JP2863422B2 - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその製造方法Info
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Description
た受光部の上面にカラーフィルターを形成した固体撮像
装置およびその製造方法に関するものである。
として、染色法、印刷法、および電着法などの方法が用
いられている。そのうちの染色法がカラーフィルターパ
ターンの解像性に優れ、染料によって所望の分光特性を
得やすいことから一般に用いられている。一方、このカ
ラーフィルターを固体撮像素子に取り付ける方法として
オンウェハー方式と張り合わせ方式との2種類がある。
特に、オンウェハー方式は固体撮像素子の形成された基
板上に直接形成できるため、この方式が主流となってい
る。このことからカラー化した固体撮像装置を形成する
方法として、上述した染色法とオンウェハー方式とを組
み合わせた方法(以下、オンウェハー染色法という)が
用いられる。
装置およびその製造方法について、図面を参照しながら
説明する。
す。半導体基板1には受光部2であるフォトダイオード
が所定位置に配列されている。受光部2以外の領域にあ
る転送部の上部の半導体基板1上に絶縁膜、転送電極や
遮光膜が形成されている。これらの半導体基板1上に保
護膜5が形成されている。さらに、保護膜5上に透明平
坦化膜6が形成されている。この上にカラーフィルター
7が形成されている。カラーフィルター7は3種類の色
からなり、赤色のカラーフィルター7R、緑色のカラー
フィルター7Gおよび青色のカラーフィルター7Bで構
成されている。固体撮像装置が形成された半導体基板1
の周辺部にはボンディングパッド3とスクライブライン
4とが形成されている。
で形成される。すなわち、保護膜5の上面に形成された
透明平坦化膜6の上面に、ゼラチン、カゼインなどの天
然蛋白に感光材として重クロム酸を組み合わせ、溶媒に
水を用いた材料を一様に塗布し、次に所望のマスクを用
いて紫外線の照射を行う。この後、紫外線の未照射部分
を水に溶解させてカラーフィルターパターンを形成す
る。次に、求める分光特性を有する染料でカラーフィル
ターパターンを着色して、カラーフィルター7を形成す
る。最後に、固体撮像装置の外部配線接続部として用い
られるボンディングパッド3とスクライブライン4との
上面に形成された透明平坦化膜6の除去を行う。
はチップサイズの小型化および多画素化に伴い、これに
形成される受光部2の面積を縮小することが求められて
いる。このためカラーフィルター7の微細化が要請され
ている。その際、カラーフィルター7の形状やその分光
特性が均一化されることが要求されている。しかし、従
来カラーフィルター材料として用いられているゼラチ
ン、カゼインなどの天然蛋白に、感光材として重クロム
酸を組み合わせた材料のパターン形成における解像度が
低い。このため、このようなカラーフィルター7が形成
された固体撮像装置では、その装置の品質ばらつきが生
じる。
関係なく、材料の解像度以上の微細パターンを得ようと
した場合、図33に示すように、瞳のような曲率を持つ
カラーフィルター7が形成される。このため、たとえ固
体撮像装置の上面の平坦度を高くしても、カラーフィル
ター7は隣のそれとその端部において重なる。このた
め、この重なった部分を通る光によって混色やフリッカ
などの画像不良が発生する。また、カラーフィルター7
の上面形状が湾曲し、平坦でないために、1画素内の分
光特性にばらつきが生じる。この結果としてフリッカお
よびシェーディング不良など固体撮像装置の特性不良が
起きる。
精製を行なった場合でも、再現性よく均一にすることが
むずかしい。その上、天然蛋白は数千ppmものアルカ
リ金属(Na,Kなど)が含まれているため、このアル
カリ金属が固体撮像装置内を拡散し、暗電流を増加させ
る。特に固体撮像装置では、画像において周囲の画素よ
りも暗電流が大きい画素が白点としてあらわれ、白傷発
生の原因となる。またさらに固体撮像装置を製造後、数
週間後に白傷があらわれる等の経時変化が発生する。
性の優れた合成感光性材料を用いることが、特開平1−
142605号公報、特開平2−96704号公報、お
よび特開平4−163552号公報などに提案されてい
る。これらの公報によれば、染色基を持つ共重合体と感
光剤とを有機溶剤に溶解することにより、合成感光性材
料を合成させる。また、カラーフィルターの製造方法は
合成感光性材料の塗布を行い、紫外線露光を行い、未露
光部を有機溶剤または有機溶剤を含む水溶液を現像液と
して用いてカラーフィルターを形成する方法である。
ィルターを形成する場合、透明平坦化膜6の上に、溶媒
に有機溶剤を用いた合成感光性材料の塗布を行うと、透
明平坦化膜6が有機溶剤に溶解し、透明平坦化膜6とカ
ラーフィルター層との間に両方が混ざり合った混合層が
形成される。この場合、カラーフィルター層形成後、カ
ラーフィルターパターンを形成した場合、未照射部分に
形成された混合層を除去できない。このため、第1のカ
ラーフィルター7を形成した場合、混合層の着色が起き
る。さらに第2、第3のカラーフィルター7を形成した
場合、第1のカラーフィルター7形成時の着色した混合
層が第2、第3のカラーフィルター7と透明平坦化膜6
との界面に残存する。したがって、混色が起きてフリッ
カ等の画像不良が生じる。
ライン4との上面に形成された透明平坦化膜6の除去
に、酸素プラズマを用いたO2アッシングなどのドライ
エッチングが用いられる。この場合、露光、現像処理に
よって除去する場合よりも、パーティクルが多く発生す
る。またプラズマダメージによる暗電流の増加が生じ
る。このため、白傷の発生原因となる。
ロム酸塩を添加した材料よりも、材料塗布工程における
膜厚の面内均一性が非常に優れている。このため、カラ
ーフィルターの形状はきわめて均一になる。したがっ
て、溶媒に有機溶剤を用いた合成感光性材料によりカラ
ーフィルターを形成する方法は、パターンの制御性が高
いという点については、今後素子が微細化されていくと
有用な方法となる。
7のパターンくずれは固体撮像装置の特性を悪化させ、
またその問題点を解決するための考案された合成感光性
材料をカラーフィルター材料を用いる方法は、フリッカ
や、パーティクル、白傷などが原因の画像不良を起こす
という問題点を有していた。
チップサイズの小型化および多画素化に対しても、優れ
た画像特性を示す固体撮像装置を提供するものである。
めに本発明は、少なくとも受光部が形成された半導体基
板上に形成された透明平坦化膜と、前記透明平坦化膜の
上面に溶媒に水を用いて、かつアクリル共重合体をベー
スポリマーとした合成感光性材料で形成されたカラーフ
ィルターとを備えた固体撮像装置であって、前記カラー
フィルターを形成する合成感光性材料はアクリル共重合
体とオキシ多塩基酸類と光架橋を行うジアゾ化合物とを
水に溶解させてあり、前記ジアゾ化合物はジフェニルア
ミン−4−ジアゾニウム塩あるいはその誘導体と4,
4'−ビス−メトキシメチルジフェニルエーテルからな
る重縮合生成物を用いた、固体撮像装置とする。また、
少なくとも受光部が形成された半導体基板上に形成され
た前記透明平坦化膜と、透明平坦化膜の上面かつ隣あう
前記受光部の間に溶媒に水を用い、かつアクリル共重合
体をベースポリマーとした合成感光性材料で形成された
ストライプパターンとを備えた固体撮像装置であって、
前記ストライプパターンを形成する合成感光性材料はア
クリル共重合体とオキシ多塩基酸類と光架橋を行うジア
ゾ化合物とを水に溶解させてあり、前記ジアゾ化合物は
ジフェニルアミン−4−ジアゾニウム塩あるいはその誘
導体と4,4'−ビス−メトキシメチルジフェニルエー
テルからなる重縮合生成物を用いた、固体撮像装置とす
る。
体基板上に、溶媒に有機溶剤を用いた非感光性熱硬化材
料で形成された透明平坦化膜と、前記透明平坦化膜の上
面に溶媒に有機溶剤を用いた合成感光性材料で形成され
たカラーフィルターとを備えた、固体撮像装置とする。
また少なくとも受光部が形成された半導体基板上に、溶
媒に有機溶剤を用いたネガ型感光性熱硬化材料で形成さ
れた透明平坦化膜と、前記透明平坦化膜の上面に溶媒に
有機溶剤を用いた合成感光性材料で形成されたカラーフ
ィルターとを備えた、固体撮像装置とする。
体基板上に、溶媒に有機溶剤を用いた非感光性熱硬化材
料で形成された透明平坦化膜と、前記透明平坦化膜の上
面かつ隣あう前記受光部の間に溶媒に有機溶剤を用いた
合成感光性材料で形成されたストライプパターンとを備
えた、固体撮像装置とする。また少なくとも受光部が形
成された半導体基板上に、溶媒に有機溶剤を用いたネガ
型感光性熱硬化材料で形成された透明平坦化膜と、前記
透明平坦化膜の上面かつ隣あう前記受光部の間に溶媒に
有機溶剤を用いた合成感光性材料で形成されたストライ
プパターンとを備えた、固体撮像装置とする。
用いた非感光性熱硬化材料を用い、加熱処理を施して透
明平坦化膜を形成する工程と、前記透明平坦化膜の上面
に溶媒に有機溶剤を用いた合成感光性材料によりカラー
フィルターまたはストライプパターンを形成する工程と
を有する、固体撮像装置の製造方法とする。また半導体
基板上に、溶媒に有機溶剤を用いたネガ型感光性熱硬化
材料を用い、加熱処理を施して透明平坦化膜を形成する
工程と、前記透明平坦化膜の上面に溶媒に有機溶剤を用
いた合成感光性材料によりカラーフィルターまたはスト
ライプパターンを形成する工程とを有する、固体撮像装
置の製造方法とする。
重クロム酸を組み合わせた材料と比較した場合、樹脂お
よび感光剤のアルカリ金属の含有量がきわめて少ないた
め、カラーフィルターの材料として品質が優れている。
合成感光性材料は暗反応はきわめて遅いため、カラーフ
ィルター形成中の特性経時変化が少ない。
ロム酸を組み合わせた材料と比較して、パターン解像性
に優れる。さらに、溶媒に水を用いた合成感光性材料を
カラーフィルター材料として用いたが、ボンディングパ
ッドとスクライブラインとの上面に形成された透明平坦
化膜の除去にエッチング処理を用いないため、パーティ
クルの発生とプラズマダメージによる白傷の発生とを抑
えることができる。
多画素化に対し、精度よく平坦化した半導体基板上に、
きわめて形状と分光とが均一なカラーフィルターを形成
することができる。
いて、図面を参照しながら説明する。
撮像装置の構造を示す。ここではカラーフィルターに溶
媒と現像液とに水を用いた水溶性のネガ型合成感光性材
料を使用し、露光・現像によってパターン形成する場合
について説明する。
成されている。固体撮像装置の形成された半導体基板8
の周辺部には、隣の素子と切断するためのスクライブラ
イン10が形成されている。そのスクライブライン10
の近傍にボンディングパッド11が形成されている。あ
る受光部9とその隣の受光部9とに挟まれた電荷転送部
12の半導体基板8上には、2層の転送電極13がSi
O2などの絶縁膜14を介して形成されている。そし
て、転送電極13の上面には遮光金属膜15が被着形成
され、電荷転送部12には外光が入射しないように構成
されている。さらに遮光金属膜15、絶縁膜14の上面
にSiO2などの保護膜16が形成されている。
護膜16との段差は1.5〜2.0μmであり、また受光
部9上面の保護膜16と遮光金属膜15上の保護膜16
との段差は0.8〜1.5μmである。
ー19を直接形成するため、材料を塗布した場合段差が
あるためにレジストがひっかかり、尾を引いたような塗
布むらを生じて、形状が均一なカラーフィルター19を
形成することができない。
15の上面に形成された保護膜16との高さを揃えるた
めに、透明穴埋め層17を形成する。さらに、透明穴埋
め層17と遮光金属膜15の上面に形成された保護膜1
6との段差をさらに精度よく平坦化するために、透明穴
埋め層17と保護膜16との上面に透明平坦化膜18を
形成する。この透明穴埋め層17と透明平坦化膜18と
は加熱処理により硬化が進み、かつポジ型感光性の材料
(以下ポジ型感光性熱硬化材料という)により形成され
る。
のカラー化を行うために赤色のカラーフィルター19
R、緑色のカラーフィルター19G、および青色のカラ
ーフィルター19Bが形成されている。図面では各々の
カラーフィルター19R,19G,19Bは間隔をあけ
て形成されている。しかしこの場合、カラーフィルター
の形成されていない領域を通過した光が受光部9に照射
されるとシェーディングが発生する。このため、カラー
フィルター間の間隔はできるだけ小さく、理想的には間
隔のない方がよい。カラーフィルター19R,19G,
19Bはそれぞれの受光部9に対峙するように形成す
る。したがって、それぞれの受光部9には単色光が入射
する。このカラーフィルター19は溶媒と現像液に水を
用いたことを特徴とした合成感光性材料により形成され
ている。
1の実施例について、図2〜図13を用いて説明する。
どのP型半導体基板28の所定位置からN型不純物をド
ープして、受光部29が形成される。そして、半導体基
板28に形成された絶縁膜34の上面にボンディングパ
ッド31、転送電極33、および遮光金属膜35が形成
される。さらに、遮光金属膜35および絶縁膜34との
上面には保護膜36が形成され、これらにスクライブラ
イン30が形成される。
でもっとも段差の大きいスクライブライン30上の半導
体基板28と保護膜36との段差を埋めるために、穴埋
め層40を回転塗布法により形成する。穴埋め層40
は、保護膜36との上面が同一線上になるように回転塗
布を行う。次に材料中の溶媒の蒸発および穴埋め層40
の硬化を目的とした加熱処理を200℃以上の温度で数
分間行う。そして、スクライブライン30上の段差以外
の部分は露光、現像処理により除去する。このように穴
埋め層40をスクライブライン30上に形成するのは、
図面に示すように、転送電極33によって基板28に形
成された凹凸とスクライブライン30領域との凹凸を埋
め、固体撮像装置を平坦化する必要があるためである。
このとき、スクライブライン30による凹凸は転送電極
33による凹凸より深く形成されている。このため、一
度の回転塗布によって平坦化を実現しようとすると、回
転塗布時に段差の深いスクライブライン30でレジスト
がひっかかり、尾を引いたような塗布むらが生じる。そ
のためこれらの凹凸を別々の工程で埋める。ここでは先
にスクライブライン30を平坦化させる。この穴埋め層
40は最終工程でスクライブライン30とボンディング
パッド31上のポリマーとともに一括で露光、現像処理
により除去される。このため、穴埋め層40はポジ型感
光性熱硬化材料を用いる。ただし、穴埋め層40はスク
ライブライン30上にあって、かつ最終工程で除去する
ため、可視光領域で無色透明である必要はない。
して、ポリグリシジルメタアクリレートとポリメチルメ
タアクリレートとを基本構造とした材料を用いる。溶媒
としてエチルセロソルブアセテートを用いる。ポリメチ
ルメタアクリレートはDeep-UVなどの遠紫外線を照射す
ると、主鎖切断が起きる。したがって、この材料はポジ
型の特性を持つ。ただし、G線やI線には感度が低く、
パターニング形成には適さない。
膜36と遮光金属膜35上の保護膜36との段差を埋め
るために、透明穴埋め層37を遮光金属膜35上の保護
膜36との上面が同一線上になるように回転塗布を行
う。次に加熱処理を200℃以上の温度で数分間行う。
そして、段差以外の部分は露光、現像処理により除去す
る。この工程で受光部29上に形成した透明穴埋め層3
7は、可視光領域において無色透明でなければならな
い。しかし、本実施例では図3の穴埋め層40に用いた
材料も、可視光領域において無色透明である。このた
め、透明穴埋め層37は、穴埋め層40に用いたポジ形
感光性熱硬化材料と同一である。
ついては、図3または図4との工程で、または新たな別
の工程として同じ方法で埋める。
程により形成された穴埋め層40と透明穴埋め層37と
保護膜36との段差をさらに同一平面上に揃えるため
に、単層または積層の透明平坦化膜38を回転塗布法に
より形成し、固体撮像素子表面を凸凹のない平坦な表面
状態とする。透明平坦化膜材料を回転塗布したのち、材
料中の溶媒を蒸発させるために、加熱処理を200℃以
上の温度で数分間行う。この工程において透明平坦化膜
38に用いた材料は、前記工程の穴埋め層40と透明穴
埋め層37に用いたポジ型感光性熱硬化材料と同一であ
る。
の上面に形成された保護膜36と、絶縁膜34上の保護
膜36と、スクライブライン30上の半導体基板28と
の段差を精度よく平坦化することができる。この結果、
固体撮像素子の段差は0.1μm以下になる。
の上面に溶媒に水を用いた合成感光性材料を用いて、カ
ラーフィルター層41を回転塗布法により膜厚0.3〜
1.0μm程度に形成する。次に材料中の溶媒を蒸発さ
せるために70〜100℃の範囲内の温度で加熱処理を
数分間行う。また図6の工程により、この精度よく平坦
化させた透明平坦化膜38の上面に塗布均一性の優れた
合成感光性材料を回転塗布することにより、凸凹のない
平坦性によいカラーフィルター層41を形成することが
できる。
ー層41に所望のパターンを有するマスクをフォトマス
クとして用いて、I線照射を行う。I線は100〜20
0mJ/cm2照射した。
ー層41のうちの紫外線の未照射場所のカラーフィルタ
ー層41を、現像液である水に1分間浸して溶解させ
る。溶解終了後に現像液を除去し、130〜150℃前
後の温度で加熱処理を数分間行う。温度が150℃以上
ではこのカラーフィルター層41に染料が入りにくくな
る。一方、温度が130℃以下では染料は入りやすい
が、染料によってパターン表面が荒れてしまう。以上の
工程により、カラーフィルターパターン42が形成され
る。
フィルターパターン42を染料に浸漬し、水洗、乾燥処
理を行う。カラーフィルターパターン42の染色基と染
料が結合することにより染色が行われ、カラーフィルタ
ー39を形成する。ここで染色基としては材料中のアミ
ノ基(詳細は後述する)を、染料としては、赤色の染料
としてアゾ染料を、黄色の染料としてキサンテン染料
を、青色の染料にはフタロシアニリン系染料を用いる。
一つのカラーフィルター39を形成した後、それを固着
処理しておくと、次の染色を行う際の染色液に浸漬して
も、再度染色されて混色することがない。この固着処理
は具体的にはタンニン酸水溶液、酒石酸アンチモンカリ
ウム水溶液の順に水温40℃、2〜3分間浸漬する。
ーフィルター39を形成するためには、以上の図6から
図9までの工程を繰り返す。
カラーフィルター39の形成後に固着処理を行う、固着
法と呼ばれる方法を用いている。しかし、そのほかに、
カラーフィルター39を形成するたびに防染膜を設ける
方法(保護膜法)や、透明平坦化膜38に一様にカラー
フィルターパターン42を形成し、その上に混色防止膜
となる透明膜を所定の染色されるカラーフィルターパタ
ーン42にのみ開口して、染色を行う窓あけ法を用いて
も、カラーフィルター39の形成は可能である。
ン、カゼインなどの天然蛋白に、感光材として重クロム
酸を組み合わせた材料を用いた場合には、カラーフィル
ター39形成中の暗反応による経時変化が大きい。した
がって、塗布、露光、現像、染色の工程を分刻みで管理
しても、固体撮像装置上のカラーフィルター39を均一
に製造することはできない。
合物の経時変化は重クロム酸と天然蛋白との材料の暗反
応と比較してきわめて遅く、カラーフィルター39の製
造時にはほとんど変化しない。したがって、固体撮像装
置内に形成された同一色のカラーフィルター39は固体
撮像装置内の形状均一性が優れている。さらに、染色性
も材料形成変化による特性のばらつきがない。
固体撮像装置上に形成された同一色のカラーフィルター
39は形状、分光ともに均一性の優れたものとなる。し
たがって、固体撮像装置としてカラーフィルター39の
形状くずれや、分光ばらつきが原因によるシェーディン
グ特性に優れている。フリッカ特性は、従来、天然蛋白
と重クロム酸で形成したカラーフィルターの場合、8度
を示したが、本実施例で実施したカラーフィルターでは
0〜2度となり、特性が向上した。またシェーディング
特性は従来20〜30mVを示したが、本実施例では1
5mVとなり、特性が向上した(フリッカ、シェーディ
ング特性ともに0の場合がもっとも優れた特性であ
る)。
8の上に、溶媒が有機溶剤である合成感光性材料の塗布
を行うと、透明平坦化膜38が有機溶剤に溶解し、透明
平坦化膜38とカラーフィルター層41との間に両方が
混ざり合った混合層ができる場合がある。これは、透明
平坦化膜材料に用いたポジ型感光性熱硬化材料は膜硬度
が低く、耐有機溶剤性が低いためである。
においても、ポリグリシジルメタアクリレートは加熱処
理により架橋が起きる。しかし、ポリメチルメタアクリ
レートはポリグリシジルメタアクリレートと比較する
と、加熱処理による架橋反応は低い。したがって、遠紫
外線光に対してポジ型の感光性を得るために、配合され
たポリメチルメタアクリレートにより、膜硬度と耐有機
溶剤性は低下する。
層41の形成後、図7、図8までの光照射、現像、現像
後加熱処理によりカラーフィルターパターン42を形成
した場合、未照射部分に形成された混合層を除去できな
い。このため、図9の工程において第1のカラーフィル
ター39を形成した場合、混合層の着色が起きる。さら
に図10の工程において第2、第3のカラーフィルター
39を形成した場合、第1のカラーフィルター39形成
時の着色した混合層が第2、第3のカラーフィルター3
9と透明平坦化膜38aとの界面に残存する。したがっ
て、混色が起きてフリッカ等の画像不良の原因になる。
しかし、本発明では合成感光性材料において溶媒および
現像液に水を使用した材料を用いるため、透明平坦化膜
38aはカラーフィルター材料により溶解しない。した
がって、混合層の形成を防止することができる。このた
め、着色された混合層が原因による混色画像不良を防ぐ
ことができる。
フィルター39を形成した後に、カラーフィルター39
上面に第2の透明平坦化膜38bを回転塗布法により形
成する。次に加熱処理を200℃以上の温度で数分間行
う。
化膜38はともに有機材料であり、密着性に優れてい
る。このため、図3と図4のような穴埋め処理を行わな
くても、平坦性を向上させることができる。さらに、平
坦性を向上させようとすれば、複数回透明平坦化膜38
を形成すればよい。ここでは透明平坦化膜38を2回形
成している。この結果、第2の透明平坦化膜38による
段差は0.1μm以内になる。続いて、固体撮像装置の
感度向上のために、この第2の透明平坦化膜38bの上
面にマイクロレンズ43を形成する。
ン30上の穴埋め層40および透明平坦化膜38aと、
ボンディングパッド31上の透明平坦化膜38bとを除
去するためにフォトマスクを用いて、遠紫外線の照射を
行う。
射場所の穴埋め層40と透明平坦化膜38を現像液であ
るメチルエチルケトンとイソプロピルアルコールとの混
合液に溶解させる。溶解終了後に現像液を除去し、15
0℃前後の加熱処理を数分行う。この工程によりスクラ
イブライン30上の穴埋め層40および透明平坦化膜3
8aと、ボンディングパッド31上の透明平坦化膜38
bとの除去が一括で行われる。
基板28上にカラーフィルター39とマイクロレンズ4
3とからなるオンチップフィルターを形成する。
ル系やセロソルブ系などの有機溶剤を用いたポジ型感光
性熱硬化材料により、通常の回転塗布法で毎分1000
〜5000回転させて膜形成を行うと、膜が形成される
時間と溶剤が揮発する時間とのバランスがよく、凸凹の
ない平坦な膜を形成することができる。このため、固体
撮像装置は遮光金属膜35の上面に形成された保護膜3
6と、絶縁膜34上の保護膜36と、スクライブライン
30上の半導体基板28との段差を精度よく平坦化する
ことができる。
30上の穴埋め層40および透明平坦化膜38と、ボン
ディングパッド31上の透明平坦化膜38との除去を最
後に行う。このため、図6の工程においてカラーフィル
ター材料の回転塗布時における塗布むらの発生と段差の
近接している部分でカラーフィルター層41の膜厚が薄
くなることを防ぐことができる。またマイクロレンズ4
3においても同様に、均一性の優れた形状を得ることが
できる。したがって、凸凹のないカラーフィルター層4
1から形成されたカラーフィルター39とマイクロレン
ズ43は形状均一性に優れている。
イブライン30上の穴埋め層40および透明平坦化膜3
8aと、ボンディングパッド31上の透明平坦化膜38
bとの除去を露光、現像により行うことにより、ドライ
エッチング処理によるパーティクルの発生とプラズマダ
メージによる白傷発生を防ぎ、画像不良を防止すること
ができる。たとえば、O2を用いてエッチングを行う場
合、そのエッチング条件が、ガス圧力0.8〜1.2To
rr、高周波電力200W、エッチング時間5〜20分
のとき、固体撮像装置の暗電流は3〜6mA程度増加す
る。しかし、本実施例ではエッチング処理を行わないた
め、プラズマダメージによる暗電流の増加を防ぎ、白傷
の発生を防ぐことができる。
ー39について以下に詳細に述べる。上述した実施例で
はカラーフィルター39に合成感光性材料を用いたが、
この代わりにゼラチン、カゼインなどの天然蛋白に、感
光材として重クロム酸を組み合わせた材料を用いた場
合、感光材として使用するクロムの処理、天然蛋白の品
質ばらつき、天然蛋白に重クロム酸を添加した後の保存
期間の短さ、すなわち暗反応など材料の特性として多く
の問題点が生じる。
量分布を均一に再現性よく精製を行うことがむずかし
い。たとえば、材料間の平均分子量の値のばらつきを3
0%以内に管理することは困難である。また、天然蛋白
は数千ppmものアルカリ金属(Na,Kなど)が含ま
れているため、このアルカリ金属が固体撮像装置内を拡
散して暗電流を増加させる。特に固体撮像装置では、画
像において周囲の画素よりも暗電流が大きい画素が白点
としてあらわれ、白傷発生の原因となる。またさらに固
体撮像装置製造後、数週間後に白傷があらわれる原因と
もなる。
た材料は、材料に印加される力と粘度の関係が正比例の
関係にない非ニュートン特性を示す。このため、回転塗
布時に回転数に合わせたずり応力の値が不均一となり、
均一に膜を塗布することが困難である。さらに天然蛋白
は熱によってそのパターン特性、染色特性や定着特性が
悪くなる。したがって、平坦性の優れた膜を形成するこ
とができず、固体撮像装置のカラーフィルター39とし
て十分な特性を得ることができない。また、感光材とし
て用いた重クロム酸は人体に有害であり、環境保全対策
から特殊廃液処理を必要とするなどの問題点も有してい
る。
フィルター39として、感光性と親水性(疎水性と)を
兼ね備えるとともに、染色性あるいは染料または顔料を
持つ物質を結合または分散させている。たとえば、染色
性をもつ4級アンモニウム塩などの染料と結合する物質
を組み合わせることにより、染色可能な材料を合成する
ことができる。
的には、重量平均分子量が5000〜10万の範囲の次
の一般式
子またはCH3を示し、R2およびR3は互いに独立して
CH 3 ,C 2 H 5 等のアルキル基またはアリル基を示し、
nは1〜10を示す)5〜20重量%、2−ヒドロキシ
エチルメタアクリレート45〜55重量%、メタクリル
アミド20〜30重量%、ベンジルメタアクリレート5
〜20重量%とからなるアクリル共重合体と、オキシ多
塩基酸類とジアゾ化合物とを、溶媒として水に溶解させ
た染色可能な合成感光性材料である。
などの天然蛋白に、感光材として重クロム酸を組み合わ
せた材料と同様に、水現像によりパターニングをするこ
とができる。したがって、有機溶剤による毒性、臭気、
引火性の心配がない。また重クロム酸を用いないことか
ら人体にも安全である。またジアゾ基の対アニオンとし
て硫化亜鉛の複塩ではなく、硫酸や亜硫酸等の複塩を用
いることにより特殊廃液処理の必要もない。
コールや、ノボラック樹脂、ビニル系樹脂、その他の合
成樹脂と比較して膜硬度も高いため、カラーフィルター
39の耐久性に優れている。また、アクリル共重合体は
可視光領域おいては透過率がほぼ100%であり、25
0℃以上の温度で加熱処理を繰り返しても透過率が低下
しない。このため、固体撮像装置に適用させた場合、そ
の他の合成樹脂と比較して受光部9にもっとも多くの光
を入射させることができる。したがって、固体撮像装置
としてもっとも高い感度を得ることができる。
として上述の一般式で示される染色性を担当するアクリ
ル系単量体として、N,N−ジメチルアミノメタクリレ
ート、N,N−ジメチルアミノプロピルアクリレート、
アクリル酸ジエチルアミノエチル、N,N−ジプロピル
アミノエチルメタアクリレート、N,N−ジメチルアミ
ノヘキシルメタアクリレート、N,N−ジメチル−N−
ベンジルエチルメタクリレートが挙げられる。この場
合、組成中にアルキル基やアリル基が多くなると、染色
液に浸したときにパターンの膨潤が少なく、ひび割れが
おこりにくい。
ある2−ヒドロキシエチルメタアクリレートは、透明平
坦化膜38との密着性を上げると同時に、光架橋反応を
促進させる。その使用量が少ないと光硬化性が不十分と
なる。また多すぎると共重合体の製造時にゲルが多発
し、いわゆるレジストパーティクルとなり、画像上の欠
陥を生じる。
あるメタアクリルアミドは、本実施例のアクリル共重合
体を水のみで溶解し、また未露光部を水のみで溶解(現
像)するのに必須である。その使用量が少ないと水現像
ができなくなる。また多いと膨潤が大きくなる。
あるベンジルメタアクリレートは、水現像での膨潤を抑
える。その使用量が多くなるとアクリル共重合体のゲル
分が多くなる。
キシ多塩基酸塩は、本実施例のアクリル共重合体を水に
溶解させるための助材として作用する。この具体的な例
として、リンゴ酸やクエン酸等が挙げられる。
工程において水による膨潤が従来の水可溶性の合成感光
性材料と比較して少ない。この結果、レリーフパターン
において、1.5μm幅のラインアンドスペースが解像
でき、また残膜率も90%を得ることができる。このた
め、解像力はカゼイン、ゼラチンよりも優れた特性を持
つ。また染色性についても、天然蛋白の中でもっとも染
色性の優れたゼラチンと同等の染色・定着特性を持つ。
の機能として染色性を持つ例を用いて説明した。以下に
はその機能として染料または顔料を用いた例について述
べる。合成感光性材料は、求める分光に合わせた染料ま
たは顔料を、材料中に結合または分散させることによ
り、着色材料に合成することができる。この場合、着色
材料を用いることにより図9の染色、固着工程を削除す
ることができる。
の選択により水溶性にも非水溶性にもなる。また合成感
光性材料は合成方法、材料とさらに感光材の選択によ
り、天然蛋白と重クロム酸を組み合わせた光架橋型のネ
ガ型のみでなくポジ型にも合成することができる。
感光性材料は、光架橋型の特性を持つ。光架橋型感光材
は、重クロム酸を除くと、ジアゾ化合物、アジド化合物
が知られている。ジアゾ化合物は構造により感光波長領
域、熱的安定性、架橋可能な高分子の選択が異なる。ま
た、対アニオンの種類により、水溶性、あるいは有機溶
剤可溶性にすることができる。アジド化合物もジアゾ化
合物同様に、構造により感光波長領域、熱的安定性、架
橋可能なポリマーの選択が異なる。また非水溶性高分子
に対してはもっとも架橋性がよい。
材料として合成した水可溶性高分子に対し高い架橋効率
を示し、優れたパターン解像性が得られる。これは天然
蛋白と重クロム酸を組み合わせたカラーフィルター材料
と比べても優れたパターン解像性を示す。また、この合
成感光性材料に組み合わせる感光材は、あらゆるジアゾ
化合物を用いることができる。
化合物として、ジフェニルアミン−4−ジアゾニウム塩
あるいはその誘導体とホルムアルデヒドからなる重縮合
生成物がある。ただし、ジフェニルアミン−4−ジアゾ
ニウム塩あるいはその誘導体は、ジフェニルアミン−4
−ジアゾニウム塩、または3−メトキシジフェニルアミ
ン−4−ジアゾニウム塩化物、もしくはその両方を含
む。この例として図14に本実施例で用いたアクリル共
重合体に4−ジアゾジフェニルアミン硫酸塩ホルムアル
デヒド縮合物を組み合わせた場合の加熱処理による透過
率変化を示す。この場合、200℃以上の加熱処理にお
いて、処理時間30分まで急激な透過率低下が見られ
る。しかし、その後の加熱処理においては、透過率の変
化はなくなる。
工程において、図10までの工程であるカラーフィルタ
ー39を形成したのち、図11の第2の透明平坦化膜3
8とマイクロレンズ43の形成工程、図12から図13
までのスクライブライン30とボンディングパッド31
の透明平坦化膜38と穴埋め層40との除去の工程と、
カラーフィルター39形成終了後においても加熱処理は
繰り返される。このため、オンチップフィルター形成後
は、加熱処理を繰り返してもカラーフィルター39の分
光の変化は生じない。したがって、固体撮像装置のカラ
ーフィルター39において、合成感光性材料に組み合わ
せるジアゾ化合物において、加熱処理によって着色され
たりパターンだれが生じたり、あるいは表面荒れが生じ
たりすることはない。すなわちその耐熱性は問題となら
ない。
ないジアゾ化合物を選択することにより固体撮像装置の
特性を向上させることができる。その例として、ジフェ
ニルアミン−4−ジアゾニウム塩あるいはその誘導体と
4,4’−ビス−メトキシメチルジフェニルエーテルか
らなる重縮合生成物がある。ただし、ジフェニアミン−
4−ジアゾニウム塩あるいはその誘導体はジフェニルア
ミン−4−ジアゾニウム塩、または3−メトキシジフェ
ニルアミン−4−ジアゾニウム塩化物、もしくはその両
方を含む。図15に示すように、4−ジアゾジフェニル
アミン硫酸塩ホルムアルデヒド縮合物の代わりにジフェ
ニルアミン−4−ジアゾニウム塩あるいはその誘導体と
4,4’−ビス−メトキシメチル−ジフェニルエーテル
からなる縮合生成物を用いた場合、透過率の変化状況は
大きな差が生じる。この場合、加熱処理を始めて分光が
安定するまでに要する時間は4−ジアゾジフェニルアミ
ン硫酸塩ホルムアルデヒド縮合物と大きな差はない。し
かし、4−ジアゾジフェニルアミン硫酸塩ホルムアルデ
ヒド縮合物が400nmにおいて透過率が68%まで変
化するのに対して、4−ジアゾジフェニルアミン硫酸塩
に4,4−ビスメトキシメチル−ジフェニルエーテルを
縮合させた感光材は同一の加熱処理において88%まで
の変化しかなく、その後の加熱処理においても分光の変
化は生じない。
は、十分な光架橋にも拘らずなお非分解のジアゾ基のカ
ップリング反応による。特に上記の4−ジアゾジフェニ
ルアミン硫酸塩ホルムアルデヒド縮合物や4,4’−ビ
スーメトキシメチルジフェニルエーテルからなる重縮合
生成物の例においては、フェニル基に存在する水素基
は、オルソまたはメタの位置のみに存在するため、この
カップリング反応には関係なく、未反応のジアゾ基とフ
ェニル基間の存在するアミノ基とのカップリング反応の
みが着色に依存する。
−ジアゾニウム塩あるいはその誘導体においてフェニル
基間をアミノ基以外で結合させることにより、図16に
示すように加熱処理により透過率変化は生じない。その
結合例を下記に示す。
基、R6は6〜12個のC原子を有するアリールであ
る。
が減少し、またはそれがまったく生じないジアゾ化合物
を用いて固体撮像装置のカラーフィルター39を形成し
た場合、カラーフィルター39を通過し、受光部29に
入射する光の量が増加する。また、このジアゾ化合物に
組み合わせたアクリル共重合体も透過率はほぼ100%
であり、加熱処理を繰り返しても透過率の低下は起きな
い。したがって、上記のジアゾ化合物を用いることによ
り、固体撮像装置における感度を10%以上増加させる
ことができる。
における第2の実施例について説明する。図面は図10
で示される第1の実施例で赤色、緑色、青色のそれぞれ
のカラーフィルター39を形成するまでの工程は第2の
実施例でも同様である。この後、第2の実施例では、各
受光部29へカラーフィルター39のない領域を通過す
る、いわゆる迷光が入射するのを抑制するために、カラ
ーフィルター39の形成されていない領域にはブラック
ストライプ44を形成する。これによってスミア、フレ
アなどの画像特性向上が図れる。このブラックストライ
プ44もまた溶媒に水を用いた合成感光性材料によって
形成し、黒色に着色している。この場合、従来の天然蛋
白に重クロム酸を組み合わせた材料により形成されたブ
ラックストライプ44と比較して、形状の優れたブラッ
クストライプ44が得られる。このため従来のようにパ
ターンの端がなだらかになる場合、ブラックストライプ
44が受光部29を覆ってしまうことがあったが、本実
施例ではそのようなことがない。したがって、固体撮像
装置において高い感度を得ることができる。
における第3の実施例である。同様に図面は図7〜図1
0で示される第1の実施例で赤色、緑色、青色のそれぞ
れのカラーフィルター39を形成するのに赤色、緑色、
青色の三原色を使用したが、マゼンタ、シアン、グリー
ン、イエローの組み合わせでカラーフィルター39M
G,39CY,39GR,39YEを作製した場合であ
る。この場合、グリーンはイエローとシアンを重ねて信
号を取り出す。このときも、形状、分光ともに均一なカ
ラーフィルター39を形成することができ、感度、シェ
ーディング、フリッカ、混色、白傷等の特性に優れた固
体撮像装置を得ることができる。
た合成感光性材料は、溶媒に有機溶剤を用いたあらゆる
透明平坦化膜材料に対して、混合層が形成されることが
ない。たとえば、本実施例で用いたポジ型感光性熱硬化
材料の他に、加熱処理により硬化が進む非感光性熱硬化
材料や、加熱処理により硬化が進み、かつネガ型感光性
を持つ材料(以下ネガ型感光性熱硬化材料と呼ぶ)を用
いることができる。
溶媒とするネガ型合成材料を用いて形成された固体撮像
装置およびその製造方法について説明する。
を用いて、透明平坦化膜の上面のカラーフィルター材料
を塗布することで、優れた面内均一性を得ている。6イ
ンチウェハーにカラーフィルター材料の膜厚を0.7μ
mにする塗布条件で行なった場合、膜厚の面内ばらつき
(最大値−最小値)は、天然蛋白に重クロム酸を用いた
材料の場合、0.08〜0.10μmである。これに対し
て水溶性の合成感光性材料を用いた場合、0.01〜0.
02μmと大幅に改善される。さらに、有機溶剤を用い
た合成感光性材料では0.005μm以内となり、もっ
とも平坦性の優れた材料である。このため、カラーフィ
ルターのパターンおよび染色特性の制御性に優れてい
る。
2の実施例の構造を示す。この固体撮像素子において、
半導体基板51はP型、受光部52はN型である。ま
た、53はボンディングパッド、54はスクライブライ
ンである。受光部52と隣の受光部52に挟まれた電荷
転送部55の半導体基板51上には、2層の転送電極5
6がSiO2などの絶縁膜を介して形成されている。そ
して、転送電極56の上面には遮光金属膜57が被着形
成され、電荷転送部55には外光が入射しないようにさ
れている。
との段差は1.5〜2.0μmであり、また受光部52上
面の保護膜と遮光金属膜57上の保護膜との段差は0.
8〜1.5μmである。この場合、受光部上面の直接カ
ラーフィルター61を形成するため材料と塗布した場
合、段差があるためレジストがひっかかり、尾を引いた
ような塗布むらを生じ、形状が均一なカラーフィルター
61を形成することはできない。このため、受光部52
の上面には、遮光金属膜57との高さを揃えるために、
透明穴埋め層59を形成する。さらに、透明穴埋め層5
9と遮光金属膜57との段差をさらに精度よく平坦化す
るために、透明穴埋め層59と遮光金属膜57との上面
に透明平坦化膜60を形成する。この透明平坦化膜60
は非感光性熱硬化型材料、またはネガ型感光性熱硬化材
料により形成されている。そして、カラー化を行うため
に、透明平坦化膜60の上面に、赤色、緑色、青色のカ
ラーフィルター61R、61G、61Bを形成する。カ
ラーフィルター61は、それぞれの受光部52に対峙す
るように形成する。したがって、それぞれの受光部52
には単色光が入射する。
例で説明した合成感光性材料を用いる。合成感光性材料
はカラーフィルター61として必要な機能をもつ物質を
結合、または分散させて作製する。たとえば、4級アン
モニウム塩などの染料と結合する物質を組み合わせるこ
とにより、染色可能な材料が合成される。また、求める
分光に合わせた染料または顔料を、材料中に結合または
分散させることにより、着色材料が合成される。また、
一般に天然蛋白は水溶性高分子であり、組み合わせる感
光材は水溶性の重クロム酸塩、ジアゾ化合物、アジド化
合物の光架橋型に限定される。特に、固体撮像装置のカ
ラーフィルター61では受光部52の大きさが数μmで
あり、十分な解像性を得るためには、上述の感光材のう
ち重クロム酸塩しか用いることができない。しかし、合
成感光性材料では合成方法、材料の選択により水溶性に
も非水溶性にもできる。さらに、合成感光性材料は合成
方法、材料とさらに感光材の選択により、天然蛋白と重
クロム酸を組み合わせた光架橋型のネガ型のみでなく、
ポジ型にも合成ができる。
コール系やセロソルブ系などの有機溶剤を用いた合成感
光性材料を、通常の回転塗布法で毎分1000〜500
0回転させて膜形成を行うと、膜が形成される時間と溶
剤の揮発する時間とのバランスがよく、凸凹のない平坦
な膜を形成することができる。
は、染料と結合する物質を組み合わせた染色可能であ
り、溶媒に有機溶剤を用いたネガ型合成感光性材料であ
る。材料構成はヒドロキシメタアクリレート、ジメチル
アミノメタクリレートを基本構造としたアクリレート共
重合体である。また、架橋材としてはI線を照射すると
アクリレート間の架橋を行うアジド化合物を用いてい
る。溶媒にはエチルセロソルブを使用している。
製造方法における第4の実施例について説明する。
などのP型半導体基板71の所定領域にN型不純物をド
ープして、受光部72が形成される。そして、半導体基
板71の上面には転送電極76、遮光金属膜77が形成
されている。
でもっとも段差の大きいスクライブライン74と遮光金
属膜77との段差を埋めるために、穴埋め層78を回転
塗布法により形成する。穴埋め層材料は穴埋め層78と
遮光金属膜77との上面が同一線上になる。次に回転塗
布したのち、材料中の溶媒を蒸発させるために加熱処理
を行う。そして、スクライブライン74と遮光金属膜7
7との段差以外の部分は除去する。
感光性材料を用いた場合には、必要な部分に光を照射
し、現像により除去をする。また、ポジ型感光性材料を
用いた場合には、不必要な部分に光を照射し、現像によ
り除去をする。感光性を有していない場合は、酸素プラ
ズマを用いたO2アッシングなどのドライエッチ手段に
より除去する。
と遮光金属膜77との段差を埋めるために、透明穴埋め
層79を回転塗布法により形成する。この方法は、前記
のスクライブライン74と遮光金属膜77との段差を埋
める図3の工程と同一である。
段差については、図3または図4との工程で、または新
たな別の工程で同じの方法で埋める。
との工程により形成された穴埋め層78と透明穴埋め層
79とは、遮光金属膜77と同一平面上になく、平坦度
が低い。このため、穴埋め層78と透明穴埋め層79と
遮光金属膜77との段差をさらに同一平面上に揃えるた
めに、透明平坦化膜80を回転塗布法により形成し、固
体撮像素子表面を凸凹のない平坦な表面状態にする。透
明平坦化膜材料を回転塗布したのち、材料中の溶媒を蒸
発させるために加熱処理を行う。この透明平坦化膜80
はカラーフィルターと接触する層である。このため、後
工程において透明平坦化膜80の上に溶媒に溶解性の強
い有機溶剤を用いたカラーフィルター材料を塗布した場
合、透明平坦化膜80が有機溶剤に溶解し、透明平坦化
膜80とカラーフィルター層との間に両方が混ざり合っ
た混合層ができる場合がある。
の加熱処理、光照射、現像、現像後加熱処理により、カ
ラーフィルターを形成した場合、未照射部分に形成され
た混合層を除去できない。さらにこのままの状態で染色
工程を行うと、残存した混合層にも染色される。このた
め、第1のカラーフィルターを形成したのち、第2、第
3のカラーフィルターを形成した場合、第1のカラーフ
ィルター形成時の着色した混合層が第2、第3のカラー
フィルターと透明平坦化膜80との界面に残存する。し
たがって、混色が起きて画像不良の原因になる。
料は、回転塗布において平坦性の優れた膜が形成され、
かつ形成された透明平坦化膜80はカラーフィルター材
料に用いた溶媒に溶解しない耐有機溶剤性が必要とな
る。
明平坦化膜に用いる材料はカラーフィルター材料と同様
に溶媒に揮発性に優れたアルコール系やセロソルブ系な
どの有機溶剤を用いる。本実施例ではエチルセロソルブ
アセテートを用いた。かつ加熱処理により硬化反応が進
み、かつ非感光性またはネガ型材料を使用する。
のすべてで硬化反応が進むため、高い膜硬度を得ること
ができる。この例としてポリグリシジルメタアクリレー
トがある。ポリグリシジルメタアクリレートは短波長側
にポジ型は若干感度をもつが、単独でG線、I線、短波
長紫外線(Deep−UV)の波長でパターニングはで
きない。しかし、150℃以上の加熱処理を行うことに
より、熱架橋による膜硬度が上がり、耐有機溶剤性が向
上する。この結果得られる膜硬度は、鉛筆硬度でH以上
である。
より架橋が起こり、溶剤に対して溶解度が低下する。こ
のため、高い膜硬度が上がり、耐有機溶剤性を向上させ
得る。この例としてポリグリシルメタアクリレートと
4”メタクリロイロオキシカルコンを基本構造とする材
料がある。
ルメタアクリレートの熱硬化反応が進み、またカルコン
系の材料は短波長紫外線(Deep−UV)による光照
射を行うと、4”メトキシオキシカルコン側鎖のベンザ
ルアセトフェノン基内の二重結合で2量化が起きる。ま
た、4”メタクリロイロオキシカルコンはI線以下の短
波長側に吸収され、可視光領域においてはポリグリシジ
ルメタアクリレートと同様に吸収されない。このため、
図の工程において、加熱処理のみで充分な耐有機溶剤性
が得られない場合、光照射を行うと膜硬度が高くなり、
耐有機溶剤性は向上する。この結果得られる膜硬度は、
非感光性熱硬化型材料と同様に鉛筆硬度H以上である。
上述の材料選択と工程により混合層の形成を防ぐことが
できる。
80の上面にカラーフィルター層81を回転塗布法によ
り形成する。次に、材料中の溶媒を蒸発させるために、
70〜100℃の範囲内の温度で加熱処理を数分間行
う。
ー層81に所望のパターンを有するマスクをフォトマス
クとして用いて、I線照射を行う。
ー層81のうち、紫外線の未照射場所のカラーフィルタ
ー層81を、イソプロピルアルコールまたはエタノール
などのアルコール系現像液に溶解させる。溶解終了後に
現像液を除去し、150℃前後の温度で加熱処理を数分
間行う。この工程により、カラーフィルターパターン8
2が形成される。
ーフィルターパターン82を染料に浸漬し、水洗、乾燥
処理を行う。カラーフィルターパターン82の染色基と
染料が結合することにより染色が行われ、カラーフィル
ター83を形成する。さらにカラーフィルター83に固
着処理を行うと、次の染色液に浸漬しても染色されず
に、最初の状態を保つことができる。この固着処理は具
体的にはタンニン酸水溶液に浸漬し、続いて酒石酸アン
チモンカリウム水溶液に浸漬することで、固着処理を行
うことができる。
ーフィルター83を形成するためには、以上の図24か
ら図26の工程を繰り返す。
フィルター83を形成した後に、カラーフィルター83
上面に透明平坦化層84を形成する。続いて、固体撮像
素子の感度向上のために、マイクロレンズ85を形成す
る。カラーフィルター83上面に形成される透明平坦化
膜84は、下面に形成する透明平坦化膜80と異なり、
感光性は必要ない。
の外部配線接続部として用いられるボンディングパッド
73とスクライブライン74と上面に形成された透明平
坦化膜80,84と穴埋め層78の除去を行う。透明平
坦化膜80,84と穴埋め層78の除去は、酸素プラズ
マを用いたO2アッシングなどのドライエッチ手段によ
り行う。
は、表面上の遮光金属膜77と受光部72とスクライブ
ライン74との段差が精度よく平坦化されている。
0の上面に、優れた塗布均一性を示す溶媒に有機溶剤を
用いた合成樹脂材料を回転塗布することで、凸凹のない
カラーフィルター83が形成できる。また、スクライブ
ライン14とボンディングパッド73との穴埋め層78
と透明平坦化膜80,84の除去を最後に行うことによ
り、カラーフィルター材料の回転塗布時における塗布む
らの発生と段差の近接している部分のカラーフィルター
83の膜厚が薄くなることを防ぐ。したがって、上記の
凸凹のないカラーフィルター層81から形成されたカラ
ーフィルターは、形状均一性に優れる。
蛋白に、感光材として重クロム酸を組み合わせた材料に
おけるカラーフィルター形成中の暗反応による経時変化
は大きい。したがって、塗布、露光、現像、染色の工程
を分刻みで管理をしても、固体撮像素子上のカラーフィ
ルター83を均一に製造することは困難である。しか
し、合成感光性材料に用いたアジド化合物の有機溶媒中
の経時変化はきわめて遅く、カラーフィルター製造時は
ほとんど変化は起きない。したがって、素子内に形成さ
れた同一色のカラーフィルターは素子内の形状均一性が
優れる。さらに、染色性も材料形成変化による特性のば
らつきがない。
された同一色のカラーフィルターは形状、分光ともに均
一性の優れたものとなる。したがって、固体撮像装置と
してカラーフィルターの形状くずれや分光ばらつきがな
く、シェーディング特性に優れている。
型材料またはネガ型感光性材料を用いることにより、混
合層の形成を防ぐ。このため、着色された混合層が原因
による混色画像不良は起きない。
感光性材料は、光架橋型の特性を持つ。有機溶剤可溶性
の光架橋型感光材は、ジアゾ化合物、アジド化合物が知
られている。ジアゾ化合物は構造により感光波長領域、
熱的安定性、架橋可能な高分子の選択が異なる。また、
対アニオンの種類により、水溶性、あるいは有機溶剤可
溶性にすることができる。アジド化合物もジアゾ化合物
同様に、構造により感光波長領域、熱的安定性、架橋可
能なポリマーの選択が異なる。また、非水溶性高分子に
対してはもっとも架橋性がよい。この中で、アジド化合
物は、カラーフィルター材料として合成した合成有機溶
剤可溶性高分子に対して、高い架橋効率を示し、優れた
解像性が得られる。これは天然蛋白と重クロム酸を組み
合わせたカラーフィルター材料と比べても優れた解像性
を示す。
を形成後に固着処理を行う、固着法と呼ばれる方法を用
いた。しかし、その他にカラーフィルター83を形成す
る度に保護膜を設ける保護膜法や、透明平坦化膜80上
に一様にカラーフィルターパターン82を形成し、その
上に混色防止膜となる透明膜を所定の染色されるカラー
フィルターパターン82のみ開口して染色を行う窓あけ
法においても、カラーフィルター83の形成は可能であ
る。
における第5の実施例を説明するものである。この場合
赤、緑、青のカラーフィルター83R,83G,83B
と同様の方法でスミア、フレアなどの画像特性向上のた
めのストライプパターン86を形成する。この場合、従
来の天然蛋白に重クロム酸を組み合わせた材料により形
成されたストライプパターン86と比較して、形状の優
れたストライプパターン86が得られる。したがって、
ストライプパターン86が受光部72を覆うことはな
く、固体撮像装置において高い感度を得ることができ
る。
における第6の実施例を説明するものである。前記の実
施例では赤、緑、青の三原色を使用したが、マゼンタ、
シアン、グリーン、イエローの組み合わせでカラーフィ
ルター83MG,83CY,83GR,83YEを作製
した場合である。この場合、グリーンはイエローとシア
ンを重ねて信号を取り出す。このときも、形状、分光と
もに均一なカラーフィルター23を形成する本発明にお
いては、感度、シェーディング、フリッカ、混色等の特
性に優れた固体撮像装置を得ることができる。
解および例示の方法によって詳細に説明したが、ある変
化およびある変形は添付した特許請求の範囲で行われ得
ることは明らかである。
平坦化した透明平坦化膜の上面に、塗布均一性と経時安
定性の優れた合成感光性材料によりカラーフィルターが
形成される。この合成感光性材料により形成されたカラ
ーフィルターは、固体撮像装置の小型化および多画素化
に対しても、固体撮像装置上に形成された同一色のカラ
ーフィルターは形状、分光ともに均一性の優れたものと
なる。固体撮像装置としてカラーフィルターの形状不均
一や分光ばらつきが原因による混色、フリッカ不良、シ
ェーディング不良がなく、またパーティクルや白傷によ
る画像不良もない、きわめて優れた画像特性を得ること
ができる。
断面構成図
めの工程順断面図
めの工程順断面図
めの工程順断面図
めの工程順断面図
めの工程順断面図
めの工程順断面図
めの工程順断面図
めの工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
に対する透過率曲線図
に対する透過率曲線図
に対する透過率曲線図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
の断面構成図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
ための工程順断面図
Claims (13)
- 【請求項1】 少なくとも受光部が形成された半導体基
板上に形成された透明平坦化膜と、前記透明平坦化膜の
上面に溶媒に水を用いて、かつアクリル共重合体をベー
スポリマーとした合成感光性材料で形成されたカラーフ
ィルターとを備えた固体撮像装置であって、 前記カラーフィルターを形成する合成感光性材料はアク
リル共重合体とオキシ多塩基酸類と光架橋を行うジアゾ
化合物とを水に溶解させてあり、 前記ジアゾ化合物はジフェニルアミン−4−ジアゾニウ
ム塩あるいはその誘導体と4,4'−ビス−メトキシメ
チルジフェニルエーテルからなる重縮合生成物を用い
た、固体撮像装置。 - 【請求項2】 少なくとも受光部が形成された半導体基
板上に形成された前記透明平坦化膜と、透明平坦化膜の
上面かつ隣あう前記受光部の間に溶媒に水を用い、かつ
アクリル共重合体をベースポリマーとした合成感光性材
料で形成されたストライプパターンとを備えた固体撮像
装置であって、 前記ストライプパターンを形成する合成感光性材料はア
クリル共重合体とオキシ多塩基酸類と光架橋を行うジア
ゾ化合物とを水に溶解させてあり、 前記ジアゾ化合物はジフェニルアミン−4−ジアゾニウ
ム塩あるいはその誘導体と4,4'−ビス−メトキシメ
チルジフェニルエーテルからなる重縮合生成物を用い
た、固体撮像装置。 - 【請求項3】 少なくとも受光部が形成された半導体基
板上に、溶媒に有機溶剤を用いた非感光性熱硬化材料で
形成された透明平坦化膜と、前記透明平坦化膜の上面に
溶媒に有機溶剤を用いた合成感光性材料で形成されたカ
ラーフィルターとを備えた、固体撮像装置。 - 【請求項4】 少なくとも受光部が形成された半導体基
板上に、溶媒に有機溶剤を用いたネガ型感光性熱硬化材
料で形成された透明平坦化膜と、前記透明平坦化膜の上
面に溶媒に有機溶剤を用いた合成感光性材料で形成され
たカラーフィルターとを備えた、固体撮像装置。 - 【請求項5】 カラーフィルターの上に、マイクロレン
ズが形成されている請求項3または4に記載の固体撮像
装置。 - 【請求項6】 カラーフィルターが着色材料である請求
項3、4または5に記載の固体撮像装置。 - 【請求項7】 少なくとも受光部が形成された半導体基
板上に、溶媒に有機溶剤を用いた非感光性熱硬化材料で
形成された透明平坦化膜と、前記透明平坦化膜の上面か
つ隣あう前記受光部の間に溶媒に有機溶剤を用いた合成
感光性材料で形成されたストライプパターンとを備え
た、固体撮像装置。 - 【請求項8】 少なくとも受光部が形成された半導体基
板上に、溶媒に有機溶剤を用いたネガ型感光性熱硬化材
料で形成された透明平坦化膜と、前記透明平坦化膜の上
面かつ隣あう前記受光部の間に溶媒に有機溶剤を用いた
合成感光性材料で形成されたストライプパターンとを備
えた、固体撮像装置。 - 【請求項9】 ストライプパターンが着色材料である請
求項7または8に記載の固体撮像装置。 - 【請求項10】 半導体基板上に、溶媒に有機溶剤を用
いた非感光性熱硬化材料を用い、加熱処理を施して透明
平坦化膜を形成する工程と、前記透明平坦化膜の上面に
溶媒に有機溶剤を用いた合成感光性材料によりカラーフ
ィルターまたはストライプパターンを形成する工程とを
有する、固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項11】 半導体基板上に、溶媒に有機溶剤を用
いたネガ型感光性熱硬化材料を用い、加熱処理を施して
透明平坦化膜を形成する工程と、前記透明平坦化膜の上
面に溶媒に有機溶剤を用いた合成感光性材料によりカラ
ーフィルターまたはストライプパターンを形成する工程
とを有する、固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項12】 加熱処理に加えて、光照射を施して透
明平坦化膜を形成する請求項11に記載の固体撮像装置
の製造方法。 - 【請求項13】 ボンディングパッドとスクライブライ
ン上の透明平坦膜をドライエッチングにより除去する工
程とを有する請求項10、11または12に記載の固体
撮像装置の製造方法。
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