专利名称：彩色滤光片，和安装有彩色滤光片的光学传感器，及其制造方法
技术领域：
本发明涉及彩色滤光片，和装有彩色滤光片的光学传感器，及其制造
方法，特别是RGB传感器中的彩色滤光片。
背景技术：
近年，手机和液晶显示设备等中，为调整背光的光量，有些情况下安 装光学传感器，例如RGB传感器。RGB传感器能够将波长380nm至780nm 范围之内的可见光区分检测成与红(R)、绿(G)、蓝(B)相对应的三种 颜色信号。RGB传感器具有由可见光传感器，和选择性地透过RGB各颜 色的光透过膜组合而成的构造。作为可见光传感器，与检测出来的颜色数 目相对应，设置有三个光电二极管。各个光电二极管的受光面上配置有 RGB的光透过膜中任一种。可见光传感器的基本特性和光电二极管的基本 特性相同，各种光电二极管的特性基本上是共同的。
在图9中，表示现有RGB传感器100的剖面图(图9的上侧部分) 和平面图(图9的下侧部分)。在平面形状为矩形的半导体基板102表面 附近，由光电二极管构成的学元件104与RGB各种颜色相对应地形成有 多个。例如，如果半导体基板102是P型半导体基板，可以使用由在该基 板表面附近添加N型杂质而形成的PN节而构成的光学元件104。这种情 况下，如果光入射到添加了N型杂质的区域内，由于光电变换作用，光转 变为电能。特别的，将这种N型杂质的区域称为受光部。
在形成有光学元件104等的半导体基板102上，形成选择性地透过 RGB各颜色的光透过膜106、 108、 110，形成RGB彩色滤光片。光透过 膜106、 108、 110配置在互相不同的光学元件104上。例如，光透过膜106 采用只让与"R"相对应的波长范围的光透过的物质形成，光透过膜108 采用只让与"G"相对应的波长范围的光透过的物质形成，光透过膜110 采用只让与"B"相对应的波长范围的光透过的物质形成。作为光透过膜106、 108、 110的材料，可以采用以颜料着过色的感光性树脂材料。
各光透过膜106、 108、 110，形成为其中相邻的光透过膜的边界被配 置在元件分离区域112上。通过这样，如上所述，在每个光学元件104上 选择性地形成光透过膜106、 108、 110。
接着，对现有RGB传感器100上的彩色滤光片的制造方法进行说明。 此外，彩色滤光片的制造，如图10所示，在形成有多个RGB传感器IOO 的半导体晶片102的状态下进行。RGB传感器100在彩色滤光片的形成后， 通过切割从半导体晶片102上切分出来。进一步，通过CSP (Chip size package)等封装技术，完成装有RGB传感器100的最终产品。
首先，说明与半导体晶片102上各个RGB传感器100的"R"相对应区 域上光透过膜106的形成工序。通过旋转涂敷法等，覆盖半导体晶片102 (半导体基板102)上的整个表面，涂敷含有红色颜料的感光性树脂材料。 之后，采用光掩模对该感光性树脂材料进行曝光，然后进行显影处理，由 此在各个RGB传感器IOO上，以图9的平面图中所示矩形的形状，形成 与"R"对应的光透过膜106。接着，在与"G"对应的区域上，形成与"G" 对应的光透过膜108。与"G"对应的光透过膜108采用和"R"的情况相 同的方法形成。最后，在与"B"对应的区域内，采用同样方法，形成与 "B"对应的光透过膜110。
构成RGB传感器100的矩形半导体基板102，分别与排列成一列的三 种颜色R， G和B的每一种相对应，区划出三个矩形的区域。通过上述制 造过程，以与半导体基板102的三个矩形区域相一致的矩形形状，形成构 成现有RGB传感器IOO的彩色滤光片的光透过膜106、 108、 110。
作为与上述彩色滤光片形成相关的技术文献，列举JP特开 2006-163316号公报。
上述现有彩色滤光片的形成技术，在第二颜色之后的颜色("G"、 "B")光透过膜的形成工序中，第一颜色("R")光透过膜的图案为矩形 的情况下，即，光透过膜上有直角部分的情况下，涂敷第二颜色之后的感 光性树脂材料时，感光性树脂材料在半导体晶片整体上没有均匀的扩展， 存在发生涂敷不均匀的问题。具体的，如图11所示，把感光性树脂材料 112在半导体晶片102的中心附近滴下，通过旋转涂敷在半导体晶片102
整个面上进行涂敷时，如果第一颜色的光透过膜上存在直角部分，由于感
光性树脂材料112容易在上述直角部分分开成两部分，沿第一颜色的光透
过膜侧壁扩展，从而难以越过第一颜色的光透过膜而扩展。这种影响下， 在应该形成第二颜色光透过膜的区域内，难以均匀的涂敷感光性树脂材料
112。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供一种由在基板上形成的透过颜色不同的 多种光透过膜构成的彩色滤光片，上述多种光透过膜选择性地配置在上述 基板上所设置的多个光学元件的每一个上，该彩色滤光片中，上述光学元 件上所配置的上述光透过膜，具有形成了角切除部分而使其没有直角部分 的平面形状。
同时，在相邻光学元件之间，形成元件分离区域，上述角切除部分在 元件分离区域上重叠形成。
图1 图6是示意出与本发明实施方式相关的彩色滤光片制造方法的
各工序的剖面图和平面图。
图7是与本发明其他实施方式相关的彩色滤光片的示意平面图。
图8是与本发明另一实施方式相关的彩色滤光片的示意平面图。
图9是现有的彩色滤光片的示意剖面图和平面图。
图10是设置在半导体晶片上的RGB传感器的示意平面图。
图11是示意出与现有光学传感器相关的彩色滤光片的制造方法的工
序的平面图。
具体实施例方式
针对本发明实施方式中的彩色滤光片的制造方法，参照图1 图6进 行详细说明。本实施方式中，特别针对RGB传感器1中彩色滤光片的制 造方法进行说明。图1 图6分别是示意出采用本发明彩色滤光片制造方 法的RGB传感器1的构造的剖面图和平面图。在图1 图6各图的上侧部
分示出RGB传感器1的剖面图，在下侧部分同之上的剖面图水平方向位 置相对应地示出RGB传感器1的平面图。本实施方式中，虽然按照"R"、 "G"、 "B"的顺序对形成彩色滤光片的制造方法进行说明，但不必按照 这个顺序进行限制。
图1表示"R"的彩色滤光片形成工序。在半导体基板2的表面上， 三个矩形光学元件4形成一列。另外，光学元件4和现有光学元件104的 构成相同。更进一步，为了将光学元件4之间电隔离，而设置元件分离区 域6。元件分离区域6沿光学元件4的边形成，和现有的构成相同。
在设置有光学元件4的半导体基板2上的整个面上，使用旋转涂敷法 等涂敷光透过膜8。另外，虽然在图1中只对一个RGB传感器进行图示， 但同现有彩色滤光片制造过程相同，本发明中的彩色滤光片制造过程，也 对如图10中所示那样排列在半导体晶片102中的多个RGB传感器1实行。 光透过膜8采用含有红色颜料的感光性树脂材料。以下，虽以使用负片型 感光性树脂材料的例子进行说明，即使使用正片型感光性树脂材料，基本 上如果把光掩模的透光区域和遮光区域颠倒过来，就同样可以实现本制造 方法。
在光透过膜8上配置光掩模(未图示)，依靠透过光掩模的光，对光 透过膜8进行曝光。这里，由于采用负片型感光性树脂材料，所以使用使 得光在形成"R"彩色滤光片的区域内透过，在这以外的区域进行遮光的 这种光掩模。被光照射的部分(形成"R"光透过膜8的区域)，感光性树 脂材料发生硬化，这以外的部分不发生硬化。
之后，通过利用显影液的蚀刻法消除曝光时被遮光而没有被感光的光 透过膜8。结果形成图2中所示图案的光透过膜8。这种光透过膜8的平 面形状，基本上对应于光学元件4的形状，大体上是矩形，在其四个角处 存在角切除部分IO。即，光透过膜8的准确形状是，从矩形去掉直角的顶 部而形成的八角形。因此，在构图过的光透过膜8上，角部分都是钝角(大 于90度小于180度)。
另外，为形成角切除部分10而去掉的矩形顶部，最好被设定为不与 光学元件4相重叠。即，应该避免光学元件4不被光透过膜8覆盖而露出 光学元件4。按照以上来做，形成与"R"对应的彩色滤光片。
接着，关于与"G"对应的彩色滤光片制造方法，使用图3 图4说 明。对应于"G"的彩色滤光片同对应于"R"的彩色滤光片的制造方法 基本相同。
如图3所示，覆盖在形成有"R"光透过膜8的半导体基板2的整个 面上，通过旋转涂敷法等，涂敷含有绿色颜料的感光性树脂材料(光透过 膜12)。在该第二颜色("G")光透过膜12的涂敷工艺中，如果像现有工 艺那样在第一颜色("R")的光透过膜8上没有角切除部分10，就不能覆 盖半导体晶片102的整体而均匀涂敷光透过膜12，发生涂敷不均匀。特别 的，这种问题显著存在于，按照对于RGB传感器设备特性的要求，形成 薄的彩色滤光片的情况中。在形成薄的彩色滤光片的情况下，由于感光性 树脂材料滴下的量少，如图11所示，感光性树脂材料变得难于越过已经 形成的光透过膜。然而，像本发明这样，通过在第一颜色光透过膜8上设 置角切除部分IO，即使在形成薄的彩色滤光片情况下，感光性树脂材料可 以容易地越过己经形成的光透过膜进行扩展，不会发生涂敷不均匀，可以 在半导体晶片102和RGB传感器1上均匀地涂敷第二颜色光透过膜12。
之后，在光透过膜12上配置未图示的光掩模12，依靠透过光掩模的 光，对光透过膜12进行曝光，只对光透过膜12的与"G"对应的区域有 选择地进行固化。通过显影处理，与曝光时被遮光而没有被硬化的"R"、 "B"相对应的区域的光透过膜12，被采用显影液的蚀刻去除。这样的结 果是，形成图4中所示图案的光透过膜12。这种光透过膜12也具有同"R" 光透过膜8相同的角切除部分14。 S卩，为形成光透过膜12的角切除部分 14而去除的矩形顶部也不和光学元件4相重合，使得在"R"的光学元件 4和"G"的光学元件4之间的边界附近的元件分离区域6露出来。并且， 最好让对应于"R"的光透过膜8和对应于"G"的光透过膜12相接的边 形成在元件分离区域6上。
另夕卜，"R"的光透过膜8和"G"的光透过膜12不一定要接触。例 如，光透过膜12与光透过膜8可以相重叠而形成。但是，光透过膜8和 光透过膜12的边界部分设置在元件分离区域6的形成区域内是很适当的。 具体的，光透过膜8和光透过膜12接触的情况下，接线的端部(八个角 部分中光透过膜8和光透过膜12相接触的两个角部分〉最好形成在元件
分离区域6上。另外，在光透过膜8和光透过膜12在边界部分重叠的情 况下，光透过膜8的一边和光透过膜12的一边相交叉的交叉点最好形成 在元件分离区域6上。
现有彩色滤光片的制造方法，由于在光学元件上无间隙的形成各光透 过膜，因此由于掩模偏差，例如，在应该形成"R"光透过膜的光学元件 上形成了"B"光透过膜，这种情况下，为了检测出各个光透过膜没有在 适当位置形成这种品质不良，必须切断RGB传感器观察其剖面。与此相 对，本发明中，通过在各光透过膜上形成角切除部分，可以简单的观察确 认光透过膜是否恰当配置在对应的光学元件4上。具体的，因为透过特定 波长范围的光，所以从RGB传感器1的上面也可以观察确认在光透过膜 下层形成的元件分离区域6。因此，可以确认"R"光透过膜8和"G"光 透过膜12的接线的端部或交叉点是否形成在光学元件4R和光学元件4G 之间形成的元件分离区域6的范围内。由此能够简单高效率的进行检验不 良品质的操作。
其次，对于与"B"对应的彩色滤光片的制造方法，使用图5 图6 进行说明。与"B"对应的彩色滤光片和与"R"、 "G"对应的彩色滤光片 的制造方法基本相同。
如图5所示，覆盖形成有"R"和"G"的光透过膜8、 12的半导体 基板2的整个面上，通过旋转涂敷法等，涂敷含有蓝色颜料的感光性树脂 材料(光透过膜16)。之后，把未图示的光掩模配置在光透过膜16上，依 靠透过光掩模的光，对光透过膜16进行曝光，只对光透过膜16的与"B" 相对应的区域选择性地进行固化。通过显影处理，与曝光时被遮光而没有 被硬化的"R"、 "G"相对应的区域的光透过膜16，被采用显影液的蚀刻 去除。结果形成图6所示图案的光透过膜16。该光透过膜16也具有同"R"、 "G"的光透过膜8、 12相同的角切除部分18。
按照以上来做，形成RGB传感器1中的彩色滤光片。彩色滤光片形 成后，也可以形成覆盖RGB传感器1整个面的保护膜(未图示)。
另外，如上所述，现有技术中，形成薄的彩色滤光片的情况下，涂敷 不均匀变得显著，即使在形成厚的彩色滤光片的情况下，如果在各光透过 膜8、 12、 16上没有角切除部分10、 14、 18,由于各光透过膜8、 12、 16
的高低差异，存在之后形成的保护膜中发生涂敷不均匀的情况。因此，即 使在形成厚的彩色滤光片的情况下，通过像本发明这样设置角切除部分
10、 14、 18，也能够在半导体晶片102上均匀地形成保护膜。
并且，RGB各光透过膜8、 12、 16不一定具有相同的厚度。例如，存 在形成"G"的光透过膜12薄于"R"和"B"的光透过膜8、 16的情况。 即使在这样的情况下，由于在各光透过膜8、 12、 16上存在角切除部分10、 14、 18，因此也能够在光透过膜上均匀涂敷层叠保护膜。
另外，彩色滤光片形成之前，可以在半导体基板2上形成平坦化膜。 通过层叠平坦化膜，能够让之后形成的多种颜色的光透过膜没有高低差别 地形成，从而能够防止发生涂敷不均匀。并且，通常，在半导体基板2上 设置由金属层和绝缘层构成的布线层。这种情况下，为了阻止入射到光学 元件4的光的衰减，可以在光学元件4上的绝缘膜中设置开口部分。在这 样的情况下，也最好在布线层上形成平坦化膜。
另外，按照对RGB传感器1设备特性的要求，RGB各颜色的光透过 膜8、 12、 16的面积可以不同。即使在这种情况下，通过在各光透过膜8、 12、 16上设置角切除部分10、 14、 18，在涂敷第二颜色以后的光透过膜 时，可以防止发生涂敷不均匀。
其次，采用图7说明本发明的其他实施方式。另外，虽然图7中只是 对与RGB传感器的"R"相对应的部分进行图示，对于其他的"G"、 "B" 也是相同的。在本实施方式中，光透过膜8的角部分成为被曲线切除的形 状。通过将光透过膜8切成曲线形状，与图6所示的切除了角部分但仍然 有角部分的形状相比，，第二颜色以后的光透过膜可以更加均匀的涂敷在 半导体晶片102的整个面上。
对于本发明的又一实施方式，釆用图8说明。上述实施方式中，RGB 传感器l是矩形，而本实施方式中的RGB传感器是圆形。圆形RGB传感 器的情况，在三等分的区域内，形成与RGB各颜色对应的光透过膜。本 实施方式中，切下三等分扇形形状的角部分，构成角切除部分IO、 14、 18。 即使在这样的圆形RGB传感器上，如果光透过膜具有角切除部分10、 14、 18，也能够不发生涂敷不均匀而形成光透过膜。另外，圆形RGB传感器 中，在圆的中心部分可以不设置角切除部分IO、 14、 18。
在以上的实施方式中，虽然对于以RGB构成的彩色滤光片进行了说 明，但本发明并不仅限于此，也可以是由C (青色)、M (洋红色)、Y (黄 色)、G (绿色)构成的互补色系的彩色滤光片。
另外，虽然对与RGB传感器1中安装的彩色滤光片相关的实施方式 进行了说明，本发明也可以适用于液晶显示设备等其他设备上的彩色滤光 片的制造。
另外，光学元件1也可以是在P型半导体基板中添加N型杂质而形成 N阱层，并在该N阱层内添加P型杂质而得到的PNP结，并且，也可以 是由PIN结形成的光学元件1。更进一步，可以是在N型半导体基板中添 加有P型杂质的光学元件1，这种情况下，添加有P型杂质的区域成为受 光部。即，作为光学元件l，可以是半导体基板2受光，并将这些光转换 为电信号的光学元件。在多个相邻光学元件l的间隙中，形成有用来将光 学元件1相互之间电隔离的元件分离区域6。元件分离区域6，例如，在 光学元件l由上述PN结构成的情况下，可以是添加高浓度P型杂质而构 成。
如上所述这样，本发明的彩色滤光片的光透过膜，由于有角切除部分， 在形成第二颜色以后的光透过膜时，感光性树脂材料可以在半导体晶片的 整体上均匀的扩展，能够防止发生涂敷不均匀。
权利要求
1.一种彩色滤光片，由在基板上形成的透过颜色不同的多种光透过膜构成，上述多种光透过膜选择性地配置在上述基板上设置的多个光学元件的每一个上，该彩色滤光片中，上述光学元件上配置的上述光透过膜，具有形成角切除部分而使其没有直角部分的平面形状。
2. 根据权利要求l所述的彩色滤光片，其特征在于 在相邻的上述光学元件之间，形成元件分离区域，在上述元件分离区域上形成上述角切除部分。
3. 安装有权利要求1所述的彩色滤光片的光学传感器。
4. 安装有权利要求2所述的彩色滤光片的光学传感器。
5. —种彩色滤光片的制造方法，上述彩色滤光片由在基板上形成的 透过颜色不同的多种光透过膜构成，上述多种光透过膜选择性地配置在上 述基板上设置的多个光学元件的每一个上，上述彩色滤光片的制造方法具有在上述基板整个面上涂敷上述光透过膜的光透过膜涂敷工序；和 将在上述基板上涂敷的上述光透过膜，构图成规定的平面形状的构图 工序，上述平面形状，具有角切除部分而没有直角部分。
6. 根据权利要求5所述的彩色滤光片的制造方法，其特征在于 还具有在相邻的上述光学元件之间形成元件分离区域的工序， 上述构图工序中，以使得上述角切除部分和上述元件分离区域相重叠的方式对上述光透过膜进行构图。
全文摘要
采用透过颜色不同的多种光透过膜为RGB传感器的多个受光元件分别制造彩色滤光片。此时，先前某受光元件上形成的光透过膜的图案如果有直角部分，接着涂敷的光透过膜不能均匀地在半导体晶片的整体上扩展，容易发生涂敷不均匀。为解决这个问题，使得先形成的光透过膜的图案作为具有角切除部分的平面形状，而不产生直角部分。
文档编号H01L27/14GK101339265SQ200810128889
公开日2009年1月7日 申请日期2008年6月24日 优先权日2007年7月5日
发明者八木巧司, 大岛浩嗣 申请人:三洋电机株式会社;三洋半导体株式会社