JPS6325602A - Color filter for color solid-state image pickup element - Google Patents
Color filter for color solid-state image pickup elementInfo
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- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、カラービデオカメラ等の固体撮像素子の色フ
ィルタとして用いられるカラー固体撮像素子用色フィル
タに関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a color filter for a color solid-state image sensor used as a color filter for a solid-state image sensor such as a color video camera.
本発明は、サファイア基板表面に金属イオンを選択的に
イオン注入し、熱処理を施して発色させたものをカラー
ビデオカメラ等のカラー固体撮像素子のフィルタとする
ことにより、
安価で量産が図れ、イε転性及び安定性に優れたカラー
固体撮像素子用色フィルタを提供しようとするものであ
る。The present invention enables mass production at low cost by selectively implanting metal ions into the surface of a sapphire substrate and applying heat treatment to develop color, which can be used as a filter for color solid-state imaging devices such as color video cameras. It is an object of the present invention to provide a color filter for a color solid-state image sensor that has excellent ε conversion properties and stability.
近年、業務用、家庭用カラービデオカメラが普及してき
ており、このようなカラービデオカメラにおいては、1
影すべき被写体の各部の明暗をそれに比例した電気信号
に変換する電荷結合素子(CCD)、いわゆるカラー固
体撮像素子が撮像管に?(−7わって用いられるように
なっている。In recent years, color video cameras for business and home use have become popular.
Is the image pickup tube equipped with a charge-coupled device (CCD), a so-called color solid-state image sensor, which converts the brightness and darkness of each part of the object to be photographed into electrical signals proportional to the brightness and darkness of each part of the object to be photographed? (-7 is now used.
ところで、カラービデオカメラに用いられるカラー固体
撮像素子においては、カラー逼影を行うために被写体の
色情報を分離するカラー固体1最像素子用色フィルタを
その表面に積層するか又は張付ける必要がある。By the way, in a color solid-state image pickup device used in a color video camera, in order to perform color densification, it is necessary to laminate or paste a color filter for the first color solid-state image element on the surface of the device, which separates the color information of the subject. be.
そして、上記カラ一固体描像素子用色フィルタは、一般
にガラス基板上にゼラチン等の着色性有機材料膜を塗布
形成し、フォトレジスト形成技術を駆使して、上記有機
材料膜を部分的に染めると言う処理を繰り返すことによ
って3原色の色フィルタにするという方法で製造されて
いる。The above-mentioned color filters for solid-state imaging elements are generally formed by coating a colored organic material film such as gelatin on a glass substrate, and then partially dyeing the organic material film using photoresist forming technology. It is manufactured by repeating this process to create a three-primary color filter.
しかしながら、このような色フィルタは、ゼラチン等の
着色性有機材料からなっているため耐熱性が極めて低く
、また劣化し易くフィルタ特性の経時変化が生じたり、
色素をゼラチンに定着させる際の均一性が得にくいとい
った様々な問題がある。However, since such color filters are made of colored organic materials such as gelatin, they have extremely low heat resistance, and are susceptible to deterioration, resulting in changes in filter characteristics over time.
There are various problems such as difficulty in achieving uniformity when fixing dyes to gelatin.
その他、干渉フィルタを色フィルタとして使用すること
も検討されているが、これは干渉膜厚に非常に高い精度
が要求されるため、製造が難しく高価なものとなってし
まい、カラー固体撮像素子用色フィルタとしては実用的
ではない。In addition, the use of interference filters as color filters is being considered, but this requires extremely high precision in the thickness of the interference film, making it difficult and expensive to manufacture. It is not practical as a color filter.
上述のように、有機系材料によって色フィルタを作製し
た場合には、材料の特性からその安定性や信頼性の点で
、また干渉フィルタの場合には、製造上や価格の点で解
決すべき問題点がある。As mentioned above, when color filters are made from organic materials, there are issues to be solved in terms of stability and reliability due to the characteristics of the material, and in the case of interference filters, there are issues to be resolved in terms of manufacturing and cost. There is a problem.
そこで本発明は、上述の従来の問題点を解決するために
提案されたものであって、安価で量産が図れ、信頼性及
び安定性に優れたカラー固体撮像素子用色フィルタを提
供することを目的とする。The present invention was proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and aims to provide a color filter for a color solid-state image sensor that can be mass-produced at low cost and has excellent reliability and stability. purpose.
本発明は、上述の目的を達成するために、サファイア基
板表面に金属イオンを選択的にイオン注入し、熱処理を
施して発色させたことを特徴とするものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is characterized in that metal ions are selectively implanted into the surface of a sapphire substrate and then heat treated to develop color.
本発明の色フィルタは、サファイア基板という極めて化
学的、熱的に安定な材料を使用しているため、経時変化
することなく安定性に優れている。The color filter of the present invention uses a sapphire substrate, which is an extremely chemically and thermally stable material, and therefore has excellent stability without changing over time.
また、色フィルタの着色を金属イオン注入という技術的
に6育立された方法を用いて行っているため、信頼性や
生産性が格段に向上する。Furthermore, since the color filters are colored using the technically well-established method of metal ion implantation, reliability and productivity are significantly improved.
さらに、所望の色を金属イオンの選択によって容易に得
ることができる。Furthermore, the desired color can be easily obtained by selecting the metal ion.
以下、本発明について説明する。 The present invention will be explained below.
本発明者は、サファイア基板上に所定の金属イオンを注
入し熱処理することによって、金属イオンの注入部分が
所定の色に発色する現象に着目して本発明を完成したも
のである。The present inventor completed the present invention by focusing on the phenomenon that, by implanting predetermined metal ions onto a sapphire substrate and subjecting the substrate to heat treatment, the portion into which the metal ions are implanted develops a predetermined color.
この金属イオン注入部分の発色現象については、斉藤ら
(Japanese Jounal of Appli
ed Physics(ジアバニーズ ジャーナル オ
ブ アプライドフィジイフクス) 24 (1985)
880 )によって報告されており、それには、例え
ばFe”、Go”″等の金属イオンをサファイア基板上
にlXl0”〜3X10”イオン/C己で注入し100
0℃、3時間熱処理した場合には、これら金属イオンを
注入した部分が各々黄茶色あるいは明青色に発色したと
報告されている。Regarding the coloring phenomenon of the metal ion implanted part, Saito et al.
ed Physics (Giabanese Journal of Applied Physics) 24 (1985)
880) reported that, for example, metal ions such as Fe", Go", etc. were implanted onto a sapphire substrate at a concentration of 1X10" to 3X10" ions/C.
It is reported that when heat treated at 0° C. for 3 hours, the areas into which these metal ions were implanted developed a yellowish-brown or bright blue color, respectively.
本発明者がさらに検討を加えた結果、その他の金属イオ
ンについても、例えば次の表に示すような発色をするこ
とが確認された。As a result of further investigation by the present inventor, it was confirmed that other metal ions also develop colors as shown in the following table, for example.
(注:濃度は、イオン注入濃度を表しており、3000
人の深さに注入するときの濃度である。)そこで本発明
では、サファイア基板を前述の金属イオンのイオン注入
によって選択的に発色させ、これを色フィルタとする。(Note: The concentration represents the ion implantation concentration, 3000
This is the concentration when injecting to the depth of a person. ) Therefore, in the present invention, the sapphire substrate is selectively colored by ion implantation of the aforementioned metal ions, and this is used as a color filter.
実際、このような現象を利用してカラー固体撮像素子用
色フィルタを製造するには、次のような方法によればよ
い。In fact, the following method may be used to manufacture a color filter for a color solid-state image sensor using such a phenomenon.
先ず、第1図に示すように、厚さ0.3μmのすファイ
ア基板(1)上に所定のバクーンを設置すたCVD5i
O□、フォトレジスト(3)等を用いて選択的に窓開け
を行う。そして、このようにして形成された窓部(4)
に、第2図に示すように、通常のイオン注入法を用いて
、例えば・3原色によって構成される色フィルタを作製
する場合には、co+イオンを400keV程度のエネ
ノーギーで1×101″Cll1−2程度注入する。そ
の後、電気炉等により800℃程度の温度で約3時間熱
処理を行う。First, as shown in FIG.
Selectively open windows using O□, photoresist (3), or the like. And the window part (4) formed in this way
As shown in Fig. 2, when producing a color filter composed of, for example, three primary colors using a normal ion implantation method, co After that, heat treatment is performed at a temperature of about 800° C. for about 3 hours using an electric furnace or the like.
上述の処理を行うことにより、Co”イオンの注入部分
(2)が緑色に発色する。By performing the above-described processing, the Co'' ion implanted portion (2) develops a green color.
続いて、先程形成したサファイア基板(1)上の窓部(
4)の位置を変え、そこに3原色を構成する赤、青の発
色をする金属イオンを注入し熱処理を行い金属イオン注
入部分(2)を各色に発色させる。Next, the window portion (
The position of 4) is changed, and metal ions that produce red and blue, which constitute the three primary colors, are implanted there, and heat treatment is performed to cause the metal ion implanted portion (2) to develop each color.
ここで、窓部(4)をスリット状とすれば、例えば第3
図に示すように、サファイア基板(1)上に赤色部2R
,緑色部2G、青色部2Bがストライブ状に配色され、
ストライプ状色フィルタとなる。Here, if the window part (4) is made into a slit shape, for example, the third
As shown in the figure, there is a red part 2R on the sapphire substrate (1).
, the green part 2G and the blue part 2B are colored in a stripe pattern,
It becomes a striped color filter.
勿論、サファイア基板(1)上に形成される配色の形状
はこれに限らず、略基盤の目のようなモザイク形状とし
て形成してもよい。Of course, the shape of the color scheme formed on the sapphire substrate (1) is not limited to this, and may be formed in a mosaic shape that is substantially like the eyes of the base.
上記配色の形状は、単にCVD5 i O2,フォトレ
ジスト(3)等に設ける窓部(4)の形状によってのみ
決められるもので、窓部(4)は非常に簡単に形成する
ことができ、形成された窓部(4)に金属イオンを注入
することも容易に行うことができる。The shape of the above color scheme is simply determined by the shape of the window (4) provided in the CVD5 i O2, photoresist (3), etc. The window (4) can be formed very easily, and It is also possible to easily implant metal ions into the window portion (4).
このようにして形成された窓部(4)に所定の発色をす
る金属イオンを注入し、熱処理を行い金属イオン注入部
分(2)を発色させ所望のカラー固体撮像素子用色フィ
ルタ(10)となる。Metal ions that develop a predetermined color are injected into the window portion (4) thus formed, and heat treatment is performed to develop the metal ion implanted portion (2) into a desired color solid-state image sensor color filter (10). Become.
なお、この例では金属イオン注入後ただちに熱処理を施
し一金属イオン毎に発色させているが、所望の発色をす
る数種類の金属イオンを予め注入し終えた後に熱処理を
施し、−度の熱処理で色フィルタとなるように作製して
もよい。Note that in this example, heat treatment is applied immediately after metal ion implantation to develop color for each metal ion, but heat treatment is performed after several types of metal ions that produce the desired color have been implanted in advance, and the color is created by heat treatment at -degrees. It may also be manufactured to serve as a filter.
補色によって構成される色フィルタを作製する場合にも
、3原色の色フィルタを作製する時と同様の手法によれ
ばよく、例えばFe”イオンを4QQkeV程度のエネ
ルギーでI X 10 ”cm−”程度注入し、電気炉
等により800℃程度の温度で約3時間熱処理を行えば
、Fe’イオンの注入部分(2)は黄色に発色する。When producing a color filter composed of complementary colors, the same method as when producing a color filter of three primary colors may be used. For example, Fe" ions are irradiated with an energy of about 4QQkeV at about I x 10 "cm-". When the Fe' ions are implanted and heat treated at a temperature of about 800° C. for about 3 hours in an electric furnace or the like, the Fe' ion implanted portion (2) develops a yellow color.
このようにして作製されるカラー固体遇像素子用色フィ
ルタ(10)は、1/4〜2/3インチ程度と非常に小
型なものであるため、数インチ(2〜4インチ)程度の
大きさのものを作製しておき、それを所定の大きさに分
割することによって一度に多数のカラー固体fii&像
素子用色フィルタ(10)を得ることもできる。The color filter (10) for a color solid-state imaging element produced in this way is very small, measuring about 1/4 to 2/3 inch, and therefore has a size of about several inches (2 to 4 inches). It is also possible to obtain a large number of color solid color filters (10) for color solid-state fii and image elements at once by preparing one and dividing it into predetermined sizes.
上述のような色フィルタを固体描像素子の表面に接着す
ることにより、カラー固体撮像素子が得られる。A color solid-state imaging device can be obtained by adhering a color filter as described above to the surface of the solid-state imaging device.
以上に述べたように、本発明のカラー固体撞像素子用色
フィルタは、サファイア基板上に所定の色を示す金属イ
オンをイオン注入法により注入し所定の条件にて熱処理
を施すことにより発色させ、色フィルタとしたものであ
る。As described above, the color filter for a color solid-state image element of the present invention is produced by injecting metal ions exhibiting a predetermined color onto a sapphire substrate using an ion implantation method and heat-treating the sapphire substrate under predetermined conditions. , a color filter.
したがって、本発明の色フィルタは、極めて化学的、熱
的に安定なサファイア基板を使用しているため、経時変
化するこ六なく安定性に優れたものとなる。Therefore, since the color filter of the present invention uses a sapphire substrate which is extremely chemically and thermally stable, it has excellent stability without being subject to change over time.
また、金属イオン注入と言う技術的に確立された方法を
用いているためその制御性1発色の均一性等信φR性が
高い。Furthermore, since a technically established method called metal ion implantation is used, its controllability, uniformity of color development, and reliable φR properties are high.
さらに、−度に大きなものを作製し、その後分割して所
望の大きさのフィルタを得ることができるため、生産性
に優れている。Furthermore, since it is possible to produce a large filter at a time and then divide it to obtain a filter of a desired size, productivity is excellent.
さらにまた、所定の条件と金属イオンの選択によって、
所望の色を容易に得ることができるため、色フィルタが
容易にしかも安価に量産することができる。Furthermore, depending on the predetermined conditions and selection of metal ions,
Since a desired color can be easily obtained, color filters can be easily mass-produced at low cost.
第1図及び第2図は本発明のカラー固体撮像素子用色フ
ィルタの製造工程を示す要部拡大断面図で、第1図はサ
ファイア基板の窓開は工程を、第2図は金属イオン注入
工程をそれぞれ示す。
第3図はカラー固体撮像素子用色フィルタの一例を示す
概略平面図である。
1・・・サファイア基板
2・・・金属イオン注入部分
10・・・カラー固体撮像素子用色フイルタ特許出願人
ソニー株式会社
代理人 弁理士 小池 晃
同 田村 ト
第1図
第2図
第3図1 and 2 are enlarged sectional views of main parts showing the manufacturing process of the color filter for a color solid-state image sensor according to the present invention. Each process is shown below. FIG. 3 is a schematic plan view showing an example of a color filter for a color solid-state image sensor. 1...Sapphire substrate 2...Metal ion implantation portion 10...Color filter for color solid-state imaging device Patent applicant Sony Corporation representative Patent attorney Kodo Koike Tamura To Figure 1 Figure 2 Figure 3
Claims (1)
入し、 熱処理を施して発色させたことを特徴とするカラー固体
撮像素子用色フィルタ。[Claims] A color filter for a color solid-state imaging device, characterized in that metal ions are selectively implanted into the surface of a sapphire substrate and colored by heat treatment.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61169481A JPS6325602A (en) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | Color filter for color solid-state image pickup element |
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JP61169481A JPS6325602A (en) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | Color filter for color solid-state image pickup element |
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JPS6325602A true JPS6325602A (en) | 1988-02-03 |
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JP61169481A Pending JPS6325602A (en) | 1986-07-18 | 1986-07-18 | Color filter for color solid-state image pickup element |
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Country | Link |
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- 1986-07-18 JP JP61169481A patent/JPS6325602A/en active Pending
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