの反応生成物における少なくとも１つを含む隔壁が形成された。なお、隔壁の厚さは２５ｎｍであり、また、隔壁は、赤外光カットフィルターの側面のうちで、赤外光パスフィルターから突き出た部分に形成された。
そして、エッチングマスクとして用いたポジ型レジストを除去した。剥離液（１０４、東京応化工業（株）製）を用い、スプレー洗浄装置によってポジ型レジストの除去を行った。
次いで、赤外光カットフィルター上、および、赤外光パスフィルター上に、エッチバック法を用いて、５００ｎｍの高さを有した複数のマイクロレンズを形成した。そして、マイクロレンズの表面に、プラズマＣＶＤ法を用いてＳｉＯ２から形成され、かつ、１００ｎｍの厚さを有した酸素遮断層を形成した。これにより、固体撮像素子が得られた。
１０…固体撮像素子
１０Ｆ…固体撮像素子用フィルター
１１…光電変換素子
１２Ｂ…青色用フィルター
１２Ｇ…緑色用フィルター
１２Ｐ…赤外光パスフィルター
１２Ｒ…赤色用フィルター
１３，２３，３３，５３…エッチングストッパー層
１４…赤外光カットフィルター
１５，２５…酸素遮断層
１６，２６…マイクロレンズ
２１…半導体基板
２４，３４，５４…赤外光カット前駆層
４７，５７…隔壁
５４ａ…第１部分
５４ｂ…第２部分
５８…平坦化層
ＲＰ…レジストパターン

Claims (9)

  1. カラーフィルターを半導体基板上に形成すること、
    前記カラーフィルターを有した前記半導体基板にエッチングストッパー層を形成すること、
    前記エッチングストッパー層上に、前記エッチングストッパー層とはドライエッチングにおけるエッチングレートが異なる赤外光カット前駆層を形成すること、
    前記赤外光カット前駆層のうちで、前記カラーフィルター上に位置する部分を覆うレジストパターンを形成すること、および、
    前記レジストパターンを用いて前記赤外光カット前駆層をドライエッチングすることによって、赤外光カットフィルターを形成すること、を含む
    固体撮像素子用フィルターの製造方法。
  2. 前記エッチングストッパー層を形成することは、前記カラーフィルター上、および、前記半導体基板のうちで前記カラーフィルターが位置しない部分の上に前記エッチングストッパー層を形成することを含み、
    前記赤外光カットフィルターを形成することは、前記赤外光カット前駆層および前記エッチングストッパー層をドライエッチングすることによって、前記カラーフィルターの側面を覆い、かつ、入射光を反射する隔壁を形成する
    請求項１に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
  3. 前記赤外光カットフィルターを形成することは、前記赤外光カット前駆層および前記エッチングストッパー層をドライエッチングすることによって、前記赤外光カットフィルターの側面を覆うように前記隔壁を形成する
    請求項２に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
  4. 前記エッチングストッパー層を形成する前に、前記半導体基板のうちで、前記カラーフィルターが位置しない部分に赤外光パスフィルターを形成することをさらに含み、
    前記赤外光カット前駆層を形成することは、前記カラーフィルター上に位置する第１部分と、前記赤外光パスフィルター上に位置する第２部分とを形成し、かつ、前記第１部分の表面が、前記赤外光カット前駆層の厚さ方向において、前記第２部分の表面以上の高さに位置するように前記赤外光カット前駆層を形成し、
    前記赤外光カットフィルターを形成することは、前記赤外光カット前駆層および前記エッチングストッパー層をドライエッチングすることによって、前記赤外光カットフィルターの側面を覆い、かつ、入射光を反射する隔壁を形成する
    請求項１に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
  5. 前記赤外光パスフィルターを形成することは、前記カラーフィルターの厚さ以下の厚さを有した前記赤外光パスフィルターを形成することを含む
    請求項４に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
  6. 前記エッチングストッパー層を形成することは、ポリシロキサンによって前記エッチングストッパー層を形成することを含み、
    前記赤外光カットフィルターを形成することは、前記ドライエッチングの後に、剥離液によって前記レジストパターンを前記赤外光カットフィルターから剥離することを含む
    請求項３または４に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
  7. 前記半導体基板が広がる平面と対向する視点から見て、前記赤外光カットフィルターの表面と前記赤外光パスフィルターの表面とを覆う酸素遮断層を形成することと、
    前記酸素遮断層上に複数のマイクロレンズを形成することと、をさらに含む
    請求項４に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
  8. 前記赤外光カットフィルターの表面と前記赤外光パスフィルターの表面とを含む面上に、複数のマイクロレンズを形成することと、
    前記複数のマイクロレンズの表面を覆う酸素遮断層を形成することと、を含む
    請求項４に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
  9. 半導体基板を準備することと、
    請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法と、を含む
    固体撮像素子の製造方法。
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