JPH0468788B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明はカラー固体撮像素子の構造および製法
に関する。特にカラーフイルタを直接に固体撮像
素子上に積層するタイプのカラー固体撮像素子の
製造方法に関する。 従来、本技術に関しては、例えば特開昭55−
115371で固体撮像素子上に直接カラーフイルタ層
を形成する方法が提案された。この方法では固体
撮像素子上に染色したゼラチンパターンと耐染色
性の保護層を順次積層した構造をしておりボンデ
ング部上に形成される保護層については露光現像
で、保護層自体の遠紫外光感光性を利用してスル
ホールを形成しているがカラーフイルタ層を順次
形成する過程で、感光性が著しく低下してスルホ
ールの形成が困難になる傾向があつた。そのため
上記フイルタ層があまり多層になるとスルホール
形成ができなくなる欠点があつた。 本発明は上記構造上、およびプロセス上欠点を
解消し、更にカラー撮像素子の特性上の改良をは
かることを目的としたものである。 上記目的を達成するための本発明の構成は、色
分解用フイルター層の少く共最上部に低屈折率の
被膜を設けることにある。 すなわちカラーフイルタ層の上に上記低屈折率
被膜として、無機物質、例えばCr、Mo、Ni等の
膜やSiO₂やその他のガラス膜を形成し、この膜
をパターン化した後、該膜をマスクとしてプラズ
マ処理でカラーフイルタの有機性の保護層にスル
ホールを作る。マスクはスルホール形成後Crや
Mo等の不透明膜の場合にはエツチングして除去
する。SiO₂等の無色透明層はそのまま残してお
くことができる。ここでとりわけ好ましい方法は
低屈折率のSiO₂を使用することである。通常の
有機樹脂の膜の屈折率は1.5〜1.6であり、低屈折
率の膜をコートすると反射防止効果で、カラーフ
イルタ層の透過率を向上させることができる。通
常４〜５％の表面反射があるが、コートすること
によつて表面反射を３％位にすることができ、撮
像素子の感度が向上する。Cr等を用いるかSiO₂
を用いるかは所定の目的に応じて決定する必要が
あるが、感度の点ではSiO₂が有利な技術である
ことは前述の通りでありなお良い。以下、実施例
を用いて詳述する。 実施例 １ 第１図から第４図までは本発明のカラー用固体
撮像素子の製造工程を示す。いずれも素子の主要
部の断面図である。第５図はその平面図である。 カラー用固体撮像素子基板１には多数の光検知
部１０およびこれらを駆動する駆動回路部１１が
少なくとも形成されている。なお、半導体基板１
中の詳細な構造は省略されている。一般に基板１
はシリコンで作製されている。光検知部は、これ
を動作させるための周辺回路を形づくる半導体集
積回路と同一基材で作られる場合と、別種の半導
体材料を用いる場合などがある。 こうしたカラー用固体撮像素子基板上に色分解
フイルターの母材の層を厚さ0.5〜2.5μm程度形成
する。この母材は一般にゼラチン、卵白、グリ
ー、カゼインおよびポバール等に感光性を与えた
材料が用いられる。感光特性としてはネガ型を用
い365nmないし435nmに感度を持たせるのが一般
的である。 この層にマスク露光法で第１色目の部分２だけ
光硬化させ現像することによつて、色分解フイル
ター母材の部分２だけが残される。この部分に所
定の分光特性を有する染料で染色する。なお、染
色法を従来から行なわれている染料水溶液を用い
る方法で良い。 なお、この第１色目のフイルター母材の層を形
成する際、基板１の表面に約0.5〜1μmの厚さに
有機高分子材料の被膜を形成しておくのが好まし
い。この有機高分子材料の被膜によつて基板表面
がより平坦化される。これによつて次のような利
点を生ずる。 (1) 基板１中に設けられた半導体装置部分に対
し、不純物等の汚染の保護効果が生ずる。 (2) 基板１の表面が平坦化され、この上部に形成
される中間層、フイルター母材の層等の形成が
容易になると共に、特に中間層の変形に伴ない
生ずる染色時の混色を防止することが出来る。 (3) 色フイルターの加工工程で、不純物の付着面
積が小さくなり、基板中の半導体装置の汚染防
止に有用である。 なお、この有機高分子材料も前述の中間層等を
形成するための放射線感応性有機高分子材料を用
いるのが、後の加工に有利である。 次いで透明な耐汚色性の中間層５を厚さ0.5〜
1.5μmに被覆する。第１図がこの状態である。こ
の中間層に前述の放射線感応性有機高分子材料を
用いる。この場合、色分解フイルター母材の感光
特性と異なる放射線感応特性を有する如く選択す
るのが良いことは前述した。 次に、同様に第２図に示すように色フイルター
母材の層を形成し、マスク露光法で露光し、現像
を施こし、第２色目のフイルター部分３を形成、
所定の分光特性を有する染料で染色する。更に透
明な中間層６を被覆する。 さらに同様に第３図に示すように色フイルター
４を形成し、染色し、次いで保護層７を形成す
る。 なお、中間層６、保護膜７も中間層５と同様の
放射線感応性有機高分子材料を用いる。 以上の工程で３色の色分解フイルターが形成さ
れる。 なお、色フイルター形成のための染色は従来法
に従つて、染料の調合、コンテント、染色液の温
度、染色時間を決めれば良い。 第１表にフイルター母材および中間層および保
護層の具体例を示す。

【表】 収される。
(1) 染料配合 緑 色 シリユースイエローGC （Sirius Yellow GC） リサミングリーンＶ （Lissamine Green Ｖ） 酢 酸 水 0.8wt％ 0.4wt％ 2wt％ 青 色 メチルブルー （Methyl Blue） 酢 酸 水 1wt％ 2wt％ 赤 色 ポンソーＳ （Poncean Ｓ） カヤノールイエローN5G） （Kayanol Yellow N5G） 酢 酸 水 0.3wt％ 0.08wt％ 2wt％ (2) 染色温度、時間 緑色 40℃、２分 青色 40℃、１分 赤色 40℃、２分 前述した放射線感応性材料のなかで、たとえば
ポリグリシジルメタクリレート、ポリメチルメタ
クリルアミドおよびポリメチルメタクリレートと
の共重合体に属するポリメチルメタクリレートー
メタクリロイルクロリド共重合体は熱架橋性の材
料である。 このような材料の場合、中間層を塗布した後、
熱架橋を生ずる程度の温度で加熱することによつ
て、中間層の耐水性は向上し、耐染色層としてよ
り有効に作用する。 加熱温度および時間は各々200℃15分間程度行
なえば架橋による高分子化は相当程度進行し、前
記の耐水性等の向上が生じる。 この加熱処理は各中間層等の形成後行なわれる
のが通常である。 また、保護層には、２，２′，４，４′−ヒドロ
キシベンゾフエノン のような紫外線吸光剤兼保護層のポリグリシジル
メタクリレート樹脂の架橋剤を加えて熱架橋（各
層形成ごとに200℃60分ベークした）させ、カラ
ーフイルタ層が作られる。このように、前掲の特
開昭55−115371の類似の方法で、カラーフイルタ
層を形成する。 ついで東京応化製のO.C.D.（Si−1100）を塗布
し、200℃で60分間ベークしてｎが約1.42のSiO₂
膜を約2500Å形成した。（図示せず）その上に
AZ1350Jのようなホトレジストを塗布し、90℃20
分プリベークし、露光し、所定現像液で現像し、
140℃ポストベークして、ホトレジストのパター
ンを形成したのち、フツ酸とフツ化アンモンの混
合液でSiO₂膜をエツチングした。エツチング後、
アセトンでAZ1350Jレジストを除去し、O₂プラ
ズマでSiO₂をマスクとして該保護層をプラズマ
エツチしてボンデング部等を露出させた。O₂プ
ラズマは約2Torrのガス圧で100W〜300Wで行な
つた。このようにして所望部分を除去する。こう
してボンデイング・パツト部等所望部分が開孔さ
れる。第５図はカラー用固体撮像素子の平面図で
ある。シリコンチツプ基板内に図のように光検知
部１４と光検知部を駆動する回路１５およびボン
デング部１２が配置されている。光検知部には前
記の方法によりモザイク状等の色フイルターが形
成されている。ボンデイング部のフイルター材は
前記の方法で除去し、ボンデイング・パツトは露
出させてある。次にAu、又はAl−Si（Sf含有量
0.5〜1wt％）をボンデイング・パツトに超音波ボ
ンドする。あるいはAu−Sn（Au含有量10wt％）
をAu製ボンデイング・パツトに熱圧着でも良い。 こうしてカラー固体撮像素子が完成する。 実施例 ２ 実施例１のSiO₂膜形成でSiO₂の代りにCrを蒸
着を行つた。Cr蒸着後実施例１と同様に
AZ1350Jのパターンを形成し、エツチングして作
つたCrをマスクとしてO₂プラズマで該保護層を
エツチした。エツチ後Crを硝酸第２セリウムア
ンモン水溶液でエツチング除去した。 実施例 ３ 実施例１でSiO₂膜のホトエツチングを行なう
代りに無色透明な感光性樹脂例えば東京応化製
OMR−83やコダツク製KTFRやゼラチンレジス
トを塗布し、所定形状に露光現像する。ついでこ
の感光性樹脂からなるパターンをマスクとして実
施例１と同じ条件でO₂プラズマで処理して保護
層を加工した。ゼラチンをマスクとする時でかつ
吸光剤を含まないPGMAを保護層とする時はO₂
プラズマに対するエツチ速度はマスクのエツチ速
度がPGMA膜に較べ約1/2であるので、マスクの
厚さは保護層の厚さの1/2以上あればよい。O₂プ
ラズマは変質で黄化する程度が小さいので、実用
上問題はなかつた。すなわちマスクの除去等は不
要である。その他保護層と同じPGMA自体をマ
スクとすることも可能である。PGMAは感光性
があるので、保護層として用いることができる。
この時は膜厚を保護層全体の厚さの２倍以上とす
ることが良い。 以上実施例の方法で多層の保護層を一括して加
工することができ、スルホールを形成することが
できた。また低屈折率のSiO₂をマスクとした場
合にはマスクの除去が不要な上に更にカラーフイ
ルタの透過率を約２％向上することができた。 本発明の実施では保護層にポリグリシジルメタ
クリレートを用いたが、保護層として他の樹脂例
えばポリウレタンなどの感光性の膜にも適用でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図より第４図は本発明のカラー用固体撮像
素子の製造方法を示す素子断面図、第５図はカラ
ー用固体撮像素子の平面図である。 １…固体撮像素子基板、２，３，４…色フイル
ター部、５，６…中間層、７…保護膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 複数の光検知部を少なくとも有する基板上に
   所定の形状を有する染色カラーフイルタと紫外線
   感応性を有する透明な有機高分子材料層とからな
   るフイルタ層を複数層形成する工程と、所定の形
   状を有するマスク層を最上部の該有機高分子材料
   層上に形成する工程と、露出された該有機高分子
   材料層をエツチングして該基板を露出する工程と
   を有することを特徴とするカラー固体撮像素子の
   製造方法。 ２ 上記マスク層は、無機物質からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラー固体
   撮像素子の製造方法 ３ 上記有機高分子材料層は、ポリグリシジルメ
   タクリレート、ポリメチルメタクリルアミド又は
   ポリメチルメタクリレートからなることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のカラ
   ー固体撮像素子の製造方法。 ４ 上記エツチングは、プラズマエツチングであ
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第
   ３項の何れかに記載のカラー固体撮像素子の製造
   方法。