專利名稱：彩色濾光片，和安裝有彩色濾光片的光學(xué)傳感器，及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及彩色濾光片，和裝有彩色濾光片的光學(xué)傳感器，及其制造
方法，特別是RGB傳感器中的彩色濾光片。
背景技術(shù)：
近年，手機和液晶顯示設(shè)備等中，為調(diào)整背光的光量，有些情況下安 裝光學(xué)傳感器，例如RGB傳感器。RGB傳感器能夠?qū)⒉ㄩL380nm至780nm 范圍之內(nèi)的可見光區(qū)分檢測成與紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)相對應(yīng)的三種 顏色信號。RGB傳感器具有由可見光傳感器，和選擇性地透過RGB各顏 色的光透過膜組合而成的構(gòu)造。作為可見光傳感器，與檢測出來的顏色數(shù) 目相對應(yīng)，設(shè)置有三個光電二極管。各個光電二極管的受光面上配置有 RGB的光透過膜中任一種。可見光傳感器的基本特性和光電二極管的基本 特性相同，各種光電二極管的特性基本上是共同的。
在圖9中，表示現(xiàn)有RGB傳感器100的剖面圖(圖9的上側(cè)部分) 和平面圖(圖9的下側(cè)部分)。在平面形狀為矩形的半導(dǎo)體基板102表面 附近，由光電二極管構(gòu)成的學(xué)元件104與RGB各種顏色相對應(yīng)地形成有 多個。例如，如果半導(dǎo)體基板102是P型半導(dǎo)體基板，可以使用由在該基 板表面附近添加N型雜質(zhì)而形成的PN節(jié)而構(gòu)成的光學(xué)元件104。這種情 況下，如果光入射到添加了N型雜質(zhì)的區(qū)域內(nèi)，由于光電變換作用，光轉(zhuǎn) 變?yōu)殡娔?。特別的，將這種N型雜質(zhì)的區(qū)域稱為受光部。
在形成有光學(xué)元件104等的半導(dǎo)體基板102上，形成選擇性地透過 RGB各顏色的光透過膜106、 108、 110，形成RGB彩色濾光片。光透過 膜106、 108、 110配置在互相不同的光學(xué)元件104上。例如，光透過膜106 采用只讓與"R"相對應(yīng)的波長范圍的光透過的物質(zhì)形成，光透過膜108 采用只讓與"G"相對應(yīng)的波長范圍的光透過的物質(zhì)形成，光透過膜110 采用只讓與"B"相對應(yīng)的波長范圍的光透過的物質(zhì)形成。作為光透過膜106、 108、 110的材料，可以采用以顏料著過色的感光性樹脂材料。
各光透過膜106、 108、 110，形成為其中相鄰的光透過膜的邊界被配 置在元件分離區(qū)域112上。通過這樣，如上所述，在每個光學(xué)元件104上 選擇性地形成光透過膜106、 108、 110。
接著，對現(xiàn)有RGB傳感器100上的彩色濾光片的制造方法進(jìn)行說明。 此外，彩色濾光片的制造，如圖10所示，在形成有多個RGB傳感器IOO 的半導(dǎo)體晶片102的狀態(tài)下進(jìn)行。RGB傳感器100在彩色濾光片的形成后， 通過切割從半導(dǎo)體晶片102上切分出來。進(jìn)一步，通過CSP (Chip size package)等封裝技術(shù)，完成裝有RGB傳感器100的最終產(chǎn)品。
首先，說明與半導(dǎo)體晶片102上各個RGB傳感器100的"R"相對應(yīng)區(qū) 域上光透過膜106的形成工序。通過旋轉(zhuǎn)涂敷法等，覆蓋半導(dǎo)體晶片102 (半導(dǎo)體基板102)上的整個表面，涂敷含有紅色顏料的感光性樹脂材料。 之后，采用光掩模對該感光性樹脂材料進(jìn)行曝光，然后進(jìn)行顯影處理，由 此在各個RGB傳感器IOO上，以圖9的平面圖中所示矩形的形狀，形成 與"R"對應(yīng)的光透過膜106。接著，在與"G"對應(yīng)的區(qū)域上，形成與"G" 對應(yīng)的光透過膜108。與"G"對應(yīng)的光透過膜108采用和"R"的情況相 同的方法形成。最后，在與"B"對應(yīng)的區(qū)域內(nèi)，采用同樣方法，形成與 "B"對應(yīng)的光透過膜110。
構(gòu)成RGB傳感器100的矩形半導(dǎo)體基板102，分別與排列成一列的三 種顏色R， G和B的每一種相對應(yīng)，區(qū)劃出三個矩形的區(qū)域。通過上述制 造過程，以與半導(dǎo)體基板102的三個矩形區(qū)域相一致的矩形形狀，形成構(gòu) 成現(xiàn)有RGB傳感器IOO的彩色濾光片的光透過膜106、 108、 110。
作為與上述彩色濾光片形成相關(guān)的技術(shù)文獻(xiàn)，列舉JP特開 2006-163316號公報。
上述現(xiàn)有彩色濾光片的形成技術(shù)，在第二顏色之后的顏色("G"、 "B")光透過膜的形成工序中，第一顏色("R")光透過膜的圖案為矩形 的情況下，即，光透過膜上有直角部分的情況下，涂敷第二顏色之后的感 光性樹脂材料時，感光性樹脂材料在半導(dǎo)體晶片整體上沒有均勻的擴展， 存在發(fā)生涂敷不均勻的問題。具體的，如圖11所示，把感光性樹脂材料 112在半導(dǎo)體晶片102的中心附近滴下，通過旋轉(zhuǎn)涂敷在半導(dǎo)體晶片102
整個面上進(jìn)行涂敷時，如果第一顏色的光透過膜上存在直角部分，由于感
光性樹脂材料112容易在上述直角部分分開成兩部分，沿第一顏色的光透
過膜側(cè)壁擴展，從而難以越過第一顏色的光透過膜而擴展。這種影響下， 在應(yīng)該形成第二顏色光透過膜的區(qū)域內(nèi)，難以均勻的涂敷感光性樹脂材料
112。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問題，提供一種由在基板上形成的透過顏色不同的 多種光透過膜構(gòu)成的彩色濾光片，上述多種光透過膜選擇性地配置在上述 基板上所設(shè)置的多個光學(xué)元件的每一個上，該彩色濾光片中，上述光學(xué)元 件上所配置的上述光透過膜，具有形成了角切除部分而使其沒有直角部分 的平面形狀。
同時，在相鄰光學(xué)元件之間，形成元件分離區(qū)域，上述角切除部分在 元件分離區(qū)域上重疊形成。


圖1 圖6是示意出與本發(fā)明實施方式相關(guān)的彩色濾光片制造方法的
各工序的剖面圖和平面圖。
圖7是與本發(fā)明其他實施方式相關(guān)的彩色濾光片的示意平面圖。
圖8是與本發(fā)明另一實施方式相關(guān)的彩色濾光片的示意平面圖。
圖9是現(xiàn)有的彩色濾光片的示意剖面圖和平面圖。
圖10是設(shè)置在半導(dǎo)體晶片上的RGB傳感器的示意平面圖。
圖11是示意出與現(xiàn)有光學(xué)傳感器相關(guān)的彩色濾光片的制造方法的工
序的平面圖。
具體實施例方式
針對本發(fā)明實施方式中的彩色濾光片的制造方法，參照圖1 圖6進(jìn) 行詳細(xì)說明。本實施方式中，特別針對RGB傳感器1中彩色濾光片的制 造方法進(jìn)行說明。圖1 圖6分別是示意出采用本發(fā)明彩色濾光片制造方 法的RGB傳感器1的構(gòu)造的剖面圖和平面圖。在圖1 圖6各圖的上側(cè)部
分示出RGB傳感器1的剖面圖，在下側(cè)部分同之上的剖面圖水平方向位 置相對應(yīng)地示出RGB傳感器1的平面圖。本實施方式中，雖然按照"R"、 "G"、 "B"的順序?qū)π纬刹噬珵V光片的制造方法進(jìn)行說明，但不必按照 這個順序進(jìn)行限制。
圖1表示"R"的彩色濾光片形成工序。在半導(dǎo)體基板2的表面上， 三個矩形光學(xué)元件4形成一列。另外，光學(xué)元件4和現(xiàn)有光學(xué)元件104的 構(gòu)成相同。更進(jìn)一步，為了將光學(xué)元件4之間電隔離，而設(shè)置元件分離區(qū) 域6。元件分離區(qū)域6沿光學(xué)元件4的邊形成，和現(xiàn)有的構(gòu)成相同。
在設(shè)置有光學(xué)元件4的半導(dǎo)體基板2上的整個面上，使用旋轉(zhuǎn)涂敷法 等涂敷光透過膜8。另外，雖然在圖1中只對一個RGB傳感器進(jìn)行圖示， 但同現(xiàn)有彩色濾光片制造過程相同，本發(fā)明中的彩色濾光片制造過程，也 對如圖10中所示那樣排列在半導(dǎo)體晶片102中的多個RGB傳感器1實行。 光透過膜8采用含有紅色顏料的感光性樹脂材料。以下，雖以使用負(fù)片型 感光性樹脂材料的例子進(jìn)行說明，即使使用正片型感光性樹脂材料，基本 上如果把光掩模的透光區(qū)域和遮光區(qū)域顛倒過來，就同樣可以實現(xiàn)本制造 方法。
在光透過膜8上配置光掩模(未圖示)，依靠透過光掩模的光，對光 透過膜8進(jìn)行曝光。這里，由于采用負(fù)片型感光性樹脂材料，所以使用使 得光在形成"R"彩色濾光片的區(qū)域內(nèi)透過，在這以外的區(qū)域進(jìn)行遮光的 這種光掩模。被光照射的部分(形成"R"光透過膜8的區(qū)域)，感光性樹 脂材料發(fā)生硬化，這以外的部分不發(fā)生硬化。
之后，通過利用顯影液的蝕刻法消除曝光時被遮光而沒有被感光的光 透過膜8。結(jié)果形成圖2中所示圖案的光透過膜8。這種光透過膜8的平 面形狀，基本上對應(yīng)于光學(xué)元件4的形狀，大體上是矩形，在其四個角處 存在角切除部分IO。即，光透過膜8的準(zhǔn)確形狀是，從矩形去掉直角的頂 部而形成的八角形。因此，在構(gòu)圖過的光透過膜8上，角部分都是鈍角(大 于90度小于180度)。
另外，為形成角切除部分10而去掉的矩形頂部，最好被設(shè)定為不與 光學(xué)元件4相重疊。即，應(yīng)該避免光學(xué)元件4不被光透過膜8覆蓋而露出 光學(xué)元件4。按照以上來做，形成與"R"對應(yīng)的彩色濾光片。
接著，關(guān)于與"G"對應(yīng)的彩色濾光片制造方法，使用圖3 圖4說 明。對應(yīng)于"G"的彩色濾光片同對應(yīng)于"R"的彩色濾光片的制造方法 基本相同。
如圖3所示，覆蓋在形成有"R"光透過膜8的半導(dǎo)體基板2的整個 面上，通過旋轉(zhuǎn)涂敷法等，涂敷含有綠色顏料的感光性樹脂材料(光透過 膜12)。在該第二顏色("G")光透過膜12的涂敷工藝中，如果像現(xiàn)有工 藝那樣在第一顏色("R")的光透過膜8上沒有角切除部分10，就不能覆 蓋半導(dǎo)體晶片102的整體而均勻涂敷光透過膜12，發(fā)生涂敷不均勻。特別 的，這種問題顯著存在于，按照對于RGB傳感器設(shè)備特性的要求，形成 薄的彩色濾光片的情況中。在形成薄的彩色濾光片的情況下，由于感光性 樹脂材料滴下的量少，如圖11所示，感光性樹脂材料變得難于越過已經(jīng) 形成的光透過膜。然而，像本發(fā)明這樣，通過在第一顏色光透過膜8上設(shè) 置角切除部分IO，即使在形成薄的彩色濾光片情況下，感光性樹脂材料可 以容易地越過己經(jīng)形成的光透過膜進(jìn)行擴展，不會發(fā)生涂敷不均勻，可以 在半導(dǎo)體晶片102和RGB傳感器1上均勻地涂敷第二顏色光透過膜12。
之后，在光透過膜12上配置未圖示的光掩模12，依靠透過光掩模的 光，對光透過膜12進(jìn)行曝光，只對光透過膜12的與"G"對應(yīng)的區(qū)域有 選擇地進(jìn)行固化。通過顯影處理，與曝光時被遮光而沒有被硬化的"R"、 "B"相對應(yīng)的區(qū)域的光透過膜12，被采用顯影液的蝕刻去除。這樣的結(jié) 果是，形成圖4中所示圖案的光透過膜12。這種光透過膜12也具有同"R" 光透過膜8相同的角切除部分14。 S卩，為形成光透過膜12的角切除部分 14而去除的矩形頂部也不和光學(xué)元件4相重合，使得在"R"的光學(xué)元件 4和"G"的光學(xué)元件4之間的邊界附近的元件分離區(qū)域6露出來。并且， 最好讓對應(yīng)于"R"的光透過膜8和對應(yīng)于"G"的光透過膜12相接的邊 形成在元件分離區(qū)域6上。
另夕卜，"R"的光透過膜8和"G"的光透過膜12不一定要接觸。例 如，光透過膜12與光透過膜8可以相重疊而形成。但是，光透過膜8和 光透過膜12的邊界部分設(shè)置在元件分離區(qū)域6的形成區(qū)域內(nèi)是很適當(dāng)?shù)摹?具體的，光透過膜8和光透過膜12接觸的情況下，接線的端部(八個角 部分中光透過膜8和光透過膜12相接觸的兩個角部分〉最好形成在元件
分離區(qū)域6上。另外，在光透過膜8和光透過膜12在邊界部分重疊的情 況下，光透過膜8的一邊和光透過膜12的一邊相交叉的交叉點最好形成 在元件分離區(qū)域6上。
現(xiàn)有彩色濾光片的制造方法，由于在光學(xué)元件上無間隙的形成各光透 過膜，因此由于掩模偏差，例如，在應(yīng)該形成"R"光透過膜的光學(xué)元件 上形成了"B"光透過膜，這種情況下，為了檢測出各個光透過膜沒有在 適當(dāng)位置形成這種品質(zhì)不良，必須切斷RGB傳感器觀察其剖面。與此相 對，本發(fā)明中，通過在各光透過膜上形成角切除部分，可以簡單的觀察確 認(rèn)光透過膜是否恰當(dāng)配置在對應(yīng)的光學(xué)元件4上。具體的，因為透過特定 波長范圍的光，所以從RGB傳感器1的上面也可以觀察確認(rèn)在光透過膜 下層形成的元件分離區(qū)域6。因此，可以確認(rèn)"R"光透過膜8和"G"光 透過膜12的接線的端部或交叉點是否形成在光學(xué)元件4R和光學(xué)元件4G 之間形成的元件分離區(qū)域6的范圍內(nèi)。由此能夠簡單高效率的進(jìn)行檢驗不 良品質(zhì)的操作。
其次，對于與"B"對應(yīng)的彩色濾光片的制造方法，使用圖5 圖6 進(jìn)行說明。與"B"對應(yīng)的彩色濾光片和與"R"、 "G"對應(yīng)的彩色濾光片 的制造方法基本相同。
如圖5所示，覆蓋形成有"R"和"G"的光透過膜8、 12的半導(dǎo)體 基板2的整個面上，通過旋轉(zhuǎn)涂敷法等，涂敷含有藍(lán)色顏料的感光性樹脂 材料(光透過膜16)。之后，把未圖示的光掩模配置在光透過膜16上，依 靠透過光掩模的光，對光透過膜16進(jìn)行曝光，只對光透過膜16的與"B" 相對應(yīng)的區(qū)域選擇性地進(jìn)行固化。通過顯影處理，與曝光時被遮光而沒有 被硬化的"R"、 "G"相對應(yīng)的區(qū)域的光透過膜16，被采用顯影液的蝕刻 去除。結(jié)果形成圖6所示圖案的光透過膜16。該光透過膜16也具有同"R"、 "G"的光透過膜8、 12相同的角切除部分18。
按照以上來做，形成RGB傳感器1中的彩色濾光片。彩色濾光片形 成后，也可以形成覆蓋RGB傳感器1整個面的保護(hù)膜(未圖示)。
另外，如上所述，現(xiàn)有技術(shù)中，形成薄的彩色濾光片的情況下，涂敷 不均勻變得顯著，即使在形成厚的彩色濾光片的情況下，如果在各光透過 膜8、 12、 16上沒有角切除部分10、 14、 18,由于各光透過膜8、 12、 16
的高低差異，存在之后形成的保護(hù)膜中發(fā)生涂敷不均勻的情況。因此，即 使在形成厚的彩色濾光片的情況下，通過像本發(fā)明這樣設(shè)置角切除部分
10、 14、 18，也能夠在半導(dǎo)體晶片102上均勻地形成保護(hù)膜。
并且，RGB各光透過膜8、 12、 16不一定具有相同的厚度。例如，存 在形成"G"的光透過膜12薄于"R"和"B"的光透過膜8、 16的情況。 即使在這樣的情況下，由于在各光透過膜8、 12、 16上存在角切除部分10、 14、 18，因此也能夠在光透過膜上均勻涂敷層疊保護(hù)膜。
另外，彩色濾光片形成之前，可以在半導(dǎo)體基板2上形成平坦化膜。 通過層疊平坦化膜，能夠讓之后形成的多種顏色的光透過膜沒有高低差別 地形成，從而能夠防止發(fā)生涂敷不均勻。并且，通常，在半導(dǎo)體基板2上 設(shè)置由金屬層和絕緣層構(gòu)成的布線層。這種情況下，為了阻止入射到光學(xué) 元件4的光的衰減，可以在光學(xué)元件4上的絕緣膜中設(shè)置開口部分。在這 樣的情況下，也最好在布線層上形成平坦化膜。
另外，按照對RGB傳感器1設(shè)備特性的要求，RGB各顏色的光透過 膜8、 12、 16的面積可以不同。即使在這種情況下，通過在各光透過膜8、 12、 16上設(shè)置角切除部分10、 14、 18，在涂敷第二顏色以后的光透過膜 時，可以防止發(fā)生涂敷不均勻。
其次，采用圖7說明本發(fā)明的其他實施方式。另外，雖然圖7中只是 對與RGB傳感器的"R"相對應(yīng)的部分進(jìn)行圖示，對于其他的"G"、 "B" 也是相同的。在本實施方式中，光透過膜8的角部分成為被曲線切除的形 狀。通過將光透過膜8切成曲線形狀，與圖6所示的切除了角部分但仍然 有角部分的形狀相比，，第二顏色以后的光透過膜可以更加均勻的涂敷在 半導(dǎo)體晶片102的整個面上。
對于本發(fā)明的又一實施方式，釆用圖8說明。上述實施方式中，RGB 傳感器l是矩形，而本實施方式中的RGB傳感器是圓形。圓形RGB傳感 器的情況，在三等分的區(qū)域內(nèi)，形成與RGB各顏色對應(yīng)的光透過膜。本 實施方式中，切下三等分扇形形狀的角部分，構(gòu)成角切除部分IO、 14、 18。 即使在這樣的圓形RGB傳感器上，如果光透過膜具有角切除部分10、 14、 18，也能夠不發(fā)生涂敷不均勻而形成光透過膜。另外，圓形RGB傳感器 中，在圓的中心部分可以不設(shè)置角切除部分IO、 14、 18。
在以上的實施方式中，雖然對于以RGB構(gòu)成的彩色濾光片進(jìn)行了說 明，但本發(fā)明并不僅限于此，也可以是由C (青色)、M (洋紅色)、Y (黃 色)、G (綠色)構(gòu)成的互補色系的彩色濾光片。
另外，雖然對與RGB傳感器1中安裝的彩色濾光片相關(guān)的實施方式 進(jìn)行了說明，本發(fā)明也可以適用于液晶顯示設(shè)備等其他設(shè)備上的彩色濾光 片的制造。
另外，光學(xué)元件1也可以是在P型半導(dǎo)體基板中添加N型雜質(zhì)而形成 N阱層，并在該N阱層內(nèi)添加P型雜質(zhì)而得到的PNP結(jié)，并且，也可以 是由PIN結(jié)形成的光學(xué)元件1。更進(jìn)一步，可以是在N型半導(dǎo)體基板中添 加有P型雜質(zhì)的光學(xué)元件1，這種情況下，添加有P型雜質(zhì)的區(qū)域成為受 光部。即，作為光學(xué)元件l，可以是半導(dǎo)體基板2受光，并將這些光轉(zhuǎn)換 為電信號的光學(xué)元件。在多個相鄰光學(xué)元件l的間隙中，形成有用來將光 學(xué)元件1相互之間電隔離的元件分離區(qū)域6。元件分離區(qū)域6，例如，在 光學(xué)元件l由上述PN結(jié)構(gòu)成的情況下，可以是添加高濃度P型雜質(zhì)而構(gòu) 成。
如上所述這樣，本發(fā)明的彩色濾光片的光透過膜，由于有角切除部分， 在形成第二顏色以后的光透過膜時，感光性樹脂材料可以在半導(dǎo)體晶片的 整體上均勻的擴展，能夠防止發(fā)生涂敷不均勻。
權(quán)利要求
1.一種彩色濾光片，由在基板上形成的透過顏色不同的多種光透過膜構(gòu)成，上述多種光透過膜選擇性地配置在上述基板上設(shè)置的多個光學(xué)元件的每一個上，該彩色濾光片中，上述光學(xué)元件上配置的上述光透過膜，具有形成角切除部分而使其沒有直角部分的平面形狀。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的彩色濾光片，其特征在于 在相鄰的上述光學(xué)元件之間，形成元件分離區(qū)域，在上述元件分離區(qū)域上形成上述角切除部分。
3. 安裝有權(quán)利要求1所述的彩色濾光片的光學(xué)傳感器。
4. 安裝有權(quán)利要求2所述的彩色濾光片的光學(xué)傳感器。
5. —種彩色濾光片的制造方法，上述彩色濾光片由在基板上形成的 透過顏色不同的多種光透過膜構(gòu)成，上述多種光透過膜選擇性地配置在上 述基板上設(shè)置的多個光學(xué)元件的每一個上，上述彩色濾光片的制造方法具有在上述基板整個面上涂敷上述光透過膜的光透過膜涂敷工序；和 將在上述基板上涂敷的上述光透過膜，構(gòu)圖成規(guī)定的平面形狀的構(gòu)圖 工序，上述平面形狀，具有角切除部分而沒有直角部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的彩色濾光片的制造方法，其特征在于 還具有在相鄰的上述光學(xué)元件之間形成元件分離區(qū)域的工序， 上述構(gòu)圖工序中，以使得上述角切除部分和上述元件分離區(qū)域相重疊的方式對上述光透過膜進(jìn)行構(gòu)圖。
全文摘要
采用透過顏色不同的多種光透過膜為RGB傳感器的多個受光元件分別制造彩色濾光片。此時，先前某受光元件上形成的光透過膜的圖案如果有直角部分，接著涂敷的光透過膜不能均勻地在半導(dǎo)體晶片的整體上擴展，容易發(fā)生涂敷不均勻。為解決這個問題，使得先形成的光透過膜的圖案作為具有角切除部分的平面形狀，而不產(chǎn)生直角部分。
文檔編號H01L27/14GK101339265SQ200810128889
公開日2009年1月7日 申請日期2008年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者八木巧司, 大島浩嗣 申請人:三洋電機株式會社;三洋半導(dǎo)體株式會社