固体撮像装置
【課題】従来よりもカラーフィルターが隔壁から剥がれにくい固体撮像装置を提供する。
【解決手段】フォトダイオード１２が内部に形成された半導体基板１０と、絶縁膜２０と配線２２，２４との積層構造を有し、半導体基板１０上に形成された配線層と、無機材料からなり、配線層上における隣接するフォトダイオード１２の間に相当する箇所に立設された隔壁３０と、有機材料からなり、配線層上であって隣接する隔壁３０の間に形成されたカラーフィルター５０，５２と、有機材料からなり、隔壁３０側面とカラーフィルター５０，５２との間に形成された密着層４０とを備え、密着層４０のカラーフィルター５０，５２に対する密着性は、隔壁３０のカラーフィルター５０，５２に対する密着性よりも高く、密着層４０の隔壁３０に対する密着性は、カラーフィルター５０，５２の隔壁３０に対する密着性よりも高い固体撮像装置。
【解決手段】フォトダイオード１２が内部に形成された半導体基板１０と、絶縁膜２０と配線２２，２４との積層構造を有し、半導体基板１０上に形成された配線層と、無機材料からなり、配線層上における隣接するフォトダイオード１２の間に相当する箇所に立設された隔壁３０と、有機材料からなり、配線層上であって隣接する隔壁３０の間に形成されたカラーフィルター５０，５２と、有機材料からなり、隔壁３０側面とカラーフィルター５０，５２との間に形成された密着層４０とを備え、密着層４０のカラーフィルター５０，５２に対する密着性は、隔壁３０のカラーフィルター５０，５２に対する密着性よりも高く、密着層４０の隔壁３０に対する密着性は、カラーフィルター５０，５２の隔壁３０に対する密着性よりも高い固体撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、特に、カラーフィルターと隔壁との間に形成された密着層の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置の一例として、例えば、図１１に示すような固体撮像装置９００がある。複数の画素が二次元配列された固体撮像装置９００は、半導体基板９１０、及び半導体基板９１０上に形成された絶縁膜９２０を備える。絶縁膜９２０上には、カラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６が形成されており、隣接するカラーフィルター９５０及び９５２，９５２及び９５４，９５４及び９５６の間には隔壁９３０が形成されている。
【０００３】
この構成では、隣接するカラーフィルター９５０及び９５２，９５２及び９５４，９５４及び９５６同士が離間しており、接触面が設けられていない。そのため、例えば、カラーフィルター９５２に入った光が、カラーフィルター９５２内部で散乱されたり反射されたりし、斜め方向へ向かったとしても、隣のカラーフィルター９５０，９５４に入り込みにくく、クロストークが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２８２４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の固体撮像装置では、無機材料からなる隔壁９３０の凹部に、有機材料からなるカラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６が埋め込まれている。ここで、カラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６と隔壁９３０とは、アンカー効果で接着されているものの、カラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６は、隔壁９３０から剥がれることがある。これは、一般に、無機材料と有機材料との界面では、アンカー効果のような機械的結合以外による接着がなされにくいためである。カラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６が、隔壁９３０から剥がれ、所謂フィルター抜けが発生すると、撮像画像の画質が低下する恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、従来よりもカラーフィルターが隔壁から剥がれにくい固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、光電変換機能を有する複数の受光部が内部に形成されてなる半導体基板と、絶縁膜と配線との積層構造を有し、半導体基板の上に形成された配線層と、無機材料からなり、配線層上における隣接する受光部の間に相当する箇所に立設された隔壁と、有機材料からなり、配線層上であって隣接する隔壁の間に形成されたカラーフィルターと、有機材料からなり、隔壁側面とカラーフィルターとの間に形成された密着層とを備え、密着層のカラーフィルターに対する密着性は、隔壁のカラーフィルターに対する密着性よりも高く、密着層の隔壁に対する密着性は、カラーフィルターの隔壁に対する密着性よりも高いことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、光電変換機能を有する複数の受光部が内部に形成された半導体基板上に、絶縁膜と配線との積層構造を有する配線層を形成する工程と、配線層上における隣接する受光部の間に相当する箇所に、無機材料からなる隔壁を立設する工程と、配線層上であって隣接する隔壁の間に、有機材料からなるカラーフィルターを形成する工程と、隔壁側面とカラーフィルターとの間に、有機材料からなる密着層を形成する工程とを含み、密着層のカラーフィルターに対する密着性は、隔壁のカラーフィルターに対する密着性よりも高く、密着層の隔壁に対する密着性は、カラーフィルターの隔壁に対する密着性よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る固体撮像装置では、密着層の材料として、密着層と隔壁との密着性がカラーフィルターと隔壁との密着性よりも高い有機材料を用いる。また、共に有機材料からなるカラーフィルターと密着層とは密着性が高い。これにより、隔壁とカラーフィルターとを直接接着していた従来の構造よりも、カラーフィルターと隔壁との間に密着層が形成されている本発明の構造の方が、密着性が高くなる。
【００１０】
従って、本発明に係る固体撮像装置では、従来よりもカラーフィルターが隔壁から剥がれにくい、といえる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した固体撮像装置を示す断面図である。
【図３】図１に示した固体撮像装置の寸法を示す図である。
【図４】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図５】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図６】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図７】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置を示す断面図である。
【図１１】従来の固体撮像装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施の形態１］
１．固体撮像装置１００の全体構成
実施の形態１に係る固体撮像装置１００の全体構成について、図１を用いて説明する。
【００１３】
図１に示すように、固体撮像装置１００には、画素領域７０に、複数の画素があり、当該画素は、二次元配置、例えばマトリクス状（行列状）となっている。また、画素領域７０を囲むように、パルス発生回路７１と、水平シフトレジスタ７２と、垂直シフトレジスタ７３とが形成されている。水平シフトレジスタ７２及び垂直シフトレジスタ７３は、パルス発生回路７１からのタイミングパルスの印加に呼応して、各画素に対して、順次、駆動パルスを出力する。
２．固体撮像装置１００の構成
図２は、図１に示した固体撮像装置１００の画素領域７０における一部の断面図である。
【００１４】
図２に示すように、固体撮像装置１００は、受光部としてフォトダイオード１２が形成された半導体基板１０、半導体基板１０上に形成された絶縁膜２０、及び絶縁膜２０上の隣接するフォトダイオード１２の間に相当する箇所に立設された隔壁３０を備える。さらに、固体撮像装置１００は、絶縁膜２０上であって隣接する隔壁３０の間に形成されたカラーフィルター５０,５２、隔壁上面３２上と隔壁側面３４上とから絶縁膜２０上に拡がる密着層４０、及びカラーフィルター５０，５２上に形成されたマイクロレンズ６０を備える。絶縁膜２０内には、配線２２，２４が埋設されており、これらの積層体が、配線層に該当する。なお、隔壁３０を平面視すると格子状となっており、隔壁３０の正方形状の開口にカラーフィルター５０，５２が形成されている。カラーフィルターは、ここでは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類あり、例えば、ベイヤー配列されている。この構成では、カラーフィルター５０は緑色カラーフィルター、カラーフィルター５２は赤色カラーフィルターである。
【００１５】
マイクロレンズ６０に入射した光は、マイクロレンズ６０で集光され、カラーフィルター５０，５２及び絶縁膜２０を通り、光電変換機能を有するフォトダイオード１２に入射する。
【００１６】
半導体基板１０は、例えば、シリコンからなり、シリコン基板の主面上に形成される、例えば、ＳｉＯ２からなる酸化シリコン膜のようなゲート絶縁膜も含め、半導体基板１０とする。絶縁膜２０は、例えば、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）のような無機材料からなり、配線２２，２４は、例えば、銅及びアルミニウムからなる。隔壁３０は、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）のような無機材料からなるシリコン酸化膜であり、カラーフィルター５０，５２は、例えば、銅フタロシアニンのような顔料とし、これを含有するアクリル樹脂のような有機材料からなる。マイクロレンズ６０は、例えば、ノボラック樹脂、アクリル樹脂のような有機材料からなる。密着層４０は、例えば、エポキシ樹脂のような有機材料からなる。密着層の材料に関し、詳しくは後述する。密着層４０と隔壁３０との密着性は、カラーフィルター５０，５２と隔壁３０との密着性よりも高く、密着層４０とカラーフィルター５０，５２との密着性は、隔壁３０とカラーフィルター５０，５２との密着性よりも高い。
【００１７】
カラーフィルター５０，５２の屈折率は、１．５〜１．７であり、隔壁３０の屈折率はカラーフィルター５０，５２の屈折率よりも０．０１〜０．８低いと良く、特に０．２〜０．７低いことが望ましい。カラーフィルター５０，５２から隔壁３０に向かう光は、カラーフィルター５０，５２と屈折率がより低い隔壁３０との界面で反射しやすく、隔壁３０内に侵入しにくく隣接するカラーフィルター５０，５２に入り込みにくい。そのため、当該光は本来入射すべきフォトダイオード１２と異なるフォトダイオード１２には入射しにくく、混色を低減することができる。また、光の利用効率を高めることができ、高感度な固体撮像装置１００を実現できる。
【００１８】
図３は、固体撮像装置１００の寸法を示す図である。隔壁３０の高さＨ１は、１０ｎｍ〜３００００ｎｍであれば良く、特に４００ｎｍ〜９００ｎｍが望ましい。
隣接するカラーフィルター５０，５２の隙間Ｌは、１０ｎｍ〜５００ｎｍであれば良く、特に１００ｎｍ〜３００ｎｍが望ましい。密着層４０の膜厚Ｈ２は、０．０１ｎｍ〜２０ｎｍであれば良く、特に、０．１ｎｍ〜５ｎｍが望ましい。マイクロレンズ６０の膜厚Ｈ３は、１００ｎｍ〜１０００ｎｍであれば良く、特に、２００ｎｍ〜６００ｎｍが望ましい。絶縁膜２０の膜厚Ｈ４は、０．５μｍ〜５μｍであれば良い。
３．製造方法
本発明の実施の形態１における固体撮像装置１００の製造方法について、図４〜７を用いて、要部となる工程である隔壁３０形成工程以降の工程を中心に説明する。
【００１９】
図４（ａ）では、フォトダイオード１２が形成された半導体基板１０、及び配線２２，２４が埋設された絶縁膜２０の形成が終了している。
図４（ｂ）に示すように、絶縁膜２０上に隔壁材料３０ａを積層する。具体的には、隔壁材料３０ａを塗布した後、回転とベークとで成膜するか、蒸着によって成膜する。
【００２０】
次に、図５（ａ）に示すように、絶縁膜２０上に隔壁３０を形成する。具体的には、隔壁材料３０ａを成膜した後、隔壁３０の形状に沿ったパターンのマスクを使用しレジストパターンを形成し、ドライエッチング法で当該レジストをマスクとしてエッチングを行う。その後、レジストを除去する。
【００２１】
図５（ｂ）に示すように、隔壁上面３２及び隔壁側面３４から絶縁膜２０上に拡がるように、密着層４０を形成する。密着層４０を隔壁側面３４から絶縁膜２０上に拡がるように形成することで、エッチング等の処理を行わず、この工程のみで密着層４０を形成できる。
【００２２】
具体的には、密着層４０としてエポキシ樹脂を用いる場合、例えば、エポキシポリマーを含む溶液を、隔壁上面３２及び隔壁側面３４から絶縁膜２０上に塗布した後、回転とベークとによりエポキシポリマー膜を形成する。このとき、回転数は５００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍを主回転とし、ベーク温度は１００℃〜３００℃とする。密着層４０を形成するため塗布する溶液中の溶質は、溶液に対して０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％以下が良く、特に、０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％が望ましい。また、当該溶液の粘度は、０．１ｃＰ〜１０ｃＰが良く、特に、０．５ｃＰ〜２ｃＰが望ましい。
【００２３】
密着性をさらに高めるには、ベーク温度は２００℃〜３００℃が望ましい。これにより、膜厚０．０１ｎｍ〜２０ｎｍで、隔壁３０と絶縁膜２０との形状に沿って密着層４０を形成できる。
【００２４】
図６（ａ）に示すように、密着層４０上に緑色カラーフィルター材料５０ａを塗布する。具体的には、カラーフィルター５０がネガ型顔料レジストからなる場合、まず、３ｃｃ〜１０ｃｃのネガ型顔料レジストを、スピンナー主回転５００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍで１０ｓｅｃ供給し、ネガ型顔料レジストを塗布する。その後、１２０℃〜１７０℃の温度で、３０ｓｅｃ〜１５０ｓｅｃのプリベークを行う。
【００２５】
次に、図６（ｂ）に示すように、緑色カラーフィルター５０を形成する。具体的には、緑色カラーフィルター材料５０ａをエッチングして、緑色カラーフィルター５０を形成する。より詳細に説明すると、例えば、フォトマスクを用いて紫外線（ｉ線）照射を行うことにより、緑色カラーフィルター材料５０ａを選択的に露光すれば良い。さらに、水溶性アルカリ現像液を用いて現像し、１８０℃〜２５０℃の温度で２ｍｉｎ〜５ｍｉｎのポストベークを行うことにより緑色カラーフィルター材料５０ａを熱硬化させる。これらの工程により、緑色カラーフィルター５０を形成できる。
【００２６】
図７（ａ）に示すように、赤色カラーフィルター５２を形成する。具体的には、図６（ａ）〜（ｂ）で示した工程を繰り返せばよい。図示しないが、その後、同様の工程で、青色カラーフィルターも形成する。
【００２７】
図７（ｂ）に示すように、カラーフィルター５０，５２上にマイクロレンズ６０を形成する。具体的には、カラーフィルター５０，５２上にマイクロレンズ材料を塗布し、露光、現像して、画素毎にマイクロレンズ６０を形成する。マイクロレンズ６０の球面は、例えば、１５０℃〜３００℃の加熱により形成される。なお、球面形成は、グレースケールマスクを用いた露光や、エッチバック技術を用いても良い。
４．密着層の材料と接着
密着層４０として好ましいエポキシ樹脂の材料は、エポキシド（Ｃ−Ｏ−Ｃの３員環）を含むモノマー、オリゴマー、及びポリマーである。例えば、隔壁３０の材料が無機材料であるＴＥＯＳ、カラーフィルター５０，５２の材料が有機材料であるアクリル樹脂であるとき、密着層４０の材料としてエポキシ基を含むモノマーを用いるとする。なお、カラーフィルターはアクリル樹脂に顔料が含有されたものである。
【００２８】
このとき、隔壁３０とエポキシ基を含むモノマー等とにおいて、加熱により隔壁３０表層の酸素原子、または窒素基などを基点として、エポキシ基が開環重合反応を起こすことで、隔壁３０と密着層４０との密着性が向上する。さらに、密着層４０の表層は疎水性となっているため、密着層４０とカラーフィルター５０，５２を構成するアクリル樹脂との密着性が向上する。
【００２９】
密着層４０の材料としては、ＨＭＤＳ（１，１，１，３，３，３‐ヘキサメチルジシラザン）を用いても良い。この場合であっても、隔壁３０と密着層４０との密着性が向上する。また、密着層４０の表層はシリル化により疎水性になっているため、密着層４０とカラーフィルター５０，５２を構成するアクリル樹脂との密着性が向上する。なお、ＨＭＤＳを用いた場合、密着層を蒸着で形成できる。具体的には、図５（ａ）に示す隔壁形成後に、ＨＭＤＳ雰囲気中のユニット内で、ベーク温度が５０℃以上であれば、隔壁の表面に蒸着される。特に、ベーク温度が９０℃〜１５０℃であれば密着性がより良い。また、塗布回転による成膜も可能である。
５．効果
この構成では、密着層４０のカラーフィルター５０，５２に対する密着性は、隔壁３０のカラーフィルター５０，５２に対する密着性よりも高く、密着層４０の隔壁３０に対する密着性は、カラーフィルター５０，５２の隔壁３０に対する密着性よりも高い。そのため、従来よりもカラーフィルター５０，５２が隔壁３０から剥がれにくく、フィルター抜けが発生しにくい。その結果、撮像画像の画質劣化を抑制できる。
【００３０】
また、密着層４０を均一に且つ薄く形成できるため、入射光は密着層４０に遮られにくく、密着層４０があっても、固体撮像装置１００の光学特性は悪化しにくい。そのため、密着層４０があっても、撮像画像の劣化を抑制できる。
【００３１】
［実施の形態２］
１．構成
図８は、実施の形態に係る固体撮像装置２００の断面図である。下記以外の構成は、固体撮像装置１００と同じなので説明を省略する。
【００３２】
カラーフィルター２５０，２５２は、さらに、密着層４０の隔壁上面３２上に拡がる密着層上部４２上に、鍔状に拡がっている。また、隣接するカラーフィルター上部２５０ａ，２５２ａは、隔壁上面３２上において互いに離間している。
２．効果
カラーフィルター上部２５０ａ，２５２ａと密着層上部４２とが接しており、カラーフィルター２５０，２５２と密着層４０との接触面積がより広くなっている。そのため、カラーフィルター２５０，２５２が隔壁３０から、より剥がれにくく、フィルター抜けによる撮像画像の画質の低下を抑制できる。
【００３３】
また、隣接するカラーフィルター上部２５０ａ，２５２ａが互いに離間しているため、入射光がカラーフィルター上部２５０ａ，２５２ａの接触面から隣接するカラーフィルター２５０，２５２に侵入することを抑制できる。これにより、隣接するカラーフィルター２５０，２５２間での混色を抑制でき、撮像画像の画質の低下を抑制できる。
【００３４】
［実施の形態３］
図９は、実施の形態に係る固体撮像装置２００の断面図である。下記以外の構成は、固体撮像装置２００と同じなので説明を省略する。
【００３５】
半導体基板１０上には、絶縁膜３７０，３７１、第２絶縁膜３７２、第３絶縁膜３７３、及び第４絶縁膜３７４が形成されている。絶縁膜３７０には、配線３２４，３２６及び拡散防止膜３２８が埋設されている。拡散防止膜３２８は、配線３２６を形成する際に、その材料である銅原子が絶縁膜３７０に拡散することを防止する。
【００３６】
固体撮像装置３００のセルサイズを１．４μｍとするとき、隔壁３３０の高さは６００ｎｍ〜８００ｎｍ、上部層３３０ａの幅は１５０ｎｍ〜２５０ｎｍ、下部層３３０ｂの幅は２００ｎｍ〜４００ｎｍが良い。また、隔壁３３０の高さが７００ｎｍ、上部層３３０ａの幅は２００ｎｍ、下部層３３０ｂの幅は３００ｎｍが望ましい。また、この構成では、隔壁３３０の下端における開口幅Ｗ１と、光導波路の上端における開口幅Ｗ２とは、隔壁３３０の内側斜面を下方に向けて延長したと仮定した場合、その仮想線が光導波路の上端よりも内側を通過するように設定されている。これにより、カラーフィルター３５０，３５２を通過した光が、漏れなく光導波路へと導かれる。
【００３７】
絶縁膜３７０，３７１は、例えば、酸化シリコンからなり、第２絶縁膜３７２は、例えば、窒化シリコンからなり、第３絶縁膜３７３は、例えば、酸窒化シリコンからなり、第４絶縁膜３７４は、例えば、窒化シリコンからなる。絶縁膜３７０，３７１の屈折率をｎ１とし、第２絶縁膜３７２の屈折率をｎ２とし、第３絶縁膜３７３の屈折率をｎ３とし、第４絶縁膜３７４の屈折率をｎ４とするとき、次の関係を満たす。
［数１］ｎ２＞ｎ１
［数２］ｎ３＜ｎ２
［数３］ｎ４＞ｎ３
なお、ｎ１は、例えば、１．４５である構成を採ると、ｎ２は１．９〜２．０、ｎ３は１．６〜１．８、ｎ４は１．９〜２．０が良い。この構成では、光導波路に二重の光閉じ込め構造を採用することで、絶縁膜３７０への光の漏れだしを低減することができ、集光効率を向上でき、高感度な固体撮像装置３００を実現できる。
【００３８】
隔壁３３０は、上部層３３０ａ及び下部層３３０ｂからなる。隔壁３３０を構成する上部層３３０ａと下部層３３０ｂとは、ともにシリコン酸化膜であり、屈折率が１．４〜１．５程度である。また、上部層３３０ａと下部層３３０ｂとの間に界面が存在し、当該界面で上方から下方へ隔壁３３０内を進む光を反射し、当該光の下方への侵入を抑制する。これにより、混色を抑制し、撮像画像の画質の劣化を低減できる。
【００３９】
カラーフィルター３５０，３５２の上面は、凹形状となっているため、さらなる集光率の向上を図ることができ、さらに高感度な固体撮像装置３００を実現できる。
また、マイクロレンズ３６０は、隔壁３３０に乗り上げるよう形成されている。
［実施の形態４］
図１０は、実施の形態に係る固体撮像装置４００の断面図である。下記以外の構成は、固体撮像装置３００と同じなので説明を省略する。
【００４０】
裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサである固体撮像装置４００は、画素分離領域であるＰ型ウェル領域によって画素毎に分離され、半導体基板４１０、ゲート絶縁膜４１１、フォトダイオード４１２、ｎ＋領域４１３、ホール蓄積層４１５を備える。また、固体撮像装置４００は、熱酸化で形成された第１シリコン酸化膜４１６、画素分離領域における第１シリコン酸化膜４１６上に形成された金属遮光膜４１６、及び画素分離領域を除く第１シリコン酸化膜４１６にＣＶＤで形成された第２シリコン酸化膜４１８を備える。金属遮光膜は、例えば、アルミニウムやタングステンからなる。
【００４１】
上半導体基板４１０からみてマイクロレンズ３６０の反対側には、配線４２２，４２４，４２６が埋め込まれた絶縁膜４２０が配置され、ゲート電極４２７、及び配線４２２，４２４，４２６と同じ材料から成る反射膜４２８も形成されている。
【００４２】
マイクロレンズ３６０からカラーフィルター３５０，３５２を通って入射した光のうち、フォトダイオード４１２に入射した光は信号電荷に変換される。なお、絶縁膜４２０に向かった光の多くは、反射膜４２８や配線４２２，４２４，４２６によって、半導体基板４１０方向へ反射されるので、固体撮像装置４００の感度を向上できる。
［変形例］
１．カラーフィルター
実施の形態等では、赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルター、青色カラーフィルターを示しているが、これに限らず、例えば、マゼンダカラーフィルター、シアンカラーフィルターなどを用いても良い。また、カラーフィルターの色と配置とは任意に選択することができる。
【００４３】
カラーフィルターの顔料としては、公知の無機顔料及び有機顔料を使用することができる。また、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、平均粒子径が小さい顔料の使用が好ましく、さらに、ハンドリング性をも考慮すると、顔料の平均粒子径は、０．０１μｍ〜０．１μｍが好ましく、０．０１μｍ〜０．０５μｍがより好ましい。具体的には、好ましい顔料として、例えば、以下のものが挙げられる。
【００４４】
Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１１，２４，１０８，１０９，１１０，１３８，１３９，１５０，１５１，１５４，１６７，１８０，１８５；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・オレンジ３６，７１；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２，１５０，１７１，１７５，１７７，２０９，２２４，２４２，２５４，２５５，２６４；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・バイオレット１９，２３，３２；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：１，１５：３，１５：６，１６，２２，６０，６６；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブラック１
また、カラーフィルターの形状は、実施の形態で示した正方形に限らず、例えば、丸型、六角形状などであっても良い。
２．隔壁
隔壁は平面視したときに格子状をし、隔壁の正方形状の開口にカラーフィルターが形成されていたが、開口は正方形状以外の形状、例えば、長方形上、円形状、楕円形状、多角形状等であっても良い。
【００４５】
また、隔壁は、実施の形態では、ＴＥＯＳを材料とするシリコン酸化膜で構成したがこれに限らず、例えば、ＢＰＢＧ，ＳｉＯＮのような他の無機材料を用いても良い。
３．その他
本実施の形態で示したＣＭＯＳイメージセンサ以外にも、例えば、導波路を用いた構造、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサ、及びＣＣＤ型イメージセンサにおいても本発明を用いることができる。
【００４６】
実施の形態では、絶縁膜としてＢＰＳＧのような無機材料を用いたがこれに限らず、例えば、ポリイミド樹脂などの有機材料を用いても良い。絶縁膜として無機材料を用いた場合、プラズマＣＶＤか物理蒸着法で０．５μｍ〜５μｍの成膜が可能である。絶縁膜として樹脂を用いた場合、半導体基板上に膜厚０．５μｍ〜５μｍの樹脂を塗布した後に、１８０℃〜２５０℃の温度で２ｍｉｎ〜５ｍｉｎの条件で熱硬化を行えば良い。
【００４７】
なお、本発明に係る固体撮像装置の構成などは、上記実施の形態及び変形例に係る固体撮像装置の構成に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。そして、技術的思想を逸脱しない範囲において、上述の各工程で使用したプロセスを他の等価なプロセスに置換することが可能である。また、工程順を入れ替えることも、材料種を変更することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラなどに搭載される撮像デバイスとしての固体撮像装置を実現するのに有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１０，９１０ 半導体基板
２０，３７０，３７１，９２０ 絶縁膜
３０，３３０，９３０ 隔壁
４０，３４０ 密着層
５０，５２，２５０，２５２，３５０，３５２，９５０，９５２，９５４，９５６ カラーフィルター
６０，３６０，９６０ マイクロレンズ
１００，２００，３００，９００ 固体撮像装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像装置に関し、特に、カラーフィルターと隔壁との間に形成された密着層の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の固体撮像装置の一例として、例えば、図１１に示すような固体撮像装置９００がある。複数の画素が二次元配列された固体撮像装置９００は、半導体基板９１０、及び半導体基板９１０上に形成された絶縁膜９２０を備える。絶縁膜９２０上には、カラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６が形成されており、隣接するカラーフィルター９５０及び９５２，９５２及び９５４，９５４及び９５６の間には隔壁９３０が形成されている。
【０００３】
この構成では、隣接するカラーフィルター９５０及び９５２，９５２及び９５４，９５４及び９５６同士が離間しており、接触面が設けられていない。そのため、例えば、カラーフィルター９５２に入った光が、カラーフィルター９５２内部で散乱されたり反射されたりし、斜め方向へ向かったとしても、隣のカラーフィルター９５０，９５４に入り込みにくく、クロストークが抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平３−２８２４０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記従来の固体撮像装置では、無機材料からなる隔壁９３０の凹部に、有機材料からなるカラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６が埋め込まれている。ここで、カラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６と隔壁９３０とは、アンカー効果で接着されているものの、カラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６は、隔壁９３０から剥がれることがある。これは、一般に、無機材料と有機材料との界面では、アンカー効果のような機械的結合以外による接着がなされにくいためである。カラーフィルター９５０，９５２，９５４，９５６が、隔壁９３０から剥がれ、所謂フィルター抜けが発生すると、撮像画像の画質が低下する恐れがある。
【０００６】
本発明は、上記問題の解決を図るべくなされたものであって、従来よりもカラーフィルターが隔壁から剥がれにくい固体撮像装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明に係る固体撮像装置は、光電変換機能を有する複数の受光部が内部に形成されてなる半導体基板と、絶縁膜と配線との積層構造を有し、半導体基板の上に形成された配線層と、無機材料からなり、配線層上における隣接する受光部の間に相当する箇所に立設された隔壁と、有機材料からなり、配線層上であって隣接する隔壁の間に形成されたカラーフィルターと、有機材料からなり、隔壁側面とカラーフィルターとの間に形成された密着層とを備え、密着層のカラーフィルターに対する密着性は、隔壁のカラーフィルターに対する密着性よりも高く、密着層の隔壁に対する密着性は、カラーフィルターの隔壁に対する密着性よりも高いことを特徴とする。
【０００８】
また、本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、光電変換機能を有する複数の受光部が内部に形成された半導体基板上に、絶縁膜と配線との積層構造を有する配線層を形成する工程と、配線層上における隣接する受光部の間に相当する箇所に、無機材料からなる隔壁を立設する工程と、配線層上であって隣接する隔壁の間に、有機材料からなるカラーフィルターを形成する工程と、隔壁側面とカラーフィルターとの間に、有機材料からなる密着層を形成する工程とを含み、密着層のカラーフィルターに対する密着性は、隔壁のカラーフィルターに対する密着性よりも高く、密着層の隔壁に対する密着性は、カラーフィルターの隔壁に対する密着性よりも高いことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る固体撮像装置では、密着層の材料として、密着層と隔壁との密着性がカラーフィルターと隔壁との密着性よりも高い有機材料を用いる。また、共に有機材料からなるカラーフィルターと密着層とは密着性が高い。これにより、隔壁とカラーフィルターとを直接接着していた従来の構造よりも、カラーフィルターと隔壁との間に密着層が形成されている本発明の構造の方が、密着性が高くなる。
【００１０】
従って、本発明に係る固体撮像装置では、従来よりもカラーフィルターが隔壁から剥がれにくい、といえる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る固体撮像装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示した固体撮像装置を示す断面図である。
【図３】図１に示した固体撮像装置の寸法を示す図である。
【図４】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図５】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図６】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図７】図１に示した固体撮像装置の製造工程を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る固体撮像装置を示す断面図である。
【図９】本発明の実施の形態３に係る固体撮像装置を示す断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４に係る固体撮像装置を示す断面図である。
【図１１】従来の固体撮像装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［実施の形態１］
１．固体撮像装置１００の全体構成
実施の形態１に係る固体撮像装置１００の全体構成について、図１を用いて説明する。
【００１３】
図１に示すように、固体撮像装置１００には、画素領域７０に、複数の画素があり、当該画素は、二次元配置、例えばマトリクス状（行列状）となっている。また、画素領域７０を囲むように、パルス発生回路７１と、水平シフトレジスタ７２と、垂直シフトレジスタ７３とが形成されている。水平シフトレジスタ７２及び垂直シフトレジスタ７３は、パルス発生回路７１からのタイミングパルスの印加に呼応して、各画素に対して、順次、駆動パルスを出力する。
２．固体撮像装置１００の構成
図２は、図１に示した固体撮像装置１００の画素領域７０における一部の断面図である。
【００１４】
図２に示すように、固体撮像装置１００は、受光部としてフォトダイオード１２が形成された半導体基板１０、半導体基板１０上に形成された絶縁膜２０、及び絶縁膜２０上の隣接するフォトダイオード１２の間に相当する箇所に立設された隔壁３０を備える。さらに、固体撮像装置１００は、絶縁膜２０上であって隣接する隔壁３０の間に形成されたカラーフィルター５０,５２、隔壁上面３２上と隔壁側面３４上とから絶縁膜２０上に拡がる密着層４０、及びカラーフィルター５０，５２上に形成されたマイクロレンズ６０を備える。絶縁膜２０内には、配線２２，２４が埋設されており、これらの積層体が、配線層に該当する。なお、隔壁３０を平面視すると格子状となっており、隔壁３０の正方形状の開口にカラーフィルター５０，５２が形成されている。カラーフィルターは、ここでは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３種類あり、例えば、ベイヤー配列されている。この構成では、カラーフィルター５０は緑色カラーフィルター、カラーフィルター５２は赤色カラーフィルターである。
【００１５】
マイクロレンズ６０に入射した光は、マイクロレンズ６０で集光され、カラーフィルター５０，５２及び絶縁膜２０を通り、光電変換機能を有するフォトダイオード１２に入射する。
【００１６】
半導体基板１０は、例えば、シリコンからなり、シリコン基板の主面上に形成される、例えば、ＳｉＯ２からなる酸化シリコン膜のようなゲート絶縁膜も含め、半導体基板１０とする。絶縁膜２０は、例えば、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏｎ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｇｌａｓｓ）のような無機材料からなり、配線２２，２４は、例えば、銅及びアルミニウムからなる。隔壁３０は、例えば、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）のような無機材料からなるシリコン酸化膜であり、カラーフィルター５０，５２は、例えば、銅フタロシアニンのような顔料とし、これを含有するアクリル樹脂のような有機材料からなる。マイクロレンズ６０は、例えば、ノボラック樹脂、アクリル樹脂のような有機材料からなる。密着層４０は、例えば、エポキシ樹脂のような有機材料からなる。密着層の材料に関し、詳しくは後述する。密着層４０と隔壁３０との密着性は、カラーフィルター５０，５２と隔壁３０との密着性よりも高く、密着層４０とカラーフィルター５０，５２との密着性は、隔壁３０とカラーフィルター５０，５２との密着性よりも高い。
【００１７】
カラーフィルター５０，５２の屈折率は、１．５〜１．７であり、隔壁３０の屈折率はカラーフィルター５０，５２の屈折率よりも０．０１〜０．８低いと良く、特に０．２〜０．７低いことが望ましい。カラーフィルター５０，５２から隔壁３０に向かう光は、カラーフィルター５０，５２と屈折率がより低い隔壁３０との界面で反射しやすく、隔壁３０内に侵入しにくく隣接するカラーフィルター５０，５２に入り込みにくい。そのため、当該光は本来入射すべきフォトダイオード１２と異なるフォトダイオード１２には入射しにくく、混色を低減することができる。また、光の利用効率を高めることができ、高感度な固体撮像装置１００を実現できる。
【００１８】
図３は、固体撮像装置１００の寸法を示す図である。隔壁３０の高さＨ１は、１０ｎｍ〜３００００ｎｍであれば良く、特に４００ｎｍ〜９００ｎｍが望ましい。
隣接するカラーフィルター５０，５２の隙間Ｌは、１０ｎｍ〜５００ｎｍであれば良く、特に１００ｎｍ〜３００ｎｍが望ましい。密着層４０の膜厚Ｈ２は、０．０１ｎｍ〜２０ｎｍであれば良く、特に、０．１ｎｍ〜５ｎｍが望ましい。マイクロレンズ６０の膜厚Ｈ３は、１００ｎｍ〜１０００ｎｍであれば良く、特に、２００ｎｍ〜６００ｎｍが望ましい。絶縁膜２０の膜厚Ｈ４は、０．５μｍ〜５μｍであれば良い。
３．製造方法
本発明の実施の形態１における固体撮像装置１００の製造方法について、図４〜７を用いて、要部となる工程である隔壁３０形成工程以降の工程を中心に説明する。
【００１９】
図４（ａ）では、フォトダイオード１２が形成された半導体基板１０、及び配線２２，２４が埋設された絶縁膜２０の形成が終了している。
図４（ｂ）に示すように、絶縁膜２０上に隔壁材料３０ａを積層する。具体的には、隔壁材料３０ａを塗布した後、回転とベークとで成膜するか、蒸着によって成膜する。
【００２０】
次に、図５（ａ）に示すように、絶縁膜２０上に隔壁３０を形成する。具体的には、隔壁材料３０ａを成膜した後、隔壁３０の形状に沿ったパターンのマスクを使用しレジストパターンを形成し、ドライエッチング法で当該レジストをマスクとしてエッチングを行う。その後、レジストを除去する。
【００２１】
図５（ｂ）に示すように、隔壁上面３２及び隔壁側面３４から絶縁膜２０上に拡がるように、密着層４０を形成する。密着層４０を隔壁側面３４から絶縁膜２０上に拡がるように形成することで、エッチング等の処理を行わず、この工程のみで密着層４０を形成できる。
【００２２】
具体的には、密着層４０としてエポキシ樹脂を用いる場合、例えば、エポキシポリマーを含む溶液を、隔壁上面３２及び隔壁側面３４から絶縁膜２０上に塗布した後、回転とベークとによりエポキシポリマー膜を形成する。このとき、回転数は５００ｒｐｍ〜４０００ｒｐｍを主回転とし、ベーク温度は１００℃〜３００℃とする。密着層４０を形成するため塗布する溶液中の溶質は、溶液に対して０．０１ｗｔ％〜５ｗｔ％以下が良く、特に、０．１ｗｔ％〜５ｗｔ％が望ましい。また、当該溶液の粘度は、０．１ｃＰ〜１０ｃＰが良く、特に、０．５ｃＰ〜２ｃＰが望ましい。
【００２３】
密着性をさらに高めるには、ベーク温度は２００℃〜３００℃が望ましい。これにより、膜厚０．０１ｎｍ〜２０ｎｍで、隔壁３０と絶縁膜２０との形状に沿って密着層４０を形成できる。
【００２４】
図６（ａ）に示すように、密着層４０上に緑色カラーフィルター材料５０ａを塗布する。具体的には、カラーフィルター５０がネガ型顔料レジストからなる場合、まず、３ｃｃ〜１０ｃｃのネガ型顔料レジストを、スピンナー主回転５００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍで１０ｓｅｃ供給し、ネガ型顔料レジストを塗布する。その後、１２０℃〜１７０℃の温度で、３０ｓｅｃ〜１５０ｓｅｃのプリベークを行う。
【００２５】
次に、図６（ｂ）に示すように、緑色カラーフィルター５０を形成する。具体的には、緑色カラーフィルター材料５０ａをエッチングして、緑色カラーフィルター５０を形成する。より詳細に説明すると、例えば、フォトマスクを用いて紫外線（ｉ線）照射を行うことにより、緑色カラーフィルター材料５０ａを選択的に露光すれば良い。さらに、水溶性アルカリ現像液を用いて現像し、１８０℃〜２５０℃の温度で２ｍｉｎ〜５ｍｉｎのポストベークを行うことにより緑色カラーフィルター材料５０ａを熱硬化させる。これらの工程により、緑色カラーフィルター５０を形成できる。
【００２６】
図７（ａ）に示すように、赤色カラーフィルター５２を形成する。具体的には、図６（ａ）〜（ｂ）で示した工程を繰り返せばよい。図示しないが、その後、同様の工程で、青色カラーフィルターも形成する。
【００２７】
図７（ｂ）に示すように、カラーフィルター５０，５２上にマイクロレンズ６０を形成する。具体的には、カラーフィルター５０，５２上にマイクロレンズ材料を塗布し、露光、現像して、画素毎にマイクロレンズ６０を形成する。マイクロレンズ６０の球面は、例えば、１５０℃〜３００℃の加熱により形成される。なお、球面形成は、グレースケールマスクを用いた露光や、エッチバック技術を用いても良い。
４．密着層の材料と接着
密着層４０として好ましいエポキシ樹脂の材料は、エポキシド（Ｃ−Ｏ−Ｃの３員環）を含むモノマー、オリゴマー、及びポリマーである。例えば、隔壁３０の材料が無機材料であるＴＥＯＳ、カラーフィルター５０，５２の材料が有機材料であるアクリル樹脂であるとき、密着層４０の材料としてエポキシ基を含むモノマーを用いるとする。なお、カラーフィルターはアクリル樹脂に顔料が含有されたものである。
【００２８】
このとき、隔壁３０とエポキシ基を含むモノマー等とにおいて、加熱により隔壁３０表層の酸素原子、または窒素基などを基点として、エポキシ基が開環重合反応を起こすことで、隔壁３０と密着層４０との密着性が向上する。さらに、密着層４０の表層は疎水性となっているため、密着層４０とカラーフィルター５０，５２を構成するアクリル樹脂との密着性が向上する。
【００２９】
密着層４０の材料としては、ＨＭＤＳ（１，１，１，３，３，３‐ヘキサメチルジシラザン）を用いても良い。この場合であっても、隔壁３０と密着層４０との密着性が向上する。また、密着層４０の表層はシリル化により疎水性になっているため、密着層４０とカラーフィルター５０，５２を構成するアクリル樹脂との密着性が向上する。なお、ＨＭＤＳを用いた場合、密着層を蒸着で形成できる。具体的には、図５（ａ）に示す隔壁形成後に、ＨＭＤＳ雰囲気中のユニット内で、ベーク温度が５０℃以上であれば、隔壁の表面に蒸着される。特に、ベーク温度が９０℃〜１５０℃であれば密着性がより良い。また、塗布回転による成膜も可能である。
５．効果
この構成では、密着層４０のカラーフィルター５０，５２に対する密着性は、隔壁３０のカラーフィルター５０，５２に対する密着性よりも高く、密着層４０の隔壁３０に対する密着性は、カラーフィルター５０，５２の隔壁３０に対する密着性よりも高い。そのため、従来よりもカラーフィルター５０，５２が隔壁３０から剥がれにくく、フィルター抜けが発生しにくい。その結果、撮像画像の画質劣化を抑制できる。
【００３０】
また、密着層４０を均一に且つ薄く形成できるため、入射光は密着層４０に遮られにくく、密着層４０があっても、固体撮像装置１００の光学特性は悪化しにくい。そのため、密着層４０があっても、撮像画像の劣化を抑制できる。
【００３１】
［実施の形態２］
１．構成
図８は、実施の形態に係る固体撮像装置２００の断面図である。下記以外の構成は、固体撮像装置１００と同じなので説明を省略する。
【００３２】
カラーフィルター２５０，２５２は、さらに、密着層４０の隔壁上面３２上に拡がる密着層上部４２上に、鍔状に拡がっている。また、隣接するカラーフィルター上部２５０ａ，２５２ａは、隔壁上面３２上において互いに離間している。
２．効果
カラーフィルター上部２５０ａ，２５２ａと密着層上部４２とが接しており、カラーフィルター２５０，２５２と密着層４０との接触面積がより広くなっている。そのため、カラーフィルター２５０，２５２が隔壁３０から、より剥がれにくく、フィルター抜けによる撮像画像の画質の低下を抑制できる。
【００３３】
また、隣接するカラーフィルター上部２５０ａ，２５２ａが互いに離間しているため、入射光がカラーフィルター上部２５０ａ，２５２ａの接触面から隣接するカラーフィルター２５０，２５２に侵入することを抑制できる。これにより、隣接するカラーフィルター２５０，２５２間での混色を抑制でき、撮像画像の画質の低下を抑制できる。
【００３４】
［実施の形態３］
図９は、実施の形態に係る固体撮像装置２００の断面図である。下記以外の構成は、固体撮像装置２００と同じなので説明を省略する。
【００３５】
半導体基板１０上には、絶縁膜３７０，３７１、第２絶縁膜３７２、第３絶縁膜３７３、及び第４絶縁膜３７４が形成されている。絶縁膜３７０には、配線３２４，３２６及び拡散防止膜３２８が埋設されている。拡散防止膜３２８は、配線３２６を形成する際に、その材料である銅原子が絶縁膜３７０に拡散することを防止する。
【００３６】
固体撮像装置３００のセルサイズを１．４μｍとするとき、隔壁３３０の高さは６００ｎｍ〜８００ｎｍ、上部層３３０ａの幅は１５０ｎｍ〜２５０ｎｍ、下部層３３０ｂの幅は２００ｎｍ〜４００ｎｍが良い。また、隔壁３３０の高さが７００ｎｍ、上部層３３０ａの幅は２００ｎｍ、下部層３３０ｂの幅は３００ｎｍが望ましい。また、この構成では、隔壁３３０の下端における開口幅Ｗ１と、光導波路の上端における開口幅Ｗ２とは、隔壁３３０の内側斜面を下方に向けて延長したと仮定した場合、その仮想線が光導波路の上端よりも内側を通過するように設定されている。これにより、カラーフィルター３５０，３５２を通過した光が、漏れなく光導波路へと導かれる。
【００３７】
絶縁膜３７０，３７１は、例えば、酸化シリコンからなり、第２絶縁膜３７２は、例えば、窒化シリコンからなり、第３絶縁膜３７３は、例えば、酸窒化シリコンからなり、第４絶縁膜３７４は、例えば、窒化シリコンからなる。絶縁膜３７０，３７１の屈折率をｎ１とし、第２絶縁膜３７２の屈折率をｎ２とし、第３絶縁膜３７３の屈折率をｎ３とし、第４絶縁膜３７４の屈折率をｎ４とするとき、次の関係を満たす。
［数１］ｎ２＞ｎ１
［数２］ｎ３＜ｎ２
［数３］ｎ４＞ｎ３
なお、ｎ１は、例えば、１．４５である構成を採ると、ｎ２は１．９〜２．０、ｎ３は１．６〜１．８、ｎ４は１．９〜２．０が良い。この構成では、光導波路に二重の光閉じ込め構造を採用することで、絶縁膜３７０への光の漏れだしを低減することができ、集光効率を向上でき、高感度な固体撮像装置３００を実現できる。
【００３８】
隔壁３３０は、上部層３３０ａ及び下部層３３０ｂからなる。隔壁３３０を構成する上部層３３０ａと下部層３３０ｂとは、ともにシリコン酸化膜であり、屈折率が１．４〜１．５程度である。また、上部層３３０ａと下部層３３０ｂとの間に界面が存在し、当該界面で上方から下方へ隔壁３３０内を進む光を反射し、当該光の下方への侵入を抑制する。これにより、混色を抑制し、撮像画像の画質の劣化を低減できる。
【００３９】
カラーフィルター３５０，３５２の上面は、凹形状となっているため、さらなる集光率の向上を図ることができ、さらに高感度な固体撮像装置３００を実現できる。
また、マイクロレンズ３６０は、隔壁３３０に乗り上げるよう形成されている。
［実施の形態４］
図１０は、実施の形態に係る固体撮像装置４００の断面図である。下記以外の構成は、固体撮像装置３００と同じなので説明を省略する。
【００４０】
裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサである固体撮像装置４００は、画素分離領域であるＰ型ウェル領域によって画素毎に分離され、半導体基板４１０、ゲート絶縁膜４１１、フォトダイオード４１２、ｎ＋領域４１３、ホール蓄積層４１５を備える。また、固体撮像装置４００は、熱酸化で形成された第１シリコン酸化膜４１６、画素分離領域における第１シリコン酸化膜４１６上に形成された金属遮光膜４１６、及び画素分離領域を除く第１シリコン酸化膜４１６にＣＶＤで形成された第２シリコン酸化膜４１８を備える。金属遮光膜は、例えば、アルミニウムやタングステンからなる。
【００４１】
上半導体基板４１０からみてマイクロレンズ３６０の反対側には、配線４２２，４２４，４２６が埋め込まれた絶縁膜４２０が配置され、ゲート電極４２７、及び配線４２２，４２４，４２６と同じ材料から成る反射膜４２８も形成されている。
【００４２】
マイクロレンズ３６０からカラーフィルター３５０，３５２を通って入射した光のうち、フォトダイオード４１２に入射した光は信号電荷に変換される。なお、絶縁膜４２０に向かった光の多くは、反射膜４２８や配線４２２，４２４，４２６によって、半導体基板４１０方向へ反射されるので、固体撮像装置４００の感度を向上できる。
［変形例］
１．カラーフィルター
実施の形態等では、赤色カラーフィルター、緑色カラーフィルター、青色カラーフィルターを示しているが、これに限らず、例えば、マゼンダカラーフィルター、シアンカラーフィルターなどを用いても良い。また、カラーフィルターの色と配置とは任意に選択することができる。
【００４３】
カラーフィルターの顔料としては、公知の無機顔料及び有機顔料を使用することができる。また、高透過率であることが好ましいことを考慮すると、平均粒子径が小さい顔料の使用が好ましく、さらに、ハンドリング性をも考慮すると、顔料の平均粒子径は、０．０１μｍ〜０．１μｍが好ましく、０．０１μｍ〜０．０５μｍがより好ましい。具体的には、好ましい顔料として、例えば、以下のものが挙げられる。
【００４４】
Ｃ．Ｉ．ピグメント・イエロー１１，２４，１０８，１０９，１１０，１３８，１３９，１５０，１５１，１５４，１６７，１８０，１８５；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・オレンジ３６，７１；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・レッド１２２，１５０，１７１，１７５，１７７，２０９，２２４，２４２，２５４，２５５，２６４；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・バイオレット１９，２３，３２；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブルー１５：１，１５：３，１５：６，１６，２２，６０，６６；
Ｃ．Ｉ．ピグメント・ブラック１
また、カラーフィルターの形状は、実施の形態で示した正方形に限らず、例えば、丸型、六角形状などであっても良い。
２．隔壁
隔壁は平面視したときに格子状をし、隔壁の正方形状の開口にカラーフィルターが形成されていたが、開口は正方形状以外の形状、例えば、長方形上、円形状、楕円形状、多角形状等であっても良い。
【００４５】
また、隔壁は、実施の形態では、ＴＥＯＳを材料とするシリコン酸化膜で構成したがこれに限らず、例えば、ＢＰＢＧ，ＳｉＯＮのような他の無機材料を用いても良い。
３．その他
本実施の形態で示したＣＭＯＳイメージセンサ以外にも、例えば、導波路を用いた構造、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサ、及びＣＣＤ型イメージセンサにおいても本発明を用いることができる。
【００４６】
実施の形態では、絶縁膜としてＢＰＳＧのような無機材料を用いたがこれに限らず、例えば、ポリイミド樹脂などの有機材料を用いても良い。絶縁膜として無機材料を用いた場合、プラズマＣＶＤか物理蒸着法で０．５μｍ〜５μｍの成膜が可能である。絶縁膜として樹脂を用いた場合、半導体基板上に膜厚０．５μｍ〜５μｍの樹脂を塗布した後に、１８０℃〜２５０℃の温度で２ｍｉｎ〜５ｍｉｎの条件で熱硬化を行えば良い。
【００４７】
なお、本発明に係る固体撮像装置の構成などは、上記実施の形態及び変形例に係る固体撮像装置の構成に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において、種々の変形および応用が可能である。そして、技術的思想を逸脱しない範囲において、上述の各工程で使用したプロセスを他の等価なプロセスに置換することが可能である。また、工程順を入れ替えることも、材料種を変更することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明は、デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、監視カメラ、車載カメラなどに搭載される撮像デバイスとしての固体撮像装置を実現するのに有用である。
【符号の説明】
【００４９】
１０，９１０ 半導体基板
２０，３７０，３７１，９２０ 絶縁膜
３０，３３０，９３０ 隔壁
４０，３４０ 密着層
５０，５２，２５０，２５２，３５０，３５２，９５０，９５２，９５４，９５６ カラーフィルター
６０，３６０，９６０ マイクロレンズ
１００，２００，３００，９００ 固体撮像装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光電変換機能を有する複数の受光部が内部に形成されてなる半導体基板と、
絶縁膜と配線との積層構造を有し、前記半導体基板上に形成された配線層と、
前記配線層上における隣接する受光部の間に相当する箇所に立設された隔壁と、
有機材料からなり、前記配線層上であって隣接する隔壁の間に形成されたカラーフィルターと、
有機材料からなり、前記隔壁側面と前記カラーフィルターとの間に形成された密着層と
を備え、
前記密着層の前記カラーフィルターに対する密着性は、前記隔壁の前記カラーフィルターに対する密着性よりも高く、
前記密着層の前記隔壁に対する密着性は、前記カラーフィルターの前記隔壁に対する密着性よりも高い
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記密着層は、さらに、前記隔壁上面を覆うように拡がり、
前記のカラーフィルターは、さらに、前記密着層の隔壁上面に拡がる部分上に、鍔状に拡がっている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
隣接する前記カラーフィルターは、前記隔壁上面上において互いに離間している
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記密着層は、さらに、前記隔壁側面から前記配線層上の前記カラーフィルター下にも連続して拡がる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記密着層は、エポキシ樹脂からなる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記隔壁は、無機材料からなる
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
光電変換機能を有する複数の受光部が内部に形成された半導体基板上に、絶縁膜と配線との積層構造を有する配線層を形成する工程と、
前記配線層上における隣接する受光部の間に相当する箇所に、隔壁を立設する工程と、
前記配線層上であって隣接する隔壁の間に、有機材料からなるカラーフィルターを形成する工程と、
前記隔壁側面と前記カラーフィルターとの間に、有機材料からなる密着層を形成する工程と
を含み、
前記密着層の前記カラーフィルターに対する密着性は、前記隔壁の前記カラーフィルターに対する密着性よりも高く、
前記密着層の前記隔壁に対する密着性は、前記カラーフィルターの前記隔壁に対する密着性よりも高い
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項１】
光電変換機能を有する複数の受光部が内部に形成されてなる半導体基板と、
絶縁膜と配線との積層構造を有し、前記半導体基板上に形成された配線層と、
前記配線層上における隣接する受光部の間に相当する箇所に立設された隔壁と、
有機材料からなり、前記配線層上であって隣接する隔壁の間に形成されたカラーフィルターと、
有機材料からなり、前記隔壁側面と前記カラーフィルターとの間に形成された密着層と
を備え、
前記密着層の前記カラーフィルターに対する密着性は、前記隔壁の前記カラーフィルターに対する密着性よりも高く、
前記密着層の前記隔壁に対する密着性は、前記カラーフィルターの前記隔壁に対する密着性よりも高い
ことを特徴とする固体撮像装置。
【請求項２】
前記密着層は、さらに、前記隔壁上面を覆うように拡がり、
前記のカラーフィルターは、さらに、前記密着層の隔壁上面に拡がる部分上に、鍔状に拡がっている
ことを特徴とする請求項１に記載の固体撮像装置。
【請求項３】
隣接する前記カラーフィルターは、前記隔壁上面上において互いに離間している
ことを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置。
【請求項４】
前記密着層は、さらに、前記隔壁側面から前記配線層上の前記カラーフィルター下にも連続して拡がる
ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項５】
前記密着層は、エポキシ樹脂からなる
ことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項６】
前記隔壁は、無機材料からなる
ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の固体撮像装置。
【請求項７】
光電変換機能を有する複数の受光部が内部に形成された半導体基板上に、絶縁膜と配線との積層構造を有する配線層を形成する工程と、
前記配線層上における隣接する受光部の間に相当する箇所に、隔壁を立設する工程と、
前記配線層上であって隣接する隔壁の間に、有機材料からなるカラーフィルターを形成する工程と、
前記隔壁側面と前記カラーフィルターとの間に、有機材料からなる密着層を形成する工程と
を含み、
前記密着層の前記カラーフィルターに対する密着性は、前記隔壁の前記カラーフィルターに対する密着性よりも高く、
前記密着層の前記隔壁に対する密着性は、前記カラーフィルターの前記隔壁に対する密着性よりも高い
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２２７４７８（Ｐ２０１２−２２７４７８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９６１７０（Ｐ２０１１−９６１７０）
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２２日（２０１１．４．２２）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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