JPH0762724B2 - カラーフィルタの製造方法 - Google Patents
カラーフィルタの製造方法Info
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Description
どを含む固体撮像装置,接触形イメージセンサなどに使
用されるカラーフィルタの製造方法に関する。
選択的にCCD(Charge coupled device) のようなイメ
ージセンサの表面に放射してカラー情報を得ることがで
きるようにするために、集光部の全面部に赤,緑,青ま
たはイエロー,シアン,マゼンタなどの色相で分けられ
る色分解用のカラーフィルタを設けることが行なわれて
いる。
な表示素子では光の入収関係が変わるのみ同様である。
現在カラーフィルタとしては染色され易い感光性樹脂を
フォトエッチング技術によりパターン化してこのパター
ンを染料として染色して所望の分光特性を得る、いわゆ
る有機染色形(またはオンチップ形)のものが広く採用
されている。
(以下、CCDという)上に形成されるカラーフィルタ
の一般的の製造方法を説明する。従来のカラーフィルタ
の製造方法を説明することにあって、図1に示すインタ
ーライントランスファ電荷結合素子(Interline transfe
r-CCD;以下、IT-CCDという)上にカラーフィルタが形成
されたイメージング装置の断面図を例として説明する。
書(90.6 VOL.36 No.3)とNikeマイクロデバイス(8
9年12月号)に開示されている。図1を参照するに、
先ず、前記IT−CCDの構成を見ると、P型半導体基
板30の表面上に入射される光を光電変換するフォトダ
イオード部32〜38が形成されており、電荷を伝送す
る電荷伝送部50が反復配列され前記フォトダイオード
部32〜38に隣接したアクティブ領域が形成されてお
り、外部へ信号を伝達するパッド部52が形成されたパ
ッド領域が形成されている。該パッド領域は、上記アク
ティブ領域に隣接して取り巻かれている。
については省略するが、前記P型半導体基板30の上に
形成され、PNP構造で形成したり、暗電流を無くすた
めにPNPN構造で形成することもできる。前記電荷伝
送部50は、電荷を伝送させる多結晶シリコン製の第1
導電膜42を絶縁するために、酸化シリコンSiO2な
どの絶縁膜44が形成されると共に、前記絶縁膜44上
には多結晶シリコンの第2導電膜46が形成され、第2
導電膜46上には金属アルミニウムAlとタングステン
シリサイドSiWx の二重膜で形成された光遮断膜48
が設けられている。
タが形成される。先ず、IT−CCD上の全表面にカラ
ーパターンアレイ(以下、色フィルタ層という)を染色
するときに感光材内の酸性基によって金属層である前記
光遮断膜48及び金属パッド部52が腐食されないよう
に保護し均一な色フィルタ層を形成するように平坦化層
40を形成する。このとき、前記平坦化層40は硬化温
度において感光性があり光透過性が優秀なもの、例え
ば、ポジティプポリイミドなどで形成される。
従って、前記平坦化層40上にポリビニール,アルコー
ル,カゼインまたはゼラチンなどの親水性高分子材料に
重クロム酸アンモニウムなどで感光性を付興した感光膜
を均一に塗布し、これを乾燥した後にマスク露光法で第
1の色パターン部分のみを露光,現像させて所望のパタ
ーンを形成する。
性を持つ染料で染色して第1フォトダイオード部32と
対応する位置にマゼンタ層、すなわち、第1色フィルタ
層54を形成する。
ルタ層を形成する。この際、前記第1色フィルタ層54
及び平坦化層40上の全表面に、前記第1色フィルタ層
54がイエロー染料に染色されることを防止する防染膜
として第1中間層56を形成する。前記第1中間層56
はポジティブポリイミドなどで形成する。
3フォトダイオード34,36と対応する位置の前記第
1中間層56上にイエロー層、すなわち、第2フィルタ
層58を形成する。
56上の全表面に、前記第2色フィルタ層58がシアン
染料に染色されることを防止するためのポジティブポリ
イミドの第2中間層60が形成される。前記第2中間層
60上の前記第3フォトダイオード部36と対応する位
置にシアン層,すなわち、第3色フィルタ層62を形成
する。このとき、前記第2色フィルタ層58と第3色フ
ィルタ層62の重畳部66は縁味がさすことになる。
の全表面上に、第3色フィルタ層62を外部の衝撃から
保護するためにポジティブポリイミドの第3中間層64
を形成する。その後、ワイヤボンディングのために、フ
ォトエッチング工程で前記パッド部52が露出されるよ
うに、上述した工程過程で形成された平坦化層、第1,
第2,第3の中間層56,60,64を一度に除去す
る。
ィルタを形成する製造方法において、色感度が良い補色
形においては前述の如くシアン層とイエロー層を相互に
重畳させてグリーン層を形成する。すなわち、前記第
1,第2,第3の色フィルタ層54,58,62がIT
−CCD上に形成され、これらの色フィルタ層の混色防
止のための透明な防染膜として中間層56,60,64
を形成する。
CCDの高性能化にともなって収光部の大きさをさらに
小さくすることによって単位画素当りの面積も減少の起
勢にある。これに従って色フィルタ層の整列度及び中間
層の欠陥に対する許容値も小さくなる。
陥が多く発生する。すなわち、それぞれの色フィルタ層
の形成後に毎回実施される熱硬化処理のときに前記中間
層が熱収縮により変形することによって色フィルタ層が
移動したり、あるいは中間層に亀裂が生じる場合もあ
る。これを防止するために、相異なる性質の中間層の物
質を交互に積層する工程を採用しているが、それでも色
フィルタ層上の硬化処理による熱収縮は大きい。特に、
この中間層は、光透過性に優れていることを理由として
広く用いられるポジティブポリイミドなどで形成される
が、この物質は熱収縮が非常に大きい性質を有している
ため色フィルタ層と中間層の間の係面において応力が作
用するため、色フィルタ層の移動、中間層の亀裂に因っ
て白点または波形などの画像欠陥を誘発し、イメージン
グ装置の特性が低下する。
なされたもので、中間層の熱収縮による分光特性及び感
度の低下を防止可能な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。
るために、本発明は、電荷結合装置CCDなどを含むイ
メージセンサ上に平坦化のための平坦化層を形成する段
階と、前記平坦化層上に第1色フィルタ層を形成し防染
膜である第1中間層を形成する段階と、前記段階のよう
な方法で色フィルタ層及び中間層を交互に形成して第2
色フィルタ層及び第2中間層、第3色フィルタ層及び第
3中間層を形成する段階とを含むカラーフィルタの製造
方法において、前記第1乃至第3中間層は熱収縮が相対
的に小さなネガティブポリイミドで形成されることを特
徴とするカラーフィルタの製造方法を提供することにあ
る。
で中間層を形成することにより、色フィルタ層の移動ま
たは中間層の亀裂などが防止される。
製造工程図を参照して本発明の実施例に係るカラーフィ
ルタの製造方法を詳細に説明する。
メージセンサ上にモザイクまたはストライプの像で形成
される。この実施例ではフォトダイオード及び光遮断膜
が備えられた従来イメージセンサに関して説明した図1
と同一構造のIT−CCDのイメージセンサ像を形成す
る場合を例として説明する。
において感光性が変化せず光透過性が優れた、例えばポ
ジティブポリイミドなどを、3.5μmの厚さでIT−
CCD上に塗布する。そして、ホットプレートを用いて
170℃で5分間加熱して平坦化層40を形成する。好
ましいポジティブポリイミドの例としては CFGR-2010(T
okyo Ohka Kogyo Co., Ltd.)があり、現像液およびリン
ス液については、 CFGR-Developer,Rinse(Tokyo Ohka K
ogyo Co,. Ltd.) が挙げられる。
フィルタ層の製造方法により前記平坦化層40上の第1
フォトダイオード32と対応する位置に、マゼンタ層,
すなわち、第1色フィルタ層54を形成する。その後、
前記第1色フィルタ層54及び平坦化層40上の全表面
に、硬化温度において感光性は変化するが熱収縮膨張率
が小さなネガティブポリイミドなどを用いて0.8μm
の厚さで層を形成し、ホットプレートを用いて90℃で
70秒間ソフト乾燥した後Deep UV(240〜2
70nm)で露光現像した後、再びホットプレートを用
いて150℃で5分間加熱してパッド部52のみ露出さ
せて第1中間層56とする。
R-10(Fuji Chemical Co,. Ltd.) があり、現像液及びリ
ンス液についてはFVR-Developer, Rinse(Fuji Chemical
Co., Ltd.) が挙げられる。
(C)に示すように、第1中間層56上の第2及び第3
のフォトダイオード34,36と対応する位置に、イエ
ロー層、すなわち、第2の色フィルタ層58を形成す
る。上記の結果得られる構造上に、前記第2の色フィル
タ層58がシアン染料に染色されるのを防止するため
に、先に説明した方法と同様の方法で、パッド部52の
み露出されるように、ネガティブポリイミドを塗布し、
防染膜である第2の中間層60を形成する。
2の中間層60の上に、第3フォトダイオード36の上
部にある第2の色フィルタ層58に重畳させて、前記第
4のフォトダイオード38の対応位置にシアン層,すな
わち、第3の色フィルタ層62を形成する。その後、前
記第3の色フィルタ層62を外部の衝撃から保護するた
めに、前記第3の色フィルタ層62の表面上に第3の中
間層64を形成する。
部52のみ露出されるように形成する。
中間層が前記パッド部52上に形成され、これら中間層
の厚さとは4.1μm程度にネガティブポリイミドで形
成することができ、また、連続的に0.6〜1.0厚さ
のネガティブポリイミドと2.0〜4.0μm厚さのポ
ジティブポリイミドとの混合層とに形成することもでき
る。この混合層の厚さは、ネガティブポリイミドが0.
8μm、ポジティブポリイミドが3.3μmであると好
ましい。
6,60,64は、熱収縮膨長率が小さく硬化温度にお
いて感光性が維持されるポジティブポリイミドを使用し
て形成することもできる。
て、熱収縮率が比較的大きく熱硬化のとき問題になって
いた中間層の形成材料を熱収縮が相対的に小さなネガテ
ィブポリイミドで形成することにより、色フィルタ層と
中間層との間の係面において作用する応力を最小化で
き、これにより色フィルタ層の移動、中間層の亀裂が防
止され、分光特性及び感度に優れたイメージング装置を
提供することが可能となる。
めのCCD形のイメージング装置の垂直断面図
程を示す図
Claims (7)
- 【請求項1】 電荷結合装置CCDなどを含むイメージ
センサ上に平坦化のための平坦化層を形成する段階と、
前記平坦化層上に第1色フィルタ層を形成し防染膜の第
1中間層を形成する段階と、前記段階のような方法で色
フィルタ層及び中間層を交互に形成して第2色フィルタ
層及び第2中間層、第3色フィルタ層及び第3中間層を
形成する段階とを含むカラーフィルタ製造方法におい
て、前記第1乃至第3中間層は熱収縮が相対的に小さな
ネガティブポリイミドで形成されることを特徴とするカ
ラーフィルタの製造方法。 - 【請求項2】 前記第1,第2,第3の中間層は、相対
的に熱収縮が小さなポジティブポリイミドで形成される
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。 - 【請求項3】 前記第1,第2,第3の中間層を成すポ
ジティブポリイミドの厚さは、0.6〜1.0μmであ
ることを特徴とする請求項2記載のカラーフィルタの製
造方法。 - 【請求項4】 前記第1,第2,第3の中間層は、相対
的に熱収縮が小さなネガディブポリイミドとポジティブ
ポリイミドとの混合層で形成され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。 - 【請求項5】 前記ネガディブポリイミドは、0.6〜
1.0μmの厚さであり、前記ポジティブポリイミドは
2.0〜4.0μmの厚さで形成することを特徴とする
請求項3記載のカラーフィルタの製造方法。 - 【請求項6】 前記平坦化層は、相対的に熱収縮が小さ
なネガディブポリイミドで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。 - 【請求項7】 更に、前記第1,第2,第3の中間層を
形成する各段階の後にパッド部の中間層をエッチングす
る段階を含む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。
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