JPH0582113B2

JPH0582113B2 -

Info

Publication number: JPH0582113B2
Application number: JP59117889A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Yamamoto; Kazuo Shimizu; Itsuo Yaguchi
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1984-06-08
Filing date: 1984-06-08
Publication date: 1993-11-17
Also published as: JPS60261278A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、ビデオカメラ等の心臓部に用いられ
るカラー固体撮像素子の製造方法に関する。

（発明の従来技術）シリコン等の半導体チツプに光電変換素子を昆
虫の複眼の如く多数設け、これを従前の撮像管の
かわりに用いて固体撮像素子としたものは、撮像
管に比べて小形軽量で振動に対する耐久性もある
などの特性からビデオカメラの光電変換素子とし
て賞用されつつある。

この固体撮像素子には、CCD方式、MOS方式、
BBD方式等各種のものがあるが、基本的には、
その表面は光を電気信号に変えるフオトダイオー
ドからなる受孔光部と、この受光部に発生した電
流を信号として取り出す転送用のアルミ配線層か
らなる。例えばCCD方式については、この受光
部はアルミ配線層に比べて２〜３ミクロン程度の
凹部であり、固体撮像素子の表面に凸凹は相当大
きな段差であると言える。

このような固体撮像素子を用いてカラー情報を
得るには、種々の方式があるが、一般には、固体
撮像素子の上に赤、緑、青あるいはイエロー、シ
アンなどの複数組の色相の色分解フイルター層を
形成することによつて為される。色分解フイルタ
ー層としては、ポリペプチド（例えばゼヤラチ
ン）の有機物質層を染料で染色したもの、酸化チ
タンのような高屈折率物質と二酸化ケイ素のよう
な低屈折率物質を互い違いに繰り返し積層蒸着し
たもの、染料や顔料を真空蒸着してフイルター層
としたものなど、各種のものがある。これらフイ
ルター層の厚さは大体１ミクロン程度である。

（発明の解決すべき問題点）しかしながら、前述の如く、固体撮像素子の表
面は高低差２〜３ミクロン程度の凸凹があり、か
かる凸凹面に色分解フイルター層を形成すると、
どの種類のフイルター層であつても、フイルター
層にクラツクがはいつたり、段切れあるいは剥離
現象が見られてしまうものであつた。

この問題を解決するため、固体撮像素子表面の
全面に透明樹脂の塗布層を形成して凸凹面を緩和
することが行なわれている。しかし、この対策で
は塗布層が薄い場合には塗布層の表面が完全な平
滑層にはならない。塗布層を複数回塗るなどして
厚くすればこの問題はある程度解決されるように
みえるが、実は、厚い塗布層の上に形成された色
分解フイルター層は、固体撮像素子の受光面との
距離が大きくなり、その結果、入射光が厚い塗布
層によつて拡散されたり、光吸収により減衰した
りして、カラー固体撮像素子の分光特性や感度を
悪化させるという別の問題が生じるのである。

（発明の目的）本発明の目的は以上のような従来の問題点を解
消し、固体撮像素子上に形成された色分解フイル
ター層にクラツクや段切れ剥れ等が生じないよう
にするもので、このような解決手段を講じても、
分光特性や感度等が悪化しないカラー固体撮像素
子の新しい製造方法を提供するものである。

（発明の構成）すなわち、本発明は、固体撮像素子基板面に形
成された受光部の凹部の深さに略同等の透明な感
光樹脂を感光してなる樹脂からなる充填層を設
け、該充填層を設けた固体撮像素子基板の全面に
透明樹脂からなる薄い平滑層を設け、前記平滑層
の上に色分解用のフイルター層を設けたことを特
徴とするカラー固体撮像素子の製造方法である。

（発明の詳述）本発明を第１図に基いては以下詳細に説明する
と、固体撮像素子基板面１はシリコン等の半導体
であり、この基板１の表層部にフオトダイオード
２をマトリクス状、モザイク状などの所望形状に
多数形成して受光部３とする。受光部３の側方に
は、光電変換により生じた電流を信号として取り
出すアルミニウムやポリシリコン等からなる配線
層４があり、図示するように受光部３より高い面
を形成している。受光部３の凹部には透明な感光
性樹脂を感光してなる樹脂からなる充填層５を埋
設する。

この充填層５を形成する手段を図面第２図によ
り説明する。すなわち、固体撮像素子基板１の凹
凸部にネガ型もしくはポジ型の透明感光性樹脂の
塗布層６を形成する。図示するように、この状態
では塗布層６の表面は、固体撮像素子基板１の凹
凸部を反映して、なだらかな凸凹を呈している。
感光性樹脂の塗布層６は、前記凹部の部分におけ
る厚さが受光部の凹部の深さに略同等となるよう
に形成する。

次いで第２図ロに示すように、凹部にのみ感光
性樹脂の塗布層６を残すために部分露光を実施す
る。図の例では感光性樹脂がネガ型であるので、
部分露光は、凹部にある感光性樹脂塗布層６に対
して光を照射して硬化させる。そのために露光マ
スク７としてアルミ等の配線層のある凸部に相当
する所に遮光膜８を設けたマスクを用いる。感光
性樹脂がポジ型の場合は、露光マスク７の遮光膜
８の形態を、遮光膜８のある部分と無い部分とを
逆にすれば良い。このような部分露光を行なつた
あと、現象液により、未硬化部（あるいは軟化
部）を除去すれば第２図ハにすように、凹部に透
明な感光性樹脂を感光してなる樹脂の充填層５が
形成され、固体撮像素子基板１の表面は凸部と充
填層５がほぼ同等の高さの面を共有するので、平
坦化が相当の程度まで達成できる。

第２図ニに示すように、さらに平滑層９として
透明な樹脂層を一層設けることにより、固体撮像
素子基板１の表面は理想に近い平滑化が実現され
る。この時、平滑層９を塗布する面は、前述の如
く、平坦化が相当程度達成されているので、平滑
層９の膜厚は、薄いもので充分である。平滑層９
の材質には、通常の塗布用樹脂組成物のほか、充
填層５と同様、感光性樹脂を用いてもよい。第１
図に示すように、平滑層５の上に色分解用のカラ
ーフイルター層が形成される。フイルター層とし
ては、ポリペプダイドを染料にて染色した有機染
色フイルター、屈折率の異なる透明無機物質を積
層した干渉フイルター、染料や顔料を蒸着してフ
イルターとしたものど、従来公知のものを用いる
ことできる。図の例では、有機染色フイルターの
例を示してい。すなわち、赤フイルター層１０を
形成したあと、染料の拡散やフイルター層間の褐
色を防ぐため染料に染まりにくい有機合成樹脂の
中間層１１を一様に塗布し、続いて緑フイルター
層１２を形成し、第二の中間層１３を介して青フ
イルター層１４を形成し、その上にオーバーコー
ト層１５を形成した形態である。フイルター層の
形態はもちろんこれに限られず、例えば、各フイ
ルター層に対してタンニン酸や酒石酸アンチモニ
ルカリウム等の染料定着剤の処理を行なうとか、
中間層を省略するとか、アルミニウムの配線層の
上に黒色の遮光層を初めに形成してから色分解用
のフイルター層を形成するなど、様々の実施態様
が従来公知の範囲内で適用できる。

（具体例）受光部と配線層の段差が約2.5ミクロンある
CCD型の固体撮像素子基板に対して、次のよう
な操作にて色分解フイルター層を形成してカラー
固体撮像素子とした。

シリコンウエハー（直径10cm）にCCD型の固
体撮像素子が136個形成されてなる基板に対して、
ネガ型の感光性樹脂「FVR・10G」（富士薬品(株)
製商品名）を厚みが2.5ミクロンになるよう回転
塗布機により1200rpmで塗布する。「FVR・10G」
はアクリル樹脂を主成分とする透明な塗布用樹脂
組成物である。乾燥後、CCD型固体撮像素子の
凸部に相当する部分に遮光層を形成した露光用マ
スクを用い、20mw／cm²・15秒間の露光を行な
い、凹部にある透明樹脂のみを硬化させた。専用
の現像液により凸部の上に乗つている未硬化の樹
脂塗布膜を除去し、充填層を形成した。続いて再
びアクリル系透明感光性樹脂「FVR・10G」を
回転塗布装置により約２ミクロン厚に塗布し、全
面露光を行なつて硬化させることにより平滑層を
形成した。

次に下記要領で、第１図に示すように中間層の
介在する有機染色型フイルター層に形成した。

まず、水溶性感光材料としてゼラチンをその樹
脂固形分として20重量％と重クロム酸アンモニウ
ム４重量％から成るペプタイド樹脂感光材料を使
用し、平滑層上に厚み1.0μmになるように回転塗
布機により1000rpmで塗布する。

乾燥後マスクアライナーpLA―500F（キヤノン
(株)製）により20秒間アライメント露光し冷水スプ
レー現象を行ない樹脂層として厚み0.8μmのマト
リクス状のレリーフパターンを得た。これを下記
表１に示す様な赤色染料液及び染色条件にて第一
色目の赤色に着色させ赤色フイルタ層とした。

次に第１の中間層として、上記下引き層と同一
組成の塗布液を用いた回転塗布機により3000rpm
で塗布した後、これを160℃で30分間加熱処理し
熱硬化させた。冷却後、第一色目で使用した同様
の水溶性感光材料をその上に同様に厚み0.8μmに
塗布し、乾燥後同様に露光、現象して樹脂層とし
て厚み0.65μmのレリーフパターンを得た。これ
を表１の緑染色液に浸漬して第二色目である緑色
のフイルタ層を得た。この第二色目の染色樹脂層
の上に第２の中間層として第１の中間層と同条件
により塗布し、同様にくり返し第三色目として青
色用の樹脂層を厚み0.8μmのレリーフパターンと
して得、これを下記表１の青色液にて青色に着色
した青色フイルター層を形成した。しかるのち、
オーバーコート膜として前記平滑層と同一の塗布
液を用い、0.1μm厚の塗布層を形成した。

以下に染料液の一例として赤、緑、青の染色液
の配合と染色条件（温度及び浸漬時間）を示すが
これはペプタイド樹脂感光材料による染色樹脂層
を形成したものに適するものである。

表１赤色カヤノールミーリングレツドRS 10ｇ（日本化薬(株)製） 1000c.c. 酢酸 60℃ 水３分間緑色スミノールミーリングブリリアントグリーン
5G（住友化学(株)製）３ｇ酢酸 10c.c. 水 1000c.c. 60℃ ２分30秒間青色カヤノール・サイアニンＧ（日本化薬(株)製）
６ｇ酢酸５c.c. 水 1000c.c. 50℃ ２分間（発明の効果）本発明は、以上のようなカラー固体撮像素子の
製造方法であり、CCD固体撮像素子表面のよう
に相当大きな高低差のある凹凸面に対して、まず
凹部に凹部の深さに略同等の充填層を設け、しか
るのち全面に平滑層を設けたので、固体撮像素子
の凹凸面は、比較的薄い樹脂層によつて平坦化が
実現されているのであり、その平坦度も理想に近
いものである。

したがつて、本発明の製造方法によるカラー固
体撮像素子は、色分解用のカラーフイルター層が
平坦面の上に形成されるので、フイルター層のク
ラツクや段切れあるいは剥離という不良現象が見
られない。そのうえ、本発明では、平滑化のため
の樹脂層を形成するのに先立つて凹部に凹部の深
さに略同等の透明な感光性樹脂が薄いので、入射
光線が拡散したり減衰する程度も小さく、故にカ
ラー撮像素子としての分光特性や感度も極めて良
好なものとなる。

以上のように、本発明は品質面、実用面におい
て極めて優れたカラー固体撮像素子の製造方法で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の製造方法により形成された
カラー固体撮像素子の拡大断面図であり、第２図
イ〜ニは本発明のカラー固体撮像素子の製造方法
における、充填層と平滑層を形成する工程を順に
示す説明図である。１…固体撮像素子基板、２…フオトダイオー
ド、３…受光部、４…配線層、５…充填層、６…
塗布層、７…露光マスク、８…遮光膜、９…平滑
層、１０…赤フイルター層、１１…中間層、１２
…緑フイルター層、１３…第二の中間層、１４…
青フイルター層、１５…オーバーコート層。

Claims

【特許請求の範囲】

１固体撮像素子基板面に形成さた受光部の凹部
に凹部の深さに略同等の透明な感光性樹脂を感光
してなる樹脂からなる充填層を設け、該充填層を
設けた固体撮像素子基板表面に全面に透明樹脂か
らなる薄い平滑層を設け、前記平滑層の上に色分
解用のフイルター層を設けることを特徴とするカ
ラー固体撮像素子の製造方法。