JPS63213802A - 色フイルタ - 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】 〔概要〕 本発明は、所定の色分布に配設された着色層をｔｆシ、
例えば撮像素子等に取付けられてカラー１ｄ像を実現す
る色フィルタにおいて、 有機レジストに所定色の色素を直接含有させると共にシ
リコンを含有させることにより、従来必要とされた染色
１程を不要とし、かつ耐水性、耐久性を向上させて製造
工程の面木化及び信頼性の向上を行なうことができるよ
うにしたもの−である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は色フィルタに関するもので、ざらに詳しく言え
ば、所定の色相及び所定のパターンで形成された着色層
を積層することにより、入来する光の色分離を行なう色
フィルタに関するものである。

一般に、撮像素子のカラー１ｄ像化及び液晶表示素子の
カラー化を行なうため、１．記各木子には〔１ｆイク状
或はストライブ状の色フィルタを設ＧＪている。

この色フィルタは、例えば赤、青、緑の三原色を有する
各着色層を所定の色分布となるよう積層配設してなる構
成とされている。。

具体的には、ゼラチン（又は力ぎイン）にΦクロム酸カ
リウム等で感光性を付りした感光材１１を、ガラス基板
（所謂ガラスフィルタ方式）或いはね接画素上（所謂オ
ンチップ方式）に塗布し乾燥させた後、これを露光及び
水現像により所定のパターニングを行なう。次に現像に
より残った部分を所望の分光特性を有する染料にて染色
して一つの着色層を形成した後、遠紫外線用レジス１−
（ＤＵ■レジスト）又は電子ビーム用レジスト（ＥＢレ
ジスト）を着色層上に分離層として被覆する。この工程
を例えば赤、青、８夫々に色に対して行なうことにより
、三層の積層構造を有した色フィルタを得ていた。ただ
し、最上層の着色層には分離層の代りに、表面保護膜が
形成される。なお、分ｍｌとしてＤＵ■レジスト又はＥ
Ｂレジストを使用するのは、色フイルタ形成後配線用パ
ッドをつけるため、露光できるようにするためである。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、従来の構成の色フィルタでは、感光材料に肇
クロム酸カリウムを用いており、この車り［１ム酸カリ
ウムは毒性が強く扱いが不便であるという問題点があっ
た。

また同じく感光材料に含まれるゼラチンは耐水性、耐久
性に劣り、また解像力も不良であり、色フィルタに起因
して撮像素子等の信頼性が低−トするという問題点があ
った。

更に感光材料をパターニングした後にＬＪ：利内に浸漬
させ、感光材料を染色す゛る必要があり、かつこの染色
は染料の温度、染色時間を適宜制御Ｊる必要があり、作
成が面倒で製造■稈が複雑化するという問題点があった
。

本発明はこのような点にかんがみてなされたもので、シ
リコン含有レジストに色素を含有させることにより、信
頼性の高い色フィルタを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本−発明は、同じ層では同一で、菫なる唐ではｎいに異
なる所定色相の色素とシリコンとを含有してなる有機レ
ジストをパターン形成してなる複数の着色層と、 この複数の着色層のうち相隣る２つの着色層間に介在さ
れた有機レジストよりなる分ＩＩＷＪと、最上層に形成
された保護層とを積層形成することにより色フィルタを
得た。

（作用〕 色フィルタを上記構成とすることにより、色素が有機レ
ジス１〜に含有されるため、染色を必要とすることなく
有機レジストを所定パターンを残してレジスト除去を行
なうのみで着色層を形成することができる。

また着色層を実質的に形成するレジストは４機レジスト
であるため、耐水性及び耐久性に富む。

また有機レジスト自体が感光性を有しているため、毒性
の強い距り０ム酸カリウム等の感光材を更に含有する必
要はない。

また、有機レジストを用いることにより、多層レジスト
払でパターン形成することが可能となり、加工精度を向
上でき高解像度を実現できる。

更に、有機レジストにシリコンを含有させることにより
、例えば０２プラズマを照射することにより着色層上面
に直接シリコン膜を形成することができ、このシリコン
膜は着色層の保護膜として機能すると其にその膜面は平
坦となるため、着色層のパターニングの際着色層上に塗
布されるホトレジストの塗布状態を良好なものとする。

（実施例） 次に本発明になる色フィルタの一実施例について説明す
る。第１図は本発明の一実施例である色フィルタを設け
てなる固体雇像素了１の断面図である。同図に示す固体
＃！＠素子１は固体撮像素子部２と色フィルタ３とによ
り構成された、所−“ＩＡンヂップ方式の固体照像素子
である。

固体―像素子部２は半導体１謹板４上にフォトダイオー
ド等の受光部５及び光電荷を転送するためのアルミ電極
６等を形成してなる周知の構造を有し、その最上層には
ドープオキサイドＣある燐珪酸ガラス膜７（以下、ｌ）
　Ｓ　Ｇ膜という）が被膜形成されている。受光部５は
１画素に対し１個配設されるものであり、高画質化に伴
い、各受光部５の面積は小とされ高密度化が図られてい
る。

本発明の特徴となる色フィルタ３は、撥数の着色層８（
８８−・８Ｃ，図中梨地で示す）と、着色ｆｆ１８　（
８ａ　〜８ｃ）間に介在する分離ｗ！Ｊ９　（９ａ。

９ｂ）及び最上層に配設される保′Ｊ！！層１０とがＰ
Ｓ　Ｇ　ｌ’Ｊ　７上に直接Ｍ層形成された構造とされ
ている。

着色層８は、遠紫外線に反応するポジレジスト（例えば
ポリグリシジルメタクリレート等、以下ＤｔＪＶレジス
トという）或いは電子ビームに反応するボジレジス１〜
（例えばα・β不飽和カルボンＰａ誘導体ポリマ、以下
ＦＢレジストという）にシリコン（Ｓ　ｉ　）を重石比
にして１０％〜４０％含有し、更に所定の色（赤、青、
緑）の色素を直接含有させた材料よりなる。上記ＤＵｖ
レジスト及びＥＢレジストは共に無毒性の有機レジスト
であり、含有された色素も有機系色素である。従って、
着色層８は耐水性及び耐久性に優れると共に形成時にお
ける取扱いを容易とすることができる。

また各着色層８の上部所定深さ範囲にｔよ、後述する１
本（０２）プラズマ照射によりシリコン層１１が形成さ
れている。上記着色層８は固体搬像素子部２の各受光部
５と対向するよう、かつ所定の色分布となるよう配設位
置を選定されて、後述する形成工程に従い形成される。

分１ｉｌｆｆ層９及び化１１層１０は共に１）ｔＪＶネ
がレジスト或いはＥＦ３ネガレジストのみから構成され
る透明層ｒある。各分１ｌｌｉ層９ａ、９ｂは赤の４色
層８ａと青のｔ／ｉ色層８ｂとを、また青の着色層８ｂ
と緑の着色層８Ｃとを分離する機能をイー１している。

また最上層である保護層１０は固体撮像素子１を保護す
る保護膜とし′Ｃ８１能する。

」記（８１１色層８　（８ａ　〜８　ｃ　）　、５）１
層９（９ａ、９ｂ）、保ｉ！！Ｉ層１０のＶ材とへる［
）ＵＶレジスト及びＥＢレジストは、ｊ（に光の透過特
性が良好であり固体搬像素子１としての解像度を向上さ
せることができる。またＤＬＪＶレジスト及びＥＢレジ
ストは周知のように多層レジスｌ−法に適用でき、従っ
て、着色ＦＪ８の形成において多層レジスト法を用いる
ことにより高粘度にパターン形成を行なうことが可能と
なる。よって高画素化により受光部５が高密度化されて
も、これに伴い着色層８を高密度に精度良く形成するこ
とができ、固体搬像素子１の高解像度化を実現できる。

次に、色フィルタ３の形成工程について第２図を用いて
説明する。尚、第１図と同一構成物については同一符号
を付して説明する。

まず第２図（Ａ）に示されるように、周知の−Ｆ稈で形
成された固体撮像索子部２のＰＳＧ膜７上に、＃Ｊ配し
たＤＵｖレジスト（ＥＢレジストでも可）にシリコンと
色素（赤）とを含有した着色層月別１２（図中梨地で示
す）を、例えばスピン−１−１・法を用いて均一膜厚′
Ｃ塗布する。

続いて第２図（［３）に示す矢印で示されるにうに、着
色層材料１２に０２プラズマを照射する。

これにより、着色層材料１２の表面より所定深さ範囲に
戸って酸化シリコン（Ｓ１０２）の層が形成される（１
′１．下、シリコン層１１という）。このシリコン層１
１は化学的に安定した層であり着色層材料１２を保護す
ると共に、その土面は重用１而となるため、後に積層さ
れる層の形成を容易にし得る。

シリコン層１１が形成された着色層月別１２１には、解
像ｊＵの層れたホトレジスト１３が塗布される（第２図
（Ｃ））。シリコン層１１の存７１によりボ１〜レジス
ト１３は容易に均−塗布することができる。このホトレ
ジスト１３は、赤の着色層８ａ（第１図に示す）のパタ
ーンが形成されてなるマスクを用いて、通常の光露光法
で露光、現像されて第２図（Ｄ）に示されるように、赤
の色分布とされる受光ＰＡ５ａと対向する部分を残して
１ツヂングされる。

次に、上記の残されたホトレジスト１３をマスクとして
ＤＵＶｎ光（波長２００〜３００ｎｒａ）　テ仝面露光
して現像が行なわれる。そして、第２図（［）に示され
るようにホトレジスト１３が積層されている部分を除き
着色層１料１２は剥離され、着色１：１Ｉ８ｔａが形成
される。続いてホトレジス］−１３が除去され′：５２
図（１：）に示される状態どなる１、この状態において
赤の着色層８ａは所定の受光部５ａと対向している。上
記してきた第２図（Ｃ）乃至第２図（Ｆ）に示される工
程は、多層レジスト法の工程である。この多層レジスト
法を用いることにより、微細面積を右する着色層８ａを
＾精度に形成することができ、８画系に対応した色分離
フィルタ部３を形成することが可能となった。

着色層８ａが形成されたＰＳＧ膜７上には、分離層９が
塗布される。この工程に続き、青の着色層８ｂ及び緑の
着色層８Ｃが上記した赤の着色層８ａの形成と同一工程
をくり返して行なうことにより形成され、第１図に示さ
れる色フィルタ３を得る。

上記説明から明らかなように、色フィルタ３の形成工程
には、従来必要とされた面倒な染色工程はなく、色素を
含有した着色ｍ材料１２を囚体踊像素子２上に直接塗布
しパターン形成するため、形成工程の簡素化を実現する
ことができる。

色フィルタ３の形成後、配線パッド部の形成も同様に多
層レジスト法で行なった。またパターン形成は、０２プ
ラズマにより、ＤＵｖレジスト（Ｓｉ含まず）又はＥＢ
レジストをエツチングすることにより行なった。

尚、上記実施例においては固体ｍ＠素ｆ部２上にめ桜色
フィルタ３を形成する所謂オンブップ方式について説明
したが、これに限るもので番まなく、ガラス基板上に着
色層及び分離層、保護層を積層形成する所謂ガラスフィ
ルタにおいても本発明が適用できることは勿論である。

また本発明になる色フィルタは固体撮像水子１のみの適
用に限らず、例えば液晶表示素子のカラー化、踊像管の
カラーストライブフィルタ等、カラー化を行ない得る機
器に対して幅広く用いることができる。

〔発明の効果〕

以上述べてきたように本発明によれば、着色層は所定色
の色素とシリコンを含有してなる有機レジストにより形
成されるため、従来着色層の材料として用いられていた
ゼラチン等に比べ耐水性及び耐久性は共に向上し、これ
に伴い色フィルタの信頼性を向上させることができ、ま
た有機レジストを用いることにより多層レジスト法等の
ＩＸ精度のパターン形成も可能となり、しかもｍ像ｉ子
に用いた場合に＾解像度化を実現でき、一方有機しシス
ト、シリコン、色素は共に笥性はなく安全性を高めるこ
とができ、更に従来必要とされていた面倒な染色工程を
必要としないため、形成工程の面素化を図ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる色フィルタの一実施例を設けてな
る固体撮像素子の断面図、 第２図（Ａ）乃至（Ｇ）は色フィルタの形成工程を説明
するだめの図である。 第１図、第２図において、 １は固体Ｉｉ像素子 ２は固体Ｉｉ像素子部、 ３は色フィルタ、 ５．５ａは受光部、 ７はＰＳＧ膜（燐珪酸ガラス膜）、 ８．８ａ、８ｂ、８ｃは着色層、 ９は分ｍ層、 １０　番よ保ν１層、 １１はシリコン層、 １２は着色層材料、 １３はホトレジストである。 ＋、、、、、’、＋ 避μ象千子 ネコご明ｈ−＊ホ虱刺イみ４色フィルｐｔＲけτ１１４
同本ト声ｄ東膏゛＋（酢面目 第１図 壱フイ嚇りリ形バｊを承丁１目 第２図（１） 壱７４ル？の形ベニ裡（承す輿 老２　；：＞４　（２）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 同じ層では同一で、異なる層では互いに異なる所定色相
   の色素とシリコンとを含有してなる有機レジストをパタ
   ーン形成してなる複数の着色層（８、８ａ〜８ｃ）と、 該複数の着色層（８、８ａ〜８ｃ）のうち相隣る２つの
   着色層間に介在された分離層（９、９ａ、９ｂ）と、 最上層に形成された保護層（１０）とを積層形成してな
   ることを特徴とする色フィルタ。