JPS6041256A - カラ−固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents

カラ−固体撮像素子およびその製造方法

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JPS6041256A
JPS6041256A JP58149411A JP14941183A JPS6041256A JP S6041256 A JPS6041256 A JP S6041256A JP 58149411 A JP58149411 A JP 58149411A JP 14941183 A JP14941183 A JP 14941183A JP S6041256 A JPS6041256 A JP S6041256A
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JP58149411A
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English (en)
Inventor
Katsuhisa Mita
三田 勝久
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F77/00Constructional details of devices covered by this subclass
    • H10F77/30Coatings
    • H10F77/306Coatings for devices having potential barriers
    • H10F77/331Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors

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  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、分光特性の改善されたカラー固体撮像素子お
よびその製造方法に関するものである。
〔発明の技術的背景〕
現在、固体撮像素子はCCD方式、MO8方式、BBD
方式、CID方式等各種のものが開発され、種々の用途
に使用されている。特にカラー固体撮像素子は、VTR
カメラ用として大きな需要が見込まれている。
固体撮像素子は光電変換部からなる受光部および電荷転
送方式を含む走査回路部を集積化した撮像ICで、基本
的には光電変換、電荷の蓄積、信号の走査および出力の
機能を有する。この素子の受光領域は、格子状に画素と
呼ばれる面積単位に分割されており、画素ごとの受光部
の入力光量差を検出し、電気信号に変換し、出力する。
また、カラー固体撮像素子を得るためのカラー化は、上
述のような固体撮像素子の受光部に直接色分離フィルタ
を設けることにより達成されている。
次に、前述のような固体撮像素子を用いてカラー固体撮
像素子を得るだめの従来の技術を簡単に説明する。
第1図のりはシリコン基板1ノの上にフォトダイオード
(受光部)12、および図示しない走査回路部(または
電荷転送部)を集積化した固体撮像素子である。すなわ
ち、図の水平方向にフォトダイオード12列が並び、そ
れぞれのフォトダイオード12からの電荷を蓄積し転送
する走査回路部がこのフォトダイオード12列と平行に
設けられ、全体としてはフォトダイオード列と走査回路
部が平行に交互に形成されている。
また、図において、クリコン基板11上の13は走査回
路部に形成された図示しない配線部分とシリコン基板1
1とを絶縁分離する例えばクリコン酸化膜等の絶縁膜で
、14は撮像素子を保護するための例えばPSG (リ
ン硅酸ガラス)等の79ツシペーシヨン膜でアシ、これ
らの膜の表面には、紙面の垂直方向にフォトダイオード
列と交互に設けられた走査回路部の多層配線構造に起因
した大きな段差が存在している。
まず、上記のような固体撮像素子10を形成した後、固
体撮像素子表面を平滑化する目的で、上記パッシベーシ
ョン膜14上に透明高分子樹脂層15を被着する。続い
てゼラチンやカゼイン等の蛋白質或いはポリビニルアル
コール(PVA)に感光剤として重クロム酸アンモニウ
ム(ADC)を添加したフォトレジスト(被染色層)1
6をスピンナー塗布する。
次いで、所定のパターンを有するマスクを介してフォト
レジスト16を露光した後、水で現像することによシ、
第2図に示すように各フォトダイオード12の上部に第
1の染色領域(染色層)161Lを形成する。その後上
記第1の染色領域16&をシアン染料で染色する。
続いて、第3図に示すように透明高分子樹脂からなる混
色防止膜17をウエノ・の上面に被着する。
5− 引き続いて、第4図に示すように上記と同様の染色領域
の形成工程を行って、第2の染色領域16bを混色防止
膜17上に形成する。
そして、第5図に示すように、露出した第2の染色領域
16bを黄色に着色し、さらにウェハ上面に保護層18
を被着して、図の左端から順にシアン、緑色、黄色の補
色屋フィルターを有するカラー固体撮像素子の基本構造
が完成する。
尚、ここではシアン色の第1の染色領域16mと黄色の
第2の染色領域16bを積層することによシ緑色のフィ
ルタを得ているもので、赤、緑、青の3原色のカラーフ
ィルタを固体撮像素子上に形成する場合も上記と同様な
工程によシ製造すればよい。
〔背景技術の問題点〕
ところで、上記のような構成の固体撮像素子10には、
前述したように走査回路部とフォトダイオード12との
間に配線層等による段差が存在する。しかも一般にCV
D (Chemical Vapour6− Deposi tion )法により形成される膜は被
着面の凹凸を強調するように段差部において不均一に被
着する傾向があるため、通常CVD法によって被着され
るパッシベーション膜14の表面の凹凸はかなシ大きな
ものとなっている。このような激しい凹凸を有する素子
表面に被染色層となる水溶性レジストを塗布した場合、
素子上の凹凸の影響により、水溶性レジスト層の膜厚に
むらができることは避けることができず、またカラーフ
ィルタの積層部分での凹凸も大きいこともあってカラー
フィルタの画素ごとの分光特性のばらつきが太きいもの
であった。
また、カラー固体撮像素子のカラーフィルタは、2乃至
3層の単色フィルタ(染色領域)が積層された部分があ
るが、この染色領域が積層形成された画素ではいわゆる
レンズ効果によりフォトダイオードへの入射光量が大き
くなる性質があり、画素の色ごとの感度むらも大きいも
のであった。
加えてその製造工程も凹凸の大きいウェハ表面へ被染色
層用レジストの被着とパターニングとを繰シ返す必要が
あり、煩雑なものであった。
〔発明の目的〕
本発明は上記のような点に鑑みてなされたもので、受光
領域の場所による感度むらや、色ごとの画素の感度むら
が低減され、良好な分光特性を有するカラー固体撮像素
子およびその製造方法を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
すなわちこの発明によるカラー固体撮像素子およびその
製造方法では、所定の受光領域および走査回路部、配線
層等の形成された固体撮像素子上に、有機高分子膜から
なる平滑層を被着し、この平滑層上の全面に被染色層を
積層形成する。次いでこの被染色層を所定ノfターンの
月?ジ型レジストを用いて上記被染色層の画素ごとに区
画された部位を選択的に異なる色で染色することを繰シ
返し7、同一被染色層に複数の色のカラーフィルタを形
成するようにしたものである。
上記のようなカラー固体撮像素子の製造方法は、工程が
簡素であり、また製造された素子もカラーフィルタの積
層構造部がなく、分光特性が優れたものとなる。
〔発明の実施例〕
以下図面を参照してこの発明の一実施例につき説明する
まず、第6図において第1図で示したような従来と同様
の例えばCOD (電荷結合型素子)の固体撮像素子す
をウェハに形成し、この固体撮像素子Qの表面を平滑化
する目的で、透明な樹脂例えば日本合成ゴム株式会社の
透明レジストJSRCIR−701を1.0 μmの膜
厚でウェハ上に塗布し、例えば80℃で30分間のプレ
ベークを行った後、所定のマスクを用いて紫外線露光を
行いこれを例えばキシレン系有機溶液で現像し酢酸ブチ
ルでリンスし、ポストベークすることによシ平滑層21
を形成する。尚、この平滑層2ノとしては、上記のよう
なゴム系透明樹脂の他にアクリル系透明樹脂等の透明高
分子樹脂9− を使用でき、その膜厚は約、0.5〜2.0μm程度が
適当である。
続いて、この平滑層21上に1%の重クロム酸アンモニ
ウム(ADC)を含んだカゼインレジストを1.0μm
の膜厚で塗布しプレベークした後、紫外線露光する。次
に水による現像により例えばポンディングパッド部とス
クライブライン部とが開口されたパターンを形成し、少
なくとも受光領域を覆う被染色層22を設ける。
しかる後に第7図に示すように、上記被染色層22上に
東京応化工業株式会社製の0FPR−800等のポジ型
レノスト膜231を約1.0μmの膜厚で塗布し、プレ
ベークを行った後に所定のマスクを用いた紫外線露光と
その現像とボストベークを行うことによシ、例えばシア
ン部となる第1色受光用のフォトダイオード12の上部
に相当する部位に開口部を形成する。
続いて、この基板を60℃に保持した染色液例えば日本
化薬株式会社のカヤノールターキスブルーの2重量係水
溶液からなる染色液中に3分10− 間浸漬し、水洗した後、80℃で20分間の乾燥処理を
行って、第8図に示すように被染色層22に77ン(第
1色)のカラーフィルタ部(染色領域)Flを形成する
次いで、上記の基板をアセトン、エタノール、またはジ
メチルホルムアミド中に10分間程度浸し上記ポジ型レ
ジスト膜231を剥離する。
この場合、酸素プラズマアックヤーによシ上記ポジ型レ
ジストを剥離してもよい。次いで、第9図に示すように
上記被染色層22上に再び0FPR−800を塗布し、
例えば黄色の第2色受光用のフォトダイオード12上に
開口部を有するように上記0FPR−800をノjター
ニングして第2ポジ型レジスト膜232を形成する。そ
して、この基板を60℃に保持した例えば住友化学株式
会社製のスミノールミーリングイエローMRの2重量%
水溶液からなる染色液中に上記基板を約20分間浸し、
水洗し、80℃で20分間の乾燥処理を行い、上記被染
色層22に第2色(黄色)のカラーフィルタ部(染色領
域)F2を形成する。
次いで、上記と同様に第2ポジ型レジスト膜232を剥
離し、例えば冨士薬品工業株式会社製のF’VRを1.
0μmの膜厚で塗布し、?ンディングノ4ッド部等に開
口部が形成されるようにパターニングして透明高分子樹
脂からなる保護層24を積層被着する。
尚、上記実施例では、被染色層22をカゼインレジスト
で形成する場合につき述べたが、これは、例えば、ゼラ
チンポリビニルアルコール(PVA)等からなる水溶性
レジストを母剤としとれに重クロム酸アンモニウム(A
DC)を添加した水溶性レジストや、特公昭56−57
61号に示されている例えばケン化度50〜ioo%、
重合度1000〜3000 (D PVA K メf 
ルー r −5< f ’J ルヒリジウム硫酸塩を0
.1〜10モルチ導入した感光性合成樹脂等を用いても
よい。
同様に、第1.第2のポジ型しソスト231゜232も
上記のものに限らず、例えばシュプレイ社製AZ −1
11、AZ −2400、コダック社製Kodak−8
09、東京応化工業社製0FPR−11。
0DUR−1000等のものが使用できる。
また、被染色層22の染色処理や、各種のバターニング
処理乾燥処理も一例にすぎず、適宜処理方法や処理時間
等変更してよい。
さらにまた、上記実施例では、CCD上にシアンおよび
黄色のカラーフィルタF1+F!を形成する場合につき
述べたが、同一フィルタ部に異なる色を重ねて染色して
もよく、例えばシアン、黄色および緑色のフィルタを形
成する場合には、第7図の第1のポジ型レジスト膜23
!の左端と中央のフォトダイオード12.12上に開口
中央と右端のフォトダイオード12.12上に開口部を
有する第2のポジ型レジスト膜232を用いて黄色の染
色工程を行なうことにより被染色層22の左端のフォト
ダイオード12上にシ゛アンのカラーフィルタ部、中央
のフォトダイオード12上に緑色のカラーフィルタ部、
右端13− のフォトダイオード部12上には黄色のカラーフィルタ
部がそれぞれ形成される。また、フィルタ部の色もシア
ン、黄色に限らず、例えば赤、緑、青の3色のカラーフ
ィルタ等種々の色のカラーフィルタを形成できる。勿論
、これらのカラーフィルタ形成のための染色順序も限定
されるものではない。
勿論、固体撮像素子10もCCDに限らず、MOS型の
ものやBBD、 CIDXCPD方式等でもよい。
〔発明の効果〕
以上のように本発明による半導体装置では、通常の固体
撮像素子上に1層の被染色層を形成し、この被染色層を
複数の色で選択的に染色することによシ、複数色のカラ
ーフィルタを形成するため、素子表面を平坦化させるこ
とができる。従って、従来の複数の染色層の重なシによ
るレンズ効果を防止でき、色ごとの受光部への入光量が
均一化され、感度むらが低減される。
また、素子表面が平坦化されているため各種の14− 写真蝕刻技術の精度が向上し、より一層の感度の均一化
を図ることができる。
また従来のものでは被染色層をネガ型レジストを用いて
パターニングし、カラーフィルタを形成していたが、本
発明によるものではポジ型レジスト膜のパターンをマス
クとして使用して被染色層にカラーフィルタ部を形成す
ることができる。ここで、一般にネガ型レジストよりも
ポジ型レジストの方が解像度が高いため、従来のものよ
り高い精度でカラーフィルタ部を形成でき、画素の解像
度も改善できる。
さらに、従来のカラー撮像素子の製造方法では、被染色
層の被着工程と染色工程と混色防止膜の被着工程とを交
互に繰シ返す必要がちシ、工程が煩雑であったが、本発
明の方法によれば、被染色層の被着工程は一回で済み、
また、染色工程のマスクとなるレソスト膜のノぐターニ
ング工程も、素子表面が従来のものより平坦であるため
、容易に精度および再現性良く行える。
以上のように本発明によるカラー固体撮像素子およびそ
の製造方法によれば、受光領域の場所による感度むらお
よび色ごとの画素の染色むらが低減され、良好な分光特
性を有するカラー固体撮像素子を提供できると共にカラ
ー固体撮像素子の製造工程の簡素化を図ることができる
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は従来のカラー固体撮像素子をその製
造過程順に示す断面図、第6図乃至第10図は本発明の
一実施例に係るカラー固体撮像素子を製造過程順に示す
断面図である。 10・・・固体撮像素子、11・・・シリコ/基板、1
2・・・フォトダイオード、13・・・絶縁膜、14・
・・ノ4ッシペーゾヨンW、21・・・平滑層、22・
・・被染色層、231 + 232・・・第1.第2の
ボッ型レジスト膜、24・・・保護層ζ、・・風F1+
F2・・・第1.第2のフィルタ部。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦区 区 区 −へ Ω 転 @ 映 区 区 く u) 昧 味

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板に多数の受光部を有する受光領域と、
    この受光領域からの信号を転送する走査回路部と、これ
    らの各部に適宜接続する配線層等とが形成された固体撮
    像素子と、この固体だ複数の染色領域とを具備するもの
    において、上記複数の染色領域は同一の被染色層の異な
    る領域が選択的に染色されそれぞれがカラーフィルタ部
    を構成していることを特徴とするカラー固体撮像素子。
  2. (2)上記被染色層は複数の色によシ選択的に染色され
    複数種のカラーフィルタ部を有していることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載のカラー固体撮像素子。
  3. (3)半導体基板に多数の受光部を有する受光領域とこ
    の受光領域からの信号を転送する走査回路部と、これら
    の各部に適宜接続する配線層等とが形成された固体撮像
    素子上に、平滑層を被着する工程と、この平滑層上に被
    染色層を積層被着する工程と、この被染色層上に上記多
    数の受光部に対向する部位の一部に開口部を有するポジ
    型レジスト膜を被着しこのポジ型レジスト膜をマスクと
    して上記被染色層の一部を選択的に染色し不要となった
    上記ポジ型レジスト膜を除去することにより、被染色層
    の一部領域にカラーフィルタ部となる染色領域を形成す
    る工程とを具備していることを特徴とするカラー固体撮
    像素子の製造方法。
  4. (4)上記被染色層の一部領域にフィルタ部を形成する
    工程を異なる染色色で繰シ返して行うこと忙より、被染
    色層に複数種のカラーフィルタ部を形成することを特徴
    とする特許請求の範囲第3項記載のカラー固体撮像素子
    の製造方法。
JP58149411A 1983-08-16 1983-08-16 カラ−固体撮像素子およびその製造方法 Pending JPS6041256A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2655501A1 (fr) * 1989-12-02 1991-06-07 Samsung Electronics Co Ltd Filtre couleur et son procede de fabrication.

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2655501A1 (fr) * 1989-12-02 1991-06-07 Samsung Electronics Co Ltd Filtre couleur et son procede de fabrication.

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