DE69330704T2

DE69330704T2 - Festkörper-Farbbildaufnahmevorrichtung

Info

Publication number: DE69330704T2
Application number: DE69330704T
Authority: DE
Inventors: Yoshikazu Sano; Koji Shimomura
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1992-10-06
Filing date: 1993-10-06
Publication date: 2002-05-29
Anticipated expiration: 2013-10-07
Also published as: JPH11154742A; EP0593197B1; KR970008453B1; US5404005A; US5747790A; JP2863422B2; KR940010708A; JPH06224399A; DE69330704D1; EP0593197A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung mit Farbfiltern, die auf einer Oberfläche von lichtempfangenden Bereichen gebildet sind, sowie auf ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Herkömmliche Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern sind Färben, Bedrucken, Elektroplattieren und dergleichen. Das Färben wurde wegen seiner hohen Auflösung auf farbigen Filtermustern und seines Farbstoffs benutzt, die es leicht machen, eine gewünschte Photospektrographie zu erzielen. Es gibt zwei verschiedene Methoden, die Farbfilter auf der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zu montieren: eine sogenannte On-Wafer-Methode und eine Filter-Klebe-Methode. Insbesondere die On-Wafer-Methode, die es gestattet, die Farbfilter unmittelbar auf ein Substrat der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung zu montieren, wurde als das bevorzugte Verfahren auf diesem Gebiet angesehen. Unter diesen Gesichtspunkten wird eine Kombination des Färbeverfahrens und der oben erwähnten On-Wafer-Methode (nachfolgend als das On- Wafer-Färbeverfahren bezeichnet) zur Herstellung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit Farbfilterfunktion verwendet.
Unten ist unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen eine Beschreibung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung und deren Herstellungsmethode unter Verwendung des On-Wafer- Färbeverfahrens gegeben.
Fig. 33 zeigt den Aufbau einer Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem Stand der Technik. Auf der Oberfläche eines Halbleiter-Substats 1 ist auf vorgegebenen Positionen eine Gruppierung von Photodioden oder lichtempfangenden Bereichen 2 angeordnet. Eine Isolierschicht, Übertragungselektroden und lichtabschirmende Schichten werden auf jeder der Übertragungsbereiche in einem Bereich der Oberfläche des Halbleiter-Substats 1 gebildet, der die lichtempfangenden Bereiche 2 ausschließt. Die Oberfläche des Halbleiter-Substats 1 ist mit einer Schutzschicht 5 bedeckt. Eine transparente Abflachungsschicht 6 ist so ausgebildet, daß sie die gesamte Schutzschicht 5 bedeckt. Daran anschließend werden Farbfilter 7 gebildet. Die Farbfilter 7 bestehen aus drei verschiedenen Farben: rote Farbfilter 7R, grüne Farbfilter 7G und blaue Farbfilter 7B. Klebestreifen 3 und Ritzlinien 4 werden in einem Randbereich des Halbleiter-Substats 1 der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gebildet.
Bei der Herstellung der Farbfilter 7 wird das Material, das durch die Kombination von natürlichem Protein, wie Gelatine oder Kasein, und Dichromat als Photosensibilisierer mit Wasser als Lösungsmittel hergestellt wird, gleichmäßig auf die Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht 6, die auf der Schutzschicht 5 angebracht ist, aufgetragen und es wird anschließend durch gewünschte Masken hindurch ultraviolette Strahlung auf das Material gesandt. Die nicht von der ultravioletten Strahlung beaufschlagten Bereiche werden zur Bildung von Farbfiltermustern in Wasser aufgelöst. Danach werden die Farbfiltermuster mit den Farbstoffen, die eine gewünschte Photospektrographie aufweisen, zur Bildung der Farbfilter 7 gefärbt. Schließlich wird die transparente Abflachungsschicht 6, die auf den Klebestreifen 3 und den Ritzlinien 4, die für eine externe Linienverbindung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung benutzt werden, entfernt. Durch all die oben genannten Prozesse werden die Farbfilter 7 fertiggestellt.
Um mit der Miniaturisierung der Chipgröße und der höheren Anzahl an Bildpunkten Schritt zu halten, wird allgemein gewünscht, die Größe der in der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung enthaltenen lichtempfangenden Bereiche zu verringern. Um dies zu erreichen, müssen die Farbfilter 7 miniaturisiert werden. In diesem Zusammenhang ist es erforderlich, die Form und die Photospektrographie der Farbfilter 7 zu vereinheitlichen. Das durch die Kombination von natürlichem Protein, wie Gelatine oder Kasein, und Dichromat als Photosensibilisierer hergestellte Material, das bis jetzt für die Farbfilter verwendet wurde, weist jedoch eine geringe Auflösung des Musters auf. Dadurch ändert sich die Qualität der mit den Farbfiltern 7 ausgestatteten Festkörper- Bildaufnahmevorrichtungen von Gerät zu Gerät. Um unabhängig von der Flachheit der Oberfläche der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung Muster zu erhalten, die winziger als die Auflösung des Materials sind, werden die Farbfilter 7 mit einer linsenartigen Krümmung, wie in Fig. 33 gezeigt, versehen. Als Folge davon überlappen sich die Farbfilter 7 an ihren Randbereichen selbst dann, wenn die Oberfläche der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung flacher ausgebildet wird. Das durch die überlappenden Bereiche fallende Licht erzeugt deshalb irreguläre Muster, wie Mischfarben oder Flimmereffekte. Außerdem bewirkt die Form der Oberfläche der Farbfilter 7, die gekrümmt und nicht flach ist, daß die Photospektrographie in jedem Bildpunkt variiert. Als Folge davon werden in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung schlechte Eigenschaften wie Flimmereffekte oder irreguläre Schattierungen beobachtet.
Die Verteilung des Molekulargewichts in dem natürlichen Protein kann, auch wenn es sehr präzise verarbeitet wird, kaum mit hoher Reproduzierbarkeit gleichförmig gemacht werden, Außerdem enthält das natürliche Protein ein Alkalimetall, wie Na oder K in einer Menge von mehreren tausend ppm, wodurch die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung streut und der Dunkelstrom erhöht wird. Insbesondere erscheinen in der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung spezielle Bildpunkte mit höherem Dunkelstrom als die umgebenden Bildpunkte als weiße Punkte auf dem Bild, wodurch wenige Wochen nach der Herstellung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung weiße Flecken auftreten.
Um diese Probleme zu lösen, wurde in den japanischen Offenlegungsschriften Nr. 1-142605, 2-96704, 4-163552 und anderen die Verwendung von photosensitivem Material mit hoher Auflösung vorgeschlagen. Gemäß diesen Druckschriften werden synthetische photosensitive Materialien durch die Auflösung eines Farbstoff-Radikale und einen Photosensibilisierer enthaltenden Copolymers in einem organischen Lösungsmittel sythetisiert. Gemäß diesen Verfahren werden Farbfilter dadurch hergestellt, daß die synthetischen photosensitiven Materialien aufgebracht werden, die Materialien dann mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden und die unbestrahlten Bereiche mit dem organischen Lösungsmittel oder einer wäßrigen Lösung, die das organische Lösungsmittel enthält, als Entwickler entwickelt.
Allgemein können, wenn die synthetischen photosensitiven Materialien mittels des organischen Lösungsmittels auf die transparenten Abflachungsbereiche zur Herstellung von Farbfiltern auf der Oberfläche der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung aufgebracht werden, transparente Abflachungsschichten 6 in dem speziellen organischen Lösungsmittel gelöst werden, so daß gemischte Schichten zwischen den transparenten Abflachungsschichten 6 und den Farbfilter-Schichten entstehen. Bei diesem Verfahren ist es nicht möglich, nachdem sich die Farbfilter-Schichten gebildet haben und mit Mustern versehen wurden, die in den nicht bestrahlten Schichten entstandenen gemischten Schichten zu entfernen. Dementsprechend erfahren die gemischten Schichten eine unerwünschte Farbgebung, wenn die ersten der Farbfilter 7 gebildet werden. Darüber hinaus verbleiben die gemischten Schichten, die während der Herstellung der ersten Farbfilter 7 gefärbt werden, wenn die zweiten oder dritten Farbfilter 7 gebildet werden an der Grenze zwischen den zweiten oder dritten Farbfiltern 7 und den transparenten Abflachungsschichten 6. Dementsprechend scheinen Mischfarben Probleme hervorzurufen, die zu schlechteren Bildern, wie Flimmereffekten führen.
Betrachtet man das herkömmliche Verfahren genauer, so werden die transparenten Abflachungsschichten 6, die auf den Klebestreifen 3 und den Ritzlinien 4 angeordnet sind, mittels trockenem Ätzen, beispielsweise mit O&sub2;-haltigem Sauerstoffplasma, entfernt. Diese Methode erzeugt mehr Teilchen als das Entfernen mittels Bestrahlen und Entwickeln. Außerdem nimmt aufgrund der vom Plasma verursachten Schädigung der Dunkelstrom zu, wodurch wiederum das Auftreten weißer Flecken verursacht wird. Dieses Verfahren führt jedoch zu außerordentlich höherer Gleichförmigkeit hinsichtlich der Dicke der Schicht im Vergleich zum herkömmlichen Verfahren, bei dem natürliches Protein und ein Dichromat verwendet werden. Dies hat zur Folge, daß die Form der Farbfilter vergleichsweise einheitlich ist. Daraus ergibt sich, daß das Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern unter Verwendung von synthetischen photosensitiven Materialien und organischen Lösungsmitteln in dem Maße, in dem die abbildenden Elemente in einer Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung kleiner und kleiner werden, aufgrund seines höheren Maßes an Kontrollierbarkeit der Muster zunehmend effektiver wird.
Daher verschlechtern deformierte Muster auf den Farbfiltern 7 die Eigenschaften der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, wogegen das Verfahren unter Verwendung von synthetischen photosensitiven Materialien zur Herstellung von Farbfiltern die oben diskutierten Probleme zwar zu lösen vermag, jedoch das Problem schlechterer Bilder infolge von Flimmereffekten, Teilchen, weißen Flecken und dergleichen in sich birgt.
Angesichts dieser Probleme ist es Aufgabe der vorliegienden Erfindung, eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit exzellentem Abbildungsverhalten und -eigenschaften bereitzustellen und dabei zugleich der Forderung nach einer Verringerung der Chip-Größe und einer größeren Anzahl von Bildpunkten bei der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nachzukommen.
Demgemäß wird in einem ersten Aspekt der Erfindung eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit einer auf einem Halbleitersubstrat gebildeten transparente Abflachungsschicht bereitgestellt, wobei das Halbleitersubstrat mindestens einen lichtempfangenden Bereich aufweist und einen auf einer Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht gebildeten Farbfilter, wobei der Farbfilter aus einem synthetischen photosensitiven Material gebildet ist, das ein Acryl-Copolymer als Basispolymer aufweist und für das Wasser als Lösemittel verwendet wird, und wobei die transparente Abflachungsschicht unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels gebildet wird.
In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung mit einer auf einem Halbleitersubstrat gebildeten transparente Abflachungsschicht bereitgestellt, wobei das Halbleitersubstrat mindestens einen lichtempfangenden Bereich aufweist, und ein auf einer Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht angrenzend an den mindestens einen lichtempfangenden Bereich gebildetes Streifenmuster, wobei das Streifenmuster aus einem synthetischen photosensitiven Material gebildet ist, das ein Acryl-Copolymer als Basispolymer aufweist und für das Wasser als Lösemittel verwendet wird.
In einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung mit einer auf einem Halbleitersubstrat gebildeten transparenten Abflachungsschicht bereitgestellt, wobei die transparente Abflachungsschicht aus einem nicht- photosensitiven wärmehärtenden Material oder einem negativphotosensitiven wärmehärtenden Material gebildet wird und wobei das Halbleitersubstrat mindestens einen lichtempfangenden Bereich aufweist, und mit einem auf einer Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht gebildeten Farbfilter, wobei der Farbfilter aus einem synthetischen photosensitiven Material gebildet ist, für das ein organisches Lösemittel als Lösemittel verwendet wird.
In einem vierten Aspekt der Erfindung wird eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung mit einer auf einem Halbleitersubstrat gebildeten transparenten Abflachungsschicht bereitgestellt, wobei die transparente Abflachungsschicht aus einem nicht- photosensitiven wärmehärtenden Material oder einem negativ photosensitiven wärmehärtenden Material gebildet ist und das Halbleitersubstrat mindestens einen lichtempfangenden Bereich aufweist, und ein auf einer Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht angrenzend an den mindestens einen lichtempfangenden Bereich gebildetes Streifenmuster, wobei das Streifenmuster aus einem synthetischen photosensitiven Material gebildet ist, für das ein organisches Lösemittel als Lösemittel verwendet wird.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung in jedem dieser Aspekte sind entweder nachfolgend oder in den Unteransprüchen beschrieben.
Das oben erwähnte synthetische photosensitive Material, das in der vorliegenden Erfindung benutzt wird, enthält einen extrem niedrigen Gehalt an Alkalimetallen in seinen Harzen und dem Photosensibilisierer, so daß das Material eine bessere Qualität als Material für Farbfilter aufweist als das herkömmliche, aus natürlichem Protein und dem Dichromat hergestellte Material. Das synthetische photosensitive Material ist bemerkenswert langsam in seiner Dunkelreaktion, so daß Veränderungen in der Charakteristik im Laufe der Zeit auf ein Minimum beschränkt bleiben.
Das Farbfiltermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt im Vergleich zu dem aus natürlichem Protein und dem Dichromat hergestellten Material aufgrund des gewählten Photosensibilisierers eine exzellente Musterauflösung. Außerdem wird, trotz der Verwendung eines synthetischen photosensitiven Materials mit einem wäßrigen Lösungsmittel zur Herstellung der Farbfilter, das durch die vom Plasma verursachte Schädigung hervorgerufene Auftreten von Teilchen und das Auftreten weißer Flecken unterdrückt, da zum Entfernen der transparenten Abflachungsschichten, die sich auf den Klebestreifen und den Ritzlinien gebildet haben, nicht geätzt wird.
Demzufolge ermöglicht es die vorliegende Erfindung, Farbfilter mit einer hochgradig einheitlichen Form und zugleich spektraler Charakteristik auf den feinen Abflachungsschichten des Halbleitersubstrats herzustellen und dabei zugleich der Forderung nach einer Verkleinerung und einer größeren Anzahl von Bildpunkten bei der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nachzukommen.
Fig. 1 zeigt in einem Querschnitt den Aufbau einer Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 2 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 4 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 5 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 6 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 7 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 8 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 9 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 10 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 11 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 12 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 13 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 14 zeigt Kurven, in denen die Durchlässigkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes für eine Acryl- Copolymer-Diazoverbindung dargestellt ist.
Fig. 15 zeigt Kurven, in denen die Durchlässigkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes für eine Acryl- Copolymer-Diazoverbindung dargestellt ist.
Fig. 16 zeigt Kurven, in denen die Durchlässigkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge des Lichtes für eine Acryl- Copolymer-Diazoverbindung dargestellt ist.
Fig. 17 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 18 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 19 zeigt in einem Querschnitt den Aufbau einer Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 20 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 21 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 22 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 23 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 24 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 25 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 26 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 27 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 28 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 29 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 30 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 31 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 32 zeigt in einem Querschnitt das Herstellungsverfahren für eine Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß der sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fig. 33 zeigt in einem Querschnitt den Aufbau einer Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
Eine Beschreibung einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen gegeben.
Fig. 1 zeigt in einem Querschnitt den Aufbau einer Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Nachfolgend soll ein Verfahren zur Herstellung eines Farbfilters mittels eines wasserlöslichen, synthetischen photosensitiven Materials vom negativen Typ unter Verwendung von Wasser, das ein Lösemittel, einen Entwickler und Wasser enthält, beschrieben werden. Die Farbfilter werden mittels Bestrahlung und Entwicklertechnik mit einem Muster versehen.
Auf der Oberfläche eines Halbleitersubstrats 8 vom P-Typ werden lichtempfangende Bereiche 9 der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung vom N-Typ erzeugt, wobei letztere eine Anzahl von Festkörper-Bildaufnahmebereichen umfassen, die ihrerseits aus einer Anzahl von Bildaufnahmeelementen bestehen. Am Rand der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtungen werden auf dem Halbleitersubstrat 8 Ritzlinien 10 gebildet, die es ermöglichen, diese Bildaufnahmeelemente zu schneiden und von den benachbarten Elementen abzutrennen. Die Klebestreifen werden in der Nähe der Ritzlinien 10 angebracht.
Es sei angemerkt, daß das Halbleitersubstrat 8 zusätzlich zu den Bildaufnahmebereichen Bereiche 12 elektrischen Ladungstransfers aufweist. Auf einer Oberfläche der Bereiche 12 elektrischen Ladungstransfers, die zwischen zwei benachbarten lichtempfangenden Bereichen 9 auf dem Halbleitersubstrat 8 angeordnet sind, sind Doppelschicht-Transferelektroden 13 mit einer Isolierschicht 14, beispielsweise SiO&sub2;, zwischen den beiden Elektroden angeordnet. Außerdem sind lichtabschirmende Metallschichten 15 auf der Oberfläche der Transferelektroden 13 angeordnet, um zu verhindern, daß von außen Licht in die Bereiche 12 elektrischen Ladungstransfers eindringt. Daneben sind SiO&sub2;-haltige Schutzschichten 16 auf der Oberfläche der lichtabschirmenden Metallschichten 15 und der Isolierschicht 14 angeordnet.
Der Höhenunterschied oder Spalt zwischen den Ritzlinien 10 und den auf der Isolierschicht 14 angeordneten Schutzschichten 16 beträgt 1.5 bis 2 um, und der Spalt zwischen den Schutzschichten 16 über den lichtempfangenden Bereichen 9 und den anderen Schutzschichten 16 auf den lichtabschirmende Metallschichten 15 beträgt 0.8 bis 1.5 um.
In diesem Fall wird bei dem Versuch, Material zur Bildung von Farbfiltern 19 auf die lichtempfangenden Bereiche 9 unmittelbar aufzubringen, in den Spalten verbleibendes Restmaterial einen unebenen Materialauftrag hervorrufen, so als seien Schwänze zurückgeblieben, wodurch der Versuch, die Farbfilter 19 mit gleichmäßiger Form herzustellen, scheitert.
Um diese Probleme zu lösen, werden auf den lichtempfangenden Bereichen 9 transparente Schichten 17 zur Füllung der Spalte so aufgebracht, daß diese so hoch wie die Schutzschichten 16 auf den lichtabschirmenden Metallschichten 15 werden.
Außerdem wird, um den Spalt zwischen den transparenten Schichten 17 zur Füllung der Spalte und den Schutzschichten 16 auf den lichtabschirmenden Metallschichten 15 zu minimieren und die Arbeitsfläche der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung mit höherer Präzision abzuflachen, eine transparente Abflachungsschicht 18 auf einer äußeren Oberfläche der transparenten Schichten 17 zur Füllung der Spalte und der Schutzschichten 16 aufgebracht. Beide, sowohl die transparenten Schichten 17 zur Füllung der Spalte als auch die transparenten Abflachungsschichten 18, werden aus Materialen hergestellt, die wärmehärtend und vom positiven Typ photosensitiv (nachfolgend als positiv photosensitives wärmehärtendes Material bezeichnet) sind.
Auf der Abflachungsschicht 18 sind Farbfilter 19R, 19G und 19B in rot, grün und blau angeordnet, um die Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung mit einer Farbfunktion zu versehen. Während in den Zeichnungen die Farbfilter 19R, 19G und 19B in Abständen angeordnet sind, können Abschattungseffekte auftreten, wenn das Licht durch die lichtempfangenden Bereiche tritt, in denen keine Farbfilter angebracht sind. Deshalb wird vorzugsweise der Abstand zwischen den Farbfiltern minimiert oder ganz vermieden. Die Farbfilter 19R, 19G und 19B sind so angeordnet, daß sie jeweils den lichtempfangenden Bereichen zugewandt sind. Bei der oben beschriebenen Anordnung fällt einfarbiges Licht auf jeden der lichtempfangenden Bereiche. Gemäß der vorliegenden Erfindung sind diese Farbfilter 19 aus synthetischem photosensitivem Material hergestellt, das Wasser als Lösemittel und einen Entwickler enthält.
Ein Herstellungsverfahren für eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Fig. 2 bis 13 beschrieben.
Wie in Fig. 2 dargestellt, werden die lichtempfangenden Bereiche 29 durch Dotieren einer Verunreinigung vom N-Typ aus gewünschten Positionen auf ein Halbleitersubstrat 28 aus Silizium oder dergleichen aufgebracht. Auf einer Oberfläche einer Isolierschicht 34, die auf das Halbleitersubstrat 28 aufgebracht ist, sind Klebstreifen 31, Transferelektroden 33 und lichtabschirmende Metallschichten 35 gebildet. Außerdem sind Schutzschichten 36 auf der Oberfläche der lichtabschirmenden Metallschichten 35 und der Isolierschichten 34 angeordnet.
Danach wird, wie in Fig. 3 dargestellt, mittels Rotation eine spaltfüllende Schicht 40 gebildet, um den größten Spalt in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, der sich zwischen der oberen Oberfläche des Halbleitersubstrats 28 in Ritzlinien 30 und den Schutzschichten 36 befindet, zu füllen. Die spaltfüllende Schicht 40 wird mittels Rotation bis zur gleichen Höhe wie die Oberfläche der Schutzschichten 36 aufgebracht. Danach folgt für einige Minuten bei einer Temperatur von 200ºC oder höher eine Wärmebehandlung, um ein im Material enthaltenes Lösungsmittel zu verdampfen und die spaltfüllende Schicht 40 auszuhärten. Alle Bereiche außer diejenigen im Spalt auf der Ritzlinie 30 werden abschließend mittels Bestrahlung und Entwicklung entfernt.
Die spaltfüllende Schicht 40 wird in der Ritzlinie 30 aufgebracht, um, wie in den Zeichnungen zu sehen, die Oberfläche der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung durch Auffüllen der wegen der Anordnung der Transferelektroden 33 und des Einbringens der Ritzlinien 30 zerklüfteten Oberflächen abzuflachen. In diesem Fall ist der Spalt in der Ritzlinie 30 größer als derjenige, der durch die Transferelektroden 33 entsteht. Entsprechend würde beim Versuch, die gesamten Unebenheiten der Substratoberfläche auf einmal im Rotationsverfahren zu glätten, das verbleibende Material in der Ritzlinie 30, die einen größeren Spalt aufweist, zu ungleichmäßigen oder irregulären Ergebnissen mit Rückständen führen.
Deshalb müssen diese Spalten in getrennten Prozessen gefüllt werden. Die zerklüftete Oberfläche in der Ritzlinie 30 wird als erstes abgeflacht. Die gesamte spaltfüllende Schicht 40 muß in einem abschließenden Schritt des Fertigungsprozesses zusammen mit einem in der Ritzlinie 30 aufgebrachten Polymer und den Klebstreifen 31 durch Bestrahlung und Entwicklungstechniken entfernt werden. Zu diesem Zweck wird positiv photosensitives wärmehärtendes Material für die spaltfüllende Schicht 40 verwendet. Die spaltfüllende Schicht 40 muß jedoch nicht farblos und im Bereich des sichtbaren Lichts transparent sein, da sie in der Ritzlinie 30 angeordnet ist und im abschließenden Schritt entfernt wird.
In der oben beschriebenen Ausführungsform kann ein typisches Beispiel für das positiv photosensitiv wärmehärtende Material Polyglycidylmethacrylat und Polymethylmethacrylat als Basisstruktur aufweisen. Äthylzelluloseacetat wird als Lösungsmittel verwendet. Wenn Polymethylmethacrylat mit Strahlung im fernen Ultraviolettbereich, wie tiefem UV, bestrahlt wird, erfährt es eine grundsätzliche Aufspaltung der Ketten. Daher zeigt dieses Material Eigenschaften des positiven Typs. Es weist jedoch eine geringe Empfindlichkeit gegenüber G- oder I-Strahlen auf, so daß es für die Mustererstellung nicht geeignet ist.
Wie in Fig. 4 gezeigt, werden zur Füllung der Spalte zwischen den Schutzschichten 36 auf der Isolierschicht 34 und den übrigen Schutzschichten 36 auf der lichtabschirmenden Metallschicht 35 die transparenten spaltfüllenden Schichten 37 mittels Rotationstechnik bis zur gleichen Höhe wie die Oberfläche der Schutzschichten 36 auf den lichtabschirmenden Metallschichten aufgebracht. Danach folgt für einige Minuten bei einer Temperatur von 200ºC oder höher eine Wärmebehandlung. Die gesamte transparente spaltfüllende Schicht 37 mit Ausnahme der Bereiche im Spalt wird abschließend mittels Bestrahlung und Entwicklung entfernt. Die auf diese Weise auf den lichtempfangenden Bereichen 29 gebildeten transparenten spaltfüllenden Schichten 37 müssen farblos und im Bereich des sichtbaren Lichts transparent sein. In der dargestellten Ausführungsform ist das für die spaltfüllende Schicht 40 verwendete Material jedoch, wie in Fig. 3 gezeigt, farblos und im Bereich des sichtbaren Lichts transparent. Die transparente spaltfüllende Schicht 37 besteht deshalb aus dem gleichen positiv photosensitiven wärmehärtenden Material, wie es für die spaltfüllende Schicht 40 verwendet wird.
Die übrigen Spalte in den Bildaufnahmeelementen der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung werden alle nach dem gleichen Verfahren behandelt, wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, oder werden gemäß einem anderen Verfahrensschritt behandelt.
Im nächsten Schritt wird, wie in Fig. 5 gezeigt, eine aus einer oder mehreren Lagen bestehende transparente Abflachungsschicht mittels Rotationsverfahren aufgebracht, um die Spalte zwischen der spaltfüllenden Schicht 40 und den transparenten spaltfüllenden Schichten 37, die beide bei dem in den Fig. 3 und 4 erläuterten Prozeß erzeugt wurden, in Bezug auf die Schutzschicht 36 in Übereinstimmung zu bringen. Diese transparente Abflachungsschicht macht die gesamte Oberfläche der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung flach und frei von Unebenheiten. Nach dem Aufbringen des Materials für die transparente Abflachungsschicht mittels Rotationsverfahren folgt für einige Minuten bei einer Temperatur von 200ºC oder höher eine Wärmebehandlung, um ein im Material enthaltenes Lösungsmittel zu verdampfen. Das für die transparente Abflachungsschicht 38 bei diesem Verfahren verwendete Material ist das gleiche positiv photosensitive wärmehärtende Material, wie es für die spaltfüllende Schicht 40 und die transparente spaltfüllende Schicht 37 in dem oben beschriebenen Prozeß verwendet wird.
Die in den Fig. 2 und 5 dargestellten Verfahrensschritte flachen die Spalte zwischen den auf den lichtabschirmenden Metallschichten 35 angebrachten Schutzschichten 36, den die Isolierschicht 34 bedeckenden Schutzschichten 36 und einer äußeren Oberfläche des Halbleitersubstrats 28 in der Ritzlinie 30 ab und minimieren auf diese Weise die generelle Spalttiefe in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung auf 0.1 um oder darunter.
Der nächste Schritt besteht, wie in Fig. 6 gezeigt, darin, daß mittels Rotationsverfahren unter Verwendung eines synthetischen photosensitiven Materials eine Basisschicht 41 mit einer Dicke von etwa 0.3 bis 1.0 um für ein Farbfilter auf die Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht 38a aufgebracht wird. Darauf folgt bei einer Temperatur von 70ºC bis 100ºC für einige Minuten eine Wärmebehandlung, um ein im Material enthaltenes Lösungsmittel zu verdampfen. Bei dem in Fig. 6 dargestellten Verfahren ist es möglich, die Basisschicht 41 für den Farbfilter mit perfekter Ebenheit dadurch herzustellen, daß das synthetische photosensitive Material mit großer Gleichmäßigkeit mittels Rotationsverfahren auf die sorgfältig geglätteten transparenten Abflachungsschichten 38a aufgebracht wird.
Dann wird, wie in Fig. 7 gezeigt, die Basisschicht 41 für den Farbfilter mit dem gewünschten Photo-Masken-Muster einer I- Strahlung ausgesetzt. Die Menge der eingestrahlten I-Strahlen betrug 100 bis 200 J/cm.
Nachfolgend wird, wie in Fig. 8 gezeigt, der nicht der ultravioletten Strahlung ausgesetzte Teil der Basisschicht 41 für den Farbfilter für etwa eine Minute in Wasser als Entwickler eingeweicht, damit er sich auflöst. Nach Beendigung des Auflösungsvorgangs wird der Entwickler entfernt und bei einer Temperatur von 130ºC bis 150ºC für einige Minuten eine Wärmebehandlung durchgeführt. Temperaturen über 150ºC würden ein Eindringen der Farbstoffe in den Farbfilter 41 erschweren. Andererseits würde eine Temperatur unter 130ºC zwar das Eindringen der Farbstoffe erleichtern, aber die Farbstoffe würden zu einer Rauhigkeit der Musters führen. Das oben beschrieben Verfahren führt zur Bildung eines Farbfiltermusters 42.
Im nächsten Schritt wird, wie in Fig. 9 gezeigt, das fertige Farbfiltermuster 42 in die Farbstoffe getaucht und danach gewaschen und getrocknet. Das Färben erfolgt, indem sich Färbe- Radikale, die im Farbfiltermuster 42 enthalten sind, und die Farbstoffe miteinander verkoppeln und dadurch ein Farbfilter 39 bilden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel werden Aminoradikale, die im Material enthalten sind, als Färbe- Radikale verwendet, wie später noch näher erläutert werden wird. Als Farbstoffe werden Azo-Farbstoffe für Rot, Xanthan- Farbstoffe für Gelb beziehungsweise Phthalocyan-Farbstoffe für Blau verwendet.
Nachdem der Farbfilter 39 fertiggestellt und sofern er mit dem nachfolgend beschriebenen Fixierverfahren behandelt wurde, wird seine Farbe nicht durch Farbstoffe beeinträchtigt, wenn er im nächsten Färbeschritt in Färbeflüssigkeit getaucht wird. Dieses Fixierverfahren erfolgt beispielsweise dadurch, daß der Farbfilter in eine wäßrige Lösung aus flüssiger Tanninsäure und dann in eine wäßrige Lösung aus Antimon-Kaliumtatrat bei einer Wassertemperatur von 40ºC für einige Minuten eingetaucht wird.
Der nächste Schritt besteht, wie in Fig. 10 gezeigt, darin, daß zweite und dritte Farbfilter 39 hergestellt werden. Die obige Folge der Schritte gemäß den Fig. 6 bis 10 wird wiederholt.
Bei dem in den Fig. 6 bis 10 gezeigten Ausführungsbeispiel wird die sogenannte Fixierungstechnik angewandt, durch die der Farbfilter 39 nach seiner Herstellung fixiert und ausgehärtet wird. Alternative Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern sind eine Methode mit einer die Färbung verhindernden Beschichtung (oder eine Schutzschicht-Methode), bei der jedes Mal nach der Herstellung der Farbfilter 39 die Färbung verhindernde Beschichtungen gebildet werden, und eine Fenster- Methode, bei der ein Farbfiltermuster 42 gleichförmig auf der transparenten Abflachungsschicht 38 gebildet wird und ein transparenter Film aufgebracht wird, um ein Vermischen der Farben zu verhindern, wobei ein Fenster für die Färbung des gewünschten Farbfiltermusters 42 offen gehalten wird.
Falls bei den in den Fig. 6 bis 10 gezeigten Schritten das Material, das durch die Kombination von natürlichem Protein, wie Gelatine oder Kasein, und Dichromat als Photosensibilisierer hergestellt wurde, verwendet würde, würde während der Herstellung der Farbfilter aufgrund des Dunkelstroms eine beträchtliche zeitliche Veränderung zu beobachten sein. In diesem Fall wäre es, selbst wenn die Schritte Aufbringen, Bestrahlung, Entwicklung und Färben genau im zeitlichen Ablauf kontrolliert würden, nicht möglich, die Farbfilter 39 gleichmäßig auf der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung herzustellen.
Auf der anderen Seite sind Diazo-Verbindungen, die als synthetisches photosensitives Material verwendet werden, vergleichsweise langsam hinsichtlich ihres zeitlichen oder Alterungsverhaltens, verglichen mit der Dunkelreaktion des Materials, das aus Dichromat und natürlichem Protein besteht, und durchlaufen praktisch keine Veränderung während der zeitlichen Dauer der Herstellung der Farbfilter 39. Dementsprechend weist der Farbfilter 39 für eine einzelne Farbe in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung eine exzellent gleichmäßige Form auf. Darüber hinaus ändern sich die Färbeeigenschaften der Farbfilter selbst bei einem Wechsel des Materials nicht.
Aus den oben genannten Gründen ist der gemäß den in den Fig. 6 bis 10 gezeigten Schritten hergestellte, auf einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung angeordnete Farbfilter 39 einer einzelnen Farbe äußerst gleichmäßig in Form und Photospektrographie. Deshalb erweist sich die Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung als sehr zufriedenstellend hinsichtlich der durch Unregelmäßigkeiten in der Form oder Photospektrographie verursachten Abschattung. Während die Flimmercharakteristik herkömmlicher, aus natürlichem Protein und aus Dichromat hergestellter Farbfilter 8 Grade aufweist, zeigen die gemäß dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hergestellten Farbfilter 0 bis 2 Grade, was eine wesentliche Verbesserung der Eigenschaften bedeutet. Während die Abschattungscharakteristiken der herkömmlichen Farbfilter 20 bis 30 mv zeigen, zeigt das beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung 15 mV, was ebenfalls eine Verbesserung der Eigenschaften bedeutet. Dabei sei angemerkt, daß 0 für ideale Eigenschaften sowohl hinsichtlich der Flimmer- als auch der Abschattungscharakteristik steht.
In dem in Fig. 10 beschriebenen Schritt kann jedoch, sofern ein synthetisches photosensitives Material mit einem organischen Lösungsmittel auf die transparente Abflachungsschicht 38a aufgebracht wird, die transparente Abflachungsschicht 38a in dem organischen Lösungsmittel aufgelöst werden, um auf diese Weise eine Mischung beider Materialien zwischen der transparenten Abflachungsschicht 38a und der Basisschicht 41 für den Farbfilter zu erzeugen. Dies ergibt sich aus der Tatsache, daß das positiv photosensitive wärmehärtende Material für die transparente Abflachungsschicht eine niedrige Schichthärte und einen geringen Widerstand gegenüber organischen Lösungsmitteln aufweist.
Selbst in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel kann das für die transparente Abflachungsschicht 38 verwendete Polyglycidylmethacrylat bei der Wärmebehandlung eine Brückenbildung durchlaufen. Polymethylmethacrylat ist jedoch hinsichtlich der durch Wärmeübergang hervorgerufenen Brückenreaktion langsamer als Polyglycidylmethacrylat. Demgemäß erniedrigt Polymethylmethacrylat, das vernetzt wird, um eine positive Charakteristik bezüglich der Empfindlichkeit im fernen Ultraviolettbereich zu sichern, die Schichthärte und den Widerstand gegenüber organischen Lösungsmitteln.
Deshalb ist es in Fällen, in denen die Schicht 41 für den Farbfilter, wie in Fig. 6 gezeigt, erzeugt wird und dann das Farbfiltermuster 42 mittels Lichtexposition und Wärmebehandlung, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt, erzeugt wird, unmöglich, die sich in den nicht bestrahlten Bereichen bildende Schicht zu entfernen. Demgemäß wird die gemischte Schicht gefärbt, wenn der erste Farbfilter 39 in dem in Fig. 9 beschriebenen Schritt hergestellt wird. Anschließend verbleibt, wenn der zweite und dritte Farbfilter 39 in dem in Fig. 10 beschriebenen Schritt hergestellt werden, die gemischte Schicht, die während der Herstellung des ersten Farbfilters 39 gefärbt wurde, in der Grenze zwischen dem zweiten und dritten Farbfilter 39 und einer transparenten Abflachungsschicht 38a. Daher tritt eine Vermischung der Farben auf mit der Folge schlechterer Abbildungseigenschaften und von Flimmereffekten.
Die vorliegende Erfindung verwendet jedoch ein Material mit Wasser als Lösungsmittel und Entwickler für synthetisches photosensitives Material, so daß die transparente Abflachungsschicht 38a nicht in dem Farbfilter-Material gelöst wird, wodurch die Bildung einer gemischten Schicht verhindert wird. Die vorliegende Erfindung vermeidet das Problem schlechter Abbildungseigenschaften infolge einer durch die Vermischung der Farben entstehenden Schichten gemischter Färbung.
Nachdem die Farbfilter 39, wie in Fig. 11 gezeigt, hergestellt wurden, wird mittels Rotationsverfahren eine zweite transparente Abflachungsschicht 38b auf einer oberen Oberfläche der Farbfilter 39 aufgebracht. Bei einer Temperatur von 200ºC oder höher erfolgt für einige Minuten eine Wärmebehandlung.
Es sei angemerkt, daß sowohl die Farbfilter 39 als auch die transparente Abflachungsschicht 38 aus organischem Material bestehen und ausgezeichnete Adhäsionseigenschaften aufweisen. Daraus folgt, daß ohne ein Auffüllen, wie in den Fig. 3 und 4 gezeigt, der Spalte die Ebenheit verbessert wird. Sofern eine weitere Verbesserung der Ebenheit gewünscht wird, können die transparenten Abflachungsschichten 38 wiederholt aufgebracht werden. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wurde die transparente Abflachungsschicht 38 zweimal aufgebracht. Das Ergebnis ist, daß der Spalt oder die Höhendifferenz durch die zweite transparente Abflachungsschicht 38 auf weniger als 0.1 um minimiert wird. Anschließend werden, um die Empfindlichkeit der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung anzuheben, Mikrolinsen 43 auf der Oberfläche der zweiten transparenten Abflachungsschicht 38b aufgebracht.
Wie in Fig. 12 gezeigt, wird die Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung mit Photomasken versehen und einer Strahlung im fernen Ultraviolettbereich ausgesetzt, um die spaltfüllende Schicht 40 und die transparente Abflachungsschicht 38a, die sich in der Ritzlinie 30 gebildet haben sowie die zweite transparente Abflachungsschicht 38b auf den Klebestreifen 31 zu entfernen.
Schließlich werden, wie in Fig. 13 gezeigt, die spaltfüllende Schicht 40 und die transparente Abflachungsschicht 38, die der Strahlung im fernen Ultraviolettbereich ausgesetzt wurden, in einer Mischung aus Methyläthylketon und Isopropylalkohol als Entwickler aufgelöst. Der Entwickler wird nach erfolgter Auflösung entfernt, und es folgt bei einer Temperatur von etwa 150ºC für einige Minuten eine Wärmebehandlung. Durch dieses Verfahren werden die spaltfüllende Schicht 40 und die transparente Abflachungsschicht 38a, die sich in der Ritzlinie 30 gebildet haben, sowie die zweite transparente Abflachungsschicht 38b auf den Klebestreifen 31 gleichzeitig entfernt.
Die oben beschriebenen Schritte gemäß den Fig. 2 bis 13 vervollständigen die Herstellung eines On-Chip-Filters, bestehend aus den Farbfiltern 39 und Mikrolinsen 43, auf dem Halbleitersubstrat 28.
Die Zeit für die Ausbildung der Schichten und die Zeit für das Verdampfen des Lösungsmittels sind wohl ausgewogen, und die entstehenden Schichten sind gleichmäßig und frei von Oberflächenrauhigkeiten, wenn das Rotationsverfahren zur Herstellung der Schichten mit 1000 bis 5000 Umdrehungen pro Minute angewandt wird, und durch die Verwendung eines positiv photosensitiven wärmehärtenden Materials mit einem organischen Lösungsmittel, das aus der Gruppe der Alkohole und der Zellulose stammt, gemäß den in den Fig. 2 bis 5 beschriebenen Schritten. Als Folge davon sind die Spalte in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung zwischen den auf den lichtabschirmenden Metallschichten 35 angebrachten Schutzschichten 36, den die Isolierschicht 34 bedeckenden Schutzschichten 36 und einer äußeren Oberfläche des Halbleitersubstrats 28 in der Ritzlinie 30 erfolgreich und mit Präzision geglättet.
In den Schritten gemäß den Fig. 12 und 13 werden die spaltfüllende Schicht 40 und die transparente Abflachungsschicht 38, die sich in der Ritzlinie 30 gebildet haben, sowie die transparente Abflachungsschicht 38 auf den Klebestreifen 31 entfernt. Diese Schritte vermeiden das Problem eines ungleichmäßigen Auftrags, das während des Rotationsauftrages des Farbfiltermaterials und auch des Dünnens der Basisschicht 41 für den Farbfilter in dem Bereich, in dem die Spalte nahe beieinander liegen, wie in Fig. 6 gezeigt, besteht. Gleichzeitig erfreuen sich auch die hergestellten Mikrolinsen 43 einer hohen Gleichmäßigkeit in ihrer Form. Dementsprechend weisen die Farbfilter 39 und die Mikrolinsen 43, die beide auf der flach ausgebildeten Basisschicht 41 für den Farbfilter aufgebracht sind, eine hohe Gleichmäßigkeit in der Form auf.
In den Schritten gemäß den Fig. 12 und 13 werden die spaltfüllende Schicht 40 und die transparente Abflachungsschicht 38a, die sich in der Ritzlinie 30 gebildet haben, sowie die transparente Abflachungsschicht 38b auf den Klebestreifen 31 mittels Bestrahlung und Entwicklung entfernt, wodurch das Auftreten von Partikeln als Folge von Trockenätzung, das Auftreten weißer Flecken als Folge von Plasmaschädigung und eine dadurch verursachte Verschlechterung der Bildqualität verhindert werden. Im Fall einer Ätzung mit O&sub2; nimmt beispielsweise der Dunkelstrom der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung um etwa 3 bis 6 mA unter den Ätzbedingungen von 0.8 bis 1.2 Torr Gasdruck, 200 w elektrische Hochfrequenz-Leistung, 5 bis 5 Minuten Ätzdauer zu. Das beschriebene Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erfährt jedoch keine Zunahme des Dunkelstroms als Folge von Plasmaschädigung oder das Auftreten weißer Flecken aufgrund des verwendeten Ätzverfahrens.
Es wird eine ausführlichere Beschreibung der im oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Farbfilter 39 gegeben. Das synthetische photosensitive Material wird für die Farbfilter 39 benutzt. Sofern das Material aus einer Kombination von natürlichem Protein, wie Gelatine oder Kasein, und Dichromat als Photosensibilisierer benutzt wird, würde es zu einer Reihe von Problemen in Bezug auf die Eigenschaften des verwendeten Materials kommen: die Behandlung des als Photosensibilisierer benutzten Dichromats, die Qualitätsschwankungen des natürlichem Proteins, die kurze Haltbarkeit, nachdem das Dichromat dem natürlichen Protein zugesetzt wurde.
Das natürliche Protein kann nur schwer in einer Qualität mit gleichmäßiger Verteilung des Molekulargewichts und in hoher Reproduzierbarkeit hergestellt werden. So ist es zum Beispiel schwierig, den Unterschied des mittleren Molekulargewichts der Materialien zu kontrollieren, wenn er 30% oder weniger beträgt. Das natürliche Protein enthält Alkalimetall (z. B. Na oder K) in einer Menge von einigen tausend ppm, das in die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung diffundiert und den Dunkelstrom erhöht. Insbesondere erscheinen Bildpunkte mit höherem Dunkelstrom als die umgebenden Bildpunkte der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung als weiße Punkte im Bild, was eine der Ursachen für das Auftreten weißer Flecken ist. Die führt auch zum das Auftreten weißer Flecken einige Wochen nach der Herstellung der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung.
Außerdem weist das Material aus natürlichem Protein mit Dichromat Nicht-Newtonsche Eigenschaften auf, wobei die Viskosität nicht direkt proportional zu einer auf das Material einwirkenden Kraft ist. Deshalb wird der Wert der Schubspannung, der entsprechend Drehzahl eingestellt wird, während des Rotationsauftrages unregelmäßig und ungleichmäßig, was zu Schwierigkeiten mit einem ungleichmäßigen Auftrag der Schichten führt. Darüber hinaus verschlechtert sich das natürliche Protein bezüglich seiner Bemusterungseigenschaften, Färbeeigenschaften und Fixiereigenschaften infolge von Wärme.
Dementsprechend ist es schwierig, die Schichten mit großer Gleichförmigkeit herzustellen. Die Eigenschaften der sich ergebenden Farbfilter 39 in der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung sind nicht zufriedenstellend. Zusätzlich ist das als Photosensibilisierer benutzte Dichromat für den menschlichen Körper schädlich und bringt Probleme hinsichtlich der Erfordernis einer besonderen Abwasserbehandlung aus Umweltschutzgründen mit sich.
Das bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendete synthetische photosensitive Material weist nicht nur Photoempfindlichkeit und Hydrophylie (ebenso Hydrophobie) auf, sondern außerdem Färbeeignung mit oder ohne Färbemitteln oder Pigmenten, die in dem Material gebunden oder dispergiert sind. Zum Beispiel kann das Material durch das Verbinden des, Materials mit Färbstoffen, die Färbezusätze wie quaternäre Ammoniumsalze enthalten, zum Färben geeignet gemacht werden.
Das in diesem Ausführungsbeispiel verwendete Material ist ein färbbares synthetisches photosensitives Material, das mit einem Lösemittel in Wasser gelöst ist, das:
aus einem Acryl-Copolymer besteht, das 5 bis 20 Gewichtsprozent eines Monomers enthält, das ein durchschnittliches Molekulargewicht innerhalb eines Bereichs von 5.000 bis 100.000 und die allgemeine Formel
aufweist, wobei R&sub1; ein Wasserstoffatom oder CH&sub3; ist, R&sub2; und R&sub3; jeweils, unabhängig, ein Alkyl oder Aryl wie CH&sub3;, C&sub2;H&sub5; oder C&sub6;H&sub5; sind, und n eine ganze Zahl von 1 bis 10 repräsentiert, 45 bis 55 Gewichtsprozent von 2-Hydroxyäthylmethacrylat, 20 bis 30 Gewichtsprozent von Methacrylamid und 5 bis 20 Gewichtsprozent von Benzylmethacrylat umfaßt und eine oxymehrbasige Säure und eine Diazoverbindung enthält.
Wie das aus einer Kombination von natürlichem Protein und Dichromat als Photosensibilisierer bestehende Material kann das synthetische photosensitive Material mittels Wasserentwicklung mit einem Muster versehen werden. Deshalb ist das oben genannte Material ungiftig, geruchlos und nicht brennbar wegen eines organischen Lösungsmittels. Es ist außerdem für den menschlichen Körper unschädlich, da es kein Dichromat enthält. Das Abwasser benötigt keine Sonderbehandlung, da ein Doppelsalz, wie Schwefelsäure, schweflige Säure oder dergleichen als Gegen-Anion für die Diazo-Radikale verwendet wird anstelle von Doppelsalzen wie Zinksulfid.
Zusätzlich bewirkt das Acryl-Copolymer wegen der großen Schichthärte im Vergleich zu anderen synthetischen Harzen, wie Polyvinyl-Alkohol, Novolak-Harz, Harzen der Vinyl-Familie oder dergleichen, eine überragende Haltbarkeit des Farbfilters 39. Das Acryl-Copolymer besitzt nahezu 100% der Durchlässigkeit im Bereich des sichtbaren Lichtes ohne daß die Durchlässigkeit reduziert wird, wenn die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 250ºC oder mehr wiederholt wird. Folglich gelangt bei einer Verwendung von Acryl-Copolymer mehr Licht in die lichtempfangenden Bereiche 9 der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung als bei einer Verwendung von anderen Harzverbindungen. Als Ergebnis weist die Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung eine höchstmögliche Empfindlichkeit auf.
Das bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendete Acryl-Copolymer kann als Acryl-Monomer mit Färbeeigenschaften, wie durch die obige Formel wiedergegeben, N,N-Dimethyl-Amino- Methacrylat, N,N-Dimethyl-Amino-Propylacrylat, Acrylsäure- Diäthyl-Aminoäthyl, N,N-Dipropyl-Amino-Äthyl-Methacrylat, N, N- Dimethyl -Amino-Hexy-Methacrylat, oder N,N-Dimethyl- ...N- Benzyl-Methacrylat enthalten. In diesem Fall, wenn eine Alkyl- oder Allyl-Gruppe in der Zusammensetzung enthalten ist, wird das Schwellen des Musters beim Eintauchen in die Färbeflüssigkeit minimiert mit der Folge, daß keine oder eine nur geringe Wahrscheinlichkeit besteht, daß Risse auftreten.
2-Hydroxy-Äthyl-Methacrylat, das eine Struktureinheit des bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Acryl- Copolymers ist, erhöht die Adhäsion mit der transparenten Abflachungsschicht 38 und bewirkt eine Photoquervernetzung. Bei einem zu geringen Anteil an 2-Hydroxy-Äthyl-Methacrylat ist die Fähigkeit zur Aushärtung unter Licht unzureichend. Bei einem zu hohen Anteil an 2-Hydroxy-Äthyl-Methacrylat wird bei der Herstellung des Copolymers eine Anzahl von Gelen erzeugt, was zur Bildung sogenannter Widerstands-Partikel führt, die zu Schädigungen im Bild führen.
Methacrylamid, das eine Struktureinheit des bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Acryl-Copolymers ist, ist erforderlich, um das Acryl-Copolymer nur mit Wasser zu lösen und um nicht-bestrahlte Berieche nur mit Wasser zu lösen (oder zu entwickeln). Bei einem zu geringen Anteil davon erfolgt keine Wasser-Entwicklung. Bei einem zu hohen Anteil davon tritt ein Quellen auf.
Benzyl-Methacrylat, das eine Struktureinheit des bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Acryl-Copolymers ist, schränkt das Quellen während der Wasser-Entwicklung ein. Bei einem zu hohen Anteil an Benzyl-Methacrylat nimmt der Gel- Anteil des Acryl-Copolymers zu.
Das Salz der oxymehrbasigen Säure, das für das synthetische photosensitive Material bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wird, wirkt unterstützend bei der Auflösung des Acryl-Copolymers in Wasser. Ein Beispiel für ein Salz der oxymehrbasigen Säure ist Malinsäure oder Zitronensäure oder dergleichen.
Das wie oben beschrieben zusammengesetzte synthetische photosensitive Material neigt weniger zum Quellen im Wasser während des Entwicklungsprozesses als die synthetischen photosensitiven Materialien gemäß dem Stand der Technik. Dementsprechend kann in Reliefmustern eine hohe Zeilen-und- Abstand-Auflösung von 1.5 um Breite beobachtet werden und die Rate der verbleibenden Schicht ist 90% oder mehr. Das synthetische photosensitive Material weist daher gegenüber Kasein oder Gelatine überlegene Auflösungs-Eigenschaftenn auf. Die Färbe- und Fixiereigenschaften des Materials gemäß dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel entsprechen denen der Gelatine, das die besten Färbeeigenschaften aller natürlichen Proteine aufweist.
Die obige Beschreibung bezieht sich auf Beispiele von Farbfiltern, die selbst färbbar sind. Nachfolgend soll ein Beispiel beschrieben werden, bei dem Färbstoffe oder Pigmente verwendet werden, um das Material färbbar zu machen. Das synthetische photosensitive Material kann durch das Verbinden oder Dispergieren von Färbstoffen oder Pigmenten mit den gewünschten Photospektraleigenschaften zu färbenden Materialien kombiniert werden. Mit diesen färbenden Materialien kann der Schritt des Färbens und Fixierens gemäß Fig. 9 entfallen.
Zusätzlich kann das synthetische photosensitive Material wasserlöslich oder wasserunlöslich gemacht werden, entsprechend den gewählten Verfahren zur Kombination von Materialien und der Wahl der Materialien. Außerdem kann das synthetische photosensitive Material vom negativen Typ der Photoquervernetzung sein, einschließlich der Verbindungen des natürlichen Proteins, oder vom positiven Typ.
Das synthetische photosensitive Material mit Wasser als Lösungsmittel, wie es in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet wird, zeigt diese Eigenschaft der Photoquervernetzung. Als Sensibilisierer zur Photoquervernetzung sind außer den Dichromaten die Diazoverbindungen und Azidverbindungen bekannt. Die Diazoverbindungen variieren bezüglich des empfindlichen Wellenlängenbereichs, der Wärmestabilität und der Wahl der vernetzenden Polymere gemäß deren Struktur. Sie können außerdem durch die Wahl eines entsprechenden Begleit-Anions wasserlöslich oder in einer organischen Lösung löslich sein. Die Azidverbindungen variieren ebenfalls bezüglich des empfindlichen Wellenlängenbereichs, der Wärmestabilität und der Wahl der vernetzenden Polymere gemäß deren Struktur. Zusätzlich besitzen sie die höchste Vernetzbarkeit mit nichtwasserlöslichen Polymeren.
Von allen oben genannten Materialien besitzen die Diazoverbindungen eine höhere Vernetzbarkeit mit wasserlöslichen Polymeren für die Farbfilter und besitzen eine hohe Auflösung der Muster. Die Auflösung der Muster ist wesentlich größer als die der Materialien für die Farbfilter bestehend aus natürlichen Proteinverbindungen mit Dichromaten. Zur Herstellung eines Photosensibilisators aus synthetischem photosensitivem Material kann jede Art von Diazoverbindung verwendet werden.
Zum Beispiel ist eine der effektivsten Diazoverbindungen vom negativen Typ ein Polymeristationsprodukt, das aus Diphenylamin-4-diazoniumsalz oder einem Derivat hiervon mit Formaldehyd besteht. Es sie angemerkt, daß Diphenylamin-4- diazoniumsalz oder seine Verbindungen Diphenylamin-4- diazoniumsalz und/oder 3-Methoxydiphenylamine-4- diazoniumchlorid enthalten. Fig. 14 zeigt eine Veränderung in der Durchlässigkeit aufgrund einer Wärmebehandlung in dem Fall, in dem das im obigen Ausführungsbeispiel verwendete Acryl- Copolymer mit 4-Diphenylamin-sulfat und Formaldehydkondensat verbunden ist. In diesem Fall wurde in den ersten 30 Minuten der Behandlungsdauer ein plötzlicher Abfall der Durchlässigkeit während einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 200ºC oder darüber beobachtet. In der nachfolgenden Wärmebehandlung wurde kein weiterer Abfall der Durchlässigkeit beobachtet.
Nachdem in den Schritten bis zur Fig. 10 ein spezieller Farbfilter 39 zur Bildung der On-Chip-Filter auf der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung hergestellt worden ist, wird in dem Schritt der Ausbildung der zweiten transparenten Abflachungsschicht und der Mikrolinsen 43, wie in Fig. 11 gezeigt, in dem Schritt des Entfernens der transparenten Abflachungsschicht 38 und der spaltfüllenden Schicht 40 in der Ritzlinie 30 und der Klebestreifen 31, wie in Fig. 12 bis 13 gezeigt, und nach der Herstellung der Farbfilter 39 die Wärmebehandlung wiederholt. Nachdem der On-Chip-Filter hergestellt wurde, ändern sich die Spektraleigenschaften der Farbfilter 39 trotz der Wärmebehandlung nicht mehr. Die Farbfilter der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung sind deshalb durch die Verwendung der Diazoverbindungen in dem synthetischen photosensitiven Material frei von Verfärbungen, irregulären Mustern oder Oberflächenrauhigkeiten aufgrund von Wärmebehandlungen. Demzufolge braucht die thermische Beständigkeit nicht berücksichtigt zu werden.
Die Eigenschaften der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung können durch die Wahl einer Diazoverbindung, die keine Abnahme der Durchlässigkeit aufgrund von Wärmebehandlungen erfährt, verbessert werden. Ein typisches Beispiel dafür ist ein Polykondensationsprodukt von Diphenylamin-4-diazoniumsalz oder einem Derivat hiervon mit 4,4'-Bis-methoxymethyldiphenylether. Es sie angemerkt, daß Diphenylamin-4-diazoniumsalz oder seine Derivate Diphenylamin-4-diazoniumsalz und/oder 3- Methoxydiphenylamine-4-diazoniumchlorid enthalten. Fig. 15 zeigt eine drastische Veränderung in der Durchlässigkeit, wenn ein Kondensationsprodukt, bestehend aus Diphenylamin-4- diazoniumsalz oder einem Derivat hiervon mit 4,4'-Bis- methoxymethyldiphenylether anstelle der Verbindung von 4-Diazo- Diphenylamin- sulfat und dem Formaldehydkondensatprodukt verwendet wird. In diesem Fall gibt es keinen großen Unterschied hinsichtlich der Zeit, die bis zur Stabilisierung der Photospektrographie vom Beginn der Wärmebehandlung an vergeht, verglichen mit der Verwendung von 4- Diazo- Diphenylamin- sulfat und dem Formaldehydkondensatprodukt. Während das 4-Diphenylamin-sulfat-Formaldehydkondensatprodukt bis zu 68% Veränderung in der Durchlässigkeit aufgrund der Wärmebehandlung erfährt, ändert sich der aus dem 4-Diazo- Diphenylamin-sulfat und 4,4'-Bis-methoxymethyldiphenylether kondensierte Photosensibilisator um bis zu 88% bei derselben Behandlung, und nach diesem Zeitpunkt wird bei dem letzteren keine Veränderung in der Photospektrographie mehr beobachtet.
Die Färbung durch Diazoverbindungen, wie oben beschrieben, erfolgt durch eine Kopplungsreaktion von Diazoradikalen, die gegenüber ausreichender Photoquervernetzung unlöslich sind. Insbesondere beeinflussen in dem Fall, in dem die vorgenannten Polykondensationsprodukte aus 4-Diphenylamin-sulfat- Formaldehydkondensatprodukten und 4,4'-Bis- methoxymethyldiphenylether bestehen, Wasserstoffradikale, die in Phenylradikalen vorhanden sind, die wiederum nur in der Ortho- oder Metaposition existieren, nicht die Kopplungsreaktion. Nur die Kopplungsreaktion zwischen nicht reagierten Diazoradikalen und Aminoradikalen, die zwischen Phenylradikalen vorhanden sind, hat einen Einfluß auf die Färbung.
Dementsprechend wird sich bei Diphenylamin-4-diazoniumsalz oder einem Derivat die Durchlässigkeit aufgrund von Wärmebehandlungen durch die Bindung von anderen als den zwischen Phenylradikalen vorhandenen Aminoradikalen, wie in Fig. 16 gezeigt, nicht ändern. Einige Beispiele solcher Bindung sind die folgenden:
R&sub1;-(CH&sub2;)q-R&sub1; (q ist eine ganze Zahl zwischen 1 und 5.)
R&sub1;-O-R&sub6;-O-R&sub1; (R&sub6; ist Acryl, das 6 bis C-Atome enthält.)
R&sub1;-O-R&sub1;
R&sub1;-S-R&sub1; (R&sub1; ist wenigstens ein Phenyl radikal).
Wie oben gezeigt, nimmt in dem Fall, in dem die Diazoverbindungen, die geringe oder keine Abnahme in ihrer Durchlässigkeit aufgrund von Wärmebehandlungen zeigen, zur Herstellung der Farbfilter 39 auf der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung verwendet werden, der Anteil an Licht, der durch die Farbfilter 39 in die lichtempfangenden Bereiche 29 eindringt, zu. Das mit den Diazoverbindungen verbundene Acryl-Copolymer zeigt gleichermaßen etwa 100% Durchlässigkeit und erfährt keine Abnahme in der Durchlässigkeit selbst bei wiederholten Wärmebehandlungen. Als Folge davon ermöglichen die oben beschriebenen Diazoverbindungen der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung eine Verbesserung der Empfindlichkeit um 10% oder mehr.
Fig. 17 zeigt ein Herstellungsverfahren der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Herstellungsschritte des ersten Ausführungsbeispiels bis zu dem Schritt, bei dem jeder Farbfilter 39 in Rot, Grün und Blau hergestellt wird, sind auch beim zweiten Ausführungsbeispiel anwendbar. In dem zweiten Ausführungsbeispiel werden schwarze Streifen 44 hergestellt, die diejenigen Bereiche, in denen die Farbfilter 39 nicht plaziert werden, abdecken, um zu verhindern, daß sogenanntes Streulicht durch diese Bereiche in die lichtempfangenden Bereiche 29 eindringt. Diese Anordnung verbessert die Abbildungseigenschaften und verhindert Schlieren und Reflexe. Die schwarzen Streifen 44 sind ebenfalls aus dem synthetischen photosensitiven Material in schwarzer Farbe unter Verwendung von Wasser als Lösungsmittel hergestellt. Dieses Material ermöglicht es, daß die schwarzen Streifen gleichmäßig und von ausgezeichneter Form oder Topographie, verglichen mit herkömmlichen Streifen 44, sind, die durch die Verbindung des natürlichen Proteins mit Dichromat hergestellt sind. In der herkömmlichen Vorrichtung sind die Ränder der Muster matt, so daß die schwarzen Streifen die lichtempfangenden Bereiche abdecken können. Dieses Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vermeidet jedoch eine solche Möglichkeit. Dementsprechend erreicht die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine höhere Empfindlichkeit.
Fig. 18 zeigt ein Herstellungsverfahren der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel zeigt einen Weg zur Herstellung von Filtern 39MG, 39CY, 39GR und 39E der Farben Magenta, Cyan, Grün und Gelb anstelle der Herstellung von Farbfiltern 39 der drei Grundfarben Rot, Grün beziehungsweise Blau. Dieses Verfahren ermöglicht es auch, Farbfilter herzustellen, die sowohl hinsichtlich ihrer Form als auch ihrer Photospektrographie gleichförmig sind und wobei die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, die mit solchen Farbfiltern ausgestattet ist, ausgezeichnete Eigenschaften aufweist und frei ist von Schatten, Flackern, Farbmischungen, weißen Flecken und so weiter.
Das in diesem Ausführungsbeispiel verwendete synthetische photosensitive Material, das Wasser als Lösungsmittel enthält, bildet keine gemischte Schicht mit irgendeinem transparenten Abflachungsmaterial, einschließlich organische Lösungsmittel. Zusätzlich zu dem positiv photosensitiven wärmehärtenden Material können bei dem obigen Ausführungsbeispiel auch nicht- photosensitive wärmehärtende Materialien, die durch Wärmebehandlung ausgehärtet werden, und Materialien vom negativen Typ, die durch Wärmebehandlung ausgehärtet werden und die eine negative Empfindlichkeit zeigen (als negativ photosensitives wärmehärtendes Material bezeichnet), verwendet werden.
Bezugnehmend auf die Fig. 19 bis 32 wird eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung beschrieben, die aus negativ synthetischem Material einschließlich organischem Lösungsmittel als Entwickler mittels Trockenätzung hergestellt wird, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein ausgezeichnete Gleichförmigkeit der Oberfläche dadurch erreicht, daß das Farbfiltermaterial mittels eines organischen Lösungsmittels mit hoher Volatilität auf die Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht aufgebracht wird. Sofern das Material aus natürlichem Protein und Dichromat zur Herstellung eines Farbfilters einer Dicke von 0.7 um auf einem Wafer von 6 Inch aufgebracht wird, variiert die Schichtdicke (Maximum - Minimum) zwischen 0.08 und 0.10 um. Demgegenüber verbessert sich, sofern das in Wasser lösliche synthetische photosensitive Material verwendet wird, die Schwankung in die Größenordnung von nur 0.01 bis 0.02 um. Darüber hinaus wird, sofern das synthetische photosensitive Material ein organisches Lösungsmittel enthält, höchste Gleichmäßigkeit der Ebenheit in der Größenordnung von weniger als 0.005 um erreicht. Demgemäß ist das obige Material ausgezeichnet bezüglich der Kontrollierbarkeit der Muster- und Färbeeigenschaften.
Fig. 19 zeigt eine Struktur einer Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Ein Halbleitersubstrat 51 ist vom P-Typ und lichtempfangende Bereiche 52 sind vom N-Typ in der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung. Die Vorrichtung umfaßt außerdem Klebestreifen 53 und Ritzlinien 54. Doppelschicht-Transfer- Elektroden 56 mit Isolierschichten 56 wie SiO&sub2; sind auf jeder Oberfläche von elektrischen Ladungstransferbereichen 55 zwischen benachbarten lichtempfangenden Bereichen 52 auf dem Halbleitersubstrat 51 angeordnet. Lichtabschirmende Metallschichten 57 sind so ausgebildet, daß sie die Oberflächen der Transfer-Elektroden 56 bedecken und so verhindern, daß von außen Licht in die Ladungstransferbereiche 55 eindringt.
Der Spalt zwischen der Ritzlinie 54 und den Schutzschichten 56 auf der Isolierschicht beträgt 1.5-2.0 um, und der Spalt zwischen den Schutzschichten 56 auf den lichtempfangenden Bereichen 52 und den anderen Schutzschichten 56 auf den lichtabschirmende Metallschichten 57 beträgt 0.8 bis 1.5 um. Unter diesen Umständen kann in den Spalten Restmaterial verbleiben und einen unebenen Materialauftrag hervorrufen, so als seien Schwänze zurückgeblieben, wenn das Material unmittelbar auf die lichtempfangenden Bereiche zur Bildung von Farbfiltern 61 aufgetragen wird, so daß die Farbfilter 61 nicht gleichmäßig geformt sind. Transparente Schichten 59 zur Füllung der Spalte werden auf den lichtempfangenden Bereichen 52 aufgetragen, um die Oberflächen der lichtempfangenden Bereiche mit den lichtabschirmende Metallschichten 57 fluchten zu lassen. Um den Spalt zwischen den transparenten Schichten 59 zur Füllung der Spalte und den lichtabschirmende Metallschichten 57 mit hoher Genauigkeit anzugleichen, wird auf der Oberfläche der transparenten Schichten 59 zur Füllung der Spalte und der lichtabschirmenden Metallschichten 57 eine transparente Abflachungsschicht 60 hergestellt. Diese transparente Abflachungsschicht 60 besteht aus nicht- photosensitivem wärmehärtendem Material oder aus negativ photosensitivem wärmehärtendem Material. Farbfilter 61R, 61G und 61B in Rot, Grün und Blau werden auf einer Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht 60 hergestellt, um die Bildaufnahmevorrichtung mit Farbfunktionen auszustatten. Die Farbfilter 61 sind so positioniert, daß sie jedem der lichtempfangenden Bereiche gegenüberliegen. Dementsprechend empfängt jeder der lichtempfangenden Bereiche einfarbiges Licht.
Die im ersten bis dritten Ausführungsbeispiel beschriebenen synthetischen photosensitiven Materialien werden für die Farbfilter 61 verwendet. Die synthetischen photosensitiven Materialien werden durch Verbinden oder Dispergieren von Materialien mit den für die Farbfilter 61 benötigten Eigenschaften hergestellt. Zum Beispiel können die Materialien durch die Kombination von Materialien, die sich mit Farbstoffen verbinden, wie quaternäre Ammoniumsalze, färbbar gemacht werden. Die Materialien können Färbematerial durch Verbinden oder Dispergieren von Farbstoffen oder Pigmenten, die für die gewünschte Photospektrographie geeignet sind, enthalten. Es ist allgemein bekannt, daß das natürliche Protein ein wasserlösliches Polymer ist und daß Photosensibilisierer, die mit dem natürlichen Protein kombiniert werden, auf den vernetzenden Typ, wie Dichromat-Säure-Salze, Diazoverbindungen und Azidverbindungen, beschränkt sind. Insbesondere ist jeder der lichtempfangenden Bereiche 21 in der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung nur wenige um groß, so daß nur die Dichromatsalze aus den oben aufgeführten synthetischen photosensitiven Materialien verwendet werden können, um eine zufriedenstellende Auflösung sicherzustellen. Die synthetischen photosensitiven Materialien können jedoch, entsprechend der Methoden zur Kombination der Komponenten und der Wahl der für die Komponenten benutzten Materialien wasserlöslich oder wasserunlöslich sein. Das synthetische photosensitive Material kann entweder vom negativen Typ des natürliches Protein und Dichromat enthaltenden Photoquervernetzers oder vom positiven Typ sein.
Insbesondere sind die Zeit für die Ausbildung der Schichten und die Zeit für die Verdampfung des Lösungsmittels gut ausgewogen und die entstehenden Schichten sind gleichmäßig und frei von Oberflächenrauhigkeiten, wenn das Rotationsverfahren zur Herstellung der Schichten mit 1000 bis 5000 Umdrehungen pro Minute angewandt wird, und durch die Verwendung eines positiv photosensitiven wärmehärtenden Materials mit einem organischen Lösungsmittel, das aus der Gruppe der Alkohole und der Zellulose aus der oben angegebenen Kombination der Lösungsmittel stammt.
Die für die Farbfilter in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendeten Materialien sind färbbar in Kombination mit Material, das sich mit Farbstoffen verbindet, und vom negativen Typ des synthetischen photosensitive Materials mit organischem Lösungsmittel. Die Struktur der Materialien ist ein Acryl-Polymer einschließlich des Hydroxy- Äthyl-Methacrylats und Dimethyl-Amino-Methacrylat als Basisverbindung. Zur Erleichterung der Quervernetzung werden Azidverbindungen kombiniert, die das den I-Strahlen ausgesetzte Acrylat vernetzt. Äthylzellulose wird als Lösungsmittel verwendet.
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Herstellungsverfahrens einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die Fig. 20 bis 30 gegeben.
Wie in Fig. 20 dargestellt, werden die lichtempfangenden Bereiche 72 durch Dotieren einer Verunreinigung vom N-Typ auf gewünschten Positionen auf ein P-Typ Halbleitersubstrat 71 aus Silizium oder dergleichen aufgebracht. Auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats 71 sind Transferelektroden 76 und lichtabschirmende Metallschichten 77 gebildet.
Danach wird, wie in Fig. 21 dargestellt, mittels Rotation eine spaltfüllende Schicht 78 gebildet, um den Spalt in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung, der sich zwischen Ritzlinien 74 und den lichtabschirmenden Metallschichten 77 befindet, zu füllen. Die spaltfüllende Schicht wird so aufgebracht, daß die Höhe der gefüllten und erhabenen lichtabschirmenden Metallschichten 77 mit der Oberfläche der spaltfüllende Schicht 78 fluchtet. Nach dem Rotationsauftrag wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um ein im Material enthaltenes Lösungsmittel zu verdampfen. Alle Bereiche außer diejenigen im Spalt auf der Ritzlinie 74 und den lichtabschirmenden Metallschichten werden abschließend entfernt.
In dem Fall, in dem synthetisches photosensitives Material vom negativen Typ für die spaltfüllende Schicht 78 verwendet wird, erfolgt die Entfernung durch Bestrahlung der entsprechenden Bereiche und deren Entwicklung. In dem Fall, in dem photosensitives Material vom positiven Typ verwendet wird, erfolgt die Entfernung durch Bestrahlung der übrigen Bereiche und deren Entwicklung. Darüber hinaus wird in dem Fall, in dem das Material nicht empfindlich ist, die Entfernung mittels Trockenätzung, wie O&sub2;-Schwärzen mittels Sauerstoffplasma vorgenommen.
Der nächste, in Fig. 20 dargestellte Schritt besteht darin, mittels Rotationsauftrag eine transparente spaltfüllende Schicht 79 zu erzeugen, um den Spalt zwischen den lichtempfangenden Bereichen 72 und den lichtabschirmenden Metallschichten 77 zu füllen. Dieser Schritt ist der gleiche wie in Fig. 3, bei dem der Spalt zwischen den obigen Ritzlinien 74 und den lichtabschirmenden Metallschichten 77 gefüllt wird.
Die übrigen Spalte in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung werden nach dem gleichen Verfahren, wie in den Fig. 21 oder 22 dargestellt, behandelt oder werden in einem separaten Schritt auf die gleiche Weise behandelt.
Wie Fig. 23 zeigt, sind die in den Schritten gemäß Fig. 20 und 21 gebildeten spaltfüllenden Schicht 78 und die transparente spaltfüllende Schicht 79 nicht auf der gleichen Höhe wie die lichtabschirmende Metallschicht 77, so daß die Arbeitsoberfläche der Anordnung nicht eben ist. Daher wird, um die Spalte zwischen der spaltfüllenden Schicht 78, der transparenten spaltfüllenden Schicht 79 und der lichtabschirmenden Metallschicht 77 auszugleichen, mittels Rotationsauftrag eine transparente Abflachungsschicht 80 hergestellt, so daß die Oberfläche der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung vollständig eben ist. Nachdem die transparente Abflachungsschicht 80 mittels Rotationsauftrag aufgebracht wurde, wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um ein im Material enthaltenes Lösungsmittel zu verdampfen. Die transparente Abflachungsschicht 80 berührt die Farbfilter. Deshalb können in Fällen, in denen das Farbfilter-Material mit einem starken Lösungsmittel aufgebracht wird, die transparenten Abflachungsschichten 80 in dem speziellen organischen Lösungsmittel gelöst werden, so daß gemischte Schichten zwischen den transparenten Abflachungsschichten 80 und den Farbfilter-Schichten entstehen.
Aus diesem Grund ist es, nachdem die Farbfilter im Anschluß an das Aufbringen der Farbfilter-Basisschicht 81, die Bestrahlung mit Licht, die Entwicklung und die anschließenden Nach- Entwicklungs-Wärmebehandlung durch eine Wärmebehandlung fertiggestellt werden, nicht möglich, die in den unbestrahlten Bereichen verbleibende gemischte Schicht zu entfernen. Daher verbleibt, nachdem nach der Fertigstellung des ersten Farbfilters der zweite oder dritte Farbfilter hergestellt wird, die während der Herstellung des ersten Farbfilters eingefärbte gemischte Schicht in den Übergangsbereichen zwischen dem zweiten oder dritten Farbfilter und der Abflachungsschicht 80. Folglich ergibt sich aus der Farbvermischung eine Bildverschlechterung.
Aus dem oben genannten Grund muß das für die transparenten Abflachungsschichten verwendete Material bei seiner Auftragung mittels Rotationsauftrag eine ausgezeichnete Ebenheit ergeben und gegenüber dem organischen Lösungsmittel in den Farbfilter- Basisschichten eine solche Beständigkeit aufweisen, daß die hergestellte transparente Abflachungsschicht 80 sich nicht im Lösungsmittel im Farbfilter-Material löst.
Um solche ausgezeichnete Ebenheit zu erzielen, wird vorzugsweise bei dem Material für die transparenten Abflachungsschichten ein organisches Lösungsmittel hoher Volatilität, wie Alkohole oder Zellulose mit hoher Volatilität, verwendet, ebenso wie bei dem Material für die Farbfilter. In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel wird hierfür Äthylzelluloseacetat verwendet. Das Material wird durch Wärmebehandlung ausgehärtet und muß entweder vom nicht- photosensitiven oder vom negativen Typ sein.
Nicht-photosensitives wärmehärtendesMaterial, das sich in all seinen Bestandteilen härten läßt liefert eine hohe Schichthärte. Ein Beispiel für ein solches Material ist Polyglycidyl-Methacrylat. Polyglycidyl-Methacrylat ist bis zu einem gewissen Grad im Bereich der kurzen Wellenlängen positiv sensitiv, nicht jedoch bei Wellenlängen von G-Strahlen, I- Strahlen oder kurzwelligen Ultraviolett-Strahlen (tiefes UV), wodurch in diesen Wellenlängenbereichen eine Mustergebung unmöglich wird. Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 150ºC oder mehr erhöht die Schichthärte aufgrund der wärmebedingten Quervernetzung und verbessert zugleich den Widerstand gegenüber organischen Lösungsmitteln. Die erzielte Schichthärte ist größer als die Bleistifthärte H.
Das negativ photosensitive wärmehärtende Material bewirkt bei Lichteinfall eine Quervernetzung, wodurch seine Löslichkeit in den Lösungsmitteln herabgesetzt wird. Daraus resultiert eine Erhöhung seiner Schichthärte und seines Widerstandes gegenüber organischen Lösungsmitteln. Beispiele für ein solches Material sind Polyglycidyl-Methacrylat und 4"-Metacryloyolo-Oxy-Chalon in seiner Grundstruktur.
Dieses Material verändert sich durch die Wärmehärtungsreaktion des Polyglycidyl-Methacrylats als Reaktion auf die Wärmebehandlung, und das Material aus der Chalon-Gruppe zeigt, wenn es kurzwelligen Ultraviolett-Strahlen ausgesetzt wird, eine Dimerisation aufgrund einer Doppelkopplung in der Benzylacetophenon-Gruppe in der 4"-Metacryloyolo-Oxy-Chalon-Kette.
4"-Metacryloyolo-Oxy-Chalon wird auf der kürzeren Wellenlängenseite als I-Strahlen absorbiert, aber es wird nicht, wie Polyglycidyl-Methacrylat, im Bereich des sichtbaren Lichtes absorbiert. Sofern durch die Wärmebehandlung gemäß den in der Zeichnung dargestellten Schritten allein nicht hinreichend Widerstand gegenüber organischen Lösungsmitteln erzielt wird, wird die Schichthärte durch Bestrahlung zur Erhöhung des Widerstandes gegenüber organischen Lösungsmitteln erhöht. Die so erzielte Schichthärte ist größer als die Bleistifthärte H, wie im Fall des nicht-photosensitiv wärmehärtenden Materials. Das Entstehen einer gemischten Schicht kann durch die Wahl des Materials und durch die oben gezeigten Schritte verhindert werden.
Anschließend wird, wie in Fig. 24 gezeigt, mittels Rotationsverfahren eine Basisschicht 81 für ein Farbfilter auf die transparente Abflachungsschicht aufgebracht. Darauf folgt bei einer Temperatur von 70ºC bis 100ºC für einige Minuten eine Wärmebehandlung, um ein Lösungsmittel zu verdampfen.
Danach wird, wie in Fig. 25 gezeigt, die Farbfilter- Basisschicht 81 unter einer gewünschten Muster-Maske als Photomaske einer I-Strahlung ausgesetzt.
Der nächste, in Fig. 26 gezeigte Schritt besteht darin, die nicht bestrahlten Bereiche der Farbfilter-Basisschicht 81 in einem Entwickler aus der Gruppe der Alkohole, wie Isopropylalkohol oder Äthanol, aufzulösen. Nach der Auflösung wird der Entwickler entfernt und es wird bei einer Temperatur von etwa 150ºC für einige Minuten eine Wärmebehandlung durchgeführt. Das Muster 82 der Farbfilter wird auf diese Weise entwickelt.
Der nächste, in Fig. 27 gezeigte Schritt besteht darin, das fertige Farbfilter-Muster 82 in Farbstoffe zu tauchen und diese abzuspülen und zu trocknen. Das Färben erfolgt, indem sich Färbe-Radikale, die im Farbfiltermuster 82 enthalten sind, und die Farbstoffe miteinander verkoppeln. Darüber hinaus werden die Farbfilter, sofern sie fixiert wurden, nicht erneut gefärbt werden und ihre Farbe nicht ändern, wenn sie in die nächste Färbeflüssigkeit getaucht werden. Dieses Fixierverfahren erfolgt beispielsweise dadurch, daß die Farbfilter in eine wäßrige Lösung aus flüssiger Tanninsäure und dann in eine wäßrige Lösung aus Antimon-Kaliumtatrat bei einer Wassertemperatur von 40ºC für einige Minuten eingetaucht werden.
Wie aus Fig. 28 ersichtlich, werden die Schritte gemäß den Fig. 24 bis 26 wiederholt, um die zweiten und dritten Farbfilter 83 herzustellen.
Der in Fig. 29 gezeigte Schritt dient der Herstellung einer transparenten Abflachungsschicht 84 auf den Farbfiltern 83 im Anschluß an die Herstellung aller Farbfilter 83. Mikrolinsen 85 werden zur Verbesserung der Empfindlichkeit der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung hergestellt. Die auf den Farbfiltern 83 angeordnete transparente Abflachungsschicht 83 benötigt, anders als die darunter liegende transparente Abflachungsschicht 80, keine Empfindlichkeit.
Der in Fig. 30 gezeigte abschließende Schritt besteht darin, die transparenten Abflachungsschichten 80 und 84 und die spaltfüllende Schicht 74 auf dem Klebestreifen 73 sowie die äußere Linienverbindung auf den Ritzlinien 74 mittels Trockenätzen, beispielsweise mit O&sub2;-Schwärzung mit Sauerstoffplasma, zu entfernen.
Durch die obigen Schritte werden die Spalte auf der Oberfläche der lichtabschirmenden Metallschichten 77, den lichtempfangenden Bereichen 72 und den Ritzlinien 74 in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung durch die obigen Schritte gefüllt. Mittels Rotationsauftrag von synthetischem photosensitivem Material wird unter Verwendung des organischen Lösungsmittels eine exzellente Gleichförmigkeit auf der Oberfläche der sorgfältig abgeflachten transparenten Abflachungsschicht 80 hergestellt, wodurch die Farbfilter 83 frei von Unebenheiten sind. Darüber hinaus verhindert das Entfernen der spaltfüllenden Schicht 78 zwischen der Ritzlinie 74 und den Klebestreifen 73 und den transparenten Abflachungsschichten 80 und 84 im abschließenden Schritt des Herstellungsprozesses einen unebenen Auftrag beim Rotationsauftrag auf die Farbfilter und dem Dünnen der Farbfilterschicht 83 in den Bereichen, in denen die Spalte dicht beieinander liegen. Deshalb weisen die aus der obigen, ebenen Farbfilter-Basisschicht 81 hergestellten Farbfilter eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit in Form und Topographie auf.
Das herkömmliche Material aus natürlichem Protein, wie Kasein oder Gelatine, mit Dichromat als Photosensibilisierer durchläuft eine beträchtliche zeitliche Veränderungen aufgrund der Dunkelreaktion während der Herstellung der Farbfilter. Selbst wenn die Schritte des Aufbringens, Bestrahlens, Entwickelns und Färbens minutengenau überwacht wurden, war es schwierig, einen Farbfilter 83 gleichmäßig auf einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung herzustellen.
Die Diazo-Verbindungen, die als synthetisches photosensitives Material gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden, zeigen eine vergleichsweise langsame zeitliche Veränderung und durchlaufen praktisch keine Veränderung während der zeitlichen Dauer der Herstellung der Farbfilter. Dementsprechend weist jeder Farbfilter (einfarbig) in der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung eine exzellent gleichmäßige Form auf. Darüber hinaus ändern sich die Färbeeigenschaften der Farbfilter selbst bei einem Wechsel des Materials nicht oder nur wenig.
Aus den oben genannten Gründen weisen die auf der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung angeordneten einfarbigen Farbfilter eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit in Form und Photospektrographie auf. Deshalb besitzt die Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung ausgezeichnete Schatteneigenschaften, ist frei von Unregelmäßigkeiten in der Form und Schwankungen in der Photospektrographie.
Das nicht-photosensitive wärmehärtende Material oder negativphotosensitive wärmehärtende Material, das für die transparente Abflachungsschicht 80 verwendet wird, verhindert das Entstehen einer gemischten Schicht. Deshalb ist keine Bildverschlechterung mit Mischfarben infolge einer farbigen gemischten Schicht zu beobachten.
Das synthetische photosensitive, in organischen Lösungsmitteln lösbare Material, das in den Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung verwendet wird, besitzt die Eigenschaft, leicht querzuvernetzen. Die Diazo-Verbindungen und Azidverbindungen sind als Sensibilisierer für leichte Quervernetzung mit hoher Löslichkeit in organischen Lösungsmitteln bekannt. Die Diazo-Verbindungen sind unterschiedlich hinsichtlich des empfindlichen Wellenlängenbereichs, der Wärmestabilität und der Wahl der quervernetzenden Polymere entsprechend deren Struktur. Die Verbindungen können wasserlöslich oder lösbar in organischen Lösungsmitteln ausgebildet sein, entsprechend der Wahl der Art des Begleit-Anions. Die Azidverbindungen variieren ebenfalls bezüglich des empfindlichen Wellenlängenbereichs, der Wärmestabilität und der Wahl der vernetzenden Polymere gemäß deren Struktur. Zusätzlich besitzen sie die höchste Quervernetzbarkeit mit nichtwasserlöslichen Polymeren. Von allen oben genannten Materialien besitzen die Diazoverbindungen eine hohe Quervernetzbarkeit mit in synthetischen organischen Lösungsmitteln löslichen Polymeren für die Farbfiltermaterialien und besitzen eine hohe Auflösung. Ihre Auflösung ist wesentlich höher als die herkömmlicher Materialien für die Farbfilter bestehend aus natürlichen Proteinverbindungen mit Dichromaten.
Außerdem wird bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung die sogenannte Fixierungstechnik angewandt, durch die der Farbfilter 83 nach seiner Herstellung fixiert wird. Alternative Verfahren zur Herstellung von Farbfiltern 83 sind eine Schutzschicht-Methode, bei der jedes Mal nach der Herstellung der Farbfilter 83 die Färbung verhindernde Beschichtungen gebildet werden, und eine Fenster- Methode, bei der das Farbfiltermuster 82 gleichförmig auf der transparenten Abflachungsschicht 80 gebildet wird und ein transparenter Film aufgebracht wird, um ein Vermischen der Farben zu verhindern, wobei ein Fenster für die Färbung des gewünschten Farbfiltermusters 82 offen gehalten wird.
Fig. 31 zeigt ein Herstellungsverfahrens einer Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die gleiche Methode wie für die Farbfilter 83R, 83G und 83B in Rot, Grün und Blau wird verwendet, um Streifenmuster 86 herzustellen und die Bildeigenschaften von Unschärfe oder Flackern oder dergleichen freizuhalten. In diesem Fall werden Streifenmuster 86 von hervorragender Qualität, verglichen mit herkömmlichen Streifenmustern aus natürlichem Protein kombiniert mit Dichromat 86, hergestellt. Es ist nicht möglich, daß die Streifenmuster 86 die lichtempfangenden Bereiche 72 bedecken, so daß die Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung eine höhere Empfindlichkeit aufweist.
Fig. 32 zeigt ein Herstellungsverfahren einer Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel benutzt Farbfilter 83MG, 83CY, 83GR und 83YE in Magenta, Cyan, Grün und Gelb anstelle der drei Grundfarben Rot, Grün und Blau in den vorangehenden Ausführungsbeispielen. Dieses Verfahren ermöglicht es, Farbfilter 23 herzustellen, die sowohl hinsichtlich ihrer Form als auch ihrer Photospektrographie gleichförmig sind. Die vorliegende Erfindung stellt eine Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung mit ausgezeichneten Eigenschaften hinsichtlich Empfindlichkeit, Abwesenheit von Schatten, Flackern, Farbmischungen und so weiter bereit.
Die vorliegende Erfindung ist zum besseren Verständnis im Detail und unter Bezug auf deren Ausführungsbeispiele und Zeichnungen beschrieben worden. Es ist offensichtlich, daß einige Änderungen oder Modifikationen daran innerhalb des Rahmens der beigefügten Patentansprüche möglich sind.
Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, stellt die vorliegende Erfindung die Farbfilter auf der Oberfläche einer sorgfältig abgeflachten transparenten Schicht auf einer Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung bereit, wobei synthetisches photosensitives Material mit ausgezeichneter Gleichförmigkeit in seiner Anwendung und zeitlichen Stabilität verwendet wird. Jeder der einfarbigen Farbfilter auf der Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung mit synthetischem photosensitiven Material weist eine ausgezeichnete Gleichförmigkeit in Form und Photospektrographie auf und kommt zugleich der Forderung nach einer Miniaturisierung und einer höheren Anzahl an Bildpunkten in der Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach. Die Festkörper- Bildaufnahmevorrichtung besitzt hervorragende Bildeigenschaften, die frei sind von Farbmischungen oder Unzulänglichkeiten bezüglich Flackern oder Schatten, die durch ungleichmäßige Form oder Unterschiede in der Photospektrographie der Farbfilter hervorgerufen sind, ebenso wie von Bildbeeinträchtigungen durch Partikel oder weiße Flecken.

Claims

1. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung umfassend eine auf einem Halbleitersubstrat (8) gebildete transparente Abflachungsschicht (18), wobei das Halbleitersubstrat (8) mindestens einen lichtempfangenden Bereich (9) aufweist, und einen auf einer Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht (18) gebildeten Farbfilter (19), wobei der Farbfilter (19) aus einem synthetischen photosensitiven Material gebildet ist, das ein Acryl-Copolymer als Basispolymer aufweist und für das Wasser als Lösemittel verwendet wird, und wobei die transparente Abflachungsschicht (18) unter Verwendung eines organischen Lösungsmittels gebildet wird.

2. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung umfassend eine auf einem Halbleitersubstrat (28) gebildete transparente Abflachungsschicht (18), wobei das Halbleitersubstrat (28) mindestens einen lichtempfangenden Bereich (29) aufweist, und ein auf einer Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht (18) angrenzend an den mindestens einen lichtempfangenden Bereich (29) gebildetes Streifenmuster (44), wobei das Streifenmuster (44) aus einem synthetischen photosensitiven Material gebildet ist, das ein Acryl- Copolymer als Basispolymer aufweist und für das Wasser als Lösemittel verwendet wird.

3. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Abflachungsschicht (18) zusätzlich ein positiv photosensitives wärmehärtendes Material umfaßt.

4. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das positiv photosensitive wärmehärtende Material ein Copolymer von Polymethylmethacrylat und Polyglycidylmethacrylat ist.

5. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung umfassend eine auf einem Halbleitersubstrat (51) gebildete transparente Abflachungsschicht (60), wobei die transparente Abflachungsschicht (60) aus einem nicht-photosensitiven wärmehärtenden Material oder einem negativ photosensitiven wärmehärtenden Material gebildet ist und das Halbleitersubstrat (51) mindestens einen lichtempfangenden Bereich (52) aufweist, und einen auf einer Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht (60) gebildeten Farbfilter (61), wobei der Farbfilter aus einem synthetischen photosensitiven Material gebildet ist, für das ein organisches Lösemittel als Lösemittel verwendet wird.

6. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung umfassend eine auf einem Halbleitersubstrat (71) gebildete transparente Abflachungsschicht (80), wobei die transparente Abflachungsschicht (60) aus einem nicht-photosensitiven wärmehärtenden Material oder einem negativ photosensitiven wärmehärtenden Material gebildet ist und das Halbleitersubstrat (71) mindestens einen lichtempfangenden Bereich (72) aufweist, und ein auf einer Oberfläche der transparenten Abflachungsschicht (80) angrenzend an den mindestens einen lichtempfangenden Bereich (72) gebildetes Streifenmuster (86), wobei das Streifenmuster (86) aus einem synthetischen photosensitiven Material gebildet ist, für das ein organisches Lösemittel als Lösemittel verwendet wird.

7. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische photosensitive Material eine Azidverbindung enthält, die die Photoquervernetzung durchführt.

8. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das synthetische photosensitive Material ein Acryl-Copolymer, eine oxymehrbasige Säure und eine Diazoverbindung enthält, die die Photoquervernetzung durchführt.

9. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Acryl-Copolymer 5 bis 20 Gewichtsprozent eines Monomers, das ein durchschnittliches Molekulargewicht innerhalb eines Bereichs von 5.000 bis 100.000 und die allgemeine Formel

aufweist, wobei R&sub1; ein Wasserstoffatom oder CH&sub3; ist, R&sub2; und R&sub3; jeweils, unabhängig, ein Alkyl oder Aryl wie CH&sub3;, C&sub2;H&sub5; oder C&sub6;H&sub5; sind, und n eine ganze Zahl von 1 bis 10 repräsentiert, 45 bis 55 Gewichtsprozent von 2- Hydroxyethylmethacrylat, 20 bis 30 Gewichtsprozent von Methacrylamid und 5 bis 20 Gewichtsprozent von Benzylmethacrylat umfaßt.

10. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Diazoverbindung ein Polykondensationsprodukt von Diphenylamin-4-diazoniumsalz oder einem Derivat hiervon mit Formaldehyd ist.

11. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Diazoverbindung ein Polykondensationsprodukt von Diphenylamin-4-diazoniumsalz oder einem Derivat hiervon mit 4,4'-Bis- methoxymethyldiphenylether ist.

12. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Diazoverbindung eine Verbindung ohne Aminogruppen ist.

13. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Diphenylamin-4- diazoniumsalz oder ein Derivat hiervon mindestens eines aus der Gruppe aus Diphenylamin-4-diazoniumsalz- und 3- Methoxydiphenylamine-4-diazoniumsalzverbindungen ist.

14. Festkörper-Bildaufnahmevorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Diazoverbindung eine Verbindung ist, die zwischen den Phenylgruppen des Diphenylamin-4-diazoniumsalzes oder einem Derivat hiervon mindestens eine Bindung aus der Gruppe aus -C(CH&sub2;)q- (wobei q eine Zahl von 1 bis 5 ist), -O-R&sub6;-O- (wobei R&sub6; bis zu 12 C-Atome enthält oder eine Aryl-Gruppe ist), -O- und -S- aufweist.