JPH11109125A - カラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子、並びにカラーフィルタの製造方法 - Google Patents

カラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子、並びにカラーフィルタの製造方法

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JPH11109125A
JPH11109125A JP27284697A JP27284697A JPH11109125A JP H11109125 A JPH11109125 A JP H11109125A JP 27284697 A JP27284697 A JP 27284697A JP 27284697 A JP27284697 A JP 27284697A JP H11109125 A JPH11109125 A JP H11109125A
Authority
JP
Japan
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resist film
color
pigment
color filter
resist
Prior art date
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Application number
JP27284697A
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English (en)
Inventor
Masaru Sugimoto
大 杉本
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 カラーレジストの顔料残渣が残らないように
することにより、透過光の損失の少ないカラーフィル
タ、並びに点欠陥不良のない固体撮像素子を提供する。 【解決手段】 下地レジスト膜11と、その上の顔料入
りレジスト膜12から成るカラーフィルタ10、及び受
光素子2上に、このカラーフィルタ10が形成されて成
る固体撮像素子20を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、顔料を分散させた
透明な樹脂から成るカラーフィルタ及びこれを用いた固
体撮像素子、並びにカラーフィルタの製造方法に係わ
る。
【0002】
【従来の技術】カラー用のCCD固体撮像素子において
は、光電変換を行うセンサ部の上方に、所定の色のオン
チップカラーフィルタを形成して、このオンチップカラ
ーフィルタを通して光をセンサ部に入射させることによ
り、その所定の色に関する信号を得ていた。
【0003】このオンチップカラーフィルタには、例え
ば顔料入りのカラーレジストや、染料入りのカラーレジ
スト等が用いられ、これを所定のパターンにパターニン
グすることにより、オンチップカラーフィルタを形成し
ていた。
【0004】従来のオンチップカラーフィルタの製造方
法を次に示す。まず、図示しないが、シリコン基板上に
固体撮像素子の各部を形成する。その後、表面を樹脂等
の平坦化膜30を用いて平坦化する。
【0005】次に、図4Aに示すように、平坦化膜30
上に第1色目のカラーレジスト31を塗布する。そし
て、図4Bに示すように、このカラーレジスト31を露
光する。その後、図4Cに示すように、露光したカラー
レジスト31を現像し、所望のパターンを得る。
【0006】そして、ベーキング(熱処理)又は紫外線
照射を行って、第1色目のカラーレジストパターンを固
着させる。続いて、図示しないが、第1色目のカラーレ
ジストパターンと同様にして、繰り返し第2色目、第3
色目のカラーレジストパターンを形成し、カラーフィル
タを完成させる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の製造方法では、次のような欠点を有していた。
【0008】カラーレジストのうち、染料を用いたカラ
ーレジストは、レジスト中に染料が溶解している。
【0009】一方、顔料を用いたカラーレジストは、レ
ジスト中に顔料を溶解することが不可能であるため、レ
ジスト中に顔料粒子が分散された状態で存在している。
この分散させた顔料粒子の内、下地の平坦化層と密着し
ている部分の顔料は、現像処理によって完全に除去する
ことができないため、図5に示すように、いわゆる残渣
32としてレジスト除去部に残ってしまう。この顔料残
渣32が原因となって、固体撮像素子を形成した後に、
入射光を阻害して点欠陥を生じることがあり、製造歩留
まりを著しく落としていた。
【0010】上述した問題の解決のために、本発明にお
いては、カラーレジストの顔料残渣が残らないようにす
ることにより、透過光の損失の少ないカラーフィルタ、
並びに点欠陥不良のない固体撮像素子を提供するもので
ある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明のカラーフィルタ
は、下地レジスト膜と、その上の顔料入りレジスト膜か
ら成るものである。
【0012】本発明の固体撮像素子は、受光素子上に、
下地レジスト膜を介して、顔料入りレジスト膜によるカ
ラーフィルタが形成されて成るものである。
【0013】本発明のカラーフィルタの製造方法は、下
地レジスト膜を形成し、下地レジスト膜の上に、所定の
色の顔料を含む顔料入りレジスト膜を形成し、下地レジ
スト膜及び顔料入りレジスト膜をパターニングして、所
定の色のフィルタを形成する。
【0014】上述の本発明のカラーフィルタによれば、
顔料入りレジスト膜中に分散された顔料粒子が、間に下
地レジスト膜を介していることにより、下地層と密着す
ることがなく、現像処理によって除去することができ
る。
【0015】上述の本発明の固体撮像素子によれば、上
述のカラーフィルタを用いることにより、顔料の残渣が
なく、この残渣に起因する入射光の感度低下や点欠陥を
防止できる。
【0016】上述の本発明のカラーフィルタの製造方法
によれば、顔料入りレジスト膜中の顔料が下地層との界
面に密着していても、下地レジスト膜をパターニングす
る際に、密着していた顔料が共に除去され、顔料が残渣
として残ることがない。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明は、下地レジスト膜と、そ
の上の顔料入りレジスト膜から成るカラーフィルタであ
る。
【0018】本発明は、受光素子上に、下地レジスト膜
を介して、顔料入りレジスト膜によるカラーフィルタが
形成されて成る固体撮像素子である。
【0019】また本発明は、上記固体撮像素子におい
て、下地レジスト膜と、顔料入りレジスト膜とは、同じ
タイプのレジスト膜である構成とする。
【0020】また本発明は、上記固体撮像素子におい
て、同じタイプのレジスト膜が、ネガ型のレジストであ
る構成とする。
【0021】本発明は、下地レジスト膜を形成し、下地
レジスト膜の上に、所定の色の顔料を含む顔料入りレジ
スト膜を形成し、下地レジスト膜及び顔料入りレジスト
膜をパターニングして、所定の色のフィルタを形成する
カラーフィルタの製造方法である。
【0022】また本発明は、上記カラーフィルタの製造
方法において、下地レジスト膜と、顔料入りレジスト膜
とを一括露光し、現像処理する。
【0023】以下、図面を参照して、本発明に係るカラ
ーフィルタ及び固体撮像素子の一実施の形態を説明す
る。図1に示す固体撮像素子20は、本発明に係る固体
撮像素子の一実施の形態の1画素に対応する素子の断面
図である。
【0024】この固体撮像素子20は、半導体基板1内
にセンサ(受光部)2が形成され、この受光部2以外の
半導体基板1上にはゲート絶縁膜3を介して転送電極4
が形成されている。転送電極4上には層間絶縁膜5を介
して遮光膜6が形成され、この遮光膜6は転送電極4へ
の光の入射を防止する。また、遮光膜6には受光部2上
に開口が設けられて、受光部2に光が入射するようにし
ている。また、遮光膜6を覆って層間絶縁層7が形成さ
れ、この層間絶縁層7上には、平坦化膜8が形成され
て、その上面が平坦化されている。
【0025】そして、本実施の形態においては、特に平
坦化膜8上に、下地レジスト膜11と顔料入りカラーレ
ジスト膜12の2層構造から成るカラーフィルタ10が
形成されている。さらに、カラーフィルタ10上には、
オンチップマイクロレンズ13が形成されている。
【0026】これら積層構造のレジスト膜11,12
は、所定のパターンを形成するために、後述するよう
に、一括して露光現像され、所定の色のカラーフィルタ
10が形成される。
【0027】次に、本発明に係るカラーフィルタ10の
製造工程を、図面を参照して説明する。
【0028】まず、図示しないが、従来公知の方法によ
り、図1に示した固体撮像素子20の遮光膜6、及び層
間絶縁層7まで順次形成する。次に、例えばスチレン系
樹脂から成る平坦化膜8を回転塗布することにより、表
面を平坦化する。
【0029】次に、図2Aに示すように、例えばアクリ
ル樹脂から成るネガ型レジスト膜12を、0.5μm〜
1.0μmの膜厚で回転塗布する。
【0030】次に、図2Bに示すように、例えばC.
I.Pigment Red 177等の赤色顔料をア
クリル樹脂に分散させた顔料入りカラーレジスト膜12
を、1.0μm〜3.0μmの膜厚で回転塗布し、積層
構造のレジストを形成する。続いて、積層構造となった
レジストを、90℃〜120℃の温度でプリベーク(熱
処理)する。
【0031】そして、図2Cに示すように、縮小投影露
光装置等を用いて、レジストに所望のパターンを露光し
て、さらに従来と同様の方法により現像を行い、未露光
部のカラーレジスト膜12及びネガ型レジスト膜11を
除去する。
【0032】180℃〜220℃のベーク(熱処理)又
は紫外線照射により、カラーレジスト膜12を固着さ
せ、例えば赤色のフィルタ成分10Rを形成する。そし
て、図2A〜図2Dに示した各工程を、緑、青の各色の
顔料入りカラーレジストで繰り返すことにより、赤、
緑、青のフィルター成分10R,10G,10Bから成
る3色のオンチップカラーフィルタ10を得る(図3A
参照)。
【0033】このようにして形成した3色の原色系カラ
ーフィルタ10の断面図を図3Aに、同様に従来製法に
より形成した3色の原色系カラーフィルタ31の断面図
を図3Bに示す。図3Aより、赤R、緑G、青Bのそれ
ぞれのカラーレジスト膜12が、下地レジスト膜11に
よって、下地層例えば平坦化膜8や他の色のカラーレジ
スト膜12から分離されて形成されている。従って、平
坦化膜8への顔料の被着や、各色フィルタ成分10R,
10G及び10B相互間の混色等の問題を回避すること
ができる。尚、隣接するカラーレジスト膜12の間の側
面にも下地レジスト膜11があるのは、1色目のパター
ニングが終了した後に、再び全面的に下地レジスト膜1
1を形成して、続いて2色目のカラーレジスト膜12を
形成することによる。このとき、固着された1色目のカ
ラーレジスト膜12より上方にはみ出す下地レジスト膜
11及び2色目のカラーレジスト膜12は、回転塗布し
ながら外部に除去される。3色目についても同様であ
る。
【0034】一方、図3Bに示す従来製法の場合には、
平坦化膜等の下地層30の上に直接形成されるので、顔
料の残渣32が生じたり、隣接する他の色のフィルタ成
分(31R,31G又は31B)との混色を生じること
がある。
【0035】上述のようにカラーフィルタ10を形成す
ることによって、カラーレジスト膜12中に分散された
顔料粒子は、間にネガ型の下地レジスト膜11が挟まる
ことにより、下地となる平坦化層8や、他の色のカラー
レジスト膜12に付着することがなくなるので、次の現
像処理によって完全に除去することができる。
【0036】尚、一般的に、顔料入りのカラーレジスト
膜12はネガ型であるので、上述の実施の形態では下層
の下地レジスト膜11も同じタイプのネガ型としたが、
カラーレジスト膜12がポジ型である場合は、下地レジ
スト膜11もポジ型とすることが好ましい。
【0037】また、各色のフィルタ成分10R,10
G,10Bを形成する順序は、上述の実施の形態では
赤、緑、青の順序であったが、他の順序でも差し支えな
い。
【0038】上述の実施の形態によれば、カラーレジス
ト膜12中に分散した顔料が、下地層8と密着する部分
が無くなるため、未露光部のカラーレジスト膜12中の
顔料は、現像処理によってレジスト膜11,12と共に
完全に除去され、残渣として残ることはなくなる。この
ため、顔料残渣による点欠陥不良が低減され、固体撮像
素子20の歩留まりが向上するといった効果がある。
【0039】また、顔料残渣を考慮する必要が無くなる
ため、カラーレジスト膜12中に分散させる顔料の量を
増加させることができ、同等の分光特性を得るためのカ
ラーレジスト膜12の膜厚を薄くすることができる。
【0040】さらに、赤、緑、青の各色のカラーレジス
ト膜12の間に無色の下地レジスト膜11が挟まれるた
め、それぞれの色が混ざりあってしまう、いわゆる混色
の問題を回避できる。
【0041】本実施の形態においては、図1に示すよう
なCCD固体撮像素子20に用いるオンチップカラーフ
ィルタ10としたが、その他の構成の固体撮像素子や、
例えばカラー液晶表示装置等においても、本発明のカラ
ーフィルタを適用することができる。
【0042】カラー液晶表示装置に適用した場合にも、
顔料の残渣によって入射光が損失することがないので、
特に微細化して画素数を増やした場合に有効である。
【0043】本発明のカラーフィルタ、及びこれを用い
た固体撮像素子、並びにカラーフィルタの製造方法は、
上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。
【0044】
【発明の効果】上述の本発明によれば、カラーフィルタ
において、カラーレジスト膜の下地に下地レジスト膜を
形成することにより、カラーレジスト中に分散した顔料
が、さらに下地の平坦化層等と密着する部分が無くなる
ため、未露光部のレジスト中の顔料は、現像処理によっ
てカラーレジスト膜及び下地レジスト膜と共に完全に除
去され、残渣として残ることはなくなる。このため、顔
料残渣による点欠陥不良が低減され、固体撮像素子の歩
留まりが向上する。
【0045】また、顔料残渣を考慮する必要が無くなる
ため、レジスト中に分散させる顔料の量を増加させるこ
とができ、同等の分光特性を得るためのカラーレジスト
の膜厚をより薄くすることができる。従って、基板から
オンチップレンズまでの距離を短縮することができ、固
体撮像素子の小型化や感度向上を図ることができる。
【0046】さらに、本発明によれば、各色のカラーレ
ジストの間に無色のレジストが挟まれるため、混色の問
題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る固体撮像素子の画素の概略構成図
(断面図)である。
【図2】A〜D 本発明に係るカラーフィルタの製造工
程図である。
【図3】本発明製法と従来製法とを比較する図である。 A 本発明製法による原色系カラーフィルタの概略構成
図(断面図)である。 B 従来製法による原色系カラーフィルタの概略構成図
(断面図)である。
【図4】A〜C 従来のカラーフィルタの製造工程図で
ある。
【図5】顔料の残渣の状態を示す図である。
【符号の説明】
1 半導体基板、2 受光部(センサ)、3 ゲート絶
縁膜、4 転送電極、5層間絶縁膜、6 遮光膜、7
層間絶縁層、8 平坦化膜、10 カラーフィルタ、1
0R,10G,10B 色フィルタ成分、11 下地レ
ジスト膜、12顔料入りカラーレジスト膜、13 オン
チップマイクロレンズ、20 固体撮像素子、30 平
坦化膜、31 カラーレジスト、32 顔料残渣

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下地レジスト膜と、その上の顔料入りレ
    ジスト膜から成ることを特徴とするカラーフィルタ。
  2. 【請求項2】 受光素子上に、下地レジスト膜を介し
    て、顔料入りレジスト膜によるカラーフィルタが形成さ
    れて成ることを特徴とする固体撮像素子。
  3. 【請求項3】 上記下地レジスト膜と、上記顔料入りレ
    ジスト膜とは、同じタイプのレジスト膜であることを特
    徴とする請求項2に記載の固体撮像素子。
  4. 【請求項4】 上記同じタイプのレジスト膜が、ネガ型
    のレジストであることを特徴とする請求項3に記載の固
    体撮像素子。
  5. 【請求項5】 下地レジスト膜を形成し、 該下地レジスト膜の上に、所定の色の顔料を含む顔料入
    りレジスト膜を形成し、 上記下地レジスト膜及び上記顔料入りレジスト膜をパタ
    ーニングして、 所定の色のフィルタを形成することを特徴とするカラー
    フィルタの製造方法。
  6. 【請求項6】 上記下地レジスト膜と、上記顔料入りレ
    ジスト膜とを一括露光し、現像処理することを特徴とす
    る請求項4に記載のカラーフィルタの製造方法。
JP27284697A 1997-10-06 1997-10-06 カラーフィルタ及びこれを用いた固体撮像素子、並びにカラーフィルタの製造方法 Pending JPH11109125A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007235048A (ja) * 2006-03-03 2007-09-13 Matsushita Electric Ind Co Ltd カラーフィルタを備える固体撮像素子とその製造方法
JP2016076682A (ja) * 2014-10-06 2016-05-12 采▲ぎょく▼科技股▲ふん▼有限公司VisEra Technologies Company Limited イメージセンサーとその形成方法

Cited By (2)

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