JPH01217303A - Method of forming color filter - Google Patents
Method of forming color filterInfo
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Abstract
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。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method for forming a color filter on the surface of a semiconductor wafer or a glass substrate, and is used for forming a filter for a color image sensor.
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。Traditional technique (hoi) Nowadays, small size products are available for industrial use, office use, and home use.
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。Demand for lightweight and highly reliable color image sensors is increasing. For example, high-resolution two-dimensional color image sensors are being used in television cameras, and high-resolution two-dimensional color image sensors are being used in digital color copying machines. These image sensors consist of an array of photodetecting elements formed on a semiconductor substrate ``2'', a scanning circuit, and a filter for color separation formed on the photodetecting element ``2''. Conventionally, methods for forming color filters include: (1) pasting a color filter plate previously formed on a glass plate in alignment with each pixel of the photodetector element of an image sensor;
■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。■A dyeing medium such as a gelatin film containing a sensitizer is applied onto a conductive substrate to form an image sensor circuit.
There is a method in which this is subjected to mask exposure and development, and then dyed to form a predetermined color filter pattern. In method 0), as the resolution increases, the pixel size and pitch become smaller, making it difficult to align the filter position and the pixels. Since the method (2) uses mask exposure, the positional accuracy of the filter on each pixel is good, but since the filter material is a dyed organic material, it is susceptible to fading when used for a long time under high illuminance. It becomes a problem.
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。Problems to be Solved by the Invention With the method of bonding a color filter formed on a glass plate-F onto an image sensor chip, it becomes difficult to achieve the necessary positional accuracy as resolution increases. Further, in this method, it is necessary to attach the filter to each sensor vise, which increases the number of steps.
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。In the dyeing method, which consists of a gelatin film containing an aggravating agent, the pattern is formed using a photomask method, so the positioning accuracy is good, but it is necessary to use a photosensitive organic material for the filter material, which causes problems with fading. Color shift may occur under high illumination or long-term use.
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。This is a particular problem for image sensors in industrial cameras and image sensors in digital color copying machines.
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。Means for Solving the Problem First, a photoresist is spin-coded to a desired thickness on a semiconductor substrate on which elements and circuits necessary for an image sensor are formed, and each pixel-F is exposed through a photomask and developed. Remove the photoresist. Thereafter, a first color filter paint made of a non-alpha pigment is printed or spin-coated on this wafer, and after drying, it is immersed in a photoresist solvent to coat areas other than the pixel surface (;1 The deposited photoresist is removed together with the filter film covered by it.As a result, only the filter on each pixel remains, and the filter in other areas is removed to form a filter film in a predetermined pattern.After that, The filter film is dried and cured at a temperature of 100 to 200°C.The second color filter paint and the third color filter paint are also sequentially formed in the same manner.Substrates on which color filters are formed are not limited to semiconductor wafers. For example, a color filter can be formed on a glass substrate by a similar method.
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。Effect: According to this method, an inorganic pigment can be used as the filter material, so a filter film that is resistant to fading can be formed. Furthermore, since the pattern is formed using a photomask method, the positioning accuracy of the filter is good, and it can also be used to form filters for high-resolution image sensors. Furthermore, since the filter forming process can be performed on a wafer basis, work efficiency is improved.
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。Embodiment 2 Figures fal and bl respectively show examples of plan views of a one-dimensional and two-dimensional color image sensor formed on a Si crystal substrate. It can be seen in the configuration of three rows of colors.In the two-dimensional sensor, color filters 15 of three colors are attached in a mosaic pattern.
なお、16.17は同一基板上に形成した走査回路であ
る。Note that 16 and 17 are scanning circuits formed on the same substrate.
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。FIG. 3 is a sectional view of the light detection section of the image sensor. The semiconductor substrate 1 has a photodetecting element 2. 7. 10 is formed in advance by a semiconductor process.
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。A red filter 6 is placed on the surface of the photodetecting element 2 for red detection, a green filter 9 is placed on the surface of the photodetecting element 7 for green detection, and a blue filter is placed on the surface of the photodetecting element 10 for blue detection. A filter 12 is attached, and the color-separated light is incident on each photodetector element. In recent years, high resolution has progressed, and one-dimensional image sensors with a resolution of 16 tof)/m2 have a pixel pitch of 62.5 μm and a photodetector element size (pixel size) of approximately 55 x 55 μM, making it possible to produce two-dimensional images at the level of 250,000 pixels. In the sensor, pixel pinch 10μm 1 pixel size 7×
It is also 7μM. Therefore, techniques for forming fine color filter patterns at predetermined positions are becoming increasingly important.
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。FIG. 1 shows the process of forming a color filter according to the present invention. FIG. 1(a) does not show the state in which a photoresist is coated on a semiconductor substrate 1 on which a photodetection element and a scanning circuit have been formed in advance, and then a photoresist is applied to a photodetection element for detecting red color. 3 is a protective film made of SiO2 or SiN film, and 4 is a resist. Figure 1(b)
The red inorganic pigment 5 was applied to the Tsume I/Resos I pattern by the printing method or spin-to method. In FIG. 1 tc), the photoresist film is removed together with the inorganic pigment 5 coated thereon by drying and curing the coating film made of the inorganic pigment and then immersing it in a photoresist solvent. This is a pattern of a filter formed on a photodetecting element for red color by 6G and 1 steps.
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。Figure 1(d) shows a photodetector element for red color.A red filter pattern is formed on the photodetector element for red color.A photoresist layer 1~ is applied to the semi-iron substrate. 7) shows the state in which the resist has been removed by mask exposure and development. FIG. 1te) shows a state in which a green inorganic pigment 8 is applied to the surface of this substrate by a printing method or a Subinko method. Figure 1) shows the coating film made of inorganic pigment, which is dried and cured.
By applying the 4-layer coating, the Folresist 11 was removed along with the 1-column face F) 8 that was applied to the 10th area. 9 is a filter pattern formed on the photodetector element 2 for green color through this process.
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。Figure 1 (b) shows a photo-detecting element for red. Second, a red filter pattern is formed on the photo-detecting element for green, and a green filter pattern is formed on the semiconductor substrate. After coating photoresist on the semiconductor substrate. , photodetector for blue color] The photoresist on [0] is shown removed by mask exposure and development. Printing method or spin coat I on the surface of this substrate.
・The state in which the blue inorganic pigment 11 is applied by the method is shown in FIG. 1 (hl). FIG.
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。After curing, the photoresist I film is coated with the inorganic pigment 1 by dipping it in a photoresist solvent.
It was removed along with 1. 12 A pattern of filters formed on the photodetecting element for blue color by the tobacco process.
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。FIG. 1(j) shows the final form of the filter forming method according to the present invention, in which each filter is coated with a transparent filter protective film 13.
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。In the above steps, filters are formed in the order of red, green, and blue, but this order may be changed. Also, I use red, green, and blue as filters, but the complementary colors are yellow and cyan.
緑色を使ってもよい。You can also use green.
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。In this method, since an inorganic pigment can be used, it is chemically more effective than the filter membrane itself or a dyed filter membrane.
It is also optically stable. The accuracy of the filter pattern is high because it is based on the fumetomask method.
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。Therefore, both stability and positional accuracy of the filter membrane can be achieved.
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。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, a stable filter film pattern can be formed on an image sensor substrate with high precision and efficiency. Therefore, it is extremely useful as a method for forming various color image sensors, and has extremely large industrial effects.
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。Fig. 1 is a process diagram showing the process of forming a color filter according to the present invention, Fig. 2 is a plan view of one-dimensional and two-dimensional color image sensors formed on a crystal substrate, and Fig. 3 is a light detection of the image sensor. FIG. 1... Semiconductor substrate, 2.7.10...
Photodetecting element, 3... Semiconductor protective film, 6, 9.
12... Color filter, 13... Filter protective film.
Claims (2)
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。(1) After coating the surface of the substrate on which the color filter is to be formed with photoresist, exposing it to light through a photomask,
A process of forming a predetermined pattern by developing, followed by a process of attaching a filter film by applying or printing a filter paint made of an inorganic pigment on the surface, and then a process of forming a filter by immersing it in a photoresist solvent. A method for forming a color filter, comprising the step of selectively removing a film according to a pattern of a photoresist.
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。(2) The method for forming a color filter according to claim 1, wherein the substrate on which the color filter is formed is a semiconductor substrate on which a circuit necessary for an image sensor or an optical sensor has been formed in advance.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63042660A JPH01217303A (en) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | Method of forming color filter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63042660A JPH01217303A (en) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | Method of forming color filter |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01217303A true JPH01217303A (en) | 1989-08-30 |
Family
ID=12642170
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63042660A Pending JPH01217303A (en) | 1988-02-25 | 1988-02-25 | Method of forming color filter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH01217303A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH10289991A (en) * | 1997-04-15 | 1998-10-27 | Toppan Printing Co Ltd | Linear color solid-state image pickup element |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58224310A (en) * | 1982-06-22 | 1983-12-26 | Seiko Epson Corp | Manufacture of color filter |
JPS62163002A (en) * | 1986-01-11 | 1987-07-18 | Canon Inc | Production of color filter |
-
1988
- 1988-02-25 JP JP63042660A patent/JPH01217303A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS58224310A (en) * | 1982-06-22 | 1983-12-26 | Seiko Epson Corp | Manufacture of color filter |
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