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JP2007208051A - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

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JP2007208051A
JP2007208051A JP2006025873A JP2006025873A JP2007208051A JP 2007208051 A JP2007208051 A JP 2007208051A JP 2006025873 A JP2006025873 A JP 2006025873A JP 2006025873 A JP2006025873 A JP 2006025873A JP 2007208051 A JP2007208051 A JP 2007208051A
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color filter
filter layer
solid
state imaging
imaging device
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Maki Saito
斎藤  牧
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Fujifilm Corp
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Fujifilm Corp
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Abstract

【課題】固体撮像素子に積層されるカラーフィルタ層に含有される色素濃度を濃くしてカラーフィルタ層の薄膜化を図る。
【解決手段】半導体基板表面部に二次元状に配列形成された複数の光電変換素子の夫々の上部に異なる色のカラーフィルタ層を積層するに当たり複数の光電変換素子の上部に第1色カラーフィルタ層を積層し該光電変換素子のうち所要光電変換素子上の前記第1色カラーフィルタ層をエッチング処理で除去した後に第2色カラーフィルタ層で所要光電変換素子の上部を埋める固体撮像素子の製造方法において、第1色カラーフィルタ層21の前記エッチング処理で生じる該第1色カラーフィルタ層の色素原料の残渣22を除去した後、第2色カラーフィル層の積層を行う。残渣22が残らないため、多量の色素原料を第1色カラーフィルタ層21に含有させることができる。
【選択図】図2
An object of the present invention is to reduce the thickness of a color filter layer by increasing the concentration of a dye contained in a color filter layer laminated on a solid-state imaging device.
In stacking a color filter layer of a different color on each of a plurality of photoelectric conversion elements that are two-dimensionally arranged on the surface of a semiconductor substrate, a first color filter is formed on the top of the plurality of photoelectric conversion elements. A solid-state imaging device in which layers are stacked and the first color filter layer on the required photoelectric conversion element among the photoelectric conversion elements is removed by etching, and then the upper portion of the required photoelectric conversion element is filled with the second color filter layer In the method, after removing the dye material residue 22 of the first color filter layer generated by the etching process of the first color filter layer 21, the second color fill layer is laminated. Since the residue 22 does not remain, a large amount of the dye material can be contained in the first color filter layer 21.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は固体撮像素子及びその製造方法に係り、特に、良好な分光特性を得ることができるカラーフィルタ層を持った固体撮像素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a solid-state imaging device having a color filter layer capable of obtaining good spectral characteristics and a manufacturing method thereof.

デジタルカメラ等に用いられるCMOS型やCCD型の固体撮像素子は、カラー画像を撮像できるようにカラーフィルタが搭載される。カラーフィルタは、多数のフォトダイオード(光電変換素子:画素)が二次元状に配列形成された半導体基板の表面に平坦化層を介して積層されるが、原色系固体撮像素子の場合には、各フォトダイオード上に赤色(R),緑色(G),青色(B)のいずれか1色のカラーフィルタが積層される。   A CMOS or CCD solid-state imaging device used for a digital camera or the like is equipped with a color filter so that a color image can be captured. The color filter is laminated on the surface of a semiconductor substrate in which a large number of photodiodes (photoelectric conversion elements: pixels) are two-dimensionally arranged via a planarization layer. In the case of a primary color solid-state imaging element, A color filter of any one of red (R), green (G), and blue (B) is stacked on each photodiode.

以下、赤色カラーフィルタを積層する画素をR画素,緑色カラーフィルタを積層する画素をG画素,青色カラーフィルタを積層する画素をB画素というが、R画素,G画素,B画素は、夫々、半導体基板表面に周期的市松的に離散配置される。   Hereinafter, a pixel in which a red color filter is stacked is referred to as an R pixel, a pixel in which a green color filter is stacked as a G pixel, and a pixel as a blue color filter is referred to as a B pixel. The R pixel, G pixel, and B pixel are each a semiconductor. Discretely arranged on the substrate surface in a periodic checkered manner.

各画素に対しR,G,Bのうちの1色のカラーフィルタを積層するには、下記特許文献1に記載されている様に、例えば上記平坦化層の上一面に先ず赤色カラーフィルタ層を積層した後エッチング処理を行い、G画素とB画素の上の赤色カラーフィルタ層を除去する。   In order to stack a color filter of one of R, G, and B for each pixel, for example, a red color filter layer is first formed on the upper surface of the flattening layer as described in Patent Document 1 below. After the lamination, an etching process is performed to remove the red color filter layer above the G pixel and the B pixel.

次に、その上一面に緑色カラーフィルタ層を積層してから表面をCMP等で平坦化し、R画素上の緑色カラーフィルタ層を除去する共にG画素とB画素の上を緑色カラーフィルタ層で埋める。そして、エッチングを行ってB画素上の緑色カラーフィルタ層を除去する。   Next, a green color filter layer is laminated on the entire surface, and then the surface is flattened by CMP or the like to remove the green color filter layer on the R pixel and fill the G pixel and B pixel with the green color filter layer. . Etching is then performed to remove the green color filter layer on the B pixel.

最後に、その上一面に青色カラーフィルタ層を積層してB画素上を青色カラーフィルタ層で埋め、固体撮像素子表面をCMP等で平坦化することでR画素,G画素上の青色カラーフィルタ層を除去し、各画素上に1色のカラーフィルタ層が積層されたカラー画像撮像用の固体撮像素子が製造される。   Finally, a blue color filter layer is stacked on the entire surface, the B pixel is filled with the blue color filter layer, and the surface of the solid-state imaging device is flattened by CMP or the like, so that the blue color filter layer on the R pixel and G pixel is obtained. Then, a solid-state imaging device for imaging a color image in which a color filter layer of one color is laminated on each pixel is manufactured.

斯かるカラーフィルタ層製造工程を経て製造される固体撮像素子は、近年では、集積回路技術の進展により多画素化が進み、数百万画素以上を搭載するのが普通になってきている。このため、1画素1画素の横方向(半導体基板の表面に沿う方向)の寸法は小さくなる一方であり、1画素1画素に入射する光の通路は、縦長の狭い通路になってきている。   In recent years, a solid-state imaging device manufactured through such a color filter layer manufacturing process has been increased in number of pixels due to progress of integrated circuit technology, and it has become common to mount several million pixels or more. For this reason, the dimension in the horizontal direction (direction along the surface of the semiconductor substrate) of each pixel is decreasing, and the path of light incident on each pixel is becoming a narrow narrow path.

特開平5―183140号公報JP-A-5-183140

上述した様に、多画素化が進んだ固体撮像素子では、1画素1画素の横寸法が微細化されてきている。そこで、微細化に合わせ、1画素1画素の縦寸法の薄膜化を図るために、カラーフィルタ層を薄く製造すると、カラーフィルタ層に含有される顔料や染料の量が少なくなってしまい、所望の分光特性が得られず、赤色,緑色,青色の弁別が不十分になってしまうという問題が生じる。   As described above, in the solid-state imaging device that has been increased in the number of pixels, the horizontal dimension of each pixel has been reduced. Therefore, if the color filter layer is manufactured thinly in order to reduce the vertical dimension of each pixel in accordance with the miniaturization, the amount of pigments and dyes contained in the color filter layer is reduced. There arises a problem that spectral characteristics cannot be obtained and red, green, and blue are not sufficiently distinguished.

しかし、カラーフィルタ層に含有させる顔料や染料の濃度を増やすと、顔料や染料には金属元素(Cu,Cr,Ni,Alなど)が含まれているため、酸素を用いたドライエッチングでは完全に金属元素を除去することができず、金属残渣が残ってしまう。上述した例でいえば、G画素の緑色カラーフィルタ層の下部に赤色カラーフィルタ層のエッチング残渣が残り、B画素の青色カラーフィルタ層の下部に赤色,緑色の各カラーフィルタ層のエッチング残渣が残ってしまう。   However, when the concentration of pigments and dyes to be included in the color filter layer is increased, since the pigments and dyes contain metal elements (Cu, Cr, Ni, Al, etc.), dry etching using oxygen is completely The metal element cannot be removed, leaving a metal residue. In the above example, the etching residue of the red color filter layer remains under the green color filter layer of the G pixel, and the etching residue of the red and green color filter layers remains under the blue color filter layer of the B pixel. End up.

本発明の目的は、カラーフィルタ層を薄くでき、しかも十分な分光特性を得ることができる固体撮像素子の製造方法及びこの製造方法で製造した固体撮像素子を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a manufacturing method of a solid-state imaging device that can make a color filter layer thin and obtain sufficient spectral characteristics, and a solid-state imaging device manufactured by this manufacturing method.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板表面部に二次元状に配列形成された複数の光電変換素子の夫々の上部に異なる色のカラーフィルタ層を積層するに当たり複数の前記光電変換素子の上部に第1色カラーフィルタ層を積層し該光電変換素子のうち所要光電変換素子上の前記第1色カラーフィルタ層をエッチング処理で除去した後に第2色カラーフィルタ層で前記所要光電変換素子の上部を埋める固体撮像素子の製造方法において、前記第1色カラーフィルタ層の前記エッチング処理で生じる該第1色カラーフィルタ層の色素原料の残渣を除去した後、前記第2色カラーフィル層の積層を行うことを特徴とする。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes a plurality of the photoelectric conversion elements when a color filter layer of a different color is stacked on each of the plurality of photoelectric conversion elements that are two-dimensionally arranged on the surface of the semiconductor substrate. A first color filter layer is laminated on the upper surface of the substrate, and the first color filter layer on the required photoelectric conversion element is removed from the photoelectric conversion element by an etching process. In the method of manufacturing a solid-state imaging device that fills the upper part of the first color filter layer, after removing the pigment raw material residue of the first color filter layer generated by the etching process of the first color filter layer, Lamination is performed.

本発明の固体撮像素子の製造方法における前記カラーフィルタ層に含まれる色素原料は、顔料または染料で構成されることを特徴とする。   The coloring material contained in the color filter layer in the method for producing a solid-state imaging device of the present invention is composed of a pigment or a dye.

本発明の固体撮像素子の製造方法の前記エッチング処理は、酸素を用いたドライエッチングで行うことを特徴とする。   The etching process of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is performed by dry etching using oxygen.

本発明の固体撮像素子の製造方法の前記残渣の除去は、前記エッチング処理で残った該残渣をハロゲン化処理することで行うことを特徴とする。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the removal of the residue is performed by halogenating the residue remaining in the etching process.

本発明の固体撮像素子の製造方法の前記残渣の除去は、前記ドライエッチングで生じた色素原料の酸化物残渣を還元性ガスで還元処理してからハロゲン化して行うことを特徴とする。   The removal of the residue in the method for producing a solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the oxide residue of the dye material generated by the dry etching is reduced with a reducing gas and then halogenated.

本発明の固体撮像素子の製造方法の前記カラーフィルタ層は、非感光性レジスト内に所要色の顔料または染料を混合して構成されることを特徴とする。   The color filter layer of the method for producing a solid-state imaging device of the present invention is characterized in that a non-photosensitive resist is mixed with a pigment or dye of a required color.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、酸素とハロゲン系ガスとを混合したプロセスガスを用い、前記エッチング処理と前記ハロゲン化処理とを同時に行うことを特徴とする。   The solid-state imaging device manufacturing method of the present invention is characterized in that the etching treatment and the halogenation treatment are simultaneously performed using a process gas in which oxygen and a halogen-based gas are mixed.

本発明の固体撮像素子の製造方法は、酸素とハロゲン系ガスと還元性ガスとを混合したプロセスガスを用い、前記エッチング処理と前記ハロゲン化処理と前記還元処理とを同時に行うことを特徴とする。   The method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention is characterized in that the etching process, the halogenation process, and the reduction process are performed simultaneously using a process gas in which oxygen, a halogen-based gas, and a reducing gas are mixed. .

本発明の固体撮像素子の製造方法では、前記固体撮像素子の前記各光電変換素子の上部に赤色,緑色,青色の3原色のいずれか一色のカラーフィルタ層が積層され、前記第1色カラーフィルタ層が3原色のいずれか一色のカラーフィルタ層であり前記第2色カラーフィルタ層が3原色のうちの残り2色のうちの一色のカラーフィルタ層であることを特徴とする。   In the solid-state imaging device manufacturing method of the present invention, a color filter layer of any one of the three primary colors of red, green, and blue is stacked on the photoelectric conversion elements of the solid-state imaging device, and the first color filter The layer is a color filter layer of any one of the three primary colors, and the second color filter layer is a color filter layer of one of the remaining two colors of the three primary colors.

本発明の固体撮像素子は、複数の光電変換素子が表面部に二次元状に配列形成された半導体基板と、該半導体基板の上部に積層されるカラーフィルタ層とを備える固体撮像素子において、上述したいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法により製造された第1色カラーフィルタ層と第2色カラーフィルタ層とを備えることを特徴とする。   The solid-state imaging device of the present invention is a solid-state imaging device including a semiconductor substrate in which a plurality of photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged on the surface portion, and a color filter layer stacked on the semiconductor substrate. A first color filter layer and a second color filter layer manufactured by the method for manufacturing a solid-state imaging device according to any one of the above.

本発明によれば、残渣が残らないため、薄型化を図ったカラーフィルタ層に十分な量の色素原料を含有させることが可能になる。   According to the present invention, since no residue remains, it is possible to contain a sufficient amount of the dye material in the thin color filter layer.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る固体撮像素子の略一画素分の断面模式図である。図示する例の固体撮像素子はCCD型であるが、CMOS型その他の固体撮像素子にも下記の各実施形態を適用可能である。また、原色系カラーフィルタを用いた固体撮像素子を説明するが、補色系カラーフィルタを用いる場合にも下記の各実施形態を適用できる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of approximately one pixel of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. Although the solid-state image pickup device in the illustrated example is a CCD type, the following embodiments can also be applied to a CMOS type other solid-state image pickup device. Although a solid-state imaging device using a primary color filter will be described, the following embodiments can also be applied when a complementary color filter is used.

図1において、本実施形態の固体撮像素子1は、n型半導体基板2の表面部にpウェル層3が形成され、このpウェル層3の表面部に、pウェル層3との間でpn接合(フォトダイオード:光電変換素子)を構成するn領域4が形成される。   In FIG. 1, in the solid-state imaging device 1 of the present embodiment, a p-well layer 3 is formed on a surface portion of an n-type semiconductor substrate 2, and a pn is formed between the p-well layer 3 and the p-well layer 3. An n region 4 constituting a junction (photodiode: photoelectric conversion element) is formed.

図示の例では、n領域4の右脇に素子分離領域を構成するp領域5が形成され、n領域4の表面に、p領域5に連続する表面p層(p型不純物が高濃度に拡散された層)6が設けられる。また、pウェル層3には垂直電荷転送路を構成するn領域(埋め込みチャネル)7も設けられる。   In the illustrated example, a p region 5 constituting an element isolation region is formed on the right side of the n region 4, and a surface p layer (p-type impurities are diffused at a high concentration) on the surface of the n region 4, continuous to the p region 5. Layer 6). The p well layer 3 is also provided with an n region (buried channel) 7 constituting a vertical charge transfer path.

これらの各領域3,4,5,6,7が形成された半導体基板2の最表面には、ONO(酸化膜―窒化膜―酸化膜)構造のゲート絶縁膜10が積層され、その上に、フォトダイオード(n領域4)の受光面上に開口11aを有する遮光膜11が積層される。遮光膜11の下には、垂直電荷転送路を構成する転送電極膜(例えばポリシリコン膜)12が絶縁層13を介して埋設される。   A gate insulating film 10 having an ONO (oxide film-nitride film-oxide film) structure is stacked on the outermost surface of the semiconductor substrate 2 on which these regions 3, 4, 5, 6, and 7 are formed. A light shielding film 11 having an opening 11a is laminated on the light receiving surface of the photodiode (n region 4). Under the light shielding film 11, a transfer electrode film (for example, polysilicon film) 12 constituting a vertical charge transfer path is embedded via an insulating layer 13.

遮光膜11の上には平坦化層15が積層され、その上に、カラーフィルタ層16が積層され、最上部に、トップマイクロレンズ17が積層される。   A planarizing layer 15 is laminated on the light shielding film 11, a color filter layer 16 is laminated thereon, and a top microlens 17 is laminated on the top.

図2は、図1に示すカラーフィルタ層16の製造工程の要部を説明する図である。先ず、図2(a)に示す様に、図1の平坦化層15まで製造された固体撮像素子1の受光面全面に、第1色(例えば赤色R)のカラーフィルタ層21を積層する。カラーフィルタ層21は、本実施形態では、感光基を持たない非感光性レジスト内に第1色の色素原料となる顔料(または染料)22を混ぜて構成される。   FIG. 2 is a diagram for explaining a main part of the manufacturing process of the color filter layer 16 shown in FIG. First, as shown in FIG. 2A, a color filter layer 21 of the first color (for example, red R) is laminated on the entire light receiving surface of the solid-state imaging device 1 manufactured up to the planarization layer 15 of FIG. In the present embodiment, the color filter layer 21 is configured by mixing a pigment (or dye) 22 serving as a first color pigment material in a non-photosensitive resist having no photosensitive group.

そして、その上一面に感光性レジスト層23を積層し、第1色カラーフィルタ層21を積層する画素(フォトダイオード)上にレジスト層23を残し、第2色(例えば緑色G),第3色(例えば青色B)のカラーフィルタ層を積層する画素上の感光性レジスト層23をフォトエッチングにより除去する(図2(a)の状態)。   Then, a photosensitive resist layer 23 is laminated on the entire surface, the resist layer 23 is left on the pixel (photodiode) on which the first color filter layer 21 is laminated, and the second color (for example, green G), the third color. The photosensitive resist layer 23 on the pixel on which the color filter layer (for example, blue B) is stacked is removed by photoetching (state shown in FIG. 2A).

次に、図2(b)に示す様に、酸素ガスを用い、レジスト層23をマスクとしてカラーフィルタ層21のドライエッチングを行う。このドライエッチングは、平坦化層15の表面が露出するまで行う。しかし、この酸素ガスを用いたドライエッチングだけでは、カラーフィルタ層21内に含まれる顔料22の金属元素がエッチング残渣22として残ってしまう。   Next, as shown in FIG. 2B, dry etching of the color filter layer 21 is performed using oxygen gas and the resist layer 23 as a mask. This dry etching is performed until the surface of the planarization layer 15 is exposed. However, the metal element of the pigment 22 contained in the color filter layer 21 remains as an etching residue 22 only by dry etching using this oxygen gas.

そこで次に、図2(c)に示す様に、ハロゲン系ガス、好適には、クロム(Cr)ガスやブロム(Br)ガスを用いて金属元素22をハロゲン化して金属残渣22を除去する。これにより、図2(d)に示す様に、平坦化層15の露出面が清浄となる。   Therefore, next, as shown in FIG. 2C, the metal residue 22 is removed by halogenating the metal element 22 using a halogen-based gas, preferably chromium (Cr) gas or bromine (Br) gas. As a result, as shown in FIG. 2D, the exposed surface of the planarization layer 15 is cleaned.

以後、同様にして第2色のカラーフィルタ層を積層してドライエッチングを行うと共にハロゲンガスを用いて金属残渣を除去し、第3色のカラーフィルタ層を積層することで、各画素が三原色のうちの1色のカラーフィルタ層を積層した固体撮像素子が製造される。   Thereafter, similarly, the second color filter layer is laminated and dry etching is performed, the metal residue is removed using a halogen gas, and the third color filter layer is laminated, so that each pixel has three primary colors. A solid-state imaging device in which one of the color filter layers is stacked is manufactured.

(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態に係る固体撮像素子のカラーフィルタ製造手順を示す要部工程図である。第1実施形態では、酸素ガスを用いたドライエッチング処理(図2(b))とハロゲン系ガスを用いた残渣除去処理(図2(c))とを別々に行ったが、本実施形態では、酸素ガスを用いてドライエッチングするとき、プロセスガス中に酸素ガスの他にハロゲン系ガスを混ぜておき、金属残渣のハロゲン化除去を同時に行っている(図3(b))。これにより、カラーフィルタ層の製造時間の短縮を図ることが可能となる。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a main part process diagram illustrating the color filter manufacturing procedure of the solid-state imaging device according to the second embodiment of the present invention. In the first embodiment, the dry etching process using oxygen gas (FIG. 2B) and the residue removal process using halogen gas (FIG. 2C) are performed separately. When dry etching is performed using oxygen gas, a halogen-based gas is mixed in the process gas in addition to the oxygen gas, and the metal residue is simultaneously halogenated and removed (FIG. 3B). This makes it possible to shorten the manufacturing time of the color filter layer.

(第3実施形態)
図4は、本発明の第3実施形態に係る固体撮像素子のカラーフィルタ製造手順を示す要部工程図である。第2実施形態の図2(a)(b)までは本実施形態でも同様である。
(Third embodiment)
FIG. 4 is a process chart of main parts showing a color filter manufacturing procedure of the solid-state imaging device according to the third embodiment of the present invention. The same applies to the second embodiment up to FIGS. 2A and 2B of the second embodiment.

酸素ガスにハロゲン系ガスを混ぜたプロセスガスでカラーフィルタ層21をドライエッチングする場合、図4(c)に示す様に、平坦化層15の表面に残渣24が残ってしまう場合がある。この残渣24は、酸素ガスによるドライエッチングによって生じた金属22の酸化物である場合が多く、ハロゲン化しきれなかった残留物である。   When the color filter layer 21 is dry-etched with a process gas in which a halogen-based gas is mixed with oxygen gas, the residue 24 may remain on the surface of the planarization layer 15 as shown in FIG. The residue 24 is often an oxide of the metal 22 generated by dry etching with oxygen gas, and is a residue that cannot be completely halogenated.

そこで、本実施形態では、図4(d)に示す様に、酸素ガスとハロゲン系ガスとを混合したプロセスガスでドライエッチング処理,ハロゲン化処理を行った(図4(b))後、ハロゲン化ガスに還元性ガス(例えば水素ガス)を混合したプロセスガスで残渣除去処理を行う。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 4D, dry etching treatment and halogenation treatment are performed with a process gas in which oxygen gas and halogen-based gas are mixed (FIG. 4B). Residue removal treatment is performed with a process gas in which a reducing gas (for example, hydrogen gas) is mixed with a gasification gas.

この残渣処理では、還元性ガスによって金属酸化物24が還元され、還元された金属元素がハロゲン系ガスによってハロゲン化されて除去される。これにより、図4(e)に示される様に、平坦化層15の表面が清浄となる。   In this residue treatment, the metal oxide 24 is reduced by the reducing gas, and the reduced metal element is halogenated by the halogen-based gas and removed. Thereby, as shown in FIG. 4E, the surface of the planarization layer 15 is cleaned.

尚、図4(b)に示す工程を、酸素を用いたドライエッチング処理とハロゲン系ガスを用いた残渣のハロゲン化処理とを分けても良く、同様に、図4(d)に示す工程を、還元性ガスを用いた酸化物の還元処理とハロゲン系ガスを用いた残渣のハロゲン化処理とを分けることも可能である。   The process shown in FIG. 4B may be divided into a dry etching process using oxygen and a halogenation process of a residue using a halogen-based gas. Similarly, the process shown in FIG. It is also possible to separate the oxide reduction treatment using a reducing gas and the residue halogenation treatment using a halogen-based gas.

(第4実施形態)
図5は、本発明の第4実施形態に係る固体撮像素子のカラーフィルタ製造手順を示す要部工程図である。図4に示す第3実施形態では、酸素ガスとハロゲン系ガスとを混合したプロセスガスによる処理(図4(b))とハロゲン系ガスと還元性ガスとを混合したプロセスガスによる処理(図4(d))とを別々に行っている。
(Fourth embodiment)
FIG. 5 is a process chart of main parts showing a color filter manufacturing procedure of the solid-state imaging device according to the fourth embodiment of the present invention. In the third embodiment shown in FIG. 4, a process using a process gas in which an oxygen gas and a halogen-based gas are mixed (FIG. 4B) and a process gas using a process gas in which a halogen-based gas and a reducing gas are mixed (FIG. 4). (D)) is performed separately.

これに対し、本実施形態では、酸素ガスとハロゲン系ガスと還元性ガスとを混合したプロセスガスを用い、ドライエッチングと金属元素のハロゲン化と金属酸化物の還元化とを同時に行っている(図5(b))。これにより、製造工程の短縮を図ることができる。   On the other hand, in this embodiment, dry etching, metal element halogenation, and metal oxide reduction are simultaneously performed using a process gas in which an oxygen gas, a halogen-based gas, and a reducing gas are mixed ( FIG. 5B). Thereby, shortening of a manufacturing process can be aimed at.

以上述べた各実施形態によれば、金属残渣を残さずにエッチング処理ができるため、薄膜化を図ったカラーフィルタ層でも十分な分光感度特性を得られる量の顔料や染料をカラーフィルタ層に混ぜることが可能になる。   According to each of the embodiments described above, the etching process can be performed without leaving a metal residue. Therefore, the color filter layer is mixed with an amount of pigment or dye that can provide sufficient spectral sensitivity characteristics even with a thin color filter layer. It becomes possible.

本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、顔料や染料の残渣を残さずにカラーフィルタ層のエッチング処理ができるため、多量の顔料や染料をカラーフィルタ層に含有させることでカラーフィルタ層の薄膜化を図ることができ、デジタルカメラに搭載するカラー固体撮像素子の製造方法として有用である。   The method for producing a solid-state imaging device according to the present invention can etch the color filter layer without leaving a residue of the pigment or dye. Therefore, a thin film of the color filter layer can be obtained by adding a large amount of pigment or dye to the color filter layer. This is useful as a method for manufacturing a color solid-state imaging device to be mounted on a digital camera.

本発明の第1実施形態に係る固体撮像素子の略一画素分の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram for substantially one pixel of the solid-state imaging device according to the first embodiment of the present invention. 図1に示すカラーフィルタ層の製造手順を示す要部工程図である。FIG. 3 is a main part process diagram illustrating a manufacturing procedure of the color filter layer shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係るカラーフィルタ層の製造手順を示す要部工程図である。It is principal part process drawing which shows the manufacture procedure of the color filter layer which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態に係るカラーフィルタ層の製造手順を示す要部工程図である。It is principal part process drawing which shows the manufacture procedure of the color filter layer which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態に係るカラーフィルタ層の製造手順を示す要部工程図である。It is principal part process drawing which shows the manufacture procedure of the color filter layer which concerns on 4th Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 固体撮像素子
2 半導体基板
15 平坦化層
16 カラーフィルタ層
21 顔料(または染料)を混ぜた非感光性レジスト(カラーフィルタ層)
22 顔料(または染料)
23 感光性レジスト
24 酸化物残渣
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Solid-state image sensor 2 Semiconductor substrate 15 Planarizing layer 16 Color filter layer 21 Non-photosensitive resist (color filter layer) mixed with pigment (or dye)
22 Pigment (or dye)
23 Photosensitive resist 24 Oxide residue

Claims (10)

半導体基板表面部に二次元状に配列形成された複数の光電変換素子の夫々の上部に異なる色のカラーフィルタ層を積層するに当たり複数の前記光電変換素子の上部に第1色カラーフィルタ層を積層し該光電変換素子のうち所要光電変換素子上の前記第1色カラーフィルタ層をエッチング処理で除去した後に第2色カラーフィルタ層で前記所要光電変換素子の上部を埋める固体撮像素子の製造方法において、前記第1色カラーフィルタ層の前記エッチング処理で生じる該第1色カラーフィルタ層の色素原料の残渣を除去した後、前記第2色カラーフィル層の積層を行うことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。   When a color filter layer of a different color is stacked on each of a plurality of photoelectric conversion elements that are two-dimensionally arranged on the surface of a semiconductor substrate, a first color filter layer is stacked on the plurality of photoelectric conversion elements. In the method of manufacturing a solid-state imaging device, the first color filter layer on the required photoelectric conversion element among the photoelectric conversion elements is removed by an etching process, and then the upper portion of the required photoelectric conversion element is filled with the second color filter layer. A solid-state imaging device comprising: stacking the second color fill layer after removing a pigment raw material residue of the first color filter layer generated by the etching process of the first color filter layer Manufacturing method. 前記カラーフィルタ層に含まれる色素原料は、顔料または染料で構成されることを特徴とする請求項1に記載の固体撮像素子の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the coloring material contained in the color filter layer is composed of a pigment or a dye. 前記エッチング処理は、酸素を用いたドライエッチングで行うことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の固体撮像素子の製造方法。   The method for manufacturing a solid-state imaging element according to claim 2, wherein the etching process is performed by dry etching using oxygen. 前記残渣の除去は、前記エッチング処理で残った該残渣をハロゲン化処理することで行うことを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。   4. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the residue is removed by halogenating the residue remaining in the etching process. 前記残渣の除去は、前記ドライエッチングで生じた色素原料の酸化物残渣を還元性ガスで還元処理してからハロゲン化して行うことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子の製造方法。   5. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 4, wherein the residue is removed by reducing the oxide residue of the dye raw material generated by the dry etching with a reducing gas and then halogenating the oxide residue. 前記カラーフィルタ層は、非感光性レジスト内に所要色の顔料または染料を混合して構成されることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。   6. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, wherein the color filter layer is configured by mixing a pigment or dye of a required color in a non-photosensitive resist. 酸素とハロゲン系ガスとを混合したプロセスガスを用い、前記エッチング処理と前記ハロゲン化処理とを同時に行うことを特徴とする請求項4に記載の固体撮像素子の製造方法。   5. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 4, wherein the etching process and the halogenation process are simultaneously performed using a process gas in which oxygen and a halogen-based gas are mixed. 酸素とハロゲン系ガスと還元性ガスとを混合したプロセスガスを用い、前記エッチング処理と前記ハロゲン化処理と前記還元処理とを同時に行うことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像素子の製造方法。   6. The manufacturing of a solid-state imaging device according to claim 5, wherein a process gas obtained by mixing oxygen, a halogen-based gas, and a reducing gas is used, and the etching treatment, the halogenation treatment, and the reduction treatment are performed simultaneously. Method. 前記固体撮像素子の前記各光電変換素子の上部には赤色,緑色,青色の3原色のいずれか一色のカラーフィルタ層が積層され、前記第1色カラーフィルタ層が3原色のいずれか一色のカラーフィルタ層であり前記第2色カラーフィルタ層が3原色のうちの残り2色のうちの一色のカラーフィルタ層であることを特徴とする請求項1乃至請求項8のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法。   A color filter layer of any one of the three primary colors of red, green, and blue is laminated on the top of each photoelectric conversion element of the solid-state imaging device, and the first color filter layer is a color of any one of the three primary colors. 9. The solid-state imaging according to claim 1, wherein the second color filter layer is a filter layer and is a color filter layer of one of the remaining two colors of the three primary colors. Device manufacturing method. 複数の光電変換素子が表面部に二次元状に配列形成された半導体基板と、該半導体基板の上部に積層されるカラーフィルタ層とを備える固体撮像素子において、請求項1乃至請求項9のいずれかに記載の固体撮像素子の製造方法により製造された第1色カラーフィルタ層と第2色カラーフィルタ層とを備えることを特徴とする固体撮像素子。   10. A solid-state imaging device comprising: a semiconductor substrate in which a plurality of photoelectric conversion elements are arrayed in a two-dimensional manner on a surface portion; and a color filter layer stacked on the semiconductor substrate. A solid-state imaging device comprising a first color filter layer and a second color filter layer manufactured by the method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1.
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