JPS6334502A - カラ−固体撮像装置およびその製造方法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はカラー固体Ｒａ装置およびその製造方法に関す
る。

（従来の技術） カラー囚体撮＠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すものである。このカラー固体
瞳像装置は従来の１ｌｉｆＩｉ管に比べて小型軽量、低
消費電力、高信頼性、長寿命などの優れた特徴を有して
おり、特にビデＡカメラ用として需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１＃Ｉ像装置の構成を第３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が所定ビッヂで形成されて画素領域を
形成し−（おり、その上にはフォトダイオード２の上り
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
のバッジベージｄン膜であるＰ　Ｓ　Ｇ　牧４が形成さ
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（図示ゼず）が接続されている。このＰＳＧ
ＷＡ４の上には、フォトダイオード２に対応する部分の
み開口されたアルミニウム鴻光膜５が形成され、さらに
その上に素子受光面を平滑化づるための平滑層６が形成
されている。このトにシアン染色層７が所定のフォトダ
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には染色層は設けない。

なお、色フィルタとなる染色層形成領域は第４図に示す
ように分割１１１３内に形成された画素領域１４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３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ｍ３、その上にパッシベーション膜
、例えばＰＳＧ膜４を形成する。次いで、このＰＳＧ膜
４上にフォトダイオード２に対応する部分が開口したア
ルミニウム鴻光膜５を蒸着およびパターニングにより形
成する。しかる後、全面にアクリル系樹脂等の透明高分
子樹脂層よりなる平滑ｌＩ６を形成する（第３図（ａ）
）。この平Ｗ４１Ｉ！１６は第３図に示されるように、
第４図における分割線１３およびポンディングパッド部
１１のみがエツチング除去された形状となっているのが
一般的である。

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、ゼラチンやカゼイ
ン等の蛋白質またはポリビニルフ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１ＦＪ目のシアン染色！ｒＡ７を形
成する。

ついで、全面に透明高分子樹脂からなる中間層（混色防
止膜）８を形成する（第３図（ｂ））。

以下同様に第３図（Ｃ）に示すように第２層目のイエロ
ー（Ｙｅ）染色層９を形成した後、保護層（オーバーコ
ート層）１０を形成し、カラー固体ＩＦＩＩ像装置が完
成する（第２図（ｄ））。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、従来の製造方法によれば、一般に染色層
形成前の素子の表面は凹凸状の段差を有しており特に画
素部の周辺領域には出力トランジスタ、配線、品種表示
、テスト用の標準パターン等の凸部が存在する。このよ
うな凸部が存在するため、色フイルタ形成用のレジスト
をスビンリーで塗布する場合、上述の凸部からレジトの
ストリエーション（塗布むら）が発生し、画３１Ｓ１４
に達することがある。このようにレジストのストリエー
シヨンが発生するとレジスト膜厚差に伴なって画像読出
しの際色ムラが発生し、カラー固体搬像装置として不良
品となるという問題がある。

本発明はレジストのストリエーションを押さえ、色ムラ
不良のない高品質のカラー固体撮像装置およびこのよう
なカラー固体撮像装置を容易かつ確実にｔｌ造すること
ができる製造方法を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕　　； （問題点を解決するだめの手段） 本発明にかかるカラー固体′ｔｉｓ装置においては半導
体基板表面の画素領域に形成された複数の感光部と、画
素領域の周辺領域に配設された引出し電極部と、この引
出し電極部と画素領域に形成された凸部とに開口部を有
して全面に形成された平滑層と、感光部に対応して平滑
層上に形成された、分離すべき色に応じた複数の染色層
と、この染色層を保護する透明層とを備えており、また
本発明にかかるカラー固体−像装置の製造方法において
は半導体基板表面に複数の感光部を有する画素領域およ
びその周辺領域を形成する１稈と、両県領域およびその
周辺領域上に周辺領域中の引出し電極部に開口部を設け
て絶縁膜を全面に形成する工程と、周辺領域中の引出し
電極部および凸部に開口部を設けて絶縁膜上の全面に平
ｉｆ１層を形成する工程と、この平滑層上の感光部対応
位置に透明被染色層を形成する工程と、被染色層を感光
部が分離すべき色に応じて染色する工程とを備えている
。

（作　用） 本発明にかかるカラー固体園像装釘では周辺領域にある
凸部に平滑層を形成することなく色フィルタ等を形成し
ている。したがって色フイルタ形成後の凸部における高
さが抑えられ、レジスト塗布「、１にこの部分からのス
トリエーションの発生が抑ｔｉｌｌされる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図および第２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１図（ｄ）は本発明にかかるカラー囚体戯像装置の完
成状態を示す素子断面図又゛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Ｃ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、ＰＳＧｐｌｊＩ４、フォトダイ
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ｍｌｌ！１６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。この層は従来と同様にフ
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。

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１９も残しパターンとなっている。そして最
上層には保″：！ｉ層（オーバーコート層）１０が形成
されている。

平滑層６は第２図に示すような周辺領域にある凸部１２
ではエツチング除去され、形成されていない開口部とな
っている。したがっで平滑層６は凸部１２とその周囲部
分上での高さの差を減少させ、固体！ｌｌｉ像装四の完
成後において凸部１２における高さは従来と比べて低く
なりストリエーションの発生は著しく減少する。

次にこのようなカラー固体撮像装置の製造工程を説明す
る。

まず、従来と同様に半導体基板１の表面付近１２フオト
ダイオード２を所定ピッチで形成した侵、その上に絶縁
膜３、ＰＳＧ膜４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、２μｍの膜厚を有するネガ型感光性アクリル
系レジストを用いて基板１上に平滑層６を形成する。こ
の平滑層６を第２図に細ハツチングで示された、分割線
部１３、画集部周辺の凸部１２、およびポンディングパ
ッド部１１を遮光するようなマスクを介して高ＪＥ水銀
ランプで露光し、メチルエチルケトンを用いてエツチン
グすると、第１図（ａ）に示されるような分割線部１３
、ポンディングパッド部１１、凸部１２がエツチング除
去されて間口部となった平滑層６が形成ざれる（第１図
（ａ））。次いで、例えば１％の重クロム酸アンモニウ
ムを含んだカゼインのような水溶性レジストを、平滑化
した基板１上に１．０μｍの膜厚で塗布し、７０℃で４
０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５０ｍＪ／ｃｄの条件で露光する。そ
の俊、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
する部分が残された残しパターンを形成する。

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第１層目のシ
アン染色層７が得られる（第１図（ｂ））　。

次に上記基板上に透明レジスト（例えば商品名ＴＰＲ：
東京応化工業■製）を０．５μｍ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、ボスト
ベークを行ない、ポンディングパッド部と分割線を除い
た領域に中間層（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
定の感光部に対応して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
浸没し純水洗浄、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（第１図（Ｃ））。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。

次に前述したのと同様のレジスト（ＴＰＲ）を用い、中
間図８を形成した工程と同様の方法ににリオーバーコー
ト層（保護ｆｆ）１０を形成し、カラー固体搬像装置が
完成する（第１図（ｄ））。

なお、上記実施例では、シアン、イエロー１緑からなる
色フィルタの形成の場合につい工述べたが、これに限ら
れない。例えば、シアン、イエロー、ホワイトの補色方
式または赤、緑、青の３原色方式の染色層を順次積層し
たカラー固体―像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望撮
像素子、ＢＢＤ　（バケツリレー型鬼子）、またはＣＩ
Ｄ（電荷注入型素子）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
、画素部周辺領域の凸部上に平滑層を形成しないことに
より素子平面全体の凹凸の程度を減少させているため、
レジスト塗布時に凸部からストリエーシヨンが発生しに
くくなる。したがって色むらが減少し、色特性のすぐれ
たカラー固体搬像装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例に係るカラー
固体ｍｍ１ａの製造工程を示す高面図、第２図は第１図
（ｄ）の状態における撮像装置全体およびマスクを示す
平面図、第３図は従来のカラー囚体搬４１１装置製造工
程を示ｇ断面図、第４図は第３図（ｄ）の状態における
撮像装置全体の平面図である。 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（ＰＳＧＩＩ
Ｉ）、５・・・アルミニウム遮光膜、６・・・平ｉｔ’
ｆｌｉｌ、７・・・シアン染色層、８・・・中間ＷＪ（
混色防止膜）、９・・・イエロー染色層、１０・・・保
護層、１１・・・ポンディングパッド部、１２・・・凸
部、１３・・・分割線、１４・・・画素部領域。

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、 前記画素領域の周辺領域に配設された引出し電極部と、 この引出し電極部と前記画素領域に形成された凸部に開
   口部を有して全面に形成された平滑層と、前記感光部に
   対応して前記平滑層上に形成された、分離すべき色に応
   じた複数の染色層と、この染色層を保護する透明層とを
   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、凸部が出力トランジスタ、配線、表示部、テストパ
   ターンの少なくともいずれか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。 ４、引出し電極部に開口部を有して全面に形成された絶
   縁層上に平滑層が形成された特許請求の範囲第３項記載
   のカラー固体撮像装置。 ５、半導体基板表面に複数の感光部を有する画素領域お
   よびその周辺領域を形成する工程と、前記画素領域およ
   びその周辺領域上に、前記周辺領域中の引出し電極部に
   開口部を設けて絶縁膜を全面に形成する工程と、 前記周辺領域中の前記引出し電極部および凸部に開口部
   を設けて前記絶縁膜上の全面に平滑層を形成する工程と
   、 この平滑層上の前記感光部対応位置に透明被染色層を形
   成する工程と、 前記被染色層を前記感光部が分離すベき色に応じて染色
   する工程とを備えたカラー固体撮像装置の製造方法。 ６、被染色層が複数で、各被染色層間に混色防止用の中
   間層が形成される特許請求の範囲第５項記載のカラー固
   体撮像装置の製造方法。 ７、平滑層のパターニングがエッチングで行われる特許
   請求の範囲第５項記載のカラー固体撮像装置の製造方法
   。