JP4513273B2

JP4513273B2 - Solid-state image sensor for linear sensor

Info

Publication number: JP4513273B2
Application number: JP2003100105A
Authority: JP
Inventors: 智史北村; 健蔵福吉; 啓介緒方
Original assignee: Toppan Inc
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2003-04-03
Filing date: 2003-04-03
Publication date: 2010-07-28
Anticipated expiration: 2023-04-03
Also published as: JP2004311557A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スキャナーやコピーなどに使われるリニアセンサからなる固体撮像素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
リニアセンサからなる固体撮像素子は、すでにファクシミリやスキャナー、複写機等の分野において実用化されている。
図４（ａ）は、従来の固体撮像素子の一例の構造を説明する平面図である。図４（ｂ）は、（ａ）に示す固体撮像素子のＸ−Ｘ’線における断面図である。また、図５（ａ）は、他の例の構造を説明する平面図である。（ｂ）は、その断面図である。
【０００３】
図４、及び図５に示すように、入射光のパターンを電気信号に変換する受光素子を一次元的に配置した受光素子列が３列（ａ、ｂ、ｃ）、平行に設けられている。各受光素子列の上方には、図４、及び図５上では省略しているが絶縁層やパッシベーション層がある。さらに透明樹脂からなる平坦化層（３）と、３原色の色信号を得るための赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラ−フィルタ（４）がある。
【０００４】
カラーフィルタの分光特性は、図３に示すような色再現性や色特性を重視した色分離型を採用する場合が多い。色分離型は、赤色、緑色、青色の３原色の分光特性において各色の分光特性における、図３中斜線で示す、重なり部分が少ないことが特徴である。
従って、各色の可視域における吸収帯（青色は５００〜７００ｎｍ、緑色は４００〜５００ｎｍ、及び５９０〜７００ｎｍ、赤色は４００〜５９０ｎｍ）の透過率はゼロに近い方が望ましく、各色の分光特性におけるクロスポイント（ＣＰ）は低い方が良い。
【０００５】
一方、カラーフィルタは，耐熱性や耐光性などの信頼性観点から顔料分散型であることが一般的でフォトリソグラフィーを利用した形成方法を用いている。詳しくは、顔料、樹脂、感光剤、溶剤、添加剤からなる１色目の顔料分散型カラーレジストを、透明樹脂からなる平坦化層（３）に覆われた固体撮像素子デバイス上にスピン塗布し、露光、現像、そして２００〜２５０℃程度の熱処理を経て、１色目のカラーフィルタを形成する。
２色目、３色目も同様にして３色のカラーフィルターを形成する。
【０００６】
【特許文献１】
特公平７−１１８５２３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、固体撮像素子は小型化が加速し、ラインピッチ（図４中（ＬＰで示す）が狭くなる傾向にあり、そのサイズは１０μｍ前後と小さいものである。また、カラーフィルタの位置精度についても±０．５μｍ以下が求められ、露光機は従来のアライナーやミラープロジェクタ−ではなく、位置精度の優れるｉ線（波長：３６５ｎｍ）ステッパーを用いる必要がある。
【０００８】
ところが、リニアセンサー用カラーフィルタは前記したように色分離型を採用するため、露光波長領域での透過率がほとんどない。図３に示すカラーフィルタのｉ線透過率は緑色が約０．５％、赤色が約２％、青色が約０．１％である。
従って、ｉ線のステッパーで露光を実施した場合、青色は露光波長であるｉ線透過率が０．１％と低いため、底部（図４中、符号（ｊ））まで露光がほとんど達せず、その結果現像でパターン剥がれやエッジ欠けが生じ易くなる。
【０００９】
また、例えば、緑色、赤色、青色の配列で、入色をその順で実施した場合、後に入色する赤色、青色は、図４（ｂ）に示すように、前色（緑色（Ｇ））の影響で膜厚に傾斜（ｄ）がつくため、狙いの膜厚に形成する際の膜厚制御性に欠けることや、１個のリニアセンサー内での、或いは多面付けしたリニアセンサー間のバラツキといったマクロ的な膜厚分布が悪くなり、ノイズや感度ムラの発生によりラインセンサとしての特性が著しく劣化する原因になっていた。
【００１０】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、その課題は、１０μｍ以下のラインピッチあっても、パターン剥がれやエッジ欠けがなく、ノイズや感度ムラが生じにくい形状の良好なカラ−フィルタを有するリニアセンサー用固体撮像素子を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、受光素子を一次元配列した受光素子列を平行に３列設け、列順に各受光素子列の上方に緑色、赤色、青色、或いは赤色、緑色、青色の３原色のストライプ状のカラーフィルタを形成したリニアセンサー用固体撮像素子において、
第１色目に形成したカラーフィルタが第２列である中央列の受光素子列の上方であり、その平面形状が第１色目のカラーフィルタのストライプ状部と、該ストライプ状部を延長した、第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部を囲む額縁状部とで構成する平面形状であり、
第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部は、第１色目のカラーフィルタのストライプ状部を挟み、かつ該第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部の周縁部が、該第１色目のカラーフィルタの額縁状部に重なり合い、該第１色目のカラーフィルタの額縁状部と重なり合った第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部の周縁部の膜厚が、第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部の中央部の膜厚より薄くなっていることを特徴とするリニアセンサー用固体撮像素子である。
【００１２】
また、本発明は、上記発明によるリニアセンサー用固体撮像素子において、前記第２色目又は第３色目のカラーフィルタが青色であり、該カラーフィルタのストライプ状部の周縁部が、第１色目のカラーフィルタの額縁状部に重ね合っていることを特徴とするリニアセンサー用固体撮像素子である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明によるリニアセンサー用固体撮像素子の一実施例の平面図である。また、図１（ｂ）は、（ａ）に示すリニアセンサー用固体撮像素子のＸ−Ｘ’線における断面図である。
図２（ａ）は、本発明によるリニアセンサー用固体撮像素子の他の例の平面図、（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【００１５】
図１及び図２に示すように、半導体基板内には、フォトダイオード等より構成された複数の受光素子を一次元配列してなる受光素子列（ａ、ｂ、ｃ）と、図１及び図２上では省略しているがＣＣＤによる転送レジスタ部や転送電極部等が形成されている。また、半導体基板の上面には絶縁膜とパッシベーション層が形成されている。そして、このパッシベーション層上にアクリル樹脂などの透明樹脂からなる平坦化層（３）が設けられ、この平坦化層の上面にカラーフィルタ（１４）が設けられている。
カラーフィルタは赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の３原色から構成されており、図１及び図２のように、複数の受光素子を一次元配列してなる３列の受光素子列（ａ、ｂ、ｃ）に対し、カラーフィルタを図１に示す緑色（Ｇ）、赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、或いは図２に示す赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の順で設けている。
【００１６】
図１（ｃ）は、図１（ａ）に示すカラーフィルタ（１４）の緑色（Ｇ）の平面形状の説明図である。
図１（ｃ）に示すように、第１色目となる緑色（Ｇ）の平面形状（ｇ）は、第１色目のカラーフィルタのストライプ状部（ｅ）と、第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部を囲む額縁状部（ｆ）とで構成されている。
そして、第１色目に形成するカラーフィルタは、受光素子列の第２列である中央列の受光素子列の上方であるので、２色目，３色目のカラーフィルタは１色目に囲まれた額縁状部（ｆ）の中を埋めるように形成されることになる。図１（ｂ）中、符号（ｄ’）で示すように、膜厚に傾斜はつかない。
【００１７】
これにより２色目以降であっても膜厚のバラツキが小さく、良好な形状のカラーフィルタが得られる。
つまり、前色の影響で膜厚に傾斜がつくことにより、膜厚制御性に欠けることや、マクロ的な膜厚分布が悪くなり色ムラ等の発生によりリニアセンサとしての特性が著しく劣化することを防止できる。
【００１８】
また、第２色目、第３色目に入色するカラーフィルタにおいて、ストライプ状部の全周縁部を１色目に形成するカラーフィルタの額縁部と重ね合わせることで、ストライプ状部の重ね合わせた部分（ｋ）の膜厚（Ｈ２）はストライプ状部の中央の膜厚（Ｈ１）よりもかなり薄くなる。
これにより、パターン剥がれやエッジ欠けがなく、ノイズや感度ムラが生じにくい形状の良好なカラ−フィルタを得ることができる。
【００１９】
すなわち、表１は、青色のカラーフィルタを形成する際に用いる青色レジストの膜厚に対する、露光波長の３６５ｎｍにおける透過率を示すものであるが、青色のカラーフィルタの膜厚は図３に示す分光特性の際に２．０μｍであるため、そのまま形成した場合には露光波長の透過率は０．０１％しかなく、パターン剥がれや欠けが生じてしまう。
しかし、１色目と青色のカラーフィルタの周縁部を重ね合わせれば、重ねた部分（ｋ）の第２色目のカラーフィルタの膜厚（Ｈ２）は重ねていないカラーフィルタの部分の膜厚（Ｈ１）よりも薄くなる。
【００２０】
よって、図１に示すように、第２色目のカラーフィルタの第１色目と重ねている部分（Ｙ−Ｙ）と，重ねていない部分（Ｚ−Ｚ）において露光波長域の透過率に差が生じ、重ねている部分（Ｙ−Ｙ）の露光波長の透過率が確保できるのでカラーフィルタに色分離型を採用し、露光を合わせ精度の高いｉ線ステッパーを用いたとしても、パターン剥がれやエッジ欠けがない良好な形状のカラーフィルタを得ることができる。つまり、パターン剥がれやエッジ欠けがない良好な形状のカラーフィルタを収率よく、廉価に製造することができるものとなる。
【００２１】
【表１】

【００２２】
さらに、第２色目、第３色目に入色するカラーフィルタの膜厚を第１色目のカラーフィルタの膜厚の１．３倍以上とすれば、有効画素内での膜厚に勾配がつくことなく、その周縁部を１色目のカラーフィルタと重ね合わせても、重ねた部分と画素中央部分との膜厚差を抑えることができる。
表２は、１色目の１．８μｍの膜厚の緑色のカラーフィルタに対し、２色目に赤色のカラーフィルタを５水準の膜厚で形成した時の、赤色のカラーフィルタにおける周縁部と中央部の膜厚差を示すものである。
【００２３】
【表２】

【００２４】
赤色及び青色のカラーフィルタは第１色目である緑色のカラーフィルタが額縁状にその周囲を囲んでいるので、ミクロ的には均一な膜厚であるが、表２の通り第２色目、第３色目の膜厚が１色目の緑色のカラーフィルタよりも薄いと中央部と周縁部とで膜厚差が生じ、その断面形状はすりばち状になり、また、周縁部においては角状になるなど形状がいびつになりやすく、ムラの原因になりやすいといった問題がある。
表２に示すように、１色目の緑色のカラーフィルタの膜厚１．８μｍに対して、２色目の赤色のカラーフィルタの膜厚を２．３５μｍと設定した場合、赤色のカラーフィルタにおける膜厚差は０．０８μｍとなり、ストライプ状部内の膜厚分布が向上する。また、その垂直断面形状はほぼ直角となり、均一な形状となるため、ムラの少ない良好な赤色のカラーフィルタを得ることができる。
【００２５】
【実施例】
以下に実施例により具体的に説明する。
＜実施例１＞
図６（イ）〜（ハ）に示すように、半導体基板（１）の表面を平滑にする平坦化層（３）を形成した上に、第１色目なる緑色の顔料カラーレジスト（５）をスピンナー装置を用いて回転塗布形成した。次いで、ホットプレート上において８０℃、１分間の加熱処理を行った。次いで、ニコン製ｉ線ステッパーを用いて、マスクを介しながら所定の露光量を照射した。次いで、有機アルカリ現像液（ＴＭＡＨを主成分とする水溶液）を用いて、現像を行い、純水によるリンス後、回転による仮乾燥を行った。
【００２６】
次いで、ホットプレート上において２２０℃、６ｍｉｎの条件で加熱処理をおこない、緑色のカラーフィルタ（６）を得た。この緑色のカラ−フィルタの平面形状は、図１（ｃ）のように、緑色のストライプ状部（ｅ）を中心として、その上下に赤色及び青色を入色する部分を除いて額縁状部（ｆ）が連なっている。画素ピッチは１２μｍ，膜厚１．８μｍであった。
【００２７】
次に、第２色目となる青色の顔料カラーレジストを用い、第１色目の緑色のカラーフィルタ同様にフォトリソグラフィによって形成した。この第２色目の青色のカラーフィルタ（７）の周縁部を、第１色目の緑色のカラ−フィルタの額縁状部に約１μｍオーバーラップさせた。
また、青色のカラ−フィルタの中央膜厚は１色目の緑色のカラーフィルタの膜厚である１．８μｍの約１．３倍にあたる２．４μｍであり、緑色と重ね合わせた部分のトータル膜厚は２．５μｍでありその膜厚差は０．１μｍであった（図６（ニ）〜（ヘ））。
【００２８】
次に、第３色目となる赤色の顔料カラーレジストを用い、緑色や青色のカラーフィルタ同様にフォトリソグラフィによって形成した。この第３色目の赤色のカラーフィルタ（８）の周縁部を、第１色目の緑色のカラ−フィルタの額縁状部に約１μｍオーバーラップさせた。
その時のカラ−フィルタの中央膜厚は２．５μｍであり緑色と重ね合わせた部分のトータル膜厚は２．５５μｍでありその膜厚差は０．０５μｍであった（図６（ト）〜（チ））。
【００２９】
得られたカラーフィルタは、２色目以降に入色した青色と赤色の垂直断面形状が、ストライプ状部の垂直方向に対してほぼ同等であり、平面性が高く形状の優れたムラのないカラーフィルタであった。
【００３０】
＜比較例１＞
半導体基板上に平坦化層を形成した後、第１色目となる緑色のカラーフィルタを形成した（図示せず）。この緑色のカラ−フィルタはストライプ状であり、画素ピッチは１２μｍ，膜厚１．７μｍであった。
次に、第２色目となる青色の顔料カラーレジストを第１色目の緑色のカラーフィルタ同様にフォトリソグラフィを使って形成した。この第２色目の青色のカラーフィルタは、１色目の緑色に対し平行に配置したものであり、その中央膜厚は２．０μｍであったが、１色目の緑色周縁部側の膜厚は２．３μｍであり、その一方の周縁部側の膜厚は１．９μｍであり、ストライプ状部に対し垂直方向の膜厚差は０．４μｍであった。また、緑色と接しない側の青色周縁部については、パターン欠けや現像による剥がれが一部生じ外観検査において、著しいムラが生じた。
【００３１】
次に、第３色目となる赤色の顔料カラーレジストも青色のカラーフィルタと同様にフォトリソグラフィを使って形成した。この第３色目の赤色のカラーフィルタの中央膜厚は２．１μｍであったが、１色目の緑色周縁部側の膜厚は２．３μｍであり、その一方の周縁部側の膜厚は２．０５μｍであり、ストライプ状部に対し垂直方向の膜厚差は０．３５μｍであった。
比較例１により得られたカラ−フィルタは、図４に示すように、２色目以降に入色した青色と赤色の断面形状が傾斜しているため、基板内における膜厚（分光）にバラツキがあり、さらに青色のパターン欠けや剥がれがあるためにムラや欠陥が多数生じた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は、受光素子を一次元配列した受光素子列を平行に３列設け、列順に各受光素子列の上方に、フォトリソグラフィーにて、緑色、赤色、青色、或いは赤色、緑色、青色の３原色のストライプ状のカラーフィルタを形成したリニアセンサー用固体撮像素子において、
第１色目に形成したカラーフィルタが第２列である中央列の受光素子列の上方であり、その平面形状が第１色目のカラーフィルタのストライプ状部と、該ストライプ状部を延長した、第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部を囲む額縁状部とで構成する平面形状であり、
第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部は、第１色目のカラーフィルタのストライプ状部を挟み、かつ該第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部の周縁部が、該第１色目のカラーフィルタの額縁状部に重なり合い、該第１色目のカラーフィルタの額縁状部と重なり合った第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部の周縁部の膜厚が、第２色目及び第３色目のカラーフィルタのストライプ状部の中央部の膜厚より薄くなっているので、１０μｍ以下のラインピッチあっても、パターン剥がれやエッジ欠けがなく、ノイズや感度ムラが生じにくい形状の良好なカラ−フィルタを有するリニアセンサー用固体撮像素子となる。
【００３３】
また、本発明は、第２色目，第３色目に入色するカラーフィルタにおいて、周縁部を１色目に形成したカラーフィルタと重ね合わせることで、重ね合わせた周縁部は中央の膜厚よりも薄くなり露光波長域の透過率が確保できるので、カラーフィルタに色分離型を採用し、露光を合わせ精度の高いｉ線ステッパーを用いたとしてもパターン剥がれがなく、位置精度の優れた良好な形状のカラーフィルターが得られる。
さらに、第２色目、第３色目に入色するカラーフィルタの膜厚が第１色目のカラーフィルタの膜厚の１．３倍以上であるので、１色目のカラーフィルターと重ねた２色目、３色目の周縁部に勾配がつくことはなく、ムラを抑えることができる。また、２色目、３色目のパターン内の膜厚、及び基板内における膜厚を均一に形成できるので、膜厚（分光）分布が良好なカラーフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明によるリニアセンサー用固体撮像素子の一実施例の平面図である。
（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図である。
（ｃ）は、ａ）に示すカラーフィルタの緑色の平面形状の説明図である。
【図２】（ａ）は、本発明によるリニアセンサー用固体撮像素子の他の例の平面図である。
（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図３】
色分離型カラーフィルタの分光特性である。
【図４】（ａ）は、従来の固体撮像素子の一例の構造を説明する平面図である。
（ｂ）は、（ａ）のＸ−Ｘ’線における断面図である。
【図５】（ａ）は、他の例の構造を説明する平面図である。
（ｂ）は、その断面図である。
【図６】（イ）〜（チ）は、実施例１の工程説明図である。
【符号の説明】
１・・・半導体基板
２・・・
３・・・平坦化層
４、１４・・・カラ−フィルタ
５・・・緑色の顔料カラーレジスト
６・・・緑色のカラーフィルタ
７・・・青色のカラーフィルタ
８・・・赤色のカラーフィルタ
ｅ・・・ストライプ状部
ｆ・・・額縁状部
ｇ・・・緑色（Ｇ）の平面形状[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a solid-state imaging device composed of a linear sensor used for a scanner or a copy.
[0002]
[Prior art]
A solid-state imaging device composed of a linear sensor has already been put into practical use in the fields of facsimiles, scanners, copying machines, and the like.
FIG. 4A is a plan view for explaining the structure of an example of a conventional solid-state imaging device. FIG. 4B is a cross-sectional view of the solid-state imaging device shown in FIG. FIG. 5A is a plan view for explaining the structure of another example. (B) is a sectional view thereof.
[0003]
As shown in FIG. 4 and FIG. 5, three light receiving element rows (a, b, c) are arranged in parallel in which light receiving elements for converting incident light patterns into electric signals are arranged one-dimensionally. . Above each light receiving element array, there are an insulating layer and a passivation layer, which are omitted in FIGS. 4 and 5. Further, there is a flattening layer (3) made of a transparent resin and red (R), green (G), and blue (B) color filters (4) for obtaining color signals of three primary colors.
[0004]
As the spectral characteristics of the color filter, a color separation type that emphasizes color reproducibility and color characteristics as shown in FIG. 3 is often employed. The color separation type is characterized in that in the spectral characteristics of the three primary colors of red, green, and blue, there are few overlapping portions indicated by hatching in FIG.
Therefore, the transmittance of each color in the visible band (blue is 500 to 700 nm, green is 400 to 500 nm, and 590 to 700 nm, and red is 400 to 590 nm) is preferably close to zero. A lower point (CP) is better.
[0005]
On the other hand, the color filter is generally a pigment dispersion type from the viewpoint of reliability such as heat resistance and light resistance, and a forming method using photolithography is used. Specifically, the first color pigment dispersion type color resist composed of a pigment, a resin, a photosensitizer, a solvent, and an additive is spin-coated on a solid-state imaging device device covered with a planarizing layer (3) composed of a transparent resin, A color filter of the first color is formed through exposure, development, and heat treatment at about 200 to 250 ° C.
Similarly, the color filters of the three colors are formed for the second and third colors.
[0006]
[Patent Document 1]
Japanese Examined Patent Publication No. 7-118523 [0007]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in recent years, solid-state imaging devices have been increasingly miniaturized, and the line pitch (indicated by LP in FIG. 4) tends to be narrow, and the size is as small as about 10 μm. Also, it is necessary to use an i-line (wavelength: 365 nm) stepper with excellent positional accuracy instead of a conventional aligner or mirror projector.
[0008]
However, since the color filter for the linear sensor adopts the color separation type as described above, there is almost no transmittance in the exposure wavelength region. The i-line transmittance of the color filter shown in FIG. 3 is about 0.5% for green, about 2% for red, and about 0.1% for blue.
Therefore, when exposure is performed with an i-line stepper, blue has a low i-line transmittance of 0.1%, which is the exposure wavelength, so that the exposure hardly reaches the bottom (symbol (j) in FIG. 4) . As a result, pattern peeling and edge defects are likely to occur during development.
[0009]
Further, for example, green, red, blue array, when carrying out the input color in this order, red for Nyuiro after, blue, as shown in FIG. 4 (b), prior to the color (green (G)) As a result, the film thickness has a slope (d) , so that the film thickness controllability at the time of forming the target film thickness is lacking, and there is variation among linear sensors within one linear sensor or between multiple surfaces. Thus, the macroscopic film thickness distribution becomes worse, and the characteristics as a line sensor are remarkably deteriorated due to the occurrence of noise and sensitivity unevenness.
[0010]
The present invention has been made in view of such a problem, and the problem is that a color filter having a good shape that is free from pattern peeling and edge chipping and is less likely to cause noise and sensitivity unevenness even with a line pitch of 10 μm or less. The solid-state image sensor for linear sensors which has this is provided.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In the present invention, three light receiving element arrays in which light receiving elements are arranged one-dimensionally are provided in parallel, and in the order of the columns, green, red, blue, or red, green, and blue primary stripe colors are provided. In a solid-state image sensor for a linear sensor formed with a filter,
The color filter formed in the first color is above the light receiving element row in the center row, which is the second row, and the planar shape of the color filter is a stripe portion of the color filter of the first color, and the stripe portion is extended. planar shape der constituted by a frame-shaped portion surrounding the second color and the stripe-shaped portions of the color filter of the third color is,
The stripe portions of the color filters of the second color and the third color sandwich the stripe portions of the color filter of the first color, and the peripheral portions of the stripe portions of the color filters of the second color and the third color are The film thickness of the peripheral part of the stripe part of the color filter of the second color and the third color that overlaps the frame part of the color filter of the first color and the frame part of the color filter of the first color, which is a solid-state imaging device for a linear sensor, it characterized that you have thinner than the thickness of the central portion of the stripe of the color filter of the second color and third color.
[0012]
According to the present invention, in the solid-state imaging device for a linear sensor according to the above invention, the color filter of the second color or the third color is blue, and the peripheral portion of the stripe-shaped portion of the color filter is the color of the first color. It is the solid-state image sensor for linear sensors characterized by being overlaid on the frame-shaped part of the filter.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
FIG. 1A is a plan view of an embodiment of a solid-state image sensor for a linear sensor according to the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of the linear sensor solid-state imaging device shown in FIG.
2A is a plan view of another example of the solid-state imaging device for a linear sensor according to the present invention, and FIG. 2B is a cross-sectional view taken along line XX ′ in FIG.
[0015]
As shown in FIGS. 1 and 2, a light receiving element array (a, b, c) formed by one-dimensionally arranging a plurality of light receiving elements composed of photodiodes or the like in a semiconductor substrate, and FIGS. Although omitted in FIG. 2, a transfer register portion, a transfer electrode portion, and the like are formed by a CCD. An insulating film and a passivation layer are formed on the upper surface of the semiconductor substrate. A planarizing layer (3) made of a transparent resin such as an acrylic resin is provided on the passivation layer, and a color filter (14) is provided on the upper surface of the planarizing layer.
The color filter is composed of three primary colors of red (R), green (G), and blue (B). As shown in FIG. 1 and FIG. 2, three rows of light receiving elements formed by one-dimensionally arranging a plurality of light receiving elements. For the element rows (a, b, c), the color filters are green (G), red (R), blue (B) shown in FIG. 1, or red (R), green (G), blue shown in FIG. They are provided in the order (B).
[0016]
FIG.1 (c) is explanatory drawing of the planar shape of green (G) of the color filter (14) shown to Fig.1 (a).
As shown in FIG. 1C, the planar shape (g) of green (G), which is the first color, is the stripe-shaped part (e) of the first color filter, the second color and the third color. A frame-shaped part (f) surrounding the stripe-shaped part of the color filter.
Since the color filter formed in the first color is above the central light receiving element row, which is the second row of the light receiving element rows, the second and third color filters have a frame shape surrounded by the first color. It will be formed so as to fill in the part (f) . In FIG. 1 (b), as indicated by reference numeral (d ′), the film thickness is not inclined.
[0017]
Thereby, even in the second and subsequent colors, the variation in film thickness is small, and a color filter having a good shape can be obtained.
In other words, the film thickness is tilted due to the influence of the previous color, resulting in a lack of film thickness controllability, and the macroscopic film thickness distribution becomes worse and the characteristics as a linear sensor deteriorate significantly due to the occurrence of color unevenness. Can be prevented.
[0018]
Also, in the color filters that enter the second color and the third color, the entire periphery of the stripe-shaped portion is overlapped with the frame portion of the color filter that is formed for the first color, thereby overlapping the stripe-shaped portion ( The film thickness (H2) of k) is considerably thinner than the film thickness (H1) at the center of the stripe portion.
As a result, it is possible to obtain a color filter having a good shape that is free from pattern peeling and edge chipping and is less likely to cause noise and uneven sensitivity.
[0019]
In other words, Table 1 shows the transmittance at 365 nm of the exposure wavelength with respect to the film thickness of the blue resist used when forming the blue color filter. The film thickness of the blue color filter is shown in FIG. When the film is formed as it is, the transmittance at the exposure wavelength is only 0.01%, and pattern peeling or chipping occurs.
However, if the peripheral portions of the first color and the blue color filter are overlapped, the thickness (H2) of the color filter of the second color in the overlapped portion (k) is the thickness of the portion of the color filter that is not overlapped (H1). Thinner.
[0020]
Therefore, as shown in FIG. 1, there is a difference in the transmittance in the exposure wavelength region between the portion (YY) that overlaps the first color of the second color filter and the portion (ZZ) that does not overlap. As a result, it is possible to secure the transmittance at the exposure wavelength of the overlapped part (YY), so even if a color separation type is adopted for the color filter and the exposure is combined and a high precision i-line stepper is used, pattern peeling and edges It is possible to obtain a color filter having a good shape with no chipping. In other words, a color filter having a good shape with no pattern peeling or edge chipping can be manufactured with good yield and low cost.
[0021]
[Table 1]

[0022]
Furthermore, if the film thickness of the color filter entering the second color and the third color is set to be 1.3 times or more the film thickness of the color filter of the first color, the film thickness within the effective pixel will be inclined. Even if the peripheral portion is overlapped with the color filter of the first color, the film thickness difference between the overlapped portion and the pixel central portion can be suppressed.
Table 2 shows a peripheral portion and a central portion of a red color filter when a red color filter is formed with a five-level film thickness for the second color with respect to a green color filter having a thickness of 1.8 μm for the first color. The film thickness difference is shown.
[0023]
[Table 2]

[0024]
The red and blue color filters have a uniform film thickness because the green color filter, which is the first color, surrounds the periphery in a frame shape, but the second color, the third color as shown in Table 2 If the film thickness of the color is thinner than the green color filter of the first color, a difference in film thickness occurs between the central part and the peripheral part, and the cross-sectional shape becomes a slip shape, and the peripheral part has a square shape. However, there is a problem that it tends to cause irregularities and causes unevenness.
As shown in Table 2, when the film thickness of the second color red color filter is set to 2.35 μm with respect to the film thickness of the first color green color filter of 1.8 μm, the film thickness of the red color filter is The difference is 0.08 μm, and the film thickness distribution in the stripe portion is improved. Moreover, since the vertical cross-sectional shape is substantially a right angle and a uniform shape, a good red color filter with little unevenness can be obtained.
[0025]
【Example】
Examples will be described in detail below.
<Example 1>
As shown in FIGS. 6A to 6C, a flattening layer (3) for smoothing the surface of the semiconductor substrate (1) is formed, and then a green pigment color resist (5) as the first color is formed. Spin coating was performed using a spinner apparatus. Next, heat treatment was performed on a hot plate at 80 ° C. for 1 minute. Next, a predetermined exposure amount was irradiated through a mask using a Nikon i-line stepper. Next, development was performed using an organic alkali developer (aqueous solution containing TMAH as a main component), and after rinsing with pure water, provisional drying by rotation was performed.
[0026]
Next, heat treatment was performed on a hot plate at 220 ° C. for 6 min to obtain a green color filter (6). As shown in FIG. 1C, the planar shape of the green color filter has a frame-shaped portion (except for portions where red and blue are colored above and below the green stripe-shaped portion (e). f) continues. The pixel pitch was 12 μm and the film thickness was 1.8 μm.
[0027]
Next, a blue pigment color resist as the second color was used and formed by photolithography in the same manner as the first color filter of green color. The peripheral edge portion of the second color blue color filter (7) was overlapped with the frame portion of the first color green color filter by about 1 μm.
The central thickness of the blue color filter is 2.4 μm, which is about 1.3 times the thickness of the first color filter, which is 1.8 μm. Was 2.5 μm and the difference in film thickness was 0.1 μm (FIGS. 6 (d) to (f)).
[0028]
Next, a red pigment color resist as the third color was used and formed by photolithography in the same manner as the green and blue color filters. The peripheral portion of the third color red color filter (8) was overlapped with the frame portion of the first color green color filter by about 1 μm.
At that time, the central film thickness of the color filter was 2.5 μm, the total film thickness of the portion overlapped with green was 2.55 μm, and the film thickness difference was 0.05 μm (FIG. 6 (G) to ( H))).
[0029]
The obtained color filter has a vertical cross-sectional shape of blue and red colors that are entered after the second color, which is substantially equal to the vertical direction of the stripe-shaped portion, and has a high flatness and an excellent shape. Met.
[0030]
<Comparative Example 1>
After the planarization layer was formed on the semiconductor substrate, a green color filter serving as the first color was formed (not shown). The green color filter had a stripe shape, the pixel pitch was 12 μm, and the film thickness was 1.7 μm.
Next, a blue pigment color resist for the second color was formed using photolithography in the same manner as the first color filter for green color. The blue color filter of the second color is arranged in parallel to the green of the first color, and its central film thickness is 2.0 μm. The film thickness on one peripheral edge side was 1.9 μm, and the film thickness difference in the direction perpendicular to the stripe-shaped part was 0.4 μm. Further, in the blue peripheral portion on the side not in contact with the green, pattern chipping or peeling due to development partially occurred, and remarkable unevenness occurred in the appearance inspection.
[0031]
Next, a red pigment color resist as the third color was also formed using photolithography in the same manner as the blue color filter. The central film thickness of the third color red color filter was 2.1 μm, but the film thickness on the green peripheral edge side of the first color was 2.3 μm, and the film thickness on one peripheral edge side was 2 μm. The film thickness difference in the direction perpendicular to the stripe-shaped portion was 0.35 μm.
As shown in FIG. 4, the color filter obtained in Comparative Example 1 has a variation in the film thickness (spectral) in the substrate because the cross-sectional shapes of the blue and red colors after the second color are inclined. In addition, there were many irregularities and defects due to blue pattern chipping and peeling.
[0032]
【The invention's effect】
In the present invention, three light receiving element rows in which light receiving elements are one-dimensionally arranged are provided in parallel, and three of green, red, blue, or red, green, blue are formed by photolithography above each light receiving element row in the column order. In the solid-state image sensor for linear sensors in which a primary color stripe-shaped color filter is formed,
The color filter formed in the first color is above the light receiving element row in the center row, which is the second row, and the planar shape of the color filter is a stripe portion of the color filter of the first color, and the stripe portion is extended. planar shape der constituted by a frame-shaped portion surrounding the second color and the stripe-shaped portions of the color filter of the third color is,
The stripe portions of the color filters of the second color and the third color sandwich the stripe portions of the color filter of the first color, and the peripheral portions of the stripe portions of the color filters of the second color and the third color are The film thickness of the peripheral part of the stripe part of the color filter of the second color and the third color that overlaps the frame part of the color filter of the first color and the frame part of the color filter of the first color, second color and third color has become thinner than the thickness of the central portion of the stripe-shaped portion of the color filter Runode, even following line pitch 10 [mu] m, no pattern peeling and edge chipping, noise and sensitivity irregularity occurs A solid-state image sensor for a linear sensor having a color filter that is difficult to shape is provided.
[0033]
Further, according to the present invention, in the color filters that enter the second color and the third color, the peripheral portion is overlapped with the color filter formed in the first color, so that the overlapped peripheral portion is thinner than the central film thickness. Since the transmittance in the exposure wavelength range can be secured, a color separation type is adopted for the color filter, and even if an i-line stepper with high accuracy is combined with exposure, the pattern does not peel off, and a good shape with excellent positional accuracy is obtained. A color filter is obtained.
Further, since the film thickness of the color filter entering the second color and the third color is 1.3 times or more than the film thickness of the first color filter, the second color, There is no gradient in the peripheral edge of the color and unevenness can be suppressed. In addition, since the film thicknesses in the second and third color patterns and the film thickness in the substrate can be formed uniformly, a color filter having a good film thickness (spectral) distribution can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a plan view of an embodiment of a solid-state image sensor for a linear sensor according to the present invention.
(B) is sectional drawing in the XX 'line of (a).
(C) is explanatory drawing of the green planar shape of the color filter shown to a).
FIG. 2A is a plan view of another example of the solid-state imaging device for a linear sensor according to the present invention.
(B) is sectional drawing in the XX 'line of (a).
[Fig. 3]
It is a spectral characteristic of a color separation type color filter.
FIG. 4A is a plan view illustrating the structure of an example of a conventional solid-state imaging device.
(B) is sectional drawing in the XX 'line of (a).
FIG. 5A is a plan view illustrating the structure of another example.
(B) is a sectional view thereof.
6A to 6H are process explanatory views of Example 1. FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... Semiconductor substrate 2 ...
3 ... flattening

layers

4, 14 ... color filter 5 ... green pigment color resist 6 ... green color filter 7 ... blue color filter 8 ... red color filter e ... Striped part f ... Frame part g ... Green (G) plane shape

Claims

Three light receiving element rows in which light receiving elements are arranged one-dimensionally are provided in parallel, and in the order of the rows, stripes of three primary colors of green, red, blue, red, green, and blue by photolithography above each light receiving element row. In the solid-state image sensor for linear sensors formed with the color filter,
The color filter formed in the first color is above the light receiving element row in the center row, which is the second row, and the planar shape of the color filter is a stripe portion of the color filter of the first color, and the stripe portion is extended. A planar shape composed of a frame-shaped portion surrounding the stripe-shaped portion of the color filter of the second color and the third color,
The stripe portions of the color filters of the second color and the third color sandwich the stripe portions of the color filter of the first color, and the peripheral portions of the stripe portions of the color filters of the second color and the third color are The film thickness of the peripheral part of the stripe part of the color filter of the second color and the third color that overlaps the frame part of the color filter of the first color and the frame part of the color filter of the first color, A solid-state imaging device for a linear sensor, characterized in that it is thinner than the thickness of the central portion of the stripe-shaped portion of the color filters of the second color and the third color.

The color filter of the second color or the third color is blue, and the peripheral portion of the stripe portion of the color filter overlaps the frame portion of the color filter of the first color. The solid-state image sensor for linear sensors of 1.