JPS63121804A - カラ−センサ−の製造方法 - 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、カラーセンサーの製造方法に関するものであ
り、例えばカラー用の固体撮像素子や分光測定用の分光
検出素子等の製造に用いられるものである。

（従来の技術） 従来、ゼラチンやカゼイン、ポリビニルアルコール（Ｐ
ＶＡ）のような染色基質を染料にて染色した有機膜をカ
ラーフィルターとして用いることが提案されている。

上述のような染色された有機膜よりなるカラーフィルタ
ーは、染色基質や染料が紫外線により変質し退色して分
光特性が経時変化するという問題があり、このため、カ
ラーフィルター前方に紫外線カツトフィルターを付加す
ることが必要であった。また、従来の染色された有機膜
カラーフィルターは、耐熱性においても劣るという問題
があり、このため、半導体受光素子用のカラーフィルタ
ーとして用いる場合には、カラーフィルターを取り付け
た後の製造プロセスにおいて、熱的な制約が生じるとい
う問題があった。すなわち、カラーフィルターを有する
半導体受光素子の製造プロセスにおいては、受光面にカ
ラーフィルターを取り付けた後に、ダイボンディングや
ワイヤーボンディング、樹脂モールド等の熱を加えるア
ッセンブリ工程が必要であるが、それらの各工程におい
てカラーフィルターの耐熱性を考慮して、熱的条件を制
限しなければならないという問題があった。また、染料
は一般的には水に溶けるので、耐湿性も劣るという問題
があった。

さらにまた、上述のゼラチンやカゼイン、ポリビニルア
ルコール（ＰＶＡ）のような染色基質を染料にて染色す
る際には、通常、重クロム酸アンモニウムを加えて、染
色を促進させるものであるが、この方法では重金属類を
用いる関係上、排水の処理を行う必要があった。

上述のような点に鑑みて、有機顔料を含有させたポリイ
ミド樹脂をカラーフィルターの材料とすることにより、
カラーフィルターの耐湿性、耐光性及び耐熱性を改善す
ることが提案されている。

この場合におけるカラーフィルターを有する受光素子の
製造方法は、次の■〜［相］の工程よりなる（第７図参
照）。

■周知のＩＣ技術を用いて、シリコン基板１に少なくと
も受光素子２及びアルミニウムよりなる電極被膜７を形
成する工程（第７図（ａ）参照）。

■周知の方法、例えばＣＶＤ法や塗布法で前記シリコン
基板１上にリンガラス等による保護膜６を形成する工程
（第７図（ｂ）参照）。

■電極被膜７におけるボンディング部分を被う保護膜６
をフォトリソグラフィ法による選択的なエツチングによ
り取り除く工程（第７図（ｃ）参照）。

■有機顔料を含有するポリイミド系樹脂溶液よ＝３− りなるカラーペースト８をシリコン基板１上に塗布する
工程（第７図（ｄ）参照）。

■前記■の工程によって塗布したカラーペースト８をセ
ミキュアする工程。

■前記セミキュアされたカラーペースト８の上にフォト
レジスト９を塗布し、そのフォトレジスト９をフォトマ
スク１１により選択的に露光する工程（第７図（ｅ）参
照）。

■露光された前記フォトレジストリを現像する工程（第
７図（ｆ）参照）。

■現像によって露出したカラーペースト８を選択的にエ
ツチングする工程（第７図（ｇ＞参照）。

■フォトレジスト９を除去する工程（第７図（ｈ）参照
）。

［相］残存するカラーペースト８をキュアする工程。

なお、前記■の工程で用いるカラーペースト８は、ポリ
イミド前駆体と、ポリイミド前駆体を溶かす溶剤及びそ
の他の溶剤と、着色のための有機顔料とから成る。ここ
で、ポリイミド前駆体はポリアミック酸であってアルカ
リに可溶であり、且４一 つ、前記■の工程で用いるフォトレジストがポジタイプ
であると、フォトレジスト及びポリイミド前駆体ともア
ルカリに可溶となり、よってアルカリ溶液を現像液にす
れば、前記■の現像工程と、前記■のエツチング工程と
は同時に行われ、工程の削減が図れる。

（発明が解決しようとする問題点） 前述の製造方法でカラーフィルター層が受光面に接する
ように設けられた受光素子が作成されるが、フォトレジ
ストの現像液及びポリイミド前駆体のエツチング液は同
一の溶液であり、且つ、アルカリ性であるため、配線材
料であるアルミニウムも、それによってエツチングされ
、溶解してしまうという問題がある。すなわち、前記■
の工程を終えた時点でシリコン基板１の表面はリンガラ
スのような保護膜６で被われた部分と、アルミニウムよ
りなる電極被膜７が露出した部分とから成り、前記■、
■の工程でこれらの部分に接する状態で有機顔料を含有
するポリイミド樹脂よりなるカラーペースト８が塗布さ
れる。さらに前記■の工程で、その上にポジタイプフォ
トレジスト９が形成されるが、この状態で選択的に露光
された後、アルカリ現像液（同時にエツチング液でもあ
る）にて現像及びエツチングが行われる。しかし、この
エツチングが終了した後においても電極被膜７の露出部
分は前述のアルカリ液に触れているため、アルミニウム
よりなる電極被膜７をオーバーエツチングする可能性が
充分に存在する。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、ポリイミド樹脂よりなるカラー
フィルター層を形成する際に用いるエツチング液により
電極被膜が侵食されることを防止できるようにしたカラ
ーセンサーの製造方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係るカラーセンサーの製造方法にあっては、ポ
リイミド樹脂に有機顔料を含有せしめて成るカラーフィ
ルター層を受光素子の受光面と接するように設けて成る
カラーセンサーの製造方法において、受光素子と電極被
膜が形成された基板に保ＮＵを付着する工程と、電極被
膜のボンディング部分を被う保護膜をエツチングにより
取り除く工程と、その後、カラーフィルター層形成用の
エツチング液に不溶な絶縁膜を基板に付着する工程と、
前記絶縁膜の付着後に受光素子の受光面上に有機顔料を
含むポリイミド樹脂よりなるカラーフィルター層を前記
エツチング液を用いて形成する工程と、前記カラーフィ
ルター層の形成後に電極被膜のボンディング部分を被う
絶縁膜をエツチングにより取り除く工程とを含むもので
ある。

第１図は本発明の製造方法の要旨を説明するための図で
あり、図に示されるように、本発明の製造方法は、次の
（ａ）〜（Ｎ＞の工程を含んでいる。

（ａ）周知のＩＣ技術を用いて、シリコン基板１に少な
くとも受光素子２及び電極被膜７を形成する工程（第１
図（ａ）参照）。

（ｂ）周知の方法、例えばＣＶＤ法を用いて前記シリコ
ン基板１上の全面にリンガラス等による保護Ｍ６を形成
する工程（第１図（ｂ）参照）。

（ｃ）電極被膜７上のボンディング部分の保護膜６のみ
をフォトリソグラフィ法を用いた選択的なエツチングに
て取り除く工程（第１図（ｃ）参照）。

（ｄ）アルカリ性溶液に不溶で透明な絶縁８６’をシリ
コン基板１上の全面にコーティングし、キュアする工程
（第１図（、（＞参照）。

（ｅ）有機顔料を含有するポリイミド系樹脂溶液よりな
るカラーペースト８をシリコン基板１上に塗布し、セミ
キュアする工程（第１図（ｅ）参照〉。

（ｆ）前記カラーペースト８の上にポジタイプフォトレ
ジスト９を塗布し、そのフォトレジスト９をフォトマス
ク１１により選択的に露光する工程（第１図（ｆ）参照
）。

（ｇ）前記フォトレジスト９を現像する工程（第１図（
ｇ）参照）。

（１１）前記（ｇ）の工程と同時にカラーペースト８を
選択的にエツチングする工程（第１図（ｈ）参照）。

（ｉ）フォトレジスト９を除去し、残存するカラーペー
スト８をキュアする工程（第１図（ｉ）参照）。

（ｊ＞ネガタイプフォトレジスト１２をシリコン基板１
上に塗布し、そのフォトレジスト１２をフォトマスク１
３を用いて選択的に露光する工程（第１図（ｊ）参照）
。

（ｋ）露光済みのフォトレジスト１２を現像すると共に
、露出した透明な絶縁膜６゛を選択的にエツチングする
工程（第１図（ｋ＞参照）。

（１）フォトレジスト１２を除去する工程（第１図（１
）参照）。

なお、以上の（ａ）〜（１）の各工程は、通常、ウェハ
ー単位で処理されるものであり、前記（１）の工程終了
後に、ウェハーを個々のチップに切断し、電気接続部材
に接続するものである。

（作用） このように、本発明にあっては、電極被膜のボンディン
グ部分を被う保護膜をエツチングにより取り除いた後、
カラーフィルター層形成用のエツチング液に不溶な絶縁
膜を付着し、前記絶縁膜の付着後に受光素子の受光面上
に有機顔料を含むポリイミド樹脂よりなるカラーフィル
ター層を前記エツチング液を用いて形成し、このカラー
フィルター層の形成後に電極被膜におけるボンディング
部分の絶縁膜をエツチングにより取り除くようにしたか
ら、カラーフィルター層の形成時においては、電極被膜
はエツチング液に不溶な絶縁膜にて被われており、した
がって、電極被膜がポリイミド樹脂のエツチング液に侵
されることがなく、信頼性の高いカラーセンサーを製造
することができるものである。

（実施例） 第２図は本発明の方法により製造されるカラーセンサー
１０の断面構造を示す図である。このカラーセンサー１
０は、カラービデオカメラのホワイトバランスセンサー
として用いられるものであり、Ｒ（赤色光）、Ｇ（緑色
光）、Ｂ（青色光）についての光強度を測定できるよう
になっている。シリコン基板１の表面には、通常の半導
体製造プロセスを用いて受光素子２が形成されており、
各受光素子２の表面にはそれぞれ赤色フィルター３、緑
色フィルター４及び青色フィルター５が受光面上及びそ
の近傍を覆うように設けられている。シリコン基板１の
表面には、リンガラスよりなる保護膜６と、ポリイミド
樹脂よりなる絶縁膜（図示せず）とが施されている。シ
リコン基板１の縁部には、アルミニウムよりなる電極被
膜７のポンディングパッド部が露出されている。

第３図及び第４図は同上のカラーセンサーを製造するた
めの各工程の説明図である。以下、これらの図を参照し
ながら、前記カラーセンサーの製造工程を説明する。尚
、第３図及び第４図の各工程はウェハー単位で処理され
るものであるが、図面は１個のチップのみを示している
。

（ｉ）絶縁膜を塗布し、キュアする工程（第３図（、）
参照） まず、受光素子２及び電極被膜７が形成されたシリコン
基板１の表面にＣＶＤ法を用いてリンガラスのような保
護Ｍ６を形成すると共に、電極被膜７のボンディング部
分を被う保護膜６を除去する。次に、このシリコン基板
１上にポリイミド系透明有機膜（例えば、東し製“’５
Ｔ−９１０“（商品名））よりなる絶縁膜６°を、３０
００ｒｐ輪の回転数で３０秒間の条件で回転塗布し、０
．７μの膜厚を得る。この塗布膜を通風乾燥機を用いて
１５０℃と３００℃とで各３０分間キュアする。なお、
絶縁膜６′の塗布に際しては、予めシリコン基板１を２
００℃のＮ２ガス中で１０分間乾燥させる。

（ｉ；）カラーペーストの塗布、セミキュアの工程（第
３図（ｂ）参照） 前記シリコン基板１の表面に、カラーフィルター用の耐
熱性カラーペースト８を塗布する。耐熱性カラーペース
ト８は、溶剤と、溶剤に対して不溶な有機顔料と、ポリ
イミド前駆体とから成る。

塗布に際しては、予め、シリコン基板１を２００℃のＮ
２ガス中で１０分間乾燥させた後、第１色目のカラーペ
ースト８をシリコン基板１上に少量滴下し、スピンナー
（例えばミカサ製ＩＨ−ＤＳ型）を用いて、５００　ｒ
ｐｍの回転数で５秒、さらに３０００　ｒｐｍの回転数
で３０秒の条件で塗布膜を形成する。この塗布膜を通風
乾燥機を用いて、１４０℃の空気中で３０分間セミキュ
アする。第１色目のカラーペースト８としては、赤色、
緑色、青色のうちどの色を用いても良い。

カラーペーストの塗布工程において、使用される耐熱性
カラーペーストの成分を例示すれば、次の通りである。

執　　ラーペースト　■ 一般式 但し、Ｒ３：芳香族炭化水素環又は複素環Ｒ２：水素又
は炭素数１〜１０の炭化水素基で示されるポリマー１０
０ｇに対し、有機顔料について、 赤色顔料として、カラー・インデックスＮｏ、７３９０
５のピグメントＲｅｃ１２０９、同Ｎｏ、４６５００の
ピグメントＶｉｏｌｅｔ１９等で示されるキナクリドン
系顔料； 又は、 緑色顔料として、カラー・インデックスＮｏ、７４１６
０のピグメントＧｒｅｅｎ３６、同Ｎｏ、７４２６０の
ピグメントＧ　ｒｅｅｎ　７等で示されるフタロシアニ
ングリーン系顔料； 又は、 青色顔料として、カラー・インデックスＮ００７４１６
０のピグメントＢｌｕｅ１５　３、同Ｎ０１７４１６０
のピグメントＢｌｕｅ１５　４等で示されるフタロシア
ニンブルー系顔料； のいずれかを１０〜３００ｇの割合で混合されてなるカ
ラーフィルター用耐熱性カラーペースト。

魅　　ラーペースト　■ 一般式 但し、Ｒ１：芳香族炭化水素環又は複素環Ｒ２：水素又
は炭素数１〜１０の炭化水素基で示されるポリマー１０
０ｇに対し、有機顔料について、前記カラーペースト（
Ｉ）について用いたのと同じ赤色顔料、緑色顔料、又は
、青色顔料のいずれかを１，１０〜３００ｇの割合で混
合されてなるカラーフィルター用耐熱性カラーペースト
。

飢　　ラーペースト　■ 一般式 但し、Ｒ１：芳香族炭化水素環又は複素環Ｒ２：水素又
は炭素数１〜１０の炭化水素基で示されるポリマー１０
０ｇに対し、有機顔料について、前記カラーペースト（
Ｉ）について用いたのと同じ赤色顔料、緑色顔料、又は
、青色顔料のいずれかを、１０〜３００ｇの割合で混合
されてなるカラーフィルター用耐熱性カラーペースト。

シリコン基板１に塗布されるカラーペースト８としては
、前記（Ｉ）〜（ＩＩ［）のうちいずれのカラーペース
トを用いても構わない。

（ｉｉｉ）レジスト塗布、プリベークの工程（第３図（
ｅ）参照） カラーペースト８が塗布されて、セミキュアされたシリ
コン基板１を通風乾燥機から取り出し、冷えてくるのを
待って、フォトレジスト９を塗布する。本実施例では、
ポジレジストであるシブレイ社製の“マイクロポジット
フォトレジスト１４００−３１”（商品名）を用いた。

フォトレジスト９の塗布もスピンナーを用いて行うもの
であり、５００　ｒｐｍの回転数で５秒、さらに２００
　Ｏｒｐｍの回転数で３０秒の条件で塗布膜を形成する
。プリベークは、通風乾燥機を用いて９０℃の窒素ガス
（Ｎ２ガス）中で３０分間行う。

（ｉマ）露光工程（第３図（ｄ）参照）次に、マスクア
ライナ−を用いてシリコン基板１への露光位置を調整し
た後、７０ｍＪの露光を行い、受光面上及びその近傍の
みにフォトレジスト９が残るように、フォトマスク１１
を介して紫外線による露光を行う。

（ｖ）レジスト現像、エツチングの工程（第３図（ｅ）
参照） 次に、露光を終えたシリコン基板１のフォトレジスト９
を現撫する。現像液としては、シブレイ社製のマイクロ
ポジット“ＭＦ−３１２デベロッパー゛′（商品名）と
水とを、１：１で混合したものを用いて、液温２２℃で
６０秒かけてレジスト現像を行う。その後、余分なカラ
ーペースト層のエツチングを行う。エツチングを終えた
シリコン基板１を水でリンスし、Ｎ２ガスを吹き付けて
乾燥させる。

（ｖｉ）レジスト剥離、リンス、キュアの工程（第３図
（ｆ）参照） 次に、カラーペースト層の上に残っているフォトレジス
ト９を剥離させるために、シリコン基板１を酢酸エチル
中に浸漬・撹拌し、５分後に取り出し、イソプロピルア
ルコールでリンスした後、Ｎ２ガスを吹き付けて乾燥さ
せ、その後、通風乾燥機で３００℃のＮ２ガス中で３０
分間キュアせしめる。

なお、実施例では、フォトレジスト９としてポジレジス
トを用いる例を示したが、ネガレジスト（例えば日立化
成工業社製のネガ型レジスト“’ＲＵ−Ｉ１００Ｎ”（
商品名））を用いても良い。

（輯）第２色目のカラーフィルターの作成工程次に、第
２色目のカラーフィルターの作成に入るが、第２色目の
カラーフィルターの作成においても、カラーペースト８
を塗布し、キュアするまで、第１色目と同等のプロセス
（ｉｉ）〜（ｖｉ）を繰り返す。第２色目は、赤色、緑
色、青色のうち、第１色目を除く２色のうち、どちらの
色を選んでもよい。たとえば、第１色目が緑色であれば
、第２色目は赤色として良い。

（ｖｌｉ）第３色目のカラーフィルターの作成工程衣に
、第３色目のカラーフィルターの作成に入るが、第３色
目のカラーフィルターの作成においても、カラーペース
ト８を塗布し、キュアするまで、第１色目と同等のプロ
セス（ｉｉ）〜（ｖｉ）を繰り返す。第３色目は、赤色
、緑色、青色のうち、第１色目と第２色目とを除く残り
の１色となる。たとえば、第１色目が緑色で、第２色目
は赤色であれば、第３色目は青色ということになる。

このように、受光面を複数個持つカラーセンサーの場合
、色の異なる有機顔料を含むカラーペーストを用いて、
前述のようにフォトリソグラフィ法を繰り返すことによ
って、各受光面にそれぞれ色の異なるカラーフィルター
を取り付けることができ、それぞれのカラーフィルター
に含まれる有機顔料の種類によって主に決まる分光特性
を持つ分光検出受光素子を形成することができる。

第５図はシリコンチップ上に設けた青色、緑色、赤色の
各カラーフィルターの特性を示している。

なお、この特性を得るために、第６図に示す特性の赤外
カットフィルターを外付けしている。

（ｉｘ）レジスト塗布、露光工程（第４図（ａ）参照）
次に、透明ポリイミド樹脂よりなる絶縁Ｍ６’にて覆わ
れた電極被膜７のボンディング部分を露出させるために
、ネガタイプフォトレジスト１２（東京応化工業社製商
品名０ＭＲ８５）を塗布し、電極被膜７上のボンディン
グ部分のフォトレジスト１２が除去されるように、フォ
トマスク１３を介して紫外線による露光を行う。

（ｘ）エツチング工程（第４図（ｂ）参照）次に、露光
済みのシリコン基板１を現像し、ヒドラジンヒトラード
によるエツチングにより電極被膜７のボンディング部分
の絶縁Ｍ６’を除去する。

（ｘｉ）レジスト剥離の工程（第４図（ｅ）参照）さら
に、絶縁膜６′を覆っているフォトレジスト１２をレジ
スト剥離液（東京応化工業社製　＃５０２）により剥離
する。以上の（ｉｘ）〜（ｘｉ）の工程により、電極被
膜７のボンディング部分を被っている絶縁Ｍ６’が除去
され、電極被膜７のボンディング部分が露出される。

次に、ウェハーテストを行い、良否の判定をして、個々
のチップにグイシングした後に良品のチップのみをリー
ドフレームやチップキャリア等の電気接続部材にグイボ
ンディングし、更に、金線等を用いて電極被膜７のボン
ディング部分にワイヤーボンディングを行う。

以上の工程により製造されたカラーセンサーにあっては
、絶縁膜６′のエツチング工程をフィルター形成工程の
後に持ってきていることで、アルミニウムよりなる電極
被膜７のオーバーエツチングを防止でき、ボンディング
強度に支障のないカラーセンサーを製造できる。

なお、実施例においては、透明な絶縁ＷＩ！、６”とし
てポリイミド樹脂膜を例示したが、その他、カップリン
グ剤も有効で、例えば日立化成製の”ＰＩＱカップラー
”（商品名）などを用いることができる。

また、カラーセンサーとしては、実施例において例示し
たホワイトバランスセンサーの他にも、共通のチップに
処理回路と受光素子とを有する集積回路チップ（ＩＣチ
ップ）、輝度測定用センサーや２次元イメージセンサ−
（ＣＯＤ＋ＭＯ８による固体撮像素子）等が考えられる
。また、受光素子以外の分野への応用として、カラー液
晶表示板やカラー液晶テレビのような表示素子に用いる
ことも考えられる。

（発明の効果） 以上のように本発明にあっては、電極被膜のボンディン
グ部分を被う保護膜を一旦除去した後、エツチング液に
不溶な絶縁膜にて被い、この状態でカラーフィルター層
を前記エツチング液を用いて形成し、その後、電極被膜
のボンディング部分を被う絶縁膜を除去するようにした
から、ポリイミド樹脂よりなるカラーフィルター層をエ
ツチングする際に、そのエツチング液により電極被膜が
侵食されることを防止することができ、信頼性の高いカ
ラーセンサーを製造することができるという効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（１）は本発明の製造方法における各
工程を説明するための説明図、第２図は本発明の一実施
例に係る製造方法により製造されるカラーセンサーの断
面図、第３図（ａ）乃至（ｆ）及び第４図（ａ）乃至（
ｃ）は同上の製造工程の各々を説明するための説明図、
第５図はカラーフィルターの分光透過率特性を示す図、
第６図は受光素子に外付けされる赤外カットフィルター
の分光透過率特性を示す図、第７図（ａ）乃至（ｈ）は
従来の製造方法における各工程を説明するための説明図
である。 １はシリコン基板、２は受光素子、３は赤色フィルター
、４は緑色フィルター、５は青色フィルター、６は保護
膜、６′は絶縁膜、７は電極被膜、８はカラーペースト
、９はフォトレジストである。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリイミド樹脂に有機顔料を含有せしめて成るカ
   ラーフィルター層を受光素子の受光面と接するように設
   けて成るカラーセンサーの製造方法において、受光素子
   と電極被膜が形成された基板に保護膜を付着する工程と
   、電極被膜のボンディング部分を被う保護膜をエッチン
   グにより取り除く工程と、その後、カラーフィルター層
   形成用のエッチング液に不溶な絶縁膜を基板に付着する
   工程と、前記絶縁膜の付着後に受光素子の受光面上に有
   機顔料を含むポリイミド樹脂よりなるカラーフィルター
   層を前記エッチング液を用いて形成する工程と、前記カ
   ラーフィルター層の形成後に電極被膜のボンディング部
   分を被う絶縁膜をエッチングにより取り除く工程とを含
   むことを特徴とするカラーセンサーの製造方法。
2. （２）絶縁膜は透明絶縁膜であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のカラーセンサーの製造方法。
3. （３）エッチング液は、アルカリ性溶液であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のカラーセンサーの
   製造方法。