JPH0816725B2 - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

カラーフィルターの製造方法

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JPH0816725B2
JPH0816725B2 JP2256769A JP25676990A JPH0816725B2 JP H0816725 B2 JPH0816725 B2 JP H0816725B2 JP 2256769 A JP2256769 A JP 2256769A JP 25676990 A JP25676990 A JP 25676990A JP H0816725 B2 JPH0816725 B2 JP H0816725B2
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相基 鄭
漢守 朴
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三星電子株式會社
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10FINORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80Constructional details of image sensors
    • H10F39/805Coatings
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    • HELECTRICITY
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    • H10F39/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10Integrated devices
    • H10F39/12Image sensors
    • H10F39/18Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/182Colour image sensors

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、カラーフィルターの製造方法に係るもので
あり、特に感度を向上させるための集光レンズを有する
カラーフィルターの製造方法に関する。
(従来の技術及び発明が解決しようとする課題) 最近、家庭用ビデオカメラの需要急増と共に、ビデオ
カメラの小型・軽量化が要求されている。したがって、
ビデオカメラの撮像装置として既存の撮像管から固体イ
メージセンサー装置に変わりつつある。CCDまたはMOS方
式の固体イメージセンサー装置は、半導体分野の半導体
高集積技術の発展により、カラー化が加速化され解像度
も目立って向上されている。
カラー固体イメージセンサー装置はマトリックス状の
フォトセルアレイ領域上にカラーフィルターを採用する
ことによって具現化される。カラーフィルターは、互い
に異なる色分解特性を有する少なくとも三つ以上の着色
パターングループを有する。3原色の組み合わせの場合
のカラーフィルターは、赤、青、緑の着色パターングル
ープを有し、補色の組み合わせの場合のカラーフィルタ
ーは、シアニン、イエロー、マゼンタの着色パターング
ループを有する。
したがって、固体イメージセンサー装置のフォトセル
アレイ領域上にカラーフィルターを製造するためには、
感光性樹脂塗布、露光、現像、染色及び混色防止工程を
少なくとも3回以上要する。それゆえ、カラーフィルタ
ーは複数の層が積層される構造なので非常に厚い。この
ような厚いカラーフィルターはフォトセルアレイに達す
る光透過量を減少させるようになるので、固体イメージ
センサー装置の感度を落とす。
このようなカラーフィルターの厚さによる光透過量減
少を防止させるため、フォトセルアレイに重畳されるよ
うにカラーフィルターの表面に集光レンズアレイを形成
して各フォトセルに光を集光させることによって感度を
向上させる技術が日本国公開特許公報昭61−199659号に
開示されているが、その構造は非常に複雑である。
本発明は、このような従来の不具合を解消するために
成されたものであり、その第1の目的は、光透過量を向
上させ得るカラーフィルターの製造方法を提供すること
である。
また、本発明の第2の目的は、固体イメージセンサー
装置の感度を向上させ得るカラーフィルターの製造方法
を提供することである。
さらに、本発明の第3の目的は、工程の単純化及び材
料節減などにより、経済的なカラーフィルターの製造方
法を提供することである。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するための本発明は、基板上に染色可
能な感光性樹脂を塗布する工程(感光性樹脂塗布工程)
と、前記工程で形成された感光性樹脂層に所定のパター
ンを露光し現像して所定のパターン層を残す工程(着色
パターン形成工程)と、前記の残されたパターン層を所
定の色素で染色する工程(染色工程)と、前記染色され
たパターン層の表面上に所定曲率半径を有し、耐染色性
の優れる透明の樹脂よりなる集光レンズを形成する工程
(集光レンズ形成工程)と、前記感光性樹脂塗布工程、
着色パターン形成工程、染色工程および集光レンズ形成
工程よりなる一連の工程を順次繰り返して互いに異なる
色素で染色された少なくとも三つ以上の着色パターン層
を形成する工程とを具備してなることを特徴とするカラ
ーフィルターの製造方法である。
(作用) 以上のような工程を採用することによって、基板を固
体イメージセンサー装置で使う場合は最初感光性樹脂を
塗布する前に、表面平坦化工程及びボンディングパッド
保護層塗布工程が行われるから、この平坦化層の厚さを
調節して最適フォーカシングが得られる。
そして、前記集光レンズには、耐熱性、耐染色性材料
が使われる。したがって、集光レンズが混色防止機能を
兼ねるので、混色防止用中間層を除去できてカラーフィ
ルターの全体厚さを減少させ得る。
(実施例) 以下、本発明の実施例を、添付した図面を参照しつつ
説明する。
まず、本発明の実施例を説明する前に、従来のカラー
フィルターの製造方法を第1A図から第1E図までを参照し
て説明する。
第1A図を参照すれば、参照番号1は凹凸の形成された
固体イメージセンサー装置の半導体基板である。図示し
た半導体基板1は、フォトセルアレイ領域の一部分で、
各凹部にはそれぞれフォトセル1a,1b,1cを有する。フォ
トセルは半導体基板1内に形成されるフォトダイオード
である。半導体基板1の各凸部には、絶縁膜及び配線用
導体層を有する。このような凹凸の形成された半導体基
板1の表面上に、例えばポリイミド(polyimide)のよ
うな有機高分子物質を塗布して平坦化層2を形成し、引
き続き図示されていないボンディングパッドを保護する
ための耐染色性の保護膜3を覆い、この保護膜3は後述
する着色パターン形成時ボンディングパッドの腐蝕を防
止する。
第1B図を参照すれば、前記保護膜3の表面上に感光性
樹脂、例えば重クロム塩酸が混合されたゼラチン(gela
tin)またはカゼイン(casein)などを塗布して通常の
写真蝕刻工程により残そうとする部分を露光し現像して
第1着色パターン4を形成する。そして、例えば、PGMA
(polyglicidyl methacrylate)の混色防止用材料を前
記第1着色パターン4の形成された構造の表面上に塗布
する。
第1B図の工程によりフォトセル1aに重畳されるように
保護層3上に第1着色パターン層4が形成される。前述
した第1B図の工程をフォトセル1b及びフォトセル1cに対
して順次に2回繰り返すと第1C図及び第1D図に図示した
ような第2着色パターン層6及び中間層7、そして第3
着色パターン層8及び中間層9が順次に形成される。
第1E図を参照すれば、前記工程により第1,第2及び第
3着色パターン層4,6,8及び中間層5,7,9が形成された結
果物の表面に、例えば、PGMAのような材料を被覆してフ
ォーカス調節層10を形成する。引き続きフォーカス調節
層10上にアクリル樹脂のような透明樹脂物質を塗布し、
これを写真蝕刻工程によりフォトセルにオーバーラップ
されるようにパターン化し、このパターンを所定温度で
加熱してリフロー(reflow)させた後、ソフトベーク処
理する(日本国特許公開公報昭60−60757号参照)。そ
うすると、第1E図のように所定曲率半径を有する集光レ
ンズ11a,11b,11cが得られる。
このように、第1A図から第1E図にかけて固体イメージ
センサー装置に搭載されるカラーフィルターは少なくと
も3つ以上混色防止用中間層を有するので、全体の厚さ
がおよそ10〜12μm程度でとても厚い。
したがって、フォトセルに達する光パスが複雑になり
光透過率が低下されるので、感度が落ちる。
また、多くの段階の工程を経るので作業性も落ちる
し、中間層が2重、3重に重なることがあるので、材料
の無駄使いにより経済面において不利である。
第2A図から第2D図を参照して本本発明によるカラーフ
ィルターの製造方法を説明する。
第2A図は、前述した第1A図の工程と同一である。
第2B図は、前述した第1B図の工程で混色防止用中間層
5を集光レンズ11aで代置したところが異なる。すなわ
ち、保護膜3上に感光性樹脂を塗布した後、露光、現像
工程を経て第1着色パターン層4を残孝し、引き続き耐
染色性、耐熱性の優れる透明の樹脂で前記第1着色パタ
ーン層4上に、公知のレンズ形成技術を利用して集光レ
ンズ11aを形成する。したがって、この集光レンズ11aは
次の染色工程時、第1着色パターン層4が混色されるの
を防止する混色防止機能も兼ねるようになる。
第2C図及び第2D図では、第2B図の工程を順次繰り返す
ことによって、第2着色パターン層6及び集光レンズ11
b,第3着色パターン層8及び集光レンズ11Cを順次に形
成することを示す。
ここで、集光レンズ11a,11b,11cは耐塩基性特性を有
する物質であれば可能である。また集光レンズ11a,11b,
11cを感光性樹脂でする場合には、着色パターン層4,6,8
の感光性樹脂とは異なる放射線感応特性を有するものが
工程の単純化を考慮するとき望ましい。
(発明の効果) 以上のように本発明では、着色パターン層4,6,8の形
成後、従来の混色防止用中間層5,7,9を塗布することで
はなく、着色パターン層上に直接に集光レンズを1つづ
つ形成することによって集光レンズで混色を防止できる
ので、中間層5,7,9を形成する工程を省略することが可
能となり、カラーフィルタ製造工程を簡略化することが
できる。それゆえ、この中間層5,7,9が除去できるの
で、カラーフィルター全体厚さを5〜6μm程度に縮め
られる。
また、本発明の製造方法によれば、カラーフィルター
の全体の厚さが減少され、層構成も単純化されるので、
光透過率が向上され、フォトセルの感度を上昇させるこ
とができ、材料を節減させ得る。
【図面の簡単な説明】
第1A図乃至第1E図は、従来のカラーフィルターの製造工
程順序図、 第2A図乃至第2D図は、本発明のカラーフィルターの製造
工程順序図である。 1……基板、2……平坦化層、3……保護層、 4,6,8……着色パターン層、 5,7,9……中間層、 1a,1b,1c……フォトセル、 10……フォーカス調節層、 11a,11b,11c……集光レンズ。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に染色可能な感光性樹脂を塗布する
    工程(感光性樹脂塗布工程)と、 前記工程で形成された感光性樹脂層に所定のパターンを
    露光し現像して所定のパターン層を残す工程(着色パタ
    ーン形成工程)と、 前記の残されたパターン層を所定の色素で染色する工程
    (染色工程)と、 前記染色されたパターン層の表面上に所定曲率半径を有
    し、耐染色性の優れる透明の樹脂よりなる集光レンズを
    形成する工程(集光レンズ形成工程)と、 前記感光性樹脂塗布工程、着色パターン形成工程、染色
    工程および集光レンズ形成工程よりなる一連の工程を順
    次繰り返して互いに異なる色素で染色された少なくとも
    三つ以上の着色パターン層を形成する工程とを具備して
    なることを特徴とするカラーフィルターの製造方法。
  2. 【請求項2】前記集光レンズは、前記感光性樹脂層とは
    異なる放射線感応特性を有する感光性樹脂より形成する
    ことを特徴とする請求項(1)記載のカラーフィルター
    の製造方法。
  3. 【請求項3】前記集光レンズは、アクリル系樹脂より形
    成することを特徴とする請求項(1)記載のカラーフィ
    ルターの製造方法。
  4. 【請求項4】前記基板は、固体イメージセンサー装置で
    あり、前記最初の感光性樹脂を塗布する前に、固体イメ
    ージセンサー装置のフォトセルアレイ領域にポリイミド
    (polyimide)系の有機高分子物質を塗布し、入射光が
    前記フォトセルにフォーカシングされるようにその厚さ
    を調節しながら平坦化層を形成して基板の表面を平坦化
    する工程と、 前記フォトセルアレイ領域の周辺部に配置されたボンデ
    ィングパッドを保護するための保護層を塗布する工程を
    順次にさらに具備することを特徴とする請求項(1)記
    載のカラーフィルターの製造方法。
  5. 【請求項5】前記固体イメージセンサー装置の所定領域
    上に搭載されるカラーフィルターの全体厚さは、5〜6
    μm程度であることを特徴とする請求項(4)記載のカ
    ラーフィルターの製造方法。
  6. 【請求項6】前記少なくとも三つ以上の着色パターン層
    は、それぞれ赤、青、緑のうちいずれか一色で着色され
    ることを特徴とする請求項(1)から(4)のいずれか
    一項に記載のカラーフィルターの製造方法。
  7. 【請求項7】前記少なくとも三つ以上の着色パターン層
    は、それぞれシアニン(cyanine)、イエロー(yello
    w)、マゼンタ(magenta)のうちいずれか一色で着色さ
    れることを特徴とする請求項(1)から(4)のいずれ
    か一項に記載のカラーフィルターの製造方法。
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