JPH027041B2 - - Google Patents

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JPH027041B2
JPH027041B2 JP55110236A JP11023680A JPH027041B2 JP H027041 B2 JPH027041 B2 JP H027041B2 JP 55110236 A JP55110236 A JP 55110236A JP 11023680 A JP11023680 A JP 11023680A JP H027041 B2 JPH027041 B2 JP H027041B2
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JP
Japan
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material layer
organic polymer
polymer material
solid
filter
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JP55110236A
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Japanese (ja)
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JPS5735807A (en
Inventor
Ken Tsutsui
Michiaki Hashimoto
Morio Taniguchi
Akira Sasano
Toshio Nakano
Tadao Kaneko
Akya Izumi
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication of JPH027041B2 publication Critical patent/JPH027041B2/ja
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Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明はカラーフイルターの製造方法に関し、
さらに詳述すればフイルター母材の染色工程の改
良に関するものである。 従来の代表的な色分解フイルターは、ガラス基
板上にポリビニルアルコール、グリユー、ゼラチ
ン等に感光性を付与し均一に塗布し、マスク露光
法で1色目の色相部分のみ光硬化させ現像し、そ
の他の部分を除去する。この色相部分に所要の分
光特性を有する染料で染色する。次いで透明な混
色防止層(一般に中間層)を被覆する。2色目の
色相部分についても同様の工程を用い染色し、中
間層を被覆する。3色目の色相部分についても同
様の工程を用い染色し、保護膜を形成する。 しかし、一般にカラーフイルターには他のフイ
ルターあるいは領域からの混色を防止するための
混色防止層(以下中間層と略称する)が設けられ
ている。とくにフイルターの囲り、あるいは近傍
にこの層が設けられていると、染色時に上記中間
層も染色されてしまう。複数のフイルターを層状
に備える場合染色された中間層は、とくに透光率
を著しく低下せしめて紫外線に対する感度の低下
を招く。 この様に、放射線感応性有機高分子材料よりな
る中間層を具えた実際的なフイルターにあつて
は、染色溶液はフイルターは容易に染色され、中
間層は染色されない条件の下で調整がなされる必
要がある。従来は、フイルターのみの染色条件に
たよつて染色溶液が準備されていたため、中間層
或いは保護層等を備えた実際的なカラーフイルタ
ーの製造歩留りが著しく悪く、また、光学的特性
の良好なフイルターが形成されないという欠点が
存じた。 本発明の目的は、上記欠点を除去した良好な光
学的特性を有すると共に、フイルター層形成後に
おける上記中間層或いは保護層等の加工を容易な
らしめるカラー・フイルターの製造方法を提供す
ることにある。 上記目的を達成するため、本願発明の固体撮像
素子用カラー・フイルターの製造方法は下記のよ
うな特徴を有する。すなわち、固体撮像素子基板
の上部に有機高分子材料層を設ける工程、上記有
機高分子材料層上に所望形状のフイルター母材層
を設ける工程、上記フイルター母材層の所定の分
光特性に染色する工程、および上記有機高分子材
料層の少なくとも一部を加工する工程とをこの順
序に有してなり、上記有機高分子材料は、ポリグ
リシジルメタクリレート、ポリメチルメタクリレ
ート、ポリメチルイソプロペニルケトン、ポリメ
チルメタクリルアミド、ポリヘキサフロロブチル
メタクリレート、およびポリブデン−1スルホン
からなる群の少なくとも一者であり、上記フイル
ター母材層を染色する工程は、染色溶液がその温
度と水素指数を各々縦軸および横軸としたグラフ
において、0℃でPH=6.3、50℃でPH=7.5、75℃
でPH=5.0、60℃でPH=2.0および0℃でPH=2.0の
それぞれの点を結んだ直線で囲まれた領域の条件
を有せしめて染色させることにある。第1図に斜
線で示した領域である。フイルターの中間層の代
表例であり、且放射線感応性材料としてポリグリ
シジルメタクリレート(以下PGMAと略称する)
がある。上記フイルタ層形成後における中間層或
いは保護層等の加工は、上記中間層或いは保護層
等への放射線、遠紫外線或いは紫外線の選択的露
光および現像によつて行なわれる。このようにし
て加工されることにより、例えば固体撮像素子周
辺回路のボンデイングパツド部分を露出させるこ
とができる。 ポリグリシジルメタクリレート(以下PGMA
と略称する)などの放射線感応性の高分子有機材
料は染色溶液のPHが2未満の第1領域、およびま
た、染色溶液温度60℃でPH2.0と75℃でPH5.0を結
ぶ線を越える領域および温度75℃でPH5.0と50℃
でPH7.5を結ぶ線を越える領域で染色される。さ
らに又、ゼラチンなどの高分子有機材料からなる
フイルター母材は0℃でPH6.3と50℃でPH7.5を結
ぶ線のより強酸(左)側の領域で染色される。な
お、溶液が0℃以下では凍結してしまうので染色
されないことは勿論であるので、言及は省略す
る。直線61,62,52そして53に囲まれた
(勿論0℃以上)五角形の領域が適切な染色溶液
の範囲である。以下の五角形の領域を適正染色領
域と定義する。 この領域の外で染色を行なうと、中間層たる
PGMAをも染色せしめ、フイルター特性を劣化
せしめると共にフイルターの形状等の加工、或い
は開孔等の加工のための放射線照射に悪影響をお
よぼすことになる。 ゼラチン等のフイルター母材は適正染色領域で
染色され、PGMA等の中間層は該適正染色領域
で染色されない。これは、ゼラチンは酸性溶液中
で染料のスルホン基或いはアミノ酸基とイオン性
の結合を行なうが、PGAMにとつては酸性度が
低すぎイオン性の結合を生ずるに足らないためで
ある。上述の境界を示すそれぞれの直線はこのい
ずれかに起因するわけである。また、ゼラチンは
染色用の水溶液に対して膨潤度が大きく2倍位に
なる。これは、膨脹して粗になつたゼラチン組成
の間隙に染料が侵入し易いことを表わす。一方、
PGMAは水に対して殆んど膨潤せず、染料の侵
入がない。以上の理由に依り、適正染色領域では
ゼラチンは染色し、PGMAは不染である。とく
に、上記第1図で、破線60で示した溶液温度40
〜60℃およびPH3〜5で示された範囲Sでの染色
は極めて良好な染色領域である。中間層の透明度
がとくに高いことが要求され、波長の短い光で感
光を使用した加工を行なう場合などにとりわけ有
効である。 本発明は上述の様に、中間層を具えたフイルタ
ー母材を染色する場合に、該中間層を混色など光
学的に汚濁させることなく極めて良好に形成でき
る。光学的汚濁がないため、フイルターを複数層
備えても、中間層による光透過率の低下は生じな
くなつた。また、中間層の紫外線に対する感度の
低下も生じないことから、基板上のボンデイング
パツド部等の加工に対する紫外線照射による中間
層の除去が容易にできる。以下実施例を用いて詳
細に説明する。 第2図から第4図は本発明の一実施例としての
色フイルターの製造工程を示す状態断面図であ
る。 ガラス基板1上にゼラチン等に感光性を与えた
色フイルター母材の層を形成する。この層にマス
ク露光法で1色目の部分2だけ光硬化させ現象す
る。この結果色フイルター母材の部分2だけが残
される。この部分に所定の分光特性を有する染料
で後述の方法で染色する。次いで透明な耐染色性
の中間層5を被覆する。この中間層に熱架橋或い
は放射線感応性の高分子材料を用いる。第2図が
この状態である。 フイルター母材は上記ゼラチンの他、卵白、グ
リユー、カゼイン、アラビアゴム、ポバールも同
様に使用できた。中間層、保護膜はPGMAを用
いた。またフイルター母材の厚さは0.3〜5μm、
中間層の厚さは0.3〜1.5μm、保護膜の厚さは0.5
〜2.0μmである。上記放射線感応性或いは熱架橋
性の高分子材料を塗布して後の加熱温度、加熱時
間は各々200℃20分である。 色フイルター形成のための染色溶液は次の通り
である。通常、いずれか1色が選ばれる。 (a) 染料の配合 緑 色 クリソフエニンイエロー(Chrysophenine
Yellow) 0.15wt% リサミングリーン(Lissamine Green)
0.8wt% 酢 酸 0〜0.5wt% 水 青 色 メチルブルー 1wt% 酢 酸 0〜0.5wt% 水 赤 色 ダイアシド11(Diacid11 Fast Red 3BL)
0.3wt% カヤノールイエローN5G(Kayanol Yellow
N5G) 0.2wt% 酢 酸 0〜0.5wt% 水 (b) 染色条件 温 度 時間 緑色 0〜74℃ 2分 青色 0〜75℃ 1分 赤色 0〜75℃ 2分 水素指数の調整は酢酸を用いた。酢酸濃度と
水素指数の関係は第1表の通りで、これを目安
として調整した。 又、高い水素指数を得る場合、酢酸およびア
ンモニア等を併用する。 上記各色の染色溶液に対してPGMAは全く染
まらない。これは、PGMAのエポキシ環がPH
The present invention relates to a method for manufacturing a color filter,
More specifically, the invention relates to improvements in the dyeing process for filter base materials. Typical conventional color separation filters are made by uniformly coating a glass substrate with photosensitive polyvinyl alcohol, greens, gelatin, etc., and photo-curing and developing only the hue of the first color using a mask exposure method. remove parts. This hue area is dyed with a dye having the required spectral characteristics. A transparent anti-color mixing layer (generally an interlayer) is then applied. The second color hue portion is also dyed using the same process to cover the intermediate layer. The third color is also dyed using the same process to form a protective film. However, color filters are generally provided with a color mixture prevention layer (hereinafter referred to as an intermediate layer) for preventing color mixture from other filters or regions. In particular, if this layer is provided around or near the filter, the intermediate layer will also be dyed during dyeing. In the case where a plurality of filters are provided in a layered manner, the dyed intermediate layer significantly reduces the light transmittance, leading to a decrease in sensitivity to ultraviolet rays. In this way, for practical filters with an intermediate layer made of a radiation-sensitive organic polymer material, the dyeing solution is adjusted under conditions that the filter is easily dyed but the intermediate layer is not. There is a need. In the past, dyeing solutions were prepared based on dyeing conditions for filters only, which resulted in extremely low manufacturing yields for practical color filters with intermediate layers or protective layers, and also made it difficult to produce filters with good optical properties. The drawback was that it was not formed. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a color filter that eliminates the above-mentioned drawbacks and has good optical properties, and also facilitates the processing of the above-mentioned intermediate layer or protective layer after forming the filter layer. . In order to achieve the above object, the method for manufacturing a color filter for a solid-state image sensor according to the present invention has the following features. That is, a step of providing an organic polymer material layer on the upper part of the solid-state imaging device substrate, a step of providing a filter base material layer of a desired shape on the organic polymer material layer, and a step of dyeing the filter base material layer to have a predetermined spectral characteristic. and a step of processing at least a part of the organic polymer material layer, in this order, the organic polymer material is polyglycidyl methacrylate, polymethyl methacrylate, polymethyl isopropenyl ketone, polymethyl At least one member of the group consisting of methacrylamide, polyhexafluorobutyl methacrylate, and polybutene-1 sulfone is used. In the graph, PH=6.3 at 0℃, PH=7.5 at 50℃, 75℃
The purpose is to dye the dye under the following conditions: PH=5.0 at 60°C, PH=2.0 at 60°C, and PH=2.0 at 0°C. This is the area indicated by diagonal lines in FIG. Polyglycidyl methacrylate (hereinafter abbreviated as PGMA) is a typical example of the intermediate layer of a filter and is a radiation-sensitive material.
There is. Processing of the intermediate layer or protective layer after forming the filter layer is carried out by selectively exposing the intermediate layer or protective layer to radiation, deep ultraviolet rays or ultraviolet rays, and developing. By processing in this manner, it is possible to expose, for example, the bonding pad portion of the peripheral circuit of the solid-state image sensor. Polyglycidyl methacrylate (PGMA)
Radiation-sensitive polymeric organic materials such as (abbreviated as ) are used in the first region where the pH of the dyeing solution is less than 2, and also the line connecting the dyeing solution temperature PH2.0 at 60℃ and PH5.0 at 75℃. PH5.0 in the area and temperature exceeding 75℃ and 50℃
The area that crosses the line connecting PH7.5 is stained. Furthermore, the filter base material made of a polymeric organic material such as gelatin is dyed in the region on the stronger acid (left) side of the line connecting PH6.3 at 0°C and PH7.5 at 50°C. It goes without saying that if the solution is below 0°C, it will freeze and will not be dyed, so we will not discuss it here. A pentagonal area surrounded by straight lines 61, 62, 52, and 53 (of course above 0° C.) is the range of an appropriate staining solution. The following pentagonal area is defined as the appropriate staining area. If staining is done outside this area, the intermediate layer
It also stains PGMA, deteriorating the filter properties, and having an adverse effect on radiation irradiation for processing the shape of the filter, or for processing the holes. The filter matrix material such as gelatin is dyed in the proper dyeing area, and the intermediate layer such as PGMA is not dyed in the proper dyeing area. This is because gelatin forms ionic bonds with the sulfonic groups or amino acid groups of dyes in acidic solutions, but for PGAM, the acidity is too low to form ionic bonds. Each straight line indicating the above-mentioned boundary is caused by one of these. In addition, gelatin has a high degree of swelling, about twice that of an aqueous solution for dyeing. This indicates that the dye easily penetrates into the gaps in the expanded and coarsened gelatin composition. on the other hand,
PGMA hardly swells in water, and dyes do not penetrate into it. For the above reasons, gelatin is stained and PGMA is not stained in the properly stained area. In particular, the solution temperature 40 indicated by the broken line 60 in FIG.
Staining in the range S shown at ~60°C and pH 3-5 is a very good staining area. The intermediate layer is required to have particularly high transparency, and is particularly effective when processing is carried out using exposure to light with a short wavelength. As described above, according to the present invention, when dyeing a filter base material provided with an intermediate layer, the intermediate layer can be formed extremely well without causing optical contamination such as color mixing. Since there is no optical contamination, even if multiple layers of filters are provided, the light transmittance is no longer lowered by the intermediate layer. Furthermore, since the sensitivity of the intermediate layer to ultraviolet rays does not decrease, the intermediate layer can be easily removed by irradiating ultraviolet rays when processing bonding pads on the substrate. This will be explained in detail below using examples. 2 to 4 are sectional views showing the manufacturing process of a color filter as an embodiment of the present invention. A layer of a color filter base material made of gelatin or the like imparted with photosensitivity is formed on a glass substrate 1. This layer is photocured by photocuring only the first color portion 2 using a mask exposure method. As a result, only portion 2 of the color filter matrix remains. This portion is dyed with a dye having predetermined spectral characteristics by the method described below. A transparent dye-resistant intermediate layer 5 is then applied. A thermally crosslinked or radiation-sensitive polymer material is used for this intermediate layer. Figure 2 shows this state. In addition to the above-mentioned gelatin, egg white, gris, casein, gum arabic, and poval can also be used as the filter base material. PGMA was used for the intermediate layer and protective film. In addition, the thickness of the filter base material is 0.3 to 5 μm,
The thickness of the intermediate layer is 0.3 to 1.5μm, and the thickness of the protective film is 0.5μm.
~2.0 μm. The heating temperature and heating time after applying the radiation-sensitive or thermally crosslinkable polymer material are 200° C. and 20 minutes, respectively. The dyeing solution for color filter formation is as follows. Usually one color is chosen. (a) Dye formulation Green Chrysophene yellow
Yellow) 0.15wt% Lissamine Green
0.8wt% Acetic Acid 0-0.5wt% Water Blue Color Methyl Blue 1wt% Acetic Acid 0-0.5wt% Water Red Color Diacid 11 (Diacid11 Fast Red 3BL)
0.3wt% Kayanol Yellow N5G
N5G) 0.2wt% Acetic Acid 0-0.5wt% Water (b) Staining conditions Temperature Time Green 0-74℃ 2 minutes Blue 0-75℃ 1 minute Red 0-75℃ 2 minutes Use acetic acid to adjust the hydrogen index. there was. The relationship between acetic acid concentration and hydrogen index is shown in Table 1, and adjustments were made using this as a guide. Furthermore, when obtaining a high hydrogen index, acetic acid, ammonia, etc. are used in combination. PGMA is not stained at all by the staining solutions of the above colors. This is because the epoxy ring of PGMA has a pH

【表】 て示した。
2からPH7にあつては依然と閉じたままになつて
おり開かないからである。PGMAはPH2未満の
強い酸の中ではじめてエポキシ環が開き染料のス
ルホン酸と反応が行なわれて染色されるからであ
る。一般に放射線感応性高分子材料および熱架橋
性高分子材料は水に対して膨潤性がないので染色
されることがない。 次に必要に応じ同様に第3図に示す様に色フイ
ルター母材の層を形成しマスク露光法で露光し、
現像を施し2色目のフイルター部分3を形成、所
定の分光特性を有する染料で染色する。 上述の染料溶液中で染色されるので、上記中間
層5は染色されずフイルター部分3のみ染色され
る。 以下同じ様に繰返して第4図に示す如く色フイ
ルター4を形成、染色し、保護膜7を形成する。
この保護膜7も前述のPGMAを用いれば良い。 以上の工程で3色フイルターが形成される。 なお、中間層の放射線感応性高分子材料として
は上記の例以外、次の如きものがあり同様に利用
し得る。 ポリメチルメタクリレート、ポリメチルイソプ
ロペニルケトン、ポリメチルメタクリルアミド、
ポリ(ヘキサフロロブチルメタクリレート)、ポ
リブデン−1スルホン 上述の放射線感応性高分子材料に熱架橋性の高
分子材料を添加もしくは混合させても同様に使用
できる。この熱架橋性高分子材料として次の如き
ものがある。 エポキシ化1、4−ポリブタジエン エポキシ化ポリイソプレン エポキシ化ポリブタジエン ポリアクリルアミド 第5図から第8図までは本発明の他の実施例と
してのカラー用固体撮像素子の製造工程を示す。
いずれも素子の主要部の断面図である。第9図は
その平面図である。 カラー用固体撮像素子基板21には多数の光検
知部10およびこれらを駆動する駆動回路部11
が少なくとも形成されている。一般に基板21は
シリコンで作製されている。光検知部は、これを
動作させるための周辺回路を形づくる半導体集積
回路と同一基材で作られる場合と、別種の半導体
材料を用いる場合などがある。 この第1色目のフイルター母材の層を形成する
際、必要ならば基板21の表面に約0.5〜1μmの
厚さに有機高分子材料の被膜を形成しておくのが
好ましい。この有機高分子材料の被膜によつて基
板表面がより平坦化される。 なお、この有機高分子材料も前述の中間層等を
形成するための放射線感応性有機高分子材料を用
いるのが、後の加工に有利である。 こうしたカラー用固体撮像素子基板上に色分解
フイルターの母材の層を厚さ0.3〜2.5μm程度形
成する。この母材は前述のゼラチンの他に卵白、
グリユー、カゼイン、アラビアゴムおよびポバー
ル(ポリビニルアルコール、一般にPVAと略称)
等に感光性を与えた材料が用いられる。感光特性
としてはネガ型を用い365nmないし435nmに感
度を持たせるのが一般的である。 この層にマスク露光法で第1色目の部分2だけ
光硬化させ現像することによつて、色分解フイル
ター母材の部分2だけが残される。この部分に所
定の分光特性を有する染料で染色する。なお、染
色法は後述の染料水溶液を用いる方法で良い。 次いで透明な耐染色性の中間層5を厚さ0.3〜
1.5μmに被覆する。第5図がこの状態である。こ
の中間層に前述の放射線感応性有機高分子材料を
用いる。この場合、色分解フイルター母材の感光
特性と異なる放射線感応性を有する如く選択する
のが良い。 次に、同様に第6図に示す様に色フイルター母
材の層を形成し、マスク露光法で露光し、現像を
施こし、第2色目のフイルター部分3を形成、所
定の分光特性を有する後述の染色方法で染色す
る。更に透明な中間層6を被覆する。 さらに同様に第7図に示すように色フイルター
4を形成し、染色し、次いで保護膜7を形成す
る。 なお、中間層6、保護膜7も中間層5と同様の
放射線感応性有機高分子材料を用いる。 以上の工程で3色の色分解フイルターが形成さ
れる。 なお、色フイルター形成のための染色は染料の
調合、コンテント、染色液の温度、染色時間を適
宜決めれば良い。 第2表にフイルター母材および中間層および保
護層の具体例を示す。
[Table]
This is because from PH2 to PH7, it remains closed and does not open. This is because the epoxy ring of PGMA opens for the first time in a strong acid with a pH of less than 2 and reacts with the sulfonic acid of the dye, resulting in dyeing. In general, radiation-sensitive polymer materials and thermally crosslinkable polymer materials do not swell with water, so they are not dyed. Next, if necessary, a layer of color filter base material is formed in the same manner as shown in FIG. 3, and exposed using a mask exposure method.
A second color filter portion 3 is formed by development and dyed with a dye having predetermined spectral characteristics. Since it is dyed in the dye solution mentioned above, the intermediate layer 5 is not dyed and only the filter portion 3 is dyed. Thereafter, the same procedure is repeated to form and dye the color filter 4 as shown in FIG. 4, and to form the protective film 7.
This protective film 7 may also be made of the aforementioned PGMA. A three-color filter is formed through the above steps. In addition to the above-mentioned examples, the following radiation-sensitive polymer materials for the intermediate layer may be used in the same manner. Polymethyl methacrylate, polymethyl isopropenyl ketone, polymethyl methacrylamide,
Poly(hexafluorobutyl methacrylate), polybutene-1 sulfone A thermally crosslinkable polymeric material may be added or mixed with the above-mentioned radiation-sensitive polymeric material for use in the same manner. Examples of such thermally crosslinkable polymer materials include the following. Epoxidized 1,4-polybutadiene Epoxidized polyisoprene Epoxidized polybutadiene Polyacrylamide FIGS. 5 to 8 show the manufacturing process of a color solid-state imaging device as another embodiment of the present invention.
Both are cross-sectional views of the main parts of the elements. FIG. 9 is a plan view thereof. The color solid-state image sensor substrate 21 includes a large number of light detection units 10 and a drive circuit unit 11 that drives them.
is formed at least. Generally, the substrate 21 is made of silicon. The photodetector may be made of the same base material as the semiconductor integrated circuit that forms the peripheral circuitry for operating the photodetector, or may be made of a different type of semiconductor material. When forming the first color filter base material layer, it is preferable to form a film of an organic polymer material on the surface of the substrate 21 to a thickness of about 0.5 to 1 μm, if necessary. The surface of the substrate is further planarized by this coating of organic polymer material. Note that it is advantageous for later processing to use a radiation-sensitive organic polymer material for forming the above-mentioned intermediate layer and the like as the organic polymer material. A layer of a base material of a color separation filter is formed to a thickness of about 0.3 to 2.5 μm on such a color solid-state image sensor substrate. In addition to the aforementioned gelatin, this base material includes egg white,
Griyu, casein, gum arabic and poval (polyvinyl alcohol, commonly abbreviated as PVA)
Materials that are made photosensitive are used. As for photosensitive characteristics, it is common to use a negative type and have sensitivity in the range of 365 nm to 435 nm. By photo-curing and developing only the first color portion 2 of this layer using a mask exposure method, only the portion 2 of the color separation filter base material remains. This area is dyed with a dye having predetermined spectral characteristics. Note that the dyeing method may be a method using an aqueous dye solution described below. Next, a transparent dye-resistant intermediate layer 5 is formed with a thickness of 0.3~
Coat to 1.5μm. FIG. 5 shows this state. The aforementioned radiation-sensitive organic polymer material is used for this intermediate layer. In this case, it is preferable to select a material having radiation sensitivity different from the photosensitivity of the color separation filter base material. Next, as shown in FIG. 6, a layer of color filter base material is formed, exposed using a mask exposure method, and developed to form a second color filter portion 3, which has predetermined spectral characteristics. Stain using the staining method described below. Furthermore, a transparent intermediate layer 6 is coated. Furthermore, as shown in FIG. 7, a color filter 4 is formed and dyed, and then a protective film 7 is formed. Note that the intermediate layer 6 and the protective film 7 are also made of the same radiation-sensitive organic polymer material as the intermediate layer 5. Through the above steps, three color separation filters are formed. In addition, dyeing for forming a color filter may be performed by appropriately determining the dye formulation, content, temperature of the dyeing solution, and dyeing time. Table 2 shows specific examples of the filter base material, intermediate layer, and protective layer.

【表】 吸収される。
また、染色条件の例を次に示す。 (1) 染料配合 緑 色 シリユースイエローGC(Sirius Yellow GC)
0.8wt% リサミングリーンV(Lissamine Green V)
0.4wt% 酢 酸 0.0003〜0.15wt% 水 青 色 メチルブルー(Methyl Blue) 1wt% 酢 酸 0.0003〜0.15wt% 水 赤 色 ポンソーS(Poncean S) 0.3wt% カヤノールイエローN5G(Kayanol Yellow
N5G) 0.08wt% 酢 酸 0.0003〜0.15wt% 水 (2) 染色温度、時間 緑色 40〜60℃、2分 青色 40〜60℃、1分 赤色 40〜60℃、2分 なお、酢酸とPHの関係は次の通りである。1wt
%でPH2.3、0.1wt%で2.9、0.01wt%で3.5、
0.001wt%で4.1である。これを基にして所望のPH
が得られる。染色溶液は酸性になつておればよく
酢酸に拘束されるものではない。塩酸、硫酸、蓚
酸、弗酸などは勿論のこと、酒石酸、スルホン酸
などの有機酸であつても同様に使用できる。その
場合、PHが適宜調整されて用いられることは云う
までもなかろう。また、前述した放射線感応性材
料のなかで、たとえばポリグリシジルメタクリレ
ート、ポリメチルメタクリルアミドおよびポリメ
チルメタクリレートとの共重合体に属するポリメ
チルメタクリレート−メタクリロイルクロリド共
重合体は熱架橋性の材料でもある。 この様な材料の場合、中間層を塗布した後、熱
架橋を生ずる程度の温度で加熱することによつ
て、中間層の耐水性は向上し、耐染色層としてよ
り有効に作用する。 加熱温度および時間は各々200℃15分間程度行
なえば架橋による高分子化は相当程度進行し、前
記の耐水性等の向上が生じる。 カラー用固体撮像素子基板21のボンデイン
グ・パツド部分12等の所望部分を残してマスク
を施こし、紫外線を露光する。露光条件は第1表
に示した通りである。光源として遠紫外用の場
合、Xe−Hgランプが適当である。次いでフイル
ター形成用の3層の積層材料を現像することによ
つて、所望部分を有機溶剤により除去する。この
様な有機溶剤としてメチルエチルケトンとエタノ
ールの混合溶液などが用いられる。こうしてボン
デイング・パツド部が開孔される。第9図はカラ
ー用固体撮像素子の平面図である。シリコンチツ
プ基板内に図のように光検知部14と光検知部を
駆動する回路15およびボンデイング部12等が
配置されている。光検知部には前記の方法により
モザイク状等の色フイルターが形成されている。
ボンデイング部のフイルター材は前記の方法で除
去し、ボンデイング・パツドは露出させてある。
次にAu、又はAl−Si13(Si含有量0.5〜1wt%)を
ボンデイング・パツトに超音波ポンドする。ある
いはAu−Sn(Au含有量10wt%)をAu製ボンデ
イング・パツトに熱圧着でも良い。 こうしてカラー用固体撮像素子が完成する。 この様に、中間層が全く染色されないので、透
光性がほぼ100%で良好であり220nmという遠紫
外線光での露光が可能となつた。従来方法のもの
では可視光ですでに20%の光量損失があり、紫外
光になると50%以上の光量損失があつて1.5μm以
上の厚さのPGMA層を内部まで万べんなく照射
することができず、正確な穿孔部を設けることが
できなかつた。 本発明の実施例では赤、青、緑の光の三原色で
カラーフイルターを形成したが、赤、青、黄など
の色の三原色を用いても同様に実施できる。ま
た、二色あるいは四色以上であつても同様であ
る。さらにまた、マゼンダ、シアン、黄色などの
補色系統でカラーフイルターを形成しても同様に
実施できた。 補色系統のカラーフイルターの例を第10図に
示す。製造方法および符号は前述の実施例と同じ
なので詳細な説明は省略する。異なる点は、第1
色目のカラーフイルター102および103は共
にシアン色であること。また、第2色目のカラー
フイルター105および106は共に黄色である
ことである。シアン色103と黄色105が重畳
する部分で緑色が感知される。なお、101は平
担化膜である。この様にカラーフイルターの種
類、組合せなどは種々あるが何んら本発明を逸脱
するものではない。これらはまた、光学的処理以
外にも電気信号処理等によつて適宜フイルターが
形成され、通常の三原色の場合と全く同様に撮像
機能が備え付けられ得るものである。 又固体撮像素子としては、特開昭51−10751号
に示される如き構造のものもあるが、こうした半
導体基板上に本発明を適用し、カラー、フイルタ
ーを設けることも当然可能である。
[Table] Absorbed.
Further, examples of staining conditions are shown below. (1) Dye combination Green Color Sirius Yellow GC
0.8wt% Lissamine Green V
0.4wt% Acetic acid 0.0003~0.15wt% Water Blue Methyl Blue 1wt% Acetic acid 0.0003~0.15wt% Water Red Color Poncean S 0.3wt% Kayanol Yellow N5G
N5G) 0.08wt% Acetic Acid 0.0003-0.15wt% Water (2) Dyeing temperature, time Green 40-60℃, 2 minutes Blue 40-60℃, 1 minute Red 40-60℃, 2 minutes The relationship is as follows. 1wt
PH2.3 at %, 2.9 at 0.1wt%, 3.5 at 0.01wt%,
It is 4.1 at 0.001wt%. Based on this, the desired pH
is obtained. The staining solution is not limited to acetic acid as long as it is acidic. Not only hydrochloric acid, sulfuric acid, oxalic acid, and hydrofluoric acid, but also organic acids such as tartaric acid and sulfonic acid can be similarly used. In that case, it goes without saying that the pH is adjusted as appropriate. Further, among the radiation-sensitive materials mentioned above, for example, polymethyl methacrylate-methacryloyl chloride copolymer, which belongs to polyglycidyl methacrylate, polymethyl methacrylamide, and copolymers with polymethyl methacrylate, is also a thermally crosslinkable material. In the case of such a material, by heating the intermediate layer at a temperature sufficient to cause thermal crosslinking after coating, the water resistance of the intermediate layer is improved and it acts more effectively as a stain-resistant layer. If the heating temperature and time are 200° C. for about 15 minutes, polymerization due to crosslinking will proceed to a considerable extent, resulting in the above-mentioned improvement in water resistance, etc. A mask is applied leaving desired parts of the color solid-state image sensor substrate 21, such as the bonding pad part 12, and exposed to ultraviolet light. The exposure conditions are as shown in Table 1. If the light source is for far ultraviolet light, a Xe-Hg lamp is suitable. Next, by developing the three-layer laminated material for forming the filter, a desired portion is removed using an organic solvent. As such an organic solvent, a mixed solution of methyl ethyl ketone and ethanol is used. The bonding pad portion is thus opened. FIG. 9 is a plan view of the color solid-state image sensor. As shown in the figure, a photodetecting section 14, a circuit 15 for driving the photodetecting section, a bonding section 12, etc. are arranged in a silicon chip substrate. A color filter, such as a mosaic pattern, is formed in the light detection section by the method described above.
The filter material in the bonding area was removed in the manner described above, leaving the bonding pad exposed.
Next, Au or Al-Si13 (Si content 0.5 to 1 wt%) is ultrasonically pounded onto the bonding pad. Alternatively, Au-Sn (Au content 10wt%) may be thermocompression bonded to an Au bonding pad. In this way, a color solid-state image sensor is completed. In this way, since the intermediate layer is not dyed at all, the translucency is nearly 100%, making it possible to expose to deep ultraviolet light of 220 nm. With conventional methods, there is already a 20% light loss in visible light, and more than 50% light loss in ultraviolet light, making it difficult to thoroughly irradiate the inside of a PGMA layer with a thickness of 1.5 μm or more. Therefore, it was not possible to make an accurate perforation. In the embodiment of the present invention, the color filter is formed using the three primary colors of light, red, blue, and green, but the same effect can be achieved using the three primary colors of red, blue, and yellow. The same applies even if there are two colors or four or more colors. Furthermore, the same process could be performed by forming a color filter using complementary colors such as magenta, cyan, and yellow. FIG. 10 shows an example of a complementary color filter. The manufacturing method and symbols are the same as in the previous embodiments, so detailed explanations will be omitted. The difference is the first
The color filters 102 and 103 are both cyan. Further, the second color filters 105 and 106 are both yellow. Green color is sensed in the area where cyan color 103 and yellow color 105 overlap. Note that 101 is a leveling film. As described above, there are various types and combinations of color filters, but they do not deviate from the present invention. In addition to optical processing, these can also be provided with appropriate filters by electrical signal processing, etc., and can be equipped with an imaging function in exactly the same way as in the case of ordinary three primary colors. Furthermore, some solid-state image sensing devices have a structure as shown in Japanese Patent Laid-Open No. 10751/1982, but it is of course possible to apply the present invention to such a semiconductor substrate and provide a collar and a filter.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の適用される範囲を示した特性
図、第2図〜第4図は本発明の一実施例としての
カラーフイルターの概略製造工程図、第5図〜第
8図および第10図は本発明の他の実施例として
のカラーフイルターの概略製造工程図、第9図は
本発明の実施例としての固体撮像素子の平面図で
ある。 1……ガラス基板、2〜4……フイルター母
材、6……中間層、7……保護層。
FIG. 1 is a characteristic diagram showing the scope of application of the present invention, FIGS. 2 to 4 are schematic manufacturing process diagrams of a color filter as an embodiment of the present invention, and FIGS. 5 to 8 and FIG. 10 is a schematic manufacturing process diagram of a color filter as another embodiment of the present invention, and FIG. 9 is a plan view of a solid-state image sensor as an embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Glass substrate, 2-4... Filter base material, 6... Intermediate layer, 7... Protective layer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 固体撮像素子用カラー・フイルターの製造方
法であつて、 固体撮像素子基板の上部に有機高分子材料層を
設ける工程、上記有機高分子材料層上に所望形状
のフイルター母材層を設ける工程、上記フイルタ
ー母材層を所定の分光特性に染色する工程、およ
び上記有機高分子材料層の少なくとも一部を加工
する工程とをこの順序に有してなり、 上記有機高分子材料は、ポリグリシジルメタク
リレート、ポリメチルメタクリレート、ポリメチ
ルイソプロペニルケトン、ポリメチルメタクリル
アミド、ポリヘキサフロロブチルメタクリレー
ト、およびポリブデン−1スルホンからなる群の
少なくとも一者であり、 上記フイルター母材層を染色する工程は、染色
用溶液の温度と水素指数を各々縦軸、横軸とした
グラフにおいて、0℃でPH=6.3、50℃でPH=
7.5、75℃でPH=5.0、60℃でPH=2.0および0℃で
PH=2.0の各々の点を結んだ直線で囲まれた領域
内の条件を満たす条件下で行なわれ、 かつ上記有機高分子材料層の少なくとも一部を
加工する工程は上記有機高分子材料層への放射
線、遠紫外線あるいは紫外線の選択的露光工程お
よび現像工程とを有することを特徴とする固体撮
像素子用カラー・フイルターの製造方法。 2 上記フイルター母材を所定の分光特性に染色
する工程の後に上記フイルター母材層を覆つて他
の有機高分子材料層を設ける工程を有し、上記有
機高分子材料層の少なくとも一部を加工する際に
上記他の有機高分子材料層の少なくとも一部をも
加工することを特徴とする特許請求の範囲第1項
記載の固体撮像素子用カラー・フイルターの製造
方法。 3 上記フイルター母材はゼラチン、卵白、グリ
ユー、カゼイン、アラビアゴム、およびポバール
からなる群の少なくとも一者を用いることを特徴
とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の
固体撮像素子用カラー・フイルターの製造方法。 4 上記固体撮像素子基板は、少なくとも光検知
要素が配置された光検知部とこれを動作させる周
辺回路とを有する半導体基体であり、上記周辺回
路の上部の前記有機高分子材料層および前記他の
有機高分子材料層を加工することを特徴とする特
許請求の範囲第2項又は第3項記載の固体撮像素
子用カラー・フイルターの製造方法。
[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a color filter for a solid-state image sensor, comprising: providing an organic polymer material layer on an upper part of a solid-state image sensor substrate; and forming a filter matrix having a desired shape on the organic polymer material layer. the step of providing a material layer, the step of dyeing the filter base material layer to have predetermined spectral characteristics, and the step of processing at least a part of the organic polymer material layer, in this order, the organic polymer material layer The material is at least one member of the group consisting of polyglycidyl methacrylate, polymethyl methacrylate, polymethyl isopropenyl ketone, polymethyl methacrylamide, polyhexafluorobutyl methacrylate, and polybutene-1 sulfone, and the filter matrix layer is dyed. The process of
7.5, PH=5.0 at 75℃, PH=2.0 at 60℃ and PH=2.0 at 0℃
The step of processing at least a part of the organic polymer material layer is carried out under conditions that satisfy the conditions within the area surrounded by the straight line connecting each point of PH = 2.0, and the step of processing at least a part of the organic polymer material layer is performed on the organic polymer material layer. 1. A method for manufacturing a color filter for a solid-state imaging device, comprising the steps of selectively exposing to radiation, far ultraviolet rays, or ultraviolet rays, and developing. 2 After the step of dyeing the filter base material to a predetermined spectral characteristic, the step of providing another organic polymer material layer covering the filter base material layer, and processing at least a part of the organic polymer material layer. 2. The method of manufacturing a color filter for a solid-state image sensor according to claim 1, wherein at least a part of the other organic polymer material layer is also processed. 3. For a solid-state imaging device according to claim 1 or 2, wherein the filter base material uses at least one member of the group consisting of gelatin, egg white, gris, casein, gum arabic, and poval. Method of manufacturing color filters. 4. The solid-state image sensor substrate is a semiconductor substrate having at least a photodetection section in which a photodetection element is disposed and a peripheral circuit for operating the photodetection section, and the organic polymer material layer above the peripheral circuit and the other 4. A method for manufacturing a color filter for a solid-state imaging device according to claim 2 or 3, characterized in that an organic polymer material layer is processed.
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