KR830001454B1 - 칼러용 고체 촬상 소자 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

칼러용 고체 촬상 소자

제1도~제 4도는 본 발명의 칼러용 고체 촬상소자의 제조방법을 나타낸 소자 단면도.

제5도는 칼러용 고체 촬상 소자의 평면도.

제6도는 고체 촬상 소자의 일예의 개략도.

제7도는 1회소부분의 단면도.

본 발명은 칼러용 고체 촬상소자에 관한 것이다.

종래의 색분해 필터를 제조하는 예로서는 다음과 같은 방법이 체용되고 있었다. 유리 기판상에 폴티비닐 알콜 등에 감광성을 부여한 감광액을 도포하여 감광막을 형성한다. 이 감광막에 마스크 노광법(露光法)으로 제 1색째의 부분만을 광경화(光硬化)시켜 현상하고, 이 부분을 남게 한다. 이 감광막으로 이루어지는 필터 모재(母材)를 소정의 분광 특성을 가지는 염료로 염색한다.

다음에 투명한 중간층을 전면에 피목한다. 제2색째에 대하여서도 마찬가지로, 우선 상술한 감광액을 도포하여 감광막을 형성한 뒤 마스크 노광법으로 노광, 현상하여 제2색째의 필터 모재를 형성한다. 이 필터의 모재를 소정의 분광 특성을 가지는 염료로 염색하고, 그 위에 투명한 중간층을 전면에 피복한다. 다시 마찬가지로 제3색째의 필터 모재를 형성, 염색하고 보호막으로서 톱-코우트(Top-Coat)를 형성하여 칼러 필터가 완성된다. 색분해 필터를 고체 촬상 소자상에 탑재한 칼러용 고체 촬상 소자가 있다.

종래, 이와같은 칼러 고체 촬상소자를 제조함에 있어서는 고체 촬상 소자와 색분해 필터를 개별로 제조하여, 이것들의 위치를 마춰가면서 광학용 접착제 등으로 붙이는 것이 일반적인 제조방법이다. 또, 광학용 접착제 대신에 광학용 결합오일을 사용하는 예도 보고되어 있다.

고체 촬상 소자용의 반도체 기판에 상술한 필터의 제법을 직접 적용할 수는 없다. 그것은 고체 촬상소자의 경우에 본딩 패드부등 일반적인 필터에는 없는 영역을 가지고 있기 때문이다.

그러므로, 본 발명에서는 복수의 광검지 요소가 배치된 광검지부를 가지는 반도체 기체의 상부에 소정의 분광특성을 가지며, 또 소망하는 형상의 필터층 및 그 상부에 투명한 방사선 감응성 유기 고분자 재료층이 소정의 수만큼 순차적으로 적층된 칼러용 고체 촬상소자가 나타내진다. 적어도 색분해 필터의 적층 구조의 형성에 사용되는 중간층과 보호층에 방사선 감응성 고분자 재료를 사용함으로써, 칼러용 고체 촬상소자의 제조를 보다 간단화할 수 있다.

또 반도체 기체상에 색분해 필터를 탑재함에 있어서, 유기고분자 재료의 피막을 형성해 두는 것이 특히 바람직하다.

본 발명의 제 1의 목적은 제조하는데 있어서의 작업성을 향상시키는데 있으며, 제2의 목적은 이 경우의 색분해 필터의 정밀도를 매우 양호한 고품위로 하는데 있다.

본 발명의 제1의 기술적 요점은 색분해 필터를 구성하는 소위 중간층이나 보호층에 방사선 감응성 유기 고분자 재료를 사용하여 촬상소자의 그 후의 제조공정을 유리하게 하는 데 있다.

제2의 기술적 요점으로서는 상술한 유기고분자 재료가 열가교성(熱架橋性)의 특성을 가지는 것이 바람직하다. 이것은 색분해 필터의 적층 등의 강화에 유용한 것이다.

세째로는, 상기 방사선 감응성 유기 고분자 재료가 소위 포지티브형인 것이 공정 간략화의 점에서 대단히 유리하다. 물론 네가티브형의 방사선 감응성을 가지고 있어도 사용될 수 있다. 그러나, 각 중간층을 형성함과 동시에 소정의 방사선을 노광하여 가교(架橋)를 만들 필요가 생기므로 공정수가 많아진다.

또 대개의 경우, 필터 모재에도 감광성을 부여하여 사용하나, 이 경우 필터 모재의 감광특성과, 중간층 및 보호층의 재료의 분광특성이 서로 다른 것이 바람직하다.

필터 모재의 가공시에 그 하부에 존재하는 중간층 및 보호층의 재료에 영향을 끼치지 않을 필요가 있다

본 발명에 사용되는 유용한 방사선 감응성 유기고분자 재료의 예로서는 다음과 같는 것을 들 수 있다.

(1) 폴리, 알킬, 메타크릴레이트 또는 그 공중합체

단, R은 알킬기, 예를 들면 CH₃, C₄H₉

(2) 폴리글리시딜, 메타크릴레이트 또는 그 공중합체

(3) 폴리 메타 크릴 아미드 (5) 폴리(부렌-1-술폰)

(4) 폴리 메틸 이소프로 페닐 캐톤 (6) 폴리 이소 부틸렌

이들에 이외의 방사선 감응성 유기 고분자 재료를 사용할 수 있음은 말할 것도 없다.

또, 본 명세서의 방산선에는 자외선뿐만 아니라 전자선, X선 등도 포함된다.

또, 본 발명의 제4의 요점은 소정의 반도체 기체상에 색분해용 필터 부분을 탑재(搭載)함에 있어서 상술한 반도체 기체 표면에 유기 고분자 재료의 피막을 설치하는데 있다. 이 유기 고분자 재료의 피막은 약 0.5μm 내지 1μm 의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.

이 유기 고분자 재료의 피막에 의해 반도체 기체의 표면은 평탄화(平坦化)된다. 이로 인해 다음과 같은 이점이 생긴다.

(1) 기체의 표면이 평탄화되어 그 상부에 형성되는 중간층, 필터모재의 층 등의 형성이 용이하게 된다.

특히, 중간층의 변형에 따라 생기는 염색시의 혼색(混色)도 방지될 수 있다.

(2) 기체는 반도체 장치가 조립되어 있는 것이므로, 색분해 필터의 가공 공정중에 있어서, 기체중의 반도체 장치의 오염방지에 효과적이다. 이는 기체표면이 평탄화되어 불순물의 부착면적이 작아지기 때문이다.

(3) 또, 상기의 유기고분자 재료로서 고순도(高純度)의 것을 사용함으로써 특히, 기체중의 반도체 장치 부분에 대해 불순물 등의 오염 보호효과가 생긴다.

또, 이 유기 고분자 재료도 상술한 중간층 등을 형성하기 위한 방사선 감응성 유기고분자 재료를 사용하는 것이 다음의 가공에 유리하다.

이 유기 고분자 재료의 피막의 두께가 너무 얇으면, 상술한 이점을 발생시키는 효과가 반감한다. 한편 너무 두꺼워도 이점은 적어지고 오히려 광투과율의 저하 등을 가져온다.

이하 본 발명을 구체적 예에 따라 상세하게 설명한다. 제1도~제4도까지는 본 발명의 칼러용 고체 촬상 소자의 제조 공정을 나타낸다. 어느 것이나 소자의 주요부의 단면도이다. 제5도는 그 평면도이다. 또 이들 도면에서는 반도체 기체중의 상세한 구조를 생략하고 있다.

칼러용 고체 촬상소자의 반도체 기체(1)에는 다수의 광검지부(10) 및 이들을 구동하는 구동회로부(11)가 형성되어 있다.

일반적으로 기체(1)은 실리콘으로 제작되어 있다. 광검지부는 이를 동작시키기 위한 주변종로를 형성하는 반도체 집적회로와 동일한 기재(基材)로 제작하는 경우와, 다른 종류의 반도체 재료를 사용하는 경우 등이 있다.

제6도는 고체 촬상소자의 일예외 개략도이다. 중앙에는 수직스위치(21)에 접속된 광 다이오드(22)가 배열되어 있다. 이 예는 녹(G)용 소자를 지그재그 모양으로 배열하고, 그 사이에 적(R), 청(B)용 소자를 배열하며, 이들은 2개의 수직신호출력선(23,24)에 접속되어 있다. 이들 주변은 수평스위치(25) 및 수직 스위치(21)를 선택하는 주사회로인데, 상부는 수평주사회로(16), 좌측은 수직주사회로(17)이다.

고체 촬상용의 반도체 기체(1)에는 이러한 전자회로가 집적화되어 있다. 그리고 제6도의 녹(G), 청(B), 적(R)용의 각 광다이오드에 대응하여 색분화 필터가 설치될 필요가 있다. 색분해 필터제조 공정을 제1도~제4도를 참조하여 다음과 같이 설명한다.

이러한 칼러용 고체 촬상 소자의 기체상에 색분해 필터의 모재(母材)층을 두께 0.5~2.5μm 정도로 형성한다. 이 모재는 일반적으로 젤라틴, 난백(卵白), 글루우(Glue), 카세인, 아라비아 고무 및 폴리비닐 알콜 등에 감광성을 부여한 재료가 사용된다. 감광 특성으로서는 네가(Nega)형을 사용하여 365nm 내지 435nm로 감도를 갖게 하는 것이 일반적이다.

이층에 마스크 노광범으로 제1색째의 부분(2)만 광경화시켜 현상함으로써, 색분해 필터모재의 부분(2만이 남게 된다. 이부분에 소정의 분광특성을 가지는 염료로 염색한다. 또, 종래의 염색법에 행해지고 있는 염료수용액을 사용하는 방법이면 좋다.

또 이 제 1색째의 필터모재의 층을 형성할 때, 기체(1)의 표면에 약 0.5~1μm의 두께로 유기고분자 재료의 피막을 형성해두는 것이 바람직하다. 이 유기 고분자 재료의 피막에 의해 기체표면이 보다 더 평탄화된다. 이로 인해 상기한 바와 같은 이점이 생긴다.

제7도는 1회소(繪素) 부분의 단면도로서 반도체 기체내의 상세한 구성이 도시되어 있다. 제7도에는 제1도 내지 제4도에서 생략되었던 상세한 부분이 도시되어 있다. 광 다이오드용 n⁺확산층(33,33')은 n형 기판(31)상에 형성한 P형 웰(well) (32)내에 집적화되어 있다. 35,35'는 각각 신호출력용 드레인, 36,36'은 각각 수직신호출력선 37,37'은 게이트전극, 34는 SiO₂등의 절연막이다. 40,40'n⁺는 스위치부의 채널이다. 광 다이오드용 n⁺확산층(33)으로부터 수직호출력선(36)에 이르는 부분 예를들면, 제1도 등에서 광검지부(10)로 표시한 부분이다.

일반적으로 반도체 기체에는 불활성용의 절연막(38)이 SiO₂등으로 되어 있다. 이 상부에 색분해 필터를 형성한다. 39는 상술한 유기 고분자 재료의 피막이며, 이것은 반도체, 기체표면의 평탄화 등에 유용하다. 색분해 필터부의 구성은 제7도와 제3도 등 모두 같은 것이다. 즉 제7도중 2,3,5,6,7은 제3도에서 사용한 것과 같은 것이다.

이하 제조 공정에 대해 상세히 설명한다.

반도체 기체위에 투명한 내염색성(耐染色性)의 중간층(5)을 두께 0.5~1.5μm로 피복한다.

제1도가 이러한 상태이다. 이 중간층(5)은 상술한 방사선 감응성 유기 고분자 재료를 사용한다. 이 경우 색분해 필터모재의 감광특성과 다른 방사선감응특성을 가지도록 선택하는 것이 좋다는 것을 앞서 설명했다.

다음에 제2도에 나타낸 바와같이 색필터 모재층을 형성하고, 디스크 노광법으로 노광하여 현상하고 제 2색째의 필터부분(3)을 형성하여 소정의 분광특성을 가진 염료로 염색한다. 다시 투명한 중간층(6)을 피복한다. 또, 제3도에 나타내는 바와같이 색필터(4)를 형성하여 염색하고, 이어서 보호막(7)을 형성한다. 또한, 중간층(6), 보토막(7)도 중간층(5)과 마찬가지로 방사선 감응성 유기 고분자 재료를 사용한다. 이상의 공정으로 3색의 색분해 필터가 형성된다. 또, 색필터 형성을 위한 염색은 종래 법에 따라 염료의 조합, 함량, 염색액의 온도, 염색시간을 결정하면 된다. 제1표에 필터모재, 중간층 및 보호층의 구체적 예를 나타낸다.

[제 1 표]

365nm 초고 수은등 광원의 주발광 피이크에 강한 감광성을 나타내고, 통상 마스크 유리에서 300nm 이하흡. 된다.

또, 염색조건의 예를 다음에 나타낸다.

(1) 염료 배합

녹 색

청색

적 색

(2) 염색 온도, 시간

녹색 40℃, 2분

청색 40℃, 1분

적색 40℃, 2분

상술한 방사선 밤응성 재료 중에서 예를들면 폴리글리시딜 메탈 크릴레이트, 폴리 메틸 메타 크릴아미드 및 폴리 메틸 메타 크릴레이트의 공중합체에 속하는 폴리 메틸 메타 크릴레이트, 메타크릴로일 클로리드 공중합체는 열가교성(熱架僑性)의 재료이다.

이와 같은 재료인 경우 중간층을 도포한 후 열가교가 일어 는 정도의 온도로 가열함으로써, 중간층의 내수성(耐水性)이 향상되어 내염색층으로 더욱 유효하게 작용한다.

가열 온도 및 시간은 각각 200℃ 15분간 정도로 하면 가교(架橋)에 의한 고분자화는 어느 정도 진행되어 상기한 내수성 등의 향상이 이루어진다.

칼러용 고체 촬상 소자의 반도체 기체(1)의 본딩패드 부분(12) 등의 소망하는 부분을 남기기 위해 마스크를 거쳐 자외선으로 노광한다. 노광조건은 제1표에 나타낸 바와 같다.

광원으로서 원거리 자외선용인 경우, Xe-Hg 램프(1kW)가 적당하다. 다음에 필터 형성용인 3층의 적층재료를 현상함으로써 소망하는 부분을 제거한다.

이와같이 하여 본딩패드부등 소망하는 부분에 구멍이 뚫린다. 제5도는 칼러용 고체 촬상 소자의 평면도이다. 실리콘 칩 기판내에 도면과 같이 광검지부(14)와 광검지부를 구동하는 회로(15) 및 본딩부(12)가 배치되어 있다. 광검지부에는 상기한 방법에 의해 모자이크상의 색 필터가 형성되어 있다.

본딩부의 필터재로가 상기의 방법으로 제거되어 본딩패드는 노출되어진다. 다음에 Au 또는 Al-Si(Si함유량 0.5~1

t%)를 본딩패드에 초음파 접착시킨다.

또는 Au-Sn(Au 함유량 10

t%)를 Au제 본딩패드에 열압착시켜도 좋다. 이와같이 하여 칼러용 고체촬상 소자가 완성된다. 이와같이 중간층이나 보호층을 방사선 감응성 유기 고분자 재료로 함으로써, 직접 필터층을 가공할 수 있어 공정이 간편하다.

본 예에서는 주사회로를 MOS형 전계효과 트랜지스터로 구성된 예를 들었으나, 본 발명은 이에 한정되는 것을 물론 아니며 예를들면, 주화회로로서 CCD(Charge Coupled Device)를 사용한 것 등이라도 좋다. 또 촬상면을 광도 전층으로 형성한 고체 촬상 소자에 대한 제안도 있다. 이는 스위치 소자나 주사회로 등이 형성된 반도체 기체를 덮도록 형성된 것이다.

이와같은 예는 일본 특개소 51-10715호에 명백하게 기술되어 있다. 본 발명이 이와같은 고체 촬상 소자에도 적용할 수 있음은 말할 것도 없다.

Claims (1)

1. 복수의 광 검지소자가 배치된 광검지부(10)를 최소한 가지는 반도체 기체(1)의 상부에 유기 고본자 재료의 층(39)을 개재하여 색분해용의 필터(2),(3)(4)를 설치한 것을 특징으로 하는 칼러용 고체 촬상 소자.

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