JPS5834961A - カラ−固体撮像素子板の製造方法 - 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】 本発明は、カラー固体撮像素子板の製造法に関し、更に
詳しくは固体撮像素子に直接的に色分離フィルターを配
置したカラー固体撮像素子板の製造法に関する。

現在までに固体撮像素子として、ＣＣＤ方式、ＭＯ８方
式、ＢＢＤ方式、ＣＩＤ方式、ＣＰＤ方式等の各種の方
式によるものが提案され、また使用されている。これら
の固体撮像素子では受光部力いしは受光面の場所ごとの
入力光量の差を弁別して出力させることが必要となるた
め、受光部哄画素と呼ばれる単位面積に分割され、各画
素はポイント検出器の役割を果す。この画素は独立した
機能素子でも良いし、連続体を仮想的に分割した形でも
良い。このような固体撮像素子はポイント検出器の集合
体としてとらえろことができるが、現在のテレビジョン
システム等の送像ないしは像記録システムでは、出力が
パラレルであると、後の信号処理、伝送が複雑となり対
応しきれないので、出力は時系列的信号とする必要があ
る。この意味で固体撮像素子は二次元分布を持つ入射光
を時系列の電気信号に変換する機能を持つデバイスであ
り、基本的には次の三つの機能より成り立つ光電変換機
能・・・・・・受光面の個々の画素の感光部で、入射光
をその強度に対応する電気量へ変換する機能であり、通
常は吸収した光のエネルギーによりキャリアを励起する
過程が用いられることが多い。解像度を保つだめ画素ご
とに独立した光電変換が行われる。

電荷の蓄積機能・・・・・・光電変換の結果として電気
信号を出力として取り出すわけで２あるが、出力は時系
列信号である必要性があり、個々の瞬間を考えると一つ
の画素から信号のみを出力することになり、他の画素は
その間休んでいることになる。

一方、入射光は遊んでいる画素にも常時入ってくるので
、この情報を遊んでいる期間の間、積分保持しておけば
、個々の画素への走査の瞬間ごとにその瞬間における入
射光に応じた出力を出すよりも、撮像素子全体として画
素数倍だけ多く出力を取り出すことができろ。これが蓄
積機能である。

走査、出力機能・・・・・・個々の画素に蓄積した電荷
の放電状態に応じた出力を時間順次的に取り出すため、
ＭＯ８方式、ＣＩＤ方式ではＸＹ指定方式により出力を
取り出し、ＣＣＤ方式、ＢＢＤ方式では信号転送方式に
より出力を取り出している。

上記のような機能を持つ固体撮像素子を用いてカラー固
体撮像装置を製造するためには、固体撮像素子を三つ使
用し、たとえば第１図に示すように、これら三つの固体
撮像素子１にレンズ２を通して入射した光をプリズム乙
により、それぞれ赤色光、緑色光、青色光に色分解して
照射する方式：あるいは、この色分解のためにダイクロ
イックミラーを用いろミラ一方式（図示せず）等が知ら
れている。これらの撮像方式は固体撮像素子を三つ必要
とするため、三板方式カラー固体撮像装置あるいは三チ
ップ方式カラー固体撮像装置と称されている。しかしな
がら、これら三板方式は、固体撮像素子を三つ必要とす
るため装置が高価になるだけでなく、色分解にプリズム
あるいはミラー系を用いろだめ撮像装置の重量やサイズ
が大きくなり、さらにレジストレーションの問題が発生
しやすく、小型、軽量、低価格を目標としたカラー固体
撮像装置の大きな欠点となっている。

本発明者／は上述した従来のカラー固体撮像装置の欠点
を改良した小型、軽量且つ低価格のカラー固体撮像装置
の提供を目的として研究した結果このような目的は、従
来から用いられている固体撮像素子の受光面に直接色分
解フィルターを設けることにより達成されることを見出
し、これを提案した（特願昭５３−９２９９１号）。こ
のようにして得られろ改良された固体撮像素子を従来の
ものと区別するために、本明細書において便宜的に固体
撮像素子板と称する。すなわち、先に提案した改良され
たカラー固体撮像素子板は、固体撮像素子の受光面に存
在する感光部（複数）上に、異なる分光特性の着色フィ
ルター（複数）をウェットプロセスである染色法により
設けたことを特徴とするものである。

第２図に示すように、先に提案した改良した発明による
固体撮像素子板と複数の着色フィルターからなる色分解
フィルター４とを有する固体撮像連続素子板１人を用い
れば、これとレンズ２を組合せることにより、極めて簡
単に第１図に示した三板方式に相当するカラー固体撮像
装置が構成できる。そしてこのような固体撮像装置は、
固体撮像素子を一つ使用するだけのため、レジストレー
ションの問題がなく、またミラー、プリズム等による色
分解部が必要ないため、ならびに周辺回路部も簡略化さ
れるため、撮像装置が飛躍的に軽量化ならびに小型化さ
れる。

固体撮像素子の表面は各種の電極等が配置された上に一
般にパシベーション膜がＣＶＤ法等の気相で設けられる
ため電極等の凹凸がパシベーション膜表面にさらに大き
な凹凸として現われろ。従って、固体撮像素子上に直接
的に色分離フィルターを加工する方法をとる場合、通常
色分離フィルターの被着色層は塗布法により層設するた
め固体撮像素子の表面凹凸の影響をうけ、被着色層に層
膜厚の場所による差が生じ、着色抜色分離フィルター分
光特性の場所による差となってあられれる。

これはカラー固体撮像素子板の受光領域に所定の形状で
ある一定の分光特性を有する色分離フィルターが配置さ
れるべきが、その分光特性が場所により、顕著な場合は
感光領域の一画素に相当する部分で分光特性が異なって
しまうからである。

かかる問題点を解消するために、本発明者らは固体撮像
素子の受光部を含む面上に、表面平滑にパシベーション
膜を設けた後、該膜の受光部上に色分離フィルターを設
けるか（特願昭５４−３８４９５号参照）、あるいは、
固体撮像素子の受光部を含む面上に設けられた凹凸表面
を有するパシベーション膜の上に表面平滑な透明中間膜
を設けた後、該膜の受光部上に色分離フィルターを設け
る（特願昭５４−２７９２３号参照）方法を提案した。

しかし、上述の６種の方法で用いだ色分離フィルターは
有機染色フィルターであるため、固体撮像素子の表面凹
凸の影響を受けやすかったり、耐熱性が悪かったり、工
程が複雑であったりする欠点がある。有機染色フィルタ
ーの耐熱性は１５０℃から１６０℃程度である。

かかる問題点を改善したカラー固体撮像素子板を提供す
るのが本発明の目的である。

本発明は、上記の目的を達成するために、カラー固体撮
像素子板における色分離フィルターの形成を有機色素膜
の気相堆積によって行なうようにしたものである。

本発明において用いる有機色素膜材料は真空中で蒸気化
し、成膜できるものであればよく、例えば、フタロシア
ニン系顔料、インダスレン系染料、油溶性染料、分散系
染料、ポリサイクリック系顔料、ナフトール系顔料、ア
セトアセチックアニリド系着色剤等がある。これらの有
機色素膜材料の耐熱性の例を第３図に示した。耐熱性は
０、○、△、×の順に低下する。同図から、有機色素膜
材料は２５０℃程度迄の耐熱性のあることがわかる。

これに対して、有機染色フィルター材料にはこのような
耐熱性はない。捷た、有機色素材料の一部の分光透過率
特性を第４図に示した。図において曲線１はＣｙａｎｉ
ｎｅ　Ｂｌｕｅ　５−２０　（大日精化製）、曲線２は
Ｆａｓｔｏｇｅｎ　５ｕｐｅｒ　Ｍａｇｅｎｔａ　Ｒ８
（犬日本インキ化学工業製）、曲線６はＢＧ　Ｒｅｄ　
Ｃｏｎｃ　（犬日本インキ化学工業製）、曲線４はｐｂ
フタロシアニンの特性を示す。

さ−らに、有機色素膜の膜厚に相当する水晶振動子の周
波数変化量と分光特性の半値波長の関係を第５図に示す
。縦軸は分光透過率（Ｔ％）と波長ノの関係を示す曲線
において、分光透過率が５０チを示す点の波長λ。、横
軸は水晶振動子によろ膜厚計により測定した基準振動子
からのずれ、Δｆ、すなわち、基準膜厚からの膜厚のず
れを示す。同図によれば、色素膜の分光特性は膜厚によ
り調節できることがわかる。

以下に本発明を一実施例により詳細に説明する。

実施例　１゜ 第６図（ａ）〜（ｊ）は本発明のカラー撮像素子板の製
造方法の一実施例を示す工程図である。

工程（ａ）；まず、半導体基板表面に矢印で示す領域に
所定の受光部が形成されており、その周囲にポンディン
グパッド１２、切断マーク１６が設けられたカラー用固
体撮像素子１１を用意する。

切断マーク１６の内側が１ケのカラー用固体撮像素子に
相当する。力お、固体撮像素子１１の表面の安定化を目
的として、その表面には一般にＰＳｑ（リン珪酸ガラス
）、ＢＳＧ（ボロン珪酸ガラス膜）、Ａ８Ｇ（アルミノ
珪醒ガラス）、Ｓｉ３Ｎ４等からなるパシベーション膜
がＣＶＤ法等により工程（ｂ）：工程（ａ）で用意した
固体撮像素子１１の表面に第１色目の色素膜、例えばｃ
ｙ膜１４を例えばＣｙａｎｉｎｅ　Ｂｌｕｅ　Ｓ−２［
１（犬日精化工業製、Ｃｕフタロシアニン）の真空蒸着
により厚さ０．２μｍに形成する。

工程（Ｃ）：第１色目の色素膜１４の上に透明レジスト
膜１５を厚さ０．５〜１．０μｍに、例えばＣＢＲレジ
スト（日本合成ゴム製）、あるい［ＳＶＲレジスト（東
京応化工業製）を用いて形成する工程（ｄ）：透明レジ
スト膜１５を所定形状のマスクを用いて露光、現像して
所定のレジスト膜、Ｓターフ１６を形成する。

工程（ｅ）ニレジスト膜パターン１６をマスクとして、
プラズマエツチングあるいはイオンエツチングにより第
１色目の色素膜１４をエツチングして、レジスト膜パタ
ーン１６の下に同形の第１色目の色素膜バター７１７を
形成する。

工程（ｆ）二工程（ｅ）の後、全面に第２色目の色素膜
、例えばＹ膜１８を例えばインダスレン・イエローＱＣ
Ｎ（東京化成工業膜）の真空蒸着により厚さ０．３μｍ
に形成する。

工程（ｇ）：第２色目の色素膜１８の上に透明レジスト
膜を塗布形成した後露光、現像して所定位置に所定形状
の透明レジスト膜・くターフ１９を形成する。

工程（ｈ）ニレジスト膜パターン１９をマスクとして、
プラズマエツチングあるいはイオンエツチングにより第
２色目の色素膜１８をエツチングして、レジスト膜パタ
ーン１９の下に同形の第２色目の色素膜パターン２０を
形成する。この後でレジスト膜１９を除去してもよい。

工程（Ｉ）二工程（ｈ）の後、切断マーク１６に泪って
基板に垂直に切断すれば、一応、目的とするカラー固体
撮像素子板が得られろが、通常は、着色層を保護する目
的で透明樹脂膜による保護層（Ｗ層）２１を形成しても
よい。この保護層２１は感光性の透明樹脂を塗布、露光
、現像、ペーキ／グ処理してボンデイノグノζノド１２
を除く受光部上に形成すればよい。

工程（Ｊ）：工程（１）の後、切断マーク１３のところ
から切断すれば、図示のようなＣｙ　ＹＷ色分離フィル
ターをもったカラー固体撮像素子板力；イ得られろ。こ
のようなｃｙ　ｙｗ色色分離フィルタクー色素膜の分光
透過率特性は第８図に示すとおりである。

第８図において、横軸は光の波長、縦軸は透過光の透過
率であろ○ 実施例　２゜ 第７図（ａ）〜（ｅ）は本発明のカラ一固体機イ象素子
板の製造方法の他の実施例の工程図である。

工程（ａ）：実施例１の工程（ａ）と同様に、表面に受
光部、ボンデイングノヨノド１２、切断マーク１６をも
ったカラー用固体撮像素子１１を用意する。

工程（ｂ）；固体撮像素子１１の表面に色素膜の密着性
を改善するために透明樹脂からなろア／り。

−コート層２２を形成する。このアンタ゛−コート層２
２は、例えば・２リレン（Ｕ、Ｃ，Ｃ，社製のｐ−キシ
レン樹脂の商品名）等の透明樹脂の気相蒸着によって厚
さ約０．１μｍに形成するか、透明レジメト、透明感光
性樹脂の塗布によって形成する。

工程（Ｃ）：アンダーコート層２２の上に第１色目の色
素膜１４（Ｃｙ膜）をＣｕフタロシアニンの気相蒸着に
よって厚さ約０．２μｍに形成する。

工程（ｄ）；第１色目の色素膜１４の上に中間保護とし
て透明樹脂層２６を形成する。この透明樹脂層２３の形
成には、工程（ｂ）で用いた透明樹脂を用いることがで
きろ。

工程（ｅ）：透明中間保護層２３の上の所定の位置に所
定形状の透明レジスト膜パターン１４を厚さ１．０〜１
．５μｍに形成する。

工程（ｆ）：透明レジスト膜パターン２４をマスクとし
て、プラズマエツチングあるいはイオンエツチングによ
り中間保護層２３、第１色目の色素膜１４、アンダーコ
ート層２２をエツチングして透明レジスト膜パターン２
４の下に同形の中間保護層パターン２５、第１色目の色
素膜パターン１７、アンダーコート層パターン２６を形
成する。

その後、透明レジスト膜パターン２４または透明レジス
ト膜パターン２４と透明中間保護層パターン２３を除去
するか、あるいは除去せずに、工程（ｂ）〜（ｆ）繰り
返し、第２色目の色素膜パターン（Ｙ膜パターン）を第
１色目の色素膜パターン１７に隣接する所定位置に形成
し、さらに、必要に応じて実施例１の工程（ｆ）と同様
にして受光部を覆う透明樹脂層を設けた後、切断マーク
１３に沿って切断すれば、実施例１と同様に、ＣｙＹＷ
色分離フィルターをもったカラー固体撮像素子板が得ら
れる。

以上の実施例１．２で説明した工程において、第２色目
の色素膜パターンを形成した後、同様な工程により第６
色目の色素膜パターンを形成すればＲ（赤）、Ｇ（緑）
、Ｂ（青）の三色パターンからなる色分離フィルターを
もったカラー固体撮像素子板が得られる。

まだ、以上の実施例において、工程の途中で用いる透明
樹脂層はパリレンの真空蒸着によって形成する場合を示
したが、これはバラキシレンを減圧下で６００〜７００
℃に加熱、気化させた後、常温の基体上にポリパラキシ
レンとして成膜させるＣＶＤ法、不飽和炭化水素のプラ
ズマ重合によって成膜する方法等の気相法によって形成
することもできる。

以上詳述したところから明らかなように、本発明は、 （１）　　色素膜の形成を気相堆積によって行なってい
るため、固体撮像素子の受光部表面の凹凸の影響を受け
にくい。

（２）　　色素膜を気相法で形成するのみでなく、透明
樹脂層の形成も気相法で形成できる。すなわち両者とも
ドライプロセスで形成できる。

（３）　　色素膜のパターン化をドライエツチングによ
シ行なうことができる。なお、ウェットエツチングも可
能である。

（４）　　色素膜の材料として顔料等を用いろため物性
が安定であり、パッケージング時の熱に十分耐えられろ
。

（５）色素膜の分光特性はその膜厚により管理すること
ができるため、オンウェハープロセスに合致する。

等の特徴を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の三板方式カラー固体撮像装置の原理図、
第２図は本発明によるカラー固体撮像装膜 置の原理図、第３図は有機色へ材料の耐熱性を示す図表
、第４図は有機色素材料の一部の分光透過率特性図、第
５図は有機色素の膜厚と分光特性との関係図、第６図、
第７図は本発明の実施例の製造工程説明図、第８図は本
発明によって得た色分離フィルターの分光透過率特性を
示す図である。 図において、 １１・・・カラー用固体撮像素子 １２・・・ボンディングバンド １３・・・切断マーク　　　１４・・第１色目の色素膜
１５・・・透明レジスト膜 １６・・・レジスト膜パターン １７・・・第１色目の色素膜パターン １８・・・第２色目の色素膜 １９・・・透明レジスト膜パターン ２０・・第２色目の色素膜パターン ２１・・透明保護層 ２２・・・透明アンダーコート層 ２３・・透明中間保護層 ２４・・・透明レジスト膜パターン ２５・・透明中間保護層パターン ２６・・・第１色目の色素膜パターン 代理人弁理士　中　村　純　之　助 ＞Ｂ図 八（７１明） １−３図 ａｆ　（ｔ＜Ｈｔ） １？６図 矛６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）表面に形成された受光部の周囲にボンデイングパ
   ノド部を有する固体撮像素子の前記受光部側の表面上に
   所定厚さの第１色目の有機色素膜を気相堆積により形成
   する第１工程と、前記第１色目の有機色素膜の前記受光
   部上の所定位置に所定形状のレジスト膜パターンを形成
   する第２工程と前記レジスト膜パターンをマスクとして
   前記第１色目の有機色素膜をエツチングし、前記レジス
   ト膜パターンの下に前記第１色目の有機色素膜パターン
   を形成する第６エ程とを行なった後、前記第１色目の有
   機色素と異なる有機色素を用い、前記第１工程乃至第６
   エ程と同様な工程を所定回繰り返すことを特徴とするカ
   ラー固体撮像素子板の製造方法。 （２、特許請求の範囲第１項記載のカラー固体撮像素子
   において、前記第１工程の前に、前記固体撮像素子の受
   光部側の表面上に所定厚さの透明樹脂層を設ける工程を
   付加したことを特徴とするカラー固体撮像素子板の製造
   方法。 （３）特許請求の範囲第１項又は第２項において前記第
   １工程と第２工程の間に前記第１色目の有機色素膜の上
   に透明樹脂層を設けろ工程を付加したことを特徴とする
   カラー固体撮像素子板の製造方法。 （４）特許請求の範囲第１項、第２項又は第３項記載の
   カラー固体撮像素子板の製造方法において前記第６エ程
   の終了後、有機色素パターンの上のレジスト膜パターン
   を除去する工程を付加したことを特徴とするカラー固体
   撮像素子板の製造方法（５）特許請求の範囲第１項、第
   ２項、第６項又は第４項記載のカラー固体撮像素子板の
   製造方法において、前記各工程終了後、前記固体撮像素
   子の少なくともボンデイングパノド部を除いた前記受光
   部上に所定厚さの透明樹脂層を設けろ工程を付加したこ
   とを特徴とするカラー固体撮像素子板の製造方法。 （６）特許請求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項
   又は第５項記載のカラー固体撮像素子板の製造方法にお
   いて、前記第１工程に用いる前記固体撮像素子は該素子
   の少なくともポンデイングパノド部を除いた前記受光部
   上にあらかじめ所定厚さのパシベーション膜が形成され
   たものであることを特徴とするカラー固体撮像素子板の
   製造方法（７）特許請求の範囲第１項、第２項、第６項
   、第４項、第５項又は第６項記載のカラー固体撮像１素
   子板の製造方法において、前記有機色素膜のエツチング
   はドライエツチングにより行なうことを特徴とするカラ
   ー固体撮像素子板の製造方法。