(57)【要約】【課題】固体撮像装置が有する光電変換部において、カラーフィルタ上に形成される平坦化層を厚くすることなく平坦性が維持され、カラーフィルタ素子の剥がれが防止される固体撮像装置の製造方法を提供することにある。【解決手段】半導体基板上に２次元配列形成される光電変換素子上に酸化膜を形成する工程と、この酸化膜上に、前記複数の光電変換素子に対応する複数のフィルタ素子が市松状に配置され、かつ隣接する前記フィルタ素子の角部がブリッジにより相互に接続された緑色カラーフィルタを形成する工程と、この緑色カラーフィルタの前記市松状に配置されたフィルタ素子間に、前記光電変換素子に対応する複数の赤色カラーフィルタおよび青色カラーフィルタの各フィルタ素子を形成する工程と、これら各色のカラーフィルタ上に平坦化層を形成する工程と、この平坦化層上にマイクロレンズを形成する工程を含むこと特徴とする固体撮像装置の製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に２次元配列形成される光電変換素子上に酸化膜を形成する工程と、この酸化膜上に、前記複数の光電変換素子に対応する複数のフィルタ素子が市松状に配置され、かつ隣接する前記フィルタ素子の角部がブリッジにより相互に接続された緑色カラーフィルタを形成する工程と、この緑色カラーフィルタの前記市松状に配置されたフィルタ素子間に、前記光電変換素子に対応する複数の赤色カラーフィルタおよび青色カラーフィルタの各フィルタ素子を形成する工程と、これら各色のカラーフィルタ上に平坦化層を形成する工程と、この平坦化層上にマイクロレンズを形成する工程を含むこと特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記緑色カラーフィルタは、前記光電変換素子に対応して市松状に配列された素子状遮光部と、隣接する遮光部の角部を相互に接続するブリッジ状遮光部とにより形成されたフォトマスクにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記各カラーフィルタ素子の色配列は、ベイヤー配列であることを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に形成されるカラーフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体撮像装置による出力画像のカラー化は、固体撮像装置に形成される光電変換部である光電変換素子と、外部から入力される光を集光するマイクロレンズの間に、特定の波長のみを透過させるカラーフィルタを設け、入射光を分光することで実現している。
【０００３】
この固体撮像装置は、半導体基板上に２次元配列形成される光電変換素子と、これらの光電変換素子が形成された半導体基板上に酸化膜を介して形成される透過波長の異なる複数の光フィルタ素子と、これらの光フィルタ素子上に形成される平坦化層と、この平坦化層上に形成される複数のマイクロレンズで構成される。
【０００４】
また、透過波長の異なる複数の光フィルタ素子は、通常、緑色波長の光を透過させる光フィルタ素子（以下、緑色カラーフィルタ素子という）、青色波長の光を透過させる光フィルタ素子（以下、青色カラーフィルタ素子という）、赤色波長の光を透過させる光フィルタ素子（以下、赤色カラーフィルタ素子という）の３種類で構成され、酸化膜を介して、各光電変換素子上に格子状に配置されている。これら３種類のカラーフィルタ素子の色配置は、ベイヤー配列である。
【０００５】
しかし、従来の固体撮像装置の製造方法では、露光時の光の回折により、カラーフィルタ素子間に隙間が生じてしまう。このため、三色（緑色/青色/赤色）のカラーフィルタ素子形成後に凹凸が生じる。
【０００６】
例えばカラーフィルタ素子間に隙間ができることで平坦化層に凹部が生じると、この部分がレンズと同様に作用し、入射された光を分散させてしまうため、光電変換素子に届く光量にばらつきが生じるという問題がある。
【０００７】
さらには、カラーフィルタ素子間に隙間ができることで、カラーフィルタを形成する工程における現像の洗浄工程で、カラーフィルタ素子が剥がれてしまうという問題もある。
【０００８】
すなわち、カラーフィルタは透明な樹脂材料にそれぞれの色の光波長のみを透過させる顔料を分散させて形成しており、顔料濃度によってこれらの分光特性が決定される。カラーフィルタ形成の際の問題として、現像後のレジスト溶解物が取りきれない問題と、現像/洗浄工程でカラーレジストが剥がれてしまうというトレードオフの関係があるため、プロセスの最適化が必要である。
【０００９】
一方、平坦化層を平坦化する方法として以下の方法が知られている。
【００１０】
すなわち、カラーフィルタ上に形成される平坦化層を厚く塗布することで平坦化層上の平坦性を維持するものである。（特許文献1）
しかし、近年要求される固体撮像装置の高画素化を実現するためには、１画素あたりの画素サイズを微小化・高感度化する必要があり、平坦化層を厚く形成することは、こういった要求に反することとなる。
【００１１】
上記のように、カラーフィルタの膜厚は最適に保たなければならないため、平坦化層を厚く形成することは全体の膜厚を厚くし、画素サイズの微小化に対して問題となる。
【特許文献１】特開２００４−１１１８６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明の課題は、固体撮像装置が有する光電変換部において、カラーフィルタ上に形成される平坦化層を厚くすることなく平坦性が維持され、カラーフィルタ素子の剥がれを防止できる固体撮像装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明による固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上に２次元配列形成される光電変換素子上に酸化膜を形成する工程と、この酸化膜上に、前記複数の光電変換素子に対応する複数のフィルタ素子が市松状に配置され、かつ隣接する前記フィルタ素子の角部がブリッジにより相互に接続された緑色カラーフィルタを形成する工程と、この緑色カラーフィルタの前記市松状に配置されたフィルタ素子間に、前記光電変換素子に対応する複数の赤色カラーフィルタおよび青色カラーフィルタの各フィルタ素子を形成する工程と、これら各色のカラーフィルタ上に平坦化層を形成する工程と、この平坦化層上にマイクロレンズを形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カラーフィルタ素子間の隙間が改善されるため、平坦化層を厚くしなくても平坦性が維持でき、緑色カラーフィルタ素子の剥がれを防止できる固体撮像装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の固体撮像装置の実施形態を図１〜図５を用いて説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態による固体撮像装置の光電変換部を示し、同図（a）は、この固体撮像装置の上面図であり、同図（b）は、（a）に示す破線A−A’に沿った断面図であり、同図（c）は、（a）に示す破線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。
【００１７】
図１に示す固体撮像装置は、半導体基板１１に２次元配列状に形成される光電変換素子１２と、これらの光電変換素子１２が形成された半導体基板１１上に形成される酸化膜１３と、酸化膜１３上に形成される層間膜１４を介して形成され、透過波長が異なる複数の緑色カラーフィルタ１７と、青色カラーフィルタ１８と、赤色カラーフィルタ１９と、これらの光フィルタ１７、１８、１９上に形成される平坦化層１５と、この平坦化層上に形成される複数のマイクロレンズ１６で構成される。
【００１８】
また、緑色カラーフィルタ１７は、各光電変換素子１２に対応するフィルタ素子が市松状に配置され、かつ隣接する緑色カラーフィルタ素子の角部がブリッジ２０により相互に接続された形状である。このブリッジ２０の表面積は、緑色カラーフィルタ１７のフィルタ素子サイズのおよそ５％程度であるため、緑色カラーフィルタ素子の表面積は、他の２色のカラーフィルタ素子の表面積と比較して、ほぼ同じ面積となる。ブリッジ２０のサイズが５％より大きくなってしまうと、セル形状が正方形を保てなくなり、所望の形状を得ることができなくなるのが実験で確認されている。青色カラーフィルタ１８および赤色カラーフィルタ１９の各素子は、この緑色カラーフィルタ１７に埋め込み形成されている。
【００１９】
次に、本実施形態である図１に示す固体撮像装置に適用されるカラーフィルタの製造工程を、図２〜図５を用いて説明する。なお、図３を除いた各図において、（a）はカラーフィルタの製造工程を説明する上面図であり、（b）は（a）に示す破線A−A’に沿った断面図であり、同図（c）は、（a）に示す破線Ｂ−Ｂ’に沿った断面図である。
【００２０】
まず、図２（a）、同図（b）および同図（c）に示すように、光電変換素子１２が形成された半導体基板１１上に酸化膜１３を形成し、続いて塗布される層間膜１４上に、透明な感光性樹脂材料に緑色の光のみを透過させる顔料を分散させた緑色カラーレジスト２１を塗布する。
【００２１】
次に、緑色カラーレジスト２１に対して露光を行う。露光においては、図３に示すように、光電変換素子１２に対応して市松状に配列された素子状遮光部２２と、隣接する遮光部２２の角部を相互に接続するブリッジ状遮光部２３とにより形成されたフォトマスクを使用する。
【００２２】
次に、露光された緑色カラーレジスト２１に対して現像を行い、現像で残った溶解物等レジストを洗浄するために２流体（Ｎ２および純水）を用いたリンス処理を行い、図４（a）、同図（b）および同図（c）に示すような緑色カラーフィルタを形成する。
【００２３】
次に、図５（a）、同図（b）および同図（c）に示すように、青色カラーフィルタ１８および赤色カラーフィルタ１９を緑色カラーフィルタ１７の開口部に、色配列がベイヤー配列になるように形成する。
【００２４】
以上のような工程によって本発明のカラーフィルタを得ることができる。
【００２５】
さらにカラーフィルタを形成した後、このカラーフィルタ上に平坦化層１５を形成し、続いてこの平坦化層１５上にマイクロレンズ１６を形成することで、図１に示す固体撮像装置が得られる。
【００２６】
このようなカラーフィルタを有する固体撮像装置を形成することによって、カラーフィルタ素子間の隙間が改善されるため平坦化層１５を厚く形成しなくても平坦性が維持され、さらに、緑色カラーフィルタ１７形成の際のリンス処理によって緑色カラーフィルタ１７のフィルタ素子が剥がれることもなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明によって形成される固体撮像装置の光電変換部を示す図であり、同図（a）は、この固体撮像装置の上面図であり、同図（b）は、（a）に示す破線A−A’に沿った断面図であり、同図（c）は、（a）に示す破線B−B’に沿った断面図である。
【図２】図１に示す固体撮像装置の製造方法を説明するための工程図であり、同図（a）は、この固体撮像装置の上面図であり、同図（b）は、（a）に示す破線A−A’に沿った断面図であり、同図（c）は、（a）に示す破線B−B’に沿った断面図である。
【図３】本発明で使用する緑色カラーフィルタ形成用マスクを示す。
【図４】図１および図２に示す固体撮像装置の製造方法を説明するための工程図であり、同図（a）は、この固体撮像装置の上面図であり、同図（b）は、（a）に示す破線A−A’に沿った断面図であり、同図（c）は、（a）に示す破線B−B’に沿った断面図である。
【図５】図１および図２に示す固体撮像装置の製造方法を説明するための工程図であり、同図（a）は、この固体撮像装置の上面図であり、同図（b）は、（a）に示す破線A−A’に沿った断面図であり、同図（c）は、（a）に示す破線B−B’に沿った断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１１：半導体基板、１２：光電変換素子、１３：酸化膜、１４：層間膜、１５：平坦化層、１６：マイクロレンズ、１７：緑色カラーフィルタ、１８：青色カラーフィルタ、１９：赤色カラーフィルタ、２０：ブリッジ、２１：緑色カラーレジスト、２２：素子状遮光部、２３：ブリッジ状遮光部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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