JPH0398002A - 固体撮像素子用光学カラーフィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明はＣＯＤカメラ等に使用される固体撮像素子用光
学カラーフィルタの製造方法に関する。

［従来の技術コ 第４図（ａ）乃至（ｅ）は従来の固体撮像素子用光学カ
ラーフィルタの製造方法を工程順に示す断面図である。

先ず、第４図（ａ）に示すように、半導体基板２０の表
面には複数個の光検知部２３が所定の問隔をおいて配列
して形成されている。この光検知部２３間の基板２０上
の所定領域には下地段差部２１が形成されている。この
下地段差部２１においては、第５図の一部拡大図に示す
ように、絶縁１１！＠２ｌｂの内部に電極２１ａが形成
されている。

そして、この半導体基板２０の全面に第｛の平坦化層２
７を被覆し、下地段差部２１間の穴部２４を埋め込むと
共に、その表面を平坦化する。

次に、第４図（ｂ）に示すように、この第１の平坦化層
２７上に感光材を含有する高分子樹脂を塗布する。そし
て、この高分子樹脂を選択的に露光した後現像して、不
要領域の高分子樹脂を除夫し、特定の光検知部２３の上
方に第１の染色層２８を形成する。その後、この第１の
染色層２８の光学特性が所定の第１の光学特性となるよ
うに染色する。

次に、第４図（Ｃ）に示すように、全面に第１の染色保
護１１ｉ３０を形成する。そして、上述と同様にして、
特定の光検知部２３の上方の染色保護膜３０上にのみ所
定の第２の光学特性を有する第２の染色層３１を形成す
る。

次に、第４図（ｄ）に示すように、全面に第２の染色保
護膜３２を形成し、特定の光検知部２３の上方の第２の
染色保護１！％３２上に第３の染色層３３を形成する。

その後、この第３の染色層３３の光学特性が所定の第３
の光学特性となるように、この第３の染色層３３を染色
する。

次いで、第４図（ｅ）に示すように、全面に第３の染色
保護膜３４を形成した後、第２の平坦化層３５を形成し
て、表面を平坦化する。これにより、固体撮像素子用光
学カラーフィルタが完成する。

このようにして形成された光学カラーフィルタは各染色
層が夫々固有の波長の光のみを通過させるため、各染色
層の下方に位置する各光検知部２３は特定の波長の光の
みを受光して、電気信号を発生する。

［発明が解決しようとする課題コ しかしながら、上述した従来の固体撮像素子用光学カラ
ーフィルタの製造方法には以下に示す欠点がある。

先ず、高分子樹脂を露光する露光装置の焦点を合わせる
必要上、高分子樹脂は可及的に平坦である必要がある。

このため、下地段差部２１を被覆する第１の平坦化層２
７を形成する必要があり、煩雑である。また、上層の染
色層は、下層の染色層の厚さによる凹凸の影響を受ける
ため、パターニング精度が低下する。

次に、感光材を含有する高分子樹脂を染色して光学フィ
ルタを形成するため、この高分子樹脂からなる染色層は
、染色工程において半導体基板に影響を与えることなく
染色することができると共に、可視光域で透明であるこ
と等の条件を満たす必要がある。このため、染色層とし
て使用可能な高分子樹脂の種類が特定化されてしまう。

また、この高分子樹脂をバター二冫グした後染色する必
要上、染色層の層厚を厚くする必要がある。このため、
高分子樹脂をバターニングする際に解像度の低下を招来
する。

次いで、染色保護膜を３層も形成する必要があり、煩雑
であると共に光学フィルタの厚さが極めて厚くなる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
所定の光学特性を有する染色層を高精度で形成すること
ができると共に、光学フィルタの厚さを薄くすることが
でき、また工程数を削減できる固体撮像素子用光学カラ
ーフィルタの製造方法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段コ 本発明に係る固体撮像素子用光学カラーフィルタの製造
方法は、基板上に所定のパターンで形成された開口部を
有するレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜の
前記開口部に所定の染料を含有する高分子樹脂を埋め込
んで染色層を形成する工程と、前記レジス｝１１％を剥
離する工程とを有し、前記各工程を複数回繰り返し行っ
て光学特性が相互に異なる複数組の染色層を形成するこ
とを特徴とする。

［作用コ 本発明においては、基板上に所定のパターンで形成され
た開口部を有するレジスト膜を設け、このレジスト膜の
前記開口部に、予め所定の染料により染色された高分子
樹脂を埋め込んで染色層を形成する。その後、前記レジ
スト膜を剥離する。

これにより、所定領域にのみ所定の光学特性を有する染
色層を形成する。そして、上述の工程を複数回繰り返し
行い、光学特性が夫々異なる複数組の染色層を形成する
ことにより、固体撮像素子用光学カラーフィルタを製造
する。

本発明においては、上述の如く、レジスト膜は染色層を
形成した後、除去する。従って、従来のように基板上の
高分子樹脂を染色する必要がないので、レジスト膜の材
質及び層厚に対して選択の範囲が広い。このため、レジ
スト膜として最適な高分子樹脂を選定することにより、
従来に比して高い解像度で染色層を形成することができ
ると共に、染色層を微細化することができる。

また、予め染色された高分子樹脂をレジスト膜の開口部
に埋め込んで染色層を形成するため、従来方法で必要で
ある第１の平坦化層及び各染色保護膜が不要になる。こ
のため、固体撮像素子用光学カラーフィルタの製造工程
が短縮されると共に、カラーフィルタの厚さを薄くする
ことができる。

更に、染色特性のバラツキが染色層の厚さだけで管理で
きるようになるため、所望の染色特性を得ることが容易
になり、光学カラーフィルタのフィルタ特性を一層向上
させることができる。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第１の実施例方法を
工程順に示す断面図である。

先ず、第１図（ａ）に示すように、半導体基板ｌＯの表
面の所定領域には光検知部３が形成されており、基板１
０上には下地段差部１が形成されている。この下地段差
部１には、従来と同様に、絶縁膜の内部に電極が形成さ
れている。そして、この基板１０の全面にパターニング
用の高解像度レジスト膜２が塗布されていて、これによ
り各下地段差部１間の穴部７はレジスト膜２により埋め
込まれている。

次に、第１図（ｂ）に示すように、所定の光検知部３の
上方のレジスト膜２を選択的に開口する。

そして、全面に、染料を含有し所定の光学特性（補色系
光学フィルタの場合、例えば、マゼンダ）を有する高分
子樹脂を被覆して第１の染色層４ａを形成する。これに
より、所定の光検知部３上の六部７は第１の染色層４ａ
により埋め込まれる。

次に、第ｌ図（Ｃ）に示すように、第１の染色層４ａを
エッチングバックし、レノスト膜２の開口部の第１の染
色層４ａを残存させて、不要部分の染色層４ａを除去す
る。

次に、第１図（ｄ）に示すように、レジスト膜２を除去
する。この場合、例えば、剥離液によりレジスト膜２を
剥離するが、レジスト膜２及び染色層４ａの材料となる
高分子樹脂に夫々異なる材質のものを使用したり、又は
一方の樹脂に硬化材を添加する等の方法により、剥離液
に対してレジスト膜２と染色層４ａとを異なる選択比に
する。

これにより、染色層４ａを残存させ、レジスト膜２のみ
を除去することができる。

次に、第１図（ａ）乃至（ｄ）に示す工程を繰り返し行
い、相互に異なる染料を含有する高分子樹脂を各光検知
部３の上方に配置して、第１図（ｅ）に示すように、各
光検知部３の上方に夫々所定の光学特性（補色系光学フ
ィルタの場合、例えば、シアン、イエロー及びグリーン
）を有する染色層４　ｂ　＋　４　ｃ及び４ｄ等を形成
する。その後、全面に平坦化層（カバー膜）５を形成す
る。これにより、固体撮像素子用光学カラーフィルタが
完成する。

本実施例においては、上述の如く、予め染色された高分
子樹脂を下地段差部１間の六部７に埋め込んで染色層４
ａ．４ｂ＋　　４ｃ及び４ｄを形成する。このため、下
地平坦化のための平坦化層及び各染色層を分離するため
の染色保護膜が不要となり、製造工程が従来に比して短
縮されると共に、光学フィルタの厚さを薄くできる。ま
た、高分子樹脂を被着する際の段差等に起因するフィル
タ特性の劣化が回避される。

更に、染色層４ａ，４ｂ．４ｃ及び４ｄをエノチングバ
ックする際に、各染色層の上部をそのＪＩＡ点側が検知
部３側となるように湾曲させることにより、染色層４ａ
＋　　４ｂ＋　４ｃ及び４ｄがレンズ効果を有するよう
にすることもできる。更にまた、染色層の高分子樹脂に
感光材等を混合しなくてもよいため、例えば各色の染色
層毎に選択性を有する現像液又はエッチング液を使用す
れば、光学カラーフィルタの製造が一層容易になる。

第２図は本発明の第２の実施例を示す断面図である。

本実施例が第１の実施例と異なる点は下地段差部１間の
穴部７の底部に透過率調整補助膜６を形成することにあ
り、その他の工程は基本的には第１の実施例と同様であ
るので、第２図にわいて第１図（ａ）乃至（ｅ）と同一
物には同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

例えば、第３図に示すように、フィルタ特性を所定の特
性とするために染色層４を薄くする必要がある場合、穴
部７のアスペクト比によっては染色層４を均一にエッチ
ングバックすることができないことがある。そうすると
、フィルタの各東色層の光学特性にバラツキが発生して
所定のフィルタ特性を得ることができなくなる。

そこで、本実施例においては、透過率調整補助膜８を形
成する。即ち、基板ＩＯ上の下地段差部１間の穴部７の
底部に所定の厚さで透過率調整補助膜６を形成する。そ
の後、第１の実施例と同様にして、この補助膜８上に夫
々所定の光学特性を有する染色層４ａ，４ｂ，４ｃ及び
４ｄを形成する。

本実施例においては、上述の如く、染色層４ａ，４ｂ，
４ｃ及び４ｄの下方に補助膜６を形成するため、第１の
実施例と同様の効果を得ることができるのに加えて、薄
膜の染色層の場合においても、エッチングパックの際の
層厚のバラツキによる染色層の光学特性のバラツキの発
生が抑制される。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、基板上に所定のパ
ターンで開口された開口部を有するレジスト膜を形成し
、このレジスト膜の開口部に染料を含有した高分子樹脂
を埋め込んで染色層を形成するから、段差に起因する染
色層のバターニング精度の劣化が回避され、染色層を高
精度で形成することができる。また、予め染色されてい
る高分子樹脂を基板上に被着して染色層を形成するため
、東色保護膜が不要であり、光学カラーフィルタが薄膜
化されると共に、フィルタ特性の向上及び製造工程の短
縮等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の第１の実施例方法を
工程順に示す断面図、第２図は本発明の第２の実施例を
示す断面図、第３図はこの第２の実施例において染色層
を薄く形成した場合の一例を示す断面図、第４図（ａ）
乃至（ｅ）は従来の固体撮像素子用光学カラーフィルタ
の製造方法を工程順に示す断面図、第５図は下地段差部
を示す拡大図である。 １，２１；下地段差部、２；レジスト膜、３，２３：光
検知部、４ａ＋　４ｂ．４ｃ＊　４ｄｓ　２Ｌ３１．３
３；染色層、５，２７，３５；平坦化層、６；透過率調
整補助膜、７，２４；穴部、１０，２０；半導体基板、
３０．３２，３４；東色保護膜 １；下地段差部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に所定のパターンで形成された開口部を有
   するレジスト膜を形成する工程と、前記レジスト膜の前
   記開口部に所定の染料を含有する高分子樹脂を埋め込ん
   で染色層を形成する工程と、前記レジスト膜を剥離する
   工程とを有し、前記各工程を複数回繰り返し行って光学
   特性が相互に異なる複数組の染色層を形成することを特
   徴とする固体撮像素子用光学カラーフィルタの製造方法
   。