JPS62150203A - カラ−固体撮像装置 - 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】 〔発咀の技術分野〕 本発明はカラー固体撮像装置に係り、特に色フィルムク
の形状に関するものである。

〔発明の技術的背景〕

カラー固体１１ｉ１像装置は、光学系を介して入射され
た光を赤、青、緑あるいはこれらの補色等に分離し、カ
ラー信号を電気信号として取出ずものである。このカラ
ー固体撮像装置は従来の躍＠管に比べて小型軽岱、低消
費電力、高信頼性、艮スＩ命などの優れた特徴を有して
おり、特にビデオカメラ用として霊要が増加している他
、広い用途が期待されている。

従来のカラー固体撮像装置の構成を第６図（ｄ）の断面
図を参照して説明する。半導体基板１中の表面に入射さ
れた光を電気信号に変換する光電変換素子であるフォト
ダイオード２が所定ピッチで形成されて画素領域を形成
しており、その上にはフォトダイオード２の上方のみ薄
く形成された酸化膜等の絶縁膜３、さらにその上には転
送用のＣＯＤ　（電荷結合素子）を保護するためのパッ
シベーション膜であるＰＳＧＳｉＯ２成されている。な
お、フォトダイオード２には走査回路または転送電極（
図示せず）が接続されている。このＰＳＧＳｉＯ２には
、フォトダイオード２に対応する部分のみ間口されたア
ルミニウム遮光膜５が形成され、さらにその上に素子受
光面を平滑化するための平滑Ｆｊ６が形成されている。

この上にシアン染色層７が所定のフオトダイオード２の
上方に形成され、混色防止のために全面に形成された中
間層８の上にイエロー染色層９が所定のフォトダイオー
ド２の上方に形成される。また、白色光を検出するフォ
トダイオードの上方には染色層は設けられない。

なＪ３、色フィルタとなる染色層形成領域２４は第４図
に示すように分割線（スクライブライン）２２内に形成
された画素領域２３と全く同じ大きさに形成される。

このようなカラー固体撮像装置は第６図を参照して次の
ようにして製造される。

まず、半導体基板１の表面に、光電変換素子であるフォ
トダイオード２を形成する。つづいて、基板１上に、例
えば酸化膜等の絶縁膜３、その上にパッシベーション膜
、例えばＰＳＧＳｉＯ２成する。次いで、このＰ　Ｓ　
Ｇ　ｌ！ｉｉ４上にフォトダイオード２に対応する部分
が開口したアルミニウム遮光膜５を蒸着およびパターニ
ングにより形成する。しかる後、全面にアクリル樹脂等
の透明高分子樹脂層よりなる平滑層６を形成する（第６
図（ａ））。

次に上記平滑層６の上に水溶性レジストを塗布する。こ
こで、水溶性レジスト材料としては、ぜラチンやカゼイ
ン等の蛋白質またはポリビニルアルコールに感光剤の重
クロム酸アンモニウムを添加したものがある。つづいて
、この水溶性レジストを所定の形状にパターニングし、
染色するための領域を残した後、浸漬等によりシアン（
Ｃｙ）で染色し、第１ＷＩ目のシアン染色層７を形成す
る。

ついで、全面に透明高分子樹脂からなる中１＃ＩＮ（混
色防止膜）８を形成する（第６図（ｂ））。

以下同様に第３図（Ｃ）に示すように第２ＦＪ目のイエ
ロー（Ｙｅ）染色層９を形成した後、保護層（オーバー
コート）Ｍ）１０を形成し、カラー固体撮像装置が完成
する（第６図（ｄ））。

〔背ｍ技術の問題点〕

しかしながら、従来の製造方法によれば、一般に染色図
形成性の素子の表面は凹凸状になっているため、Ｗ■性
の優れたパターンが得られにくいと同時にパターン寸法
および膜厚のばらつきが人ぎくなるという問題がある。

すなわら、第６図に示すように、水溶性レジストの塗布
後、フォトダイオード部領域上のみレジストを残す、い
わゆる残しパターンで染色層を形成する場合、特に第２
層目のイエロー染色層９の形成時には表面の段差が大き
いため、パターン寸法および膜厚のばらつきが大きくな
る傾向がある。従って、上記の水溶性レジストの残しパ
ターンで色フィルタを形成した固体搬像装置の水平ライ
ンごとの感度のばらつきに伴いこれから得られる画質の
色特性、例えば色再現性、色フリッカ（ららつき）、検
すしくビート）などが悪化することになる。

また、第２層目のイエロ一層形成時の水溶性レジストを
塗布する場合、第１層目のシアン層のパターンエツジか
ら塗布むらいわゆるストリエーションが発生するため色
むらの原因となる。その結果、歩留の低下という重大な
問題が起こる。

さらに、色フイルタ領域を固体搬像装置の画素領域と同
じ面積にした場合、画素部周辺のアルミニウム表面で入
射光が乱反射し、それが入射光に混入して、出力信号の
黒レベルが上り、画像のコントラストが低下する、いわ
ゆるフレア現象が発生するという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、染色層のパ
ターン寸法および膜厚のばらつきを小さくし、色再現性
、色フリッカ、色むら等を低減し、画質特性を向上し得
る高品質のカラー固体搬像装置を提供することを目的と
する。

〔発明の概要〕

上記目的達成のため、本発明にかかるカラー固体銀像装
置においては半導体基板表面上の画素領域に形成された
複数の感光部と、画ｉ領域の周囲に配設された引出し電
極部と、感光部の上方に絶縁膜を介して形成され、分離
すべき色に応じた感光部に対応する部分および引出し電
極部が間口されると共に分割線部を含む基板全面に形成
された複数の染色層と、これら染色層の上で開口部に対
応して形成された透明膜厚調整層と、を備えるようにす
る。

づ′なわち、染色層を抜きパターンで形成づ゛ると共に
これをポンディングパッド部のみを除き分割線を含むす
べての基板領域上に形成しているので、抜きパターンの
収縮等に伴う感光部に対する悪影響を防止すると共に、
特に第２層目の水溶性レジストの塗布時にストリエーシ
ョンが発生しにくくその結果、良好な画像を得ることが
できる。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図ないし第４図を参照し
ながら説明する。なお、従来と同一の部材は同符号を付
して説明を省略する。

第２図は本発明にかかるカラー固体銀像装置の完成状態
を示す素子断面図であって半導体基板１中の表面にフォ
トダイオード２が所定ピッチで形成されており、その上
にはフォトダイオード２に対応する部分のみ薄く形成さ
れた絶縁膜３、ＰＳＧＳｉ２０ォトダイオード２に対応
する部分のみ開口されたアルミニウム遮光膜５、平滑層
６が従来装置と同様に形成されている。

この平滑ＷＪ６の上に第１の色フィルタである第１の染
色層７′が形成されている。この層は従来はフォトダイ
オードに対応する部分のみに染色層が形成された残しパ
ターンとなっているが、この実施例では所定のフォトダ
イオードに対応する部分が除去された抜きパターンとな
っている。

第１の染色層７′の上には透明な中間層８が形成されて
おり、その上には第２の染色層９′が形成されている。

この第２の染色層９′も扱きパターンとなっている。さ
らに第１の染色層７′および第２の染色層９′の少くと
も一方が除去されたフォトダイオード対応部分には透明
膜（ホワイトパターン）１１が形成され、平滑化が図ら
れている。最上層には保護層（オーバーコート層）１０
が形成されている。

このようなカラー固体搬像装置のチップ単体状態の平面
図を第１図に示す。同図に示されたように、色フィルタ
となる染色層領域２４は、ポンディレグパッド部および
分離すべき色に応じた感光部に対応する部分を除き、分
割線部を含む基板上のすべての領域に形成されている。

次にこのようなカラー固体撮像装置の製造工程を第３図
Ｊ３よび第４図を参照して説明する。

まず、従来と同様に半導体基板１の表面付近のフォトダ
イオード２を所定ピッチで形成した後、その上に絶縁膜
３、パッシベーションＩｔ！Ｊ４およびアルミニウム遮
光膜５を従来と同様の方法で形成する。つづいて、２μ
ｍの膜厚を有する感光性アクリル樹脂を用いて前記基板
１上に平滑層６を形成する（第３図（ａ））。次いで、
１％の重クロム酸アンモニウムを含んだカゼインレジス
トを、平滑化した基板１上に１．０μｍの膜厚で塗布し
、７０℃で４０分間プリベークした後、高圧水銀ランプ
を用いて所定のマスクを介して５０　ｍ　Ｊ　／　ｃｍ
の条件で露光する。その後、基板１を純水中に１０秒間
浸漬した後、メタノールでリンス処理を施し、所定のフ
ォトダイオードに対応Ｊ−る部分が開口された抜きパタ
ーンを形成する。この広さパターンの色フイルタ領域２
４は前述したように画素部領域２３よりも大きくポンデ
ィングパッド部２１を除いて、分割線２２を含む基板全
面に形成されている。

続いて基板１を６０℃に保持されたシアン染色液に２分
間浸漬し、これを純水洗浄した後、乾燥することにより
所定のフォトダイオードに対応する部分に間口部を有し
た第１層目のシアン染色層７′が得られる（第３図（ｂ
））。

次に上記基板上にレジスト（商品名ＴＰＲ：東京応化工
業曲製）を１．０μｍの膜厚で塗布し、８０℃で２０分
間プリベークした後、高圧水銀ランプにて露光し、これ
を専用現像液に６０秒間侵浸した後、ポストベークを行
ない、色フイルタ領域全面に中間層（混色防止膜）８を
形成する。次いで、前述のシアン染色層形成工程と同様
にして、所定の感光部が扱けたカゼインのパターンを形
成した後、基板１を６０℃に保持したイエロー染色液中
に３分間浸漬し純水洗浄、乾燥を行なって第２層目のイ
エロー染色層９を形成するく第３図（Ｃ））。ここでシ
アン染色パターンと同様、第２図に示寸ように扱きパタ
ーンの色フイルタ領域２４は、ポンディングパッド部２
１を除いた、分υ１線２２を含む基板全面に形成されて
いる。なお、シアン染色層７′およびイエロー染色層９
′が共に形成されたフォトダイオード部では緑のフィル
タが形成されたのと同様な結果となる。

つづいて前述の第１層目のシアン染色層用の抜きパター
ンの抜いた部分と、第２染色層の１友ぎ部分に対応する
部分に、ｌＩη達したのと同様なＩｌｌによりノＪゼイ
ンレジス１−の残しパターン（ホワイト層）２１を形成
する。次に前述したのと同様のレンズｈ（ＴＰＲ）を用
いて中間層８を形成した工程と同様の方法によりオーバ
ーコート層（保護層）１０を形成し、カラー固体躍像装
置が完成する（第２図）。

第４図はデツプ分ｖ４ｆｔＪの状態を示す平面図であっ
て染色層領域２４はポンディングパッド部２１のみは除
かれているが分割線部を含んで隣接するチップ部にも共
通に形成され結果としてウェーハ全面に形成された様子
を示している。

このようにして完成した本発明によるカラー固体昭像装
置において所定開口部とポンディングパッド部のみが除
去された扱きパターンから成る染色層によって、画素部
領域より大きい色フィルタが形成されているため、染色
層が収縮したとしても画素部領域の周辺部で染色層が後
退することによる色むらや画像欠陥は生じない。また染
色層のパターンエツジがないためレジスト塗布時のスト
リエーションを生じず色むら等を発生しにくい。

また染色層が抜きパターンであるため下層との接触面積
が大きく水溶性レジストの剥離が生じにくい。さらに染
色層が除去された部分の上方には透明層であるホワイト
パターンが形成されているため素子表面の平担化が図ら
れるとともにレンズ効果によって膜厚のばらつきに伴う
画像欠陥を防止することができる。

なお、上記実施例では、シアン、イエロー、緑からなる
色フィルタの形成の場合について述べたが、これに限ら
れない。例えば、シアン、イエロー、ホワイト（シアン
、イエローと６抜きパターンとする）の補色方式または
赤、緑、１りの３原色方式の染色層を順次積層したカラ
ー固体踊ｆ４素子を形成することも可能である。もちろ
ん、これらの色フイルタ形成のための染色順序も限定さ
れるものではない。

また、上記実施例では、ＣＯＤ　（°電荷結合素子）を
用いた場合について述べたが、これに限らず、ＭＯ８型
躍像素子、ＢＢＤ　（バケツリレー型素子）、またはＣ
ＩＤ（ｆｆｉ荷注入型素子）にも適用可能である。

〔発明の効果〕

以上実施例に基づいて詳述したように、本発明によれば
、カラーフィルタとなる染色層を抜きパターンで形成し
、しかもこれを分割線部を含む基板全面に形成している
ので、染色層の収縮による画像および色の欠陥をＩＢか
ないばかりか染色層のパターンエツジがないためレジス
ト塗布時のストリエーションによる色むらの発生を防止
できる。

また扱きパターンとなった感光部に対応してホワイトパ
ターンが形成され仝休のｍ厚が一定となり素子表面の平
坦化が図られているので良好な画７１を有するカラー固
体撮像装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるカラー固体囮翻装置の分割され
たチップを示す平面図、第２図はカラー固体撮像装置の
構成を示す断面図、第３図はその製造工程を示す工程別
断面図、第４図は分割前の基板状態を示す平面図、第５
図は従来のカラー固体ｈｉｉ像装置の分割されたチップ
を示す平面図、第６図はその製造工程を示ず工程別断面
図である。 １・・・半導体基板、２・・・フォトダイオード、３・
・・絶縁膜、４・・・パッシベーション膜（ＰＳＧ膜）
、５・・・アルミニウム遮光膜、６・・・平滑層、７・
・・シアン染色層、８・・・中間層（混色防止膜）、９
・・・イエロー染色層、１０・・・保護層、１１・・・
透明層、２１・・・ポンディングパッド部、２２・・・
分割線、２３・・・画素部領域、２４・・・色フイルタ
領域。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板表面の画素領域に形成された複数の感光
   部と、 前記画素領域の周囲に配設された引出し電極部と、 前記感光部の上方に絶縁膜を介して形成され、分離すべ
   き色に応じた前記感光部に対応する部分および引出し電
   極部が開口されると共に分割線部を含む前記基板全面に
   形成された複数の染色層と、これら染色層の上で前記開
   口部に対応して形成された透明薄膜調整層と、 を備えたカラー固体撮像装置。 ２、染色層が染色された水溶性レジスト層である特許請
   求の範囲第１項記載のカラー固体撮像装置。 ３、水溶性レジストが重クロム酸アンモニウムを添加し
   た蛋白質またはポリビニルアルコールである特許請求の
   範囲第２項記載のカラー固体撮像装置。 ４、透明膜厚調整層がパターニングされた水溶性レジス
   ト層である特許請求の範囲第１項記載のカラー固体撮像
   装置。