JPS63114257A

JPS63114257A - カラ−センサ−とその製造方法

Info

Publication number: JPS63114257A
Application number: JP61261231A
Authority: JP
Inventors: Eiji Yamakawa; 英二山川
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1986-10-31
Filing date: 1986-10-31
Publication date: 1988-05-19

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１−しｍ彰野− この発明は、ある波長域にある光の強度を測定するため
のカラーセンサーとその製造方法に関する。

ｋ迷！１１（従来、受光素子と受光素子より取り入れられた光の強度
に関する信号を処理する処理回路を受光素子と同じチッ
プ上に設けた半導体装置においては、受光素子に照射さ
れる光が処理回路にも照射されてしまい、処理回路中の
ＰＮ接合部がその光に応答することから処理回路の誤作
動がおきてしまうという欠点があった。この点を解決す
るために、処理回路上に金属膜等が遮光部材として設け
られな半導体装置が知られている。

特開昭５７−１４５３６８号公報中には、素子受光部を
除いた素子露出面を半導体酸化膜を介して金属膜で被覆
した７ｔトセンサーが提案されている、また特１１ｔｌ
昭５９−１３４８７２号公報中には、回路部上に、絶縁
性の、あるいは、金属膜と酸化膜とを組み合わせた遮光
部材を設けることにより、回路上に光があたらないよう
にしたフォトセンサーが提案されている。

これらの事情は、カラーフィルターを有するカラーセン
サーにおいても同様で、従来カラーセンサーを形成する
ためには、受光素子、処理回路をＰＮ結合により形成し
た後で金属膜、酸化膜による遮光部材を形成し、その後
カラーフィルターを形成する必要があった。

ところで特開昭５８−２２２５４６号公報中には、わざ
わざ遮光部材を設けず、多層の金属配線よりなる半導体
装置において、各層の配線を工夫し、処理回路のあらゆ
る部分をいずれかの層が必ず被覆するようにした半導体
装置が提案されてぃ明が解　しようとする問題りしガ・し、遮光部材として金属膜や酸化膜を設けると、
工程が増えて、コストアップにもつながる。

また、上記特開昭５８−２２２５４６号公報中に示され
たような半導体装置は、−層配線の半導体装置には応用
できない上、誤導通を避けねばならないため配線の配置
に制約があるという難点があった。

この発明は、わざわざ遮光部材を設ける作業を必要とせ
ずかつ、処理回路に不必要な光が入って処理回路の誤作
動がおこることのないカラーセンサーとその製造する方
法を提供することを目的とする。

問題ヴを　決するための−１３− 上記目的を達成する為、この発明においては、同一半導
体チップ（１）上に受光素子（９，１１）と受光素子か
らの出力を処理する処理回路（５）とを形成した後、所
定の分光特性を有するフィルター（２３）を受光素子（
９，１１）と処理回路（５）との上に同時に設け、カラ
ーセンサーを製造する。

また本発明は、所定の分光特性を有するフィルター（２
３）が受光素子（９，１１）とこれと同じ半導体チップ
（１）上にある処理回路（５）との上に設けられたカラ
ーセンサーを提供する。

凡ｌ圧ＰＩＳ１図は、本発明の実施例を示した図で、本発明に
係わるカラーセンサーの上面図である。このカラーセン
サーは、ワンチップ化されたチップ（１）上に各々青色
、緑色、赤色の光のみを受光する受光領域（２，３，４
）、処理回路（５）、スクライプライン部分（６）、ボ
ンディングパット部分（７）が設けられている。第２図
は、第１図で示したカラーセンサーをＡ−Ａ’で切った
断面図である。

これより明らかなように、各々の受光領域下にある受光
素子は、Ｐ型サブストレート（８）上にエピタキシャル
成長により作られたＮ型エピ（９ａ、９ｂ’。

９ｃ）と、Ｎ型エビ上に７オトリソエ程を行った上でＰ
型不純物熱拡散を行って形成されたＰ型ベース拡散層（
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）とからなり、受光された青色
、赤色、緑色の光を光電流に返還する。

一方、処理回路（５）は、上記受光素子（９ａ、１１ａ
；９ｂ、１１　ｂ：９ｃ、１１ｃ）と同時に形成された
Ｎ型エピ（９ｄ）、Ｐ型分離拡散層（１０）、Ｐ型ベー
ス拡散剤（ｌｉｄ）を有し、さらに、７オトリソエ程と
熱拡散によって形成されたＮ型エミッタ拡散層（１２）
が設けられる。受光素子（９ａ、１１ａ；９ｂ。

１１　ｂ：　９　ｃ、　１１　ｃ）と処理回路（５）上
には、上記熱拡散の際に形成されたシリコン酸化膜（１
３）が設けられこの上にさらにアルミ配＃ｉ／ｍ（１４
）が設けられている。このアルミ配＃１ｌ（１４）は処
理回路（５）と、各々の受光素子とをむすｊ：。つまり
このアルミ配［９（１４）は、受光素子（９ａ、１１ａ
：９ｂ。

１１ｂ；９ｃ、１１ｃ）のＰ型ベース拡散層（１１）と
接触し、シリコン酸化膜（１３）を貫き、処理回路と接
続し、受光素子より出た光電流を処理回路（５）へと送
る。各々の受光素子から得られた光電流は、前記処理回
路（５）中で対数圧縮され、ここでそれぞれの分光の比
が演算される。Ｒ上部には、リンガラス膜（１５）が受
光素子（９ａ、１１ａ：９ｂ、１１ｂ：９ｅ、１ｌｃ）
や処理回路（５）のアルミ配＃Ｘ／＠（１４）を汚染や
機械的な外力から守るための保１１５１として設けられ
ている。

以下に、本発明に係わるカラーフィルターの製造方法を
説明する。

上述のようにバイポーラＩＣプロセスを完了した状態の
受光素子（９ａ、１１ａ：９ｂｔ１１１＋：９ｃ。

１１ｃ）と処理回路（５）とを第３（ａ）図に示す。こ
の半導体ウェハーの上面全面に感光性被染色樹脂を塗布
し、７オトリングラフイー技術を用いて、赤色、緑色の
受光領域（４，３）と、ボンディングパット部分（７）
と、スクライブライン部分（６）との上にある樹脂をと
り除く、そして残った樹脂（１６）を青色色素にて染色
し、その後固着処理を行って以降の染色プロセスにおい
て他の色に染色させないようにする。こうして受光領域
（２）および処理回路（５）とそれらの周辺部の上に青
色フィルターが形成された状態が第３（ｂ）図に示され
ている。

この上に緑色フィルターを形成するがこの時青色フィル
ターの場合と同様の方法で感光性被染色樹脂を塗布し、
７オトリソグラフイー技術を用いて、赤色、青色の受光
領域（４，２）と、ボンディングバット部分（７）と、
スクライブライン部分（６）との上にある樹脂をとり除
く、そして残った樹脂（１７）を緑色色素にて染色し、
その後固着処理を行って以降の染色プロセスにおいて他
の色に染色されないようにする。こうして受光領域（３
）および処理回路（５）とそれらの周辺部の上に緑色フ
ィルターが形成された状態が第３（ｃ）図に示される。

さらに、全く同様の方法で受光領域（４）および処理回
路（５）とそれらの周辺部の上に赤色フィルター（１８
）が形成された状態が第３図（ｄ）に示されている。最
後にこれらのカラーフィルターが形成されたウェハー上
に感光性の透明樹脂を塗布し、７オトリソグラフイー技
術を用いてポンチｉイングバッＦ部分（７）、スクライ
ブライン部分（６）の樹脂を取り除いて保護膜（１９）
が形成された状態がＰｔ５２図に示されている。

なお、図中ではチップ１個分しか掻いていないが、本実
施例では半導体ツェハーのまま色フィルターを形成し、
完成後チップに分割する。

ｒｊ＆４図に、各々のフィルターの分光透過率を示す。

このグラフの縦軸にフィルターの分光透過率をとり、横
軸に光の波長をとる。ここで青色、緑色、赤色フィルタ
ー（１６，１７，１８）の透過率をそれぞれ（２０）、
（２１）、（２２）に示す、このグラフより明らかなよ
うに、青色、緑色、赤色のすべてのフィルターを透過す
る波長をもつ光は存在しないので３色のフィルターが重
なって設けられたチップの部分は遮光部材として機能す
る０本実施例においては、処理回路（５）上と受光領域
の周辺部上で３色のフィルターが重なり合うように構成
することにより、それぞれの受光領域に不必要な光が入
らないようにされている。

次にこのカラーセンサーの動作を説明する。このカラー
センサーに光が照射されると、例えばこの光の青の分光
は、青色受光領域以外は青色の分光の透過率がほぼ０で
あるフィルターにおおわれていて、透過されないので、
ただ青色受光領域（２）からのみ透過され、この下にあ
る青色用受光素子（９ａ、１ｌａ）で光電流に変換され
、この受光素子（９ａ、Ｌｌａ）の上部にあるアルミ配
線を介して処理回路（５）に送られる。赤色及び緑色の
分光についても同様のことが行われる。前記処理回路（
５）においては、それぞれの色の光電流を対数圧縮し、
それぞれの分光の比が演ヰされる。

なお、この実施例においては、３色カラーセンサーにつ
いて、説明をしたが、２色のカラーセンサーにおいても
応用できる。その場合フィルターの分光透過率の特性に
よっては２色のフィルターの重なり合う部分が光を完全
に遮光できない場合もあるが、カラーセンサーの使用条
件あるいは設計条件によっては十分な遮光特性があると
みなすことができる。また、センサーの使用条件、設計
条件によっては単色のカラーセンサーにも本発明を応用
することができ、その際特別な遮光部材は、不必要であ
る。単色のカラーセンサーをｆ５５図に示したが、この
図によると、唯一の受光素子（９゜１１）と処理回路（
５）を有する半導体チップ（１）全面にわたって、フィ
ルター（２３）が設けられ、処理回路（５）はフィルタ
ー（２３）が透過性をもたない光を遮光する。

実施例では、色フィルターの形成方法として感光性の被
染色樹脂を染料によって染色し、樹脂を形成してから必
要な部分を残して７オトニツチングによって除去すると
いう方法をとったが、本発明の色フィルターはこれに限
定するものではない。

蒸着薄膜を用いた干渉フィルターあるいは印刷技術を用
いて製作されたフィルター等も本発明に使用でき、その
際は、初めから必要な部分の上のみにフィルターが形成
される。

１」へ然ｌ上述した発明によると、ある分光特性を有するフィルタ
ーを受光素子上に形成する際に同時に処理回路上にも形
成し、このフィルターを所定の分光特性を有する光以外
を遮光する遮光部材として使用することによってわざわ
ざ遮光部材を形成する工程を省くことができろ。

なお、実施態様によると、処理回路上に違った分光特性
を有するフィルターが複数ｍｍなり合って配されている
ので、すべての光を遮光することができる。　なお、第
２の実施態様によると、受光素子、処理回路の周辺部に
も複数屑のフィルターが配されているので、受光素子及
び処理回路中に側面がら光が入ってくるのを防ぐことが
できる。

また、この発明では、別途で遮光部材を設ける必要がな
いのでコストダツンしたカラーセンサーを提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の第１実施例によるカラーセンサー
の上面図である。第２図は、このカラーセンサーをＡ−
Ａ’で切った断面図である。第３図（ａ）＝（ｂ）−（
ｃ）、（ｄ）は、この発明によるカラーセンサーのカラ
ーフィルターの製作工程を順次示したものである。第４
図は、青色、緑色、赤色のカラーフィルターの光の透過
率と光の波長との関係を示したグラフである。第５図は
、単色用のカラーセンサーを＠２図と同じ方向で切った
断面図である。半導体チップ・・・（１）受光素子・・・（９，１１）処理回路・・・（５）フィルター・・・（２３）受光素子・・・（９ａ、１１ａ；９ｂ、１１ｂ：９ｅ。１１ｃ）フィルター・・・（１６，１７，１８＞出願人　　ミノ
ルタカメラ株式会社第１図梁Ｚ　口第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】１、受光素子と該受光素子からの出力を処理する処理回
路を同一半導体チップ上に形成した後で所定の分光特性
を有するフィルターを前記受光素子上に形成する工程中
に同時に前記処理回路上にも形成することを特徴とする
カラーセンサーの製造方法。２、複数の受光素子を設け、第１の分光特性を有する第
１フィルターを第１受光素子および処理回路上に同時に
設けたあと、第２の分光特性を有する第２フィルターを
第２受光素子および前記処理回路上に同時に設ける特許
請求の範囲第１項記載のカラーセンサーの製造方法。３、フィルター形成工程において、前記受光素子と処理
回路との周辺部上にフィルターを設ける特許請求の範囲
第１項または第２項記載のカラーセンサーの製造方法。４、受光素子および該受光素子からの出力を処理する処
理回路が同一半導体チップ上に形成されるとともに、所
定の分光特性を有するフィルターが前記受光素子および
処理回路上に設けられたことを特徴とするカラーセンサ
ー。