JPS63180827A

JPS63180827A - 受光素子の製造方法

Info

Publication number: JPS63180827A
Application number: JP1283087A
Authority: JP
Inventors: Yoshitaka Shibata; 柴田　良隆; Satoru Marutani; 丸谷　悟; Masafumi Nishizumi; 雅史西角
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1987-01-22
Filing date: 1987-01-22
Publication date: 1988-07-25

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、カラーフィルターを有する受光素子の製造方
法に関するものであり、例えばカラー用の固体撮像素子
や分光測定用の分光検出素子、ビデオカメラ用のホワイ
トバランスセンサー等の製造に用いられるものである。

（従来の技術）従来、ゼラチンやカゼイン、ポリビニルアルコール（Ｐ
ＶＡ）のような染色基質を染料にて染色した有機膜をカ
ラーフィルターとして用いることが提案されている。こ
のような染色された有機膜よりなるカラーフィルターは
、染色基質や染料が紫外線により変質し退色して分光特
性が経時変化するという問題があり、このため、カラー
フィルタ−前方に紫外線カツトフィルターを付加するこ
とが必要であった。

また、従来の染色された有機膜カラーフィルターは、耐
熱性においても劣るという問題があり、このため、半導
体受光素子用のカラーフィルターとして用いる場合には
、カラーフィルターを取り付けた後の製造プロセスにお
いて、熱的な制約が生じるという問題があった。すなわ
ち、カラーフィルターを有する半導体受光素子の製造プ
ロセスにおいては、受光面にカラーフィルターを取り付
けた後に、グイボンディングやワイヤボンディング、樹
脂モールド等の熱を加えるアッセンブリ工程が必要であ
るが、それらの各工程においてカラーフィルターの耐熱
性を考慮して、熱的条件を制限しなければならないとい
う問題があった。また、染料は一般的には水に溶けるの
で、耐湿性も劣るという問題があった。

さらにまた、上述のゼラチンやカゼイン、ポリビニルア
ルコール（ＰＶＡ）のような染色基質を染料にて染色す
る際には、通常、重クロム酸アンモニウムを加えて、染
色を促進させるものであるが、この方法では重金属類を
用いる関係上、排水の処理を行う必要があった。

上述のような点に鑑みて、有機顔料を含有させたポリイ
ミド樹脂をカラーフィルターの材料とすることにより、
耐湿性、耐光性及び耐熱性を改善したカラーフィルター
を有する受光素子が提案されている。例えば第５図に示
される受光素子は、シリコン基板１の表面に複数個の受
光部２を形成し、ポリイミド樹脂に有機顔料を含有せし
めて成る緑色、赤色、青色の各カラーフィルター層３゜
４．５を各受光部２の受光面に接するように設けである
。６は表面保護用のＣＶＤ膜、７は電極パターンを形成
するアルミニウム膜である。この受光素子は、カラービ
デオカメラのホワイトバランスセンサーとして用いられ
るものであり、Ｒ（赤色光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色
光）についての光強度をそれぞれ測定できるようになっ
ている。

このようなホワイトバランスセンサーは、次のような工
程よりなる製造方法で作成される（第６図参照）。

（ｉ）周知の半導体製造技術を用いて、シリコン基板に
少なくとも受光素子を形成する工程。

（ｉｉ）有機顔料を含有するポリイミド系樹脂溶液をシ
リコン基板上に塗布する工程。

（ｉｉｉ　）前記工程によって形成したポリイミド樹脂
層をセミキュアする工程。

（ｉｖ）前記ポリイミド樹脂層上にフォトレジストを塗
布してプリベークし、そのフォトレジストを選択的に露
光する工程。

（ｖ）前記フオトレジス１〜を現像する工程。

（ｖｉ　）現像によって露出したポリイミド樹脂部分を
選択的にエツチングする工程。

（ｖｉｉ）フォトレジストを除去する工程。

（婦）残存するポリイミド樹脂層をキュアする工程。

なお、（ｉｉ）の工程で用いるポリイミド系樹脂溶液は
、ポリイミド前駆体とポリイミド前駆体を溶かす溶剤及
びその他の溶剤と着色のための有機顔料とからなる。ポ
リイミド前駆体はポリアミック−４＝酸であり、アルカリに可溶であって、（ｉｖ）の工程で
用いるフォトレジストがポジタイプであると、フォトレ
ジスト、ポリイミド前駆体ともにアルカリに可溶となり
、よってアルカリ溶液を現像液に選べば、（ｖ）、（ｖ
ｉ）の工程は同時に行われることになり、工程の削減を
図ることができる。

以上のような製造方法で、（ｉｉ）〜（ｖｉｉ）の工程
を３回繰り返して赤色、緑色、青色の３色のカラーフィ
ルターが作成され、第５図に示すような多色（この場合
は３色）のホワイトバランスセンサーが完成する。この
製造方法にあっては、赤色、緑色、青色のカラーフィル
ター層の形成順序については規定されていなかった。

（発明が解決しようとする問題点）前述の製造方法では、フィルター形成工程を３回繰り返
すことにより３色のカラーフィルター層が３つの受光部
の各受光面上に接するように形成される。ここで、３回
のフィルター形成工程は、前述のごとく、（ｉｉ）〜（
ｖｉｉ）の工程の繰り返しであるが、１回目のフィルタ
ー形成工程では、それ以前にカラーフィルターは何も形
成されておらず、２回目のフィルター形成工程では、１
色目のカラーフィルターが既に形成されており、３回目
のフィルター形成工程では、さらに２色目のカラーフィ
ルターも形成されている。したがって、１回目のフィル
ター形成工程と、２回目、３回目のフィルター形成工程
とでは、基板の表面状態が異なっている。

このため、１回目のフィルター形成工程は何ら問題なく
行われるが、２回目のフィルター形成工程では、（ｖｉ
）の選択エツチングを行う際に、１回目のフィルター形
成工程で形成されたキュア済みのポリイミド樹脂フィル
タ一層の上に存在するセミキュア後のポリイミド樹脂層
のエツチングは他の部位とは様子が異なることが経験的
に分かつている。すなわち、キュア済みのポリイミド樹
脂層の上に存在するセミキュアされたポリイミド樹脂層
は他の部位のエツチングの終了後においても残渣が残り
易い。

第７図はこの様子を説明するための図である。

同図（、）は第１色目のキュア済みのポリイミド樹脂層
よりなるカラーフィルターＮ３が形成されたシリコン基
板１の上に、第２色目のポリイミド樹脂層８を塗布して
セミキュアし、その上に塗布したフォトレジスト９を選
択的に露光し現像した状態を示している。同図（ｂ）は
上記の現像工程を続けて、第２色目のポリイミド樹脂層
８をエツチングした状態を示している。この状態におい
ては、シリコン基板１上の第２色目のポリイミド樹脂層
８のうちフォトレジスト９で覆われていない部分が完全
に除去されていても、第１色目のポリイミド樹脂層より
なるカラーフィルター層３の上には第２色目のポリイミ
ド樹脂層８の残渣が残っている場合がある。同図（ｃ）
はフォトレジスト９を除去して、第２色目のポリイミド
樹脂層８をキュアして第２色目のカラーフィルター層４
を形成した状態を示している。この状態において、上述
のように第２色目のポリイミド樹脂層の残渣が第１色目
のカラーフィルター層３の上に残っていると、第１色目
と第２色目との混色が生じる。

同様の問題は、３回目のフィルター形成工程においても
生じる。したがって、１色目と２色目あるいは１色目と
３色目、２色目と３色目の混色が起こることになる。こ
れによって、カラーフィルターを有する受光素子の分光
特性には誤差が生じてしまい、出力のばらつきが大きい
ホワイトバランスセンサーが製造されてしまうという問
題があった。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、混色が少なく、分光特性に誤差
が生しにくい受光素子の製造方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段）本発明に係る受光素子の製造方法においては、ポリイミ
ド樹脂に有機顔料を含有せしめて成るカラーフィルター
層を受光面と接するように設けた受光素子の製造方法に
おいて、赤色、緑色、青色のカラーフィルター層を、緑
色、赤色、青色の順番に形成することを特徴とするもの
である。

また、第２発明にあっては、赤色、緑色のカラ〜８− −フィルタ一層を、緑色、赤色の順番に形成することを
、第３発明にあっては、緑色、青色のカラーフィルター
層を、緑色、青色の順番に形成することを、第４発明に
あっては、赤色、青色のカラーフィルター層を、赤色、
青色の順番に形成することを、それぞれ特徴とするもの
である。

（作用）本発明は、有機顔料を含有するポリイミド樹脂から成る
赤色、緑色、青色の３色のカラーフィルター層を受光面
に接するように設けた受光素子の製造方法において、カ
ラーフィルター層を形成する順序として、緑色、赤色、
青色という順序を選べば、他の順序を選んだ場合に比べ
て混色が少なくなることを実験的に発見したことに基づ
いてなされたものである。したがって、本発明の製造方
法を用いれば、各カラーフィルター間の混色が少なくな
って、分光特性に誤差が生じにくくなるものであり、ま
た、本発明にあっては、ポリイミド樹脂に有機顔料を含
有せしめたカラーペーストを用いたことにより、耐熱性
や耐湿性、耐光性に優れた受光素子が得られるものであ
る。

（実施例）以下、本発明の実施例について説明する。第１図（、）
乃至（１１）は本発明の一実施例に係る受光素子の製造
方法を説明するための図である。また、第２図は同上の
製造工程図である。以下、各工程について説明する。

（ｉ）受光素子の形成工程（第１図（、）参照）カラー
フィルターを有する受光素子の製造に際しては、まず、
通常の半導体製造プロセスを用いてシリコン基板１の表
面に受光部２を形成する。

受光部２にはアルミニウム膜よりなる電極パターン７を
被着して、受光素子を形成する。

（ｉｉ）カラーペーストの塗布、セミキュアの工程（第
１図（ｂ）参照）カラーフィルター用の耐熱性カラーペースト８を受光部
２が形成されたシリコン基板１の表面に塗布する。耐熱
性カラーペースト８は、溶剤と、溶剤に対して不溶な有
機顔料と、ポリイミド前駆体とから成る。第１色目のカ
ラーペースト８をシリコン基板１上に少量滴下し、スピ
ンナー（例えばミカサ製ＩＨ−ＤＳ型）を用いて、５０
０　ｒｐｍの回転数で５秒、さらに３０００ｒｐ＋ａの
回転数で３０秒の条件で塗布膜を形成する。この塗布膜
を通風乾燥機を用いて、１４０℃の空気中で３０分間セ
ミキュアする。第１色目のカラーペースト８としては、
緑色を選ぶ。

使用される耐熱性カラーペーストの成分を例示すれば、
次の通りである。

（１）　　一般式但し、ＲＩ＝芳香族炭化水素環又は複素環Ｒ２：水素又
は炭素数１〜１０の炭化水素基で示されるポリマー。

（ＩＩ）　　一般式但し、Ｒ５：芳香族炭化水素環又は複素環Ｒ２：水素又
は炭素数１〜１０の炭化水素基で示されるポリマー。

（ｎｌ）　　一般式但し、Ｒ１：芳香族炭化水素環又は複素環Ｒ２：水素又
は炭素数１〜１０の炭化水素基で示されるポリマー。

上記（Ｉ　）、（ＩＩ　＞、（ＤＩ）のいずれかのポリ
マー１００ｇに対し、緑色顔料として、カラー・インデ
ックスＮｏ、７４１６０のピグメントＧｒｅｅｎ３６、
同Ｎｏ、７４２６０のピグメントＧ　ｒｅｅｎ　７等で
示されるフタロシアニングリーン系顔料を１０〜３００
ｇの割合で混合して、緑色のカラーペーストとする。な
お、カラーペーストの塗布を行う前に、受光面の凹凸を
平坦化するために、受光面にポリイミド層を形成してお
いても良い。

（ｉｉｉ）レジスト塗布、プリベークの工程（第１図（
ｃ）参照）カラーペースト８が塗布されて、セミキュアされたシリ
コン基板１を通風乾燥機から取り出し、冷えてくるのを
待って、フォトレジスト９を塗布する。本実施例では、
ポジレジストであるシブレイ社製の゛マイクロポジット
フォトレジスト１４００−３１”（商品名）を用いた。

フォトレジスト９の塗布もスピンナーを用いて行うもの
であり、５ｏｏｒｐ蹟の回転数で５秒、さらに２００　
Ｏｒｐｍの回転数で３０秒の条件で塗布膜を形成する。

プリベークは、通風乾燥機を用いて９０℃の窒素ガス（
Ｎ２ガス）中で３０分間行う。

（ｉｖ）露光工程（第１図（Ｃ）参照）次に、マスクア
ライナ−を用いてシリコン基板１への露光位置を調整し
た後、７０ｍＪの露光を行い、受光面上及びその近傍の
みにフォトレジスト９が残るように、フォトマスクを介
して紫外線による露光を行う。

（ｖ）レジスト現像、エツチングの工程（第１図（ｄ）
　、　（ｅ）参照）次に、露光を終えたシリコン基板１のフォトレジストリ
を現像する。現像液としては、シブレイ社製のマイクロ
ポジット“ＭＦ−３１２デベロツパー″（商品名）と水
とを、１：１で混合したものを用いて、液温２２℃で６
０秒かけてレジスト現像を行う。その後、余分なカラー
ペースト層のエツチングを行う。エツチングを終えたシ
リコン基板１を水でリンスし、Ｎ２ガスを吹き付けて乾
燥させる。

（ｖｉ）レジスト剥離、リンス、キュアの工程（第１図
（ｆ）参照）次に、カラーペースト層の上に残っているフォトレジス
トリを剥離させるために、シリコン基板１を酢酸ブチル
中に浸漬・撹拌し、５分後に取り出し、イソプロピルア
ルコールでリンスした後、Ｎ２ガスを吹き付けて乾燥さ
せ、その後、通風乾燥機で３００℃のＮ２ガス中で３０
分間キュアせしめて、緑色のカラーフィルター層３を得
る。

なお、実施例では、フォトレジスト９としてボジレジス
トを用いる例を示したが、ネガレジスト（例えば日立化
成工業社製のネガ型レジスト’ＲＵ−Ｉ１００Ｎ”（商
品名））を用いても良い。

（ｖｉｉ）第２色目のカラーフィルターの作成工程（第
１図（ｇ）参照）次に、第２色目のカラーフィルター層４の作成に入るが
、第２色目のカラーフィルター層４の作成においても、
カラーペースト８を塗布し、キュアするまで、第１色目
と同等のプロセス（ｉ）〜（Ｖ）を繰り返す。第２色目
のカラーフィルター層４は、赤色とする。赤色のカラー
ペーストとしては、前述のポリマー（Ｉ　）、（ＩＩ　
）、（Ｉ［）のいずれか１００ｇに対し、赤色顔料とし
て、カラー・インデックスＮｏ、７３９０５のピグメン
トＲｅｄ２０９、同Ｎｏ、４６５００のピグメントＶｉ
ｏｌｅｔ１９等で示されるキナクリドン系顔料を１０〜
３００ｇの割合で混合したものを用いる。

（ｖｉｉ）第３色目のカラーフィルターの作成工程（第
１図（ｈ）参照）次に、第３色目のカラーフィルターの作成に入るが、第
３色目のカラーフィルターの作成においても、カラーペ
ースト８を塗布し、キュアするまで、第１色目と同等の
プロセス（ｉ）〜（ｖ）を繰り返す。第３色目のカラー
フィルターは、青色とする。青色のカラーペーストとし
ては、前述のポリマー（Ｉ　）、（ｎ　）、（Ｉ［）の
いずれか１００ｇに対し、青色顔料として、カラー・イ
ンデックスＮｏ、７４１６０のピグメントＢｌｕｅ１５
−３、同Ｎｏ、７４１６０のピグメントＢＩｕｅ１５−
４等で示されるフタロシアニンブルー系顔料を１０〜３
００ｇの割合で混合したものを用いる。

このように、受光面を複数個持つ受光素子の場合、色の
異なる有機顔料を含むカラーペーストを用いて、前述の
ようにフォトリングラフィ法を繰り返すことによって、
各受光面にそれぞれ色の異なるカラーフィルターを取り
付けることができ、それぞれのカラーフィルターに含ま
れる有機顔料の種類によって主に決まる分光特性を持つ
分光検出受光素子を形成することができる。そして、フ
ィルター形成工程を、緑色、赤色、青色の順番に行１ｂ
− うことにより、各々が混色しないようにカラーフィルタ
ー層３．４．５が得られる。第３図はシリコンチップ上
に設けた青色、緑色、赤色の各カラーフィルターの特性
を示している。なお、この特性を得るために、第４図に
示す特性の赤外カットフィルターを外付けしている。

第２発明乃至第４発明については、前述の第１発明の実
施例において、青色、赤色、緑色についてのフィルター
形成工程をそれぞれ省略した実施例、及び、各実施例に
ついて第１色目と第２色目の形成工程を逆にした比較例
とを製造し、その混色の程度を比較してみた。その結果
、第１色目と第２色目との混色は、フィルター形成工程
を逆の順序で行う比較例の場合よりも少なくなることを
確認した。

なお、受光素子としては、実施例において例示したホワ
イトバランスセンサーの他にも、共通のチップに処理回
路と受光素子とを有する集積回路チップ（ＩＣチップ）
、輝度測定用センサーや２次元イメージセンサ−（ＣＣ
ＤやＭＯＳによる固体撮像素子）、測色センサー等が考
えられる。

（発明の効果）以上のように本発明にあっては、有機顔料を含有するポ
リイミド樹脂から成る赤色、緑色、青色の３色のカラー
フィルター層を受光面に接するように有する受光素子の
製造方法において、カラーフィルター層を形成する順序
として、緑色、赤色、青色という順序を選べば、他の順
序を選んだ場合に比べて混色が少なくなるという事実を
発見したことに基づいてなされたものであり、これによ
って、各カラーフィルター層の混色が少なくなり、分光
特性に誤差が少ない受光素子を製造できるという効果が
ある。

また、第２発明乃至第４発明にあっては、赤色、緑色、
青色のうちのいずれか２色のカラーフィルター層を形成
する順序として、それぞれ、赤色のカラーフィルター層
より′も先に緑色のカラーフィルター層を、青色のカラ
ーフィルター層よりも先に緑色のカラーフィルター層を
、青色のカラーフィルター層よりも先に赤色のカラーフ
ィルター層を形成するようにしたから、第１色目と第２
色目とを逆の順序で形成する場合に比べて、混色が少な
くなり、分光特性に誤差が少ない受光素子を製造できる
という効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（１１）は本発明の一実施例に係る受
光素子の製造方法を説明するための説明図、第２図は同
上の製造工程図、第３図はカラーフィルターの分光透過
率特性を示す図、第４図は受光素子に外付けされる赤外
カットフィルターの分光透過率特性を示す図、第５図は
従来の受光素子の断面図、第６図は従来の受光素子の製
造工程図、第７図（ａ）乃至（ｅ）は従来例の製造方法
を説明するための説明図である。３．４．５はカラーフィルター層である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ポリイミド樹脂に有機顔料を含有せしめて成るカ
ラーフィルター層を受光面と接するように設けた受光素
子の製造方法において、赤色、緑色、青色のカラーフィ
ルター層を、緑色、赤色、青色の順番に形成することを
特徴とする受光素子の製造方法。
（２）ポリイミド樹脂に有機顔料を含有せしめて成るカ
ラーフィルター層を受光面と接するように設けた受光素
子の製造方法において、赤色、緑色のカラーフィルター
層を、緑色、赤色の順番に形成することを特徴とする受
光素子の製造方法。
（３）ポリイミド樹脂に有機顔料を含有せしめて成るカ
ラーフィルター層を受光面と接するように設けた受光素
子の製造方法において、緑色、青色のカラーフィルター
層を、緑色、青色の順番に形成することを特徴とする受
光素子の製造方法。
（４）ポリイミド樹脂に有機顔料を含有せしめて成るカ
ラーフィルター層を受光面と接するように設けた受光素
子の製造方法において、赤色、青色のカラーフィルター
層を、赤色、青色の順番に形成することを特徴とする受
光素子の製造方法。