JP4483003B2 - カラーフィルタの製造方法及び固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば固体撮像装置等に適用されるカラーフィルタの製造方法、及びカラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置、例えばＣＣＤ固体撮像装置では、より小型化、高解像度化が進んでいる。しかし、ＣＣＤ固体撮像装置に対する小型化、高解像度化は、受光センサ部と転送レジスタとで構成されるユニットセルの縮小化により、受光センサ部であるフォトダイオードの面積を縮小させる結果、ＣＣＤ固体撮像装置の主要特性である光電変換特性（いわゆる光感度）を低下させる一因となりつつある。
【０００３】
事実、民生用小型ビデオカメラに使用される光学サイズの主流は、１／３インチ型から１／４インチ型へと移行し、更には１／６インチ型以降の検討もなされている。又、画素数は２５万画素、３６万画素、５６万画素の範囲まで広がっている。
こうしたユニットセルの縮小化及び画素数の多画素化においても、ＣＣＤ固体撮像装置の主要特性である、光感度及びスミア特性を低下させることのない技術が必要となってきている。
【０００４】
図７は、ＣＣＤ固体撮像装置の画素部分の断面構造を示す。
このＣＣＤ固体撮像装置１は、第１導電型、例えばｎ型のシリコン半導体からなる半導体基板２にオーバーフローバリア領域となる第２導電型、即ちｐ型の第１の半導体ウエル領域３が形成され、この第１のｐ型半導体ウエル領域３にマトリックス配列の各受光センサ部４を構成するための、ｎ型半導体領域５及びこの上のｐ+ 正電荷蓄積領域６が形成される。このｐ+ 正電荷蓄積領域６は、界面準位による暗電流の発生を抑える。
【０００５】
第１のｐ型半導体ウエル領域３の各受光センサ部列の一側に対応する位置に、読み出しゲート部７を挟んで垂直転送レジスタ８のｎ型の埋め込み転送チャネル領域９が形成される。この埋め込み転送チャネル領域９下に第２のｐ型半導体ウエル領域１０が形成される。さらに、受光センサ部４を含む各画素を区画するｐ型のチャネルストップ領域１１が形成される。
【０００６】
埋め込み転送チャネル領域９、チャネルストップ領域１１及び読み出しゲート部７上に、ゲート絶縁膜１３を介して、例えば多結晶シリコンからなる転送電極１４が形成され、埋め込み転送チャネル領域９、ゲート絶縁膜１３及び転送電極１４によりＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ８が構成される。転送電極１４上を被覆する層間絶縁膜１５を介して受光センサ部４の開口を除く他部全面に、例えばＡｌによる遮光膜１６が形成される。
【０００７】
さらに、透明平坦化膜１７、カラーフィルタ層１８及び平坦化膜１９が形成され、この平坦化膜１９上に各受光センサ部４への入射光を集光する、いわゆるオンチップマイクロレンズ２０が形成される。透明平坦化膜１７は、安定したカラー撮像特性を得るために、下地の段差を平坦にするための膜である。平坦化膜１９は、十分な光感度を得るために設置するオンチップマイクロレンズ２０を精度よく形成するための膜である。
【０００８】
カラーフィルタ層１８としては、補色のイエロー、シアン、マゼンタ、グリーン（但し、グリーンはイエローとシアンを重ねて形成される）から成るカラーフィルタ、または原色のレッド、グリーン、ブルーから成るカラーフィルタで構成される。
【０００９】
従来のカラーフィルタは、例えば、染色法、或いは色素を含有したフォトレジスト膜を選択露光し、現像してフィルタ成分を形成するようにした、いわゆるカラーレジスト法で作製される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＣＤ固体撮像装置では、安定したカラー撮像特性や光感度特性を得るためには、ある程度の平坦化膜１７、１９及びカラーフィルタ層１８の膜厚が必要であった。図７に示すように、画素の繰り返しピッッチＰが十分大きい場合には、半導体基体表面から平坦化膜１９の面までの厚さ（いわゆる高さ）Ｈ1 が大きくても、平行光Ｌ1 は勿論のこと入射角θの斜め光Ｌ2 も受光センサ部４に取り込まれ、ＣＣＤ固体撮像装置の光感度の低下は、顕著ではない。しかし、図８に示すように、ユニッットセルサイズ（画素サイズ）が縮小した場合（図示では繰り返しピッチ１／２Ｐ）、平行光Ｌ1 は受光センサ部４に取り込まれるが、斜め光Ｌ2 は受光センサ部４から外れ、大きな感度低下となる。
【００１１】
この問題を解決するためには、図９に示すように、半導体基体表面から平坦化膜１９の面までの厚さＨ2 を薄く（いわうる低く）設定する必要があった。
特に、ＣＣＤ固体撮像装置のカラーフィルタを、イエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）及びグリーン（Ｇ）から成る補色カラーフィルタで形成する場合、従来は染色法、あるいはフォトレジスト中に染料を溶解混合し、フォトリソグラフィー法にてパターンを形成する方法（いわゆるカラーレジスト法）が採られてきた。 この場合、３色のパターニングでイエロー、シアン、マゼンタを形成できていたが、シアンとイエローの重ねにより形成されるグリーンフィルタ成分は、厚膜となり、前述した固体撮像装置の微細化を行う上で、感度低下を招き問題となっていた。
【００１２】
また、シアンとイエローの重ねにより形成されるグリーンフィルタ成分は、夫々の膜厚の微妙なばらつき（スピンコート法による成膜ばらつき）により、色むらと呼ばれる撮像特性の劣化を引き起こしていた。これに関しても、微細化が進む程大きな問題となってきている。
このように、ＣＣＤ固体撮像装置サイズの縮小に伴うデバイスの特性劣化を防ぐために、カラーフィルタの薄膜化技術の確立が必須となってきた。
【００１３】
本発明は、上述の点に鑑み、カラーフィルタの薄膜化を可能にしたカラーフィルタの製造方法を提供するものである。
本発明は、カラーフィルタを薄膜化し画素の微細化を可能にした固体撮像装置の製造方法を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカラーフィルタの製造方法は、透明膜上に感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を形成する工程と、感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を、該感光成分を含まないカラーフィルタ被膜上に直接形成したフォトレジスト膜のマスクを介して、選択的にエッチング除去して１色目のカラーフィルタ成分を形成する工程と、感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を形成し、該感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して、前記透明膜上に２色目以降のカラーフィルタ成分を形成する工程を有する。
【００１５】
本発明のカラーフィルタの製造方法においては、一色目のカラーフィルタ成分を感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を選択エッチングして形成するので、例えば補色カラーフィルタを製造するときは、グリーンフィルタ成分をこの一色目の方法で形成すれば、グリーンフィルタ成分を他の色のフィルタ成分と同じように薄い膜厚で形成出来る。従って、カラーフィルタの薄膜化が図れる。
【００１６】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、カラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法であって、透明膜上に感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を形成する工程と、感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を、該感光成分を含まないカラーフィルタ被膜上に直接形成したフォトレジスト膜のマスクを介して、選択的にエッチング除去して１色目のカラーフィルタ成分を形成する工程と、感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を形成し、該感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して、前記透明膜上に２色目以降のカラーフィルタ成分を形成する工程を有してカラーフィルタを形成する。
【００１７】
本発明の固体撮像装置の製造方法においては、カラーフィルタの形成に際して、一色目のカラーフィルタ成分を感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を選択エッチングして形成するので、例えば補色カラーフィルタでのグリーンフィルタ成分をこの一色目の方法で形成すれば、グリーンフィルタ成分を他の色のフィルタ成分と同じように薄い膜厚で形成出来る。
従って、画素サイズを縮小してもオンチップマイクロレンズと受光センサ部間の膜厚を薄くすることができ、斜め光も受光センサ部に取り込まれ、感度向上が図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るカラーフィルタの製造方法は、感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を選択エッチングして１色目のカラーフィルタ成分を形成し、感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して２色目以降のカラーフィルタ成分を形成して、カラーフィルタを作製する。
【００１９】
このカラーフィルタの製造方法では、１色目の感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を、フォトレジスト膜のマスクを介してドライエッチングした後、フォトレジスト膜を除去して１色目のカラーフィルタ成分を形成するようにしても良い。
このカラーフィルタの製造方法では、１色目のカラーフィルタ被膜を透明フォトレジスト膜のマスクを介して選択エッチングして、１色目のカラーフィルタ成分を形成し、上記マスクを残して２色目以降のカラーフィルタ成分を形成するようにしても良い。
【００２０】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、カラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法であって、感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を選択エッチングして１色目のカラーフィルタ成分を形成し、感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して、２色目以降のカラーフィルタ成分を形成して、カラーフィルタを形成する。
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
本実施の形態に係るカラーフィルタの製法は、１色目のカラーフィルタ成分を、いわゆるエッチング法で形成し、即ち、感光材成分を含まないカラーレジスト被膜をフォトレジストマスクを介して選択エッチングして形成し、次いで２色目以降のカラーフィルタ成分を、いわゆるフォトレジスト法で、即ち、感光材成分を含むカラーレジスト被膜を露光、現像して形成する。
【００２３】
ここで、フォトレジスト法で形成されたカラーフィルタ成分は、図６Ａの模式図に示すように、熱等の硬化処理を行った後には、色素８１、感光材８２、樹脂８３、熱硬化材８４が残存している。８５は基体、８６はカラーフィルタ成分、Ｔ1 はカラーフィルタ成分８６の膜厚を示す。感光材８２は、フォトレジスト法でカラーフィルタ成分を形成するがゆえ、紫外線等の露光光に感光性を付与する目的でレジスト中に含まれている。
【００２４】
カラーフィルタの薄膜化のためには、図６Ａ中の色素濃度の増加、樹脂量の低減、熱硬化材の低減等が挙げられるが、これらはカラーフィルタの信頼性等を考慮して最適な組成を決定する必要がある。
【００２５】
本実施の形態では、図６Ｂに示すように、組成物から、本来フォトレジスト法によりカラーフィルタ成分を形成するために必要な感光材８２を除去し、１色目のカラーフィルタ成分、例えば補色カラーフィルタに適用した場合にはそのグリーンフィルタ成分を形成する。これによって、フィルタ膜厚Ｔ2 が図６Ａのフィルタ膜厚Ｔ1 より△Ｔ分だけ薄膜化することが可能になる。
【００２６】
次に、補色カラーフィルタに適用した場合の本実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法を従来方法と比較して説明する。
【００２７】
先ず、図９〜図１０を用いてカラーレジスト法による従来のカラーフィルタの製造方法を説明する。
この例で用いた、イエロー、シアン及びマゼンタの各カラーレジストの組成の具体例を、次の表１に示す。
【００２８】
【表１】
ここで、色素は、各色フィルタ成分に応じてマゼンタ、イエローまたはシアンを選択する。このカラーレジスト材は、露光された部分が軟化して現像処理で溶解除去される、いわゆるポジ型のカラーレジスト材である。
【００２９】
【化１】
【００３０】
【化２】
【００３１】
【化３】
【００３２】
図１０Ａ〜図１１Ｆは、グリーンフィルタ成分を形成する例である。
先ず、図１０Ａに示すように、透明平坦化膜１７上にイエローもしくはシアンカラーレジスト膜、本例ではイエローカラーレジスト膜２２を成膜する。成膜条件は、公知のスピンコート法を用い、ホットプレートにて１００℃、１２０ｓｅｃのベーク処理を行った。膜厚ｔ1 は、プリベーク後に１．０μｍに設定した。
【００３３】
次に、図１０Ｂに示すように、フォトマスク２５を介してイエローカラーレジスト膜２２を選択的に露光２６する。
露光２６は、公知の縮小投影露光装置を用い、ｉ線照射により行った。露光量は、１５００ｍＪ／ｃｍ2 に設定した。
【００３４】
次に、図１０Ｃに示すように、現像処理により露光部を溶解除去した後、ベーク及びブリーチング処理を行い、次いでベークによる硬化処理を行って、イエローフィルタ成分１８Ｙｅを形成する。
現像は、ＴＭＡＨ（テトラメチルハイドロオキサイド）２．３８％水溶液で６０ｓｅｃのパドル現像で行い、水洗を６０ｓｅｃ行い、スピンドライによる乾燥後、ホットプレートにより１００℃、１２０ｓｅｃのベーク処理を行った。
ブリーチングは、前述のｉ線照射にて１０００ｍＪ／ｃｍ2 のカラーフィルタ全面露光を行った。目的は、感光剤の可視光吸収成分を減少させ可視光の透明性を向上させる為である。また、硬化ベークは、ホットプレートにより１７０℃、１２０ｓｅｃの処理を行った。
【００３５】
次に、図１０Ｄに示すように、シアンカラーレジスト膜２３を全面に成膜する。
次に、前述と同様にして、図１１Ｅに示すようにフォトマスク２７を介してシアンカラーレジスト膜２３を選択的に露光２８し、次いで、現像処理してイエローフィルタ成分１８Ｙｅ上に重なるシアンフィルタ成分１８Ｃｙを形成する。
このイエローフィルタ成分１８Ｙｅとシアンフィルタ成分１８Ｃｙの２層膜でグリーンフィルタ成分１８Ｇを形成する。
【００３６】
この製法で得られたグリーンフィルタ成分１８Ｇの膜厚Ｔ3 は１．９μｍであった。ここで、２．０μｍとならない理由としては、現像における膜減り、熱硬化における樹脂の収縮等が挙げられる。
【００３７】
カラーフィルタの他のシアンフィルタ成分、マゼンタフィルタ成分及びイエローフィルタ成分は、それぞれシアンカラーレジスト膜、マゼンタフィルタ膜及びイエローカラーレジスト膜を成膜し、前述と同様の選択露光し、現像処理して形成する。
なお、イエローフィルタ成分１８Ｙｅ、シアンフィルタ成分１８Ｃｙは、グリーンフィルタ成分１８Ｇを構成するイエローフィルタ成分１８Ｙｅ及びシアンフィルタ成分１８Ｃｙの形成と同時に形成する。このようにして、補色カラーフィルタが作製される（図１０Ｇ参照）。
【００３８】
次に、図１〜図３を用いて本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一実施の形態を説明する。
本実施の形態で用いるグリーンカラーレジストの組成の具体例を表２に示しす。マゼンタ、イエロー及びシアンの各カラーレジストの組成の具体例は前述の表１と同じである。
【００３９】
【表２】
【００４０】
先ず、図１Ａに示すように、基体（例えば後述の固体撮像装置に適用した場合には、透明平坦化膜）３１上に１色目のカラーフィルタ被膜、本例では表２の組成のグリーンカラーレジスト膜３２を成膜する。成膜条件は、公知のスピンコート法を用い、ホットプレートにて１７０℃、１２０ｓｅｃのベーク処理を行った。膜厚はベーク処置後に１．３３μｍに設定した。
【００４１】
次に、図１Ｂに示すように、グリーンカラーレジスト膜３２上にポジ型のフォトレジスト膜３３を成膜する。
このポジ型のフォトレジスト膜３３としては、例えばＨＰＲ２０ＥＳーＺ（２３ｃｐ）〔商品名：富士フィルムオーリン（株）製〕をスピン塗布により、１００℃、１２０ｓｅｃのプリベーク処理した後の膜厚が１．８μｍとなるように設定した。
【００４２】
次に、図１Ｃに示すように、フォトマスク３４を介してポジ型のフォトレジスト膜３３を選択的に露光３５する。露光３５は、前述に準じて例えば公知の縮小投影露光装置により、ｉ線照射により行った。露光量は、例えば４００ｍＪ／ｃｍとした。
【００４３】
次に、図２Ｄに示すように、現像処理してグリーンカラーフィルタ成分を形成すべき部分以外の露光部を溶解除去し、次いで、ベーク処理する。これにより、グリーンカラーレジスト膜３２上の所定位置、即ちグリーンフィルタ成分を形成すべき部分上にフォトレジストマスク３３Ｇが形成される。
現像は、ＴＭＡＨ（テトラメチルハイドロオキサイド）２．３８％水溶液で６０ｓｅｃのパドル現像で行い、水洗を６０ｓｅｃ、スピンドライ処理した後、ホットプレートにて１７０℃、１２０ｓｅｃのベーク処理を行った。
【００４４】
次に、図２Ｅに示すように、フォトレジストマスク３３Ｇを介してグリーンカラーレジスト膜３２を選択的にエッチング処理してグリーンフィルタ成分４０Ｇを形成する。
エッチング条件は、枚葉式マイクロ波プラズマエッチャーにより、以下の条件にて行った。
エッチングパワー ：５００Ｗ
酸素ガス流量 ：２００ＳＣＣＭ
ステージ温度 ：１２０℃
エッチング圧力 ：１３５Ｐａ
エッチング時間 ：９５ｓｅｃ（グリーンフィルタ成分のエッチングレート換算で２０％のオーバーエッチに相当する）
本条件下でのフォトレジストマスク３３Ｇの残膜は、０．２２μｍであった。
【００４５】
次に、図２Ｆに示すように、グリーンフィルタ成分４０Ｇ上のフォトレジストマスク３３Ｇを溶剤処理により溶解除去する。
溶剤処理としては、スピンユニットを用い、メチルー３ーメトキシプロピオネートにより溶解除去した。
このエッチング法で得られたグリーンフィルタ成分４０Ｇの膜厚Ｔ4 は、１．３３μｍであり、前述の従来法（フォトレジスト法）で得られた膜厚Ｔ3 に比較して、０．５７μｍの薄膜化となる。つまり、カラーレジスト中の感光剤を除去することで、３０％の薄膜化が達成される。
【００４６】
グリーンフィルタ成分４０Ｇ以外のカラーフィルタ成分、本例ではイエロー、シアン、マゼンタの各フィルタ成分は、表１の組成のカラーレジストを用い、前述の従来法と同様の工程で順次フォトレジスト法にて形成する。なお、イエロー、シアン、マゼンタの各フィルタ成分の工程順は問わない。
【００４７】
即ち、図３Ｇに示すように、基体３１上に２色目の例えばイエローのカラーフィルタ被膜、本例では、イエローカラーレジスト膜（ポジ型のカラーレジスト）３４を成膜する。次いでフォトマスク３５を介してイエローカラーレジスト膜３４を選択的に露光３６する。
【００４８】
次に、図３Ｈに示すように、現像処理により露光部を溶解除去した後、ベーク及びブリーチング処理を行い、次いでベークにより硬化処理を行って、イエローフィルタ成分４０Ｙｅを形成する。
【００４９】
同様にして、３色目の例えばシアンカラーレジスト膜を成膜し、フォトマスクを介して選択露光し、現像処理してシアンフィルタ成分４０Ｃｙを形成する。更に、４色目の例えばマゼンタカラーレジスト膜を成膜し、フォトマスクを介して選択露光し、現像処理してマゼンタフィルタ成分４０Ｍｇを形成する。このようにして、図３Ｉに示すように、グリーンフィルタ成分４０Ｇ，イエローフィルタ成分４０Ｙｅ，シアンフィルタ成分４０Ｃｙ及びマゼンタフィルタ成分４０Ｍｇから成る補色カラーフィルタ４０を得る。
【００５０】
なお、２色目以降のカラーフィルタ成分４０Ｙｅ、４０Ｃｙ、４０Ｍｇの形成法は、上記のように従来法（いわゆるフォトレジスト法）に準ずるが、膜厚設定、露光条件は、表３の通りである。
【００５１】
【表３】
【００５２】
上述の実施の形態では、フォトレジストマスク３３Ｇを介してグリーンレジスト膜３２をエッチングしてグリーンフィルタ成分４０Ｇを形成した後、図２Ｆの工程でフォトレジストマスク３３Ｇを除去するようにしたが、他の実施の形態として、図４に示すように、エッチング後にこのフォトレジストマスク３３Ｇを残すこともできる。例えば、固体撮像装置に適用してグリーンフィルタ成分４０Ｇ上にこのフォトレジストマスク３３Ｇを残す場合は、図４Ａのエッチング後、即ちパドル現像、水洗い、スピンドライ、ベーク処理の後、更に前述の図１０Ｃで説明したように、同様のブリーチング露光を行う。
【００５３】
エッチング後もフォトレジストマスク３３Ｇを残す場合には、図４Ａでグリーンフィルタ成分３２Ｇのパターニング処理を終了し、次の２色目以降のカラーフィルタ成分の形成処理がなされ、図４Ｂに示すように、補色カラーフィルタ４０を形成する。
【００５４】
本発明での材料限定については、次の通りである。
１色目のカラーフィルタ成分の樹脂としては、ノボラック系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。材料中の色素及び顔料の濃度については、限定しない。濃度が濃い程、薄膜化には有利である。
【００５５】
エッチングマスク用フォトレジストとしては、１色目のカラーフィルタ成分上にフォトレジストマスクを残さない場合は、汎用のポジ型フォトレジスト（ｉ線、ｇ線用のレジスト）が好適に用いられる。１色目のカラーフィルタ成分上にフォトレジストマスクを残す場合は、エッチングマスク用フォトレジストとして、ブリーチング処理後に出来るだけ可視光に透明性の良い材料を用いる。ブリーチングに用いる露光としては、紫外線、遠紫外線、電子線等が適用できる。
【００５６】
エッチング条件としては、特に問わないが、他にＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチ）等が適用できる。
エッチング後の剥離溶剤としては、ＥＬ、ＥＥＰ、ＥＰ、ＭＥＫ、ＰＥＧＭＥＡ等の単一、又は混合溶剤を用いることができる。
【００５７】
２色目以降のカラーレジストは、解像度の良いポジ型フォトレジスト中に色素を混合したものを使用する。材料としては、ノボラック系樹脂、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、カルボン酸基を導入したアクリル系樹脂等のアルカリ水溶液に可溶な樹脂に感光剤としてナフトキノンジアジド等を添加したものを好適に使用できる。また、ネガ型フォトレジストに関しても使用できる。尚、色素（顔料）の種類、濃度は、特に問わない。濃度が濃い程、薄膜化には有利である。
【００５８】
上述の本実施の形態に係るカラーフィルタの製法によれば、補色カラーフィルタ４０における１色目の例えばグリーンフィルタ成分４０Ｇを、感光材成分を含まないグリーンカラーレジスト膜３２をエッチングして形成し、２色目以降のイエロー、シアン及びマゼンタの各フィルタ成分４０Ｙｅ、４０Ｃｙ、４０Ｍｇを、感光材成分を含むカラーレジスト膜３４を露光、現像して形成することにより、薄膜化したカラーフィルタを作製することができる。
【００５９】
グリーンフィルタ成分４０Ｇ上に透明のフォトレジストマスク３３Ｇを残すようにした製法は、例えば固体撮像装置のカラーフィルタの作製に適用した場合に好適である。固体撮像装置では、カラーフィルタ上に透明の平坦化膜を介してオンチップマイクロレンズを形成することになるので、透明なフォトレジストマスク３３Ｇ自体を残しても問題はなく、フォトレジストマスクを除去しない分、製造工程を簡単化できる。
【００６０】
上例では、イエロー、シアン、マゼンタからなる補色カラーフィルタの製造に適用したが、その他、複数色の合成によるカラーフィルタ成分（１色目のフィルタ成分）を含むカラーフィルタの製造にも適用できる。
【００６１】
上例では、グリーンフィルタ成分４９Ｇを形成した後、イエロー、シアン、マゼンタの各フィルタ成分４０Ｙｅ，４０Ｃｙ、４０Ｍｇを形成したが、形成順序は問わない。例えば、先にイエロー、シアン、マゼンタの各フィルタ成分４０Ｙｅ，４０Ｃｙ、４０Ｍｇを形成し、その後にグリーンフィルタ成分４９Ｇを形成するようにしてもよい。
【００６２】
本発明に係るカラーフィルタの製法は、ＣＣＤ型、ＭＯＳ型、その他等の固体撮像装置、液晶表示装置などの表示装置のカラーフィルタの作製に適用できる。
【００６３】
次に、カラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法の一実施の形態を説明する。 本実施の形態は、ＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合である。
【００６４】
本実施の形態に係る固体撮像装置５１は、図５に示すように、 第１導電型、例えばｎ型のシリコン半導体からなる半導体基板５２にオーバーフローバリア領域となる第２導電型、即ちｐ型の第１の半導体ウエル領域５３を形成し、この第１のｐ型半導体ウエル領域５３にマトリックス配列の各受光センサ部５４を構成するための、ｎ型半導体領域５５及びこの上のｐ+ 正電荷蓄積領域５６を形成する。このｐ+ 正電荷蓄積領域５６は、界面準位による暗電流の発生を抑えるためのものである。
【００６５】
第１のｐ型半導体ウエル領域５３の各受光センサ部列の一側に対応する位置に、読み出しゲート部５７を挟んで垂直転送レジスタ５８のｎ型の埋め込み転送チャネル領域５９を形成する。この埋め込み転送チャネル領域５９下には、第２のｐ型半導体ウエル領域６０を形成する。さらに、受光センサ部５４を含む各画素を区画するｐ型のチャネルストップ領域６１を形成する。
【００６６】
埋め込み転送チャネル領域５９、チャネルストップ領域６１及び読み出しゲート部５７上に、ゲート絶縁膜６３を介して、例えば多結晶シリコンからなる転送電極６４を形成し、埋め込み転送チャネル領域５９、ゲート絶縁膜６３及び転送電極６４によりＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ５８を構成する。転送電極６４上を被覆する層間絶縁膜６５を介して受光センサ部５４の開口を除く他部全面に、例えばＡｌによる遮光膜６６を形成する。
【００６７】
さらに、透明平坦化膜６７を形成した後、この透明平坦化膜６７上に上述の実施の形態で説明した方法でカラーフィルタ、例えばグリーンフィルタ成分、イエローフィルタ成分、シアンフィルタ成分及びマゼンタフィルタ成分から成る補色カラーフィルタ４０を形成する。
【００６８】
次いで、この補色カラーフィルタ４０上に平坦化膜６９を形成し、この平坦化膜６９上に各受光センサ部５４への入射光を集光する、いわゆるオンチップマイクロレンズ７０を形成する。透明平坦化膜６７は、安定したカラー撮像特性を得るために、下地の段差を平坦にするための膜である。平坦化膜６９は、十分な光感度を得るために設置するオンチップマイクロレンズ７０を精度よく形成するための膜である。
このようにして、カラーフィルタを有する固体撮像装置５１を作製する。
【００６９】
本実施の形態に係る固体撮像装置５１の製造方法によれば、カラーフィルタ４０の膜厚を薄くすることができ、デバイスの光利用率の向上が図れると共に、優れた画像特性を得ることができる。従って、ＣＣＤ固体撮像装置の微細化に対応した感度向上、色むら、感度むら等の改善が図れる。
【００７０】
固体撮像装置のカラーフィルタの作製に図４のフォトレジストマスク３３Ｇを残すようにした製法を適用した場合には、フォトレジストマスク３３Ｇ自体が透明であり、カラーフィルタ４０上にさらにオンチップマイクロレンズ７０の下地膜である透明の平坦化膜６９を形成するので、透明のフォトレジストマスク３３Ｇを残しても何ら問題ない。
フォトレジストマスク３３Ｇを残す製法を採用するたきは、フォトレジストマスク３３Ｇの除去工程が無くなる分、製造工程の簡略化が図れる。
【００７１】
上例では、本発明をＣＣＤ固体撮像装置の製造に適用したが、その他、ＭＯＳ型、その他等のカラーフィルタを有する固体撮像装置の製造にも適用することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明に係るカラーフィルタの製造方法によれば、各色フィルタ成分の膜厚を薄く形成でき、カラーフィルタの薄膜化を可能にする。
固体撮像装置のカラーフィルタの形成に適用したときには、固体撮像装置のサイズ縮小に伴うデバイスの特性劣化を防ぐことができる。
【００７３】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、カラーフィルタを薄く形成できるので、固体撮像装置のサイズ縮小、従って微細化に対応した感度向上、色むら、感度むら等の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ〜Ｃ 本発明に係るカラーフィルタの製造方法に一実施の形態を示す製造工程図（その１）である。
【図２】Ｄ〜Ｆ 本発明に係るカラーフィルタの製造方法に一実施の形態を示す製造工程図（その２）である。
【図３】Ｇ〜Ｉ 本発明に係るカラーフィルタの製造方法に一実施の形態を示す製造工程図（その３）である。
【図４】Ａ〜Ｂ 本発明に係るカラーフィルタの製造方法に他の実施の形態を示す製造工程図である。
【図５】本発明に係るカラーフィルタの製造方法を用いて得た固体撮像装置の構成図である。
【図６】Ａ フォトレジスト法で形成したからーフィルタ成分の組成を示す模式図である。Ｂ エッチング法で形成したからーフィルタ成分の組成を示す模式図である。
【図７】従来のカラーフィルタを有するＣＣＤ固体撮像装置のいち例を示す構成図である。
【図８】ユニットセルサイズを縮小したとき、カラーフィルタ層の膜厚が厚い場合の受光状態の説明図である。
【図９】ユニットセルサイズを縮小したとき、カラーフィルタ層の膜厚を薄くした場合の受光状態の説明図である。
【図１０】Ａ〜Ｄ 従来のカラーフィルタの製造方法の製造工程（その１）である。
【図１１】Ｅ〜Ｇ 従来のカラーフィルタの製造方法の製造工程（その２）である。
【符号の説明】
３１・・・基体、３２・・・感光材成分を含まないカラーレジスト膜、３３・・・フォトレジスト膜、３４、３５・・・フォトマスク、３５、３６・・・露光、３３Ｇ・・・フォトレジストマスク、３４・・・感光材成分を含むカラーレジスト膜、４０Ｇ・・・グリーンフィルタ成分、４０Ｙｅ・・・イエローフィルタ成分、４０Ｃｙ・・・シアンフィルタ成分、４０Ｍｇ・・・マゼンタフィルタ成分、４０・・・補色カラーフィルタ、５１・・・固体撮像装置、５４・・・受光センサ部、５８・・・垂直転送レジスタ、６７・・・透明平坦化膜、６９・・・平坦化膜、７０・・・オンチップマイクロレンズ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば固体撮像装置等に適用されるカラーフィルタの製造方法、及びカラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置、例えばＣＣＤ固体撮像装置では、より小型化、高解像度化が進んでいる。しかし、ＣＣＤ固体撮像装置に対する小型化、高解像度化は、受光センサ部と転送レジスタとで構成されるユニットセルの縮小化により、受光センサ部であるフォトダイオードの面積を縮小させる結果、ＣＣＤ固体撮像装置の主要特性である光電変換特性（いわゆる光感度）を低下させる一因となりつつある。
【０００３】
事実、民生用小型ビデオカメラに使用される光学サイズの主流は、１／３インチ型から１／４インチ型へと移行し、更には１／６インチ型以降の検討もなされている。又、画素数は２５万画素、３６万画素、５６万画素の範囲まで広がっている。
こうしたユニットセルの縮小化及び画素数の多画素化においても、ＣＣＤ固体撮像装置の主要特性である、光感度及びスミア特性を低下させることのない技術が必要となってきている。
【０００４】
図７は、ＣＣＤ固体撮像装置の画素部分の断面構造を示す。
このＣＣＤ固体撮像装置１は、第１導電型、例えばｎ型のシリコン半導体からなる半導体基板２にオーバーフローバリア領域となる第２導電型、即ちｐ型の第１の半導体ウエル領域３が形成され、この第１のｐ型半導体ウエル領域３にマトリックス配列の各受光センサ部４を構成するための、ｎ型半導体領域５及びこの上のｐ+ 正電荷蓄積領域６が形成される。このｐ+ 正電荷蓄積領域６は、界面準位による暗電流の発生を抑える。
【０００５】
第１のｐ型半導体ウエル領域３の各受光センサ部列の一側に対応する位置に、読み出しゲート部７を挟んで垂直転送レジスタ８のｎ型の埋め込み転送チャネル領域９が形成される。この埋め込み転送チャネル領域９下に第２のｐ型半導体ウエル領域１０が形成される。さらに、受光センサ部４を含む各画素を区画するｐ型のチャネルストップ領域１１が形成される。
【０００６】
埋め込み転送チャネル領域９、チャネルストップ領域１１及び読み出しゲート部７上に、ゲート絶縁膜１３を介して、例えば多結晶シリコンからなる転送電極１４が形成され、埋め込み転送チャネル領域９、ゲート絶縁膜１３及び転送電極１４によりＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ８が構成される。転送電極１４上を被覆する層間絶縁膜１５を介して受光センサ部４の開口を除く他部全面に、例えばＡｌによる遮光膜１６が形成される。
【０００７】
さらに、透明平坦化膜１７、カラーフィルタ層１８及び平坦化膜１９が形成され、この平坦化膜１９上に各受光センサ部４への入射光を集光する、いわゆるオンチップマイクロレンズ２０が形成される。透明平坦化膜１７は、安定したカラー撮像特性を得るために、下地の段差を平坦にするための膜である。平坦化膜１９は、十分な光感度を得るために設置するオンチップマイクロレンズ２０を精度よく形成するための膜である。
【０００８】
カラーフィルタ層１８としては、補色のイエロー、シアン、マゼンタ、グリーン（但し、グリーンはイエローとシアンを重ねて形成される）から成るカラーフィルタ、または原色のレッド、グリーン、ブルーから成るカラーフィルタで構成される。
【０００９】
従来のカラーフィルタは、例えば、染色法、或いは色素を含有したフォトレジスト膜を選択露光し、現像してフィルタ成分を形成するようにした、いわゆるカラーレジスト法で作製される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＣＤ固体撮像装置では、安定したカラー撮像特性や光感度特性を得るためには、ある程度の平坦化膜１７、１９及びカラーフィルタ層１８の膜厚が必要であった。図７に示すように、画素の繰り返しピッッチＰが十分大きい場合には、半導体基体表面から平坦化膜１９の面までの厚さ（いわゆる高さ）Ｈ1 が大きくても、平行光Ｌ1 は勿論のこと入射角θの斜め光Ｌ2 も受光センサ部４に取り込まれ、ＣＣＤ固体撮像装置の光感度の低下は、顕著ではない。しかし、図８に示すように、ユニッットセルサイズ（画素サイズ）が縮小した場合（図示では繰り返しピッチ１／２Ｐ）、平行光Ｌ1 は受光センサ部４に取り込まれるが、斜め光Ｌ2 は受光センサ部４から外れ、大きな感度低下となる。
【００１１】
この問題を解決するためには、図９に示すように、半導体基体表面から平坦化膜１９の面までの厚さＨ2 を薄く（いわうる低く）設定する必要があった。
特に、ＣＣＤ固体撮像装置のカラーフィルタを、イエロー（Ｙｅ）、シアン（Ｃｙ）、マゼンタ（Ｍｇ）及びグリーン（Ｇ）から成る補色カラーフィルタで形成する場合、従来は染色法、あるいはフォトレジスト中に染料を溶解混合し、フォトリソグラフィー法にてパターンを形成する方法（いわゆるカラーレジスト法）が採られてきた。 この場合、３色のパターニングでイエロー、シアン、マゼンタを形成できていたが、シアンとイエローの重ねにより形成されるグリーンフィルタ成分は、厚膜となり、前述した固体撮像装置の微細化を行う上で、感度低下を招き問題となっていた。
【００１２】
また、シアンとイエローの重ねにより形成されるグリーンフィルタ成分は、夫々の膜厚の微妙なばらつき（スピンコート法による成膜ばらつき）により、色むらと呼ばれる撮像特性の劣化を引き起こしていた。これに関しても、微細化が進む程大きな問題となってきている。
このように、ＣＣＤ固体撮像装置サイズの縮小に伴うデバイスの特性劣化を防ぐために、カラーフィルタの薄膜化技術の確立が必須となってきた。
【００１３】
本発明は、上述の点に鑑み、カラーフィルタの薄膜化を可能にしたカラーフィルタの製造方法を提供するものである。
本発明は、カラーフィルタを薄膜化し画素の微細化を可能にした固体撮像装置の製造方法を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るカラーフィルタの製造方法は、透明膜上に感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を形成する工程と、感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を、該感光成分を含まないカラーフィルタ被膜上に直接形成したフォトレジスト膜のマスクを介して、選択的にエッチング除去して１色目のカラーフィルタ成分を形成する工程と、感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を形成し、該感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して、前記透明膜上に２色目以降のカラーフィルタ成分を形成する工程を有する。
【００１５】
本発明のカラーフィルタの製造方法においては、一色目のカラーフィルタ成分を感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を選択エッチングして形成するので、例えば補色カラーフィルタを製造するときは、グリーンフィルタ成分をこの一色目の方法で形成すれば、グリーンフィルタ成分を他の色のフィルタ成分と同じように薄い膜厚で形成出来る。従って、カラーフィルタの薄膜化が図れる。
【００１６】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、カラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法であって、透明膜上に感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を形成する工程と、感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を、該感光成分を含まないカラーフィルタ被膜上に直接形成したフォトレジスト膜のマスクを介して、選択的にエッチング除去して１色目のカラーフィルタ成分を形成する工程と、感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を形成し、該感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して、前記透明膜上に２色目以降のカラーフィルタ成分を形成する工程を有してカラーフィルタを形成する。
【００１７】
本発明の固体撮像装置の製造方法においては、カラーフィルタの形成に際して、一色目のカラーフィルタ成分を感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を選択エッチングして形成するので、例えば補色カラーフィルタでのグリーンフィルタ成分をこの一色目の方法で形成すれば、グリーンフィルタ成分を他の色のフィルタ成分と同じように薄い膜厚で形成出来る。
従って、画素サイズを縮小してもオンチップマイクロレンズと受光センサ部間の膜厚を薄くすることができ、斜め光も受光センサ部に取り込まれ、感度向上が図れる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明に係るカラーフィルタの製造方法は、感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を選択エッチングして１色目のカラーフィルタ成分を形成し、感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して２色目以降のカラーフィルタ成分を形成して、カラーフィルタを作製する。
【００１９】
このカラーフィルタの製造方法では、１色目の感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を、フォトレジスト膜のマスクを介してドライエッチングした後、フォトレジスト膜を除去して１色目のカラーフィルタ成分を形成するようにしても良い。
このカラーフィルタの製造方法では、１色目のカラーフィルタ被膜を透明フォトレジスト膜のマスクを介して選択エッチングして、１色目のカラーフィルタ成分を形成し、上記マスクを残して２色目以降のカラーフィルタ成分を形成するようにしても良い。
【００２０】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、カラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法であって、感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を選択エッチングして１色目のカラーフィルタ成分を形成し、感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して、２色目以降のカラーフィルタ成分を形成して、カラーフィルタを形成する。
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２２】
本実施の形態に係るカラーフィルタの製法は、１色目のカラーフィルタ成分を、いわゆるエッチング法で形成し、即ち、感光材成分を含まないカラーレジスト被膜をフォトレジストマスクを介して選択エッチングして形成し、次いで２色目以降のカラーフィルタ成分を、いわゆるフォトレジスト法で、即ち、感光材成分を含むカラーレジスト被膜を露光、現像して形成する。
【００２３】
ここで、フォトレジスト法で形成されたカラーフィルタ成分は、図６Ａの模式図に示すように、熱等の硬化処理を行った後には、色素８１、感光材８２、樹脂８３、熱硬化材８４が残存している。８５は基体、８６はカラーフィルタ成分、Ｔ1 はカラーフィルタ成分８６の膜厚を示す。感光材８２は、フォトレジスト法でカラーフィルタ成分を形成するがゆえ、紫外線等の露光光に感光性を付与する目的でレジスト中に含まれている。
【００２４】
カラーフィルタの薄膜化のためには、図６Ａ中の色素濃度の増加、樹脂量の低減、熱硬化材の低減等が挙げられるが、これらはカラーフィルタの信頼性等を考慮して最適な組成を決定する必要がある。
【００２５】
本実施の形態では、図６Ｂに示すように、組成物から、本来フォトレジスト法によりカラーフィルタ成分を形成するために必要な感光材８２を除去し、１色目のカラーフィルタ成分、例えば補色カラーフィルタに適用した場合にはそのグリーンフィルタ成分を形成する。これによって、フィルタ膜厚Ｔ2 が図６Ａのフィルタ膜厚Ｔ1 より△Ｔ分だけ薄膜化することが可能になる。
【００２６】
次に、補色カラーフィルタに適用した場合の本実施の形態に係るカラーフィルタの製造方法を従来方法と比較して説明する。
【００２７】
先ず、図９〜図１０を用いてカラーレジスト法による従来のカラーフィルタの製造方法を説明する。
この例で用いた、イエロー、シアン及びマゼンタの各カラーレジストの組成の具体例を、次の表１に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【化１】
【化２】
【化３】
図１０Ａ〜図１１Ｆは、グリーンフィルタ成分を形成する例である。
先ず、図１０Ａに示すように、透明平坦化膜１７上にイエローもしくはシアンカラーレジスト膜、本例ではイエローカラーレジスト膜２２を成膜する。成膜条件は、公知のスピンコート法を用い、ホットプレートにて１００℃、１２０ｓｅｃのベーク処理を行った。膜厚ｔ1 は、プリベーク後に１．０μｍに設定した。
【００３３】
次に、図１０Ｂに示すように、フォトマスク２５を介してイエローカラーレジスト膜２２を選択的に露光２６する。
露光２６は、公知の縮小投影露光装置を用い、ｉ線照射により行った。露光量は、１５００ｍＪ／ｃｍ2 に設定した。
【００３４】
次に、図１０Ｃに示すように、現像処理により露光部を溶解除去した後、ベーク及びブリーチング処理を行い、次いでベークによる硬化処理を行って、イエローフィルタ成分１８Ｙｅを形成する。
現像は、ＴＭＡＨ（テトラメチルハイドロオキサイド）２．３８％水溶液で６０ｓｅｃのパドル現像で行い、水洗を６０ｓｅｃ行い、スピンドライによる乾燥後、ホットプレートにより１００℃、１２０ｓｅｃのベーク処理を行った。
ブリーチングは、前述のｉ線照射にて１０００ｍＪ／ｃｍ2 のカラーフィルタ全面露光を行った。目的は、感光剤の可視光吸収成分を減少させ可視光の透明性を向上させる為である。また、硬化ベークは、ホットプレートにより１７０℃、１２０ｓｅｃの処理を行った。
【００３５】
次に、図１０Ｄに示すように、シアンカラーレジスト膜２３を全面に成膜する。
次に、前述と同様にして、図１１Ｅに示すようにフォトマスク２７を介してシアンカラーレジスト膜２３を選択的に露光２８し、次いで、現像処理してイエローフィルタ成分１８Ｙｅ上に重なるシアンフィルタ成分１８Ｃｙを形成する。
このイエローフィルタ成分１８Ｙｅとシアンフィルタ成分１８Ｃｙの２層膜でグリーンフィルタ成分１８Ｇを形成する。
【００３６】
この製法で得られたグリーンフィルタ成分１８Ｇの膜厚Ｔ3 は１．９μｍであった。ここで、２．０μｍとならない理由としては、現像における膜減り、熱硬化における樹脂の収縮等が挙げられる。
【００３７】
カラーフィルタの他のシアンフィルタ成分、マゼンタフィルタ成分及びイエローフィルタ成分は、それぞれシアンカラーレジスト膜、マゼンタフィルタ膜及びイエローカラーレジスト膜を成膜し、前述と同様の選択露光し、現像処理して形成する。
なお、イエローフィルタ成分１８Ｙｅ、シアンフィルタ成分１８Ｃｙは、グリーンフィルタ成分１８Ｇを構成するイエローフィルタ成分１８Ｙｅ及びシアンフィルタ成分１８Ｃｙの形成と同時に形成する。このようにして、補色カラーフィルタが作製される（図１０Ｇ参照）。
【００３８】
次に、図１〜図３を用いて本発明に係るカラーフィルタの製造方法の一実施の形態を説明する。
本実施の形態で用いるグリーンカラーレジストの組成の具体例を表２に示しす。マゼンタ、イエロー及びシアンの各カラーレジストの組成の具体例は前述の表１と同じである。
【００３９】
【表２】
先ず、図１Ａに示すように、基体（例えば後述の固体撮像装置に適用した場合には、透明平坦化膜）３１上に１色目のカラーフィルタ被膜、本例では表２の組成のグリーンカラーレジスト膜３２を成膜する。成膜条件は、公知のスピンコート法を用い、ホットプレートにて１７０℃、１２０ｓｅｃのベーク処理を行った。膜厚はベーク処置後に１．３３μｍに設定した。
【００４１】
次に、図１Ｂに示すように、グリーンカラーレジスト膜３２上にポジ型のフォトレジスト膜３３を成膜する。
このポジ型のフォトレジスト膜３３としては、例えばＨＰＲ２０ＥＳーＺ（２３ｃｐ）〔商品名：富士フィルムオーリン（株）製〕をスピン塗布により、１００℃、１２０ｓｅｃのプリベーク処理した後の膜厚が１．８μｍとなるように設定した。
【００４２】
次に、図１Ｃに示すように、フォトマスク３４を介してポジ型のフォトレジスト膜３３を選択的に露光３５する。露光３５は、前述に準じて例えば公知の縮小投影露光装置により、ｉ線照射により行った。露光量は、例えば４００ｍＪ／ｃｍとした。
【００４３】
次に、図２Ｄに示すように、現像処理してグリーンカラーフィルタ成分を形成すべき部分以外の露光部を溶解除去し、次いで、ベーク処理する。これにより、グリーンカラーレジスト膜３２上の所定位置、即ちグリーンフィルタ成分を形成すべき部分上にフォトレジストマスク３３Ｇが形成される。
現像は、ＴＭＡＨ（テトラメチルハイドロオキサイド）２．３８％水溶液で６０ｓｅｃのパドル現像で行い、水洗を６０ｓｅｃ、スピンドライ処理した後、ホットプレートにて１７０℃、１２０ｓｅｃのベーク処理を行った。
【００４４】
次に、図２Ｅに示すように、フォトレジストマスク３３Ｇを介してグリーンカラーレジスト膜３２を選択的にエッチング処理してグリーンフィルタ成分４０Ｇを形成する。
エッチング条件は、枚葉式マイクロ波プラズマエッチャーにより、以下の条件にて行った。
エッチングパワー ：５００Ｗ
酸素ガス流量 ：２００ＳＣＣＭ
ステージ温度 ：１２０℃
エッチング圧力 ：１３５Ｐａ
エッチング時間 ：９５ｓｅｃ（グリーンフィルタ成分のエッチングレート換算で２０％のオーバーエッチに相当する）
本条件下でのフォトレジストマスク３３Ｇの残膜は、０．２２μｍであった。
【００４５】
次に、図２Ｆに示すように、グリーンフィルタ成分４０Ｇ上のフォトレジストマスク３３Ｇを溶剤処理により溶解除去する。
溶剤処理としては、スピンユニットを用い、メチルー３ーメトキシプロピオネートにより溶解除去した。
このエッチング法で得られたグリーンフィルタ成分４０Ｇの膜厚Ｔ4 は、１．３３μｍであり、前述の従来法（フォトレジスト法）で得られた膜厚Ｔ3 に比較して、０．５７μｍの薄膜化となる。つまり、カラーレジスト中の感光剤を除去することで、３０％の薄膜化が達成される。
【００４６】
グリーンフィルタ成分４０Ｇ以外のカラーフィルタ成分、本例ではイエロー、シアン、マゼンタの各フィルタ成分は、表１の組成のカラーレジストを用い、前述の従来法と同様の工程で順次フォトレジスト法にて形成する。なお、イエロー、シアン、マゼンタの各フィルタ成分の工程順は問わない。
【００４７】
即ち、図３Ｇに示すように、基体３１上に２色目の例えばイエローのカラーフィルタ被膜、本例では、イエローカラーレジスト膜（ポジ型のカラーレジスト）３４を成膜する。次いでフォトマスク３５を介してイエローカラーレジスト膜３４を選択的に露光３６する。
【００４８】
次に、図３Ｈに示すように、現像処理により露光部を溶解除去した後、ベーク及びブリーチング処理を行い、次いでベークにより硬化処理を行って、イエローフィルタ成分４０Ｙｅを形成する。
【００４９】
同様にして、３色目の例えばシアンカラーレジスト膜を成膜し、フォトマスクを介して選択露光し、現像処理してシアンフィルタ成分４０Ｃｙを形成する。更に、４色目の例えばマゼンタカラーレジスト膜を成膜し、フォトマスクを介して選択露光し、現像処理してマゼンタフィルタ成分４０Ｍｇを形成する。このようにして、図３Ｉに示すように、グリーンフィルタ成分４０Ｇ，イエローフィルタ成分４０Ｙｅ，シアンフィルタ成分４０Ｃｙ及びマゼンタフィルタ成分４０Ｍｇから成る補色カラーフィルタ４０を得る。
【００５０】
なお、２色目以降のカラーフィルタ成分４０Ｙｅ、４０Ｃｙ、４０Ｍｇの形成法は、上記のように従来法（いわゆるフォトレジスト法）に準ずるが、膜厚設定、露光条件は、表３の通りである。
【００５１】
【表３】
上述の実施の形態では、フォトレジストマスク３３Ｇを介してグリーンレジスト膜３２をエッチングしてグリーンフィルタ成分４０Ｇを形成した後、図２Ｆの工程でフォトレジストマスク３３Ｇを除去するようにしたが、他の実施の形態として、図４に示すように、エッチング後にこのフォトレジストマスク３３Ｇを残すこともできる。例えば、固体撮像装置に適用してグリーンフィルタ成分４０Ｇ上にこのフォトレジストマスク３３Ｇを残す場合は、図４Ａのエッチング後、即ちパドル現像、水洗い、スピンドライ、ベーク処理の後、更に前述の図１０Ｃで説明したように、同様のブリーチング露光を行う。
【００５３】
エッチング後もフォトレジストマスク３３Ｇを残す場合には、図４Ａでグリーンフィルタ成分３２Ｇのパターニング処理を終了し、次の２色目以降のカラーフィルタ成分の形成処理がなされ、図４Ｂに示すように、補色カラーフィルタ４０を形成する。
【００５４】
本発明での材料限定については、次の通りである。
１色目のカラーフィルタ成分の樹脂としては、ノボラック系樹脂、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリイミド系樹脂等が挙げられる。材料中の色素及び顔料の濃度については、限定しない。濃度が濃い程、薄膜化には有利である。
【００５５】
エッチングマスク用フォトレジストとしては、１色目のカラーフィルタ成分上にフォトレジストマスクを残さない場合は、汎用のポジ型フォトレジスト（ｉ線、ｇ線用のレジスト）が好適に用いられる。１色目のカラーフィルタ成分上にフォトレジストマスクを残す場合は、エッチングマスク用フォトレジストとして、ブリーチング処理後に出来るだけ可視光に透明性の良い材料を用いる。ブリーチングに用いる露光としては、紫外線、遠紫外線、電子線等が適用できる。
【００５６】
エッチング条件としては、特に問わないが、他にＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチ）等が適用できる。
エッチング後の剥離溶剤としては、ＥＬ、ＥＥＰ、ＥＰ、ＭＥＫ、ＰＥＧＭＥＡ等の単一、又は混合溶剤を用いることができる。
【００５７】
２色目以降のカラーレジストは、解像度の良いポジ型フォトレジスト中に色素を混合したものを使用する。材料としては、ノボラック系樹脂、ポリヒドロキシスチレン系樹脂、カルボン酸基を導入したアクリル系樹脂等のアルカリ水溶液に可溶な樹脂に感光剤としてナフトキノンジアジド等を添加したものを好適に使用できる。また、ネガ型フォトレジストに関しても使用できる。尚、色素（顔料）の種類、濃度は、特に問わない。濃度が濃い程、薄膜化には有利である。
【００５８】
上述の本実施の形態に係るカラーフィルタの製法によれば、補色カラーフィルタ４０における１色目の例えばグリーンフィルタ成分４０Ｇを、感光材成分を含まないグリーンカラーレジスト膜３２をエッチングして形成し、２色目以降のイエロー、シアン及びマゼンタの各フィルタ成分４０Ｙｅ、４０Ｃｙ、４０Ｍｇを、感光材成分を含むカラーレジスト膜３４を露光、現像して形成することにより、薄膜化したカラーフィルタを作製することができる。
【００５９】
グリーンフィルタ成分４０Ｇ上に透明のフォトレジストマスク３３Ｇを残すようにした製法は、例えば固体撮像装置のカラーフィルタの作製に適用した場合に好適である。固体撮像装置では、カラーフィルタ上に透明の平坦化膜を介してオンチップマイクロレンズを形成することになるので、透明なフォトレジストマスク３３Ｇ自体を残しても問題はなく、フォトレジストマスクを除去しない分、製造工程を簡単化できる。
【００６０】
上例では、イエロー、シアン、マゼンタからなる補色カラーフィルタの製造に適用したが、その他、複数色の合成によるカラーフィルタ成分（１色目のフィルタ成分）を含むカラーフィルタの製造にも適用できる。
【００６１】
上例では、グリーンフィルタ成分４９Ｇを形成した後、イエロー、シアン、マゼンタの各フィルタ成分４０Ｙｅ，４０Ｃｙ、４０Ｍｇを形成したが、形成順序は問わない。例えば、先にイエロー、シアン、マゼンタの各フィルタ成分４０Ｙｅ，４０Ｃｙ、４０Ｍｇを形成し、その後にグリーンフィルタ成分４９Ｇを形成するようにしてもよい。
【００６２】
本発明に係るカラーフィルタの製法は、ＣＣＤ型、ＭＯＳ型、その他等の固体撮像装置、液晶表示装置などの表示装置のカラーフィルタの作製に適用できる。
【００６３】
次に、カラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法の一実施の形態を説明する。 本実施の形態は、ＣＣＤ固体撮像装置に適用した場合である。
【００６４】
本実施の形態に係る固体撮像装置５１は、図５に示すように、 第１導電型、例えばｎ型のシリコン半導体からなる半導体基板５２にオーバーフローバリア領域となる第２導電型、即ちｐ型の第１の半導体ウエル領域５３を形成し、この第１のｐ型半導体ウエル領域５３にマトリックス配列の各受光センサ部５４を構成するための、ｎ型半導体領域５５及びこの上のｐ+ 正電荷蓄積領域５６を形成する。このｐ+ 正電荷蓄積領域５６は、界面準位による暗電流の発生を抑えるためのものである。
【００６５】
第１のｐ型半導体ウエル領域５３の各受光センサ部列の一側に対応する位置に、読み出しゲート部５７を挟んで垂直転送レジスタ５８のｎ型の埋め込み転送チャネル領域５９を形成する。この埋め込み転送チャネル領域５９下には、第２のｐ型半導体ウエル領域６０を形成する。さらに、受光センサ部５４を含む各画素を区画するｐ型のチャネルストップ領域６１を形成する。
【００６６】
埋め込み転送チャネル領域５９、チャネルストップ領域６１及び読み出しゲート部５７上に、ゲート絶縁膜６３を介して、例えば多結晶シリコンからなる転送電極６４を形成し、埋め込み転送チャネル領域５９、ゲート絶縁膜６３及び転送電極６４によりＣＣＤ構造の垂直転送レジスタ５８を構成する。転送電極６４上を被覆する層間絶縁膜６５を介して受光センサ部５４の開口を除く他部全面に、例えばＡｌによる遮光膜６６を形成する。
【００６７】
さらに、透明平坦化膜６７を形成した後、この透明平坦化膜６７上に上述の実施の形態で説明した方法でカラーフィルタ、例えばグリーンフィルタ成分、イエローフィルタ成分、シアンフィルタ成分及びマゼンタフィルタ成分から成る補色カラーフィルタ４０を形成する。
【００６８】
次いで、この補色カラーフィルタ４０上に平坦化膜６９を形成し、この平坦化膜６９上に各受光センサ部５４への入射光を集光する、いわゆるオンチップマイクロレンズ７０を形成する。透明平坦化膜６７は、安定したカラー撮像特性を得るために、下地の段差を平坦にするための膜である。平坦化膜６９は、十分な光感度を得るために設置するオンチップマイクロレンズ７０を精度よく形成するための膜である。
このようにして、カラーフィルタを有する固体撮像装置５１を作製する。
【００６９】
本実施の形態に係る固体撮像装置５１の製造方法によれば、カラーフィルタ４０の膜厚を薄くすることができ、デバイスの光利用率の向上が図れると共に、優れた画像特性を得ることができる。従って、ＣＣＤ固体撮像装置の微細化に対応した感度向上、色むら、感度むら等の改善が図れる。
【００７０】
固体撮像装置のカラーフィルタの作製に図４のフォトレジストマスク３３Ｇを残すようにした製法を適用した場合には、フォトレジストマスク３３Ｇ自体が透明であり、カラーフィルタ４０上にさらにオンチップマイクロレンズ７０の下地膜である透明の平坦化膜６９を形成するので、透明のフォトレジストマスク３３Ｇを残しても何ら問題ない。
フォトレジストマスク３３Ｇを残す製法を採用するたきは、フォトレジストマスク３３Ｇの除去工程が無くなる分、製造工程の簡略化が図れる。
【００７１】
上例では、本発明をＣＣＤ固体撮像装置の製造に適用したが、その他、ＭＯＳ型、その他等のカラーフィルタを有する固体撮像装置の製造にも適用することができる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明に係るカラーフィルタの製造方法によれば、各色フィルタ成分の膜厚を薄く形成でき、カラーフィルタの薄膜化を可能にする。
固体撮像装置のカラーフィルタの形成に適用したときには、固体撮像装置のサイズ縮小に伴うデバイスの特性劣化を防ぐことができる。
【００７３】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、カラーフィルタを薄く形成できるので、固体撮像装置のサイズ縮小、従って微細化に対応した感度向上、色むら、感度むら等の改善を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ〜Ｃ 本発明に係るカラーフィルタの製造方法に一実施の形態を示す製造工程図（その１）である。
【図２】Ｄ〜Ｆ 本発明に係るカラーフィルタの製造方法に一実施の形態を示す製造工程図（その２）である。
【図３】Ｇ〜Ｉ 本発明に係るカラーフィルタの製造方法に一実施の形態を示す製造工程図（その３）である。
【図４】Ａ〜Ｂ 本発明に係るカラーフィルタの製造方法に他の実施の形態を示す製造工程図である。
【図５】本発明に係るカラーフィルタの製造方法を用いて得た固体撮像装置の構成図である。
【図６】Ａ フォトレジスト法で形成したからーフィルタ成分の組成を示す模式図である。Ｂ エッチング法で形成したからーフィルタ成分の組成を示す模式図である。
【図７】従来のカラーフィルタを有するＣＣＤ固体撮像装置のいち例を示す構成図である。
【図８】ユニットセルサイズを縮小したとき、カラーフィルタ層の膜厚が厚い場合の受光状態の説明図である。
【図９】ユニットセルサイズを縮小したとき、カラーフィルタ層の膜厚を薄くした場合の受光状態の説明図である。
【図１０】Ａ〜Ｄ 従来のカラーフィルタの製造方法の製造工程（その１）である。
【図１１】Ｅ〜Ｇ 従来のカラーフィルタの製造方法の製造工程（その２）である。
【符号の説明】
３１・・・基体、３２・・・感光材成分を含まないカラーレジスト膜、３３・・・フォトレジスト膜、３４、３５・・・フォトマスク、３５、３６・・・露光、３３Ｇ・・・フォトレジストマスク、３４・・・感光材成分を含むカラーレジスト膜、４０Ｇ・・・グリーンフィルタ成分、４０Ｙｅ・・・イエローフィルタ成分、４０Ｃｙ・・・シアンフィルタ成分、４０Ｍｇ・・・マゼンタフィルタ成分、４０・・・補色カラーフィルタ、５１・・・固体撮像装置、５４・・・受光センサ部、５８・・・垂直転送レジスタ、６７・・・透明平坦化膜、６９・・・平坦化膜、７０・・・オンチップマイクロレンズ。
Claims (4)
- 透明膜上に感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を形成する工程と、
前記感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を、該感光成分を含まないカラーフィルタ被膜上に直接形成したフォトレジスト膜のマスクを介して、選択的にエッチング除去して１色目のカラーフィルタ成分を形成する工程と、
感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を形成し、該感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して、前記透明膜上に２色目以降のカラーフィルタ成分を形成する工程を有する
ことを特徴とするカラーフィルタの製造方法。 - １色目の前記感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を前記フォトレジスト膜のマスクを介してドライエッチングした後、前記フォトレジスト膜を除去し、１色目のカラーフィルタ成分を形成する
ことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。 - １色目の前記感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を前記フォトレジスト膜のマスクを介してドライエッチングして、１色目のカラーフィルタ成分を形成し、
前記マスクを残して２色目以降のカラーフィルタ成分を形成する
ことを特徴とする請求項１記載のカラーフィルタの製造方法。 - カラーフィルタを有する固体撮像装置の製造方法であって、
透明膜上に感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を形成する工程と、
前記感光材成分を含まないカラーフィルタ被膜を、該感光成分を含まないカラーフィルタ被膜上に直接形成したフォトレジスト膜のマスクを介して、選択的にエッチング除去して１色目のカラーフィルタ成分を形成する工程と、
感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を形成し、該感光材成分を含むカラーフィルタ被膜を露光、現像して、前記透明膜上に２色目以降のカラーフィルタ成分を形成する工程を有してカラーフィルタを形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
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