JPH01217303A - カラーフィルタの形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体ウェハー表面またはガラス基板の表面に
カラーフィルタを形成さ一ｌる方法に関するもので、カ
ラーイメージセンサ゛のフィルタの形成に利用される。

従来の技（ホｉ 昨今、工業用１オフイス用および家庭用に小型。

軽量で信願性の高いカラーイメージセンサの需要が高ま
っている。たとえば、テレビカメラに高解像二次元カラ
ーイメージセンサが使われ、デジタルカラー複写機に高
解像−次元カラーイメージセンサが使われだしてきてい
る。これらのイメージセンサは半導体基板」二に形成さ
れた光検知素子のアレイと走査回路，および光検知素子
」二に形成された色分解用のフィルタ等からなる。従来
、カラーフィルタの形成方法としては、■ガラス板上に
予め形成したカラーフィルタ板をイメージセン・す゛の
光検知素子の各画素に合わせて貼りつける方法。

■増感剤を加えたゼラチン膜のような染色媒体をイメー
ジセンサ回路を形成さセた」′−導体基板上に塗布し、
これをマスク露光５現像を行った後、染色して所定のカ
ラーフィルタパターンを形成する方法がある。０）の方
法は高解像度化に伴なって、画素のサイズ、ピッチが小
さくなり、フィルタ位置と画素の位置合せが難しくなる
。■の方法はマスク露光によるために、各画素上・＼の
フィルタの位置精度はよいが、フィルタの素材が染色さ
れた有機材料であるために、高照度３長時間の使用にお
いて、褪色性が問題となる。

発明が解決しようとする課題 ガラス板−Ｆに形成したカラーフィルタをイメージセン
サチップ上に貼り合せる方法では、高解像度化に伴なっ
て必要な位置精度の達成が難しくなる。また、この方法
ではセンザブバイス毎にフィルタを貼り合せる必要があ
り、工程数が多くなる。

増悪剤を加えたゼラチン膜からなる染色法では、パター
ンがフォトマスク法で形成されるために位置精度はよい
が、フィルタ素材に感光性の有機材料を使う必要があり
、そのために褪色性に問題があり、高照度、長時間の使
用で色ずれが発生する。

これは工業用カメラのイメージセンナ、デジタルカラー
複写機のイメージセンサとし′ζ特に問題となる。

課題を解決するための手段 予め、イメージセンサに必要な素子および回路を形成し
た半導体基板の七に所望の厚さでフォトレジストをスピ
ンコードし、フォトマスクを通して露光、現像するごと
により各画素−Ｆのフォトレジストを除去する。その後
、このウェハー上に無ａ顔料からなる第１色のフィルタ
塗料を印刷またはスピンコートシ、乾燥後、フォトレジ
ストの溶剤に浸積することによっ−ζ、画素表面以外の
領域に（；１着したフォトレジストを、それにカバーさ
れたフィルタ膜と共に除去する。この結果、各画素上の
フィルタのみが残り、その他の領域のフィルタは除去さ
れて所定のパターンのフィルタ膜が形成される。その後
、１００〜２００℃の温度でフィルタ膜を乾燥、硬化さ
せる。第２色のフィルタ塗料、第３色のフィルタ塗料も
、同様の方法で順次形成させる。カラーフィルタを形成
する基板は半導体ウェハーに限らず、たとえばガラス基
板上にも同様の方法でカラーフィルタを形成することが
できる。

作用 この方法によれば、フィルタ月料として無機顔料が使え
るため、褪色しにくいフィルタ膜が形成できる。またフ
ォトマスク法でパターンを形成するためにフィルタの位
置精度が良く、高解像度イメージセンサのフィルタ形成
にも使える。更に、フィルタ形成工程がウェハー単位で
行えるために作業能率がよい。

実施例 第２図ｆａｌ、　（ｂｌはそれぞれ、Ｓｉ結晶基板上に
形成した１次元および２次元カラーイメージセンサの平
面図の一例を示す。１次元センザでは光検知素子の表面
にカラーフィルタ１４が３色３列の構成で伺けられてい
る。２次元センザでは３色のカラーフィルタ１５がモザ
イク状に付けられている。

なお、１６．１７は同一基板上に形成した走査回路であ
る。

第３図はイメージセンサの光検知部の断面図である。半
導体基板１には光検知素子２．　７．　１０が半導体プ
ロセスにより、予め形成されている。

赤色検知のための光検知素子２の表面には赤色フィルタ
６が、緑色検知のための光検知素子７の表面には緑色フ
ィルタ９が、青色検知のための光検知素子１０の表面に
は青色フィルタ１２が付けられ、色分解された光がそれ
ぞれの光検知素子に入射される。昨今、高解像度化が進
み、１６トフ）／ｍ■の１次元イメージセンサでは、画
素ピッチ６２，５μｍ、光検知素子のサイズ（画素サイ
ズ）約５５×５５μＭで、２５万画素レベルの２次元イ
メージセンサでは画素ピンチ１０μｍ１画素サイズ７×
７μＭにもなっている。従って、微細なカラーフィルタ
のパターンを所定の位置に形成する技術がますます重要
になってきている。

第１図は本発明によるカラーフィルタの形成工程を示す
。第１図（ａ）は予め、光検知素子、走査回路を形成し
た半導体基板１上に、フォトレジストを塗布した後、赤
色検知のための光検知素子」二のフォトレジスト した状態を示ず。３はＳｉＯ２またはＳｉＮ膜からなる
保護膜、４はフ、ｌＩ・レジストである。第１図（ｂ）
はツメＩ・レソスＩ−のパターン−にに印刷法マたはス
ピンツー１−法によって、赤色の無機顔料５を塗布した
ものである。第１図ｔｃ）は無機顔料からなる塗布膜を
乾燥、硬化後、フォトレジストの溶剤に浸積するごとに
よって、フォトレジスト膜をその上に塗布された無機顔
料５と共に除去したものである。６Ｇ、１ごの工程によ
って赤色のための光検知素子上に形成されたフィルタの
パターンである。

第１図（ｄ）は赤色のための光検知素子］−に赤色フィ
ルタのパターンを形成さ・Ｕた半勇体基板」二にフォト
レジス１〜を塗布した後、緑色のための光検知素子７上
のフォ）〜レジストをマスク露光、現像によって除去し
た状態を示す。この基板表面に印刷法またはスビンコー
１〜法によって、緑色の無機顔料８を塗布した状態を第
１図ｔｅ）に示す。第１図げ）は無機顔料からなる塗布
膜を乾燥２硬化後、フォ１へ゛レジン、トのン容斉１１
４こン受ン貞することによって、フォルレジスト１１シ
をその十に塗布された１共機顔Ｆ）　８と共に除去した
ものである。９はこの工程によって緑色のための光検知
素子」二に形成されたフィルタのパターンである。

第１図（シ）は赤色のための光検知素子」二に赤色フィ
ルタのパターンを、緑色のための光検知素子上に緑色フ
ィルタのパターンを形成させた半導体基板上にフォトレ
ジストを塗布した後、青色のための光検知素子】０上の
フォトレジストをマスク露光、現像によって除去した状
態を示す。この基板の表面に印刷法またはスピンコーＩ
・法によって、青色の無機顔料１１を塗布した状態を第
１図（ｈｌに示す。第１図（１）は無ｍ祠料からなる塗
布膜を乾燥。

硬化後、フォトレジストの溶剤に浸積することによって
、フォトレジスＩ・膜をその上に塗布された無機顔料１
１と共に除去したものである。１２ばこの工程によって
青色のための光検知素子上に形成されたフィルタのパタ
ーンでアル。

第１図（ｊ）は本発明によるフィルタ形成方法の最終形
態で、各フィルタ」二に透明なフィルタ保護膜１３が塗
布されている。

以上の工程では、赤色５緑色、青色の順にフィルタが形
成されているが、この順序は変わってもさしつかえはな
い。また、フィルタとして赤色２緑色、青色を使ってい
るが、補色系の黄、シアン。

緑色を使ってもよい。

本方法では、無機顔料を用いることができるために、フ
ィルタ膜自体か染色フィルタ膜に比べて、化学的にも、
光学的にも安定である。フィルタパターンの精度はフメ
トマスク法によるために高い。

従って、フィルタ膜の安定性と位置精度の両方を達成で
きる。

発明の効果 前記のように、本発明によれば安定なフィルタ膜のパタ
ーンをイメージセンサ基板上に高精度かつ能率よく形成
できる。従って、各種のカラーイメージセンリ−の形成
方法として極めて有用であり、産業上の効果は極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるカラーフィルタの形成工程を示す
工程図、第２図はＳ】結晶基板上に形成した１次元およ
び２次元カラーイメージセンサの平面図、第３図はイメ
ージセンサの光検知部の断面図である。 １・・・・・・半導体基板、２．７．１０・・・・・・
光検知素子、３・・・・・・半導体の保護膜、６，９．
１２・・・・・・カラーフィルタ、１３・・・・・・フ
ィルタ保護膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）カラーフィルタを形成すべき基板の表面に、フォ
   トレジストを塗布した後、フォトマスクを通して露光、
   現像することにより所定のパターンを形成する工程、引
   続き、その表面に無機顔料からなるフィルタ塗料を塗布
   または印刷することによりフィルタ膜を付ける工程、そ
   の後、フォトレジストの溶剤に浸積することにより、フ
   ィルタ膜をフォトレジストのパターンに従って選択的に
   除去する工程を含むことを特徴とするカラーフィルタの
   形成方法。
2. （２）カラーフィルタを形成すべき基板が予めイメージ
   センサまたは光センサに必要な回路を作成した半導体基
   板であることを特徴とする請求項第（１）項記載のカラ
   ーフィルタの形成方法。