JPH0493902A - カラーフィルターの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、カラーフィルターの製造方法に係るものであ
り、特に感度を向上させるための集光レンスを有するカ
ラーフィルターの製造方法に関する。

（従来の技術及び発明か解決しようとする課題）最近、
家庭用ビデオカメラの需要急増と共に、ビデオカメラの
小型・軽量化が要求されている。

したかって、ビデオカメラの撮像装置として既存の撮像
管から固体イメージセンサ−装置に変わりつつある。Ｃ
ＣＤまたはＭＯ８方式の固体イメージセンサ−装置は、
半導体分野の半導体高集積技術の発展により、カラー化
が加速化され解像度も目立って向上されている。

カラー固体イメージセンサ−装置はマトリックス状のフ
ォトセルアレイ領域上にカラーフィルターを採用するこ
とによって具現化される。カラーフィルターは、互いに
異なる色分解特性を有する少なくとも三つ以上の着色パ
ターングループを有する。３原色の組み合わせの場合の
カラーフィルターは、赤、青、緑の着色パターングルー
プを有し、補色の組み合わせの場合のカラーフィルター
は、シアニン、イエロー、マゼンタの着色パターンクル
ープを有する。

したがって、固体イメージセンサ−装置のフォトセルア
レイ領域上にカラーフィルターを製造するためには、感
光性樹脂塗布、露光、現像、染色及び混色防止工程を少
なくとも３回以上要する。

それゆえ、カラーフィルターは複数の層が積層される構
造なので非常に厚い。このような厚いカラーフィルター
はフォトセルアレイに達する光透過量を減少させるよう
になるので、固体イメージセンサ−装置の感度を落とす
。

このようなカラーフィルターの厚さによる光透過量減少
を防止させるため、フォトセルアレイに重畳されるよう
にカラーフィルターの表面に集光レンズアレイを形成し
て各フォトセルに光を集光させることによって感度を向
上させる技術が日本国公開特許公報昭６１−１９９６５
９号に開示されているが、その構造は非常に複雑である
。

本発明は、このような従来の不具合を解消するために成
されたものであり、その第１の目的は、光透過量を向上
させ得るカラーフィルターの製造方法を提供することで
ある。

また、本発明の第２の目的は、固体イメージセンサ−装
置の感度を向上させ得るカラーフィルターの製造方法を
提供することである。

さらに、本発明の第３の目的は、工程の単純化及び材料
節減などにより、経済的なカラーフィルターの製造方法
を提供することである。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するための本発明は、基板上に染色可能
な感光性樹脂を塗布する工程と、前記工程で形成された
感光性樹脂層に所定のパターンを露光し現像して所定の
パターン層を残す工程と、前記の残されたパターン層を
所定の色素で染色する工程と、前記染色されたパターン
層の表面上に所定曲率半径を有し、耐染色性の優れる透
明の樹脂よりなる集光レンズを形成する工程と、前記−
連の工程等を順次繰り返して互いに異なる色素で染色さ
れた少なくとも三つ以上の着色パターン層を形成する工
程とを具備してなることを特徴とする。

（作用） 以上のような工程を採用することによって、基板を固体
イメージセンサ−装置で使う場合は最初感光性樹脂を塗
布する前に、表面平坦化工程及びボンディングパッド保
護層塗布工程が行われるから、この平坦化層の厚さを調
節して最適フォーカシングが得られる。

そして、前記集光レンズには、耐熱性、耐染色性材料か
使われる。したがって、集光レンズが混色防止機能を兼
ねるので、混色防止用中間層を除去できてカラーフィル
ターの全体厚さを減少させ得る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を、添付した図面を参照しつつ説
明する。

まず、本発明の詳細な説明する前に、従来のカラーフィ
ルターの製造方法を第１Ａ図から第１Ｅ図までを参照し
て説明する。

第１Ａ図を参照すれば、参照番号１は凹凸の形成された
固体イメージセンサ−装置の半導体基板である。図示し
た半導体基板１は、フォトセルアレイ領域の一部分て、
各凹部にはそれぞれフォトセルｌａ、］、ｂ、ｌｃを有
する。フォトセルは半導体基板１内に形成されるフォト
ダイオードである。半導体基板１の各凸部には、絶縁膜
及び配線用導体層を有する。このような凹凸の形成され
た半導体基板１の表面上に、例えばポリイミド（ｐｏｌ
ｙｉｍｉｄｅ）のような有機高分子物質を塗布して平坦
化層２を形成し、引き続き図示されていないボンディン
グパッドを保護するための耐染色性の保護膜３を覆い、
この保護膜３は後述する着色パターン形成時ボンディン
グパッドの腐蝕を防止する。

第１Ｂ図を参照すれば、前記保護膜３の表面上に感光性
樹脂、例えば重クロム酸塩か混合されたゼラチン（ｇｅ
ｌａｔｊｎ）またはカゼイン（ｃａｓｅｉｎ）などを塗
布して通常の写真蝕刻工程により残そうとする部分を露
光し現像して第１着色パターン４を形成する。そして、
例えば、ＰＧＭＡ（ｐｏｌｙｇｌｉｃｉｄｙｌ　ｍｅｔ
ｈａｃｒｙｌａｔｅ）の混色防止用材料を前記第１着色
パターン４の形成された構造の表面上に塗布する。

第１Ｂ図の工程によりフォトセル１ａに重畳されるよう
に保護層３上に第１着色パターン層４か形成される。前
述した第１Ｂ図の工程をフォトセル１ｂ及びフォトセル
１Ｃに対して順次に２回繰り返すと第１Ｃ図及び第１Ｄ
図に図示したような第２着色パターン層６及び中間層７
、そして第３着色パターン層８及び中間層９が順次に形
成される。

第１Ｅ図を参照すれば、前記工程により第１゜第２及び
第３着色パターン層４．６．８及び中間層５．７．９が
形成された結果物の表面に、例えば、ＰＧＭＡのような
材料を被覆してフォーカス調節層１０を形成する。引き
続きフォーカス調節層１０上にアクリル樹脂のような透
明樹脂物質を塗布し、これを写真蝕刻工程によりフォト
セルにオーバーラツプされるようにパターン化し、この
パターンを所定温度で加熱してリフロー（ｒｅｆ　ｌｏ
ｗ）させた後、ソフトベーク処理する（日本国特許公開
公報昭６０−６０７５７号参照）。そうすると、第１Ｅ
図のように所定曲率半径を有する集光レンズ１１ａ、ｌ
ｌｂ、ｌｌｃが得られる。

このように、第１Ａ図から第１Ｅ図にかけて固体イメー
ジセンサ−装置に搭載されるカラーフィルターは少なく
とも３つ以上混色防止用中間層を有するので、全体の厚
さかおよそ１０〜１２μｍ程度でとても厚い。

したがって、フォトセルに達する光パスが複雑になり光
透過率が低下されるので、感度が落ちる。

また、多くの段階の工程を経るので作業性も落ちるし、
中間層が２重、３重に重なることがあるので、材料の無
駄使いにより経済面において不利である。

第２Ａ図から第２Ｄ図を参照して本本発明によるカラー
フィルターの製造方法を説明する。

第２Ａ図は、前述した第１Ａ図の工程と同一である。

第２Ｂ図は、前述した第１Ｂ図の工程で混色防止用中間
層５を集光レンズｌｌａで代置したところが異なる。す
なわち、保護膜３上に感光性樹脂を塗布した後、露光、
現像工程を経て第１着色パターン層４を残し、引き続き
耐染色性、耐熱性の優れる透明の樹脂で前記第１着色パ
ターン層４上に、２公知のレンズ形成技術を利用して集
光レンズ１１ａを形成する。したがって、この集光レン
ズ１１ａは次の染色工程時、第１着色パターン層４が混
色されるのを防止する混色防止機能も兼ねるようになる
。

第２Ｃ図及び第２Ｄ図では、第２Ｂ図の工程を順次繰り
返すことによって、第２着色パターン層６及び集光レン
ズ１１ｂ、第３着色パターン層８及び集光レンズ１１Ｃ
を順次に形成することを示す。

ここで、集光レンズｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃは耐塩基性
特性を有する物質であれば可能である。

また、集光レンズｌｌａ、ｌｌｂ、ｌｌｃを感光性樹脂
でする場合には、着色パターン層４，６゜８の感光性樹
脂とは異なる放射線感応特性を有するものが工程の単純
化を考慮するとき望ましい。

（発明の効果） 以上のように本発明では、着色パターン層４゜６．８の
形成後、従来の混色防止用中間層５，７゜９を塗布する
ことではなく、着色パターン層上に直接に集光レンズを
１つづつ形成することによって集光レンズで混色を防止
できるので、中間層５゜７．９を除去することができる
。それゆえ、カラーフィルターの全体厚さを５〜６μｍ
程度に縮められる。

また、本発明の製造方法によれば、カラーフィルターの
全体の厚さが減少され、層構成も単純化されるので、光
透過率が向上され、フォトセルの感度を上昇させること
ができ、材料を節減させ得る。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図乃至第１Ｅ図は、従来のカラーフィルターの製
造工程順序図、 第２Ａ図乃至第２Ｄ図は、本発明のカラーフィルターの
製造工程順序図である。 １・・・基板、　　２・・・平坦化層、　３・・・保護
層、４．６．８・・・着色パターン層、 ５．７．９・・・中間層、 １　ａ、　　１　ｂ、　　１　ｃ−＝フ＊トセル、１０
・・・フォーカス調節層、 １１ａ、　Ｈｂ、　ｌｌｃ　・・・集光レンズ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に染色可能な感光性樹脂を塗布する工程と
   、 前記工程で形成された感光性樹脂層に所定のパターンを
   露光し現像して所定のパターン層を残す工程と、 前記の残されたパターン層を所定の色素で染色する工程
   と、 前記染色されたパターン層の表面上に所定曲率半径を有
   し、耐染色性の優れる透明の樹脂よりなる集光レンズを
   形成する工程と、 前記一連の工程等を順次繰り返して互いに異なる色素で
   染色された少なくとも三つ以上の着色パターン層を形成
   する工程とを具備してなることを特徴とするカラーフィ
   ルターの製造方法。
2. （２）前記集光レンズは、前記感光性樹脂層とは異なる
   放射線感応特性を有する感光性樹脂より形成することを
   特徴とする請求項（１）記載のカラーフィルターの製造
   方法。
3. （３）前記集光レンズは、アクリル系樹脂より形成する
   ことを特徴とする請求項（１）記載のカラーフィルター
   の製造方法。
4. （４）前記基板は、固体イメージセンサー装置であり、
   前記最初の感光性樹脂を塗布する前に、固体イメージセ
   ンサー装置のフォトセルアレイ領域にポリイミド（ｐｏ
   ｌｙｉｍｉｄｅ）系の有機高分子物質を塗布し、入射光
   が前記フォトセルにフォーカシングされるようにその厚
   さを調節しながら平坦化層を形成して基板の表面を平坦
   化する工程と、前記フォトセルアレイ領域の周辺部に配
   置されたボンディングパッドを保護するための保護層を
   塗布する工程を順次にさらに具備することを特徴とする
   請求項（１）記載のカラーフィルターの製造方法。
5. （５）前記固体イメージセンサー装置の所定領域上に搭
   載されるカラーフィルターの全体厚さは、５〜６μｍ程
   度であることを特徴とする請 求項（４）記載のカラーフィルターの製造方法。
6. （６）前記少なくとも三つ以上の着色パターン層は、そ
   れぞれ赤、青、緑のうちいずれか一色で着色されること
   を特徴とする請求項（１）から（４）のいずれか一項に
   記載のカラーフィルターの製造方法。
7. （７）前記少なくとも三つ以上の着色パターン層は、そ
   れぞれシアニン（ｃｙａｎｉｎｅ）、イエロー（ｙｅｌ
   ｌｏｗ）、マゼンタ（ｍａｇｅｎｔａ）のうちいずれか
   一色で着色されることを特徴とする請求項（１）から（
   ４）のいずれか一項に記載のカラーフィルターの製造方
   法。