DE3006919C2 - Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Haruo Matsumaru
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Description

(a) Aufbringen einer ersten Filterschicht (2) aus strahlungsempfindlichem Material auf ein Halbleitersubstrat (1), Bestrahlen durch eine Maske mit vorbestimmtem Musterund Entwickeln der Filterschicht (2);
(b) Färben der zurückbleibenden Teile der ersten Filterschicht (2) mit einem ersten Farbstoff;
(c) Aufbringen einer ersten Schutzschicht (5) aus einem transparenten, strahlungsempfindlichen polymerisierbaren organischen Positiv-Material hohen Molekulargewichts auf das Substrat (1) und die erste FiI-teaJiicht (2);
(d) Aufbringen einer zw-iten Filterschicht (2) auf die erste Schutzschicht (5), Bestrahlen und Entwickeln der zweiten Filterschicht (3);
(e) Färben der zweiton Fi'ferschicht (3) mit einem zweiten Farbstoff,
(0 Aufbringen einer zweiten Schutzschicht (6) auf die zweite Filterschicht (3);
(g) Wiederholung der Schritte d-f für eine dritte Fiiierschicht (4) einer dritten Farbe und eine dritte Schutzschicht (7).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Aufbringen der t/cten Filterschicht (2) eine Glättungsschicht (39) aus einem strahlungsempfindlichen organischen Material hohen Molekulargewichts auf das Substrat (1) aufgebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in einer oder in mehreren der Schutzschichten (5, 6, 7) nach ihrer Bildung Öffnungen angebracht werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Festkörper-Farbbildaufnahmevorrirhtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung.
so 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 bestrahlt, um jene Bereiche, die einer ersten Farbe entsprechen, optisch zu härten. Die belichteten Bereiche werden dann entwickelt und bleiben zurück. Dann wird eine Filterschicht aus dem lichtempfindlichen Film mit
einem Farbstoff gefärbt, der vorbestimmte Spektraleigenschaften besitzt. Anschließend wird die gesamte Oberfläche mit einer transparenten Schutzschicht bedeckt. Die gleichen Maßnahmen werden zur Erzeugung einer Filterschicht für eine zweite Farbe angewandt. Dazu wird das Glassubstrat mit der oben erwähnten lichtempfindliche 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 ent-
ήϋ wickelt. Die Filterschicht oder die Filtereinrichtung wird dann mit einem Farbstoff vorbestimmter Spektraleigenschaften gefärbt. Anschließend wird die gesamte Oberfläche mit einer weiteren transparenten Schutzschicht 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 dient, wodurch man ein vollständiges Farbfilter erhält.
Die Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtungen werden im allgemeinen dadurch hergestellt, daß man die Bildaufnahmevorrichtungen und die Farbzerlegungsfilter getrennt herstellt und diese beiden Elemente nach entsprechender Justierung unter Verwendung eines optischen Klebstoffs oder dergleichen miteinander verbindet. Es wurde auch vorgeschlagen, anstelle des optischen Klebstoffs ein optisches Öl (index matching oil) zu verwenden.
Es ist nicht möglich, die oben erwähnte Methode der Filterherstellung auf ein Halbleitersubstrat anzuwenden, um Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtungen herzustellen. Dies ergibt sich dadurch, daß Bildaufnahmevorrichtungen Anschlußbereiche aufweisen, die die allgemein angewandten Filter nicht besitzen.
In der Zeitschrift IEEE Journal of Solid State Circuits, Vol. SC-13, No. 1,1978, S. 23-27 ist eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art beschrieben, bei der eine Filteranordnung direkt auf die Halbleiterscheibe (wafer), in der die Bildaufnahmevorrichtung aufgebaut ist, aufgebracht werden kann. Hierzu wird auf dem Wafer zunächst eine als Farbstoflträger dienende Polymerschicht aufgetragen. Diese Polymerschicht wird dann zur Bildung einer Maske mit einer Photolackschicht überzogen. Die Photolackschicht wird belichtet und entwickelt, so daß an vorbestimmten Orten die Polymerschicht freigelegt wird. Die so freigelegten Teile der Polymerschicht werden dann mit Farbstoff behandelt und eingefarbt. Anschließend wird die aus Photolack bestehende Maske entfernt.
Aus den US-Patentschriften 36 19 041 und 36 23 794 sind Spektralzonen-Codierer bekannt, mit denen eine Farbinformation umgewandelt und auf einem farbfreien Träger (z. B. einem Schwarz-Weiß-Film) gespeichert werden kann. Dieser Spektralzonen-Codierer besteht aus einem gitterartig aufgebauten Filter, bei dem periodisch angeordnete, für einzelne Farben durchlässige oder undurchlässige Elemente einander kreuzen. Zur Herstellung solcher Spektralzonen-Codierer wird auf einem Substrat, z. B. einer Glasplatte, eine Photolackschicht aufgebracht und sodann durch eine Maske belichtet und entwickelt. Die nach dem Entwickeln freigelegten Teile des Substrates, d. h. die Lücken zwischen den verbleibenden Teilen der Photolackschicht, werden mit einem Filtermaterial ausgefüllt. Dieses Filtermaterial wird angefärbt und dient dann als Farbstoffträger. Anschließend wird auf der so gebildeten ersten Farbfilterschicht eine Zwischenschicht aufgetragen und der Vorgang für die Bildung weiterer Farbfilterrnustcr iür andere Farben wiederholt.
Diese bekannten Verfahren zur Herstellung von Farbzerlegungsfiltern haben den Nachteil, daiS bei ihnen leicht Material der eigentlichen Farbträgerschicht, die in die Lücken zwischen den Bahnen aus gehärtetem Photoresist eingefüllt wird, auch auf die verbleibenden Stege aus Photoresist aufgetragen wird; hierdurch werden aber Ungenauigkeiten verursacht und die Güte des damit hergestellten Farbzerlegungsfilters verschlechtert.
Dementsprechend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Farbbildaufnahmevorrichtung der eingangs genannten Art sowie ein Verfahren zu deren Herstellung dahingehend zu verbessern, daß die Farbfilterelemente mit ausreichender Präzision und hoher Qualität in vereinfachter Weise direkt auf den Lichtdetektorbereichen herstellbar sind.
Diese Aufgabe wird bei einer Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentan-Spruches 1 mit dem im kennzeichnenden Teil dieses Patentanspruches angegebenen Mitteln gelöst; ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Festkörper-Farbbilaaufnahmevorrichtung ist in dem Unteranspruch 7 angegeben.
Bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Farbbildaufnahmevomchtung sowie des zugehörigen Verfahrens zu ihrer Herstellung sind in den weiteren Unteransprüchen angegeben.
Bei der FesLkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, neben einer Schicht aus strahlungsempfindlichem Material noch eine weitere, besondere Farbstoffträgerschicht vorzusehen, die mit einem photolithografischen Verfahren gefärbt wird. Infolgedessen ist eine höhere Genauigkeit der Farbfilterstrukturen erreichbar, und das Herstellungsverfahren wird vereinfacht.
im folgfciiden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben und näher erläutert.
Es zeigt
Fig. 1 bis 4 Schnitteilansichten einer Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung, die ihre Herstellung verdeutlichen;
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung der Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung; und
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Bildelements.
Erfindungsgemäß wird das Verfahren zur Herstellung der Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung dadurch wesentlich effizienter gestaltet, daß man die Farbzerlegungsfilter direkt auf den optischen Detektorbereich der Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung aufbringt. Dabei erhält man Farbzerlegungsfilter mit ausreichender so Präzision und hoher Qualität.
Weiterhin werden erfindungsgemäß Schutzschichten, die die Farbzerlegungsfilter schützen unter Verwendung eines strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Materials gebildet, was für die weiteren Schritte der Herstellung der Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung von Vorteil ist.
Das strahlungsempfindliche, hochmolekulare organische Material soll ein sogenanntes »positiv-arbeitendes« Material sein, da sich hierdurch die Herstellungsschritte vereinfachen lassen.
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 Schutzschichten, die das Schichtgefüge der Farbzerlegungsfiiter bilden, zu stärk -n.
Weiterhin besitzen Filterschichten in vielen Fällen lichtempfindliche Eigenschaften. In diesem Fall sollten sich die lichtempfindlichen Eigenschaften der Filterschicht von den Spektraleigenschaften des Materials der Schutzschichten unterscheiden. Die Maßnahmen der Erzeugung der Filterschichten sollten die darunterliegenden Schutzschichten nicht beeinträchtigen.
Beispiele für strahlungsempfindliche, hochmolekulare organische Materialien, die erfindungsgemäß mit Vorteil eingesetzt werden können, sind die folgenden:
1. Poly-(alkyl methacry lat) oder Copolymere davon, die wiederkehrende Einheiten der nachfolgenden Formei
CH3
-(CH2-C)7-
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
—(CH2-
COCH2-CH — CH2
3. Polymethacrylamid mit wiederkehrenden Einheiten der Formel:
CH3
-(CH2-C)7-
CONH2
4. Poly(methyl isopropenylketon) mit wiederkehrenden Einheiten der folgenden Formel:
CH3
-(CH2-C)7-
COCH3
5. Poly(buten-l-sulfon) mit wiederkehrenden Einheiten der Formel:
(CH2-CH)-(SO2)"
CH2
CH3
6. Polyisobutylen mit wiederkehrenden Einheiten der folgenden Formel:
CH3
CH3
Es ist natürlich auch möglich, neben den oben angesprochenen Beispielen auch andere strahlungsempfindliche, hochmolekulare organische Substanzen einzusetzen.
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 einer Schicht aus einem hochmolekularen organischen Material beschichtet. Die Schicht aus dem hochorganischem Material besitzt vorzugsweise eine Dicke von etwa 0,5 bis 1 μπι.
Die Oberflächen des Halbleitersubstrats werden durch 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 Schutzschichten und der Filterschichten erleichtert. Weiterhin wird ein Vermischen der Farben während des Färbevorgangs verhindert, das sonst durch eine Deformation der Schutzschichten auftreten kann.
2. Das Substrat umfaßt Halbleitereinrichtungen, die durch die Schicht aus dsm hochmolekularer, organischen Material geschützt werden, so daß sie während der Erzeugung der Farbzerlegungsfilter nicht beeinträchtigt oder verschmutzt werden. Dies ist eine Folge derTatsache, 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 tlalbleitereinrichtungen des Substrats.
Um die sich anschließenden Schritte zu erleichtern, sollte das hochmolekulare organische Material ein strahlungsempfindliches hochmolekulares organisches Material sein, das für die Erzeugung der Schutzschichten verwendet wird.
Wenn die Dicke der Schicht aus dem hochmolekularen organischen Material zu gering ist, lassen sich die oben angesprochenen Vorteile nur in vermindertem Ausmaß erreichen. Wenn andererseits die Dicke zu groß ist, werden die Vorteile nicht weiter verbessert, sondern es ergibt sich eine Verminderung des Transmissionsfaktors.
Im folgenden sei die Erfindung näher an Hand einer konkreten Ausfuhrungsform erläutert.
Die Fig. 1-4 verdeutlichen die Schritte der Herstellung einer erfindungsgemäßen Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung. Jedes Diagramm zeigt wichtige Bereiche des Elements in einer Schnittansicht. Die Fig. 5 gibt eine Draufsicht auf die Bildaufnahmevorrichtung wieder. Die Zeichnungen geben den detaillierten Aufbau des Halbleitersubstrats nicht wieder. Ά
In dem Substrat 1 der Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung sind eine Vielzahl von optischen Detektorbe- 15 \
reichen 10 und zugehörigen Treiberschaltungen 11 ausgebildet. Das Substrat 1 besteht im allgemeinen aus SiIi- '
cium. Die optischen Detektorbereiche werden unter Verwendung des gleichen Materials, wie es auch für die *>·
integrierte Halbleiterschaltung, die einen peripheren Schaltkreis zum Ansteuern der Detektorbereiche dar- ■·]
steiit, verwendet wird, oder aus einem andersartigen Halbleitermaterial gebildet.
Die F i g. 6 zeigt eine schematische Darstellung einer Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung. Im Zentrum 20 J
dieser Bildaufnahmevorrichtung sind Fotodioden 22 mit vertikalen Schaltern 21 angeordnet. Bei dieser Ausfüh- 'j
rungsform 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 Abtastschaltungen zur Auswahl der horizontalen Schalter 25 und der vertikalen Schalter 21 vorgesehen. Am oberen Rand ist eine horizontale Abtastschaltung 16 gebildet, während an der linken Seite eine vertikale Abtastschaltung 17 ausgebildet ist.
Die oben angesprochenen elektronischen Schaltungen sind unter Bildung des Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung in das Halbleitersubstrat 1 integriert. Für jede der in Fig. 6 dargestellten Fotodioden Tür grünes Licht (C), blaues Licht (B) und rotes Licht (R) müssen Farbzerlegungsfilter vorgesehen werden. Die Maßnahmen zur Herstellung der Farbzerlegungsfilter werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 erläutert.
Zunächst wird auf dem Substrat der Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung eine Schicht für eine Farbzerlegungsfiltereinheit mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 2,5 μΐη gebildet. Die Filtereinheit oder die Filterschicht besteht im allgemeinen aus Gelatine, Albumin, Leim, Kasein, Gummiarabikum oder Polyvinylalkohol, die lichtempfindliche Eigenschaften besitzen. Im allgemeinen sollten die lichtempfindlichen Eigenschaften dieser Materialien des negativen Typs sein und die Empfindlichkeit sollte im Bereich von 365 nm bis 435 nm liegen.
I orliiili^K Ain RArAi/*ti ? Hpr pin^r ArcfAn ΡΌγΗα pntcnrirht u/ir/1 fil.mh ΑΪηα \Aoc\ro unit I t/^ht ka>lir>bt»>t um eine UWI^iI%.· · waaa *J—a—avaa _, w· — aaa — · —au-—·· a Maw— — a a wjr a · — a a», ·.··«· wav*a — ··■— l*B«at>nw III!· a^lVIS» ifVllWtltV», Mill UUO
Material zu härten und zu entwickeln. Bei der Entwicklung bleibt lediglich der Bereich 2 des Farbzerlegungsfilters zurück. Der Bereich 2 wird mit einem Farbstoff vorbestimmter Spektraleigenschaften gefärbt, wozu man eine wäßrige Lösung des Farbstoffs verwendet, wie es üblicherweise getan wird. 4c
Vor der Erzeugung der Schicht der Filtereinheit der ersten Farbe wird man vorzugsweise eine Schicht aus einem hochmolekularen organischen Material auf der Oberfläche des Substrats 1 mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 1 um erzeugen. Durch die Schicht aus dem hochmolekularen organischen Material wird die Oberfläche des Substrats gegelättet. Dies führt zu den oben angesprochenen Vorteilen.
Die F i g. 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 Diffusionszonen 33,33' für Fotodioden integriert worden. Die Bezugsziffern 35,35' verdeutlichen Drainzonen zur Erzeugung von Signalen, während die Bezugsziffern 36 und 36' Für vertikale Signalausgangsleitungen, die Bezugsziffern 37 und 37' für Gate-Elektroden und die Bezugsziffern 34 für einen isolierenden Film aus SiO2 oder dergleichen stehen. Die Bezugsziffern 40 und 40' repräsentieren Kanäle eines Schalterbereiches. Ein Bereich, der zwischen der Diffusionszone 33 des n+-Typs der Fotodiode und der vertikalen Signalausgangsleitung 36 vorliegt, repräsentiert den optischen Detektorbereich 10 der in der Fi g. 1 dargestellt ist. Im allgemeinen wird auf dem Halbleitersubstrat eine isolierende Passivierungsschicht 38 aus SiO2 oder dergleichen gebildet. Auf der isolierenden Schicht 38 wird ein Farbzerlegungsfilter erzeugt. Die Bezugszifler 39 steht für eine Schicht 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 F i g. 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 Schutzschicht 5 mit einer Dicke von 0,5 bis 1,5 μπι, wobei die Schutzschicht 5 solche Eigenschaften besitzt, daß sie nicht mit dem Farbstoff angefärbt wird, wie es in der Fi g. 1 dargestellt ist. Die Schutzschicht 5 besteht aus dem oben angesprochenen strahlungungsempfindlichen, 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 Schutzschicht 6 gebildet.
Dann wird, wie es in der F i g. 3 dargestellt ist, ein Farbfilter 4 in gleicher Weise gebildet, gefärbt und dann mit
einer Schutzschicht 7 versehen.
Sowohl die Schutzschicht 6 als auch die Schutzschicht 7 bestehen aus dem strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material, das zur Erzeugung der Schutzschicht 5 verwendet worden ist.
In dieser Weise werden unter Anwendung der oben beschriebenen Verfahrensschritte Farbzerlegungsfilter für 5 drei Farben gebildet.
Beim Anfärben der Farbzerlegungsfilter sollte das Vermischen der Farbstoffe, die Zusammensetzung und die Temperatur der Färbeflüssigkeit und die Färbungszeit in Abhängigkeit mit den herkömmlichen Färbemethoden entsprechend ausgewählt werden.
In der folgenden Tabelle I sind konkrete Beispiele der Filtereinheiten und der Schutzschichten zusammenge-10 stellt.
Tabelle I
Bei- Filtereinheil
15 spiel Material Lichtempfindliche
Eigenschaften
Schutzschichten Lichtempfindliche Belich
Belich Material Eigenschaften tungs
tungs zeit
zeit Elektronenstrahlung 6 min
10 s Poly-(glycidyl- 250 nm
methacrylat) Elektronenstrahlung 2 min
10 s Poly-(methyl- 250 nm
methacrylat) Elektronenstrahlung 20 s
10 s Poly-(methyl- 230-320 nm
isopropenylketon) Elektronenstrahlung 6 min
10 s Poly-(glycidyl- 250 nm
methacrylat) Elektronenstrahlung 10 min
10 s Poly-(methyl-
methacrylamid) Röntgen-Strahlung 10 min
10 s Poly-(hexafluoro-
butylmethacrylat) Elektonenstrahlung 80 J/cnr
10 s Poly-(buten-l- Röntgen-Strahlung x 10 min
sulfon
1 Gelatine 250-440 nm*)
2 Gelatine 250-440 nm*) Gelatine 250-440 nm*)
Polyvinyl- 250-440 nm*)
alkohol
Leim 250-440 nm
Gelatine 250-440 nm*)
Gelatine 250-440 nm*)
*)Die Filtereinheiten zeigen eine starke Lichtempfindlichkeit bei einem Hauptlichtemissionsmaximum von 365 nm einer Q'jecksüberultrshcchd'ücklampc, wobei Licht mii einer Wellenlänge von weniger als 300 nm normalerweise mi! h'iife eines maskierenden Glases absorbiert wird.
Beispiele für die angewandten Färbebedingungen sind im folgenden angegeben:
1. Farbstoffmischungen:
Grün:
Blau:
Rot:
2. Färbetemperatur und Färbezeit:
Grün: 400C, 2 min
60 Blau: 4O0C, i min
Rot: 400C, 2 min
Von den oben erwähnten strahlungsempfindlichen Materialien zeigen die folgenden Produkte ein Vernetzen beim Erhitzen: Poly-(glycidyl methacrylate Poly-(methyl methacrylamid), Poly-(methyl methacrylat/meth-65 acryloyl chlorid) - was einem Copolymeren von PoJy- (methyl methacrylat) entspricht - und dergleichen.
Nachdem die Schutzschicht gebildet werden ist, wird das oben erwähnte Material auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Vernetzungsreaktion einsetzt. Die Schutzschicht zeigt eine erhöhte Beständigkeit gegen Wasser und gegen das Anfärben mit Farbstoffen.
Sirius Gelb GC 0,8 Gew.-%
Lissamin Grün V 0,4 Gew.-%
Essigsäure 2 Gew.-%
Wasser
Methylblau 1 Gew.-%
Essigsäure 2 Gew.-%
Wasser
Ponceau S 0,3 Gew.-%
Kayanol Gelb N5G 0,08 Gew.-%
Essigsäure 2 Gew.-%
Wasser
Das Erhitzen sollte während etwa 15 Minuten bei etwa 200C erfolgen, wodurch das Molekulargewicht der Schutzschicht infolge der Vernetzungsreaktion entsprechend erhöht wird, so daß sie eine gesteigerte Beständigkeit gegen Wasser aufweist.
Dann wird eine vorbestimmte Bereiche, wie die Anschlußfelder freilassende Maske auf dem Substrat 1 aufgelegt und das Material wird mit ultravioleUer 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 vorbestimmte Bereiche zu entfernen. Anschließend werden die vorbestimmten Bereiche, wie z. B. die Anschlußfelder, gestanzt. Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung. 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 0,1 bis 1 Gew.-%) mit den Anschlußfeldern verbunden. Schließlich wird eine Gold/Zinn-Legierung mit einem Goldgehalt von 10 Gew.-% thermisch mit den Gold-Anschlußfeldern verbunden. In dieser Weise wird die Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung fertiggestellt.
Durch Ausbilden der Schutzschichten unter Verwendung des strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Materials, wird es möglich die Filterschichten direkt zu erzeugen, wodurch die Anzahl der Hersteliuiigsscluiiic veimmueii weiueii Kaiiü.
Wenngleich die oben beschriebene Ausführungsform jenen Fall betrifft, bei dem die Abtastschaltung aus MOS-Feluüffekttransistoren aufgebaut ist, versteht es sich, daß die erfindungsgemäße Lehre nicht hierauf beschränkt ist. Beispielsweise kann man die Abtastschaltung auch unter Verwendung von ladungsgekoppelten Elementen (CCD) ausbilden.
Die Lehre der Erfindung kann natürlich auch auf Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtungen angewandt werden, deren Oberfläche mit einer fotoleitendcn Schicht versehen ist (vgl. z. B. die offengelegte japanische Patentanmeldung No. 51-10 715).
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung mit einem Halbleitersubstrat (1), das eine Anzahl von Lichtdetektorbereichen (10) aufweist, und mit über den Lichtdetektorbereichen auf dem Substrat (1) angeordneten Farbfilterelementen (2,3,4), die aus einem polymerisierbaren organischen Material hohen Molekulargewichts hergestellt und mit mindestens einem Farbstoff vorbestimmter Spektraleigenschaften gefärbt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbfilterelemente (2, 3, 4) aus einem strahlungsempfindlichen Material hergestellt und mit mindestens einer Schutzschicht (5,6,7) überzogen sind, die aus einem transparenten strahlungsempfindlichen polymerisierbaren organischen Positiv-Material hohen Molekulargewichts hergestellt ist.
2. Festkörper-Farbbüdaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für die Farbfilterelemente (2, 3, 4) verwendete strahlungsempfindliche Material ein Negativ-Material ist.
3. Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Substratoberfläche unter den Farbfilterelementen (2,3,4) sine transparente Glättungsschicht (39) aus einem
is strahlungsempfindlichen, hochmolekularen organischen Material angeordnet ist.
4. Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der Glättungsschicht (39) ein Positiv-Material ist
5. Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Farbfilterelemente (2,3,4) unterschiedlicher Farbe in unterschiedlichen Ebenen über dem Substrat (1)
angeordnet undjlurch dazwischenliegende Schutzschichten (5, 6) voneinander getrennt sind.
6. fesikörper-Farbbiidaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche I bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzschichten (5, 6,7) aus einem durch Hitze polymerisierbaren Material hergestellt sind.
7. Verfahren zur Herstellung einer Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:
DE3006919A 1979-02-26 1980-02-25 Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung Expired DE3006919C2 (de)

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