IT9021590A1

IT9021590A1 - METHOD FOR THE MANUFACTURE OF A COLORED FILTER.

Info

Publication number: IT9021590A1
Application number: IT021590A
Authority: IT
Inventors: Sang-Gi Jeong; Han-Su Park
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 1990-08-10
Filing date: 1990-09-27
Publication date: 1992-03-27
Also published as: IT9021590A0; GB2246880A; IT1243051B; JPH0493801A; KR920004861A; DE4030224C1; GB9021065D0

Description

Descrizione dell'invenzione industriale avente per titolo: "METODO PER LA FABBRICAZIONE DI ON FILTRO COLORATO" Description of the industrial invention entitled: "METHOD FOR THE MANUFACTURE OF ON COLORED FILTER"

Carpo dell'invenzione Carpus of the invention

La presente invenzione si riferisce ad un metodo per la fabbricazione di un filtro colorato, e più in particolare ad un metodo per la fabbricazione di un filtro colorato avente una lente ccndensatrice per migliorare la sensibilità. The present invention relates to a method for manufacturing a colored filter, and more particularly to a method for manufacturing a colored filter having a condensing lens to improve sensitivity.

Sfondo dell'invenzione Background of the invention

Recentemente, in conseguenza all'aumento della domanda di video camere per uso domestico, si richiede che le video camere siano di dimensioni più piccole e più leggere. Recently, due to the increased demand for home video cameras, video cameras are required to be smaller and lighter in size.

Quindi, cane un dispositivo di presa di una video camera, un tubo di presa è stato sostituito con un dispositivo di rilevazione dell'immagine allo stato solido. In un dispositivo a carica accoppiata un dispositivo di rilevazione dell'immagine allo stato solido del tipo a metallo ossido semiconduttore, in cui è adottata la tecnologia ad alta densità di semiconduttori, viene accelerata la tendenza di conversione del colore, ed è rapidamente migliorata la risoluzione in conseguenza del progredire della tecnologia ad alta densità nel settore dei semiconduttori. Then, after a video camera gripping device, a gripping tube was replaced with a solid-state image detection device. In a coupled-charge device a solid-state image detection device of the semiconductor metal oxide type, in which the high-density semiconductor technology is adopted, the color conversion trend is accelerated, and the resolution is rapidly improved as a result of the advancement of high-density technology in the semiconductor industry.

Un dispositivo di rilevazione di immagini a colori allo stato solido è stato realizzato adottando un filtro colorato sulla regione della schiera di fotocellule nella forma di una matrice. Il filtro colorato presenta almeno tre gruppi di disegni colorati aventi caratteristiche di risoluzione cromatica differenti gli uni dagli altri. In caso di combinazione di tre colori primari, il filtro colorato presenta gruppi di disegni colorati rosso, blu e verde, e in caso di combinazione di colori complementari, esso presenta gruppi di disegni colorati ciano, giallo e magenta. Conseguentemente, per fabbricare il filtro colorato sulla regione della schiera di fotocellule del dispositivo di rilevazione dell 'immagine allo stato solido, i procedimenti di rivestimento con resina fotosensibile, esposizione, sviluppo, colorazione e prevenzione dalla mescolazione dei colori, dovrebbero essere eseguiti almeno tre volte. Pertanto, il filtro colorato presenta una struttura in cui sono laminati ima pluralità di strati, cosicché esso diventa molto spesso. Quindi, in un tale filtro colorato spesso, la quantità della luce trasmessa che alla fine arriva alla schiera di fotocellule, viene diminuita, abbassando così la sensibilità del dispositivo di rilevazione dell 'immagine allo stato solido. A solid-state color imaging device was made by adopting a colored filter on the region of the array of photocells in the form of a matrix. The colored filter has at least three groups of colored patterns having chromatic resolution characteristics different from each other. In case of combining three primary colors, the color filter presents groups of red, blue and green colored patterns, and in case of combining complementary colors, it presents groups of cyan, yellow and magenta colored patterns. Consequently, in order to manufacture the colored filter on the region of the array of photocells of the solid-state imaging device, the processes of coating with photosensitive resin, exposure, development, coloring and prevention of color mixing, should be carried out at least three times. . Therefore, the color filter has a structure in which a plurality of layers are laminated, so that it becomes very thick. Hence, in such a thick colored filter, the amount of transmitted light that eventually reaches the array of photocells is decreased, thereby lowering the sensitivity of the solid-state imaging device.

Per risolvere il problema della diminuzione della trasmittanza della luce dovuto allo spessore del filtro colorato, il brevetto giapponese pubblicato No. 61-199659 descrive una tecnica per migliorare la sensibilità focalizzando la luce su ciascuna fotocellula dopo la formazione di una schiera di lenti ccndensatrici su una superficie del filtro colorato da coprire con la schiera di fotocellule. Tuttavia, questo sistema è strutturalmente molto corpiicato. In order to solve the problem of the decrease of the light transmittance due to the thickness of the colored filter, the Japanese patent published No. 61-199659 describes a technique for improving the sensitivity by focusing the light on each photocell after the formation of an array of condensing lenses on a surface of the colored filter to be covered with the array of photocells. However, this system is structurally very structured.

Sommario dell'invenzione Summary of the invention

L'oggetto della presente invenzione è di fornire un metodo per la fabbricazione di un filtro colorato, nel quale possa essere incrementata la quantità di luce trasmessa. The object of the present invention is to provide a method for manufacturing a colored filter, in which the quantity of transmitted light can be increased.

Un altro oggetto della presente invenzione è di fornire un metodo per la fabbricazione di un filtro colorato che possa migliorare la sensibilità di un dispositivo di rilevazione dell'immagine allo stato solido. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a color filter that can improve the sensitivity of a solid state image detection device.

Ancora un altro scopo della presente invenzione è di fornire un metodo per la fabbricazione di un filtro colorato economico mediante la semplificazione del processo di fabbricazione e la riduzione dei materiali. Still another object of the present invention is to provide a method for manufacturing an inexpensive color filter by simplifying the manufacturing process and reducing materials.

Per realizzare il suddetto e altri scopi, il metodo per la fabbricazione del filtro colorato in accordo alla presente invenzione comprende le fasi di: spalmare una resina fotosensibile soggetta a colorazione su un substrato; esporre e sviluppare un disegno predeterminato sullo strato di resina fotosensibile, formato nella fase anzidetta e lasciare il disegno predeterminato; ricolare lo strato disegnato e cuocerlo dolcemente per formare una lente condensatrice avente un predeterminato raggio di curvatura; colorare la lente condensatrice con una determinata materia colorante; trattare la superficie della lente condensatrice con un materiale di trattamento superficiale per prevenire la mescolazione dei colori nel processo successivo; e ripetere la serie di fasi prima menzionate almeno due volte per formare alla fine almeno tre lenti condensatrici colorate. To achieve the above and other purposes, the method for manufacturing the colored filter according to the present invention comprises the steps of: spreading a photosensitive resin subject to coloring on a substrate; displaying and developing a predetermined pattern on the photosensitive resin layer formed in the aforesaid step and leaving the predetermined pattern; reculating the drawn layer and gently baking it to form a condensing lens having a predetermined radius of curvature; coloring the condensing lens with a specific coloring matter; treating the surface of the condenser lens with a surface treatment material to prevent mixing of colors in the next process; and repeating the aforementioned series of steps at least twice to eventually form at least three colored condenser lenses.

Quando viene utilizzato un substrato semiconduttore cerne dispositivo di rilevazione dell'immagine allo stato solido, prima di spalmare la resina fotosensibile, viene inizialmente effettuato un processo di planarizzazione della superficie. A questo punto, è ottenuta un'ottima focalizzazione controllando lo spessore dello strato di planarizzazione. When a semiconductor substrate is used as a solid state image detection device, a surface planarization process is initially carried out before spreading the photosensitive resin. At this point, excellent focusing is achieved by controlling the thickness of the planarization layer.

Nel caso in cui la lente condensatrice è fatta di resina caseina o gelatina, viene utilizzato acido tannico come materiale di trattamento superficiale. In accordo alla presente invenzione, gli strati intermedi convenzionali per prevenire la mescolazione dei colori possano essere eliminati, riducendo cosi lo spessore totale del filtro colorato. In case the condenser lens is made of casein resin or gelatin, tannic acid is used as the surface treatment material. According to the present invention, the conventional intermediate layers for preventing mixing of colors can be eliminated, thus reducing the total thickness of the colored filter.

Questi ed altri scopi, caratteristiche e vantaggi della presente invenzione saranno più ciliari dalla descrizione che segue delle realizzazioni preferite della stessa, fatte con riferimento ai disegni annessi. These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following description of the preferred embodiments thereof, made with reference to the annexed drawings.

Breve descrizione dei disegni Brief description of the drawings

Le figure da 1A a 1E illustrano un metodo per la fabbricazione di un filtro colorato convenzionale; e Figures 1A to 1E illustrate a method for manufacturing a conventional colored filter; And

le figure da 2A a 2D illustrano un metodo per la fabbricazione di un filtro colorato in accordo alla presente invenzione. Figures 2A to 2D illustrate a method for manufacturing a colored filter according to the present invention.

Descrizione della realizzazione preferita dell'invenzione Description of the preferred embodiment of the invention

Innanzi tutto, prima di spiegare la realizzazione preferita in accordo alla presente invenzione, un metodo per la fabbricazione di un filtro colorato ccnvenzionale sarà descritto qui di seguito con riferimento alle figure da 1A ad 1E. First of all, before explaining the preferred embodiment according to the present invention, a method for manufacturing a conventional colored filter will be described below with reference to Figures 1A to 1E.

Riferendosi alla figura lA, il numero di riferimento 1 designa un substrato semiconduttore del dispositivo per la rilevazione di immagini allo stato solido avente nella sua porzione superiore prominenze e cavita. Il substrato saniconduttore 1 è una porzione della regione della schiera di fotocellule e ha fotocellule 1a, 1b e 1c nelle rispettive cavità. Le fotocellule saio fotodiodi farmati nel substrato semiconduttore 1. Nella prominenza del substrato semiconduttore 1 vengono formati uno strato isolante e uno strato conduttivo per le connessioni. Sulla superficie superiore del substrato saniconduttore in cui sono formate le porzioni di preminenza e cavità, viene realizzato uno strato di planarizzazione 2 spalmando un materiale organico ad alti polimeri, quale un poliiirtnide, e quindi è spalmata uno strato protettivo 3 avente resistenza alla colorazione per proteggere un pattino legante che ncn è mostrato. Lo strato protettivo 3 previene che il pattino legante venga corroso durante la formazione del disegno colorato che sarà descritto in seguito. Referring to Figure 1A, the reference numeral 1 designates a semiconductor substrate of the solid-state imaging device having prominences and cavities in its upper portion. The saniconductor substrate 1 is a portion of the region of the array of photocells and has photocells 1a, 1b and 1c in the respective cavities. The photocells with photodiodes built into the semiconductor substrate 1. An insulating layer and a conductive layer for the connections are formed in the prominence of the semiconductor substrate 1. On the upper surface of the saniconductor substrate in which the prominence and cavity portions are formed, a planarization layer 2 is made by spreading an organic material with high polymers, such as a polyirtnide, and then a protective layer 3 having resistance to coloring is spread to protect a binding shoe which is also shown. The protective layer 3 prevents the binding shoe from being corroded during the formation of the colored pattern which will be described below.

Con riferimento alla figura 1B, una resina fotosensibile, quale una gelatina o caseina contenente dicremato di cloro è spalmata sulla superficie dello strato protettivo 3, e quindi un primo disegno colorato 4 viene formato esponendo e sviluppando la porzione prederminata dello strato 3 che deve essere lasciata attraverso un processo fotolitografico. Dopo di ciò, un materiale che previene la mescolazione dei colori, quale un poliglicidiImetacrilato è spalmato sulla superficie della struttura risultante, in cui è formato il primo disegno colorato 4. Mediante il processo mostrato in figura 1B, viene fermato il primo strato 4 di disegno colorato sullo strato protettivo 3 da disporsi sulla fotocellula la. With reference to Figure 1B, a photosensitive resin, such as a gelatin or casein containing chlorine dichromate, is spread on the surface of the protective layer 3, and then a first colored pattern 4 is formed by exposing and developing the predetermined portion of the layer 3 which must be left through a photolithographic process. After that, a material that prevents color mixing, such as a polyglycide methacrylate is smeared on the surface of the resulting structure, in which the first colored drawing 4 is formed. By the process shown in figure 1B, the first drawing layer 4 is stopped. colored on the protective layer 3 to be placed on the photocell la.

Se il procedimento della figura 1B viene ripetuto due volte sequenzialmente rispetto alle fotocellule lb e lc, vengono sequenzialmente formati un secondo strato 6 di disegno colorato, uno strato intermedio 7, un terzo strato 8 di disegno colorato e uno strato intermedio 9, come mostrato nelle figure 1C e 1D. If the process of Figure 1B is repeated twice sequentially with respect to the photocells 1b and 1c, a second layer 6 of colored pattern, an intermediate layer 7, a third layer 8 of colored pattern and an intermediate layer 9 are sequentially formed, as shown in the Figures 1C and 1D.

Con riferimento alla figura 1E, su una superficie della struttura risultante, in cui seno formati il primo, secondo e terzo strato di disegno colorato 4, 6 e 8, e gli strati intermedi 5, 7 e 9, mediante i procedimenti di cui sopra, viene formato uno strato 10 di controllo della messa a fuoco spalmando materiali quali poliglicidilmetacrilato con un predeterminato spessore. Quindi, una resina trasparente, quale una resina acrilica, viene spalmata sullo strato 10 di controllo della messa a fuoco e poi modellato per essere coperto con le fotocellule mediante il processo fotolitografico e riscaldato a una predeterminata tenperatura per ricolare, e quindi cotto dolcemente. Così, può essere ottenuta una lente ccndensattrice avente un predeterminato ràggio di curvatura (si veda il brevetto Giapponese No. 60-60757). With reference to Figure 1E, on a surface of the resulting structure, in which the first, second and third colored pattern layers 4, 6 and 8 are formed, and the intermediate layers 5, 7 and 9, by means of the above procedures, a focus control layer 10 is formed by spreading materials such as polyglycidyl methacrylate with a predetermined thickness. Then, a clear resin, such as an acrylic resin, is smeared on the focus control layer 10 and then shaped to be covered with the photocells by the photolithographic process and heated to a predetermined temperature to recycle, and then softly baked. Thus, a condensing lens having a predetermined radius of curvature can be obtained (see Japanese Patent No. 60-60757).

Cerne illustrato nelle figure da 1A a 1E, poidie il filtro colorato montato sul dispositivo di rilevazione dell'immagine allo stato solido ha almeno tre strati intermedi per prevenire la miscelazione dei colori, la sua struttura globale diventa molto spessa, fino a circa 10-12 μm. Di conseguenza, un percorso ottico conducente alla fotocellula è corpiicato e la sensibilità è abbassata a causa della riduzione della trasmittanza della luce. As shown in Figures 1A to 1E, since the color filter mounted on the solid state image detection device has at least three intermediate layers to prevent color mixing, its overall structure becomes very thick, up to about 10-12 μm. Consequently, an optical path leading to the photocell is solidified and the sensitivity is lowered due to the reduction of the light transmittance.

Ancora, poiché sono richieste molte fasi di procedimento per fabbricare il filtro colorato e devono essere formati una pluralità di strati intermedi, esso presenta problemi tali che il rendimento di funzionamento è abbassato e si verifica una perdita di materiali. Furthermore, since many process steps are required to manufacture the color filter and a plurality of intermediate layers must be formed, it presents problems such that the operating efficiency is lowered and a loss of materials occurs.

Viene ora descritta una realizzazione specifica della presente invenzione con riferimento alle figure da 2A a 2D. A specific embodiment of the present invention is now described with reference to Figures 2A to 2D.

La figura 2A illustra il procedimento per formare uno strato di planarizzazione 2 per montare un filtro colorato sulla regione della schiera di fotocellule del dispositivo di rilevazione dell'immagine allo stato solido, sulla superficie di un substrato semiconduttore con alti polimeri organici di poliimmide in modo tale che lo spessore dello strato di planarizzazione sia regolato per consentire alla luce incidente di essere focalizzata sulle fotocellule la, Ib e lc. Figure 2A illustrates the method of forming a planarization layer 2 for mounting a colored filter on the region of the photoelectric cell array of the solid-state imaging device, on the surface of a semiconductor substrate with high organic polyimide polymers in such a way that the thickness of the planarization layer is adjusted to allow the incident light to be focused on the photocells la, Ib and lc.

La figura 2B illustra il processo per formare una lente condensatrice sullo strato di planarizzazione 2. Una resina fotosensibile contenente, quali ingredienti principali, resina caseina o gelatina, viene spalmata sulla superficie dello strato di planarizzazione, e quindi esposta e sviluppata per formare un predeterminato disegno nella posizione che copre la fotocellula la. Figure 2B illustrates the process of forming a condensing lens on the planarization layer 2. A photosensitive resin containing, as main ingredients, casein resin or gelatin, is spread on the surface of the planarization layer, and then exposed and developed to form a predetermined pattern. in the position that covers the photocell la.

Dopo di ciò, i disegno risultante viene trattato per ricolare ed essere cotto dolcemente, ottenendo così una lente condensatrice 12a avente un determinato raggio di curvatura. Thereafter, the resulting pattern is treated to recycle and be softly baked, thereby obtaining a condenser lens 12a having a certain radius of curvature.

La lente condensatrice 12a viene quindi colorata con un materiale colorante avente predeterminate caratteristiche di risoluzione e trattato superficialmente con un materiale di trattamento superficiale quale un acido tannico. Il trattamento superficiale viene eseguito per un tempo da 1 a 10 minuti ad una temperatura da 20°C a 60°C. Mediante il trattamento superficiale, si previene una'miscelazione di colori sulla lente condensatrice nel successivo processo di colorazione. The condensing lens 12a is then colored with a coloring material having predetermined resolution characteristics and surface treated with a surface treatment material such as a tannic acid. The surface treatment is carried out for a time from 1 to 10 minutes at a temperature from 20 ° C to 60 ° C. By means of the surface treatment, a mixing of colors on the condensing lens in the subsequent coloring process is prevented.

Con riferimento alle figure 2C e 2D, una seconda lente ccndensatrice 12b coprente la seconda fotocellule Ib e una terza lente condensatrice 12c coprente la terza fotocellula le saio formate sequenzialmente mediante processi simili a quello relativo alla prima lente condensatrice 12a. With reference to Figures 2C and 2D, a second condensing lens 12b covering the second photocells Ib and a third condensing lens 12c covering the third photocell the frames formed sequentially by processes similar to that relating to the first condensing lens 12a.

Cerne descritto sopra, in accordo alla presente invenzione, le lenti condensatrici 12a, 12b e 12c seno formate direttamente sullo strato di planarizzazione e sono colorate e trattate superficialmente per i procedimenti successivi, facendo così a meno degli strati di disegni colorati e degli strati intermedi per prevenire la mescolazione dei colori, che erano essenziali per il filtro colorato convenzionale. Quindi, l'intero spessore del filtro colorato fabbricato mediante il presente metodo può essere ridotto a 4-5 μm. As described above, in accordance with the present invention, the condenser lenses 12a, 12b and 12c are formed directly on the planarization layer and are colored and surface treated for the subsequent processes, thus doing without the colored drawing layers and the intermediate layers for prevent mixing of colors, which were essential for the conventional color filter. Hence, the entire thickness of the color filter manufactured by this method can be reduced to 4-5 μm.

Poiché lo spessore del filtro colorato è ridotto e è senplificata la costruzione dei suoi strati, la trasmittanza della luce e la sensibilità delle fotocellule viene migliorata, e vengono ridotti anche i materiali richiesti. As the thickness of the color filter is reduced and the construction of its layers is simplified, the transmittance of light and the sensitivity of the photocells are improved, and the required materials are also reduced.

Claims

CLAIMS 1. A method for manufacturing a colored filter, comprising the steps of: spreading a light-sensitive resin subject to color on a substrate; displaying and developing a predetermined design on the photosensitive resin formed in the previous step and leaving this predetermined design; reculating the drawn layer and gently baking it to form a condensing lens having a predetermined radius of curvature; coloring the condensing lens with a predetermined coloring material; treating the surface of the condenser lens with a surface treatment material to prevent mixing of colors in subsequent steps; And repeating the aforementioned steps at least twice to eventually form at least three colored condenser lenses.

A method according to claim 1, wherein said photosensitive resin contains gelatin or casein as the main component.

A method according to claim 1, wherein said surface treatment material is tannic acid.

4. A method according to claim 1, wherein said substrate is a solid state image detecting device having an array of photocells therein, and said method further comprises the steps of: planarize the surface of said substrate by forming a planarization layer, before spreading said first photosensitive resin, in such a way that an organic material with high polymers of the polyimide group is spread on the region of the array of photocells of said image detection device solid state by controlling the thickness of the layer to allow the incident light to be focused on said photocells.

A method according to any one of claims 1 to 4, wherein each of at least three condenser lenses is colored with one of the colors red, blue, green.

A method according to any one of claims 1 to 4 wherein each of at least three condenser lenses is colored with one of the colors cyan, yellow, magenta.