固体拍摄元件及其制造方法技术

提供一种减弱了混色的高精细且灵敏度良好的固体拍摄元件。固体拍摄元件具有：半导体基板(10)，其二维地配置有多个光电变换元件(11)；滤色层(30)，其与光电变换元件(11)对应地以预先设定的规则图案二维地配置有多种颜色的滤色器；以及下层平坦化层(12)，其仅配置于第1色的滤色器(14)与半导体基板(10)之间。在第1色的滤色器(14)的膜厚设为A[nm]、上述下层平坦化层(12)的膜厚设为B[nm]、除了第1色以外的颜色的滤色器(15、16)的膜厚设为C[nm]的情况下，满足下述算式。200[nm]≤A≤700[nm]，0[nm]≤B≤200[nm]，C≤A+B+200[nm]。

Solid Photographic Component and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固体拍摄元件及其制造方法
本专利技术是涉及使用了CCD、CMOS等光电变换元件的固体拍摄元件的技术。
技术介绍
近年来，搭载于数码相机等的CCD(电荷耦合元件)、CMOS(互补型金属氧化膜半导体)等固体拍摄元件的高像素化、微细化得到发展，特别是对于微细的结构，达到了低于1.4μm×1.4μm的水平的像素尺寸。固体拍摄元件利用针对各像素而配置的光电变换元件、以及由规定的色彩图案构成的滤色层而实现了彩色化。另外，各光电变换元件有助于光电变换的区域(开口部)依赖于固体拍摄元件的尺寸、像素数。该开口部相对于固体拍摄元件的总面积而限制为20％～50％左右。开口部小会导致光电变换元件的灵敏度下降，因此，在固体拍摄元件中，通常为了弥补灵敏度的下降而在光电变换元件上形成聚光用的微透镜。另外，近年来，开发了使用背面照射的技术的图像传感器，能够使得光电变换元件的开口部大于或等于固体拍摄元件的总面积的50％。然而，在该情况下，相邻的其他滤色器的泄漏光有可能射入一个滤色器，因此需要形成适当的尺寸、形状的微透镜。作为形成规定图案的滤色层的方法，通常采用如专利文献1记载的那样通过光刻工艺对各种颜色的滤色器进行图案形成。另外，作为其他图案形成的方法，专利文献2中记载有如下方法，即，在固体拍摄元件上，通过干蚀刻工序使第1种颜色的滤色层实现图案化而形成图案，通过光刻工序使第2种颜色以后的滤色层实现图案化而形成图案。并且，专利文献3中记载有通过干蚀刻而使所有颜色的滤色器实现图案化而形成图案的方法。近年来，针对超过800万像素的高精细CCD拍摄元件的要求增大，针对作为上述高精细CCD中附加的滤色图案的像素尺寸而低于1.4μm×1.4μm的水平的拍摄元件的要求增大。然而，因减小像素尺寸而产生如下问题，即，通过光刻工艺进行图案形成的滤色层的分辨率不足，对固体拍摄元件的特性造成不良影响。在一条边小于或等于1.4μm、或者1.1μm、0.9μm附近的像素尺寸的固体拍摄元件中，分辨率的不足呈现为因图案的形状不良引起的色斑。另外，如果像素尺寸减小，则滤色层的图案的纵横比增大(相对于滤色层的图案的宽度而厚度增大)。在通过光刻工艺对这种滤色层进行图案形成的情况下，未将本来应当去除的部分(像素的有效部分以外的部分)完全去除，变为残渣而对其他颜色的像素造成不良影响。此时，在为了将残渣去除而执行延长显影时间等方法的情况下，还产生直至硬化所需的像素为止而剥离的问题。另外，如果要获得令人满意的分光特性，则不得不增厚滤色器的膜厚。然而，如果滤色器的膜厚增厚，则随着像素的微细化的发展，呈现出形成了图案的各滤色器的角倒圆角等、分辨率降低的趋势。如果要增厚滤色器的膜厚且获得分光特性，则需要提高滤色器的材料中含有的颜料浓度(着色剂的浓度)。然而，如果提高颜料浓度，则光硬化反应所需的光有可能未到达滤色层的底部，导致滤色层的硬化不充分。因此，存在如下问题，即，在光刻的显影工序中滤色层剥离，产生像素缺陷。另外，在为了减薄滤色器的膜厚且获得分光特性而提高滤色器的材料中含有的颜料浓度的情况下，相对地减少光硬化成分。因此，滤色层的光硬化变得不充分，容易产生形状的恶化、面内的形状不均、形状破坏等。另外，为了充分实现光硬化而增多硬化时的曝光量，从而产生产量下降的问题。由于滤色层的图案的高精细化，滤色层的膜厚不仅成为制造工序方面的问题，还对作为固体拍摄元件的特性造成影响。在滤色层的膜厚较厚的情况下，在利用特定颜色的滤色器使从倾斜方向入射的光分光之后，有时光入射至相邻的其他颜色的滤波器图案部及其下方的光电变换元件。在该情况下，会产生混色的问题。随着像素尺寸减小、规定图案尺寸的像素尺寸和滤色器的膜厚的纵横比增大，该混色的问题变得显著。另外，在形成有光电变换元件的基板上形成平坦化层等材料，从而在滤色图案和光电变换元件的距离增大的情况下也显著产生入射光的混色的问题。因此，滤色层、形成于其下部的平坦化层等的膜厚的薄膜化变得重要。因此，为了增加固体拍摄元件的像素数，需要滤色层的图案的高精细化，另外，滤色层的薄膜化变得重要。如上所述，对于当前的使滤色材料具有感光性而通过光刻形成的滤色层的图案的形成，随着像素的尺寸的微细化的发展，还要求滤色层的膜厚的薄膜化。在该情况下，存在如下问题，即，滤色材料中的颜料成分的含有比例增大，因此无法含有足量的感光性成分，无法获得分辨率，容易残留残渣，容易产生像素剥离，从而产生固体拍摄元件的特性下降的课题。因此，为了进行滤色层的图案的微细化以及薄膜化，提出了专利文献2、3的技术。在专利文献2、3中，即使不含有感光性成分，也通过能够实现图案化的干蚀刻对多种颜色的滤色器进行图案形成，以便能够提高滤色用材料中的颜料浓度。通过使用上述干蚀刻的技术，能够提高颜料浓度，能够制作即使进行薄膜化也能获得充分的分光特性的滤色图案。专利文献1：日本特开平11-68076号公报专利文献2：日本特许第4857569号公报专利文献3：日本特许第4905760号公报
技术实现思路
然而，本专利技术的专利技术人发现，专利文献2、3中未示出各滤色器的膜厚的关系，有时无法对于所有滤色器都实现高灵敏度化。本专利技术就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供减弱了混色的高精细且灵敏度良好的固体拍摄元件。为了解决问题，作为本专利技术的一个方式的固体拍摄元件的主旨在于，具有：半导体基板，其二维地配置有多个光电变换元件；滤色层，其形成于上述半导体基板上，与各光电变换元件对应地以预先设定的规则图案二维地配置有多种颜色的滤色器；以及下层平坦化层，其根据情况而设置，仅配置于从上述多种颜色选择的第1色的滤色器与半导体基板之间，在上述第1色的滤色器的膜厚设为A[nm]、上述下层平坦化层的膜厚设为B[nm]、除了上述第1色以外的颜色的滤色器的膜厚设为C[nm]的情况下，满足下述(1)式以及(2)式、或者(1)式、(3)式以及(4)式。可以将上述下层平坦化层省略。200[nm]≤A≤700[nm]···(1)C≤A+200[nm]···(2)或者200[nm]≤A≤700[nm]···(1)0[nm]≤B≤200[nm]···(3)C≤A+B+200[nm]···(4)另外，作为本专利技术的方式的固体拍摄元件的制造方法具有：第1工序，在半导体基板上形成下层平坦化层，将第1色的滤色器用的涂敷液涂敷于其上方并使其硬化而按照该顺序形成下层平坦化层以及滤色层，之后通过干蚀刻将除了第1色的滤色器的配置位置以外的滤色层部分、以及位于该去除的滤色层部分的下层的下层平坦化层部分去除而形成第1色的滤色器；以及第2工序，在第1工序之后，通过光刻或者干蚀刻实现图案化而形成除了第1色以外的颜色的滤色器。可以将上述下层平坦化层的形成省略。专利技术的效果根据本专利技术的方式，能够使各滤色器的膜厚全部都实现薄膜化而缩短微透镜顶部至设备的总距离，因此能够提供能减弱混色、使得配置成图案的所有滤色器实现高灵敏度化的高精细的固体拍摄元件。附图说明图1是本专利技术的实施方式所涉及的固体拍摄元件的剖面图。图2是本专利技术的实施方式所涉及的滤色器排列的局部俯视图。图3是表示使利用第1实施方式所涉及的第1滤色图案的涂敷工序以及感光性树脂图案材料形成第2滤色器以后的滤色器的部位开口的工序顺序的剖面图。图4是按照工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固体拍摄元件，其特征在于，所述固体拍摄元件具有：半导体基板，其二维地配置有多个光电变换元件；以及滤色层，其形成于上述半导体基板上，与各光电变换元件对应地以预先设定的规则图案二维地配置有多种颜色的滤色器，在从上述多种颜色选择的一种颜色设为第1色的情况下，在上述第1色的滤色器的膜厚设为A[nm]、除了上述第1色以外的颜色的滤色器的膜厚设为C[nm]的情况下，满足下述(1)式以及(2)式。200[nm]≤A≤700[nm]···(1)C≤A+200[nm]···(2)

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.27 JP 2016-253556;2016.12.27 JP 2016-253651.一种固体拍摄元件，其特征在于，所述固体拍摄元件具有：半导体基板，其二维地配置有多个光电变换元件；以及滤色层，其形成于上述半导体基板上，与各光电变换元件对应地以预先设定的规则图案二维地配置有多种颜色的滤色器，在从上述多种颜色选择的一种颜色设为第1色的情况下，在上述第1色的滤色器的膜厚设为A[nm]、除了上述第1色以外的颜色的滤色器的膜厚设为C[nm]的情况下，满足下述(1)式以及(2)式。200[nm]≤A≤700[nm]···(1)C≤A+200[nm]···(2)2.根据权利要求1所述的固体拍摄元件，其特征在于，仅在从上述多种颜色选择的第1色的滤色器与半导体基板之间设置下层平坦化层、或者在所有滤色器与半导体基板之间都不设置下层平坦化层，在上述下层平坦化层的膜厚设为B[nm]的情况下，进一步满足下述(3)、(4)式。0[nm]≤B≤200[nm]···(3)C≤A+B+200[nm]···(4)3.根据权利要求2所述的固体拍摄元件，其特征在于，进一步满足下述(5)式。A+B-200[nm]≤C≤A+B+200[nm]···(5)4.根据权利要求2所述的固体拍摄元件，其特征在于，进一步满足下述(6)式以及(7)式。0[nm]＜B≤200[nm]···(6)A≤C≤A+B+200[nm]···(7)5.根据权利要求4所述的固体拍摄元件，其特征在于，第1色为绿色，除了第1色以外的颜色包含红色，由上述红色构成的滤色器的膜厚C大于(A+B)[nm]。6.根据权利要求1至5中任一项所述的固体拍摄元件，其特征在于，上述第1色的滤色器中含有热硬化性树脂以及光硬化性树脂，热硬化性树脂的含量大于...

【专利技术属性】
技术研发人员：井本知宏，高桥聪，
申请(专利权)人：凸版印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP