专利名称：滤色器材料、滤色器、其制造方法及图像传感器的制作方法
技术区域本发明涉及滤色器材料、滤色器、其制造方法及图像传感器。
背景技术：
在制造被装配在图像传感器中的滤色器时，现在使用的是染色法、电镀法、印刷法、颜料分散法。
其制造方法之一的染色法是利用酸性染料等染料使明胶、胶水、酪蛋白等天然树脂或胺改性的聚乙烯醇等合成树脂构成的染色基材进行染色，制造滤色器，其分光特性及色纯度好。但是，在制造时，因为难以均匀地控制染色及粘着特性，故容易产生色相不均性，另外，也存在染色时将防染工序作为必要工序、从而工序比较麻烦等等问题。
特开2002-323762号公报中公开的技术中，为了制造清晰度、形状、耐热性、耐光性、分光特性好的滤色器，使用通过以下得到的负型着色感光性组合物，其是将使用有含有邻酰肟基的光聚合引发剂的感光性树脂组合物和染料进行搅拌并溶解得到的。
该负型感光性组合物因为含有邻酰肟基(O-Acyloximes)的光聚合引发剂在引发聚合时难以受到氧气阻碍，例如在形成液晶显示元件及电荷耦合元件中的滤色器时，可以形成表面裂纹少，清晰度好，并且染料浸出少的滤色器。
另外，上述公报中，作为制备例之一使用负型感光性组合物，其是通过将作为粘合剂聚合物的聚乙烯吡咯烷酮(BASF公司制造)0.17g、作为光聚合性单体的有机荧光颜料(カセラツド)DPHA(日本化药制造)0.17g、光引发剂1-(4-苯基磺胺酰基苯基(フエニルスルフアニルフエニル))丁烷-1，2-二酮-2-肟-邻苯甲酸酯0.08g、染料Neozapon blue 807(BASF公司制造)0.15g、乳酸乙酯3g混合得到。
另外，有机溶剂优选溶解作为负型着色感光性组合物的成分的粘合剂聚合物、光聚合性单体或低聚物、光聚合引发剂、染料。可使用的有机溶剂例如苯、甲苯、二甲苯等苯类；甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂等溶纤剂类；甲基溶纤剂乙酸酯、乙基溶纤剂乙酸酯、丁基溶纤剂乙酸酯等溶纤剂乙酸酯类；丙二醇一甲基醚乙酸酯、丙二醇一乙基醚乙酸酯、丙二醇一丁基醚乙酸酯等丙二醇一烷基醚乙酸酯类、甲氧基丙酸甲酯、甲氧基丙酸乙酯、乙氧基丙酸甲酯、乙氧基丙酸乙酯等丙酸酯、乳酸甲酯、乳酸乙酯、乳酸丁酯等乳酸酯、二乙二醇一甲基醚、二乙二醇一乙基醚等二乙二醇类、乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等乙酸酯类、二甲基醚、二乙基醚、四氢呋喃、二噁烷等醚类、丙酮、甲基乙基酮、甲基丁基酮、环己酮等酮类等。
但是，现有技术中如后所述，存在滤色器难以实现薄膜化的问题。
在现有技术中，染料作为其它形成粘合剂的树脂、溶剂、热固化剂、光固化引发剂、填充剂、添加剂等构成的滤色器材料的一部分溶入。因此，为了实现滤色器的薄膜化，需要增加滤色器材料中的染料的比例，减少树脂的比例。但是，当增加染料的比例至某一程度或以上时，即使增加热固化剂及光固化引发剂也不充分固化，由于发生上述现象，实际上，使用染料比例增加至大约40重量％或以上的滤色器材料来制造滤色器是非常难以实现的。为此，现实中装配在图像传感器上的滤色器的厚度其极限为约1μm左右，是图像传感器的薄型化、细微化以及高灵敏化的障碍。
特别是形成绿色用的滤光片时，当想利用现有技术得到足够的分光特性时，因为染料量过多而不固化，不能用一层形成，有时利用黄色和青色的2层滤光片的层叠结构形成。由于该2层结构，滤光片的厚度加大。
发明内容
本发明是鉴于上述问题进行的研究，目的在于提供用于实现0.8μm或以下左右的薄膜化的滤色器材料、滤色器的制造方法、以及具备有该滤色器的薄型高灵敏度的图像传感器。
为了实现上述目的，本发明的滤色器材料的特征在于，其含有具有感光性功能的染料。
其中，前述染料的特性也可以是通过感光由自由基聚合、阳离子聚合、以及阴离子聚合中的任意一种进行固化。
其中，前述染料的特性也可以是包含具有丙烯酰基的化合物，通过感光进行自由基聚合。
其中，前述染料的特性也可以是包含具有甲基丙烯酰基的化合物，通过感光进行自由基聚合。
其中，前述染料的特性也可以是包含具有马来酰亚胺基的化合物和烯硫醇(エンチオ一ル)化合物中的至少一种，通过感光进行自由基聚合。
其中，前述染料的特性也可以是包含环氧系化合物、氧杂环丁烷系化合物、乙烯基醚化合物以及丙烯基醚化合物中的至少一种，通过感光进行阳离子聚合。
其中，前述染料的特性也可以是包含环氧化合物，通过感光进行阴离子聚合。
其中，前述染料还可以进一步具有热固化特性。
本发明涉及的滤色器的特征在于，其是通过含有具有感光性功能的染料的滤色器材料形成的。
另外，本发明涉及的滤色器的制造方法的特征在于，在基底上涂布并形成前述滤色器材料的层的工序；从前述层的上方使预定区域曝光的工序；利用显影液除去前述预定区域以外的前述层，并在前述预定区域形成滤色器的工序。
如上所述，通过使用染料本身具有感光性的反应基的物质，通过感光使该染料进行聚合的链式反应，并固化，故基本不需要现有技术中滤色器材料必须的粘合剂，可以形成仅从不需要粘合剂方面来看厚度较薄的滤色器。
本发明涉及的图像传感器的特征在于，其具备前述滤色器。
因为由此可以使全部图像传感器的厚度变薄，故也可以实现图像传感器的高灵敏度化。
本发明涉及的滤色器材料和滤色器的制造方法可以实现滤色器的薄膜化，而且还可以实现设有该滤色器的薄型高灵敏度的图像传感器。
作为本发明的背景技术的更多的内容，将2004年2月19日申请的日本专利申请No.2004-042589在此引入作为参考。
本发明的这些和其它目的、优点和特征从结合用于说明本发明的具体实施方式
的附图对它们进行的下列描述而将变得明显。
图1是本发明的实施方案2涉及的图像传感器的单位像素的剖面图。
图2是表示本发明的实施方案2涉及的图像传感器的滤色器的排列的一个实例的图。
图3A～图3I是说明本发明的实施方案3的滤色器的制造方法的图。
图4A～图4C是说明本发明的实施方案4的滤色器的制造方法的图。
具体实施例方式
下面，使用附图对本发明的最佳实施方式进行说明。
实施方案1本发明涉及的滤色器材料是含有附加有感光性功能的染料的滤色器材料，其感光性固化反应也可以是自由基聚合、阳离子聚合、和阴离子聚合中的任意一种。
作为利用自由基聚合时的材料的例子，可以使用丙烯酸系中的在染料R中加合有丙烯酰基的化合物，即R-CO-CH＝CH2或加合有甲基丙烯酰基的化合物，即R-CO-C(CH3)＝CH2另外，非丙烯酸系中可以使用具有马来酰亚胺基的化合物、烯硫醇(エンチオ一ル)化合物。
当对含有加合有上述感光性功能的染料和光固化引发剂的滤色器材料照射光时，加合感光性功能的染料形成自由基状态，进行聚合的链式反应进行并固化。也就是，可以不使用粘合剂地得到含有染料的聚合物。
另外，利用阳离子聚合时的材料例如有环氧系化合物、氧杂环丁烷系化合物、乙烯醚化合物和丙烯基醚化合物等。
另外，利用阴离子聚合时的材料例如有环氧化合物。
而且，不只是光固化，也可以是和热固化形成一体的双固化体系的滤色器材料。也就是，使滤色器材料含有热固化剂，将热固化的温度设定在约200℃，由此可以通过热固化剂的固化进一步促进固化反应，形成滤色器。
如上所述，本发明涉及的滤色器材料通过使染料本身具有感光固化性的反应基团，通过感光使染料进行聚合的链式反应并固化，所以基本不需要现有技术中滤色器材料必须的粘合剂，可以形成仅从该粘合剂来看厚度较薄的滤色器。也就是，因为可以使滤色器材料中的染料的比例设定在50重量％或以上，故可以实现滤色器达到0.8m或以下左右的薄膜化。
特别是在形成绿色用的滤光片时，当想利用现有技术得到足够的分光特性时，因为染料量过多不固化，不能用1层形成，有时利用黄色和青色的2层滤光片的层叠结构形成。由于该2层结构，产生了滤光片的厚度加大，而且图像传感器的厚度也加大的问题。但是通过使用本发明的滤色器材料，可以容易地制造绿色用滤光片。也就是，可以使绿色用的滤光片单色化。由此可以实现图像传感器的薄膜化，并实现高灵敏度。
实施方案2图1是本发明的实施方案2涉及的图像传感器的单位像素的剖面图。如图1所示，本实施方案2涉及的单位像素100设有半导体基板51、光二极管54、含有遮光膜及配线等的层52、用于平坦化的透明膜59、本发明涉及的滤色器63、透明的平坦化膜64及用于收集入射光的单片显微透镜65。
图像传感器在半导体基板51上等间隔地矩阵状地形成多个光二极管54。光二极管54产生信号电荷，该信号电荷具有满足从图1的上方入射来的光69中到达光二极管54的光的强度的电荷量。另外，形成含有遮光膜及配线等的层52，覆盖在多个光二极管54之间。层52在光二极管54上部具有开口部，使光入射至光二极管54。
另外，在层52及光二极管54的开口部上，形成透明膜59。透明膜59具有电绝缘性，例如利用VCD(化学气相沉积)法成膜的BPSG(硼磷硅玻璃)膜、或利用涂布成膜的树脂膜形成。透明膜59上，在开口部上的区域中形成本发明的滤色器63。滤色器63在图像传感器中以预定的排列配置例如RGB用的元件，使其对应各光二极管54，形成矩阵状。
在滤色器63的上部，形成平坦化膜64。平坦化膜64的上部对应各光二极管54，单片显微透镜65被形成矩阵状。单片显微透镜65将从上方入射的光69集中在光二极管54。
另外，在平坦化膜64上优选设有丙烯酸树脂等具有耐溶剂性的物质，防止后述制造工序中滤色器63的脱色。另外，只要是切断紫外线的膜，就可以防止紫外线照射在滤色器63上发生劣化。
图2是显示本发明的实施方案2涉及的图像传感器的滤色器的排列的一个实例的图。如图所示，在图像传感器200上交替配置形成方格纹状以[G]表示的绿色的滤光片图案，在绿色滤光片图案以外的区域以[R]表示的红色滤光片图案、以及以[B]表示的蓝色滤光片图案。
另外，代替RGB，也可以在受光元件区域上以预定的配置分别对应形成青色、黄色、品红色构成的色滤光片层。另外，将遮光图案的形状作为方格状进行说明，也可以形成为条纹状。
这样，通过使用本发明的滤色器可以使单位像素、特别是图像传感器的厚度被较薄地形成。
实施方案3图3A～图3I是说明本发明的实施方案3的滤色器的制造方法的图。这里以图像传感器用的3种类(RGB)的滤色器的制造方法为例进行说明。
如图3A所示，在形成受光部(光二极管)2的半导体基板1的上部，形成含有配线等的层3，使其避开受光部2的开口部，而且，在其上部形成平坦层(透明膜)4。之后，在平坦层4的上部旋转涂布本发明的第1滤色器的材料5。其次，如图3B所示，在其上部设定确定第1滤色器的形成区域的光掩模8，从其上方利用紫外线(i线)照射，使图案曝光。由此只使预定区域内的第1滤色器材料5固化。然后，利用碱显影液使其显影，利用碱显影液除去预定区域以外的第1滤色器材料5，形成第1滤色器15。这样如图3C所示，在预定的位置形成第1滤色器15。
为了形成和第1滤色器15不同的另外种类的第2滤色器，如图3D所示，在其上部旋转涂布本发明的第2滤色器材料6。然后如图3E所示，设定确定第2滤色器的形成区域的光掩模8，利用紫外线从其上方照射使图案曝光。由此，只使预定区域内的第2滤色器材料6固化。然后，利用碱显影液使其显影，利用碱显影液除去预定区域以外的第2滤色器材料6，形成第2滤色器16。这样如图3F所示，在预定的位置形成第2滤色器16。
而且，为了形成第3滤色器，如图3G所示，在其上部旋转涂布本发明涉及的第3滤色器材料7。然后如图3H所示，设定确定第3滤色器的形成区域的光掩模8，利用紫外线从其上方照射使图案曝光。由此，只使预定区域内的第3滤色器材料7固化。然后，利用碱显影液使其显影，利用碱显影液除去预定区域以外的第3滤色器材料7，形成第3滤色器17。这样如图3I所示，在预定的位置形成第3滤色器17。之后，在各滤色器15～17的上部分别形成显微透镜，做成图像传感器。
另外，旋转涂布可以使用印刷也可以使用薄片的方法。
如上所述，本发明涉及的滤色器的制造方法可以制造薄膜的滤色器，故可以使图像传感器的厚度被较薄地形成。
实施方案4图4A～图4C是说明本发明的实施方案4的滤色器的制造方法的图。这里，作为液晶中的应用，以形成有滤色器的玻璃基板的形成为例进行说明。
首先，如图4A所示，在形成基底的玻璃基板71的上部旋转涂布本发明的滤色器材料72。其次，如图4B所示，设定确定滤色器的形成区域的光掩模78，利用紫外线从其上方照射使图案曝光。由此，只使预定区域内的滤色器材料72固化。然后，利用碱显影液使其显影，利用碱显影液除去预定区域以外的滤色器材料72，如图4C所示，在预定位置形成滤色器73。
另外，也可以不设定如上说明的图案，全部形成滤色器。
如上所述，可以利用本发明涉及的滤色器的制造方法可以制造液晶用的薄膜滤色器。
以上对本发明的实施方式进行了说明，本发明的适用例不限于上述的实施方式。
如上所述，在形成滤色器材料时，为了提高形成滤色器的工序中的特性及滤色器的固化性，也可以添加树脂、溶剂、热固化剂、光固化引发剂、填充剂、添加剂等。
另外，对于曝光工序中使用的紫外线，可以使用i线、g线、h线、或它们的混合线。另外也可以使用其它波长的紫外线及电子线。而且，使用的染料也可以是互补色、也可以是原色。
尽管以上参照附图通过举例的方式对本发明进行了充分地描述，但应注意的是，本领域技术人员能明显的意识到，可以做各种变更和修改，只要这些变更和修改不脱离本发明的范围，则应将它们视为是包括在本发明中。
本发明涉及的滤色器材料、滤色器及其制造方法可以应用在CCD、MOS传感器等所装备的滤色器中。而且可以应用在装载在数字录像照相机、数字静止照相机、带照相机的手机等上的图像传感器、以及液晶用的滤色器，在产业上具有实用性。
权利要求
1.一种滤色器材料，其特征在于，其含有具有感光性功能的染料。
2.根据权利要求1记载的滤色器材料，其特征在于，所述染料通过感光由自由基聚合、阳离子聚合、以及阴离子聚合中的任意一种进行固化。
3.根据权利要求2记载的滤色器材料，其特征在于，所述染料包含具有丙烯酰基的化合物，通过感光进行自由基聚合。
4.根据权利要求2记载的滤色器材料，其特征在于，所述染料包含具有甲基丙烯酰基的化合物，通过感光进行自由基聚合。
5.根据权利要求2记载的滤色器材料，其特征在于，所述染料包含具有马来酰亚胺基的化合物和烯硫醇化合物中的至少一种，通过感光进行自由基聚合。
6.根据权利要求2记载的滤色器材料，其特征在于，所述染料包含环氧系化合物、氧杂环丁烷系化合物、乙烯基醚化合物以及丙烯基醚化合物中的至少一种，通过感光进行阳离子聚合。
7.根据权利要求2记载的滤色器材料，其特征在于，所述染料包含环氧化合物，通过感光进行阴离子聚合。
8.根据权利要求1记载的滤色器材料，其特征在于，所述染料还具有热固化特性。
9.一种滤色器，其特征在于，其是通过含有具有感光性功能的染料的滤色器材料形成的。
10.一种图像传感器，其特征在于，其具备由含有具有感光性功能的染料的滤色器材料形成的滤色器。
11.一种滤色器的制造方法，其特征在于，该方法包含在基底上涂布并形成含有具有感光性功能的染料的滤色器材料的层的工序；从所述层的上方使预定区域曝光的工序；利用显影液除去所述预定区域以外的所述层，在所述预定区域形成滤色器的工序。
全文摘要
本发明提供的滤色器材料(5～7)含有具有感光性功能的染料。其固化反应可以是自由基聚合、阳离子聚合和阴离子聚合中的任意一种。本发明提供的滤色器(15～17)的制造方法包含在基底上涂布并形成含有具有感光性功能的染料的滤色器材料的层(5～7)的工序；从滤色器材料的层(5～7)的上方使预定区域曝光的工序；利用显影液除去预定区域以外的滤色器材料的层(5～7)，在前述预定区域形成滤色器(15～17)的工序。
文档编号H01L27/146GK1657979SQ200510008368
公开日2005年8月24日 申请日期2005年2月21日 优先权日2004年2月19日
发明者驹津智子, 原田充 申请人:松下电器产业株式会社