TW201904045A - 固態攝影元件及固態攝影元件之製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供減少混色的高精細且靈敏度佳的固態攝影元件及其製造方法。本實施形態的固態攝影元件，係在二維配置了複數個光電轉換元件的半導體基板上，具有與各光電轉換元件對應地配置複數顏色的彩色濾光片而成的彩色濾光片圖案的固態攝影元件，其中形成有：在半導體基板(10)與彩色濾光片之間所形成的透射可見光的層、和在相鄰的彩色濾光片之間所形成的透射可見光的層為連續的隔牆層；複數顏色的彩色濾光片當中面積最大的彩色濾光片的邊緣部和隔牆層中所含的邊緣部為連續的，在面積最大的彩色濾光片的側壁中，形成有在蝕刻隔牆層之際的反應生成物層。

Description

固態攝影元件及固態攝影元件之製造方法
本發明係關於固態攝影元件及固態攝影元件之製造方法。
作為關於固態攝影元件及其製造方法的技術，有例如專利文獻1及2中記載的技術。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 日本特開平11-68076號公報
專利文獻2 日本專利第4905760號公報
發明人等檢討了專利文獻2中記載的製造方法，結果得到了如下的知識：在用乾式蝕刻形成各彩色濾光片圖案之際，形成彩色濾光片的材料(彩色濾光片材)係含有有機物和金屬的材料，因此很難用乾式蝕刻進行形狀加工且容易殘留殘渣，此外，在沒有殘渣且形狀佳地進行乾式蝕刻的情況下，容易造成光電轉換元件蝕刻損傷。
本發明係有鑑於上述課題(知識)所完成的發明，目的在於提供減少混色的高精細且靈敏度佳的固態攝影元件及其製造方法。
為了解決課題，本發明的一態樣的固態攝影元件，係在二維配置了複數個光電轉換元件的半導體基板上，具有與各光電轉換元件對應地配置複數顏色的彩色濾光片而成的彩色濾光片圖案的固態攝影元件，其特徵為：在前述半導體基板與前述彩色濾光片圖案之間所形成的第一透射可見光的層、和在相鄰的前述彩色濾光片之間所形成的第二透射可見光的層為連續的，前述第一透射可見光的層和前述第二透射可見光的層包含相同的材料，前述複數顏色的彩色濾光片當中面積最大的彩色濾光片的邊緣和前述第二透射可見光的層的邊緣部為連續的，在前述面積最大的彩色濾光片的側壁中，形成有包含構成前述第一透射可見光的層的成分的反應生成物層。
此外，本發明的一態樣的固態攝影元件之製造方法，係在二維配置了複數個光電轉換元件的半導體基板上，具有與各光電轉換元件對應地配置複數顏色的彩色濾光片而成的彩色濾光片圖案，在前述各彩色濾光片之間及前述各彩色濾光片的下層形成有透射可見光的層的固態攝影元件之製造方法，其特徵為具有：在二維配置了前述複數個光電轉換元件的半導體基板上整面地形成透射可見光的層的步驟；藉由乾式蝕刻，在前述 透射可見光的層中，將前述複數個彩色濾光片圖案當中第一顏色的彩色濾光片圖案的形成處進行開口而進行圖案化的步驟；在前述進行圖案化的步驟後，在開口處塗布第一顏色的彩色濾光片材並加以硬化，從而形成包含第一彩色濾光片的第一彩色濾光片圖案的步驟；用乾式蝕刻，將其他彩色濾光片圖案的形成處，將透射可見光的層、及其上的前述第一顏色的彩色濾光片進行開口的步驟；和藉由光微影將前述其他的彩色濾光片進行圖案化的步驟。
若根據本發明的一態樣的話，便能夠提供減少混色的高精細且靈敏度佳的固態攝影元件及其製造方法。
例如，若根據本發明的一態樣的話，則由於僅藉由用乾式蝕刻來加工容易用乾式蝕刻來加工形狀的透射可見光的層，塗布形成第一顏色的彩色濾光片的材料並加以硬化來形成第一顏色的彩色濾光片，因此容易實現第一顏色的彩色濾光片的薄膜化，且能夠矩形性佳地形成第一顏色的彩色濾光片。因此，能夠藉由縮短微透鏡頂部到裝置的總距離來減少混色，能夠得到高靈敏度化的高精細的固態攝影元件。
10‧‧‧半導體基板
11‧‧‧光電轉換元件
12‧‧‧隔牆層
13‧‧‧上層平坦化層
14‧‧‧第一彩色濾光片
15‧‧‧第二彩色濾光片
16‧‧‧第三彩色濾光片
18‧‧‧微透鏡
20‧‧‧蝕刻遮罩(感光性樹脂層)
20a‧‧‧感光性樹脂遮罩層
20b‧‧‧開口部
30‧‧‧含金屬格子形狀隔牆層
40‧‧‧隔牆層的乾式蝕刻反應生成物層
圖1係本發明的第一實施形態的固態攝影元件的剖面圖。
圖2係本發明的第一實施形態的彩色濾光片排列的部分剖面圖，(a)係圖1的A-A’剖面圖，(b)係圖1的B-B’剖面圖。
圖3係顯示本發明的第一實施形態的透射可見光的表面保護層及隔牆層的形成步驟、及藉由乾式蝕刻法將使用感光性樹脂圖案材料形成第一彩色濾光片之處進行開口的步驟流程的剖面圖。
圖4係顯示本發明的第一實施形態的塗布第一彩色濾光片圖案並加以硬化的步驟、及藉由乾式蝕刻法將使用感光性樹脂圖案材料形成第二以後的彩色濾光片之處進行開口的步驟流程的剖面圖。
圖5係按步驟流程顯示本發明的第一實施形態的藉由光微影製作第二、第三彩色濾光片圖案的步驟的剖面圖。
圖6係按步驟流程顯示本發明的第一實施形態的微透鏡的製作步驟的剖面圖。
圖7係按步驟流程顯示本發明的第一實施形態的用基於深蝕刻(etch back)的轉印方法製作微透鏡的情況的剖面圖。
圖8係按步驟流程顯示本發明的第一實施形態的藉由乾式蝕刻製作第二、第三彩色濾光片圖案的步驟的剖面圖。
圖9係按步驟流程顯示本發明的第一實施形態的藉由乾式蝕刻來將隔牆層進行開口，從而塗布第二、第三彩色濾光片圖案並加以硬化的步驟的剖面圖。
圖10係按步驟流程顯示本發明的第一實施形態的藉由乾式蝕刻來將隔牆層進行開口，從而塗布第二、第三彩色濾光片圖案並加以硬化的步驟的剖面圖。
圖11係按步驟流程顯示本發明的第二實施形態的將第一彩色濾光片圖案形成處進行開口的步驟的剖面圖。
圖12係按步驟流程顯示本發明的第二實施形態的製作第一彩色濾光片圖案的步驟的剖面圖。
圖13係按步驟流程顯示本發明的第二實施形態的藉由光微影製作第二、第三彩色濾光片圖案的步驟的剖面圖。
用以實施發明的形態
以下，針對本發明的實施形態，一邊參照圖式一邊進行說明。
1.第一實施形態 (1-1)固態攝影元件的構成
如圖1所示，本發明的第一實施形態的固態攝影元件具備：具有被二維配置的複數個光電轉換元件11的半導體基板10、配置在半導體基板10上的複數個微透鏡18、和設置在半導體基板10與微透鏡18之間的複數顏色的彩色濾光片14、15、16。複數顏色的彩色濾光片14、15、16係與各光電轉換元件11對應地配置。
此外，第一實施形態的固態攝影元件中，形成在半導體基板10的表面的透射可見光的表面保護層及隔牆 層12係一體形成，同時在彩色濾光片14、15、16的上表面設有上層平坦化層13。第一實施形態的固態攝影元件，在位於彩色濾光片14、15、16的各彩色濾光片間的透射可見光的隔牆層12內係包含格子形狀的含金屬格子形狀隔牆層30。
以下，在說明第一實施形態的固態攝影元件之際，將製造步驟上首先形成的彩色濾光片14定義為第一彩色濾光片。此外，將製造步驟上第二形成的彩色濾光片15定義為第二彩色濾光片，將製造步驟上第三形成的彩色濾光片16定義為第三彩色濾光片。在本實施形態中，以首先形成的彩色濾光片14為面積最大的彩色濾光片的情況進行說明。
此外，較佳為在面積最大的彩色濾光片的側壁中，形成有在蝕刻前述的透射可見光的層之際的反應生成物層40。
以下，針對固態攝影元件的各部分詳細地進行說明。
(光電轉換元件及半導體基板)
光電轉換元件11具有將光轉換為電氣訊號的功能。
一般而言，形成有光電轉換元件11的半導體基板10係基於保護及平坦化表面的目的而用保護膜來形成最表面。半導體基板10係用透射可見光、至少耐得住300℃左右的溫度的材料形成。作為這樣的材料，例如，可舉出：Si、SiO2等的氧化物及SiN等的氮化物、以及它們的混合物等包含Si的材料等。
(微透鏡)
微透鏡18，係配置在半導體基板10的上方，按二維配置在半導體基板10的複數個光電轉換元件11逐一設置。微透鏡18能夠藉由使射入微透鏡18的入射光集光於對應的光電轉換元件11，來彌補光電轉換元件11的靈敏度降低。
(透射可見光的表面保護層及隔牆層)
透射可見光的表面保護層及隔牆層12(以下，亦簡稱為隔牆層12)，係為了保護及平坦化半導體基板10的表面及防止混色，而以隔牆的形式所設置的層。隔牆層12當中表面保護層減少因光電轉換元件11的製作所產生的半導體基板10的上表面的凹凸，減少混色使靈敏度提高。
隔牆層12，若為例如SiO2、ITO、SnO2、ZnO等透射波長為400nm至700nm的可見光，且不妨礙彩色濾光片14、15、16的圖案形成或緊貼性的材料的話，則能夠使用任何材料。此外，較佳為容易用乾式蝕刻進行加工者，更佳為SiO2。
(上層平坦化層)
上層平坦化層13係為了將彩色濾光片14、15、16的上表面平坦化所設置的層。
上層平坦化層13，係由包含一種或複數種例如丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、酚酚醛系樹脂、聚酯系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、三聚氰胺系樹脂、脲系樹脂、苯乙烯系樹脂等樹脂的樹脂而形成。又，上層平坦化層13可以與微透鏡18一體化。
(彩色濾光片)
彩色濾光片14、15、16係對入射光進行分色用的濾光片，且為與各色對應的濾光片。彩色濾光片14、15、16係設置在半導體基板10與微透鏡18之間，利用以與複數個光電轉換元件11分別對應的方式所預先設定的規則圖案來予以配置。
圖2中，平面地顯示各彩色濾光片14、15、16的排列。圖2所示的排列係所謂的拜耳(Bayer)排列。又，圖2(a)係平面地顯示圖1所示的A-A’剖面的圖，且為不含含金屬格子形狀隔牆層30的剖面圖。此外，圖2(b)係平面地顯示圖1所示的B-B’剖面的圖，且為包含含金屬格子形狀隔牆層30的剖面圖。
彩色濾光片14、15、16包含既定顏色的顏料、和熱硬化成分或光硬化成分。例如，彩色濾光片14包含綠色顏料，彩色濾光片15包含藍色顏料，彩色濾光片16包含紅色顏料。
在本實施形態中，針對圖2所示的具有拜耳排列的彩色濾光片的固態攝影元件進行說明。然而，固態攝影元件的彩色濾光片未必限於拜耳排列，此外，彩色濾光 片的顏色也不限於RGB三色。例如，可以將拜耳排列中面積大的綠色彩色濾光片的排列的一部分換成為可見光透射的材料且調整過折射率的透明層，也可以換成含有截止(cut)IR光的材料的透明層。
(1-2)固態攝影元件之製造方法
接著，參照圖3、圖4、圖5及圖6，針對本發明的第一實施形態的固態攝影元件之製造方法進行說明。
(透射可見光的表面保護層及隔牆層內的格子形狀金屬隔牆形成步驟)
如圖3(a)所示，準備具有被二維配置的複數個光電轉換元件11的半導體基板10，在其表面，以與光電轉換元件11對應地位於各彩色濾光片形成處之間的方式形成含金屬格子形狀隔牆層30。為了使通過彩色濾光片的光不進入鄰接的光電轉換元件11，含金屬格子形狀隔牆層30，係由包含一種或複數種例如Al、W、Ti、Cu、Ag等的金屬材料的金屬、或這些金屬的氧化化合物、氮化化合物等的化合物形成。
含金屬格子形狀隔牆層30的形成方法能夠使用公知的方法。例如，使用如下方法形成含金屬格子形狀隔牆層30：在半導體基板10上形成金屬層，用光微影在金屬層上形成用作蝕刻遮罩的遮罩圖案，藉由蝕刻將金屬層形成為格子形狀的方法；用光微影在半導體基板上形成遮罩圖案後，用蒸鍍、濺鍍、CVD等的各種成膜方法形成金屬層，用浮離法(lift-off)將金屬層圖案 化為所要的格子形狀等公知的方法。格子形狀係設定成包圍各光電轉換元件11。
含金屬格子形狀隔牆層30的膜厚(高度)較佳為100nm以上500nm以下左右。此外，在含金屬格子形狀隔牆層30的膜厚比彩色濾光片的膜厚(高度)厚的情況下，在含金屬格子形狀隔牆層30中，光的吸收、反射成分變多。因此，較佳為含金屬格子形狀隔牆層30係以彩色濾光片的膜厚以下的膜厚形成。此外，格子形狀的寬度理想的是100nm以下左右。若寬度變厚，則含金屬格子形狀隔牆層30的面積變大，遮住了朝光電轉換元件11射入的光，因此若能夠減少斜向射入的光的混色的話，則理想的是減薄格子形狀的寬度。
接著，如圖3(b)所示，以覆蓋含金屬格子形狀隔牆層30的方式，在半導體基板10的上部形成透射可見光的隔牆層12。隔牆層12係形成方法依使用的材料組成而不同，例如，能夠用蒸鍍、濺鍍、CVD等的公知的成膜方法形成。此外，形成包含SiO2的層的情況等，可以使用利用SOG(Spin on Glass)塗布包含SiO2的塗液，將該塗液加熱硬化而形成等的簡便方法。藉由這些成膜方法，將內部內含含金屬格子形狀隔牆層30的透射可見光的隔牆層12形成在半導體基板10上。
隔牆層12的膜厚係形成得比含金屬格子形狀隔牆層30的膜厚厚。在本實施形態中，理想的是150nm以上700nm以下左右的膜厚。此外，在隔牆層12的膜厚比彩色濾光片14、15、16的膜厚厚的情況下，從上部 透射隔牆層12的光可能會射入光電轉換元件11，因此隔牆層12的膜厚較佳為比彩色濾光片14、15、16的膜厚薄，例如，理想的是400nm以下左右。
(第一彩色濾光片形成處的開口步驟)
接著，針對圖3(c)~(g)所示的將在形成在半導體基板10上的隔牆層12上形成第一彩色濾光片14之處進行開口的步驟進行說明。如上所述，在本實施形態中，設第一彩色濾光片14於固態攝影元件中具有最大的形成面積。
(蝕刻遮罩圖案形成步驟)
如圖3(c)~圖3(g)所示，在由前步驟形成的隔牆層12上形成具有開口部的蝕刻遮罩圖案。
首先，如圖3(c)所示，在隔牆層12上塗布感光性樹脂遮罩材料並加以乾燥，形成包含感光性樹脂層的蝕刻遮罩20。
接著，如圖3(d)所示，使用光罩(未圖示)對蝕刻遮罩20進行曝光，產生需要的圖案之外可溶於顯影液的化學反應。
接著，如圖3(e)所示，藉由顯影來除去蝕刻遮罩20不需要的部分(曝光部)。藉此，可形成作為具有開口部20b的蝕刻遮罩圖案的感光性樹脂遮罩層20a。在開口部20b中，由後續步驟形成第一彩色濾光片14。
作為構成蝕刻遮罩20的感光性樹脂遮罩材料，例如，能夠將丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、聚醯亞 胺系樹脂、酚酚醛系樹脂、其他具有感光性的樹脂單獨或者混合複數個使用或者是共聚合來使用。此外，將蝕刻遮罩20進行圖案化的光微影製程中使用的曝光機，例如，可舉出：掃描機、步進機、對準機、鏡投影式對準機。此外，可以藉由用電子束的直接描繪、用雷射的描繪等來進行蝕刻遮罩20的曝光。其中，為了形成需要微細化的固態攝影元件的第一彩色濾光片14，一般使用步進機或掃描機。
作為感光性樹脂遮罩材料，為了以高解析製作高精度的圖案，理想的是使用一般的光阻。與用具有感光性的彩色濾光片用材料形成圖案的情況不同，藉由使用光阻，形狀控制容易，能夠形成尺寸精度佳的圖案。
此時使用的光阻，理想的是耐乾式蝕刻性高者。在用作乾式蝕刻時的蝕刻遮罩材的情況下，為了使其與蝕刻構件的蝕刻速度的選擇比提高，大多在顯影後使用稱為後烘烤的熱硬化步驟。但是，若包含熱硬化步驟，則有在乾式蝕刻後，變得很難在用作蝕刻遮罩的殘留阻劑的除去步驟中將其予以除去的情形。因此，作為光阻，較佳為即使不使用熱硬化步驟亦可在其與蝕刻構件之間得到選擇比者。此外，在得不到良好的選擇比的情況下，必須厚厚地形成光阻材料的膜厚，但若厚膜化，則有變得很難形成微細圖案的情形。因此，作為光阻，較佳為耐乾式蝕刻性高的材料。
具體而言，蝕刻遮罩20的材料的感光性樹脂遮罩材料與乾式蝕刻的對象的第一彩色濾光片用材料 的蝕刻速度比(選擇比)較佳為0.5以上，更佳為0.8以上。若為此選擇比的話，便可以不會使感光性樹脂遮罩層20a全部消失地蝕刻隔牆層12。在隔牆層12的膜厚為0.2μm以上0.8μm以下左右的情況下，感光性樹脂遮罩層20a的膜厚理想的是0.5μm以上2.0μm以下左右。
此外，作為此時使用的光阻，可以是正型阻劑或負型阻劑中任一者。然而，若考慮到蝕刻後的光阻除去，則依外部因素，與在化學反應進行而硬化的方向上發生變化的負型阻劑相比，理想的是在化學反應進行而溶解的方向上容易產生化學反應的正型阻劑。
依以上方式操作，形成蝕刻遮罩圖案。
(乾式蝕刻步驟)
如圖3(f)所示，藉由使用感光性樹脂遮罩層20a及乾式蝕刻氣體的乾式蝕刻，將從開口部20b露出的透射可見光的表面保護層及隔牆層12的一部分除去。
作為乾式蝕刻的手法，例如，可舉出：ECR(Electron Cyclotron Resonance)、平行平板磁控、DRM、ICP(Inductively Coupled Plasma)、或者是雙頻型的RIE(Reactive Ion Etching)等。對於蝕刻方式，沒有特別的限制，理想的是能夠以即使寬度數mm以上的大面積圖案或數百nm的微小圖案等的線寬或面積不同，蝕刻速率或蝕刻形狀也不變的方式進行控制的方式者。此外，理想的是使用在尺寸100mm至450mm左右的晶圓整面上，能夠面內均勻地進行乾式蝕刻的控制機構的乾式蝕刻手法。
乾式蝕刻氣體，若為具有反應性(氧化性．還原性)，即有蝕刻性的氣體的話即可。作為具有反應性的氣體，例如，能舉出包含氟、氧、溴、硫及氯等的氣體。此外，能夠將稀有氣體單獨使用或混合來使用，稀有氣體係包含氬或氦等之反應性小、進行由離子狀態下的物理性衝擊所產生的蝕刻的元素。此外，只要是在使用氣體的電漿環境下的乾式蝕刻步驟中，會引發形成所要圖案的反應的氣體，便不限於它們，也可以使用氫或氮等的氣體。
雖然必須依隔牆層12的材料，變更蝕刻氣體，但使用在本實施形態中為較佳的SiO2的情況下，係將氟系氣體及氧系氣體作為蝕刻氣體，或混合它們作為蝕刻氣體來進行蝕刻。此外，為了得到蝕刻速率的控制及垂直性佳的加工，理想的是混合稀有氣體進行蝕刻。在將ITO等的材料用於隔牆層12的情況下，例如，理想的是混合氯或甲烷、氫等的氣體來進行蝕刻。
在任一蝕刻條件下，隔牆層12的下部皆有半導體基板10存在，因此較佳為隔牆層12進行蝕刻而半導體基板10不進行蝕刻的條件。
隔牆層12係透射可見光的材料，因此理想的是形成第一彩色濾光片14之處的下部有隔牆層12殘留的狀態。具體而言，理想的是在進行隔牆層12的乾式蝕刻之際，以多階段進行蝕刻，例如，理想的是在蝕刻至隔牆層12的膜厚的90%左右的階段，減少反應性氣體流量，減小蝕刻速率，在進行蝕刻至隔牆層12的膜厚當中的95%以上且小於100%的階段停止蝕刻。
以上述的條件，如圖3(f)所示，進行隔牆層12的乾式蝕刻至達到或接近半導體基板10表面後，除去感光性樹脂遮罩層20a，從而能夠使形成第一彩色濾光片之處進行開口。
依隔牆層12的材質，在前述的乾式蝕刻步驟中，在表面的平坦性差的情況下，可以組合乾式蝕刻和濕式蝕刻步驟來進行蝕刻。具體而言，可以經過用乾式蝕刻進行蝕刻至隔牆層12的膜厚的80%以上，將剩下的膜厚用濕式蝕刻進行蝕刻等的步驟。但是，在濕式蝕刻的情況下，蝕刻係等向性地進行，因此理想的是最後將有蝕刻損傷的最表面進行控制性佳且可實現異向性蝕刻的乾式蝕刻。
接著，如圖3(g)所示，進行殘留的感光性樹脂遮罩層20a的除去。作為感光性樹脂遮罩層20a的除去方法，例如，可舉出藉由使用藥液或溶劑來將感光性樹脂遮罩層20a溶解、剝離的方法。作為除去感光性樹脂遮罩層20a的溶劑，例如，可將N-甲基-2-吡咯酮、環己酮、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、乳酸甲酯、乳酸丁酯、二甲基亞碸、二乙二醇二乙基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯等的有機溶劑單獨使用或者是使用混合了複數種的混合溶劑。此外，此時使用的溶劑，理想的是不對彩色濾光片用材料造成影響者。若為不對彩色濾光片用材料造成影響者的話，則亦可以是使用酸系的藥品的剝離方法。
此外，作為感光性樹脂遮罩層20a的除去方法，也能夠使用前述的溶劑等的濕式製程以外的方法。例如，能夠藉由使用灰化(ashing)技術的方法來除去感光性樹脂遮罩層20a，灰化技術係使用了光激發或氧電漿之阻劑的灰化技術。此外，也能夠組合這些方法來使用。例如，可以先使用屬利用光激發或氧電漿之灰化技術的灰化技術，將感光性樹脂遮罩層20a表層的由乾式蝕刻所產生的變質層除去後，藉由使用溶劑等的濕式蝕刻來除去剩下的層。此外，若在不對半導體基板10及隔牆層12造成損傷的範圍內的話，則亦可以僅用灰化來除去感光性樹脂遮罩層20a。此外，不僅可使用灰化等的乾式製程，例如，也可以使用利用CMP的研磨步驟等。
藉由使用這些方法來除去感光性樹脂遮罩層20a，從而在半導體基板10上形成格子形狀的含金屬格子形狀隔牆層30，以覆蓋該含金屬格子形狀隔牆層30的方式形成透射可見光的表面保護層及隔牆層12，用蝕刻來除去第一彩色濾光片形成處的隔牆層12而完成開口的形狀。
(第一彩色濾光片形成步驟(第1步驟))
首先，參照圖4，針對在形成在半導體基板10上的隔牆層12的表面，形成第一彩色濾光片14的步驟進行說明。
如圖4(a)所示，在形成在二維配置了複數個光電轉換元件11的半導體基板10上的隔牆層12的表面，塗布 包含以樹脂材料為主要成分並分散有第一顏料(著色劑)的第一樹脂分散液的第一彩色濾光片用材料，而形成第一彩色濾光片14的層。本實施形態的固態攝影元件係假設如圖2所示使用拜耳排列的彩色濾光片。因此，第一顏色較佳為綠色(G)。
作為第一彩色濾光片用材料的樹脂材料，係使用含有環氧樹脂等的熱硬化性樹脂及紫外線硬化樹脂等的光硬化性樹脂的混合樹脂。又，較佳為使光硬化性樹脂的摻合量少於熱硬化性樹脂的摻合量。與使用較多的光硬化性樹脂作為硬化性樹脂的情況不同，藉由使用較多的熱硬化性樹脂作為樹脂材料，可以實現提高第一彩色濾光片14的層的顏料含有率，變得容易形成薄膜且可得到所要的分光特性的第一彩色濾光片14。
然而，雖然本實施形態係以含有熱硬化性樹脂及光硬化性樹脂兩者的混合樹脂進行說明，但未必限於混合樹脂，可以是僅含有任一硬化性樹脂的樹脂。
第一彩色濾光片14的層的膜厚較佳為400nm至800nm左右的膜厚。在本實施形態中，較佳為使用現有手法的感光性彩色阻劑很難增加著色成分的含量的彩色濾光片作為第一彩色濾光片。具體而言，為拜耳排列中的綠色濾光片。
接著，對第一彩色濾光片14的層的整面照射紫外線，將第一彩色濾光片14的層進行光硬化。在本實施形態中，與像現有手法一樣使彩色濾光片用材料具有感光性並進行曝光，從而直接形成所要的圖案的情況不同， 由於將第一彩色濾光片14的層整面進行硬化，因此即使使感光性成分的含量降低也可以進行硬化。此外，可以不進行紫外線照射而以後續步驟的加熱硬化步驟進行。
接著，在200℃以上300℃以下將第一彩色濾光片14的層進行熱硬化。更具體而言，較佳為在230℃以上270℃以下的溫度下進行加熱。在固態攝影元件的製造中，在形成微透鏡18時大多使用200℃以上300℃以下的高溫加熱步驟，故第一彩色濾光片用材料理想的是具有耐高溫性。因此，作為樹脂材料，更佳為使用具有耐高溫性的熱硬化性樹脂。
(蝕刻遮罩圖案形成步驟)
接著，如圖4(b)~圖4(f)所示，在由前步驟形成的第一彩色濾光片14的層及隔牆層12上形成具有開口部的蝕刻遮罩圖案。
首先，如圖4(b)所示，在第一彩色濾光片14的層的表面塗布感光性樹脂遮罩材料並加以乾燥，形成蝕刻遮罩20。
接著，如圖4(c)所示，使用光罩(未圖示)對蝕刻遮罩20進行曝光，產生需要的圖案之外可溶於顯影液的化學反應。
接著，如圖4(d)所示，藉由顯影來除去蝕刻遮罩20不需要的部分(曝光部)。藉此，可形成具有開口部的感光性樹脂遮罩層20a。在開口部的位置中，由後續步驟形成第二彩色濾光片15或第三彩色濾光片16。
(第二以後的彩色濾光片形成處的開口步驟)
如圖4(e)所示，藉由使用蝕刻遮罩圖案及乾式蝕刻氣體的乾式蝕刻，除去從開口部露出的第一彩色濾光片14的層的一部分及下層的隔牆層12的一部分。
作為乾式蝕刻的手法，使用與前述方法相同的方法，所要的開口處係第一彩色濾光片14的層有數百nm左右，在其下有隔牆層12的構造，因而首先需要用乾式蝕刻來除去第一彩色濾光片14的層的步驟。
成為彩色濾光片的層，一般是由包含金屬的有機物構成，並非均勻的層。因此，知道在形成彩色濾光片時，因蝕刻速率變異所引起的殘渣容易產生。在本實施形態中，必須用蝕刻來除去第一彩色濾光片14的層數百nm左右和其下的隔牆層12，理想的是在蝕刻隔牆層12後底面平滑。因此，理想的是在用乾式蝕刻來除去彩色濾光片的材料之際，沒有殘渣殘留的條件。
乾式蝕刻氣體，若為具有反應性(氧化性．還原性)，即有蝕刻性的氣體的話即可。作為具有反應性的氣體，例如，能舉出包含氟、氧、溴、硫及氯等的氣體。此外，能夠將稀有氣體單獨使用或混合來使用，稀有氣體係包含氬或氦等之反應性小、進行由離子狀態下的物理性衝擊所產生的蝕刻的元素。此外，只要是在使用氣體的電漿環境下的乾式蝕刻步驟中，會產生形成所要圖案的反應的氣體，便不限於它們。在本實施形態中，在初期階段，使用將全部氣體流量的90%以上設為稀有 氣體等的離子的蝕刻氣體進行以物理性衝擊為主體的蝕刻，接著使用將氟系氣體或氧系氣體混合於該氣體的蝕刻氣體，從而亦利用化學反應進行使蝕刻速率提升的蝕刻。藉由使蝕刻氣體含有許多稀有氣體，能夠以彩色濾光片的層成為平坦的方式進行蝕刻。
在形成第二以後的彩色濾光片15、16之處的隔牆層12上的第一彩色濾光片14的層的膜厚當中95%以上被蝕刻的階段，變更前述的蝕刻隔牆層12的條件。在蝕刻彩色濾光片的層的階段，確認了彩色濾光片的層中所含的材料的殘渣的情況下，理想的是蝕刻隔牆層12的條件之際，藉由增加稀有氣體流量的比例來使蝕刻速率降低，而平坦地蝕刻隔牆層12。
由於在蝕刻隔牆層12之際使用稀有氣體，因此成為如下狀況：因物理性衝擊，遮罩圖案側壁容易附著反應生成物或蝕刻材料。因此，在隔牆層12及第一彩色濾光片14的側壁上形成包含反應生成物的反應生成物層40。此時的反應生成物層40的寬度係依蝕刻條件而異，較佳為1nm以上50nm以下左右。
接著，進行殘留的感光性樹脂遮罩層20a的除去(參照圖4(f))。就感光性樹脂遮罩層20a的除去而言，例如，可舉出藉由使用藥液或溶劑來不對第一彩色濾光片14造成影響地將感光性樹脂遮罩層20a溶解、剝離的除去方法。作為除去感光性樹脂遮罩層20a的溶劑，例如，可將N-甲基-2-吡咯酮、環己酮、二乙二醇單甲基醚乙酸酯、乳酸甲酯、乳酸丁酯、二甲基亞碸、二 乙二醇二乙基醚、丙二醇單甲基醚、丙二醇單乙基醚、丙二醇單甲基醚乙酸酯等的有機溶劑單獨使用或者是使用混合了複數種的混合溶劑。此外，此時使用的溶劑，理想的是不對彩色濾光片用材料造成影響者。若為不對彩色濾光片用材料造成影響者的話，則亦可以是使用酸系的藥品的剝離方法。
此外，作為感光性樹脂遮罩層20a的除去方法，也能夠使用前述的溶劑等的濕式製程以外的方法。例如，能夠藉由使用灰化技術的方法來除去感光性樹脂遮罩層20a，灰化技術係使用了光激發或氧電漿之阻劑的灰化技術。此外，也能夠組合這些方法來使用。例如，可以先使用屬利用光激發或氧電漿之灰化技術的灰化技術，將感光性樹脂遮罩層20a表層的由乾式蝕刻所產生的變質層除去後，藉由使用溶劑等的濕式蝕刻來除去剩下的層。此外，若在不對第一彩色濾光片用材料造成損傷的範圍內的話，則亦可以僅用灰化來除去感光性樹脂遮罩層20a。此外，不僅可使用灰化等的乾式製程，例如，也可以使用利用CMP的研磨步驟等。
藉由上述步驟，完成了第二以後的彩色濾光片15、16的形成處的開口步驟的形成。在上述步驟蝕刻隔牆層12，從而在含金屬格子形狀隔牆層30及隔牆層12上形成第一彩色濾光片14。此外，由於一次蝕刻第一彩色濾光片14和透射可見光的隔牆層12，因此如圖4(e)所示，得到如下構造：由第一彩色濾光片14的被蝕刻除去而成為邊緣的邊緣部的面、和透射可見光的隔 牆層12的被蝕刻除去而成為邊緣的邊緣部的面，係沒有階差而連續地相連，另外，在該連續地相連的邊緣部的面的外側，附著有包含蝕刻隔牆層12之際的反應生成物的反應生成物層40。
(關於第二以後的彩色濾光片的圖案的形成)
接著，如圖5(a)~圖5(f)所示，形成包含與第一彩色濾光片14不同顏色的顏料的第二、第三彩色濾光片15、16。第二、第三彩色濾光片15、16的圖案的製作方法能夠大致區分為使用2種手法。
第一手法，係將隔牆層12及第一彩色濾光片圖案作為指引圖案(guide pattern)，同時第二、第三彩色濾光片15、16係使用包含光硬化性樹脂的感光性彩色濾光片用材料來形成，並用現有手法選擇性地曝光而形成圖案的手法。
第二手法，係將前述的使第二以後的彩色濾光片形成處進行開口的步驟重複複數次的方法。在已將第一彩色濾光片14及隔牆層12進行圖案形成的半導體基板10的整個表面，塗布第二彩色濾光片用材料。接著，將進行了圖案化的感光性樹脂遮罩材料層作為蝕刻遮罩進行乾式蝕刻，在第三彩色濾光片16形成處設置開口部。最後，在該場所塗布第三彩色濾光片用材料，用研磨等來除去多餘的彩色濾光片，從而在開口部內形成第三彩色濾光片16的手法。在使用此第二手法的情況下，在將前述的第二以後的彩色濾光片形成處進行開口 的步驟之際，係用蝕刻來除去第二、第三彩色濾光片形成處的隔牆層12，但也可以使用如下的手法：僅將第二彩色濾光片形成處進行開口，塗布第二彩色濾光片15並進行硬化，使用經圖案化的感光性樹脂遮罩材料，使第三彩色濾光片形成處進行開口。在此手法的情況下，能夠減少容易產生殘渣的彩色濾光片的材料的蝕刻量，因此有能夠平坦地形成隔牆層12的優點。又，在能夠用第一手法將第二以後的彩色濾光片15、16加工成所要的形狀的情況下，能夠削減步驟數，因此第一手法比第二手法好。
(形成第二以後的彩色濾光片的圖案的第一手法)
首先，針對形成第二以後的彩色濾光片15、16的圖案的第一手法，使用圖5(a)~圖5(f)進行說明。第一手法的特徵為第二彩色濾光片15使用具有感光性成分的彩色濾光片的材料(彩色阻劑)。
如圖5(a)所示，在已將第一彩色濾光片14及隔牆層12進行圖案形成的半導體基板10的整個表面，塗布感光性彩色濾光片用材料作為第二彩色濾光片用材料，即在開口部20b整面塗布感光性彩色濾光片用材料並使其乾燥而形成第二彩色濾光片15的層。此時使用的感光性彩色濾光片用材料含有藉由照射光來進行硬化的負型感光性成分。第二彩色濾光片15的膜厚較佳為以400nm至1000nm的膜厚形成。在厚厚地形成膜厚的情況下，能夠使著色顏料的濃度降低，因此能夠增多感光性硬化成分的含量，形狀控制性提高。
接著，如圖5(b)所示，對形成第二彩色濾光片15的部分，使用光罩進行曝光，使第二彩色濾光片15的層的一部分進行光硬化。
接著，如圖5(c)所示，用顯影步驟除去未被選擇性地曝光的第二彩色濾光片15的層的一部分。接著，為了使進行了曝光的第二彩色濾光片15的層的一部分和半導體基板10的緊貼性提高、及使實際利用裝置下的耐熱性提高，藉由進行高溫加熱下的硬化處理來使殘留的第二彩色濾光片15的層硬化。藉此，形成第二彩色濾光片15。此時，硬化使用的溫度較佳為200℃以上。
接著，如圖5(d)所示，將第三彩色濾光片用材料塗布在半導體基板10整面而形成第三彩色濾光片16的層。第三彩色濾光片16的膜厚較佳為以400nm至1000nm的膜厚形成。在厚厚地形成膜厚的情況下，能夠使著色顏料的濃度降低，因此能夠增多感光性硬化成分的含量，形狀控制性提高。
接著，如圖5(e)所示，將第三彩色濾光片16的層當中形成第三彩色濾光片16之處選擇性地曝光，使第三彩色濾光片16的層的一部分進行光硬化。
接著，如圖5(f)所示，將感光性的第三彩色濾光片16的層進行顯影，除去未被曝光的第三彩色濾光片16的層的一部分。接著，為了使進行了曝光的第三彩色濾光片16的層的一部分和半導體基板10的緊貼性提高、及使實際利用裝置下的耐熱性提高，藉由進行高溫加熱下的硬化處理來使殘留的第三彩色濾光片16的層硬化。藉此，形成第三彩色濾光片16。
又，將此第二彩色濾光片15以後的圖案形成步驟重複進行，從而能夠形成所要色數的彩色濾光片。
接著，如圖6(a)所示，在所形成的彩色濾光片14、15、16上形成上層平坦化層13。上層平坦化層13，係由包含一種或複數種例如丙烯酸系樹脂、環氧系樹脂、聚醯亞胺系樹脂、酚酚醛系樹脂、聚酯系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、三聚氰胺系樹脂、脲系樹脂及苯乙烯系樹脂等樹脂的樹脂而形成。此外，上層平坦化層13不限於這些樹脂，若為透射波長為400nm至700nm的可見光，且不妨害彩色濾光片14、15、16的圖案形成或緊貼性的材料的話，便能夠使用任何材料。上層平坦化層13較佳為由不對彩色濾光片14、15、16的分光特性造成影響的樹脂形成。例如，較佳為以對波長為400nm至700nm的可見光，成為透射率90%以上的方式形成。例如，能夠使用包含一種或複數種上述的丙烯酸系樹脂等的樹脂材料的樹脂來形成。在此情況下，上層平坦化層13能夠藉由將樹脂材料塗布在半導體基板10的表面並進行加熱而硬化來形成。此外，上層平坦化層13，例如，也能夠使用氧化物或氮化物等化合物來形成。在此情況下，上層平坦化層13，例如，能夠藉由蒸鍍、濺鍍、CVD等各種成膜方法來形成。
最後，如圖6(b)所示，在上層平坦化層13上，形成微透鏡18。微透鏡18係例如藉由使用熱流的製作方法、利用灰階遮罩(gray tone mask)的微透鏡製作方法、使用乾式蝕刻的朝上層平坦化層13轉印微透鏡的方法等公知的技術來形成。
使用利用形狀控制性優異的乾式蝕刻的圖案化技術來形成微透鏡的方法，係如圖7(a)所示，首先將最終成為微透鏡的透明樹脂層(可以兼作上層平坦化層13。在圖7(a)中圖示兼作上層平坦化層13的情況)形成在彩色濾光片14、15、16上。接著，如圖7(b)所示，藉由熱流法在該透明樹脂層上形成微透鏡18的母模(透鏡母模)。接著，如圖7(c)所示，將該透鏡母模作為遮罩，藉由乾式蝕刻的手法來將透鏡母模形狀轉印於透明樹脂層這樣的方法。藉由選擇透鏡母模的高度或材料、調整蝕刻的條件，能夠將適當的透鏡形狀轉印於透明樹脂層。
藉由使用上述方法，可以控制性佳地形成微透鏡18。理想的是使用此手法，以微透鏡18的透鏡頂部至透鏡底部的高度成為400~800nm的方式製作微透鏡18。
藉由以上步驟，完成本實施形態的固態攝影元件。
在本實施形態中，理想的是首先形成面積最大的彩色濾光片作為第一彩色濾光片14。然後，第二彩色濾光片15及第三彩色濾光片16係使用具有感光性的彩色阻劑並藉由光微影分別形成。
使用具有感光性的彩色阻劑的技術係現有的彩色濾光片圖案的製造技術。第一彩色濾光片用材料及隔牆層12係矩形性佳地形成，能夠將此圖案作為指引圖案，以填補在四周被包圍之場所的方式形成第二、第三彩色濾光片15、16。因此，即使是在第二以後的彩色濾光片使用具有感光性的彩色阻劑的情況下，也不必像 以往一樣作成重視解析度的彩色阻劑。因此，能夠減少光硬化性樹脂中的光硬化成分，故能夠增多彩色濾光片用材料中的著色成分的比例，能夠運用在彩色濾光片15、16的薄膜化。
形成第二以後的彩色濾光片15、16之處，係在蝕刻第一彩色濾光片14時在蝕刻步驟中除去了隔牆層12，成為半導體基板10或者是隔牆層12露出表面的步驟。在此情況下，可認為半導體基板10或者是隔牆層12的表面氧化，成為親水性。若在光微影步驟中，在這樣的半導體基板10或者是隔牆層12的表面形成第二以後的彩色濾光片，則有顯影液侵入具有親水性的半導體基板10或者是隔牆層12與第二以後的彩色濾光片接觸的部分的情形。因此，可推定第二以後的彩色濾光片圖案(第二、第三彩色濾光片15、16的圖案)會被剝離。因此，依表面狀態，藉由既有的手法，例如HDMS(六甲基二矽氮烷)處理等的方法來將露出的表面作成疏水性，從而能夠降低第二以後的彩色濾光片圖案被剝離的可能性。
此外，在本實施形態中，第一彩色濾光片14，理想的是用參與光硬化的樹脂成分等的含有率少且顏料含有率高的彩色濾光片用材料形成。特別理想的是，將第一顏色的彩色濾光片用材料中的顏料含有率構成為70質量%以上。藉此，即使第一彩色濾光片用材料中包含在使用現有的感光性彩色阻劑的光微影製程中會成為硬化不充分的濃度的顏料，也能夠精度佳且沒有殘 渣或剝離地形成第一彩色濾光片14。具體而言，在使用綠色濾光片作為第一彩色濾光片14的情況下，能夠減少紅色濾光片或者藍色濾光片的光硬化成分。因此，即使提高顏料含有率，也能夠容易地用光微影形成各彩色濾光片圖案。
不論依何種理由，較佳為使用以不將重點放在圖案形成而放在光硬化上、減少感光性成分、進一步用熱硬化成分使其硬化者為主體的第一彩色濾光片用材料來形成首先的第一彩色濾光片14。藉由這樣操作，第一彩色濾光片14緊貼在半導體基板10及隔牆層12，在形成其他彩色濾光片時沒有殘渣或剝離產生，還能夠作成高解析度。然後，第二、第三彩色濾光片15、16可使用感光性的第二、第三彩色濾光片用材料，用步驟少且效率佳的光微影的形成工法形成。藉由這樣操作，首先形成的第一彩色濾光片14的圖案成為精確的圖案，能夠用光微影來形狀佳地形成第二、第三彩色濾光片15、16的圖案。
(形成第二以後的彩色濾光片的圖案的第二手法)
接著，針對形成第二以後的彩色濾光片15、16的圖案的第二手法，使用圖8(a)~圖8(h)進行說明。第二手法的特徵在於用不具有感光性的彩色濾光片用材料形成第二、第三彩色濾光片15、16的各層。以下，針對此情況，使用圖進行說明。
如圖8(a)所示，準備前述第一彩色濾光片14及隔牆層12係第二以後的彩色濾光片形成處已開口的基板，進行第二彩色濾光片用材料的塗布。此時使用的第二彩色濾光片用材料係使用不具有感光性、藉由加熱而硬化的熱硬化型的樹脂材料。第二彩色濾光片用材料不具有感光性，故如前所述，不需要添加感光性成分而變得容易提高顏料濃度。因此，可以實現第二彩色濾光片15的膜厚的薄膜化。之後，為了將第二彩色濾光片用材料進行硬化而形成第二彩色濾光片15的層，而進行高溫下的加熱。加熱溫度較佳為在不對裝置造成影響的範圍內的加熱，具體而言，為300℃以下，更佳為240℃以下。
接著，如圖8(b)所示，在第二彩色濾光片15的層的上部塗布感光性樹脂遮罩材料形成蝕刻遮罩20。
接著，如圖8(c)、(d)所示，以配置第三彩色濾光片16的場所開口的方式進行曝光、顯影，形成設有開口部的感光性樹脂遮罩層20a。
接著，如圖8(e)所示，使用利用了設有開口部的感光性樹脂遮罩層20a的乾式蝕刻技術，在第二彩色濾光片15的層的區域中，為了配置第三彩色濾光片16而除去不需要的部分來形成開口部。此時，可以對感光性樹脂遮罩層20a進行加熱或紫外線照射等的硬化處理。如圖8(f)所示，藉由利用溶劑的剝離、清洗或者利用光激發或氧電漿的灰化處理的灰化等公知的除去方法來除去感光性樹脂遮罩層20a。藉此，在形成第三彩色 濾光片16的位置係設有開口部，在其他的位置係形成有第一彩色濾光片14和第二彩色濾光片15。
接著，如圖8(g)所示，對形成有第一彩色濾光片14和第二彩色濾光片15的半導體基板10的整面，以填補開口部的方式塗布第三彩色濾光片用材料，進行加熱硬化而形成第三彩色濾光片16的層。之後，如圖8(h)所示，使用例如CMP等的研磨步驟或乾式蝕刻技術，將第一、第二彩色濾光片14、15上的多餘的第三彩色濾光片16的層進行深蝕刻步驟至既定膜厚為止。最後，藉由使用平坦化或除去所要的膜厚等公知的技術的步驟來除去多餘的第三彩色濾光片16的層，製成第三彩色濾光片16。
在形成第四以後的彩色濾光片的情況下，與第二、第三彩色濾光片15、16同樣地進行彩色濾光片用材料的塗布、硬化處理。之後，將進行圖案化而設有開口部的感光性樹脂材料作為感光性樹脂遮罩層20a進行乾式蝕刻，之後除去多餘的感光性樹脂遮罩層20a，從而能夠形成複數顏色的彩色濾光片。
在形成的複數顏色的彩色濾光片上形成前述的上層平坦化層13及微透鏡18，從而完成本實施形態的固態攝影元件。
前述的用乾式蝕刻形成全部顏色的第二手法，為了將第三彩色濾光片形成處進行開口，需要進行第二彩色濾光片之所有對應膜厚的乾式蝕刻。但是，彩色濾光片的材料係在乾式蝕刻之際容易產生殘渣。因 此，如圖9(a)~(n)所示，可以分別用乾式蝕刻來形成第二、第三彩色濾光片形成處的隔牆層12。於此，使用圖9說明分別形成第二、第三彩色濾光片形成處的隔牆層12的情況。
如圖9(a)~圖9(d)所示，在由前步驟形成的第一彩色濾光片14的層、及隔牆層12上，形成第二彩色濾光片形成處具有開口部的蝕刻遮罩圖案。
首先，如圖9(a)所示，準備形成有第一彩色濾光片14的層和隔牆層12的半導體基板10。
接著，如圖9(b)所示，在第一彩色濾光片14的層的表面塗布感光性樹脂遮罩材料並加以乾燥，形成蝕刻遮罩20。
接著，如圖9(c)所示，使用光罩(未圖示)對蝕刻遮罩20進行曝光，產生需要的圖案之外可溶於顯影液的化學反應。
接著，如圖9(d)所示，藉由顯影來除去蝕刻遮罩20不需要的部分(曝光部)。藉此，可形成具有開口部的感光性樹脂遮罩層20a。在開口部中，由後續步驟形成第二彩色濾光片15。
接著，如圖9(e)所示，藉由使用前述的具有開口部的感光性樹脂遮罩層20a的乾式蝕刻技術，在第一彩色濾光片14的層及隔牆層12的區域中，為了配置第二彩色濾光片16而除去不需要的部分來形成開口部。此時，可以對感光性樹脂遮罩層20a進行加熱或紫外線照射等的硬化處理。
接著，如圖9(f)所示，藉由利用溶劑的剝離、清洗或者利用光激發或氧電漿的灰化處理的灰化等公知的除去方法來除去感光性樹脂遮罩層20a。藉此，在形成第二彩色濾光片15的位置係設有開口部，在其他的位置係形成有第一彩色濾光片14和隔牆層12。
接著，如圖10(g)所示，對形成有第一彩色濾光片14和隔牆層12的半導體基板10的整面，以填補開口的方式塗布第二彩色濾光片用材料，進行加熱硬化而形成第二彩色濾光片15的層。
如圖10(h)~圖10(k)所示，在由前步驟形成的第一彩色濾光片14的層、第二彩色濾光片15的層及隔牆層12上，形成第三彩色濾光片形成處具有開口部的蝕刻遮罩圖案。
首先，如圖10(h)所示，塗布感光性樹脂遮罩材料並加以乾燥，形成蝕刻遮罩20。
接著，如圖10(i)所示，使用光罩(未圖示)對蝕刻遮罩20進行曝光，產生需要的圖案之外可溶於顯影液的化學反應。
接著，如圖10(j)所示，藉由顯影來除去蝕刻遮罩20不需要的部分(曝光部)。藉此，可形成具有開口部的感光性樹脂遮罩層20a。在開口部20b中，由後續步驟形成第三彩色濾光片。
接著，如圖10(k)所示，藉由使用前述的具有開口部的感光性樹脂遮罩層20a的乾式蝕刻技術，在第一彩色濾光片14的層、第二彩色濾光片15及隔牆層 12的區域中，為了配置第三彩色濾光片16而除去不需要的部分來形成開口部。此時，可以對感光性樹脂遮罩層20a進行加熱或紫外線照射等的硬化處理。
接著，如圖10(l)所示，藉由利用溶劑的剝離、清洗或者利用光激發或氧電漿的灰化處理的灰化等公知的除去方法來除去感光性樹脂遮罩層20a。藉此，在形成第三彩色濾光片15的位置係設有開口部，在其他的位置係形成有第一彩色濾光片14、第二彩色濾光片15和隔牆層12。
接著，如圖10(m)所示，對形成有第一彩色濾光片14、第二彩色濾光片15和隔牆層12的半導體基板10的整面，以填補開口部的方式塗布第三彩色濾光片用材料，進行加熱硬化而形成第三彩色濾光片16的層。
之後，如圖10(n)所示，使用例如CMP等的研磨步驟或乾式蝕刻技術，將第一、第二彩色濾光片14、15上的多餘的第三彩色濾光片16的層進行深蝕刻步驟至既定膜厚為止。最後，藉由使用平坦化或除去所要的膜厚等公知的技術的步驟來除去多餘的第三彩色濾光片16的層，製成第三彩色濾光片16。
在用乾式蝕刻形成全部彩色濾光片的情況下，藉由使用圖9及圖10中所示的手法，成為如下的構成：不需要將容易產生殘渣的彩色濾光片的材料進行對應彩色濾光片膜厚的蝕刻，而是將隔牆層12的材料進行對應彩色濾光片膜厚的蝕刻。在使用SiO2或ITO等作為 隔牆層12的材料的情況下，依蝕刻條件，容易輕易地進行形狀控制，因此有容易蝕刻成所要形狀的優點。
上述第一手法係用光微影形成第二彩色濾光片15以後的彩色濾光片的手法。即，在第一手法中，使第二彩色濾光片15以後的彩色濾光片用材料具有光硬化性，選擇性地進行曝光、顯影而形成第二彩色濾光片15以後者。
此外，上述的第二手法係將乾式蝕刻重複複數次的形成方法。在第二手法中，使第二彩色濾光片15以後的彩色濾光片用材料不具有感光性成分而具有熱硬化成分，塗布在整面並進行熱硬化。然後，在想殘留的第一及第二彩色濾光片14、15上形成感光性樹脂遮罩材料作為蝕刻遮罩，第二彩色濾光片15以後亦用乾式蝕刻來製作。這2個手法係藉由重複相同的步驟來形成第二、第三彩色濾光片15、16，但若可得到所要的分光特性的話，則可以組合這些步驟來使用。
在第一實施形態中，第一彩色濾光片14使用熱硬化性樹脂和光硬化性樹脂兩者。又，第一彩色濾光片14可使用熱硬化性樹脂或光硬化性樹脂中任一項。此外，在第一彩色濾光片14的硬化步驟中，使用利用曝光的光硬化及利用熱的加熱硬化。為了將彩色濾光片薄膜化，需要提高顏料濃度，但若顏料含有率高，則變得容易造成耐溶劑性降低。因此，認為可能在顯影步驟、或蝕刻遮罩除去步驟、第二以後的彩色濾光片15、16的塗布、顯影步驟等中與溶劑接觸之際，因第一彩色 濾光片14的成分溶出而對分光特性造成影響。藉由混合感光性的光硬化性樹脂而進行曝光，將彩色濾光片的表面硬化，藉由混合熱硬化性樹脂而在高溫下加熱硬化，從而使彩色濾光片的內部及表面硬化，有使耐溶劑性提高的效果。在本實施形態中，由於使用藉由乾式蝕刻而形狀控制容易之透射可見光的隔牆層12，因此是尺寸控制的自由度高的構成。因此，容易薄薄地形成彩色濾光片間的隔牆的寬度。藉由使用此特性，有在像素尺寸低於1.4μm×1.4μm程度(level)的攝影元件方面，形狀製作容易的效果。
2.第二實施形態
以下，參照圖11，針對本發明的第二實施形態的固態攝影元件及固態攝影元件之製造方法進行說明。本發明的第二實施形態的固態攝影元件，構造係沒有第一實施形態的含金屬格子形狀隔牆層30的構造。
(2-1)固態攝影元件的構成
第二實施形態的固態攝影元件，隔牆層12內不含含金屬格子形狀隔牆層30，因此可以窄窄地形成隔牆層12的寬度。此外，藉由將隔牆層12的折射率改為彩色濾光片的材料的折射率，可以減少混色。因此，與沒有含金屬格子形狀隔牆層30及隔牆層12的現有構造相比，能夠抑制混色，在用乾式蝕刻除去彩色濾光片之際，能夠減少殘渣，能夠矩形性佳地形成各彩色濾光片14、15、16，可以降低彩色濾光片的膜厚。
本發明的第二實施形態的固態攝影元件具備：具有被二維配置的複數個光電轉換元件11的半導體基板10、和微透鏡18。此外，第二實施形態的固態攝影元件具備：設置在半導體基板10與微透鏡18之間的複數顏色的彩色濾光片14、15、16和設置在半導體基板10上的隔牆層12、和設置在彩色濾光片14、15、16表面上的上層平坦化層13。
又，在第二實施形態的固態攝影元件中，在為與第一實施形態的固態攝影元件的各部分相同的構成的情況下，便賦予與第一實施形態中使用的元件符號相同的元件符號。即，具有光電轉換元件11的半導體基板10、隔牆層12、彩色濾光片14、15、16、上層平坦化層13及微透鏡18分別是與第一實施形態的固態攝影元件的各部分相同的構成。因此，對於關於與第一實施形態的固態攝影元件的各部分共通的部分的詳細說明，予以省略。
(2-2)固態攝影元件之製造方法
接著，參照圖11，針對本發明的第二實施形態的固態攝影元件之製造方法進行說明。
如圖11(a)所示，在具有被二維配置的複數個光電轉換元件11的半導體基板10上形成隔牆層12。
接著，如圖11(b)~圖11(d)所示，在隔牆層12上形成蝕刻遮罩20，形成感光性樹脂遮罩層20a。
即，使用光罩，以第一彩色濾光片形成處開口的方式進行曝光、顯影，從而形成感光性樹脂遮罩層20a。在形成此感光性樹脂遮罩層20a之際，與第一實施形態不同，可以大大地形成第一彩色濾光片形成處的尺寸。此外，亦可在使第二、第三彩色濾光片形成處進行開口之際，同樣地增大尺寸。各彩色濾光片間的隔牆層12的寬度較佳為1nm至200nm左右的寬度，更佳為以成為5nm至50nm的寬度的方式，形成在用乾式蝕刻來加工隔牆層12之際使用的蝕刻遮罩。
之後的步驟與前述的第一實施形態的步驟相同(參照圖11(e)、(f)、圖12、圖13)。因此，省略說明。
又，上述各實施形態，係針對使用綠色濾光片作為第一彩色濾光片14的情況進行說明，但本發明不限於此。例如，可以使用藍色濾光片作為第一彩色濾光片14，也可以使用紅色濾光片作為第一彩色濾光片14。即，本實施形態的固態攝影元件之製造方法，係製成包含構成固態攝影元件所具備的複數顏色的彩色濾光片14、15、16的樹脂、和將顏色賦予彩色濾光片14、15、16的顏料者，若為在將彩色濾光片14、15、16所含的顏料的濃度作成50質量%以上之際，選擇彩色濾光片14、15、16當中，在藉由構成彩色濾光片的樹脂所含的感光性成分來進行硬化而形成形狀之際，邊緣部的曲率半徑成為最大的彩色濾光片作為第一顏色的彩色濾光片者的話即可，並未限定第一顏色的彩色濾光片的顏色。
[實施例]
以下，針對本發明的固態攝影元件及固態攝影元件，藉由實施例具體地進行說明。
<實施例1>
藉由CVD，在具備被二維配置的光電轉換元件的半導體基板上形成對應200nm膜厚的鎢膜。接著，使用旋轉塗布機，以1000rpm的轉速，將正型阻劑(OFPR-800：東京應化工業股份有限公司製)進行旋轉塗布後，在90℃下進行預烘烤1分鐘。藉此，製作以膜厚1.5μm塗布感光性樹脂遮罩材料層(蝕刻遮罩)的光阻的樣品。
此作為感光性樹脂遮罩材料層的正型阻劑係藉由紫外線照射來產生化學反應而可溶解於顯影液。
對此樣品進行透過光罩進行曝光的光微影。曝光裝置係使用光源使用了i線波長的曝光裝置。
接著，使用2.38質量%的TMAH(氫化四甲銨)作為顯影液進行顯影步驟，在形成第二、第三彩色濾光片的場所形成具有開口部的感光性樹脂遮罩層。在使用正型阻劑之際，大多進行顯影後脫水烘烤，進行作為感光性樹脂遮罩材料層的光阻的硬化。這次是在120度的溫度下實施脫水烘烤。以作為綠色濾光片之第一彩色濾光片的膜厚的2倍以上的1.5μm膜厚，來形成阻劑的膜厚。
接著，使用所形成的感光性樹脂遮罩層，進行乾式蝕刻。此時，使用的乾式蝕刻裝置係平行平板方式的乾式蝕刻裝置。此外，以不對基底的半導體基板 造成影響的方式，在途中進行蝕刻條件的變更，以多階段實施乾式蝕刻。
首先，使用混合了SF6、Ar二種氣體的氣體物種實施蝕刻。將SF6的氣體流量設為50ml/min，將Ar的氣體流量設為100ml/min。此外，將此時的腔室內壓力設為2Pa的壓力，將RF功率設為1000W來實施。使用此條件，在進行蝕刻至相當於鎢層的總膜厚200nm當中90%的180nm左右的階段，變更為以下的蝕刻條件。
接著，使用混合了SF6、O2、Ar三種氣體的氣體物種實施蝕刻。將SF6的氣體流量設為5ml/min，將O2的氣體流量設為50ml/min，將Ar的氣體流量設為100ml/min，用蝕刻除去鎢層的全部膜厚。
接著，進行用作蝕刻遮罩的感光性樹脂遮罩材料的除去。此時使用的方法係使用溶劑的方法，使用剝離液104(東京應化工業股份有限公司製)、用噴灑清洗裝置進行阻劑的除去。之後，進行利用氧電漿的灰化，進行殘留的阻劑的除去。藉由這些步驟，在半導體基板上以格子形狀、以膜厚200nm、寬度80nm形成鎢隔牆構造。
接著，以轉速1000rpm將SOG進行旋轉塗布，藉由加熱板在250℃下進行30分鐘的加熱處理，從而以填補格子形狀的鎢隔牆構造的形式，以膜厚350nm形成SiO2。
接著，使用旋轉塗布機，以1000rpm的轉速將正型阻劑(OFPR-800：東京應化工業股份有限公司製)進行旋轉塗布後，在90℃下進行預烘烤1分鐘。藉此， 製作以膜厚1.5μm塗布感光性樹脂遮罩材料層的光阻的樣品。
此作為感光性樹脂遮罩材料層的正型阻劑係藉由紫外線照射來產生化學反應而可溶解於顯影液。
對此樣品進行透過光罩進行曝光的光微影。曝光裝置係使用光源使用了i線波長的曝光裝置。
接著，使用2.38質量%的TMAH(氫化四甲銨)作為顯影液進行顯影步驟，在形成第二、第三彩色濾光片的場所形成具有開口部的感光性樹脂遮罩層。在使用正型阻劑之際，大多進行顯影後脫水烘烤，進行作為感光性樹脂遮罩材料層的光阻的硬化。這次是在120度的溫度下實施脫水烘烤。以作為綠色濾光片之第一彩色濾光片的膜厚的2倍以上的1.5μm膜厚，來形成阻劑的膜厚。此時的開口部圖案為0.9μm×0.9μm。
接著，使用所形成的感光性樹脂遮罩層，進行乾式蝕刻。此時，使用的乾式蝕刻裝置係平行平板方式的乾式蝕刻裝置。此外，以不對基底的半導體基板造成影響的方式，在途中進行蝕刻條件的變更，以多階段實施乾式蝕刻。
首先，使用混合了CF4、O2、Ar三種氣體的氣體物種實施蝕刻。將CF4氣體流量設為50ml/min，將O2的氣體流量設為10ml/min，將Ar的氣體流量設為100ml/min。此外，將此時的腔室內壓力設為2Pa的壓力，將RF功率設為1000W來實施。使用此條件，在進行蝕刻至相當於SiO2層的總膜厚350nm當中80%的280nm左右的階段，變更為以下的蝕刻條件。
接著，使用混合了CF4、O2、Ar三種氣體的氣體物種實施蝕刻。將CF4氣體流量設為25ml/min，將O2的氣體流量設為10ml/min，將Ar的氣體流量設為200ml/min。此外，將此時的腔室內壓力設為5Pa的壓力，將RF功率設為300W來實施。
接著，使O2氣體和Ar氣體混合，將O2的氣體流量設為200ml/min，將Ar的氣體流量設為10ml/min。在腔室內壓力為1.5Pa，RF功率為400W的條件下進行蝕刻。藉由在此條件下進行蝕刻，將蝕刻部的SiO2表面作成平坦。
接著，進行用作蝕刻遮罩的感光性樹脂遮罩材料的除去。此時使用的方法係使用溶劑的方法，使用剝離液104(東京應化工業股份有限公司製)、用噴灑清洗裝置進行阻劑的除去。
接著，以1000rpm的轉速，將包含感光性硬化樹脂和熱硬化性樹脂的綠色顏料分散液進行旋轉塗布，以作為包含第一顏色的綠色的顏料的第一彩色濾光片用材料。此第一顏色的彩色濾光片用材料的綠色的顏料中，使用色指數C.I.PG58，其顏料濃度為70質量%，層厚為500nm。
接著，為了實施第一彩色濾光片的材料的硬化，而使用i線的曝光裝置的步進機進行整面的曝光，實施感光性成分的硬化。藉由此感光性的硬化成分，實施彩色濾光片的表面硬化。接著，在230℃下進行烘烤6分鐘，進行綠色濾光片層的熱硬化。
接著，使用旋轉塗布機，以1000rpm的轉速，將正型阻劑(OFPR-800：東京應化工業股份有限公司製)進行旋轉塗布後，在90℃下進行預烘烤1分鐘。藉此，製作以膜厚1.5μm塗布感光性樹脂遮罩材料層的光阻的樣品。
此作為感光性樹脂遮罩材料層的正型阻劑係藉由紫外線照射來產生化學反應而可溶解於顯影液。
對此樣品進行透過光罩進行曝光的光微影。曝光裝置係使用光源使用了i線波長的曝光裝置。
接著，使用2.38質量%的TMAH(氫化四甲銨)作為顯影液進行顯影步驟，在形成第二、第三彩色濾光片的場所形成具有開口部的感光性樹脂遮罩層。在使用正型阻劑之際，大多進行顯影後脫水烘烤，進行作為感光性樹脂遮罩材料層的光阻的硬化。這次是在120度的溫度下實施脫水烘烤。以1.5μm的膜厚來形成阻劑的膜厚。此時的開口部圖案為0.9μm×0.9μm。藉由此步驟，形成第二以後的彩色濾光片形成處開口的遮罩圖案。
接著，使用所形成的感光性樹脂遮罩層，進行乾式蝕刻。起初，包含SiO2層的隔牆層350nm上有第一彩色濾光片的綠色材料150nm，因此需要用乾式蝕刻，殘渣少地除去此綠色材料。因此，以多階段實施乾式蝕刻。
首先，使用混合了CF4、O2、Ar三種氣體的氣體物種實施蝕刻。將CF4氣體流量設為5ml/min，將O2的氣體流量設為5ml/min，將Ar的氣體流量設為100ml/min。 此外，將此時的腔室內壓力設為2Pa的壓力，將RF功率設為1000W來實施。使用此條件，進行對應相當於綠色層的膜厚150nm當中90%的135nm的蝕刻，變更為以下的蝕刻條件。
接著，使用混合了CF4、O2、Ar三種氣體的氣體物種實施蝕刻。將CF4氣體流量設為50ml/min，將O2的氣體流量設為10ml/min，將Ar的氣體流量設為100ml/min。此外，將此時的腔室內壓力設為2Pa的壓力，將RF功率設為1000W來實施。使用此條件，在進行蝕刻至相當於對應第一彩色濾光片膜厚15nm和SiO2層的總膜厚350nm當中80%的280nm左右的階段，變更為以下的蝕刻條件。
接著，使用混合了CF4、O2、Ar三種氣體的氣體物種實施蝕刻。將CF4氣體流量設為25ml/min，將O2的氣體流量設為10ml/min，將Ar的氣體流量設為200ml/min。此外，將此時的腔室內壓力設為5Pa的壓力，將RF功率設為300W來實施。藉由此條件，以進行附著在蝕刻遮罩的光阻的側面的反應生成物的除去的方式來進行蝕刻。
接著，使O2氣體和Ar氣體混合，將O2的氣體流量設為200ml/min，將Ar的氣體流量設為10ml/min。在腔室內壓力為1.5Pa，RF功率為400W的條件下進行蝕刻。藉由在此條件下進行蝕刻，將蝕刻部的SiO2表面作成平坦。在蝕刻此SiO2之際，SiO2和乾式蝕刻氣體的反應生成物附著在綠色層的側壁。當時的 反應生成物主要是因Ar氣體的物理性衝擊而附著的SiO2，在橫(寬度)方向上有10nm左右附著在側壁。
接著，進行用作蝕刻遮罩的感光性樹脂遮罩材料的除去。此時使用的方法係使用溶劑的方法，使用剝離液104(東京應化工業股份有限公司製)、用噴灑清洗裝置進行阻劑的除去。
(第二彩色濾光片的製作)
接著，進行第二彩色濾光片形成步驟。第二、及第三彩色濾光片形成處，係隔牆層的SiO2層在第一彩色濾光片形成步驟中露出。因此，表面成為親水性，認為第二彩色濾光片可能因顯影液在顯影步驟中侵入而剝離。因此，為了將露出的SiO2層作成疏水性而實施HMDS處理。
接著，為了設置第二彩色濾光片，將含有顏料分散藍的感光性的第二彩色濾光片用材料塗布在半導體基板整面上。
接著，藉由光微影，使用光罩的圖案，對感光性的第二彩色濾光片用材料進行選擇性曝光。
接著，將感光性的彩色濾光片用材料進行顯影，形成藍色的第二彩色濾光片。
此時，藍色阻劑的感光性的彩色濾光片用材料使用的顏料分別為色指數C.I.PB156、C.I.PV23，顏料濃度為50質量%。此外，藍色的第二彩色濾光片的層厚為0.70μm。此外，作為藍色阻劑的主要成分的樹脂，係使用具有感光性的丙烯酸系的樹脂。
接著，為了使成為第二彩色濾光片(藍色濾光片)的感光性的第二彩色濾光片用材料牢固地硬化，放入230度的烘箱30分鐘進行硬化。經過此加熱步驟後，即使經過第三彩色濾光片形成步驟等的步驟，也不會確認到剝離或圖案崩塌等。第二彩色濾光片係周圍籠罩著矩形性佳的第一彩色濾光片而矩形性佳形成，因此確認了在與底面及周圍之間緊貼性佳地硬化。
(第三彩色濾光片的製作)
接著，為了設置第三彩色濾光片，將含有顏料分散紅的感光性的第三彩色濾光片用材料塗布在半導體基板整面上。
接著，藉由光微影，使用光罩的圖案，對感光性的第三彩色濾光片用材料進行選擇性曝光。
接著，將感光性的第三彩色濾光片用材料進行顯影，形成紅色的第三彩色濾光片。
此時，紅色阻劑的感光性的彩色濾光片用材料使用的顏料分別為色指數C.I.PR254、C.I.PY139，顏料濃度為60質量%。此外，紅色的第三彩色濾光片的層厚為0.80μm。
接著，為了使成為第三彩色濾光片(紅色濾光片)的感光性的第三彩色濾光片用材料牢固地硬化，放入230度的烘箱20分鐘進行硬化。此時，第三彩色濾光片係周圍籠罩著矩形性佳的第一彩色濾光片而矩形性佳形成，因此確認了在與底面及周圍之間緊貼性佳地硬化。
接著，在由上述流程所形成的彩色濾光片上，以轉速1000rpm將包含丙烯酸樹脂的塗布液進行旋轉塗布，以加熱板在200℃下施加30分鐘的加熱處理，將樹脂硬化，形成上層平坦化層。
最後，在上層平坦化層上，使用上述公知的技術的利用深蝕刻的轉印方法，形成透鏡頂部至透鏡底部的高度成為500nm的微透鏡，完成實施例1的固態攝影元件。
依以上方式操作而得到的固態攝影元件，係以格子形狀形成鎢的隔牆，在其周邊形成包含SiO2的隔牆，綠色濾光片係藉由乾式蝕刻來矩形性佳地形成。此外，在包含SiO2的隔牆的側壁及綠色濾光片的側壁附著了用乾式蝕刻將SiO2隔牆進行圖案化之際的反應生成物(SiO2為主要的成分)10nm左右。此外，第一顏色的綠色濾光片使用熱硬化性樹脂和少量的感光性硬化樹脂，因此能夠提高固體成分中的顏料濃度，能夠薄薄地形成彩色濾光片。因此，固態攝影元件，係微透鏡下的到半導體基板的距離短，綠色濾光片係矩形性佳地形成，在各彩色濾光片間有隔牆構造，從而能夠減少混色且具有良好的靈敏度者。
再者，綠色濾光片的第一彩色濾光片的彩色濾光片用材料係藉由熱硬化來將內部凝固，進一步使用少量的感光性樹脂而藉由曝光來將表面凝固，因此耐溶劑性提高。在使用顏料含有率高的綠色濾光片的材料的情況下，有與溶劑或其他彩色濾光片的材料發生反應而分光特性改變的情形。因此，藉由併用上述的熱硬化及光硬化，能夠提高硬度，有抑制分光特性改變的效果。
<實施例2>
在實施例2中，起初並未在半導體基板上形成隔牆層，用與實施例1相同的方法製作。又，在用乾式蝕刻製作各彩色濾光片形成處之際，在實施例1中係將蝕刻遮罩的開口部的尺寸設為0.9μm×0.9μm來製作，但在實施例2中係將蝕刻遮罩的開口部的尺寸設為1.0μm×1.0μm來製作。
<現有方法>
基於專利文獻1中記載的現有方法，藉由光微影製程將各色的彩色濾光片進行圖案形成。以下，詳細地進行說明。
首先，使用與實施例1的上層平坦化層13相同的材料，在實施例1中使用的半導體基板10上形成下層平坦化層60nm，在230℃下進行加熱硬化。
接著，使用與實施例1的藍色、紅色的形成方法相同的光微影製程，以700nm的膜厚形成綠色、藍色、紅色三色的膜厚。
之後，用與實施例1相同的方法，形成微透鏡而製作。
藉由以上的步驟，製作現有方法的固態攝影元件。
即，用現有方法形成的固態攝影元件，係半導體基板10上沒有隔牆層12，用光微影製程製作綠色、藍色、紅色的各彩色濾光片的構造。
(評價)
在以上的各實施例中，完成了隔牆的構造不同的樣品。
針對這樣的各實施例的固態攝影元件的紅色訊號、綠色訊號及藍色訊號的強度，評價用現有手法的光微影以下述構造製作而成之固態攝影元件的紅色訊號、綠色訊號及藍色訊號的強度：綠色、藍色、紅色三色的膜厚為700nm，且併有分光特性的構造。
以下的表1中，顯示各色的訊號強度的評價結果。將用現有方法形成的情況的訊號強度設為100%時的比來表示結果。
如表1所示，與用現有手法的光微影形成的情況相比，使用乾式蝕刻法，在各彩色濾光片間形成隔牆構造，而將綠色濾光片薄膜化及矩形性佳地形成的實施例1及實施例2的固態攝影元件，係各色的訊號強度增加。
此外，本實施例2的製作方法並未含有包含金屬的隔牆層，因此與實施例1相比，可看到因混色所產生的 靈敏度的降低。但是，由於沒有金屬隔牆構造，因此能夠薄薄地形成隔牆部的寬度，有能夠增大各彩色濾光片的尺寸的效果，成為彩色濾光片之折射率高的紅色的訊號強度高的結果。此外，對於實施例2中的綠色及藍色，雖有比實施例1稍微降低的傾向，但比既有微影構造大且訊號強度增加。
依此結果，因具有隔牆構造，與基於微影形成的既有方法相比，膜厚高的藍色及紅色亦訊號強度增加。
以上，藉由各實施形態說明本發明，但本發明的範圍不限於所圖示、記載的例示性的實施形態，也包含帶來與本發明的目的均等的效果的全部實施形態。再者，本發明的範圍不限於由請求項所劃分的發明特徵的組合，可由所有公開的各個特徵當中特定特徵的全部所要組合來劃分。
(參考技術)
以下，針對與本發明的固態攝影元件及固態攝影元件之製造方法相關的技術，簡單地進行說明。
數位相機等所搭載的CCD(電荷偶合元件)或CMOS(互補型金屬氧化膜半導體)等的固態攝影元件，近年來進行了高像素化、微細化，其像素，特別是微細的像素，成為小於1.4μm×1.4μm程度的像素尺寸。
固態攝影元件具有光電轉換元件和一對的彩色濾光片圖案，謀求彩色化。此外，固態攝影元件的光電轉換元件有助於光電轉換的區域(開口部)取決於固態攝影元 件的尺寸或像素數。該開口部係相對於固態攝影元件的全部面積，限於20~50%左右。開口部小直接促成光電轉換元件的靈敏度降低，因此固態攝影元件一般為了彌補靈敏度降低而在光電轉換元件上形成集光用的微透鏡。
此外，近年來開發了使用背面照射的技術的影像感測器，能夠將光電轉換元件的開口部設為固態攝影元件的全部面積的50%以上。然而，在此情況下，與彩色濾光片鄰接的彩色濾光片的漏光可能會進入，因此需要形成尺寸、形狀適當的微透鏡。
作為在固態攝影元件上形成這樣的彩色濾光片圖案的方法，通常使用如專利文獻1藉由光微影製程形成圖案的手法。
此外，作為其他方法，專利文獻2中記載了藉由乾式蝕刻形成全部的彩色濾光片圖案的方法。
近年來，對超過800萬像素的高精細CCD攝影元件的要求變大，作為在這些高精細CCD中附帶的彩色濾光片圖案的像素尺寸，對小於1.4μm×1.4μm程度的攝影元件的要求變大。然而，因縮小像素尺寸，由光微影製程所形成的彩色濾光片圖案的解析度不足，有對固態攝影元件的特性造成不良影響的情形。例如，一邊為1.4μm以下，具體而言為1.1μm或0.9μm附近的固態攝影元件，有解析度不足導致因圖案的形狀不良所引起的顏色不均出現的情形。
若彩色濾光片圖案的像素尺寸變小，則高寬比(aspect ratio)變大(相對於彩色濾光片圖案的寬度， 厚度變大)。在用光微影製程形成這樣的彩色濾光片圖案的情況下，有本來應被除去的部分(像素的有效外部分)未被完全除去，成為殘渣而對其他顏色的像素造成不良影響的情形。在為了除去殘渣而進行延長顯影時間等方法的情況下，有會剝離到經硬化的、所需要的像素的情形。
此外，若欲得到滿足的分光特性，便不得不增厚彩色濾光片的膜厚。然而，若彩色濾光片的膜厚變厚，則隨著像素的微細化進行，成為彩色濾光片圖案的角變圓等解析度降低的傾向。若欲增厚彩色濾光片圖案的膜厚且得到滿足的分光特性，便需要提高彩色濾光片圖案材料中所含的顏料濃度。然而，若提高顏料濃度，則光硬化反應所需的光無法抵達彩色濾光片圖案層的底部，有彩色濾光片層的硬化變得不充分的情形。因此，彩色濾光片的層在光微影中的顯影步驟中剝離，有產生像素缺陷的情形。
此外，在為了減薄彩色濾光片的膜厚且得到分光特性，而提高彩色濾光片用材料中所含的顏料濃度的情況下，係使光硬化成分相對地減少。因此，彩色濾光片的層的光硬化變得不充分，變得容易產生形狀的惡化、或面內的形狀不均勻、或者是形狀崩塌等。此外，有為了使彩色濾光片的層充分地光硬化而增多硬化時的曝光量，從而生產量(throughput)降低的情形。
因彩色濾光片圖案的高精細化，彩色濾光片圖案的膜厚有不僅是有製造步驟上的課題，還有對作 為固態攝影元件的特性造成影響的情形。在彩色濾光片圖案的膜厚較厚的情況下，從斜方向射入的光被特定的彩色濾光片分光後，有光進入鄰接的其他彩色濾光片圖案部及光電轉換元件的情況。在此情況下，有產生混色的情形。此混色的問題，隨著彩色濾光片圖案的像素圖案變小，像素尺寸和膜厚的高寬比變大而變得明顯。此外，入射光的混色這樣的問題，因在形成有光電轉換元件的基板上形成平坦化層等而彩色濾光片圖案與光電轉換元件的距離變長時，也會明顯地產生。因此，在彩色濾光片圖案或其下部所形成的平坦化層等的膜厚的薄膜化變得重要。
為了防止由從斜方向射入等所產生的混色，已知有如下方法：使光在各色的彩色濾光片之間反射或折射，形成遮蔽射入其他像素的光的隔牆。在液晶顯示器等的光學顯示裝置中所使用的彩色濾光片方面，一般已知有由黑色矩陣構造(BM)所產生的隔牆，黑色矩陣構造係由黑色的材料所產生。但是，在固態攝影元件的情況下，各彩色濾光片圖案的尺寸為數μm以下。因此，在使用一般的黑色矩陣的形成方法形成隔牆的情況下，圖案尺寸大，因此有如像素缺陷一樣被一部分BM塗蓋而解析性降低的情形。
在進行了高精細化的固態攝影元件的情況下，所要求的隔牆的尺寸係數百nm尺寸，更佳為寬度200nm以下左右，像素尺寸的高精細化進行到一個像素尺寸成為1μm左右。因此，若要使隔牆具有能夠抑制混 色的遮光性能的話，則理想的是100nm以下的膜厚。使用BM的光微影法很難形成此尺寸的隔牆。因此，例如，有如下情形：使用蒸鍍、CVD、濺鍍等來將鋁、鎢、鈦等金屬、或SiO2等無機物、或使它們複合的材料進行成膜，使用蝕刻技術將該膜削成格子圖案狀，從而形成隔牆。
在有用這樣的方法所形成的隔牆構造的固態攝影元件的情況下，如前述專利文獻2中的乾式蝕刻手法，很難用乾式蝕刻在隔牆構造部中形狀佳地形成彩色濾光片，也有會將隔牆構造部本身進行乾式蝕刻的情形。
由上可知，為了增加固態攝影元件的像素數，需要彩色濾光片圖案的高精細化，彩色濾光片圖案的薄膜化、或防止混色變得重要。
如上所述，使現有的彩色濾光片的材料具有感光性並藉由光微影製程所形成的彩色濾光片圖案，因進行尺寸的微細化，也要求膜厚的薄膜化。在此情況下，由於彩色濾光片的材料中的顏料成分的含有比例增加，因此無法含有足夠量的感光性成分，有得不到解析性、殘渣容易殘留、容易產生像素剝離這樣的問題，有使固態攝影元件的特性降低的課題。
因此，為了進行彩色濾光片圖案的微細化及薄膜化，提出了專利文獻2的技術。在專利文獻2中，為了能夠提高彩色濾光片用材料中的顏料濃度，係藉由即使不含有感光性成分，也可實現圖案化的乾式蝕刻來 形成彩色濾光片。藉由使用這些乾式蝕刻的技術，可以使顏料濃度提高，可以製作即使進行薄膜化也可以得到充分的分光特性的彩色濾光片圖案。

Claims (9)

  1. 一種固態攝影元件，係在二維配置了複數個光電轉換元件的半導體基板上，具有與各光電轉換元件對應地配置複數顏色的彩色濾光片而成的彩色濾光片圖案的固態攝影元件，其特徵為：在該半導體基板與該彩色濾光片圖案之間所形成的第一透射可見光的層、和在相鄰的該彩色濾光片之間所形成的第二透射可見光的層為連續的，該第一透射可見光的層和該第二透射可見光的層包含相同的材料，該複數顏色的彩色濾光片當中面積最大的彩色濾光片的邊緣和該第二透射可見光的層的邊緣部為連續的，在該面積最大的彩色濾光片的側壁中，形成有包含構成該第一透射可見光的層的成分的反應生成物層。
  2. 如請求項1的固態攝影元件，其中在該第二透射可見光的層的內側有包含金屬的層，在俯視下，該包含金屬的層係以包圍該各光電轉換元件的方式形成為格子形狀。
  3. 如請求項1或2的固態攝影元件，其中該第二透射可見光的層的高度係比該複數顏色的彩色濾光片低，該複數顏色的彩色濾光片當中面積最大的彩色濾光片也形成在該第二透射可見光的層上。
  4. 如請求項1至3中任一項的固態攝影元件，其中該複數顏色的彩色濾光片當中面積最大的彩色濾光片係用具有熱硬化成分及光硬化成分中的至少一者的樹脂形成。
  5. 如請求項1至4中任一項的固態攝影元件，其中該複數顏色的彩色濾光片當中面積最大的彩色濾光片係使用濃度50質量%以上的著色劑形成。
  6. 一種固態攝影元件之製造方法，係在二維配置了複數個光電轉換元件的半導體基板上，具有與各光電轉換元件對應地配置複數顏色的彩色濾光片而成的彩色濾光片圖案，在該各彩色濾光片之間及該各彩色濾光片的下層形成有透射可見光的層的固態攝影元件之製造方法，其特徵為具有：在二維配置了該複數個光電轉換元件的半導體基板上整面地形成透射可見光的層的步驟；藉由乾式蝕刻，在該透射可見光的層中，將該複數個彩色濾光片圖案當中第一顏色的彩色濾光片圖案的形成處進行開口而進行圖案化的步驟；在該進行圖案化的步驟後，在開口處塗布第一顏色的彩色濾光片材並加以硬化，從而形成包含第一彩色濾光片的第一彩色濾光片圖案的步驟；用乾式蝕刻，將其他彩色濾光片圖案的形成處，將透射可見光的層、及其上的該第一顏色的彩色濾光片進行開口的步驟；和藉由光微影將該其他彩色濾光片進行圖案化的步驟。
  7. 如請求項6的固態攝影元件之製造方法，其中在形成該透射可見光的層之前，與該光電轉換元件對應地、以格子形狀形成包含金屬的層作為隔牆，以覆蓋該隔牆的方式形成該透射可見光的層。
  8. 如請求項6或7的固態攝影元件之製造方法，其中該第一顏色的彩色濾光片係用綠色濾光片構成，其他彩色濾光片係以藍色濾光片、紅色濾光片、IR截止濾光片(IR-cut filter)及對可見光透明的高折射濾光片中的任何者組合。
  9. 如請求項6至8中任一項的固態攝影元件之製造方法，其中該彩色濾光片包含構成該彩色濾光片的樹脂、和將顏色賦予該彩色濾光片的顏料，在將該彩色濾光片所含的該顏料的濃度作成50質量%以上之際，將該複數顏色的彩色濾光片當中，在藉由構成該彩色濾光片的樹脂所含的感光性成分來進行硬化而形成形狀之際邊緣部的曲率半徑成為最大的彩色濾光片，作為該第一顏色的彩色濾光片。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI676283B (zh) * 2019-01-29 2019-11-01 同泰電子科技股份有限公司 互補式金屬氧化物半導體感光元件、其所用的防護玻璃模組及該防護玻璃模組的製法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220086620A (ko) * 2019-11-26 2022-06-23 후지필름 가부시키가이샤 고체 촬상 소자
CN111710686B (zh) * 2020-05-20 2023-12-22 吴永芬 一种图像传感器及其形成方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3328323A (en) 1963-02-04 1967-06-27 Gen Electric Organopolysiloxane copolymers containing polydiarylsiloxane blocks and a process for making them
JPS49760B1 (zh) 1969-04-02 1974-01-09
JPS6468076A (en) 1987-09-08 1989-03-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Driving method for solid-state image pickup element
JPH1168076A (ja) 1997-08-14 1999-03-09 Sony Corp カラーフィルタアレイの製造方法
KR20050085579A (ko) * 2002-12-13 2005-08-29 소니 가부시끼 가이샤 고체 촬상 소자 및 그 제조방법
US20050116271A1 (en) * 2003-12-02 2005-06-02 Yoshiaki Kato Solid-state imaging device and manufacturing method thereof
JP2006163316A (ja) 2004-12-10 2006-06-22 Sanyo Electric Co Ltd カラーフィルタアレイ製造方法
JP5046639B2 (ja) * 2006-08-23 2012-10-10 富士フイルム株式会社 カラーフィルタの製造方法
US20090090850A1 (en) * 2006-08-31 2009-04-09 Aptina Imaging Corporation Deep Recess Color Filter Array and Process of Forming the Same
JP4873001B2 (ja) * 2008-12-10 2012-02-08 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、電子機器並びに半導体装置
JP2011071482A (ja) * 2009-08-28 2011-04-07 Fujifilm Corp 固体撮像装置，固体撮像装置の製造方法，デジタルスチルカメラ，デジタルビデオカメラ，携帯電話，内視鏡
JP4444371B1 (ja) * 2009-09-01 2010-03-31 富士フイルム株式会社 撮像素子及び撮像装置
US8723994B2 (en) * 2010-04-06 2014-05-13 Omnivision Technologies, Inc. Imager with variable area color filter array and pixel elements
JP5874209B2 (ja) * 2011-06-23 2016-03-02 凸版印刷株式会社 カラー固体撮像素子用オンチップカラーフィルタ
JP2013229446A (ja) 2012-04-25 2013-11-07 Sharp Corp 固体撮像素子及び固体撮像の製造方法
JP6159348B2 (ja) * 2014-02-14 2017-07-05 富士フイルム株式会社 着色組成物、硬化膜、カラーフィルタ、パターン形成方法、カラーフィルタの製造方法、固体撮像素子、および、画像表示装置
JP6595788B2 (ja) * 2015-04-06 2019-10-23 キヤノン株式会社 固体撮像装置の製造方法及び固体撮像装置ならびにカメラ
US20160307942A1 (en) * 2015-04-16 2016-10-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Deeply buried color filter array (cfa) by stacked grid structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI676283B (zh) * 2019-01-29 2019-11-01 同泰電子科技股份有限公司 互補式金屬氧化物半導體感光元件、其所用的防護玻璃模組及該防護玻璃模組的製法

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