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JP2022038288A - Manufacturing method of solid state imaging device filter and manufacturing method of solid state imaging device - Google Patents

Manufacturing method of solid state imaging device filter and manufacturing method of solid state imaging device Download PDF

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JP2022038288A
JP2022038288A JP2020142710A JP2020142710A JP2022038288A JP 2022038288 A JP2022038288 A JP 2022038288A JP 2020142710 A JP2020142710 A JP 2020142710A JP 2020142710 A JP2020142710 A JP 2020142710A JP 2022038288 A JP2022038288 A JP 2022038288A
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infrared light
light cut
solid
state image
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康剛 明野
Yasutaka Akeno
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Toppan Inc
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Toppan Printing Co Ltd
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Abstract

To provide a manufacturing method of a solid state imaging device filter and a manufacturing method of a solid state imaging device, capable of preventing a functional deterioration caused by a partial elution of an infrared light absorption pigment included in an infrared light cut filter.SOLUTION: A manufacturing method of a solid state imaging device filter 10F includes: a step of forming at least one color filter from among color filters 12R,12G and 12B of red, green and blue, respectively, and an infrared light pass filter 12P, on a semiconductor substrate; a step of forming an infrared light cut precursor layer on the semiconductor substrate with the at least one color filter from among the respective color filters 12R,12G and 12B of red, green and blue and the infrared light pass filter 12P formed thereon; and a step of dry-etching the infrared light cut precursor layer to form an infrared light cut filter 14 on the color filters 12R, 12G, and 12B.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor and a method for manufacturing a solid-state image sensor.

CMOSイメージセンサーやCCDイメージセンサーなどの固体撮像素子は、光の強度を電気信号に変換する光電変換素子を備える。固体撮像素子は、例えば、複数の色に対応する光を検出することが可能である。固体撮像素子には、各色用のカラーフィルターと各色用の光電変換素子とを備え、各色用の光電変換素子によって各色用の光を検出するものがある(例えば、特許文献1を参照)。固体撮像素子は、その他に、有機光電変換素子と無機光電変換素子とを備え、カラーフィルターを用いずに、各光電変換素子によって各色の光を検出するものがある(例えば、特許文献2を参照)。 A solid-state image sensor such as a CMOS image sensor or a CCD image sensor includes a photoelectric conversion element that converts light intensity into an electric signal. The solid-state image sensor can detect light corresponding to a plurality of colors, for example. Some solid-state image pickup devices include a color filter for each color and a photoelectric conversion element for each color, and the photoelectric conversion element for each color detects light for each color (see, for example, Patent Document 1). In addition, the solid-state image pickup device includes an organic photoelectric conversion element and an inorganic photoelectric conversion element, and detects light of each color by each photoelectric conversion element without using a color filter (see, for example, Patent Document 2). ).

固体撮像素子には、光電変換素子上に赤外光カットフィルターを備えたものがある。このタイプの固体撮像素子では、赤外光カットフィルターが有する赤外光吸収色素が赤外光を吸収することによって、各光電変換素子が検出し得る赤外光を光電変換素子に対してカットする。これによって、各光電変換素子での可視光の検出精度が高められる。赤外光カットフィルターは、例えば、赤外光吸収色素であるシアニン色素を含んだものがある(例えば、特許文献3を参照)。 Some solid-state image sensors are provided with an infrared light cut filter on a photoelectric conversion element. In this type of solid-state image sensor, the infrared light absorbing dye of the infrared light cut filter absorbs infrared light, thereby cutting the infrared light that can be detected by each photoelectric conversion element with respect to the photoelectric conversion element. .. As a result, the detection accuracy of visible light in each photoelectric conversion element is improved. Some infrared light cut filters contain, for example, a cyanine dye which is an infrared light absorbing dye (see, for example, Patent Document 3).

特開2003-060176号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-060176 特開2018-060910号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2018-060910 特開2007-219114号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2007-219114

ところで、固体撮像素子における画素サイズの微細化に伴い、赤外光カットフィルターの微細化が求められている。赤外光カットフィルターの微細化は、赤外光カットフィルター上に形成されたレジストパターンを用いたドライエッチングにより実現される。ドライエッチングを用いた赤外光カットフィルターのパターニングでは、まず、赤外光カットフィルター上にレジストパターンを形成する。次いで、レジストパターンを用いて赤外光カットフィルターをエッチングし、その後に、レジストパターンを赤外光カットフィルターから剥離する。赤外光カットフィルターからレジストパターンを剥離するために用いられる剥離液は、赤外光カットフィルターに接触することによって、赤外光カットフィルターが含む赤外光吸収色素の一部を赤外光カットフィルターの外部に溶出させることがある。これにより、固体撮像素子の機能が低下する場合がある。 By the way, with the miniaturization of the pixel size in the solid-state image sensor, the miniaturization of the infrared light cut filter is required. Miniaturization of the infrared light cut filter is realized by dry etching using a resist pattern formed on the infrared light cut filter. In the patterning of the infrared light cut filter using dry etching, first, a resist pattern is formed on the infrared light cut filter. Then, the infrared light cut filter is etched using the resist pattern, and then the resist pattern is peeled off from the infrared light cut filter. The stripping solution used to strip the resist pattern from the infrared light cut filter cuts part of the infrared light absorbing dye contained in the infrared light cut filter by contacting the infrared light cut filter. It may elute to the outside of the filter. This may reduce the function of the solid-state image sensor.

本発明は、赤外光カットフィルターが含む赤外光吸収色素の一部溶出に起因する機能低下を抑制可能とした固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention provides a method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor capable of suppressing functional deterioration caused by partial elution of an infrared light absorbing dye contained in an infrared light cut filter, and a method for manufacturing a solid-state image sensor. The purpose is.

上記課題を解決するための固体撮像素子用フィルターの製造方法の一態様は、赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、少なくとも1色のカラーフィルターと、赤外光パスフィルターとを半導体基板上に形成する工程と、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、少なくとも1色のカラーフィルターと、赤外光パスフィルターとを形成した前記半導体基板上に赤外光カット前駆層を形成する工程と、前記赤外光カット前駆層をドライエッチングすることによって、前記カラーフィルター上に赤外光カットフィルターを形成する工程と、を含む。 One aspect of the method for manufacturing a filter for a solid-state imaging device for solving the above problems is to use a color filter of at least one color among the red (R), green (G), and blue (B) color filters. A step of forming an infrared light path filter on a semiconductor substrate, a color filter of at least one color among the red (R), green (G), and blue (B) color filters, and infrared light. An infrared light cut filter is formed on the color filter by a step of forming an infrared light cut precursor layer on the semiconductor substrate on which the pass filter is formed and by dry etching the infrared light cut precursor layer. Including the process.

また、前記赤外光カット前駆層を形成する工程では、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、少なくとも1色のカラーフィルターと、赤外光パスフィルターとを形成した前記半導体基板上に、前記カラーフィルター、および前記赤外光パスフィルターの各表面を覆うように、前記赤外光カット前駆層を形成し、前記赤外光カットフィルターを形成する工程では、前記赤外光カット前駆層をドライエッチングすることによって、前記赤外光パスフィルターの表面を露出させつつ、前記カラーフィルターの表面を覆うように、前記赤外光カットフィルターを形成してもよい。 Further, in the step of forming the infrared light cut precursor layer, at least one color filter among the red (R), green (G), and blue (B) color filters and an infrared light path are used. The infrared light cut precursor layer is formed on the semiconductor substrate on which the filter is formed so as to cover the surfaces of the color filter and the infrared light path filter, and the infrared light cut filter is formed. In the step, the infrared light cut precursor layer is dry-etched to form the infrared light cut filter so as to cover the surface of the color filter while exposing the surface of the infrared light pass filter. May be good.

また、前記赤外光パスフィルターは、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターよりも膜厚が厚く、且つ、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、最上面のカラーフィルターとの高低差が0.5μm以上1.0μm以下の範囲内であり、前記赤外光カット前駆層のドライエッチング量は、1.0μm以下であってもよい。 Further, the infrared light path filter has a thicker film thickness than the red (R), green (G), and blue (B) color filters, and the red (R), green (G), and so on. Among the blue (B) color filters, the height difference from the uppermost color filter is within the range of 0.5 μm or more and 1.0 μm or less, and the dry etching amount of the infrared light cut precursor layer is 1. It may be 0.0 μm or less.

また、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、最上面のカラーフィルターの厚さは、0.5μm以上1.0μm以下の範囲内であり、前記赤外光カット前駆層の厚さは、0.5μm以上1.1μm以下の範囲内であってもよい。 Further, among the red (R), green (G), and blue (B) color filters, the thickness of the uppermost color filter is within the range of 0.5 μm or more and 1.0 μm or less. The thickness of the infrared light cut precursor layer may be in the range of 0.5 μm or more and 1.1 μm or less.

また、前記赤外光カット前駆層を形成する前に、前記赤外光パスフィルターの表面上と、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの表面上に、ポリシロキサンで形成されたエッチングストッパー層を形成する工程と、をさらに含んでもよい。 Further, before forming the infrared light cut precursor layer, on the surface of the infrared light path filter and on the surface of each of the red (R), green (G), and blue (B) color filters. , A step of forming an etching stopper layer made of polysiloxane, and the like may be further included.

また、前記赤外光カットフィルターの表面と、前記赤外光パスフィルターの表面とを覆う酸素遮断層を形成する工程と、前記酸素遮断層上に複数のマイクロレンズを形成する工程と、をさらに含んでもよい。 Further, a step of forming an oxygen blocking layer covering the surface of the infrared light cut filter and the surface of the infrared light pass filter, and a step of forming a plurality of microlenses on the oxygen blocking layer are further performed. It may be included.

また、前記赤外光カットフィルターの表面と、前記赤外光パスフィルターの表面とを含む面上に、複数のマイクロレンズを形成する工程と、前記複数のマイクロレンズの表面を覆う酸素遮断層を形成する工程と、をさらに含んでもよい。 Further, a step of forming a plurality of microlenses on a surface including the surface of the infrared light cut filter and the surface of the infrared light pass filter, and an oxygen blocking layer covering the surfaces of the plurality of microlenses are provided. It may further include a step of forming.

また、上記課題を解決するための固体撮像素子の製造方法の一態様は、半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板上に、上述の固体撮像素子用フィルターの製造方法で固体撮像素子用フィルターを形成する工程と、を含む。 Further, one aspect of the method for manufacturing a solid-state image sensor for solving the above problems is a step of preparing a semiconductor substrate and a filter for a solid-state image sensor on the semiconductor substrate by the above-mentioned method of manufacturing a filter for a solid-state image sensor. And the steps of forming.

本発明によれば、赤外光カットフィルターが含む赤外光吸収色素の一部溶出に起因する固体撮像素子の機能低下を抑制できる。 According to the present invention, it is possible to suppress the functional deterioration of the solid-state image sensor due to the partial elution of the infrared light absorbing dye contained in the infrared light cut filter.

本発明の実施形態に係る固体撮像素子の構造を示す分解斜視図である。It is an exploded perspective view which shows the structure of the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。It is a process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。It is a process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。It is a process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。It is a process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。It is a process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。It is a process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例に係る固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。It is a process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on the modification of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例に係る固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。It is a process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on the modification of embodiment of this invention. 本発明の実施形態の変形例に係る固体撮像素子の製造方法を説明するための工程図である。It is a process drawing for demonstrating the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on the modification of embodiment of this invention.

図1から図10を参照して、本発明に係る固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法について、その実施形態を説明する。以下では、固体撮像素子の構造、および、固体撮像素子の製造方法を順に説明する。なお、本実施形態において、赤外光は、0.7μm以上1mm以下の範囲に含まれる波長を有した光であり、近赤外光は、赤外光のなかで特に700nm以上1100nm以下の範囲に含まれる波長を有した光である。 An embodiment of a method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor and a method for manufacturing a solid-state image sensor according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 10. Hereinafter, the structure of the solid-state image sensor and the method of manufacturing the solid-state image sensor will be described in order. In the present embodiment, the infrared light is light having a wavelength included in the range of 0.7 μm or more and 1 mm or less, and the near infrared light is particularly in the range of 700 nm or more and 1100 nm or less among the infrared light. It is light having a wavelength contained in.

[固体撮像素子]
図1を参照して、本実施形態に係る固体撮像素子の構造について説明する。図1は、固体撮像素子の一部における各層を分離して示す概略構成図(分解斜視図)である。
[Solid image sensor]
The structure of the solid-state image pickup device according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic configuration diagram (disassembled perspective view) showing each layer of a part of a solid-state image sensor separated.

図1が示すように、固体撮像素子10は、固体撮像素子用フィルター10F、および、複数の光電変換素子11を備える。
複数の光電変換素子11は、赤色用光電変換素子11R、緑色用光電変換素子11G、青色用光電変換素子11B、および、赤外光用光電変換素子11Pを備える。
As shown in FIG. 1, the solid-state image sensor 10 includes a filter 10F for a solid-state image sensor and a plurality of photoelectric conversion elements 11.
The plurality of photoelectric conversion elements 11 include a red photoelectric conversion element 11R, a green photoelectric conversion element 11G, a blue photoelectric conversion element 11B, and an infrared light photoelectric conversion element 11P.

固体撮像素子10は、複数の赤色用光電変換素子11R、複数の緑色用光電変換素子11G、複数の青色用光電変換素子11B、および、複数の赤外光用光電変換素子11Pを備える。複数の赤外光用光電変換素子11Pは、赤外光の強度を測定する。なお、図1では、図示の便宜上、固体撮像素子10における光電変換素子11の繰り返し単位が示されている。 The solid-state image pickup device 10 includes a plurality of red photoelectric conversion elements 11R, a plurality of green photoelectric conversion elements 11G, a plurality of blue photoelectric conversion elements 11B, and a plurality of infrared light photoelectric conversion elements 11P. The plurality of infrared light photoelectric conversion elements 11P measure the intensity of infrared light. Note that FIG. 1 shows the repeating unit of the photoelectric conversion element 11 in the solid-state image sensor 10 for convenience of illustration.

固体撮像素子用フィルター10Fは、複数の可視光用フィルター、赤外光パスフィルター12P、エッチングストッパー層13、赤外光カットフィルター14、酸素遮断層15、複数の可視光用マイクロレンズ、および、赤外光用マイクロレンズ16Pを備える。 The solid-state image sensor filter 10F includes a plurality of visible light filters, an infrared light path filter 12P, an etching stopper layer 13, an infrared light cut filter 14, an oxygen blocking layer 15, a plurality of visible light microlenses, and red. A microlens 16P for external light is provided.

可視光用カラーフィルターは、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および、青色用フィルター12Bから構成される。赤色用フィルター12Rは、赤色用光電変換素子11Rに対して光の入射側に位置する。緑色用フィルター12Gは、緑色用光電変換素子11Gに対して光の入射側に位置する。青色用フィルター12Bは、青色用光電変換素子11Bに対して光の入射側に位置する。 The visible light color filter is composed of a red filter 12R, a green filter 12G, and a blue filter 12B. The red filter 12R is located on the incident side of light with respect to the red photoelectric conversion element 11R. The green filter 12G is located on the incident side of light with respect to the green photoelectric conversion element 11G. The blue filter 12B is located on the incident side of light with respect to the blue photoelectric conversion element 11B.

赤外光パスフィルター12Pは、赤外光用光電変換素子11Pに対して光の入射側に位置する。赤外光パスフィルター12Pは、赤外光用光電変換素子11Pが検出し得る可視光を赤外光用光電変換素子11Pに対してカットする。これによって、赤外光用光電変換素子11Pによる赤外光の検出精度が高められる。赤外光用光電変換素子11Pが検出し得る赤外光は、例えば近赤外光である。 The infrared light path filter 12P is located on the incident side of the light with respect to the infrared light photoelectric conversion element 11P. The infrared light path filter 12P cuts visible light that can be detected by the infrared light photoelectric conversion element 11P with respect to the infrared light photoelectric conversion element 11P. As a result, the detection accuracy of infrared light by the infrared light photoelectric conversion element 11P is improved. The infrared light that can be detected by the infrared light photoelectric conversion element 11P is, for example, near-infrared light.

エッチングストッパー層13は、各色用フィルター(カラーフィルター)12R,12G,12B、および、赤外光パスフィルター12Pに対して光の入射側に位置する。より詳しくは、エッチングストッパー層13が広がる平面と対向する視点から見て、エッチングストッパー層13は、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、青色用フィルター12B、および、赤外光パスフィルター12P上に位置する。 The etching stopper layer 13 is located on the incident side of light with respect to the respective color filters (color filters) 12R, 12G, 12B, and the infrared optical pass filter 12P. More specifically, when viewed from the viewpoint facing the plane on which the etching stopper layer 13 spreads, the etching stopper layer 13 is placed on the red filter 12R, the green filter 12G, the blue filter 12B, and the infrared light path filter 12P. To position.

赤外光カットフィルター14は、エッチングストッパー層13に対して光の入射側に位置する。赤外光カットフィルター14は、貫通孔14Hを備える。赤外光カットフィルター14が広がる平面と対向する視点から見て、貫通孔14Hが区画する領域内には、赤外光パスフィルター12Pが位置する。一方で、赤外光カットフィルター14が広がる平面と対向する視点から見て、赤外光カットフィルター14は、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、青色用フィルター12B、および、エッチングストッパー層13上に位置する。 The infrared light cut filter 14 is located on the incident side of the light with respect to the etching stopper layer 13. The infrared light cut filter 14 includes a through hole 14H. The infrared light pass filter 12P is located in the region defined by the through hole 14H when viewed from the viewpoint facing the plane on which the infrared light cut filter 14 spreads. On the other hand, when viewed from the viewpoint facing the plane on which the infrared light cut filter 14 spreads, the infrared light cut filter 14 is on the red filter 12R, the green filter 12G, the blue filter 12B, and the etching stopper layer 13. Located in.

酸素遮断層15は、赤外光カットフィルター14に対して光の入射側に位置する。酸素遮断層15は、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、青色用フィルター12B、および、赤外光パスフィルター12Pに共通する層である。酸素遮断層15は、赤外光カットフィルター14に向けた酸化源の透過を抑える。酸化源は、例えば酸素および水などである。 The oxygen blocking layer 15 is located on the incident side of the light with respect to the infrared light cut filter 14. The oxygen blocking layer 15 is a layer common to the red filter 12R, the green filter 12G, the blue filter 12B, and the infrared optical pass filter 12P. The oxygen blocking layer 15 suppresses the transmission of the oxidation source toward the infrared light cut filter 14. Oxidation sources are, for example, oxygen and water.

酸素遮断層15が有する酸素透過率は、例えば、5.0cc/m/day/atom以下であることが好ましい。この酸素透過率は、JIS K7126:2006に準拠した方法で測定された値である。酸素遮断層15が有する酸素透過率が5.0cc/m/day/atom以下であれば、酸素遮断層15によって赤外光カットフィルター14に酸化源が到達することが抑制される。そのため、赤外光カットフィルター14が酸化源によって酸化されにくくなる。これにより、赤外光カットフィルター14の耐光性を向上することが可能である。 The oxygen permeability of the oxygen blocking layer 15 is preferably 5.0 cc / m 2 / day / atom or less, for example. This oxygen permeability is a value measured by a method according to JIS K7126: 2006. When the oxygen permeability of the oxygen blocking layer 15 is 5.0 cc / m 2 / day / atom or less, the oxygen blocking layer 15 suppresses the arrival of the oxidation source at the infrared light cut filter 14. Therefore, the infrared light cut filter 14 is less likely to be oxidized by the oxidation source. This makes it possible to improve the light resistance of the infrared light cut filter 14.

マイクロレンズは、赤色用マイクロレンズ16R、緑色用マイクロレンズ16G、青色用マイクロレンズ16B、および、赤外光用マイクロレンズ16Pから構成される。赤色用マイクロレンズ16Rは、赤色用フィルター12Rに対して光の入射側に位置する。緑色用マイクロレンズ16Gは、緑色用フィルター12Gに対して光の入射側に位置する。青色用マイクロレンズ16Bは、青色用フィルター12Bに対して光の入射側に位置する。赤外光用マイクロレンズ16Pは、赤外光パスフィルター12Pに対して光の入射側に位置する。 The microlens is composed of a red microlens 16R, a green microlens 16G, a blue microlens 16B, and an infrared light microlens 16P. The red microlens 16R is located on the incident side of the light with respect to the red filter 12R. The green microlens 16G is located on the incident side of the light with respect to the green filter 12G. The blue microlens 16B is located on the incident side of the light with respect to the blue filter 12B. The infrared light microlens 16P is located on the incident side of the light with respect to the infrared light path filter 12P.

各マイクロレンズ16R,16G,16B,16Pは、外表面である入射面16Sを備える。各マイクロレンズ16R,16G,16B,16Pは、入射面16Sに入る光を各光電変換素子11R,11G,11B,11Pに向けて集めるための屈折率差を外気との間において有する。各マイクロレンズ16R,16G,16B,16Pは、透明樹脂を含んで構成されていてもよい。 Each microlens 16R, 16G, 16B, 16P includes an incident surface 16S which is an outer surface. Each of the microlenses 16R, 16G, 16B, 16P has a refractive index difference with the outside air for collecting the light entering the incident surface 16S toward the respective photoelectric conversion elements 11R, 11G, 11B, 11P. Each microlens 16R, 16G, 16B, 16P may be configured to contain a transparent resin.

各色用フィルター12R,12G,12Bの各厚さ(層厚)は、赤外光パスフィルター12Pの厚さ(層厚)よりも薄い。つまり、各色用フィルター12R,12G,12Bの高さは、赤外光パスフィルター12Pの高さよりも低い。エッチングストッパー層13の厚さと赤外光カットフィルター14の厚さとの合計は、各色用フィルター12R,12G,12Bの厚さと、赤外光パスフィルター12Pの厚さとの差に相当する。上述のように、赤外光パスフィルター12Pの厚さは、各色用フィルター12R,12G,12Bの厚さよりも大きい(厚い)。一方で、赤外光パスフィルター12Pと、各色用フィルター12R,12G,12Bとの間での段差TP(図2参照)は、エッチングストッパー層13、および赤外光カットフィルター14によって埋められる。そのため、各色用マイクロレンズ16R,16G,16B、および、赤外光用マイクロレンズ16Pの下層における平坦性が得られやすい。段差TPは、0.5μm以上1.0μm以下の範囲内であることが望ましい。段差TPが1.0μmを超えると、赤外光用マイクロレンズ16Pの下層における平坦性が得られず、ウエハ面内で各色用マイクロレンズ16R,16G,16Bの高さが不均一となり、固体撮像素子10の機能低下を引き起こす可能性が高まる。段差TPが0.5μm未満であると、赤外光カットフィルター14の性能が十分に発揮出来なくなる。 The thickness (layer thickness) of each of the color filters 12R, 12G, and 12B is thinner than the thickness (layer thickness) of the infrared optical path filter 12P. That is, the height of each color filter 12R, 12G, 12B is lower than the height of the infrared optical path filter 12P. The sum of the thickness of the etching stopper layer 13 and the thickness of the infrared light cut filter 14 corresponds to the difference between the thickness of the filters 12R, 12G, 12B for each color and the thickness of the infrared light pass filter 12P. As described above, the thickness of the infrared pass filter 12P is larger (thicker) than the thickness of the filters 12R, 12G, and 12B for each color. On the other hand, the step TP (see FIG. 2) between the infrared light path filter 12P and the filters 12R, 12G, 12B for each color is filled with the etching stopper layer 13 and the infrared light cut filter 14. Therefore, it is easy to obtain flatness in the lower layer of the microlenses 16R, 16G, 16B for each color and the microlens 16P for infrared light. The step TP is preferably in the range of 0.5 μm or more and 1.0 μm or less. If the step TP exceeds 1.0 μm, the flatness in the lower layer of the infrared light microlens 16P cannot be obtained, and the heights of the microlenses 16R, 16G, 16B for each color become non-uniform in the wafer surface, and solid-state imaging is performed. The possibility of causing functional deterioration of the element 10 increases. If the step TP is less than 0.5 μm, the performance of the infrared light cut filter 14 cannot be fully exhibited.

[固体撮像素子の製造方法]
図2から図10を参照して、固体撮像素子用フィルターを含む固体撮像素子の製造方法を説明する。
[Manufacturing method of solid-state image sensor]
A method for manufacturing a solid-state image sensor including a filter for a solid-state image sensor will be described with reference to FIGS. 2 to 10.

本実施形態に係る固体撮像素子用フィルターの製造方法は、カラーフィルターおよび赤外光パスフィルターを形成する工程、エッチングストッパー層を形成する工程、赤外光カット前駆層を形成する工程、および、赤外光カットフィルターを形成する工程を、少なくとも含む。カラーフィルターおよび赤外光パスフィルターを形成する工程では、半導体基板上にカラーフィルターおよび赤外光パスフィルターを形成する。エッチングストッパー層を形成する工程では、カラーフィルターおよび赤外光パスフィルターを形成した半導体基板にエッチングストッパー層を形成する。赤外光カット前駆層を形成する工程では、エッチングストッパー層上に、エッチングストッパー層とはドライエッチングにおけるエッチングレートが異なる赤外光カット前駆層を形成する。赤外光カットフィルターを形成する工程では、赤外光カット前駆層をドライエッチングして、赤外光カットフィルターを形成する。 The method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to the present embodiment includes a step of forming a color filter and an infrared light path filter, a step of forming an etching stopper layer, a step of forming an infrared light cut precursor layer, and red. It includes at least a step of forming an external light cut filter. In the step of forming the color filter and the infrared light pass filter, the color filter and the infrared light pass filter are formed on the semiconductor substrate. In the step of forming the etching stopper layer, the etching stopper layer is formed on the semiconductor substrate on which the color filter and the infrared light pass filter are formed. In the step of forming the infrared light cut precursor layer, an infrared light cut precursor layer having an etching rate different from that of the etching stopper layer in dry etching is formed on the etching stopper layer. In the step of forming the infrared light cut filter, the infrared light cut precursor layer is dry-etched to form the infrared light cut filter.

以下、図面を参照して、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルターの製造方法、および、固体撮像素子の製造方法をより詳しく説明する。図2から図10は、固体撮像素子を構成する層が積層される方向に沿って固体撮像素子を切断したときの断面を模式的に示している。 Hereinafter, a method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor and a method for manufacturing a solid-state image sensor according to the present embodiment will be described in more detail with reference to the drawings. 2 to 10 schematically show a cross section when the solid-state image sensor is cut along the direction in which the layers constituting the solid-state image sensor are laminated.

図2が示すように、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルターの製造方法では、まず、半導体基板21を準備する。半導体基板21には、一つの画素に一つの光電変換素子11が対応するように、複数の光電変換素子11が二次元的に配置されている。なお、図2から図10では、2つの青色用光電変換素子11Bと、3つの赤外光用光電変換素子11Pが図示されている。半導体基板21を形成する材料は、例えば、Si、および、SiOなどの酸化物、SiNなどの窒化物、並びに、これらの混合物などであってよい。 As shown in FIG. 2, in the method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to the present embodiment, first, a semiconductor substrate 21 is prepared. A plurality of photoelectric conversion elements 11 are two-dimensionally arranged on the semiconductor substrate 21 so that one photoelectric conversion element 11 corresponds to one pixel. In addition, in FIGS. 2 to 10, two blue photoelectric conversion elements 11B and three infrared light photoelectric conversion elements 11P are shown. The material forming the semiconductor substrate 21 may be, for example, an oxide such as Si and SiO 2 , a nitride such as SiN, or a mixture thereof.

図2が示すように、半導体基板21のうちで、半導体基板21が有する青色用光電変換素子11Bに対応する位置に青色用フィルター12Bを形成し、赤外光用光電変換素子11Pに対応する位置に、赤外光パスフィルター12Pを形成する。このとき、赤外光パスフィルター12Pの厚さが青色用フィルター12Bの厚さよりも厚くなるように形成する。こうして形成された、赤外光パスフィルター12Pの表面と青色用フィルター12Bの表面との間の段差を、図2では、「段差TP」として表記している。 As shown in FIG. 2, in the semiconductor substrate 21, the blue filter 12B is formed at the position corresponding to the blue photoelectric conversion element 11B of the semiconductor substrate 21, and the position corresponding to the infrared light photoelectric conversion element 11P. Infrared light path filter 12P is formed. At this time, the thickness of the infrared light pass filter 12P is formed to be thicker than the thickness of the blue filter 12B. The step between the surface of the infrared light path filter 12P and the surface of the blue filter 12B formed in this way is represented as "step TP" in FIG.

なお、図2では、赤色用光電変換素子11R、および赤色用光電変換素子11Rに対応する位置に赤色用フィルター12R、並びに、緑色用光電変換素子11G、および緑色用光電変換素子11Gに対応する位置に緑色用フィルター12Gの各記載を省略している。 In FIG. 2, the red filter 12R, the green photoelectric conversion element 11G, and the green photoelectric conversion element 11G are located at the positions corresponding to the red photoelectric conversion element 11R and the red photoelectric conversion element 11R. Each description of the green filter 12G is omitted.

青色用フィルター12Bは、例えば、青色用感光性樹脂を含む塗膜の形成、および、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜のパターニングによって形成される。青色用感光性樹脂を含む塗膜は、例えば、青色用感光性樹脂を含む塗布液の塗布、および、塗膜の乾燥によって形成される。青色用フィルター12Bは、例えば、青色用感光性樹脂を含む塗膜に対し、青色用フィルター12Bの領域に相当する露光、および、現像を経て形成される。 The blue filter 12B is formed, for example, by forming a coating film containing a blue photosensitive resin and patterning the coating film using a photolithography method. The coating film containing the blue photosensitive resin is formed, for example, by applying a coating liquid containing the blue photosensitive resin and drying the coating film. The blue filter 12B is formed, for example, by exposing and developing a coating film containing a blue photosensitive resin, which corresponds to a region of the blue filter 12B.

赤外光パスフィルター12Pは、例えば、着色感光性樹脂を含む塗膜の形成、および、フォトリソグラフィー法を用いた塗膜のパターニングによって形成される。着色感光性樹脂を含む塗膜は、例えば、赤外光用感光性樹脂を含む塗布液の塗布、および、塗膜の乾燥によって形成される。 The infrared light pass filter 12P is formed, for example, by forming a coating film containing a colored photosensitive resin and patterning the coating film using a photolithography method. The coating film containing the colored photosensitive resin is formed, for example, by applying a coating liquid containing a photosensitive resin for infrared light and drying the coating film.

なお、半導体基板21上には、緑色用フィルター12G、および、赤色用フィルター12Rが、青色用フィルター12Bと同様の方法によって形成される。
青色用フィルター12B、緑色用フィルター12G、および、赤色用フィルター12Rの各膜厚は所望の分光を確保するため、0.5μm以上1.0μm以下の範囲内で形成することが好ましい。
The green filter 12G and the red filter 12R are formed on the semiconductor substrate 21 by the same method as the blue filter 12B.
The film thicknesses of the blue filter 12B, the green filter 12G, and the red filter 12R are preferably formed within the range of 0.5 μm or more and 1.0 μm or less in order to secure the desired spectroscopy.

赤外光用感光性樹脂は、黒色色素または黒色染料と、感光性樹脂とを含む。黒色色素は、単一で黒色を有する色素、あるいは、2種以上の色素によって黒色を有する混合物である。黒色染料は、例えば、アゾ系染料、アントラキノン系染料、アジン系染料、キノリン系染料、ペリノン系染料、ペリレン系染料、および、メチン系染料などであってよい。感光性樹脂である透明樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリスチレン系樹脂、および、ノルボルネン系樹脂であってよい。 The photosensitive resin for infrared light includes a black dye or a black dye and a photosensitive resin. The black dye is a single dye having a black color, or a mixture having a black color due to two or more kinds of dyes. The black dye may be, for example, an azo dye, an anthraquinone dye, azine dye, quinoline dye, perinone dye, perylene dye, methine dye or the like. The transparent resin which is a photosensitive resin is, for example, an acrylic resin, a polyamide resin, a polyimide resin, a polyurethane resin, a polyester resin, a polyether resin, a polyolefin resin, a polycarbonate resin, a polystyrene resin, and a transparent resin. It may be a norbornene-based resin.

赤外光パスフィルター12Pを形成する材料は、屈折率を調整するための無機酸化物の粒子を含有可能である。無機酸化物は、例えば、酸化アルミニウム、酸化珪素、酸化ジルコニウム、酸化チタンである。赤外光パスフィルター12Pは、光安定剤、酸化防止剤、熱安定剤、帯電防止剤などの他の機能を兼ね備えるための添加物を含有可能である。 The material forming the infrared light pass filter 12P can contain particles of an inorganic oxide for adjusting the refractive index. The inorganic oxide is, for example, aluminum oxide, silicon oxide, zirconium oxide, and titanium oxide. The infrared optical pass filter 12P can contain additives for having other functions such as a light stabilizer, an antioxidant, a heat stabilizer, and an antistatic agent.

なお、青色用フィルター12Bを含む各色用フィルターを、赤外光パスフィルター12Pよりも先に形成してもよいし、赤外光パスフィルター12Pを各色用フィルターよりも先に形成してもよい。赤外光パスフィルター12Pの厚さは各色用フィルターの厚さよりも厚くなるように形成するため、製造上の観点から各色用フィルターを赤外光パスフィルター12Pよりも先に形成する方が好ましい。 The filter for each color including the blue filter 12B may be formed before the infrared light pass filter 12P, or the infrared light pass filter 12P may be formed before the filter for each color. Since the thickness of the infrared light pass filter 12P is formed to be thicker than the thickness of the filter for each color, it is preferable to form the filter for each color before the infrared light pass filter 12P from the viewpoint of manufacturing.

本実施形態において、緑色用フィルター12G、赤色用フィルター12R、および、青色用フィルター12Bの各膜厚(各高さ)は、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。ここで、緑色用フィルター12G、赤色用フィルター12R、および、青色用フィルター12Bの各膜厚(各高さ)が互いに異なっている場合には、最も膜厚が厚い(最も高い)フィルターを「最上面のカラーフィルター」と定義する。また、緑色用フィルター12G、赤色用フィルター12R、および、青色用フィルター12Bの各膜厚(各高さ)が互いに同じである場合には、各色用フィルターをそれぞれ「最上面のカラーフィルター」と定義する。
本実施形態では、以下、図2に示す青色用フィルター12Bを「最上面のカラーフィルター」として説明する。
In the present embodiment, the film thicknesses (each height) of the green filter 12G, the red filter 12R, and the blue filter 12B may be different from each other or may be the same. Here, when the film thicknesses (each height) of the green filter 12G, the red filter 12R, and the blue filter 12B are different from each other, the filter having the thickest film thickness (highest) is the "highest". It is defined as "upper surface color filter". If the green filter 12G, the red filter 12R, and the blue filter 12B have the same film thickness (each height), each color filter is defined as the "top color filter". do.
In the present embodiment, the blue filter 12B shown in FIG. 2 will be described below as a “top color filter”.

図3が示すように、青色用フィルター12B、および、赤外光パスフィルター12Pを形成した半導体基板21にエッチングストッパー層13を形成する。エッチングストッパー層13を形成する際には、まず、ケイ素を含む樹脂を用いて塗布液を作成する。ケイ素を含む樹脂は、例えば、ポリシロキサンなどであってよい。ポリシロキサンは、シロキサン結合の繰り返し構造から形成される。ポリシロキサンは、シリコーンであってよい。シリコーンは、ポリシロキサンであり、かつ、アルキル基およびアリール基などの有機基を含む。 As shown in FIG. 3, the etching stopper layer 13 is formed on the semiconductor substrate 21 on which the blue filter 12B and the infrared light pass filter 12P are formed. When forming the etching stopper layer 13, first, a coating liquid is prepared using a resin containing silicon. The resin containing silicon may be, for example, polysiloxane. Polysiloxane is formed from a repeating structure of siloxane bonds. The polysiloxane may be silicone. Silicone is a polysiloxane and contains organic groups such as alkyl and aryl groups.

次に、上述した塗布液を、青色用フィルター12B、および、赤外光パスフィルター12Pを形成した半導体基板21上に塗布し、塗膜を乾燥させる。そして、乾燥した塗膜を加熱によって硬化させる。これにより、各色用フィルター12R,12G,12B上、および、赤外光パスフィルター12P上にエッチングストッパー層13が形成される。 Next, the above-mentioned coating liquid is applied onto the semiconductor substrate 21 on which the blue filter 12B and the infrared light pass filter 12P are formed, and the coating film is dried. Then, the dried coating film is cured by heating. As a result, the etching stopper layer 13 is formed on the filters 12R, 12G, 12B for each color and on the infrared light path filter 12P.

次に、図4が示すように、エッチングストッパー層13上に、赤外光カット前駆層24を形成する。赤外光カット前駆層24を形成する際には、まず、赤外光吸収色素、透明樹脂、および、有機溶剤を含む塗布液をエッチングストッパー層13上に塗布し、塗膜を乾燥させる。次いで、乾燥した塗膜を加熱によって硬化させる。これにより、エッチングストッパー層13上に赤外光カット前駆層24が形成される。 Next, as shown in FIG. 4, an infrared light cut precursor layer 24 is formed on the etching stopper layer 13. When forming the infrared light cut precursor layer 24, first, a coating liquid containing an infrared light absorbing dye, a transparent resin, and an organic solvent is applied onto the etching stopper layer 13 to dry the coating film. The dried coating is then cured by heating. As a result, the infrared light cut precursor layer 24 is formed on the etching stopper layer 13.

赤外光カット前駆層24を形成するための赤外光吸収色素は、例えば、アントラキノン系色素、シアニン系色素、フタロシアニン系色素、ジチオール系色素、ジイモニウム系色素、スクアリリウム系色素、および、クロコニウム系色素などから選択される少なくとも1種であってよい。赤外光吸収色素は、これら色素のうち、シアニン系色素およびフタロシアニン系色素の少なくとも1種であることが好ましい。 The infrared light absorbing dye for forming the infrared light cut precursor layer 24 is, for example, an anthraquinone dye, a cyanine dye, a phthalocyanine dye, a dithiol dye, a diimonium dye, a squarylium dye, and a croconium dye. It may be at least one selected from the above. The infrared light absorbing dye is preferably at least one of these dyes, a cyanine-based dye and a phthalocyanine-based dye.

赤外光カット前駆層24を形成するための透明樹脂は、例えば、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、および、ポリスチレン系樹脂、ノルボルネン系樹脂から選択される少なくとも1種であってよい。透明樹脂は、これら樹脂のうち、アクリル系樹脂であることが好ましい。アクリル樹脂を使用することで、赤外光パスフィルター12Pと、各色用フィルター12R,12G,12Bとの間での段差TPの影響を受けることなく、平坦化された均一な赤外光カット前駆層24を形成することができる。 The transparent resin for forming the infrared light cut precursor layer 24 is, for example, an acrylic resin, a polyamide resin, a polyimide resin, a polyurethane resin, a polyester resin, a polyether resin, a polyolefin resin, or a polycarbonate resin. , And at least one selected from a polystyrene-based resin and a norbornene-based resin. Of these resins, the transparent resin is preferably an acrylic resin. By using acrylic resin, a flattened and uniform infrared light cut precursor layer is not affected by the step TP between the infrared light pass filter 12P and the filters 12R, 12G, 12B for each color. 24 can be formed.

次に、図5が示すように、赤外光カット前駆層24を有した半導体基板21のエッチング面全面にわたりドライエッチングすることによって、赤外光カットフィルター14を形成する。上述した工程で形成したエッチングストッパー層13は、このドライエッチングにおけるエッチングストッパーとして機能する。赤外光カットフィルター14の膜厚は、赤外光カットフィルター14の赤外光カット機能を発揮するには、0.5μm以上1.0μm以下の範囲内であることが好ましく、0.8μm以上1.0μm以下の範囲内であることがより好ましい。赤外光カットフィルター14の膜厚が0.5μm未満であると、赤外光カットフィルター機能を十分に発揮することが出来ない。赤外光カットフィルター14の膜厚が1.0μmを超えると(例えば、赤外光カットフィルター14の膜厚が1.01μmであると)、赤外光用マイクロレンズ16Pの下層における平坦性が得られず、ウエハ面内で各色用マイクロレンズ16R,16G,16Bの高さが不均一となり、固体撮像素子10の機能低下を引き起こす可能性が高まる。 Next, as shown in FIG. 5, the infrared light cut filter 14 is formed by dry etching over the entire etching surface of the semiconductor substrate 21 having the infrared light cut precursor layer 24. The etching stopper layer 13 formed in the above-mentioned step functions as an etching stopper in this dry etching. The film thickness of the infrared light cut filter 14 is preferably in the range of 0.5 μm or more and 1.0 μm or less in order to exhibit the infrared light cut function of the infrared light cut filter 14, and is preferably 0.8 μm or more. It is more preferably in the range of 1.0 μm or less. If the film thickness of the infrared light cut filter 14 is less than 0.5 μm, the infrared light cut filter function cannot be fully exhibited. When the thickness of the infrared light cut filter 14 exceeds 1.0 μm (for example, when the thickness of the infrared light cut filter 14 is 1.01 μm), the flatness in the lower layer of the infrared light microlens 16P becomes low. Therefore, the heights of the microlenses 16R, 16G, and 16B for each color become non-uniform in the wafer surface, which increases the possibility of causing functional deterioration of the solid-state image sensor 10.

赤外光カット前駆層24のドライエッチングは、例えば、プラズマエッチングであってよい。このドライエッチングでは、エッチングガスとして、反応性ガスと希ガスとを用いることが可能である。反応性ガスは、例えば、酸素ガスであってよい。また、希ガスは、例えば、アルゴンガスであってよい。赤外光カット前駆層24のドライエッチングでは、赤外光カット前駆層24にバイアスを印加することが可能である。 The dry etching of the infrared light cut precursor layer 24 may be, for example, plasma etching. In this dry etching, it is possible to use a reactive gas and a rare gas as the etching gas. The reactive gas may be, for example, oxygen gas. Further, the noble gas may be, for example, argon gas. In the dry etching of the infrared light cut precursor layer 24, it is possible to apply a bias to the infrared light cut precursor layer 24.

ここで、赤外光カット前駆層24のドライエッチング量ET(図4を参照)は、赤外光カット前駆層24の厚さ(例えば、0.5μm以上1.1μm以下の範囲内)から、赤外光パスフィルター12Pと、各色用フィルター12R,12G,12Bとの間での段差TPを差し引いた厚さに相当する。赤外光カット前駆層24のドライエッチング量ETの上限は、1.0μmである。赤外光カット前駆層24のドライエッチング量ETがこれ以上多くなるとエッチングによりエッチング表面に変質層が形成され、エッチング表面の凹凸が大きくなることがある。その結果、ウエハ面内の平坦性が確保できなくなることがある。 Here, the dry etching amount ET (see FIG. 4) of the infrared light cut precursor layer 24 is determined from the thickness of the infrared light cut precursor layer 24 (for example, within the range of 0.5 μm or more and 1.1 μm or less). It corresponds to the thickness obtained by subtracting the step TP between the infrared light path filter 12P and the filters 12R, 12G, 12B for each color. The upper limit of the dry etching amount ET of the infrared light cut precursor layer 24 is 1.0 μm. If the dry etching amount ET of the infrared light cut precursor layer 24 is larger than this, an altered layer may be formed on the etching surface by etching, and the unevenness of the etching surface may become large. As a result, the flatness in the wafer surface may not be ensured.

エッチングストッパー層13のエッチングレートは、赤外光カット前駆層24のエッチングレートとは異なる。エッチングレートは、単位時間当たりにエッチングされる各層の厚さである。エッチングストッパー層13のエッチングレートは、赤外光カット前駆層24のエッチングレートよりも低いことが好ましい。これにより、エッチングストッパー層13のエッチングレートが赤外光カット前駆層24のエッチングレートよりも高い場合に比べて、エッチングストッパー層13の下層に対してエッチャントが衝突しにくくなるため、エッチングの時間を調整することが容易となる。 The etching rate of the etching stopper layer 13 is different from the etching rate of the infrared light cut precursor layer 24. Etching rate is the thickness of each layer etched per unit time. The etching rate of the etching stopper layer 13 is preferably lower than the etching rate of the infrared light cut precursor layer 24. As a result, the etching time is reduced because the etchant is less likely to collide with the lower layer of the etching stopper layer 13 as compared with the case where the etching rate of the etching stopper layer 13 is higher than the etching rate of the infrared light cut precursor layer 24. It will be easy to adjust.

次に、図6が示すように、半導体基板21が広がる平面と対向する視点から見て、赤外光カットフィルター14の表面と、赤外光パスフィルター12Pの表面とを覆う酸素遮断層15を形成する。酸素遮断層15は、スパッタリング法、CVD法、イオンプレーティング法などの気相成膜法、あるいは、塗布法などの液相成膜法を用いた成膜によって形成される。酸化珪素から形成される酸素遮断層15は、例えば、酸化珪素からなるターゲットを用いたスパッタリング法による成膜を経て形成されてもよい。また、酸化珪素から形成される酸素遮断層15は、例えば、シランと酸素とを用いたCVD法による成膜を経て形成されてもよい。また、酸化珪素から構成される酸素遮断層15は、例えば、ポリシラザンを含む塗布液の塗布、改質、および、塗膜の乾燥によって形成されてもよい。 Next, as shown in FIG. 6, the oxygen blocking layer 15 covering the surface of the infrared light cut filter 14 and the surface of the infrared light path filter 12P is provided from a viewpoint facing the plane on which the semiconductor substrate 21 spreads. Form. The oxygen blocking layer 15 is formed by film formation using a vapor phase film forming method such as a sputtering method, a CVD method, or an ion plating method, or a liquid phase film forming method such as a coating method. The oxygen blocking layer 15 formed of silicon oxide may be formed, for example, by forming a film by a sputtering method using a target made of silicon oxide. Further, the oxygen blocking layer 15 formed from silicon oxide may be formed, for example, by forming a film by a CVD method using silane and oxygen. Further, the oxygen blocking layer 15 made of silicon oxide may be formed, for example, by applying a coating liquid containing polysilazane, modifying it, and drying the coating film.

次に、図7が示すように、酸素遮断層15上に複数のマイクロレンズ16を形成する。これにより、本実施形態に係る固体撮像素子10を得ることができる。複数のマイクロレンズ16は、酸素遮断層15が広がる平面と対向する視点から見て、各カラーフィルター12R,12G,12B、および、赤外光パスフィルター12Pと重なる位置に形成される。各マイクロレンズ16は、例えば、エッチバック法を用いて形成される。エッチバック法では、まず、各マイクロレンズ16を形成するための透明樹脂層を酸素遮断層15上に形成する。次いで、透明樹脂層上に複数の半球が並ぶ形状(レンズ形状)を有したレジストパターンを形成する。そして、そのレジストパターンを備えた透明樹脂層のドライエッチングによって、レジストパターンが有する形状(レンズ形状)を透明樹脂層に転写することによって、複数のマイクロレンズ16を形成する。 Next, as shown in FIG. 7, a plurality of microlenses 16 are formed on the oxygen blocking layer 15. As a result, the solid-state image sensor 10 according to the present embodiment can be obtained. The plurality of microlenses 16 are formed at positions overlapping with the color filters 12R, 12G, 12B, and the infrared optical path filter 12P when viewed from a viewpoint facing the plane on which the oxygen blocking layer 15 spreads. Each microlens 16 is formed, for example, by using an etchback method. In the etchback method, first, a transparent resin layer for forming each microlens 16 is formed on the oxygen blocking layer 15. Next, a resist pattern having a shape (lens shape) in which a plurality of hemispheres are lined up is formed on the transparent resin layer. Then, a plurality of microlenses 16 are formed by transferring the shape (lens shape) of the resist pattern to the transparent resin layer by dry etching of the transparent resin layer provided with the resist pattern.

これにより、図1を参照して先に説明した固体撮像素子10を、1つの半導体基板21に対して複数形成することが可能である。
以上説明したように、実施形態の固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法、および、固体撮像素子10の製造方法によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
Thereby, a plurality of solid-state image pickup devices 10 described above with reference to FIG. 1 can be formed on one semiconductor substrate 21.
As described above, according to the method for manufacturing the filter 10F for a solid-state image sensor of the embodiment and the method for manufacturing the solid-state image sensor 10, the effects listed below can be obtained.

(1)本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法は、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの内、少なくとも1色のカラーフィルター(例えば、青色用フィルター12B)と、赤外光パスフィルター12Pとを半導体基板21上に形成する工程と、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの内、少なくとも1色のカラーフィルター(例えば、青色用フィルター12B)と、赤外光パスフィルター12Pとを形成した半導体基板21上に赤外光カット前駆層24を形成する工程と、赤外光カット前駆層24をドライエッチングすることによって、赤外光カットフィルター14を形成する工程と、を含んでいる。 (1) The method for manufacturing the solid-state image pickup element filter 10F according to the present embodiment is a color filter of at least one color among the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B (for example, the blue filter 12B). ) And the process of forming the infrared light path filter 12P on the semiconductor substrate 21, and at least one color filter (for example, for blue) among the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B. Infrared light is formed by forming the infrared light cut precursor layer 24 on the semiconductor substrate 21 on which the filter 12B) and the infrared light pass filter 12P are formed, and by dry etching the infrared light cut precursor layer 24. It includes a step of forming the cut filter 14.

(2)また、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法における赤外光カット前駆層24を形成する工程では、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの内、少なくとも1色のカラーフィルター(例えば、青色用フィルター12B)と、赤外光パスフィルター12Pとを形成した半導体基板21上に、カラーフィルター(例えば、青色用フィルター12B)、および赤外光パスフィルター12Pの各表面を覆うように、赤外光カット前駆層24を形成し、赤外光カットフィルター14を形成する工程では、赤外光カット前駆層24をドライエッチングすることによって、赤外光パスフィルター12Pの表面を露出させつつ、カラーフィルター(例えば、青色用フィルター12B)の表面を覆うように、赤外光カットフィルター14を形成してもよい。 (2) Further, in the step of forming the infrared light cut precursor layer 24 in the method for manufacturing the filter 10F for a solid image pickup element according to the present embodiment, among the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B. A color filter (for example, a blue filter 12B) and an infrared light pass filter are placed on a semiconductor substrate 21 on which a color filter of at least one color (for example, a blue filter 12B) and an infrared light path filter 12P are formed. In the step of forming the infrared light cut precursor layer 24 so as to cover each surface of 12P and forming the infrared light cut filter 14, the infrared light path is passed by dry etching the infrared light cut precursor layer 24. The infrared light cut filter 14 may be formed so as to cover the surface of the color filter (for example, the blue filter 12B) while exposing the surface of the filter 12P.

このような構成であれば、赤外光カット前駆層24を全面エッチング(ドライエッチング)することによって、レジストパターンを形成せずに赤外光カットフィルター14の形成が可能となる。つまり、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法は、レジストパターンを形成しない製造方法であるため、赤外光カットフィルター14の分光特性が劣化してしまう要因であるレジストパターンの剥離液を使用しない。その結果、赤外光カットフィルター14が含む赤外光吸収色素の一部溶出に起因する固体撮像素子10の機能低下が抑えられる。 With such a configuration, the infrared light cut precursor layer 24 can be fully etched (dry etched) to form the infrared light cut filter 14 without forming a resist pattern. That is, since the manufacturing method of the filter 10F for a solid-state image sensor according to the present embodiment is a manufacturing method that does not form a resist pattern, peeling of the resist pattern is a factor that deteriorates the spectral characteristics of the infrared light cut filter 14. Do not use liquid. As a result, the functional deterioration of the solid-state image pickup device 10 due to the partial elution of the infrared light absorbing dye contained in the infrared light cut filter 14 can be suppressed.

また、このような構成であれば、赤外光カットフィルター14の形成が画素サイズに依存しないため、その形成が容易になる。つまり、上述した構成であれば、種々の画素サイズの赤外光カットフィルター14を容易に形成することができる。
なお、従来技術に係る固体撮像素子用フィルターの製造方法は、例えばフォトリソグラフィー法を用いて画素ごとにレジストパターン(マスクパターン)を作製する必要があった。その場合には、レジストパターン(マスクパターン)のサイズには作製限界があるため、種々の画素サイズに対して赤外光カットフィルターを形成することは困難であった。
Further, with such a configuration, since the formation of the infrared light cut filter 14 does not depend on the pixel size, the formation of the infrared light cut filter 14 becomes easy. That is, with the above-described configuration, infrared light cut filters 14 having various pixel sizes can be easily formed.
In addition, in the method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to the prior art, it is necessary to prepare a resist pattern (mask pattern) for each pixel by using, for example, a photolithography method. In that case, it is difficult to form an infrared light cut filter for various pixel sizes because the size of the resist pattern (mask pattern) has a manufacturing limit.

(3)また、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法は、赤外光カットフィルター14の表面と、赤外光パスフィルター12Pの表面とを覆う酸素遮断層15を形成する工程と、酸素遮断層15上に複数のマイクロレンズ16を形成する工程と、をさらに含んでもよい。
このような構成であれば、酸素遮断層15によって赤外光パスフィルター12Pに酸化源が到達することが抑えられるため、赤外光パスフィルター12Pが酸化されにくくなる。
(3) Further, the method for manufacturing the filter 10F for a solid-state image sensor according to the present embodiment is a step of forming an oxygen blocking layer 15 that covers the surface of the infrared light cut filter 14 and the surface of the infrared light path filter 12P. And a step of forming a plurality of microlenses 16 on the oxygen blocking layer 15 may be further included.
With such a configuration, the oxygen blocking layer 15 suppresses the oxidation source from reaching the infrared pass filter 12P, so that the infrared pass filter 12P is less likely to be oxidized.

(4)また、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法において、赤外光パスフィルター12Pは、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの各カラーフィルターよりも膜厚が厚く、且つ、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの内、最上面のカラーフィルター(例えば、青色用フィルター12B)との高低差が0.5μm以上1.0μm以下の範囲内であり、赤外光カットフィルター14を形成する工程における赤外光カット前駆層24のドライエッチング量は、1.0μm以下であってもよい。 (4) Further, in the method for manufacturing the filter 10F for a solid-state imaging element according to the present embodiment, the infrared light path filter 12P is more than the color filters of the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B. The film thickness is thick, and the height difference from the top color filter (for example, blue filter 12B) among the red filter 12R, green filter 12G, and blue filter 12B is 0.5 μm or more and 1.0 μm. Within the following range, the amount of dry etching of the infrared light cut precursor layer 24 in the step of forming the infrared light cut filter 14 may be 1.0 μm or less.

このような構成であれば、赤外光カットフィルター14に所望の赤外光カット性能を確実に付与することができ、且つ赤外光用マイクロレンズ16Pの下層における平坦性が得られ、ウエハ面内で各色用マイクロレンズ16R,16G,16Bの高さが均一となり、固体撮像素子10の機能低下を抑制することができる。
また、このような構成であれば、エッチングによりエッチング表面に変質層が形成され、エッチング表面の凹凸が大きくなることを抑制することができる。
With such a configuration, the infrared light cut filter 14 can be reliably imparted with the desired infrared light cut performance, and the flatness in the lower layer of the infrared light microlens 16P can be obtained, and the wafer surface can be obtained. Within, the heights of the microlenses 16R, 16G, and 16B for each color become uniform, and deterioration of the function of the solid-state image sensor 10 can be suppressed.
Further, with such a configuration, it is possible to suppress that an altered layer is formed on the etching surface by etching and the unevenness of the etching surface becomes large.

(5)また、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法において、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの内、最上面のカラーフィルター(例えば、青色用フィルター12B)の厚さは、0.5μm以上1.0μm以下の範囲内であり、赤外光カット前駆層24の厚さは、0.5μm以上1.1μm以下の範囲内であってもよい。
このような構成であれば、カラーフィルター12R,12G,12Bに所望の分光性能を確実に付与することができ、且つ赤外光カットフィルター14に所望の赤外光カット性能を確実に付与することができる。
(5) Further, in the method for manufacturing the filter 10F for a solid-state image sensor according to the present embodiment, among the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B, the uppermost color filter (for example, the blue filter). The thickness of 12B) may be in the range of 0.5 μm or more and 1.0 μm or less, and the thickness of the infrared light cut precursor layer 24 may be in the range of 0.5 μm or more and 1.1 μm or less.
With such a configuration, the desired spectral performance can be reliably imparted to the color filters 12R, 12G, and 12B, and the desired infrared light cut performance can be reliably imparted to the infrared light cut filter 14. Can be done.

(6)また、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法は、赤外光カット前駆層24を形成する前に、赤外光パスフィルター12Pの表面上と、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの各カラーフィルターの表面上に、ポリシロキサンで形成されたエッチングストッパー層13を形成する工程と、をさらに含んでもよい。 (6) Further, in the method for manufacturing the filter 10F for a solid-state image sensor according to the present embodiment, before forming the infrared light cut precursor layer 24, the surface of the infrared light path filter 12P and the red filter 12R are used. A step of forming an etching stopper layer 13 made of polysiloxane on the surface of each color filter of the green filter 12G and the blue filter 12B may be further included.

このような構成であれば、赤外光カット前駆層24のオーバーエッチングによって赤外光カット前駆層24の一部を取り除くとしても、赤外光カット前駆層24の下層にはエッチングストッパー層13が位置するため、エッチングストッパー層13の下層に対するエッチャントの衝突が抑えられる。これによって、エッチング対象である赤外光カット前駆層24の下層における表面性状が変化することに起因する固体撮像素子10の機能の低下が抑えられる。 With such a configuration, even if a part of the infrared light cut precursor layer 24 is removed by overetching the infrared light cut precursor layer 24, the etching stopper layer 13 is formed under the infrared light cut precursor layer 24. Since it is located, the collision of the etchant with the lower layer of the etching stopper layer 13 is suppressed. As a result, deterioration of the function of the solid-state image pickup device 10 due to the change in the surface texture in the lower layer of the infrared light cut precursor layer 24 to be etched can be suppressed.

(7)また、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法は、赤外光カットフィルター14の表面と、赤外光パスフィルター12Pの表面とを覆う酸素遮断層15を形成する工程と、酸素遮断層15上に複数のマイクロレンズ16を形成する工程と、をさらに含んでもよい。 (7) Further, the method for manufacturing the filter 10F for a solid-state image sensor according to the present embodiment is a step of forming an oxygen blocking layer 15 that covers the surface of the infrared light cut filter 14 and the surface of the infrared light path filter 12P. And a step of forming a plurality of microlenses 16 on the oxygen blocking layer 15 may be further included.

このような構成であれば、酸素遮断層15によって、赤外光カットフィルター14、および赤外光パスフィルター12Pに酸化源が到達することが抑えられるため、赤外光カットフィルター14および赤外光パスフィルター12Pが酸化されにくくなる。 With such a configuration, the oxygen blocking layer 15 suppresses the arrival of the oxidation source at the infrared light cut filter 14 and the infrared light path filter 12P, so that the infrared light cut filter 14 and the infrared light are prevented from reaching the infrared light cut filter 14 and the infrared light path filter 12P. The pass filter 12P is less likely to be oxidized.

(8)また、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法は、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの各カラーフィルターと、複数の赤外光パスフィルター12Pとを半導体基板21上に形成する工程と、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの各カラーフィルターと、複数の赤外光パスフィルター12Pとを形成した半導体基板21上に赤外光カット前駆層24を形成する工程と、赤外光カット前駆層24をドライエッチングすることによって、赤外光カットフィルター14を形成する工程と、を含んでいてもよい。 (8) Further, in the method of manufacturing the filter 10F for a solid-state image sensor according to the present embodiment, each color filter of the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B, and a plurality of infrared light path filters 12P On the semiconductor substrate 21 in which the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B are formed, and a plurality of infrared light path filters 12P are formed. It may include a step of forming the infrared light cut precursor layer 24 and a step of forming the infrared light cut filter 14 by dry etching the infrared light cut precursor layer 24.

(9)また、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法における赤外光カット前駆層24を形成する工程では、赤色用フィルター12R、緑色用フィルター12G、および青色用フィルター12Bの各カラーフィルターと、複数の赤外光パスフィルター12Pとを形成した半導体基板21上に、各カラーフィルター12R,12G,12B、および赤外光パスフィルター12Pの各表面を全て覆うように、赤外光カット前駆層24を形成し、赤外光カットフィルター14を形成する工程では、赤外光カット前駆層24をドライエッチングすることによって、複数の赤外光パスフィルター12Pの表面を露出させつつ、各カラーフィルター12R,12G,12Bの各表面を全て覆うように、赤外光カットフィルター14を形成してもよい。 (9) Further, in the step of forming the infrared light cut precursor layer 24 in the method for manufacturing the filter 10F for a solid-state image pickup element according to the present embodiment, each of the red filter 12R, the green filter 12G, and the blue filter 12B. Infrared light so as to cover all the surfaces of the color filters 12R, 12G, 12B, and the infrared light pass filter 12P on the semiconductor substrate 21 on which the color filter and the plurality of infrared light pass filters 12P are formed. In the step of forming the cut precursor layer 24 and forming the infrared light cut filter 14, the infrared light cut precursor layer 24 is dry-etched to expose the surfaces of the plurality of infrared light pass filters 12P, and each of them is exposed. The infrared light cut filter 14 may be formed so as to cover all the surfaces of the color filters 12R, 12G, and 12B.

このような構成であれば、赤外光パスフィルター12P同士の間に赤外光カット前駆層24を充填し、その後ドライエッチングするため、レジストパターンを形成する必要がない。そのため、赤外光カットフィルター14の分光特性が劣化してしまう要因であるレジストパターンの剥離液を使用しない。その結果、赤外光カットフィルター14が含む赤外光吸収色素の一部溶出に起因する固体撮像素子10の機能低下が確実に抑えられる。 With such a configuration, since the infrared light cut precursor layer 24 is filled between the infrared light pass filters 12P and then dry etching is performed, it is not necessary to form a resist pattern. Therefore, the stripping solution of the resist pattern, which is a factor of deteriorating the spectral characteristics of the infrared light cut filter 14, is not used. As a result, the functional deterioration of the solid-state image pickup device 10 due to the partial elution of the infrared light absorbing dye contained in the infrared light cut filter 14 is surely suppressed.

[実施形態の変形例]
なお、上述した実施形態は、以下のように変形して実施することができる。
[酸素遮断層]
上述した実施形態では、酸素遮断層15を、赤外光カットフィルター14、および、赤外光パスフィルター12Pと、各マイクロレンズ16との間に形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。酸素遮断層15の形成位置は、赤外光カットフィルター14、および、赤外光パスフィルター12Pと、各マイクロレンズ16との間に限らず、各マイクロレンズ16の外表面(入射面16S)上であってもよい。
[Modified example of the embodiment]
The above-described embodiment can be modified and implemented as follows.
[Oxygen blocking layer]
In the above-described embodiment, the case where the oxygen blocking layer 15 is formed between the infrared light cut filter 14, the infrared light path filter 12P, and each microlens 16 has been described, but the present invention describes the case. Not limited. The formation position of the oxygen blocking layer 15 is not limited to between the infrared light cut filter 14, the infrared light path filter 12P, and each microlens 16, but is on the outer surface (incident surface 16S) of each microlens 16. May be.

本変形例に係る固体撮像素子10を形成する場合には、図8に示すように、まず、赤外光カットフィルター14の表面と、赤外光パスフィルター12Pの表面とを含む面上に、複数のマイクロレンズ26を形成する。次に、各マイクロレンズ26を、各色用フィルター12R,12G,12B、および、赤外光パスフィルター12Pのうち、少なくとも1つを覆うように形成する。 When forming the solid-state image sensor 10 according to this modification, first, as shown in FIG. 8, first, on the surface including the surface of the infrared light cut filter 14 and the surface of the infrared light pass filter 12P, the solid-state image sensor 10 is formed. A plurality of microlenses 26 are formed. Next, each microlens 26 is formed so as to cover at least one of the filters 12R, 12G, 12B for each color and the infrared light path filter 12P.

次に、図9が示すように、複数のマイクロレンズ26の表面を覆うように、酸素遮断層25を形成する。酸素遮断層25は、反射防止層としての機能を有していてもよい。 Next, as shown in FIG. 9, the oxygen blocking layer 25 is formed so as to cover the surfaces of the plurality of microlenses 26. The oxygen blocking layer 25 may have a function as an antireflection layer.

以上のように、本実施形態に係る固体撮像素子用フィルター10Fの製造方法は、赤外光カットフィルター14の表面と、赤外光パスフィルター12Pの表面とを含む面上に、複数のマイクロレンズ26を形成する工程と、複数のマイクロレンズ26の表面を覆う酸素遮断層25を形成する工程と、をさらに含んでもよい。
このような構成であれば、酸素遮断層25によって、マイクロレンズ26に酸化源が到達することが抑えられるため、マイクロレンズ26が酸化されにくくなる。
As described above, in the method for manufacturing the filter 10F for a solid-state image sensor according to the present embodiment, a plurality of microlenses are provided on a surface including the surface of the infrared light cut filter 14 and the surface of the infrared light path filter 12P. 26 may be further included, and a step of forming an oxygen blocking layer 25 covering the surface of the plurality of microlenses 26 may be further included.
With such a configuration, the oxygen blocking layer 25 suppresses the oxidation source from reaching the microlens 26, so that the microlens 26 is less likely to be oxidized.

また、上述した実施形態では、酸素遮断層15を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。固体撮像素子用フィルター10Fは、酸素遮断層15を備えていなくてもよい。この場合であっても、半導体基板21の表面を覆うエッチングストッパー層13上に赤外光カット前駆層24を形成することによって、酸素遮断層15を形成した形態で得られる効果に準じた効果を得ることは可能である。 Further, in the above-described embodiment, the case where the oxygen blocking layer 15 is formed has been described, but the present invention is not limited thereto. The filter 10F for a solid-state image sensor does not have to include the oxygen blocking layer 15. Even in this case, by forming the infrared light cut precursor layer 24 on the etching stopper layer 13 that covers the surface of the semiconductor substrate 21, the effect similar to the effect obtained in the form of forming the oxygen blocking layer 15 can be obtained. It is possible to get.

また、酸素遮断層25の層構造は、単一の化合物からなる単層構造でもよいし、単一の化合物からなる層の積層構造であってもよいし、互いに異なる化合物からなる層の積層構造でもよい。 Further, the layer structure of the oxygen blocking layer 25 may be a single layer structure composed of a single compound, a laminated structure of layers composed of a single compound, or a laminated structure of layers composed of different compounds. But it may be.

また、赤外光カットフィルター14の表面と、赤外光パスフィルター12Pの表面とは、半導体基板21の厚さ方向において、段差を有してもよい。具体的には、赤外光カットフィルター14の表面と、赤外光パスフィルター12Pの表面とは、半導体基板21の厚さ方向において、5μm以下の段差、より好ましくは3μm以下の段差、さらに好ましくは1μm以下の段差を有してもよい。この場合には、例えば、SiOで形成された酸素遮断層15は、赤外光カットフィルター14の表面と赤外光パスフィルター12Pの表面とが形成する段差を埋める平坦化層として機能し得る。なお、酸素遮断層15は、赤外光カットフィルター14の表面と赤外光パスフィルター12Pの表面との間の段差を埋めることが可能な厚さを有することによって、平坦化層として機能することが可能である。 Further, the surface of the infrared light cut filter 14 and the surface of the infrared light path filter 12P may have a step in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. Specifically, the surface of the infrared light cut filter 14 and the surface of the infrared light pass filter 12P have a step of 5 μm or less, more preferably a step of 3 μm or less, still more preferably, in the thickness direction of the semiconductor substrate 21. May have a step of 1 μm or less. In this case, for example, the oxygen blocking layer 15 formed of SiO 2 can function as a flattening layer that fills the step formed by the surface of the infrared light cut filter 14 and the surface of the infrared light pass filter 12P. .. The oxygen blocking layer 15 functions as a flattening layer by having a thickness capable of filling a step between the surface of the infrared light cut filter 14 and the surface of the infrared light pass filter 12P. Is possible.

[エッチングストッパー層]
エッチングストッパー層13のうちで、半導体基板21の表面上に形成された部分は、完全に除去されなくてもよい。この場合であっても、エッチングストッパー層13が透明樹脂から形成されることによって、固体撮像素子10に入射した光はエッチングストッパー層13を介して光電変換素子11に入射することが可能である。
[Etching stopper layer]
The portion of the etching stopper layer 13 formed on the surface of the semiconductor substrate 21 may not be completely removed. Even in this case, since the etching stopper layer 13 is formed of the transparent resin, the light incident on the solid-state image pickup device 10 can be incident on the photoelectric conversion element 11 via the etching stopper layer 13.

また、上述した実施形態では、エッチングストッパー層13を形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。図10が示すように固体撮像素子用フィルター10Fは、エッチングストッパー層13を備えていなくてもよい。この場合には、エッチングストッパー層13を形成した形態で得られる効果は得られにくいが、この場合であっても赤外光パスフィルター12Pの表面が現われるまでのエッチング時間を調整することで赤外光カットフィルター14の形成は可能である。 Further, in the above-described embodiment, the case where the etching stopper layer 13 is formed has been described, but the present invention is not limited thereto. As shown in FIG. 10, the solid-state image sensor filter 10F does not have to include the etching stopper layer 13. In this case, it is difficult to obtain the effect obtained in the form of forming the etching stopper layer 13, but even in this case, the etching time until the surface of the infrared light pass filter 12P appears is adjusted to the infrared ray. It is possible to form the optical cut filter 14.

[実施例]
以下、実施形態に対応する固体撮像素子の製造例を説明する。なお、以下に説明する製造例では、赤外光パスフィルターの厚さが各色用フィルターの厚さよりも厚く、且つエッチングストッパー層を設けない場合における固体撮像素子の製造例を説明する。
[Example]
Hereinafter, an example of manufacturing a solid-state image sensor corresponding to the embodiment will be described. In the manufacturing example described below, a manufacturing example of the solid-state image pickup device in the case where the thickness of the infrared light path filter is thicker than the thickness of the filter for each color and the etching stopper layer is not provided will be described.

複数の光電変換素子が二次元的に配置された半導体基板上に、緑色顔料、感光性硬化樹脂、および、熱硬化性樹脂を含む緑色用レジストを1000rpmの回転数でスピンコートした緑色用レジスト層を形成した。緑色顔料には、カラーインデックスにおけるC.I.PG58を用いた。緑色用レジストにおいて、緑色顔料の濃度を70質量%に設定した。次に、緑色用マスクを用いて緑色用レジスト層を選択的に露光した後に、露光後の緑色用レジスト層を現像することによって、緑色用フィルターパターンを形成した。そして、緑色用フィルターパターンを、ホットプレートを用いて230℃において6分間加熱することによって硬化させた。これにより、600nmの厚さを有した緑色用フィルターを形成した。 A green resist layer obtained by spin-coating a green resist containing a green pigment, a photosensitive curing resin, and a thermosetting resin at a rotation speed of 1000 rpm on a semiconductor substrate in which a plurality of photoelectric conversion elements are two-dimensionally arranged. Formed. For green pigments, C.I. I. PG58 was used. In the green resist, the concentration of the green pigment was set to 70% by mass. Next, the green resist layer was selectively exposed using the green mask, and then the exposed green resist layer was developed to form a green filter pattern. Then, the green filter pattern was cured by heating at 230 ° C. for 6 minutes using a hot plate. As a result, a green filter having a thickness of 600 nm was formed.

次に、緑色用フィルター、および、半導体基板のうちで緑色用フィルターによって覆われていない部分に、顔料、感光性硬化樹脂、および、熱硬化性樹脂を含む青色用レジストを1000rpmの回転数でスピンコートした青色用レジスト層を形成した。顔料には、カラーインデックスにおけるC.I.PB156、および、C.I.PV23を用いた。青色用レジストにおいて、青色顔料の濃度を50質量%に設定した。次に、青色用マスクを用いたフォトリソグラフィーにより青色用レジスト層を選択的に露光した後に、露光後の青色用レジスト層を現像することによって、青色用フィルターパターンを形成した。そして、青色用フィルターパターンを、ホットプレートを用いて230℃において6分間加熱することによって硬化させた。これにより、600nmの厚さを有した青色用フィルターを形成した。この際に、青色用フィルターを半導体基板の表面のうちで、緑色用フィルターが形成されている位置とは異なる位置に形成した。 Next, a blue resist containing a pigment, a photosensitive curable resin, and a thermosetting resin is spun on the green filter and the portion of the semiconductor substrate that is not covered by the green filter at a rotation speed of 1000 rpm. A coated blue resist layer was formed. Pigments include C.I. I. PB156 and C.I. I. PV23 was used. In the blue resist, the concentration of the blue pigment was set to 50% by mass. Next, a blue resist layer was selectively exposed by photolithography using a blue mask, and then the exposed blue resist layer was developed to form a blue filter pattern. Then, the blue filter pattern was cured by heating at 230 ° C. for 6 minutes using a hot plate. As a result, a blue filter having a thickness of 600 nm was formed. At this time, the blue filter was formed on the surface of the semiconductor substrate at a position different from the position where the green filter was formed.

次に、緑色用フィルター上、青色用フィルター上、および、半導体基板のうちでこれらフィルターに覆われていない部分に、顔料、感光性硬化樹脂、および、熱硬化性樹脂を含む赤色用レジストを1000rpmの回転数でスピンコートした赤色用レジスト層を形成した。顔料には、カラーインデックスにおけるC.I.PR254、および、C.I.PY139を用いた。赤色用レジストにおいて、顔料の濃度を60質量%に設定した。次に、赤色用マスクを用いて赤色用レジスト層を選択的に露光した後に、露光後の赤色用レジスト層を現像することによって、赤色用フィルターパターンを形成した。そして、赤色用フィルターパターンを、ホットプレートを用いて230℃において6分間加熱することによって硬化させた。これにより、600nmの厚さを有した赤色用フィルターを形成した。この際に、赤色用フィルターを半導体基板の表面のうちで、青色用フィルター、および、緑色用フィルターが形成されている位置とは異なる位置に形成した。 Next, a red resist containing a pigment, a photosensitive curing resin, and a thermosetting resin is applied at 1000 rpm on the green filter, the blue filter, and the portion of the semiconductor substrate that is not covered by these filters. A spin-coated red resist layer was formed at the number of rotations of. Pigments include C.I. I. PR254 and C.I. I. PY139 was used. In the red resist, the pigment concentration was set to 60% by mass. Next, the red resist layer was selectively exposed using the red mask, and then the exposed red resist layer was developed to form a red filter pattern. Then, the red filter pattern was cured by heating at 230 ° C. for 6 minutes using a hot plate. As a result, a red filter having a thickness of 600 nm was formed. At this time, the red filter was formed on the surface of the semiconductor substrate at a position different from the position where the blue filter and the green filter were formed.

次に、各色用フィルター上、および、半導体基板のうちでカラーフィルターによって覆われていない部分に、青色顔料、紫色顔料、および、黄色顔料を含む感光性を有した赤外光パス用レジストを塗布した。これにより、赤外光パス用レジスト層を形成した。青色顔料にはカラーインデックスにおけるC.I.PB15:6を用い、紫色顔料にはカラーインデックスにおけるC.I.PV23を用い、黄色顔料にはカラーインデックスにおけるC.I.PY139を用いた。赤外光パス用レジストにおいて、顔料の濃度を78質量%に設定した。 Next, a photosensitive infrared light path resist containing a blue pigment, a purple pigment, and a yellow pigment is applied on the filter for each color and on the portion of the semiconductor substrate that is not covered by the color filter. did. As a result, a resist layer for an infrared light path was formed. For blue pigments, C.I. I. PB15: 6 is used, and C.I. I. PV23 is used, and C.I. I. PY139 was used. In the infrared light pass resist, the pigment concentration was set to 78% by mass.

次に、赤外光パス用マスクを用いて赤外光パス用レジスト層を選択的に露光した後に、露光後の赤外光パス用レジスト層を現像することによって、赤外光パスフィルターパターンを形成した。そして、赤外光パスフィルターパターンを、ホットプレートを用いて230℃において6分間加熱することによって硬化させた。これにより、1300nmの厚さを有した赤外光パスフィルターを形成した。この際に、赤外光パスフィルターを、半導体基板の表面のうちで、上述した各色用フィルターが形成されている位置とは異なる位置に形成した。なお、赤外光パスフィルターにおいて、400nm以上650nm以下の波長を有する光に対する透過率の最大値は4.8%であり、650nm以上730nm以下の波長を有する光に対する透過率の最大値は8.6%であった。また、赤外光パスフィルターにおいて、800nm以上1000nm以下の波長を有する光に対する透過率の最小値は、92.1%であった。赤外光パスフィルターと、各色用フィルターとの間での段差は、700nmであった。 Next, after selectively exposing the resist layer for infrared light path using the mask for infrared light path, the resist layer for infrared light path after exposure is developed to obtain an infrared light path filter pattern. Formed. Then, the infrared light pass filter pattern was cured by heating at 230 ° C. for 6 minutes using a hot plate. As a result, an infrared light path filter having a thickness of 1300 nm was formed. At this time, the infrared light pass filter was formed on the surface of the semiconductor substrate at a position different from the position where the above-mentioned filters for each color were formed. In the infrared optical path filter, the maximum value of the transmittance for light having a wavelength of 400 nm or more and 650 nm or less is 4.8%, and the maximum value of the transmittance for light having a wavelength of 650 nm or more and 730 nm or less is 8. It was 6%. Further, in the infrared optical pass filter, the minimum value of the transmittance for light having a wavelength of 800 nm or more and 1000 nm or less was 92.1%. The step between the infrared light path filter and the filter for each color was 700 nm.

次に、各色用フィルター上、および、赤外光パスフィルター上に、赤外光吸収色素、および、熱硬化性樹脂を含む塗布液を1000rpmの回転数でスピンコートすることによって塗膜を形成した。そして、塗膜を、ホットプレートを用いて200℃において20分間加熱することによって硬化させた。これにより、1000nmの厚さを有した赤外光カット前駆層を各色用フィルター上、および、赤外光パスフィルター上に形成した。赤外光カット前駆層において、940nm付近の波長を有する光に対する透過率は8%であった。 Next, a coating film was formed by spin-coating a coating liquid containing an infrared light absorbing dye and a thermosetting resin on a filter for each color and an infrared light path filter at a rotation speed of 1000 rpm. .. Then, the coating film was cured by heating at 200 ° C. for 20 minutes using a hot plate. As a result, an infrared light cut precursor layer having a thickness of 1000 nm was formed on the filters for each color and on the infrared light pass filter. In the infrared light cut precursor layer, the transmittance for light having a wavelength near 940 nm was 8%.

次に、赤外光カット前駆層をドライエッチングした。この際に、ドライエッチング装置には、ICP方式のドライエッチング装置を用いた。エッチングガスには、アルゴンガス、および、酸素ガスを含む混合ガスを用い、かつ、エッチング対象物にバイアスを印加することによって、赤外光カット前駆層に対して異方性エッチングを行った。赤外光カット前駆層のドライエッチング量は、300nmであった。これにより、700nmの厚さを有した赤外光カットフィルターを形成した。 Next, the infrared light cut precursor layer was dry etched. At this time, an ICP type dry etching apparatus was used as the dry etching apparatus. As the etching gas, a mixed gas containing argon gas and oxygen gas was used, and by applying a bias to the etching target, anisotropic etching was performed on the infrared light cut precursor layer. The amount of dry etching of the infrared light cut precursor layer was 300 nm. As a result, an infrared light cut filter having a thickness of 700 nm was formed.

次に、赤外光カットフィルター表面、および、赤外光パスフィルター表面に、プラズマCVD法を用いてSiOから形成され、かつ、100nmの厚さを有した酸素遮断層を形成した。 Next, an oxygen blocking layer formed from SiO 2 and having a thickness of 100 nm was formed on the surface of the infrared light cut filter and the surface of the infrared light path filter by using a plasma CVD method.

次いで、酸素遮断層上にエッチバック法を用いて、500nmの高さを有した複数のマイクロレンズを形成した。これにより、本実施例に係る固体撮像素子が得られた。
このように、本実施例に係る固体撮像素子の製造方法であれば、赤外光カットフィルターの形成にレジストパターンの形成は不要である。そのため、そのレジストパターンを剥離するための剥離液も不要である。その結果、赤外光カットフィルター形成時における、赤外光カットフィルターに含まれる赤外光吸収色素の溶出が抑制され、固体撮像素子の機能低下を抑制することができた。具体的には、赤外光カットフィルターの形成にレジストパターンの形成する従来技術に係る固体撮像素子の製造方法で製造した固体撮像素子と比較して、本実施例に係る固体撮像素子の受光感度は、各画素(各色)において、1.2倍~1、5倍程度向上した。
Next, a plurality of microlenses having a height of 500 nm were formed on the oxygen blocking layer by an etchback method. As a result, the solid-state image sensor according to this embodiment was obtained.
As described above, in the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the present embodiment, it is not necessary to form a resist pattern for forming an infrared light cut filter. Therefore, a stripping solution for stripping the resist pattern is also unnecessary. As a result, when the infrared light cut filter was formed, the elution of the infrared light absorbing dye contained in the infrared light cut filter was suppressed, and the functional deterioration of the solid-state image sensor could be suppressed. Specifically, the light receiving sensitivity of the solid-state image sensor according to the present embodiment is compared with the solid-state image sensor manufactured by the method for manufacturing a solid-state image sensor according to the prior art in which a resist pattern is formed for forming an infrared light cut filter. Was improved by 1.2 times to 1,5 times in each pixel (each color).

10…固体撮像素子
10F…固体撮像素子用フィルター
11…光電変換素子
12B…青色用フィルター
12G…緑色用フィルター
12R…赤色用フィルター
12P…赤外光パスフィルター
13…エッチングストッパー層
14…赤外光カットフィルター
15,25…酸素遮断層
16,26…マイクロレンズ
21…半導体基板
24…赤外光カット前駆層
10 ... Solid-state image sensor 10F ... Solid-state image sensor filter 11 ... Photoelectric conversion element 12B ... Blue filter 12G ... Green filter 12R ... Red filter 12P ... Infrared light path filter 13 ... Etching stopper layer 14 ... Infrared light cut Filters 15, 25 ... Oxygen blocking layer 16, 26 ... Microlens 21 ... Semiconductor substrate 24 ... Infrared light cut precursor layer

Claims (8)

赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、少なくとも1色のカラーフィルターと、赤外光パスフィルターとを半導体基板上に形成する工程と、
前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、少なくとも1色のカラーフィルターと、赤外光パスフィルターとを形成した前記半導体基板上に赤外光カット前駆層を形成する工程と、
前記赤外光カット前駆層をドライエッチングすることによって、前記カラーフィルター上に赤外光カットフィルターを形成する工程と、を含む
固体撮像素子用フィルターの製造方法。
A process of forming at least one color filter and an infrared light path filter among the red (R), green (G), and blue (B) color filters on a semiconductor substrate.
Of the red (R), green (G), and blue (B) color filters, an infrared light cut precursor is formed on the semiconductor substrate on which at least one color filter and an infrared light path filter are formed. The process of forming the layer and
A method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor, which comprises a step of forming an infrared light cut filter on the color filter by dry etching the infrared light cut precursor layer.
前記赤外光カット前駆層を形成する工程では、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、少なくとも1色のカラーフィルターと、赤外光パスフィルターとを形成した前記半導体基板上に、前記カラーフィルター、および前記赤外光パスフィルターの各表面を覆うように、前記赤外光カット前駆層を形成し、
前記赤外光カットフィルターを形成する工程では、前記赤外光カット前駆層をドライエッチングすることによって、前記赤外光パスフィルターの表面を露出させつつ、前記カラーフィルターの表面を覆うように、前記赤外光カットフィルターを形成する
請求項1に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
In the step of forming the infrared light cut precursor layer, at least one color filter and an infrared light pass filter among the red (R), green (G), and blue (B) color filters are used. The infrared light cut precursor layer is formed on the semiconductor substrate on which the above is formed so as to cover the surfaces of the color filter and the infrared light path filter.
In the step of forming the infrared light cut filter, the infrared light cut precursor layer is dry-etched so as to cover the surface of the color filter while exposing the surface of the infrared light pass filter. The method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to claim 1, wherein the infrared light cut filter is formed.
前記赤外光パスフィルターは、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターよりも膜厚が厚く、且つ、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、最上面のカラーフィルターとの高低差が0.5μm以上1.0μm以下の範囲内であり、
前記赤外光カット前駆層のドライエッチング量は、1.0μm以下である
請求項1または請求項2に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
The infrared light path filter has a thicker film thickness than the red (R), green (G), and blue (B) color filters, and has the red (R), green (G), and blue colors. Among the color filters of (B), the height difference from the color filter on the uppermost surface is within the range of 0.5 μm or more and 1.0 μm or less.
The method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to claim 1 or 2, wherein the dry etching amount of the infrared light cut precursor layer is 1.0 μm or less.
前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの内、最上面のカラーフィルターの厚さは、0.5μm以上1.0μm以下の範囲内であり、
前記赤外光カット前駆層の厚さは、0.5μm以上1.1μm以下の範囲内である
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
Among the red (R), green (G), and blue (B) color filters, the thickness of the uppermost color filter is within the range of 0.5 μm or more and 1.0 μm or less.
The method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 3, wherein the thickness of the infrared light cut precursor layer is in the range of 0.5 μm or more and 1.1 μm or less.
前記赤外光カット前駆層を形成する前に、前記赤外光パスフィルターの表面上と、前記赤色(R)、緑色(G)、および青色(B)の各カラーフィルターの表面上に、ポリシロキサンで形成されたエッチングストッパー層を形成する工程と、をさらに含む
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
Prior to forming the infrared light cut precursor layer, poly is applied on the surface of the infrared light path filter and on the surface of each of the red (R), green (G), and blue (B) color filters. The method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 4, further comprising a step of forming an etching stopper layer made of siloxane.
前記赤外光カットフィルターの表面と、前記赤外光パスフィルターの表面とを覆う酸素遮断層を形成する工程と、
前記酸素遮断層上に複数のマイクロレンズを形成する工程と、をさらに含む
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
A step of forming an oxygen blocking layer covering the surface of the infrared light cut filter and the surface of the infrared light pass filter, and
The method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 5, further comprising a step of forming a plurality of microlenses on the oxygen blocking layer.
前記赤外光カットフィルターの表面と、前記赤外光パスフィルターの表面とを含む面上に、複数のマイクロレンズを形成する工程と、
前記複数のマイクロレンズの表面を覆う酸素遮断層を形成する工程と、をさらに含む
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法。
A step of forming a plurality of microlenses on a surface including the surface of the infrared light cut filter and the surface of the infrared light pass filter.
The method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 5, further comprising a step of forming an oxygen blocking layer covering the surfaces of the plurality of microlenses.
半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板上に、請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の固体撮像素子用フィルターの製造方法で固体撮像素子用フィルターを形成する工程と、を含む
固体撮像素子の製造方法。
The process of preparing the semiconductor substrate and
A method for manufacturing a solid-state image sensor, comprising a step of forming a filter for a solid-state image sensor on the semiconductor substrate by the method for manufacturing a filter for a solid-state image sensor according to any one of claims 1 to 7.
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