JPS61289304A - 固体カラ−撮像素子 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は固体カラー撮像素子、特に改良された平滑層を
有するカラー撮像素子に関する。

〔従来の技術〕

固体撮像素子上に直接カラーフィルターを形成し【固体
カラー撮像素子を作るには、被染色性のホトレジスト層
を固体撮像素子上に設け、露光、現像してノセターン化
し、該パターン状に残されたホトレジスト層を染色する
方法が用いられている。

この方法で多色フィルターを形成する場合には、各色別
の多層フィルターを形成し、各層毎に異なる染料で染色
するので、各層を染色する場合の混色をさけるため、一
般に次の２つの方式が採用されている。

すなわち、１つの方式は中間層を設ける方式であって、
第１図に示すように、シリコン等の基板内に所定の光検
知部や回路部（図示せず）が設けられた固体撮像素子１
上に平滑層２を設け、この上に被染色性のホトレジスト
層を設けてマスク露光と現像を行って第１のパターンを
形成し、これを第１色目の染料で染色して第１色目のフ
ィルター３を形成する。次に、この上に耐染色性の第１
中間層４を設け、この上に被染色性のホトレジスト層を
設けて、第１色目のフィルターと同様にして第２色目の
染料で染色して第２色目のフィルター５を形成する。次
に、さらにこの上に耐染色性の第２中間層６を設け、こ
の上に被染色性のホトレジスト層を設け、上記と同様に
して第３色目の染料で染色して第３色目のフィルター７
を形成する。最後に最上層として保護層８を設けてカラ
ー撮像素子を得る。

なお、上記の各工程において、平滑層、中間層、保護層
としては何れも親油性ホトレジストが用いられ、ボンデ
ィングパット部、ダイシングカット部等に相当する部分
はマスク露光時等に未露光になるように、現像して除い
ておく。

また、上記の方式は例えば赤（ロ）、緑Ｃ）、及び青（
至）の３色のフィルターの場合についてであったが、シ
アンとイエローの補色型の場合には次の例で示すように
２色であってもよい。

第２の方式は中間処理を省略し防染処理を採用した方式
であって、第２図に示すように前記の同様の固体撮像素
子ｌｌ上に平滑層１２を設け、この上に被染色性ホトポ
リマーの層を設けてマスク露光と現像を行つ【第１色目
のパターンを形成し、これを第１色目の染料、例えばシ
アン染料で染色して第１色目のフィルター１３を形成す
る６次に１例えばタンニン酸水溶液等でフィルター１３
を処理して防染処理を施こす０次いで、この上に被染色
性のホトポリマーの層を設け、前記と同様にして第２色
目の−ぞターンを第２色目の染料、例えばイエロー染料
で染色して第２色目のフィルターを形成する０次いでこ
の上に保護層を設けてカラー固体撮像素子とする。

この場合は、シアンとイエローの補色型を採用している
ので第３色目の色はシアンフィルターとイエローフィル
ターの重なった部分で形成することができる。また、上
記のように１第１色目のフィルター防染処理しであるの
で、第２色目のフィルターを形成するとき、第２色目の
染料が第１色目のフィルターに混入したり、第１色目の
フィルタから第１色目の染料が溶出して第２色目のフィ
ルターに混入することにより混色を生ずることがない。

さらに、上記の例で保護層１５が被染色性の材料からな
る場合には、第２色目のフィルターを防染処理する。

この例においても、ポンディングバット部、ダイシング
カット部等は前記方式と同様あらかじめ除いておく。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記何れの方式においても、カラーフィルターを形成す
る際に固体撮像素子上に平滑層を設けるが、これは固体
撮像素子は通常光検知部や回路部等が内部に複雑に形成
され、その表面は数μｍの凹凸中を有しており、この上
に前記の如くフィルタ一層を形成させるとパターンの形
状や解像力を著しく損なうので、その表面を平滑にする
ために設けられている。

従来、このような平滑層の材料として種々のものが提案
されている（例えば、特開１）５５９−１２１０４５号
、同５９−１８４３３７号、同５９−１９２２０８号、
同６０−４１００４号、同６０−４１００号各公報）。

例えば、ポリアルキルメタアクリレート又はその共重合
体、ポリグリシルメタアクリレート又はその共重合体、
等よりなる親油性ホトレジストが主として使用されてい
るが、このような従来の材料を用いて平滑層を形成し、
この上にゼラチン、ポリビニルアセテート、カゼイン等
からなる親水性ホトレジストを用いて前記したように染
色法によってカラーフィルターを形成させると、次のよ
うな問題が発生する。すなわち、前記染色法で平滑層の
上に親水性ホトレジスト層を設けた後、これを１４０℃
〜２００℃の温度で加熱して硬化させてから、無光、現
像、染色等の処理を施こすが、この加熱処理（ポストベ
ーキング）により平滑層と親水性ホトレジスト層との熱
挙動が異なることに起因して平滑層や染色層等に微かい
クラックが発生する。

このような欠点を除くための手段も提供されているが、
何れも満足でなかったり、面倒な操作を必要とする等の
問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者らは徳々検肘を重ねた結果、上記の問題は平滑
層として親水性ホトレジストを用いることにより【解決
できることを見出した。

すなわち、本発明は固体撮像素子上に親水性ホトレジス
トを含む平滑層および色素層を設けたことを特徴とする
固体カラー撮像素子である。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明は前記した第１図に示す中間層を設けて染色して
得られる固体カラー撮像素子にも第２図に示す防染処理
を施して染色して得られる固体カラー撮像素子にも適用
することができる。すなわち、第１図における平滑層２
と第２図における平滑層１２を親水性ホトポリマーで形
成させる。

本発明で用いる親水性ホトポリマーとしては、ゼ９ｆン
、ポリビニルアルコール、カゼイン、膠等の天然または
合成親水性樹脂にｌクロム酸塩、ジアゾ化合物、ビスア
ジド化合物等で感光性をもたせたものがあげられる。

平滑層はスピンコーティング等により０．５〜２．５μ
ｍ程度の厚さで固体撮像素子上に塗布、乾燥する。

次に、この平滑層上にボンディングノット部、ダイシン
グカット部等の除去すべき部分のみを被稜するマスク（
露光パターン）を載せて紫外線露光を行ない、温湯等で
現像して非露光部を除去して基板を露出させておく。

本発明で用いる親水性ホトレジストを平滑層に用いる場
合には、次の染色工程で平滑層が染色されるおそれがあ
るので、防染処理を施こしておく必要がある。防染処理
は、例えば酢酸酸性タンニン酸水溶液による処理と、酒
石酸アンチモニルカリウム水溶液と酢酸を含有する水溶
液による処理等により行うことができる。

次に、従来法と同様に第１図及び第２図に関連して前記
したような中間層を設ける方式又は防染処理を施こす方
式に従ってカラーフィルターを設け、さらに保護層を設
けて本発明のカラー固体撮像素子を得る。

カラーフィルターを作成する材料、現像液組成、防染処
理液組成、真先手段等は従来この分野で用いられている
ものがすべて用いられる。

例えば、第１図及び第２図に示す方式で色素層を形成す
るホトレジスト層の材料としては、ゼラチン、ポリビニ
ルアルコール、カゼイン等の親水性樹脂に重クロム酸塩
、ジアゾ化合物、又はビスアジド化合物等で感光性を与
えたものが用いられ、この水溶液をスピンコード等によ
って塗設し、フィルターとなる部分以外な被穂するマス
クを用いて紫外線露光し、フィルタ一部を硬化した後に
温湯等を現像液として現像し、不要部を除く。

第１図のように中間層を用いる場合は、染色後フィルタ
一部に中間層と同様にスピンコード等により設ける。中
間層としては、上記と同様の親水性ホトレジストを用い
ることが好ましいが親油性のホトレジストを用いること
もできる。後者の場合には、マスク露光後不要部を除く
現像液として、メチルエチルケトン、エタノール等の有
機溶剤又はこれらと水との混合液が用いられる。

保Ｎ層としても、上記の如き親水性ホトレジストを用い
ることが好ましいが、親油性ホトレジストも用いられる
。保護層を設けた後に、ボンディングパット部、ダイシ
ングカット部等を被覆して紫外線露光し、現像して非露
光部を除去する。保護層には防染処理を行っても行わな
（てもよい。

第１図の中間層を設ける方式においては、カラーフィル
ターはＲ，Ｇ、　　Ｂの三色系であってもシアン、イエ
ローの二色の補色型であってもよく、又、第２図の防染
処理方式では、シアン、イエローの補色型が用いられ、
補色型の場合、各色素層の重なった部分をグリーン層、
色素層の存在しない域をホワイト層とし４色構成となす
ことができる。

以下、本発明を実施例によって具体的に説明する。

〔実施例〕

比較例 ＣＣＤタイプの固体撮像素子の段差を平滑化する為に次
の放射線感応性有機高分子材料（親油性ホトレジスト）
を夫々２μの厚さにスピンコードで塗布し、下記条件で
ベーキングを行い疎水性の感光膜を作成した。

フィルタ番号　　　材　料　　　プリベク条件ｌ　　　
　　　ＳｖＲ９０℃　１５分 （商品名、富士薬品工業（株）ｆｆ） ２　　　　　　ＫＰＲ８０℃　１５分 （商品名、イーストマンコダック社！り３　　　　　　
ＴＰＲ８０℃　１５分 （商品名、東京応化製） この各感光膜の上に１ボンデイング・セット部ト、ダイ
シングカット部とを被覆し、絵素エリアが露出している
マスク（露光・ぞターン）を用いて、紫外線無光を行な
った。次いで、上記条件で各ホトレジスト専用の現像液
で２分間現偉し、感光膜の未露光部分（ボンディングパ
ット部とダイシングカット部）を溶出除去した。次いで
２００℃で３０分間ポストベークをおこなって、ＣＯＤ
固体撮像素子の表面に平滑層を作成した。

この平滑化層の上に厚さ１．３ミクロンの重クロム酸ゼ
ラチン光硬化性樹脂層を設け、この上にストライプ模様
からなるマスク（露光）署ターン）を置いて密着紫外ａ
ｍ光を行なった。次いで、露光した樹脂層を温湯で洗浄
して、樹脂の未硬化部分を溶出除去して、ストライプ状
の凸部からなる硬化樹脂層を残した。

この硬化樹脂層をシアン染料（銅フタロシアニン（テト
ラ）スルホン酸の（テト２）ピリジニウム塩）で染色し
【着色樹脂膜を調製した。

このシアン着色樹脂膜を、４０℃の酢酸酸性タンニン酸
水溶液（タンニン酸０．０５Ｍ量チと酢酸０．２重量％
を含有する水溶液）で１分間処理し、次いで水洗後、４
０℃の酒石酸アンチモニルカリウム水溶液（酒石酸アン
チモニルカリウム０．０６２５重量−と酢酸０，２重ｉ
ｔチを含有する水溶液）で同じく１分間処理して着色樹
脂膜に色汚染防止改質処理（防染処理）を施した。

上記により防染処理を施したシアンフィルターの上に、
シアンフィルター形成操作と同様な操作により黄色着色
樹脂膜（イエローフィルター）を作成しカラーフィルタ
ー（比較試料１〜３を作製した。ただし、黄色染色操作
は、（スミノール・ミリング・イエローＭＲ（住人化学
工業（株）製）のピリジニウム塩を使用した。

以上のようにして作成したカラーフィルタを、オーバー
コート層を塗布するために１７０℃で２０分間ポストベ
ークした後に、反射型光学顕微鏡によりフィルター面を
観察したところ、着色樹脂膜にクラックが多数発生して
いた。

実施例１ 本発明の方法によるオンウエノ島カラーフィルタの作成 前述の如きＣＯＤ固体撮像素子の上に下記組成の重クロ
ロ酸ゼラチン感光液を２ミクロンの厚さにスピンコード
で塗布し、且つ前記と同様マスク露光した後に４０℃の
温湯で８分現像を行って、ボンディングパット部とダイ
シングカット部を除き、更に４０℃の酢酸酸性タンニン
酸水溶液（タンニン酸０．２重量％と酢酸０．２重１ｋ
ｓを含有する水溶液）で４分間処理した。次に、軽く水
洗后、４０℃の酒石酸アンチモニルカリウム水溶液（酒
石酸アンチモニルカリウム０．５重量％と酢酸０．２重
量％を含有する水溶液）で４分間処理を行い、ゼラチン
光硬化層の色汚染防止改質処理（防染処理）を行い、更
に１７０℃で２０分間ポストベークを行った以外は比較
例と同様にしてカラーフィルターを作成した。

比較例と同様にして顕微鏡でカラーフィルターを検査し
たところ、クラック等の欠陥のない優れたカラー固体撮
像索子が得られた。

重クロム酸ゼラチン感光液組成 ゼラチン　　　　　　１００９ 水　　　　　　　　　　　　　　１） 重クロム酸アンモ７　　　１０．９ 前記の如く本発明方法で作製したカラーフィルターを更
に４０℃の酢酸酸性タンニン酸水溶液（タンニン酸０．
０５重量％と酢酸０．２重量−を含有する水溶液）で１
分間処理し、次いで水洗後、４０℃の酒石酸アンチモニ
ルカリウム水溶液（酒石酸アンチモニルカリウム０．０
６２５重量％と酢酸０．２重量％を含有する水溶液）で
同じく１分間処理して着色樹脂膜に色汚染防止改質処理
（防染処理）を施した。

上記のマイクロカラーフィルターの上に、厚さ１．０ミ
クロンの重クロム酸ゼラチン光硬化性樹脂層を設け、こ
の上にボンディングパット部とダイシングカット部とを
被覆し、画素部分が露出している露光パターンを置いて
、密着露光を行なった。

次いで、露光した樹脂層を温湯で洗浄して、樹脂の未露
光部分（ポンディングパッド部とグイシングカット部）
を溶出除去した。

この硬化樹脂層を４０℃の酢酸酸性タンニン酸水溶液（
タンニン酸０．２ｆｆｉｆ％と酢酸０．２重量％を含有
する水溶液）で４分間処理し、次いで水洗後、４０℃の
酒石酸アンチモニルカリウム水溶液（酒石酸アンチモニ
ルカリウム０．５重ｆｉチと酢酸０．２重′ｆチを含有
する水溶液）で同じく４分間処理して硬化樹脂膜に色汚
染防止改質処理（防染処理）を施しフィルタの保護層を
形成した。これを１７０℃のオープン内に４０分間放置
して加熱処理（＃？スト（−り）した。

以上により、クラック等のない優れたカラー固体撮像素
子が得られた。

実施例２ ＣＯＤタイプの固体撮像電子の段差を平滑化する為本発
明による平滑層として、厚さ２．０ミクロンの重クロム
酸ゼラチン光硬化性樹脂層を設けこの上にボンディング
パット１部とダイシングカット部とを被覆し、画素部分
が露出している露光パターンを置いて、密着露光を行な
った。次いで、露光した樹脂層を温湯で洗浄して、樹脂
の未露光部分（ボンディングパラＰ部とダイシングカッ
ト部）を溶出除去して、凸部からなる硬化樹脂層を残し
た。この硬化樹脂層を４０℃の酢酸酸性タンニン酸水溶
液（タンニン酸０．２重量％と酢酸０．２重量−を含有
する水溶液）で４分間処理し、次いで水洗後、４０℃の
酒石酸アンチモニルカリウム水溶液（酒石酸アンチモニ
ルカリウム０．５重量％と酢酸０．２重量％を含有する
水溶液）で同じく４分間処理して硬化樹脂膜に色汚染防
止改質処理（又は防染処理）を施し、さらに１７０℃で
２０分間ポストイークを行った。この平滑化層の上に厚
さ０．７ミクロンの重クロム酸ゼラチン光硬化性樹脂層
を設け、この上にストライプ模様からなるマスク（露光
・ぞターン）を置いて密着露光を行なった。

次いで、露光した樹脂層を温湯で洗浄して、樹脂の未硬
化部分を溶出除去して、ストライプ状の凸部からなる硬
化樹脂層を残した。

この硬化樹脂層をシアン染料（銅フタロシアニン（テト
ラ）スルホン酸の（テトラ）ピリジニウム塩）で染色し
て着色樹脂膜をｇｌｌ製した。

このシアン着色樹脂膜を、４０℃の酢酸酸性タンニン酸
水溶液（タンニン酸０．０５重量％と酢酸０．２重量−
を含有する水溶液）で１分間処理し、次いで水洗後、４
０℃の酒石酸アンチモニルカリウム水溶液（酒石酸アン
チモニルカリウム０．０６２５重食チと酢酸０．２重量
％を含有する水溶液）で同じく１分間処理して着色樹脂
膜に色汚染防止改質処理を施した。

上記により防染処理を施したシアンフィルターの上に、
シアンフィルター形成操作と同様な操作により黄色着色
樹脂膜（イエローフィルター）を形成した。ただし黄色
染色操作は、（スミノール・ミリング・イエローＭＲ（
住人化学工業（株）製）のピリジニウム塩を使用した。

以上のようにして形成した着色樹脂層によりシアン、イ
エムー、グリーン（シアンとイエローの重なり部分）、
およびホワイト（非樹脂部分）の囲包から構成されたマ
イクロカラーフィルターが形成された。

上記のマイクロカラーフィルターの上に％ｐルーフニレ
しジアクリル酸エチルト当モルの１，４−ビス（β−ヒ
ト９０キシエトキシ）−シクロヘキサンとの共重合体（
増感剤として２−インジイルメチレン−１−メチル−β
−す７トチアゾリンを２重量％含有）からなる厚さ１μ
ｍの樹脂塗布層を形成し、これを１５０℃のオープン内
に３０分間放置して加熱処理（プリベーク）した。この
上にボンディングパット９部とダイシングカット部とを
被覆し、画素部分が露出している無光、ｅターンを置い
て、紫外線露光を行なった。次いでこの樹脂被覆層をｒ
−ブチロラクトンで現像して樹脂の未露光部分（ボンデ
ィング・ぞラド部とダイシングカット部）を溶出除去し
た。これを１７０℃のオープン内に４０分間放置して加
熱処理（ボストベーク）した。

以上によりクラック等のない優れたカラー固体撮像素子
が得られた。

〔発明の効果〕

以上の結果からも明かたように、本発明によるときは、
ベーキングを行った後も、平滑層や色素層等にクラック
が生じていない優れたカラー固体撮像素子が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は夫々カラー固体撮像素子の一部を示
す概略拡大断面図である。 １．１）・・・固体撮像素子、２，１２・・・平滑層、
３．１３・・・第１色目のフィルター、４．６．８・・
・中間層、５．１７・・・第２色目のフィルター、７・
・・第３色目のフィルター、８，１５・・・保護層 代理人　弁理士（８１０７）佐々木　清　隆（ほかユ名
） 第１図 第２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）固体撮像素子上に親水性ホトレジストを含む平滑
   層および色素層を設けたことを特徴とする固体カラー撮
   像素子。
2. （２）平滑層が防染処理されている特許請求の範囲第（
   １）項に記載の固体カラー撮像素子。