【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はカラー固体撮像素子に係
り、特に感度の向上と混色の防止に適したカラー固体撮
像素子及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color solid-state imaging device, and more particularly to a color solid-state imaging device suitable for improving sensitivity and preventing color mixing, and a method for manufacturing the same.
【０００２】図１（Ａ）〜（Ｄ）は従来のカラー固体撮
像素子の製造工程図を示す。まず図１（Ａ）を参照す
る。通常の工程により基板１０上に入射される光の強度
に応じて信号電荷を発生するためのフォトダイオード１
１と、フォトダイオード１１よりの信号電荷を電荷転送
領域のＶＣＣＤ１２とを交互に複数個形成し、フォトダ
イオードとＶＣＣＤが形成された部分を除いた基板の一
部にパッド１３を形成して黒／白の固体撮像素子を形成
する。フォトダイオード１１のうち、１１−１は第１の
色に該当するフォトダイオード、１１−２は第２の色に
該当するフォトダイオード、１１−３は第３の色に該当
するフォトダイオードである。固体撮像素子が形成され
た基板１０上に第１の平坦化膜１４を全面形成する。次
に、第１の平坦化膜１４上にカラーフィルター層１５を
形成する。即ち、第１の平坦化膜１４上に樹脂層を形成
し、樹脂層を第１の色に染色及び固着させ、着色された
樹脂層をフォトエッチングして第１のカラーフィルター
層１５−１を形成する。前記工程を繰り返して第２及び
第３のカラーフィルター層１５−２，１５−３を各々第
１の平坦化膜１４上に形成する。これにより、第１の平
坦化膜１４上に順次３色のカラーフィルター層を形成し
てカラーフィルター層１５の形成工程を完了する。カラ
ーフィルター層１５の形成工程が完了した後、カラーフ
ィルター層１５を含んだ第１の平坦化膜１４上に第２の
平坦化膜１６を形成して基板を再び平坦化させる。FIGS. 1A to 1D show a manufacturing process of a conventional color solid-state imaging device. First, reference is made to FIG. Photodiode 1 for generating signal charges in accordance with the intensity of light incident on substrate 10 in a normal process
1 and a plurality of signal charges from the photodiodes 11 are alternately formed with the VCCDs 12 in the charge transfer region, and pads 13 are formed on a part of the substrate excluding the portions where the photodiodes and the VCCDs are formed to form A white solid-state imaging device is formed. Of the photodiodes 11, 11-1 is a photodiode corresponding to the first color, 11-2 is a photodiode corresponding to the second color, and 11-3 is a photodiode corresponding to the third color. A first planarizing film 14 is formed on the entire surface of the substrate 10 on which the solid-state imaging device is formed. Next, a color filter layer 15 is formed on the first flattening film 14. That is, a resin layer is formed on the first flattening film 14, the resin layer is dyed and fixed in a first color, and the colored resin layer is photo-etched to form the first color filter layer 15-1. Form. By repeating the above steps, the second and third color filter layers 15-2 and 15-3 are formed on the first planarization film 14, respectively. Thus, the color filter layers of three colors are sequentially formed on the first flattening film 14, and the step of forming the color filter layers 15 is completed. After the formation process of the color filter layer 15 is completed, a second planarization film 16 is formed on the first planarization film 14 including the color filter layer 15, and the substrate is planarized again.
【０００３】次に図１（Ｂ）を参照する。第２の平坦化
膜１６上にマイクロレンズ用物質１７でフォトレジスト
膜を塗布し、フォトエッチング工程により各フォトダイ
オード領域１１の上部にのみマイクロレンズ用物質１７
が残るようにマイクロレンズ用物質１７をパターニング
する。Next, reference will be made to FIG. A photoresist film is applied on the second flattening film 16 with a microlens material 17, and a microlens material 17 is formed only on each photodiode region 11 by a photoetching process.
The material 17 for microlenses is patterned so as to remain.
【０００４】図１（Ｃ）を参照する。第２の平坦化膜１
６上のパターニングされたマイクロレンズ用物質１７を
熱フローさせて凸レンズ状のマイクロレンズ１８をそれ
ぞれのフォトダイオード１１の上側に形成する。FIG. 1C is referred to. Second planarization film 1
The patterned microlens material 17 on 6 is subjected to a heat flow to form convex lens-shaped microlenses 18 above the respective photodiodes 11.
【０００５】最後に図１（Ｄ）を参照する。マイクロレ
ンズ１８が形成された第２の平坦化膜１６上にフォトレ
ジスト膜１９を塗布し、フォトエッチング工程によりパ
ッド１３の上部のフォトレジスト膜１９を除去して第２
の平坦化膜１６を露出させる。フォトレジスト膜１９を
マスクにして露出された第２の平坦化膜１６及びその下
部の第１の平坦化膜１４を順次エッチングしてパッド１
３を露出させる。最終的にパッド１３を露出させた後、
残存のフォトレジスト膜１９を除去すると、従来のカラ
ー固体撮像素子が製作される。Finally, FIG. 1D is referred to. A photoresist film 19 is applied on the second flattening film 16 on which the microlenses 18 are formed, and the photoresist film 19 on the pad 13 is removed by a photoetching process.
Is exposed. Using the photoresist film 19 as a mask, the exposed second planarization film 16 and the underlying first planarization film 14 are sequentially etched to form the pad 1
Expose 3 After exposing the pad 13 finally,
When the remaining photoresist film 19 is removed, a conventional color solid-state imaging device is manufactured.
【０００６】前記方法により製作されたカラー固体撮像
素子をカメラに応用し、カメラレンズを通って入射され
る光はマイクロレンズ１８により集束され、マイクロレ
ンズ１８により集束された光はカラーフィルター層１５
を通る。即ち、カラーフィルター層１５のうち、第１の
カラーフィルター層１５−１は、マイクロレンズにより
集束された光のうち、第１の色の光のみを選択透過させ
て、複数個のフォトダイオード１１のうちの第１の色に
該当するフォトダイオード１１−１に第１の色の光を入
射させ、第２のカラーフィルター層１５−２は第２の色
の光のみを選択透過させて、第２の色に該当するフォト
ダイオード１１−２に第２の色の光を入射させ、第３の
カラーフィルター層１５−３は第３の色の光のみを選択
透過させて第３の色に対応するフォトダイオード１１−
３に第３の色の光を入射させる。When the color solid-state image pickup device manufactured by the above method is applied to a camera, light incident through a camera lens is focused by a micro lens 18, and light focused by the micro lens 18 is transmitted to a color filter layer 15.
Pass through. That is, of the color filter layers 15, the first color filter layer 15-1 selectively transmits only the light of the first color out of the light converged by the microlens, and The first color light is made incident on the photodiode 11-1 corresponding to the first color, and the second color filter layer 15-2 selectively transmits only the second color light to form the second color filter layer 15-2. The light of the second color is made incident on the photodiode 11-2 corresponding to the third color, and the third color filter layer 15-3 selectively transmits only the light of the third color to correspond to the third color. Photodiode 11-
Light of the third color is incident on 3.
【０００７】従って、各フォトダイオード１１に入射さ
れた光は光電変換され、各フォトダイオードは信号電荷
を発生する。フォトダイオード１１から生成された電荷
は通常の固体撮像素子の信号転送動作によりＶＣＣＤ１
２に転送された後、ＨＣＣＤ（図示せず）に転送され
る。次に、ＨＣＣＤに転送された信号電荷は、素子の末
端の浮動拡散（ｆｌｏａｔｉｎｇ ｄｉｆｆｕｓｉｏ
ｎ）により検知された後、増幅器（図示せず）を通って
増幅されて周辺回路に転送される。Accordingly, the light incident on each photodiode 11 is photoelectrically converted, and each photodiode generates a signal charge. The charge generated from the photodiode 11 is transferred to the VCCD 1 by a signal transfer operation of a normal solid-state imaging device.
2 and then to an HCCD (not shown). Next, the signal charge transferred to the HCCD is applied to a floating diffusion at the end of the device.
n), amplified by an amplifier (not shown) and transferred to peripheral circuits.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のカラー
固体撮像素子の製造方法は次の問題があった。 １．カラーフィルター層を形成するために３回のフォト
エッチング工程を行うが、その際、カラーフィルター層
を形成するためのフォトエッチング工程で所望しない部
分にフォトレジスト膜が残存すると混色の現象が生じ
る。その結果隣り合うカラーフィルター層の間に光が透
過して混色の現象が生じるという問題があった。However, the conventional method for manufacturing a color solid-state imaging device has the following problems. 1. Three photo-etching steps are performed to form a color filter layer. At this time, if the photoresist film remains in an undesired portion in the photo-etching step for forming the color filter layer, a phenomenon of color mixing occurs. As a result, there is a problem that light is transmitted between adjacent color filter layers to cause a color mixing phenomenon.
【０００９】２．マイクロレンズとカラーフィルター層
との間に第２の平坦化膜が存在するため、光が散乱し易
く、且つ前記マイクロレンズとカラーフィルター層との
間の距離の誤差によりフォトダイオードまでの焦点距離
を合わせ難いという問題があった。[0009] 2. Since the second planarizing film exists between the microlens and the color filter layer, light is easily scattered, and the focal length to the photodiode is reduced due to an error in the distance between the microlens and the color filter layer. There was a problem that it was difficult to match.
【００１０】３．カラーフィルター層を形成した後第２
の平坦化膜を形成しなければならないから全体的に工程
が複雑であり、製造時間が長くなり、素子の厚さが厚く
なるという問題があった。[0010] 3. After forming the color filter layer, the second
Therefore, there is a problem that the process is complicated as a whole, the manufacturing time is increased, and the thickness of the element is increased.
【００１１】本発明は従来の技術のかかる問題点を解決
するためのもので、容易に焦点距離を合わせることがで
きるばかりではなく、隣り合うカラーフィルター層間の
混色を防止できるカラー固体撮像素子及びその製造方法
を提供することを目的とする。本発明の他の目的は素子
全体の厚さを減少させて素子のスリム化を図ることので
きるカラー固体撮像素子及びその製造方法を提供するこ
とにある。本発明の別の目的はマイクロレンズのエッジ
部分が露出されるようにマイクロレンズ上にカラーフィ
ルター層を形成させて、マイクロレンズの周辺（エッジ
部分）に白色光を透過させることにより、カラー固体撮
像素子の感度を向上させることのできるカラー固体撮像
素子及びその製造方法を提供することにある。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and not only can the focal length be easily adjusted, but also a color solid-state image pickup device capable of preventing color mixture between adjacent color filter layers, and a color solid-state image pickup device therefor. It is intended to provide a manufacturing method. It is another object of the present invention to provide a color solid-state imaging device capable of reducing the thickness of the entire device to achieve slimness of the device and a method of manufacturing the same. Another object of the present invention is to form a color filter layer on a microlens so that an edge portion of the microlens is exposed, and to transmit white light to the periphery (edge portion) of the microlens, thereby enabling color solid-state imaging. An object of the present invention is to provide a color solid-state imaging device capable of improving the sensitivity of the device and a method for manufacturing the same.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に本発明のカラー固体撮像素子は、半導体基板と、半導
体基板に一定の間隔を置いて形成された複数個の電荷転
送領域と、この電荷転送領域と交互に配列されるように
形成された第１乃至第３の色に該当する複数個の光検出
器と、光検出器と電荷転送領域とを除いた半導体基板の
一部に形成されたパッドと、パッドを除いた基板上に形
成された平坦化膜と、各光検出器の上部の平坦化膜上に
形成された複数個のマイクロレンズと、第１乃至第３の
色の光検出器に対応して、各マイクロレンズ上にそれぞ
れのエッジ部分を除いて直接形成された第１乃至第３の
色のカラーフィルター層と、を含む。In order to achieve the above object, a color solid-state imaging device according to the present invention comprises: a semiconductor substrate; a plurality of charge transfer regions formed at regular intervals on the semiconductor substrate; A plurality of photodetectors corresponding to the first to third colors formed so as to be alternately arranged with the charge transfer regions, and formed on a part of the semiconductor substrate excluding the photodetectors and the charge transfer regions. Pad, a planarization film formed on the substrate excluding the pad, a plurality of microlenses formed on the planarization film above each photodetector, and a first to a third color. And a color filter layer of the first to third colors formed directly on each microlens except for each edge portion corresponding to the photodetector.
【００１３】本発明方法は、基板上に第１乃至第３の色
に該当する光検出器と電荷転送領域を交互に複数個形成
する工程と、光検出器と電荷転送領域とが形成された部
分を除いた基板の一部にパッドを形成する工程と、パッ
ド上部を除いた基板上に平坦化膜を形成する工程と、平
坦化膜上にマイクロレンズ用物質を塗布し、光検出器の
上側にのみマイクロレンズ用物質が残るようにパターニ
ングする工程と、マイクロレンズ用物質を熱フローさせ
て光検出器の上側の平坦化膜上にマイクロレンズを形成
する工程と、ハードベーキング工程を行って第１乃至第
３の色の光検出器に対応するマイクロレンズ上に直接第
１乃至第３のカラーフィルター層を形成する工程と、を
含む。According to the method of the present invention, a plurality of photodetectors and charge transfer regions corresponding to the first to third colors are alternately formed on a substrate, and the photodetectors and the charge transfer regions are formed. A step of forming a pad on a part of the substrate excluding the part, a step of forming a flattening film on the substrate excluding the upper part of the pad, and applying a material for microlenses on the flattening film, and Performing a step of patterning so that the substance for microlenses remains only on the upper side, a step of forming a microlens on the flattening film on the upper side of the photodetector by thermally flowing the substance for microlenses, and a hard baking step Forming the first to third color filter layers directly on the microlenses corresponding to the photodetectors of the first to third colors.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例によるカラー固体撮像
素子について説明する。図２は本発明の実施例によるカ
ラー固体撮像素子の断面構造を示す。本発明の実施例に
よるカラー固体撮像素子は、半導体基板２０と、基板２
０上に一定の間隔を置いて形成された複数個の電荷転送
用ＶＣＣＤ２２と、前記ＶＣＣＤ２２と交互に配列され
るように、ＶＣＣＤ２２の間に形成された第１乃至第３
の色に該当する複数個の光検出用フォトダイオード２１
と、フォトダイオード２１とＶＣＣＤ２２とを除いた半
導体基板２０の一部に形成されたパッド２３と、パッド
２３の部分を除いた基板２０上に形成された平坦化膜２
４と、各フォトダイオード２１の上部の平坦化膜２４上
に形成された複数個のマイクロレンズ２６と、各マイク
ロレンズ２６上にそれらのエッジ部分を除いて形成され
た第１乃至第３の色に該当する複数個のカラーフィルタ
ー層２８を含む。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A color solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention will be described below. FIG. 2 shows a sectional structure of a color solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. A color solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention includes a semiconductor substrate 20 and a substrate 2.
And a plurality of charge transfer VCCDs 22 formed at regular intervals on the first and second VCCDs 22 so as to be alternately arranged with the VCCDs 22.
Light detection photodiodes 21 corresponding to the colors of
And a pad 23 formed on a part of the semiconductor substrate 20 excluding the photodiode 21 and the VCCD 22, and a planarizing film 2 formed on the substrate 20 excluding the pad 23.
4, a plurality of microlenses 26 formed on the flattening film 24 above each photodiode 21, and first to third colors formed on each microlens 26 except for their edge portions. Are included.
【００１５】前記したような構造を有する本発明のカラ
ー固体撮像素子は、各マイクロレンズ２６上にマイクロ
レンズと直接接触するように第１乃至第３の色に該当す
るカラーフィルター層２８が形成されており、エッジ部
分は白色光Ｃが透過するように露出された。In the color solid-state imaging device of the present invention having the above-described structure, a color filter layer 28 corresponding to the first to third colors is formed on each microlens 26 so as to directly contact the microlens. The edge portion was exposed so that white light C was transmitted.
【００１６】各カラーフィルター層はエッジ部分がラウ
ンド状になっており、又、複数個のカラーフィルター層
２８のうち、第１のカラーフィルター層２８−１は第１
の色のフォトダイオード２１−１に対応してマイクロレ
ンズ２６上に形成され、第２の色のカラーフィルター層
２８−２は第２の色のフォトダイオード２１−２に対応
してマイクロレンズ２６上に形成され、第３の色のカラ
ーフィルター層２８−３は第３の色のフォトダイオード
２１−３に対応してマイクロレンズ２６上に形成され
る。Each color filter layer has a rounded edge portion, and among the plurality of color filter layers 28, the first color filter layer 28-1 is the first color filter layer 28-1.
The second color filter layer 28-2 is formed on the micro lens 26 corresponding to the photodiode 21-1 of the second color, and the second color filter layer 28-2 is formed on the micro lens 26 corresponding to the photodiode 21-2 of the second color. The third color filter layer 28-3 is formed on the micro lens 26 corresponding to the third color photodiode 21-3.
【００１７】図３，図４は本発明の一実施例によるカラ
ー固体撮像素子の製造工程図である。図３の一実施例で
は熱フロー工程とハードベーキング工程を別に行ってマ
イクロレンズ上にカラーフィルター層を形成するカラー
固体撮像素子の製造方法を提示する。FIGS. 3 and 4 are views showing the steps of manufacturing a color solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention. In one embodiment of FIG. 3, a method for manufacturing a color solid-state imaging device in which a heat filter process and a hard baking process are separately performed to form a color filter layer on a microlens is presented.
【００１８】図３（Ａ）を参照する。通常の方法によ
り、先ず基板２０上にフォトダイオード２１とＶＣＣＤ
２２を交互に複数個形成し、これらのフォトダイオード
とＶＣＣＤが形成された部分を除いた基板２１の一部に
パッド２３を形成してまず黒白の固体撮像素子を製造す
る。図３（Ａ）では複数個のフォトダイオード２１のう
ち、第１の色に該当するフォトダイオードは２１−１、
第２の色に該当するフォトダイオードは２１−２、第３
の色に該当するフォトダイオードは２１−３と各々表し
ている。次に、フォトダイオード２１、ＶＣＣＤ２２及
びパッド２３が形成された基板上に平坦化膜２４を全面
に形成する。Referring to FIG. First, a photodiode 21 and a VCCD are placed on a substrate 20 by a usual method.
22 are alternately formed, and a pad 23 is formed on a part of the substrate 21 excluding a portion where the photodiode and the VCCD are formed, to first manufacture a black-and-white solid-state imaging device. In FIG. 3A, among the plurality of photodiodes 21, the photodiode corresponding to the first color is 21-1;
The photodiodes corresponding to the second color are 21-2,
Photodiodes corresponding to the colors are indicated by 21-3. Next, a flattening film 24 is formed on the entire surface of the substrate on which the photodiode 21, the VCCD 22, and the pad 23 are formed.
【００１９】図３（Ｂ）を参照する。フォトエッチング
工程によりパッド２３の上部の平坦化膜２４を除去して
パッド２３の上部表面を露出させる。Referring to FIG. The upper surface of the pad 23 is exposed by removing the planarization film 24 on the pad 23 by a photo etching process.
【００２０】図３（Ｃ）を参照する。パッド２３の上部
表面を含んだ平坦化膜２４上にマイクロレンズ用物質２
５を塗布し、フォトエッチング工程によりフォトダイオ
ード２１に対応する平坦化膜２４上にのみマイクロレン
ズ用物質が残るようにマイクロレンズ用物質２５をパタ
ーニングする。Referring to FIG. The microlens material 2 is formed on the planarizing film 24 including the upper surface of the pad 23.
5 is applied, and the microlens material 25 is patterned by a photoetching process so that the microlens material remains only on the flattening film 24 corresponding to the photodiode 21.
【００２１】次に、パターニングされたマイクロレンズ
用物質２５を熱フローさせて、図３（Ｄ）のように平坦
化膜２４上のフォトダイオードに対応する位置にマイク
ロレンズ２６を形成する。マイクロレンズ２６を形成し
た後、図４（Ｅ）のように基板の全面にわたって第１の
染色層２７を塗布した後、通常の染色工程により第１の
染色層を第１の色に染色及び固着させる。Next, the patterned microlens material 25 is caused to flow by heat to form a microlens 26 at a position corresponding to the photodiode on the flattening film 24 as shown in FIG. 3D. After forming the micro lens 26, after applying the first dyeing layer 27 over the entire surface of the substrate as shown in FIG.4 (E), the dyeing and fixation by conventional dyeing process the first dyeing layer to the first color Let it.
【００２２】次に、図４（Ｆ）のように染色工程を行っ
た後、着色された第１の染色層２７をパターニングする
が、複数個のフォトダイオード２１のうち、第１の色に
該当するフォトダイオード２１−１の上に位置するマイ
クロレンズ２６にのみ第１の染色層を残し、残存の第１
の染色層は全て除去する。この際、図４（Ｆ）に示すよ
うに第１の色に該当するフォトダイオード２１−１の上
に残っている第１の染色層２７は、マイクロレンズ２６
の全体を覆うように形成されるのではなく、マイクロレ
ンズ２６のエッジ部分が露出されるように形成される。Next, after the dyeing process as in FIG.4 (F), but to pattern the first dyeing layer 27 that is colored, among the plurality of photodiodes 21, corresponding to the first color The first stained layer is left only on the microlens 26 located on the photodiode 21-1 to be changed, and the remaining first lens is left.
All stained layers are removed. In this case, first dyeing layer 27 remaining on the photodiode 211 corresponding to the first color as shown in FIG.4 (F), the micro lenses 26
Is formed so as to expose the edge portion of the microlens 26, instead of covering the entire surface of the microlens 26.
【００２３】図４（Ｅ）を参照して説明した第１の染色
層２７の塗布は、スピン塗布法で塗布されるので、第１
の染色層２７はマイクロレンズ２６の中央部分よりマイ
クロレンズの周縁部分でより厚く塗布されている。従っ
て、第１の染色層２７をパターニングすると、図４
（Ｆ）のように、第１の染色層２７は中央部分Ｂよりエ
ッジ部分Ａにおいて厚く形成されることになる。The application of the first dyed layer 27described with reference to FIG. 4Eis performed by the spin coating method.
The dyed layer 27 is RuTei is appliedthicker at the peripheral portion of the microlens from the central portion of the microlenses 26. Therefore, when the first dyed layer 27 is patterned,
As shown in (F), the first stained layer 27 is formed to be thicker at the edge portion A than at the central portion B.
【００２４】第１の染色層２７をパターニングした後、
ハードベーキング（ｈａｒｄ ｂａｋｉｎｇ）を施す
と、図４（Ｇ）のように第１のカラーフィルター層２８
−１が形成される。このようにマイクロレンズ２６のエ
ッジ部分が一定の間隔だけ露出されるように第１の染色
層を形成する理由は、白色光を透過させるためである。
ハードベーキングを施すと、第１染色層２７の厚い両エ
ッジ部分が中央部分よりさらにフローされて第１のカラ
ーフィルター層はラウンド上に形成され、マイクロレン
ズ２６のエッジ部分が一定の間隔ｄだけ露出されるよう
に形成される。After patterning the first stained layer 27,
When hard baking is performed, the first color filter layer 28 is formed as shown in FIG.
-1 is formed. The reason why the first stained layer is formed such that the edge portion of the microlens 26 is exposed at a predetermined interval is to transmit white light.
When hard baking is performed, both thick edge portions of the first dyed layer 27 are further flowed from the central portion, and the first color filter layer is formed on the round, and the edge portion of the microlens 26 is exposed at a constant distance d. It is formed as follows.
【００２５】第１のカラーフィルター層２８−１を形成
した後、第１のカラーフィルター層２８−１を形成する
工程と同一の工程によって、基板の全面にわたって第２
の染色層を塗布し、第２の染色層を第２の色に染色及び
固着させ、複数個のフォトダイオード２１のうち、第２
の色に該当するフォトダイオード２１−２の上側にのみ
第２の染色層が残るようにパターニングし、パターニン
グされた第２の染色層をハードベーキングして図４
（Ｈ）のように第２のカラーフィルター層２８−２を形
成する。次に、前記方法により第３のカラーフィルター
層２８−３を形成すると、マイクロレンズ２６の上部に
第３のカラーフィルター層２８−３が形成されてカラー
フィルター層２８が形成される。これにより本発明の一
実施例によるカラー固体撮像素子が得られる。After the first color filter layer 28-1 is formed, the second color filter layer 28-1 is formed over the entire surface of the substrate by the same process as that for forming the first color filter layer 28-1.
Is applied and the second dyed layer is dyed and fixed in a second color.
4 is patterned such that the second stained layer remains only on the upper side of the photodiode 21-2 corresponding to the color of FIG.
A second color filter layer 28-2 is formed as shown in FIG. Next, when the third color filter layer 28-3 is formed by the above method, the third color filter layer 28-3 is formed on the microlens 26, and the color filter layer 28 is formed. As a result, a color solid-state imaging device according to one embodiment of the present invention is obtained.
【００２６】前記カラー固体撮像素子はマイクロレンズ
２６上に直接カラーフィルター層２８が形成されている
ので混色防止の効果があり、マイクロレンズ２６のエッ
ジ部分を通って白色光Ｃが透過するようにマイクロレン
ズ２６のエッジ部分にはカラーフィルター層が形成され
ていないので、カラー固体撮像素子の感度を向上させる
効果がある。The color solid-state image pickup device has an effect of preventing color mixing since the color filter layer 28 is formed directly on the microlens 26. Since no color filter layer is formed on the edge of the lens 26, the sensitivity of the color solid-state imaging device is improved.
【００２７】図５，図６は本発明の他の実施例によるカ
ラー固体撮像素子の製造工程図である。図５，６の実施
例では熱フロー工程とハードベーキング工程を同時に行
って、マイクロレンズ上にカラーフィルター層を形成す
るカラー固体撮像素子の製造方法を提示する。FIGS. 5 and 6 are views showing the steps of manufacturing a color solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention. 5 and 6 show a method for manufacturing a color solid-state imaging device in which a heat flow step and a hard baking step are performed simultaneously to form a color filter layer on a microlens.
【００２８】図５（Ａ）を参照すると、先の実施例と同
様に、基板３０上にフォトダイオード３１とＶＣＣＤ３
２とを交互に複数個形成し、基板３１の一部にパッド３
３を形成し、その後基板の全面にわたって平坦化膜３４
を形成する。複数個のフォトダイオード３１は第１の色
に該当するフォトダイオード３１−１と、第２の色に該
当するフォトダイオード３１−２と、第３の色に該当す
るフォトダイオード３１−３とからなる。Referring to FIG. 5A, as in the previous embodiment, a photodiode 31 and a VCCD 3
2 are alternately formed, and pads 3
3 and then a planarizing film 34 over the entire surface of the substrate.
To form The plurality of photodiodes 31 include a photodiode 31-1 corresponding to a first color, a photodiode 31-2 corresponding to a second color, and a photodiode 31-3 corresponding to a third color. .
【００２９】図５（Ｂ）のように、フォトエッチング工
程によりパッド３３の上部の平坦化膜３４を除去してパ
ッド３３の上部表面を露出させる。図５（Ｃ）のよう
に、パッド３３の上部表面を含んだ平坦化膜３４上にマ
イクロレンズ用物質３５を蒸着し、フォトエッチング工
程により各フォトダイオード３１の上部の平坦化膜３４
上にのみマイクロレンズ用物質が残るようにマイクロレ
ンズ用物質３５をパターニングする。As shown in FIG. 5B, the upper surface of the pad 33 is exposed by removing the flattening film 34 on the pad 33 by a photo-etching process. As shown in FIG. 5C, a microlens material 35 is deposited on the planarization film 34 including the upper surface of the pad 33, and the planarization film 34 on each photodiode 31 is formed by a photo-etching process.
The microlens material 35 is patterned so that the microlens material remains only on the top.
【００３０】図５（Ｄ）のように、マイクロレンズ用物
質３５を含んだ基板３０上に第１の染色層３６を塗布す
る。通常の染色工程により第１の染色層３６を第１の色
に染色及び固着させる。As shown in FIG. 5D, a first stained layer 36 is applied on the substrate 30 containing the microlens material 35. The first dyed layer 36 is dyed and fixed in a first color by a normal dyeing process.
【００３１】染色工程を行った後、フォトエッチング工
程により着色された第１の染色層３６を図６（Ｅ）のよ
うにパターニングして、複数個のフォトダイオード３１
のうち、第１の色に該当するフォトダイオード３１−１
の上側にのみ第１の染色層３６−１を残す。After performing the dyeing step, the first dyed layer 36 colored by the photoetching step is patterned as shown in FIG.
Among the photodiodes 31-1 corresponding to the first color
The first stained layer 36-1 is left only on the upper side.
【００３２】図５（Ｄ）と図６（Ｅ）の工程を繰り返し
行って複数個のフォトダイオード３１のうち、第２の色
及び第３の色に該当するフォトダイオード３１−２，３
１−３の上側の平坦化膜３４上に第２及び第３の染色層
３６−２，３６−３を各々形成すると、図６（Ｆ）のよ
うになる。即ち、基板の全面にわたって第２の染色層を
塗布し、塗布された第２の染色層を染色及び固着させ、
第２の色に該当するフォトダイオード３１−２の上側に
のみ第２の染色層が残るように第２の染色層３６−２を
パターニングする。次に、基板の全面にわたって第３の
染色層を塗布し、塗布された第３の染色層を第３の色に
染色及び固着させ、着色された第３染色層をパターニン
グして第３の色に該当するフォトダイオード３１−３の
上側にのみ第３の染色層３６−３を形成する。染色層の
形成後、マイクロレンズ用物質３５とその上に形成され
た第１乃至第３の染色層３６−１〜３６−３を同時に熱
フローさせ、次に同時にハードベーキングを行う。従っ
て、マイクロレンズ用物質３５がフローし、それぞれの
フォトダイオード３１に対応するマイクロレンズ３７が
形成され、マイクロレンズ３７上には第１乃至第３のカ
ラーフィルター層３８−１〜３８−３が形成させること
になる。これにより、マイクロレンズ３７上にカラーフ
ィルター３８が形成されたこの実施例によるカラー固体
撮像素子が得られる。The steps shown in FIGS. 5D and 6E are repeated, and the photodiodes 31-2, 3 corresponding to the second and third colors among the plurality of photodiodes 31 are obtained.
When the second and third staining layers 36-2 and 36-3 are respectively formed on the flattening film 34 on the upper side of 1-3, it becomes as shown in FIG. That is, a second dyed layer is applied over the entire surface of the substrate, and the applied second dyed layer is dyed and fixed,
The second staining layer 36-2 is patterned so that the second staining layer remains only above the photodiode 31-2 corresponding to the second color. Next, a third dyed layer is applied over the entire surface of the substrate, the applied third dyed layer is dyed and fixed in a third color, and the colored third dyed layer is patterned into a third color. The third stained layer 36-3 is formed only above the photodiode 31-3 corresponding to the above. After the formation of the dyed layer, the microlens material 35 and the first to third dyed layers 36-1 to 36-3 formed thereon are heat-flowed simultaneously, and then hard baking is performed simultaneously. Accordingly, the microlens material 35 flows, and microlenses 37 corresponding to the respective photodiodes 31 are formed. On the microlens 37, first to third color filter layers 38-1 to 38-3 are formed. Will be. Thus, the color solid-state imaging device according to this embodiment in which the color filter 38 is formed on the microlens 37 is obtained.
【００３３】図６（Ｇ）を参照すると、この実施例も同
様に、マイクロレンズ３７のエッジ部分が一定の間隔ｄ
だけ露出されるようにマイクロレンズ３７上に直接各カ
ラーフィルター層３８−１〜３８−３が形成される。Referring to FIG. 6G, similarly, in this embodiment, the edge portion of the microlens 37 has a constant distance d.
Each of the color filter layers 38-1 to 38-3 is formed directly on the microlens 37 so as to be exposed.
【００３４】マイクロレンズ用物質３５と染色層３６を
同時に熱フローさせる場合にも、前の実施例と同様にマ
イクロレンズ３７のエッジ部分が露出されるように各カ
ラーフィルター層が形成されるが、これは各染色層３６
の熱フローされる程度がマイクロレンズ用物質３５の熱
フローされる程度よりは小さいためである。When the microlens material 35 and the dyed layer 36 are simultaneously subjected to heat flow, each color filter layer is formed so that the edge portion of the microlens 37 is exposed as in the previous embodiment. This is for each dyed layer 36
Is smaller than the heat flow of the microlens material 35.
【００３５】前記の二つの実施例ではカラーフィルター
層を形成するために、染色層を塗布し、塗布された染色
層を該当する色に染色し固着させたが、第１乃至第３の
色が含まれた顔料層を使用する場合には顔料層自体に色
が含まれているために染色及び固着工程を行うことな
く、フォトエッチング工程のみを行ってカラーフィルタ
ー層を形成することもできる。In the above two embodiments, in order to form a color filter layer, a dye layer is applied, and the applied dye layer is dyed and fixed in a corresponding color. When the pigment layer is used, the color filter layer can be formed by performing only the photo-etching step without performing the dyeing and fixing steps because the pigment layer itself contains a color.
【００３６】[0036]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
の効果が得られる。 １．マイクロレンズを形成した後その上にカラーフィル
ター層を形成することにより、隣り合うカラーフィルタ
ー層間の混色を防止することができる。そして、マイク
ロレンズのエッジ部分が露出されるようにマイクロレン
ズ上にカラーフィルター層を形成して、露出されたマイ
クロレンズを通って白色光を透過させることにより、固
体撮像素子の感度を向上させることができる。As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained. 1. By forming a color filter layer thereon after forming the micro lenses, it is possible to preventmixed color of the adjacent color filter layers. And improving the sensitivity of the solid-state imaging device by forming a color filter layer on the microlens so that the edge portion of the microlens is exposed and transmitting white light through the exposed microlens. Can be.
【００３７】２．工程の初期にパッドを露出させること
により、工程の末期にパッドを露出させるためのエッチ
ング工程及び残存のフォトレジスト除去工程等が排除さ
れて、それによる粒子発生を防止し、且つ粒子発生によ
る素子の損傷を防止することができる。さらに、一つの
平坦化膜のみを用いて一回のフォトエッチング工程でパ
ッドを露出させているので、従来のパッドを露出させる
ための複雑な工程が排除されて工程の単純さを図ること
ができる。2. By exposing the pad at the beginning of the process, an etching process for exposing the pad and a process of removing the remaining photoresist at the end of the process are eliminated. Damage can be prevented. Further, since the pad is exposed in one photo-etching process using only one flattening film, a complicated process for exposing the conventional pad is eliminated, and the process can be simplified. .
【図１】 従来のカラー固体撮像素子の製造工程図であ
る。FIG. 1 is a manufacturing process diagram of a conventional color solid-state imaging device.
【図２】 本発明のカラー固体撮像素子の製造工程図で
ある。FIG. 2 is a manufacturing process diagram of the color solid-state imaging device of the present invention.
【図３】 本発明の一実施例によるカラー固体撮像素子
の製造工程図である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram of a color solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の一実施例によるカラー固体撮像素子
の製造工程図である。FIG. 4 is a manufacturing process diagram of a color solid-state imaging device according to an embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の他の実施例によるカラー固体撮像素
子の製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram of a color solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention.
【図６】 本発明の他の実施例によるカラー固体撮像素
子の製造工程図である。FIG. 6 is a manufacturing process diagram of a color solid-state imaging device according to another embodiment of the present invention.
２０，３０…半導体基板、２１，３１…フォトダイオー
ド、２２，３２…電荷転送領域（ＶＣＣＤ）、２３，３
３…パッド、２４，３４…平坦化膜、２５，３５…マイ
クロレンズ用物質、２６，３７…マイクロレンズ、２
７，３６…カラーフィルター用染色層、２８，３８…カ
ラーフィルター層。20, 30 ... semiconductor substrate, 21, 31 ... photodiode, 22, 32 ... charge transfer area (VCCD), 23, 3
3 pad, 24, 34 flattening film, 25, 35 material for micro lens, 26, 37 micro lens, 2
7, 36: color filter dye layer; 28, 38: color filter layer.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ガン・ボク・ソン 大韓民国・ソウル−シ・ドンデムン− グ・リムン２−ドン・264−227 (56)参考文献 特開 平６−140610（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−282403（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−74331（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−90550（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 27/14 - 27/148 G02B 3/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Gan Bok Sung Korea-Soul-Shi-Dongdaemun-Gu-Grimun 2-Don-264-227 (56) References JP-A-6-140610 (JP, A JP-A-3-282403 (JP, A) JP-A-7-74331 (JP, A) JP-A-5-90550 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl.6 , DB name) H01L 27/14-27/148 G02B 3/00
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| KR0166807B1 (en) | Method for manufacturing color filter of solid state imaging device | |
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