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DE3006919A1 - Festkoerper-farbbildwandler und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Festkoerper-farbbildwandler und verfahren zu seiner herstellung

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Publication number
DE3006919A1
DE3006919A1 DE19803006919 DE3006919A DE3006919A1 DE 3006919 A1 DE3006919 A1 DE 3006919A1 DE 19803006919 DE19803006919 DE 19803006919 DE 3006919 A DE3006919 A DE 3006919A DE 3006919 A1 DE3006919 A1 DE 3006919A1
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DE
Germany
Prior art keywords
radiation
molecular weight
organic material
high molecular
sensitive
Prior art date
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Granted
Application number
DE19803006919
Other languages
English (en)
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DE3006919C2 (de
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Michiaki Hashimoto
Yoshio Hatano
Tadao Kaneko
Eiichi Maruyama
Haruo Matsumaru
Toshio Nakano
Akira Sasano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Publication of DE3006919A1 publication Critical patent/DE3006919A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3006919C2 publication Critical patent/DE3006919C2/de
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/10—Integrated devices
    • H10F39/12—Image sensors
    • H10F39/18—Complementary metal-oxide-semiconductor [CMOS] image sensors; Photodiode array image sensors
    • H10F39/182—Colour image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H10F39/80—Constructional details of image sensors
    • H10F39/805—Coatings
    • H10F39/8053—Colour filters

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Color Television Image Signal Generators (AREA)

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Festkörper-Farbbildwandler bzw. eine Festkörper-Farbbildeinrichtung sowie
ein Verfahren zu seiner bzw. ihrer Herstellung.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung von Filtern zur Farbzerlegung bekannt. Dazu wird ein Glassubstrat mit einer lichtempfindlichen Flüssigkeit aus einem lichtempfindlichen Polyvinylalkohol beschichtet um einen lichtempfindlichen Film zu bilden. Der lichtempfindliche Film wird dann durch eine Maske mit Licht
10 bestrahlt, um jene Bereiche die einer ersten Farbe
entsprechen optisch zu härten. Die Bereiche werden dann entwickelt und bleiben zurück. Dann wird eine Filterschicht oder eine Filtereinrichtung aus dem lichtempfindlichen Film mit einem Farbstoff gefärbt, der vorbestimmte Spektraleigenschaften besitzt. Anschließend wird die gesamte Oberfläche mit einer transparenten Zwischenschicht bedeckt. Die gleichen Maßnahmen werden zur Erzeugung einer Filterschicht für eine zweite Farbe angewandt. Dazu wird das Gla.ssubstrat mit der oben erwähnten lichtempfindlichen Flüssigkeit unter Ausbildung des lichtempfindlichen Filmes beschichtet, dann durch eine Maske mit Licht belichtet und unter Bildung einer Filterschicht oder einer Filtereinrichtung für die zweite Farbe entwickelt. Die Filterschicht oder die Filtereinrichtung wird dann mit einem Farbstoff vorbestimmter Spektraleigenschaften gefärbt. Anschließend wird die gesamte Oberfläche mit einer transparenten Zwischenschicht bedeckt. Dann wird in gleicher Weise eine Filterschicht für eine dritte Farbe erzeugt, mit einem Farbstoff gefärbt und mit einer Deckschicht bedeckt, die als Schutzschicht oder Schutzfilm dient, V7odurch man ein vollständiges Farbfilter erhält.
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300691
Es wurde bereits ein Festkörper-Farbbildwandler vorgeschlagen, der dadurch gebildet wird, daß man ein Filter zur Farbzerlegung auf einen Festkörper-Bildwandler aufbringt.
Diese Festkörper-Farbbildwandler werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß man die Festkörper-Farbbild^-; wandler und die Farbzerlegungsfilter getrennt herstellt und diese beiden Elemente nach entsprechender Justierung ο unter Verwendung eines optischen Klebstoffs oder dergleichen miteinander verbindet. Es wurde auch vorgeschlagen an Stelle des optischen Klebstoffs ein optisches Öl (optical matching oil) zu verwenden.
Es ist nicht möglich, die oben erwähnte Methode der Filterherstellung auf ein Halbleitersubstrat anzuwenden, um Festkörper-Bildwandler herzustellen. Dies ergibt sich dadurch, daß Festkörper-Bildwandler Anschlußbereiche aufweisen, die die allgemein angewandten
20 Filter nicht besitzen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Festkörper-Farbbildwandler und ein Verfahren zu seiner Herstellung anzugeben, mit dem es gelingt, die Herstellungsweise effizienter zu gestalten, indem man die Farbzerlegungsfilter direkt auf den optischen Detektorbereich des Festkörper-Bildwandlers aufbringt, so daß man Farbzerlegungsfilter mit ausreichender Präzision und hoher Qualität erhält.
Diese Aufgabe wird nun durch den Festkörper-Farbbildwandler gemäß Anspruch 1 und das Verfahren zur Herstellung eines Festkörper-Farbbildwandlers nach Anspruch 4 gelöst.
Die Unteransprüche betreffen besonders bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindungsgegsnstände.
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30Q891S
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Festkörper-Farbbildwandler oder eine Festkörper-Farbbilderzeugungseinrichtung (color solid-state imager) mit einem Halbleitersubstrat oder Halbleiterkörper, auf dem nacheinander eine vorbestimmte Anzahl von Filterschichten der gewünschten Form und mit vorbestimmten Spektraleigenschaften unter Bildung eines Schichtgefüges oder Laminats aufgebracht sind, wobei auf den Filterschichten eine vorbestimmte Anzahl von Schichten aus einem transparenten, hochmolekularen organischen Material, das für Strahlung empfindlich ist, aufgebracht worden ist und wobei das Halbleitersubstrat mindestens einen Detektorbereich umfaßt, in dem eine Vielzahl von Lichtdetektorelementen angeordnet sind. Das Verfahren zur Herstellung des Festkörper-Farbbildwandlers wird erfindungsgemäß dadurch vereinfacht, daß man mindestens für die Erzeugung der Zwischenschichten oder Schutzschichten bei der Ausbildung des Schichtgefüges der Farbzerlegungsfilter ein strahlungsempfindliches,
20 hochmolekulares Material verwendet.
Weiterhin ist es bei der Anordnung dieses Farbzerlegungsfilters auf dem Halbleitersubstrat besonders bevorzugt, zunächst eine Schicht oder einen Film aus einem hochmolekularen organischen Material zu bilden.
Die Erfindung sei im folgenden näher unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. In den Z e i chnungen ζ eigen
Fig. 1-4 Schnitteilansichten eines erfindungs
gemäßen Festkörper-Farbbildwandlers, die seine Herstellung verdeutlichen; Fig. 5 eine Draufsicht auf den Festkörper-Farbbildwandler;
Fig. 6 eine schematische Darstellung des Festkörper-Bildwandlers und
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Bildelements.
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—ι
Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur Herstellung des Festkörper-Farbbildwandlers dadurch wesentlich effizienter gestaltet, daß man die Farbzerlegungsfilter direkt auf den optischen Detektorbereich des Festkörper-Bildwandlars aufbringt. Dabei erhält man Farbzerlegungsf ilter mit ausreichender Präzision und hoher Qualität.
Weiterhin werden erfindungsgemäß vorzugsweise Zwisehenschichten und Schutzschichten die die Farbzerlegungsfilter bilden oder schützen unter Verwendung eines strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Materials gebildet, was für die weiteren Schritte der Herstellung der Festkörper-Bildwandler von Vorteil ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verwendet man als hochmolekulares organisches Material ein Material, das durch Erhitzen vernetzt werden kann. Dies ist erwünscht um die Zwischenschichten, die das Schichtgefüge der Farbzerlegungsfilter bilden, zu verstärken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sollte das strahlungsempfindliche, hochmolekulare organische Material ein sogenanntes "positivarbeitendes" Material sein, da sich hierdurch die Herstellungsschritte vereinfachen lassen.
Man kann natürlich auch Materialien, die eine "negativ— arbeitende" Strahlungsempfindlichkeit besitzen, verwenden. Das "negativ-arbeitende" Material muß jedoch mit einem bestimmten Licht belichtet werden, um die Vernetzungsreaktion bei der Erzeugung der Zwischenschichten zu bewirken, was die Anzahl der Herstellungsschritte erhöht.
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30069
Weiterhin besitzen Filtereinheiten oder -schichten in vielen Fällen lichtempfindliche Eigenschaften. In diesem Fall sollten sich die lichtempfindlichen Eigenschaften der Filterschicht oder der Filtereinheiten von den Spektraleigenschaften des Materials der Zwischenschichten
und der Schutzschichten unterscheiden. Die Maßnahmen der Erzeugung der Filterschichten sollten die darunterliegenden Zwischenschichten oder Schutzschichten nicht beeinträchtigen.
10
Beispiele für strahlungsempfindliche, hochmolekulare organische Materialien, die erfindungsgemäß mit Vorteil eingesetzt werden können, sind die folgenden:
1. Poly—(alkyl methacrylat) oder Copolymere davon, die wiederkehrende Einheiten der nachfolgenden Formel
CH3 20 2 ι η
COOR
aufweisen, in der R für eine Alkylgruppe, wie eine Methylgruppe oder eine Butylgruppe steht.
2. Poly-( glycidyl methacrylat) oder Copolymere davon, mit wiederkehrenden Einheiten der nachfolgenden Formel:
CH3
COCH0-CH-CH0
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3. Polymethacrylamid mit wiederkehrenden Einheiten der Formel:
CH3
CONH2
4. Poly(methyl isopropenvlketon) mit wiederkehrenden Einheiten der folgenden Formel:
CH3
COCH3
5. Poly(buten-1-sulfon) mit wiederkehrenden Einheiten der Formel:
20 "E(CH2-CH)-(SO2)Jn
CH0
CH3
6. Polyisobutylen mit wiederkehrenden Einheiten der
folgenden Formel:
CH3
-(CH9-C*-
ζ ι η
Es ist natürlich auch möglich, neben den oben angesprochenen Beispielen auch andere strahlungsempfindliche,...hochmolekulare organische Substanzen einzusetzen.
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Der hierin verwendete Begriff "Strahlung" umfaßt ultraviolette Strahlung, Elektronenstrahlung,· Röntgenstrahlung und dergleichen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist darin zu sehen, daß man bei der Anordnung der Farbzerlegungsfilter auf einem vorbestimmten Halbleitersubstrat die Oberflächen des Halbleitersubstrats mit einem Film oder einer Schicht aus einem hochmolekularen organischen Material beschichtet. Der Film oder die Schicht aus dem hochorganischem Material besitzt vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,5 bis 1 um.
Die Oberflächen des Halbleitersubstrats werden durch den Film oder die Schicht aus dem hochmolekularen organischen Material geglättet. Dies führt zu den folgenden Vorteilen:
1 - Dadurch, daß die Oberflächen des Substrats geglättet sind, wird die Erzeugung der Zwischenschichten und der
Filterschichten erleichtert. Weiterhin wird ein Vermischen der Farben während des Färbevorgangs verhindert, das sonst durch eine Deformation der Zwischenschichten auftreten kann.
25
2« Das Substrat umfaßt Halbleitereinrichtungen, die durch den Film oder die Schicht aus dem hochmolekularen organischen Material geschützt werden, so daß sie während der Erzeugung der Farbzerlegungsfilter nicht be-0 einträchtigt oder verschmutzt werden. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß aufgrund der Glättung der Oberflächen des Substrats jene Bereiche verkleinert werden, an denen Verunreinigungen anhaften können.
3. Weiterhin verhindert das hochmolekulare organische Material mit hoher Reinheit eine Verunreinigung der Halbleitereinrichtungen des Substrats=
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" 11 ~ 3006913
Um die sich anschließenden Schritte zu erleichtern, sollte das hochmolekulare organische Material ein strahlungsempfindliches hochmolekulares organisches Material sein, das für die Erzeugung der Zwischen-5 schichten verwendet wird,
Wenn die Dicke des Films oder der Schicht aus dem hochmolekularen oder organischen Material zu gering ist, lassen sich die oben angesprochenen Vorteile nur in vermin der tem Ausmaß erreichen. VSenn andererseits die Dicke zu groß ist, werden die Vorteile nicht weiter verbessert, sondern es ergibt sich eine Verminderung des Transmissionsfaktors .
T5 Im folgenden sei die Erfindung näher an Hand einer konkreten Ausfuhrungsform erläutert.
Die Fig. 1-4 verdeutlichen die Schritte der Herstellung eines erfindungsgemäßen Festkörper-Farbbildwandlers. Jedes Diagramm zeigt wichtige Bereiche des Elements in einer Schnittansicht. Die Figur 5 gibt eine Draufsicht auf den Bildwandler wieder. Die Zeichnungen geben den detaillierten Aufbau des Halbleitersubstrats nicht wieder.
In dem Festkörper-Farbbildwandlersubstrat 1 sind eine Vielzahl von optischen Detektorbereichen 10 und Treiberschaltungen 11 dafür ausgebildet. Das Substrat
1 besteht im allgemeinen aus Silicium. Die optischen Detektorbereiche werden unter Verwendung des gleichen Materials, wie es auch für die integrierte Halbleiterschaltung, die einen peripheren Schaltkreis zum Ansteuern der Detektorbereiche darstellt, verwendet wird, oder aus einem andersartigen Halbleitermaterial gebildet.
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Die Fig. 6 -zeigt, eine schema tische Darstellung eines Festkörper-Bildwandlers.Im Zentrum dieses Bildwandlers sind Fotodioden 22 mit vertikalen Schaltern 21 angeordnet. Bei dieser Ausführungsform sind die grünen Elemente G schachbrettartig angeordnet, zwischen denen die roten Elemente R und die blauen Elemente B vorgesehen sind. Diese Elemente sind mit 2 vertikalen Signalausgangsleitungen 23, 24 verbunden. In der Peripherie sind Äbtastschaltungen zur Auswahl der horizontalen Schalter 25 und der vertikalen Schalter
21 vorgesehen. Am oberen Rand ist eine horizontale Abtastschaltung gebildet, während an der linken Seite eine vertikale Abtastschaltung ausgebildet ist.
Die.oben angesprochenen elektronischen Schaltungen sind unter Bildung des Festkörper-Bildwandlers in das Halbleitersubstrat 1 integriert. Für jede der in Fig. 6 dargestellten Fotodioden für grünes Licht (G), blaues Licht (B) und rotes Licht (R) müssen Farbzerlegungsfilter vorgesehen werden. Die Maßnahmen zur Herstellung der Farbzerlegungsfilter werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 1-4 erläutert.
Zunächst wird auf dem Festkörper-Farbbildwandlersubstrat eine Schicht für eine Farbzerlegungsfiltereinheit mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 2,5 μπι gebildet. Die Filtereinheit oder die Filterschicht besteht im allgemeinen aus Gelatine, Albumin, Leim, Kasein, 0 Gummiarabikum oder Polyvinylalkohol, die lichtempfindliche Eigenschaften besitzen. Im allgemeinen sollten die lichtempfindlichen Eigenschaften dieser Materialien di!S negativen Typs sein und die Empfindlichkeit sollte im Büroich von 365 nm bis 435 nm liegen.
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Lediglich ein Bereich 2 , der einer ersten Farbe entspricht wird durch eine Maske mit Licht belichtet, um das Material zu härten und zu entwickeln. Bei der Entwicklung bleibt lediglich der Bereich 2 des Farbzerlegungsfliters zurück. Der Bereich 2 wird mit einem Farbstoff vorbestimmter Spektraleigenschaften gefärbt, wozu man eine wässrige Lösung des Farbstoffs verwendet, wie es üblicherweise getan wird.
Vor der Erzeugung der Schicht der Filtereinheit der ersten Farbe wird man vorzugsweise eine Schicht oder einen Film aus einem hochmolekularen organischen Material auf der Oberfläche des Substrats 1 mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 1 μπι erzeugen. Durch den Film oder die Schicht aus dem hochmolekularen organischen Material wird die Oberfläche des Substrats geglättet. Dies führt zu den oben angesprochenen Vorteilen.
Die Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht eines Bildelements, die den Aufbau des Halbleitersubstrats im Detail verdeutlicht. In der Fig. 7 sind Details angegeben, die in den Fig. 1-4 nicht dargestellt sind.
In eine Schicht 32 des p-Typs, die auf einem Substrat · .31 des η-Typs vorliegt, sind N -Typ Diffusionsschichten 33, 33' für Fotodioden integriert worden. Die Bezugsziffern 35, 35" verdeutlichen Drains zur Erzeugung von Signalen, während die Bezugsziffern 36 und 36' für vertikale Signalausgangsleitungen,die Bezugsziffern 37 und 37' für Gate-Elektroden und die Bezugsziffer für einen isolierenden Film aus SiO oder dergleichen stehen. Die Bezugsziffern 40 und 40' repräsentieren Kanäle eines Schalterbereiches. Ein Bereich, der zwischen der Diffusionsschicht 32 des η -Typs der Fotodiode und der vertikalen Signalausgangsleitung 3 6 vorliegt, repräsentiert den optischen Detektorbereich 10 der in der Fig. 1 dargestellt ist. Im allgemeinen wird auf dem HaIb-
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leitersubstrat eine isolierende Passivierungsschicht aus SiO2 oder dergleichen gebildet. Auf der isolierenden Schicht 38 wird ein Farbzerlegungsfilter erzeugt. Die Bezugsziffer 3 9 steht für eine Schicht oder einen Film aus dem angesprochenen hochmolekularen organischen Material, das dazu dient die Oberfläche des Substrats zu glätten. Der Farbzerlegungsfilter wird in der Weise aufgebaut, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist. Insbesondere stehen die Bezugsziffern 2, 3, 5, 6 und 7 der Fig. 7 für die entsprechenden Merkmale der Fig. 3.
Die Herstellungsmaßnahmen seien im folgenden näher erläutert.
Man beschichtet ein Halbleitersubstrat mit einem Film aus einer transparenten Zwischenschicht 5 mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 μΐη, wobei die Zwischenschicht 5 solche Eigenschaften besitzt, daß sie nicht mit dem Farbstoff angefärbt wird, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist.
Die Zwischenschicht 5 besteht aus dem oben angesprochenen strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material. Es wurde bereits erwähnt, daß die Strahlungsempfindlichkeit dieses Materials sich von der Lichtempfindlichkeit der Farbzerlegungsfiltereinrichtungen unterscheiden sollte. Dann wird, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, eine weitere Schicht der Farbfiltereinheit gebildet, durch eine Maske mit Licht belichtet und zur Erzeugung eines Filterbereiches 3 einer zweiten Farbe entwickelt und mit einem Farbstoff vorbestimmter Spektraleigenschaften angefärbt. Dann wird eine transparente Zwischenschicht 6 'gebildet.
Dann wird, wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, ein Farbfilter 4 in gleicher Weise gebildet, gefärbt und dann mit einem Schutzfilm oder einer Schutzschicht 7 versehen.
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Sowohl die Zwischenschicht 6 als auch die Schutzschicht 7 bestehen aus dem strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material, das zur Erzeugung der Zwischenschicht 5 verwendet worden ist.
In dieser Weise werden unter Anwendung der oben beschriebenen Verfahrensschritte Farbzerlegungsfilter für drei Farben gebildet.
1 ο Beim Anfärben der Farbzerlegungsfilter sollte das Vemischen der Farbstoffe, die Zusammensetzung und die Temperatur der Färbeflüssigkeit und die Färbungszcit in Abhängigkeit mit den herkömmlichen Färbemethoden entsprechend ausgewählt werden.
In der folgenden Tabelle I sind konkrete Beispiele th-r Fi .1 t'.TuinlHiitun, der Zwischenschichten und der Scliui :·: r.rh i chk'n zusammengestellt.
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TABELLE I
OQ -J O
Filtereinheit
Zwischenschicht und Schutzschicht
Beispiel Material Lichtempfindliche Belichtungs- ... , Lichtempfin-.ili- Belichtungs-Eigenschaften ' ' ' zeit ' " ' -Μ£ιτ:Θ;1:χ3- ■ ciie Eigenschaften ' zeit
Gelatine *250-440 nm
10 s
Poly-(glycidyl- Elektronen-trahlung methäcrylat) '250 nra ' '
in
Gelatine *250-440 nm
10 s
Poly-(methyl- Elektronenstrahlung . .methacrylat). .25 0 nm .
Gelatine *250-440 nm
10 s
Poly- (methylisopropenyl
.keton)■ .
Elektronenstrahlung 230-320 nm
20 s
Polyvinylalkohol *250-440 nm
10 s
Poly- (glycidyl- Elektronenstrahlung methacrylat) 250 nm
6 min
Leim
250-.440 nm
10 s
Poly- (znethyl-
methacrylamid) Elektronenstrahlung 10 min
Gelatine *250-440 nm
10 s
Poly-(hexa- Röntgen-Strahlung 10 min fluorobutyl-.methacrylat) .
Gelatine *250-440 nm
10 s
Poly-(buten -1- Elektronenstrahlung 80J/cm ω 1sulfon) Röntgen-Strahlung χ 10 min O
* Die Filtereinheiten zeigen eine starke Lichtempfindlichkeit bei einem Hauptlichtemittierungsmaximum von 3 65 nm einer Quecksilberultrahochdrucklampe/ wobei Licht mit einer Wellenlänge von weniger als 3 00 nm normalerweise mit Hilfe eines maskierenden Glases absorbiert wird.
0,8 Gew.-%
0,4 Gew.-%
2 Gew.-%
1 Gew.-%
2 Gew.-%
0,3 Gew.-%
0,08 Gew.-%
2 Gew.-%
- 17 -
Beispiele für die angewandten Färbebedingungen sind im folgenden angegeben:
1. Farbstoffmischungen: 5 Grün: Sirius Gelb GC
Lissamin Grün V
Essigsäure
Wasser
Blau: Methylblau 10 Essigsäure
Wasser
Rot: Ponceau S
Kayanol Gelb N5G
Essigsäure 15 Wasser
2. Färbetemperatur und Färbezeit: Grün: 400C, 2 min
Blau: 400C, 1 min 20 Rot : 400C, 2 min
Von den oben erwähnten strahlungsempfindlichen Materialien zeigen die folgenden Produkte ein Vernetzen beim Erhitzen: Poly-(glycidyl-methacrylat), Poly-(methyl-methacrylamid), Poly- (methyl'-methacrylat/rnethacryloyl-'-chlorid) - was einem Copolymeren von Poly- (methyl--methacrylat) entspricht und dergleichen.
Nachdem die Zwischenschicht gebildet worden ist, wird das oben erwähnte Material auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Vernetzungsreaktion einsetzt. Die Zwischenschicht zeigt eine erhöhte Beständigkeit gegen Wasser und gegen das Anfärben mit Farbstoffen.
Das Erhitzen sollte während etwa 15 Minuten bei etwa 2 00C erfolgen, wodurch das Molekulargewicht der Zwischenschicht infolge der Vernetzungsreaktion entsprechend er-
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höht wird, so daß sie eine gesteigerte Beständigkeit gegen Wasser aufweist.
Dann wird eine vorbestimmte Bereiche, wie die Anschlußfelder freilassende Maske auf dem Festkörper-Farbbildwandlersiibs trat 1 aufgelegt und das Material wird mit ultravioletter Strahlung belichtet. Die Belichtungsbedingungen sind in der Tabelle I angegeben. Als Lichtquelle für die ultraviolette Strahlung ist eine Xenon-Quecksilberdampf-Lampe (1 kW) geeignet. Dann werden die drei laminierten Schichten zur Erzeugung des Filters entwickelt, um die vorbestimmten Bereiche zu entfernen. Anschließend werden die vorbestimmten Bereiche, wie die Anschlußfelder gestanzt. Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Festkörper-Farbbiidwandler. Auf einem Siliciumsubstrat in Form eines Chips sind ein Lichtdetektorbereich 14 eine Treiberschaltung 15 für den Lichtdetektorbereich und Anschlußbereiche 12 angeordnet. Die Filtereinheiten auf den Anschlußbereichen werden mit Hilfe der oben beschriebenen Methode entfernt, so daß die Anschlußfelder freigelegt werden. Dann wird unter Anwendung von Ultraschall Gold oder eine Aluminium/Silicium-Legierung (mit einem Siliciumgehalt von 0,5 bis 1 Gew.-%) mit den Anschlußfeldern verbunden. Schließlich wird eine Gold/Zinn-Legierung mit einem Goldgehalt von 10 Gew.-% thermisch mit den Gold-Anschluß feldern verbunden. In dieser Weise wird der Festkörper-Farbbildwandler fertiggestellt.
Durch Ausbilden der Zwischenschicht und der Schutzschicht unter Verwendung des strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Materials, wird es möglich die Filterschichten direkt zu erzeugen, wodurch die Anzahl der Herstellungsschritte vermindert werden kann.
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Wenngleich die oben beschriebene Ausführungsform jenen Fall betrifft, bei dem die Abtastschaltung aus MOS-Typ Feldeffekttransistoren aufgebaut ist, versteht es sich, daß die erfindungsgemäße Lehre nicht hierauf beschränkt ist. Beispielsweise kann m^.n die Ali ha st schaltung auch unter Verwendung von ladungsgekoppelten Elementen (CCD) ausbilden.
Es wurde bereits ein Festkörper-Bildwandler vorgeschlagen, dessen Bildwandleroberfläche mit einer fotoleitenden Schicht gebildet ist. Bei diesem Festkörper-Bildwandler wird das Halbleitersubstrat, das Schalterelemente und eine Abtastschaltung aufweist, beschichtet. Ein Beispiel hierfür findet sich in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 51-10715. Die Lehre der Erfindung kann natürlich auch auf solche Festkörper-Bildwandler angewandt werden.
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Claims (8)

  1. Pestkörper-Farbbildwandler und Verfahren zu seiner
    Herstellung.
    PATENTANSPRÜCHE
    0-i Festkörper-Farbbildwandler, gekennzeichnet durch Farbzerlegungsfilter (2,3,4) in Form von Schichten aus einem hochmolekularen organischen Material auf einem Halbleitersubstrat (1), das mindestens einen Lichtdetektorbereich (10) aufweist, in dem eine Vielzahl von Lichtdetektorelementen angeordnet sind.
  2. 2. Festkörper-Farbbildwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus dem hochmolekularen organischen Material aus einem strahlungsempfindlichen Material bestehen.
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  3. 3. Festkörper-Farbbildwandler nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbzerlegungsfilter Filterschichten mit vorbestimmter Form und vorbestiiruTiten Spektraleigenschaften und Schichten aus einem transparenten, strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material umfassen, die nacheinander in der erforderlichen Anzahl in Form von Schichten angeordnet sind.
  4. 4. Verfahren zur Herstellung eines Festkörper-Farbbildwandlers, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Farbzerlegungsfilterschicht mit vorbestimmter Form und vorbestimmten Spek-
    ■] 5 traleigenschaften auf einem Halbleitersubstrat ausbildet, das mindestens einen Lichtdetektorbereich umfaßt, in dem eine Vielzahl von Lichtdetektorelementen angeordnet sind; daß man eine Schicht aus einem transparenten, strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material ausbildet; daß man eine Farbzerlegungsfilterschicht mit vorbestimmter Form und vorbestimmten Spektraleigenschaften bildet; und daß man eine Schicht aus einem transparenten, strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material ausbildet; wobei man die oben erwähnten Schritte wiederholt durchführt, um nacheinander Filterschichten der gewünschten Form zu bilden, die gefärbt worden sind, wobei die oberste Schicht aus einem transparenten, strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material besteht und wobei man vorbestimmte Bereiche der laminierten Filterschichten mit einer vorbestimmten Strahlung bestrahlt und die laminierten Filterschichten entwickelt.
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  5. 5. Verfahren nach Anspruch A1 dadurch gekennzeichnet, daß man als strahlungsempfindliches, hochmolekulares organisches Material ein positiv-arbeitendes lichtempfindliches Material verwendet.
  6. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet^ daß man als strahlungsempfindliches,, hochmolekulares
    ^O organisches Material ein hitzehärtbares Material einsetzt und die Schicht aus dem strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material durch Auftragen einer Lösung des Materials gefolgt von
    einem Erhitzungsvorgang bildet. 15
  7. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Ausbildung der Filterschichten ein negativ-arbeitendes strahlungsempfindliches, hochmolekulares organisches Material verwendet, und man als transparentes, strahlungsempfindliches, hochmolekulares organisches Material, das auf die Filterschicht aufgebracht wird, ein Material mit positiv-arbeitenden lichtempfindlichen Eigenschaften verwendet.
    ■
  8. 8. Verfahren nach den Ansprüchen 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß man bei der Ausbildung der Filterschicht auf dem Halbleitersubstrat zunächst eine Schicht aus einem strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material auf dem Halbleitersubstrat ausbildet und dann darauf die Filterschicht erzeugt.
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DE3006919A 1979-02-26 1980-02-25 Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE3006919C2 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3006919A1 true DE3006919A1 (de) 1980-08-28
DE3006919C2 DE3006919C2 (de) 1986-01-16

Family

ID=12037151

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