JPS6385601A - カラ−フイルタ−を有する受光素子の製造方法 - Google Patents

カラ−フイルタ−を有する受光素子の製造方法

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JPS6385601A
JPS6385601A JP61231402A JP23140286A JPS6385601A JP S6385601 A JPS6385601 A JP S6385601A JP 61231402 A JP61231402 A JP 61231402A JP 23140286 A JP23140286 A JP 23140286A JP S6385601 A JPS6385601 A JP S6385601A
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JP
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color filter
light
color
wafer
film
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JP61231402A
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Yoshitaka Shibata
柴田 良隆
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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
法に閃するものであり、カラー用の固体撮像素子や分光
測定用の分光検出素子等の製造に適するものである。
(従来の技術) 従来、カラーフィルターを有する受光素子の製造方法と
して、ゼラチンやカゼイン、ポリビニルアルコールなど
の染色基質を染料にて染色した有機膜カラーフィルター
を、半導体受光素子のチップ表面に直接取り付けること
が提案されている。
また、受光素子における受光部及びその近傍にのみ染色
基質を形成するために、フォトリソグラフィ法を用いる
ことが提案されている。このフォトリングラフィ法を用
いる場きには、周知のように、マスクアライナ−を用い
てフォトマスクとウェハーとの位置きわせを高精度で行
う必要がある。
(発明が解決しようとする問題点) 前述した従来の有機膜カラーフィルターを受光部に設け
る場きには、フォトリングラフィ工程を行うとき、染色
基質は染色前なので略無色透明であり、従って染色基質
を通してウェハーに面のパターンを容易に認識すること
ができる。このため、マスクアライナ−を用いたフォト
マスクとウェハーとの位置合わせも問題なく行える。
しかしながら、例えば、有wiFlを混合したポリイミ
ド樹脂からなるカラーフィルターをウェハー表面に設け
る場き、ウェハー表面に既に着色された塗布膜が形成さ
れた状態で位置合わせを行う必要があるので、通常の位
置合わせマークでは認識しに<<、位置合わせ作業が困
難になるという問題がある。このため、オートマスクア
ライナ−を用いる場合には、パターノコ2識に時間がか
かったり、パターン認識ができなかったりして、製造プ
ロセスの自動化の妨げになるという問題もあった。
また、フォトリソグラフィ法によるカラーフィルターの
形成工程を複数回繰り返して複数の種類のカラーフィル
ターをウェハー上に形成する渇きには、位置合わせ作業
を何度も行う必要があるので、特に正確に且つ効率的に
位置合わせ作業を行い得るようにすることが強く望まれ
る。
本発明は上述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、フォトリングラフィ法を複数
回繰り返してウェハー上の複数の受光部にt!数の種類
のカラーフィルター層を形成する際の位置合わせマーク
を簡単に認識できるようにして、マスクアライメント作
業を容易に行えるようにしたカラーフィルターを有する
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) 本発明に係るカラーフィルターを有する受光素子の製造
方法にあっては、ウェハーにt!数の受光面を有する受
光素子を形成する工程の後、フォトリソグラフィ法によ
り受光素子の受光面に接するようにカラーフィルターを
形成する工程を複数回繰り返して、複数揮類のカラーフ
ィルターを有する受光素子を製造する方法において、ア
ルミニウム配線またはアルミニウム遮光膜をフォトリン
グラフィ法により形成する際に同時にアルミニウム膜に
て、上記各カラーフィルター形成工程に対応する位置合
わせマークを形成し、カラーフィルターD成工程毎に異
なる上記位置合わせマークを使用することを特徴とする
ものである。
(fヤ用) 本発明の製造方法にあっては、上述のように、受光部に
カラーフィルター層を形成する際の位置合わせマークが
アルミニウム膜で形成されているので、ウェハー上の位
置合わせマークと周囲とのコントラストを高くすること
ができ、したがって、カラーフィルター層を通してでも
、位置合わせマークを簡単に認識することができ、フォ
トマスクとウェハーとの位置合わせ作業を容易に行うこ
とができるものである。しかも、この位置合わせマーク
は、フォトリングラフィ法を用いてウェハーの表面に配
線用のアルミニウム膜や遮光用のアルミニウム膜を形成
する際に同時に形成するようにしたから、単に、アルミ
ニウム膜を形成する際のフォトマスクのパターンを寸前
するだけで形成することができるものである。また、特
に本発明にあっては、各カラーフィルターの形成工程毎
に異なる位置きわせマークを使用しているので、使用済
みの位置合わせマークについてはカラーフィルター層に
て覆われ、そのために、同じフォトマスクで2重露光し
たり、いずれかのフォトマスクについての露光を忘れる
ような不都合の生じるおそれが全くなくなり、複数回の
位置合わせ作業を正確且つ効率的に行うことができるも
のである。
(実施例) 以下、本発明の好ましい実施例を図面と共に説明する。
第1図は本発明の製造方法において用いられるウェハー
を示す図であり、第1図(a)はOFA方式(ofia
xis方式)の場合、同121 (b)はTTL方式(
through−the−1ens方式)の場6をそれ
ぞれ示している。
OFA方式の場合には、ウェハ−1°全体に対して、2
組の位置合わせマーク20 (20a、20b。
20c)を形成している0位置合わせマーク20 a 
20b、20cが設置されたエリア21については、チ
ップを形成することはできない0位置合わせマーク20
a、20b、20cの設置間隔は、例えばウェハーサイ
ズがΦ76である場合には5011±5、同Φ100で
ある場合には70m輪±5、同Φ125である場合には
90mm±5とされる。
TTL方式の場合には、ウェハー1′上の個々のフィー
ルド1a毎に複数(例えば2組又は4組)の位置合わせ
マーク20 (20a、20b、20c)を形成するも
のである0位置合わせマーク20(20a、20b、2
0c)の設置箇所は、各フィールド1aの隅部(コーナ
一部)とされることが一般的であり、4隅又は対角線上
の2隅に配置することが多い。
第4図(a)(b)は、位置合わせマーク20の形状を
示している。第4図(a)に示す位置合わせマーク20
は#型であり、OFA方式について用いる場合には、例
えば線長さl= 648μ鴎、線巾2〜3μ鶴、線間隔
d=70.czm、寸法h=508μmとし、TTL方
式について用いる場合には、例えばその約1/10の寸
法とする。第4図(b)に示す位置合わせマーク20は
、X字型であり、OFA方式について用いられる場合に
は、例えば線長さ1= 1414μ鴎、線中=3〜4μ
鴫、寸法h−10OOμ晴とし、TTL方式について用
いる場合には、例えばその約1/10の寸法とする。こ
れらの位置合わせマーク20は、ウェハー1′上にフォ
トリソグラフィ法を用いてアルミニウム膜よりなるTh
極極少ターン又は、遮光部パターンを形成する際に、同
じアルミニウム膜を用いて形成されるものである。
第2図(a)はOFA方式の場合に用いられるマスクア
ライナ−の概略構成を示している。ウェハー1°上の位
置合わせマーク20は、検出光学系31を介して、位置
検出器32により検出される。
検出光学系31は、露光用の縮小レンズ33と相互の位
置関係が一定となるように取り付けられている。露光を
行う際には、ウェハー1゛を測定位置から露光位置にシ
フトさせるものである。
一方、第2図(b)はTTL方式の場合に用いられるマ
スクアライナ−の概略構成を示している。
この方式では、ウェハー1°上の位置合わせマーク20
m、20b、20cは、縮小レンズ33と、フォトマス
ク11の縁に設けられたレチクル22とを介して、位置
検出器32により検出される0wi小レンズ33は、露
光用に用いられるものを位置測定用に共用しているので
、本方式ではウェハー1°の測定位置と露光位置とは同
じであり、位置測定後にウェハー1′をシフトさせる必
要はない。
なお、第3図はTTL方式において用いられる位置会わ
せマーク20をフィールド1aの4隅に設けた例を示す
図である。第3図(a)はフィールド1a内において、
チップが占めるエリア1bと、チップの周囲に形成され
た位W fわせマーク20のパターンとを示している。
ウェハー1′は、第3図(b)に示されるように、複数
のフィールド1aに分割されており、各フィールド1a
につき1個のチップが形成されるものである。
次に、上述のような位置合わせマーク20を付加された
ウェハー1′を用いて、フォトリソグラフィ法によりカ
ラーフィルターを有する受光素子を!!8!造する工程
について説明する。
まず、第5図(a)(b)は本発明の製造方法により製
造されるカラーフィルターを有する受光素子の断面ti
J造を示す図である。第5図(a)はアルミニウム配線
と同時に位置合わせマークを形成した場合、第5図(b
)はアルミニウム遮光膜と同時に位置合わせマークを形
成した場合を示している。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測定できるようになっている。シ
リコン基板1の表面には、通常の半4体製造プロセスを
用いて受光部2が形成されており、各受光部2の表面に
はそれぞれ赤色フィルター3、緑色フィルター4及び青
色フィルター5が受光面上及びその近傍を覆うように設
けられている。各フィルター3〜5のに面には、トップ
コート膜6が施されており、表面が平坦化されている。
シリコン基板1の縁部には、アルミニウム膜7よりなる
配線部と位置会わせマーク20a、20b、20cとが
形成されている。尚、第5図(b)において、42は層
間絶縁膜であり、CVD膜あるいはポリイミド膜がらで
きており、第5 [Z (b)ではチップの一部しかカ
バーしていないようになっているが、受光面を含めてチ
ップ全表面(但しポンディングパッド部を除く)をカバ
ーするようにしても良い(全表面をカバーするような状
態になればカラーフィルター3,4゜5と受光部2との
間にN悶絶縁膜が配置される。)第6図はカラーフィル
ターを作成するための製造工程を示す図である。また、
第7図及び第8図は各工程の説明図である。以下、これ
らの図を参照しながら、各工程について説明する。尚、
第7図及び第8図の各工程はウェハー単位で処理される
ものであるが、図面は1個のチップのみを示している。
(i)受光素子の製造工程 (第7図(a)又は第8図(a)参照)シリコン基板1
の表面に受光部2を形成する工程及びアルミニウム膜7
よりなる電極パターンを形成する工程については、通常
の半導体製造プロセスが用いられる。アルミニウム膜7
よりなる電極パターンを形成する工程においては、位r
l1合わぜマーク20a、2013,20cを電極パタ
ーンと同じアルミニウノ、膜を用いて同時に形成する(
第7図(a)参照)、なお、完成した受光素子の表面に
は、透明なポリイミド樹脂層あるいはCVD法によるP
 S G膜よりなる表面深護膜15を形成しても良い。
その後、必要に応じてアルミニウム膜よりなる遮光部4
1を形成する。この遮光部41を形成する工程を行う場
6には、位置合わせマーク20a、20b、20cを遮
光部41と同じアルミニウム膜を用いて同時に形成する
ものである(第8図(、)参照)。
(11)カラーペーストの塗布、セミキュアの工程(第
7図(b)又は第8図(b)参照)次に、カラーフィル
ター用の耐熱性カラーペースト8を受光素子が形成され
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Wl1m料と
、ポリイミド前駆体とから成る。塗布に際しては、予め
、受光素子を形成されたシリコン基板1を20m、20
b、20cQ℃のN2ガス中で10分間乾燥させた後、
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IIH−DS型)を
用いて、500rp+sの回転数で5秒、さらに300
0 rpm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、赤色、緑色、青
色のうちどの色を用いても良い。
第9図はスピンナーを用いたカラーペースト8の塗布の
様子を示す図である。溶剤とポリマーとを混ぜたワニス
に有a顔料を混ぜてカラーペースト8とし、このカラー
ペースト8を例えばビーカーからシリコン基板1の表面
に注ぐ(第9図(a)9照)、シリコン基板1はスピン
ナーを用いて高速度で回転駆動されており、シリコン基
板1の表面に注がれたカラーペースト8は、遠心力によ
りシリコン基板1の表面に一様に分散する(第9図(b
)参照)、第10図はスピンナーの回転数と塗布膜厚と
の関係を示す図である。この図から明らかなように、ス
ピンナーの回転数を上げることにより、塗布膜厚を3く
することができる。なお、第10図において、各線はカ
ラーペーストを塗布する場合の特性(赤色Q印、緑色Δ
印、青色・印)を示している。
カラーペーストの塗布工程において、使用される耐熱性
カラーペーストの成分を例示すれば、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10
0Fiに対し、有機順料について、 赤色順料として、カラー・インデックスNo、7390
5のピグメントRed209、同No、46500のピ
グメントViolet19等で示されるキナクリドン系
IM料; 又は、 緑色Wi料として、カラー・インデックスNo、741
60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; 又は、 青色顔料として、カラー・インデックスN097416
0のピグメントBIue15−3、同No、74160
のピグメントBlue15−4等で示されるフタロシア
ニンブルー系顔料; のいずれかを10〜300gの割合で混合されてなるカ
ラーフィルター用耐熱性カラーペースト・を用いること
が可能である。
(iii)レジスト塗布、プリベークの工程(第7図(
c)又は第8図(c)9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0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、500 rpmの
回転数で5秒、さらに2Qa、2Ql+。
2OcOOrp輪の回転数で30秒の条件で塗布膜を形
成する。プリベークは、通m 92 熾機を用いて90
℃の窒素ガス(N2ガス)中で30分間行う。
(iv)露光工程(第7図(d)又は第8図(d)参照
)次に、マスクアライナ−を用いてシリコン基板1への
露光位置を調整する。このとき、シリコン基板1のに面
に形成されたアルミニウム膜よりなる位置合わせマーク
20 aを用いることによって周囲との良好なコントラ
ストが得られるので、位置合わせを容易に行うことがで
きるものである。
位置きわせを完了した後、70nJL7)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リが残るよ
うに、フォトマスク11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7図(e)
又は第8図(e)9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、
シブレーダ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60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)レジスト刊術、リンス、キュアの工程(第7図
<n又は第8[Z(r)参照)次に、カラーペースト層
の上に残っているフオ)・レジスト9を7.vi3させ
るために、シリコン基板1f!:酢酸エチル中に浸漬・
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°CのN2ガス中で30分間キュ
アせしめる。
なお、実施例では、フォトレジストつとしてポジレジス
トを用いる例を示したが、ネガレジスト(例えば日立f
ヒ成工業社製のネガ望レジスト″“RU−1100N″
(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
7図(g)又は第8図(g)参照〉次に、第2色目のカ
ラーフィルターのIY成に入るが、第2色目のカラーフ
ィルターのイヤ成においても、カラーペースト8を塗布
し、キュアするまで、第1色口と同等のプロセス(ii
)〜(vi)を繰り返す、このときのシリコン基板1上
の位置合わせマークは、マーク20bを用いる。この場
合にも、第1色目の場合と同様に周囲との良好なコント
ラストが得られるので、位置なわせは容易である。
第2色目は、赤色、緑色、青色のうち、第1色目を除く
2色のうち、どちらの色を選んでもよい。
たとえば、第1色目が赤色であれば、第2色目は緑色と
して良い。
(婦)第3色目のカラーフィルターの(を成工程(第7
図(1+)又は第8図(11)フ照)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(ii)
〜(ν;)を繰り返す、このときの位置合わせマークは
、マーク20cを用いる。この場合にも、第1色目及び
第2色目の場合と同様に周囲との良好なコントラストが
得られるので、位置合わせは容易である。第3色目は、
赤色、緑色、青色のうち、第1色目と第2色目とを除く
残りの1色となる。たとえば、第1色目が赤色で、第2
色目は緑色であれば、第3色目は青色ということになる
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v1顔料を含むカラーペースI・を用いて、前
述のように複数個の位置合わせマークを用いてフォトリ
ソ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V%皿料
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。
(ix)トップコート膜の塗布工程 3色のカラーフィルター3.4.5を同一シリコン基板
1上に作成し終えた後、最後にトップコート膜6を形成
する。トップコートr!:1.6を形成するには、例え
ば日本合成ゴム社WAJ S Rポリイミド“JIA−
1−2”(商品名)を、0.5μ…の膜厚で塗布し、ベ
ークする。ベーキング条件は、150℃の雰囲気で1時
間である。トップコート膜6としては、この他に、例え
ば日本合成ゴム社製の表面平坦化剤“JSS−17”(
商品名)を用いて形成しても良い。
このトップコート膜6を施す目的は、前述の(ii)〜
(vii)の工程により形成された着色ポリイミドカラ
ーフィルターの表面には、いわゆるオレンジピール状の
肌あれが発生し、表面の乱反射による光透過率の低下を
招くことが多いので、トップコート膜6によって表面を
平坦化して表面の乱反射を防止し、光透過率を向上させ
るためである。第12図乃至第14図に示されるように
、光透過率はトップコーティングが施されることにより
、数%改善されている。第12図乃至第14図は、前述
の工程により作成された青色、赤色及び緑色のクラ−フ
ィルターの分光透過率特性をそれぞれ示す図であり、実
線で示した特性はトップコーティングかない場合、破線
で示した特性はトップコーティングがある場合の特性を
それぞれ示している。
また、第11図はトップコーティングの施されていない
青色のカラーフィルターについて、mWを変えた場合の
分光透過率特性の変化を示すものであり、■はスピンナ
ーの最終的な回転数が2000 rpmである場合、■
は同3000rp−である場合、■は同4000 rp
mである場合の分光透過率特性をそれぞれ示している。
さらに、第15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16[Jに示す特性の赤
外カットフィルターを外f1けしでいる。
fif&に、トップコート膜6にて覆われたアルミニウ
ム膜7よりなる配線を露出させてポンディングパッド部
を形成する。このためには、フォトリソグラフィ法を用
いてポンディングパッド部のトップコート膜6を除去す
るものである。
なお、本発明の方法によってwA造される受光素子とし
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ICや、輝度測定用センサーや2次元イメージセン
サ−(CCDやMOSによる固体撮像素子)、潤色セン
サー等が考えられる。また、受光素子以外の分野への応
用として、カラー液晶表示板やカラー液晶テレビのよう
な表示素子用のカラーフィルターに用いることも考えら
れる。
(発明の効果) 以上のように、本発明にあっては、受光部にカラーフィ
ルターを形成する際の位置合わせマークがアルミニウム
膜で形成されているので、位置会わせマークを簡単に認
諾することができ、フォトマスクとウェハーとの位置合
わせ作業を容易に行うことができるという効果があり、
しかも、この位置合わせマークは、フォトリングラフィ
法を用いてウェハーの表面にアルミニウム膜を形成する
際に同時に形成するようにしたから、配線用又は遮光用
のアルミニラ1、膜を形成する際のフォトマスクのパタ
ーンを変更するだけで形成することができ、製造コスト
のアップにはならないという利点がある。さらにまた、
本発明にあっては、各カラーフィルターの形成工程毎に
異なる位置合わせマークを使用しているので、使用済み
の位置合わせマークについてはカラーフィルターにて覆
われるため、同じフォトマスクで2重露光したり、いず
れかのフォトマスクについての露光を忘れるような下部
なの生じるおそれが全くなくなり、複数回の位置合わせ
作業を正確且つ効率的に行うことができるという効果を
有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明の一実施例に係る製造方法に用い
られるウェハーの正面図、同[] (b)は同上の他の
実施例に係る製造方法に用いられるウェハーの要部正面
図、第2図(a)は第1図(a)の実施例に用いるマス
クアライナ−の概略構成を示す斜視図、第2図(b)は
第1図(b)の実施例に用いるマスクアライナ−の概略
構成を示す斜視図、第3図(、>(b)は第2図(b)
のマスクアライナ−に用いる他のウェハーの要部正面図
及び全体正面図、第4図(、)(b)は前記各実施例に
おいて用いられる位置合わせマークの正面図、第5図(
a) (b)は同上の製造方法により’X! 3mされ
たカラーフィルターを有する受光素子の断面図、第6図
は同上の製造工程を示す工程図、第7図(、)乃至(I
t)及び第8図(、)乃至(lI)は同上の製造工程の
各々を説明するための説明図、第9 @ (a) (b
)はカラーペーストの塗布工程分示す説明図、第10図
はスピンナーの回転数と塗布膜厚との関係を示す図、第
11!2乃至第150はカラーフィルターの分光透過率
特性を示す図、第16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f!特性を示す図である。 1”はウェハー、7はアルミニウム膜、20,20a、
20b、20cは位置合わせマーク、41は遮光部であ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ウェハーに複数の受光面を有する受光素子を形成
    する工程の後、フォトリソグラフィ法により受光素子の
    受光面に接するようにカラーフィルターを形成する工程
    を複数回繰り返して、複数種類のカラーフィルターを有
    する受光素子を製造する方法において、アルミニウム配
    線またはアルミニウム遮光膜をフォトリソグラフィ法に
    より形成する際に同時にアルミニウム膜にて、上記各カ
    ラーフィルター形成工程に対応する位置合わせマークを
    形成し、カラーフィルター形成工程毎に異なる上記位置
    合わせマークを使用することを特徴とするカラーフィル
    ターを有する受光素子の製造方法。
JP61231402A 1986-09-30 1986-09-30 カラ−フイルタ−を有する受光素子の製造方法 Pending JPS6385601A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01142701A (ja) * 1987-11-30 1989-06-05 Toppan Printing Co Ltd カラーフィルター用基板
JPH0232302A (ja) * 1988-07-21 1990-02-02 Kyodo Printing Co Ltd カラーフィルタの製造方法
US4996417A (en) * 1989-06-13 1991-02-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Color filter device

Cited By (3)

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