彩色濾光片及其製造方法
2023-05-17 09:08:31
專利名稱：彩色濾光片及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體元件及其製造方法，且特別是有關於一種彩色濾 光片及其製造方法。
背景技術：
一般彩色濾光片的工藝，乃採用市購的三原色的彩色光阻，如紅色、綠 色及藍色的彩色光阻，經三道光刻工藝後，將三個彩色光阻層分別形成於基 板上的不同像素內，而形成彩色濾光片。
然而，隨著彩色濾光片的多元化的發展及應用，常會面臨客戶要求產品
呈現客制化(customized)的顏色，但額外製作客制化的彩色光阻不符合成本效 益，因此客戶的需求難以達成。
彩色光阻因透射率對波長的分布較廣，難以達到濾除特定波長的需求。另外， 市購的黑色光阻並非全然不透光，於特定波段內仍有10 %到30%的透光率， 如此一來，光電偵測器(photodetector)就會發生感應錯誤的問題。因此，如何 在兼顧製造成本的要求下，製作出具有特定透射率分布的彩色濾光片，已成 為目前業界相當重視的課題之一。
發明內容
本發明提供一種彩色濾光片的製造方法，可以利用市購的彩色光阻來制 作客制化的顏色，大量節省成本，提升竟爭力。
本發明又提供一種彩色濾光片，可以利用堆疊多層的彩色光阻層來達到 濾除特定波段的需求，滿足客戶需要。
本發明提供一種彩色濾光片的製造方法，此彩色濾光片具有目標透射率 分布。首先，提供一基底，基底上已形成第一光電偵測器。然後，在第一光 電偵測器上形成第一像素，第一像素具有第一透射率分布。形成第一像素的 步驟如下。首先，在第一光電偵測器上形成第一有機彩色光阻層。接著，在第一有機彩色光阻層上形成第二有機彩色光阻層，其中第一有機彩色光阻層 與第二有機彩色光阻層具有不同的波長透射率分布。
依照本發明的實施例所述，上述的第一以及第二有機彩色光阻層的顏色
分別選自紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、青色(C)、品紅色(M)、黃色(Y)以及 黑色的其中一種。
依照本發明的實施例所述，上述的形成第 一像素的步驟還包括在第二有 機彩色光阻層上形成至少一有機彩色光阻層。此至少一有機彩色光阻層的顏 色分別選自紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、青色(C)、品紅色(M)、黃色(Y)以 及黑色的其中一種。
依照本發明的實施例所述，上述的第一透射率分布與目標透射率分布實 質上相同。
依照本發明的實施例所述，上述的彩色濾光片的製造方法還包括在基板 上形成至少一第二像素，其中第二像素具有第二透射率分布。另外，基底還 包括至少一第二光電偵測器，且第二像素位於第二光電偵測器上。
依照本發明的實施例所述，上述的第一透射率分布與第二透射率分布組 合出目標透射率分布。
依照本發明的實施例所述，上述的形成第二像素的步驟包括在第二光電 偵測器上形成至少一有機彩色光阻層。此至少一有機彩色光阻層顏色分別選 自紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)、青色(C)、品紅色(M)、黃色(Y)以及黑色的 其中一種。
本發明又提供一種具有目標透射率分布的彩色濾光片。此彩色濾光片由 上述方式所形成的濾光片。
本發明提供的彩色濾光片及其製造方法，利用在單 一像素上堆疊多層的 有機彩色光阻層的方式，可以應用在所有需求特殊功能或客制化顏色的工藝 上，大量節省成本，提升竟爭力。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，並 配合所附圖示，作詳細i兌明如下。
圖1為依照本發明的第一實施例所繪示的彩色濾光片的透射率對波長的
示意圖。圖1A至圖IB為依照本發明的第一實施例所繪示的彩色濾光片製作流
程剖面圖。
圖2為依照本發明的第二實施例所繪示的彩色濾光片的透射率對波長的
示意圖。
圖2A至圖2B為依照本發明的第二實施例所繪示的彩色濾光片製作流 程剖面圖。
附圖標記說明
100、 200:基底
102、 202a、202b:光電偵側器
104、 106、204、 206:有機彩色光阻層
103、 203:介電層
108、 208a、208b:像素
Dll、 D12、D13、 D21、 D22、 D23:透射率分布
具體實施方式
第一實施例
圖1為依照本發明的第一實施例所繪示的彩色濾光片的透射率對波長
(transmittance vs. wavelength)的示意圖。圖1A至圖1B為依照本發明的第一 實施例所繪示的彩色濾光片的製作流程剖面圖。
在此實施例中，例如是要獲得一個只感應到紅外線(IR)的彩色濾光片， 可用以偵測熱源是否存在。此種彩色濾光片具有目標透射率分布DM,可以 實質上阻擋絕大部分的可見光，使得紅外光區中波長介於700到1000 nm之 間的光線可通過。
請參照圖1A，此彩色濾光片的製作方法是先提供基板100，基板100 上已形成光電偵測器102。基板100例如是矽基板。光電偵測器102例如是 光電二極體(photodiode)。在此實施例中，也可以在光電偵測器102上形成介 電層103。介電層103的材料例如是氧化矽、氮化矽、氮氧化矽或其組合。 介電層103也可以是多層介電層的堆疊，例如由底層的等離子體增益型-氧 化矽(PE-TEOS)及頂層氮氧化矽(SiON)所組成。介電層103的形成方法例如 為化學氣相沉積法。
6接著，請參照圖1及圖IB,在光電偵測器102上形成有機彩色光阻層 104。有機彩色光阻層104例如是具有透射率分布D11的黑色光阻層。如圖 1所示，黑色光阻層在波長700到1000 nm (紅外光區)及400到700 nm (可 見光區)之間均有一個小波峰，表示光線在此兩個波段(wavelengthrange)會 穿透黑色光阻層而被其下方的光電偵測器102感應到。
然後，在有機彩色光阻層104上形成有機彩色光阻層106。有機彩色光 阻層106例如是具有透射率分布D,2的紅色光阻層。如圖1所示，紅色光阻 層基本上會讓波長大於500 nm的光線通過，波長小於500 nm的光線則會被 阻絕。
在此實施例中，有機彩色光阻層104及106堆疊形成像素108。形成有 機彩色光阻層104及106的方法例如是旋塗法。
請再次參照圖1,將透射率分布Du與透射率分布D,2相乘後的結果，即 為像素108的透射率分布D13。透射率分布D,3在可見光區的透射率很低， 但在紅外光區仍保持一定的透射率，因此可作為感應紅外線的彩色濾光片。
詳而言之，由於使用了有機彩色光阻層104,透射率分布D,3在波段700 到1000 nm之間具有一定的透射率。而透射率分布D,3在波段400到700 nm 之間的透射率，則可透過在有機彩色光阻層104上堆疊有機彩色光阻層106 而使得透射率降到很低的程度。
已知用來阻擋可見光的作法是以塗布單一黑色光阻層來進行的，但由於 市購的黑色光阻在可見光波長中仍有10 %到30 %的透光率，因此，在應用 上常發生感應錯誤的問題。本發明的像素108包括有機彩色光阻層104 (例 如黑色光阻層)及有機彩色光阻層106 (例如紅色光阻層)的，可成功地阻 隔大部分的可見光，解決上述的問題，因此可作為感應紅外線(IR)的彩色濾 光片，用以偵測熱源是否存在。
第一實施例的彩色濾光片僅包括像素108，也就是說，此彩色濾光片的 目標透射率分布D,4，與像素108的透射率分布D,3實質上相同。
在第一實施例中，經由塗布二層的有機彩色光阻層，並通過此二層有機 彩色光阻層的透射率分布的相乘效應，儘可能地降低非目標波段的透射率分 布，而得到目標波段的透射率分布。當然，本領域的技術人員應了解，可以 依工藝需要，塗布大於二層的有機彩色光阻層。
本發明也可以應用在製作客制化的顏色。舉例來說，可以在單一像素上堆疊多層的有機彩色光阻層，再將各層的厚度、形成順序及種類加以調整， 組合出目標透射率分布，而達到製作客制化顏色的目的。
另外，本發明的有機彩色光阻層的材料例如是市購光阻，如三原色光阻 或黑色光阻。詳而言之，本發明的有機彩色光阻層的顏色可以分別選自紅色
(R)、綠色(G)、藍色(B)、青色(C)、品紅色(M)、黃色(Y)以及黑色的其中一種。
第二實施例
圖2為依照本發明的第二實施例所繪示的彩色濾光片的透射率對波長的 示意圖。圖2A至圖2B為依照本發明的第二實施例所繪示的彩色濾光片的 製作流程剖面圖。
在此實施例中，例如是想要獲得模擬人眼的彩色濾光片。此種彩色濾光 片具有目標透射率分布D24，其在特定可見光波長範圍內具有高透射率，但 在紅外光波長範圍具有低透射率。
首先，請參照圖2A，提供基板200，基板200上已形成光電偵測器202a 及202b。基板200例如是矽基板。光電偵測器202a及202b例如是光電二極 管。在此實施例中，也可以在光電偵測器202a及202b上形成介電層203。
接著，請參照圖2B，在光電偵測器202a及202b上形成有機彩色光阻 層204。有機彩色光阻層204例如是綠色光阻層。
然後，在對應到光電偵測器202b的有機彩色光阻層204上形成有機彩 色光阻層206。有機彩色光阻層206例如是紅色光阻層。有機彩色光阻層206 的形成方式例如是先塗布一層紅色光阻材料層(未繪示)於有機彩色光阻層 204上，然後再進行曝光顯影工藝以移除對應到光電偵測器202a上方的部分 紅色光阻材料層，而留下對應到光電偵測器202b上方的有機彩色光阻層 206。
請參照圖2及圖2B，可依照光電偵測器202a及202b的位置，而將有 機彩色光阻層204及206區分為像素208a及208b。位於光電偵測器202a上 的像素208a為單層結構，由部分有機彩色光阻層204組成，且像素208a具 有透射率分布1)21。位於光電偵測器202b上的像素208b為雙層結構，由部 分有機彩色光阻層204及部分有機彩色光阻層206所組成，且像素208b具 有透射率分布D22。
如圖2所示，像素208a的透射率分布D21在波長400到600 nm及600到1000 nm
之間各有一個波峰。像素208b的透射率分布D22同樣在波長400 到600 nm及600到1000 nm之間各有一個波峰，其在波長400到600 nm之 間的透射率較低，但在波長600到1000 nm之間的透射率則和像素208a在 此波段的透射率幾乎重疊。
在此實施例中，像素208a可視為一個實際像素(actual pixel),而像素208b 視為一個參考像素(reference pixel),將透射率分布D2I減去透射率分布D22 以扣除背景信號(即紅外光區中600到1000 nm之間的透射率)而得到透射率 分布Dm。透射率分布D23在波^殳400到600nm之間具有^:高的透射率，{旦 在波段600到1000nm之間的透射率很低，因此可用以模擬理想的人眼感光 度。
第二實施例的彩色濾光片包括像素208a及208b，也就是說，像素208a 的透射率分布D21與像素208b的透射率分布022組合出的透射率分布D23, 和此彩色濾光片的目標透射率分布D24實質上相同。
第二實施例是由單層結構的實際像素與雙層結構的參考像素為例來說 明的，但不用以限制本發明。本領域的技術人員應了解，實際像素與參考像 素均可以為多層結構，只要能達到本發明的功效，濾除非目標波段的透射率 分布，留下目標波段的透射率分布即可。另外，本發明也不對參考像素的數 目作限定，換句話說，參考像素可以為一個或多個。
綜上所述，本發明利用在單一像素上堆疊多層有機彩色光阻層的方式， 不但可以滿足客戶的特殊需求，如製作感應紅外光或模擬人眼的彩色濾光 片，同時也可以製作客制化的顏色。另外，本發明的工藝非常簡單，不需開 發新的光阻與增加額外的工藝，可大量節省成本，提升竟爭力。
雖然本發明已以優選實施例披露如上，然其並非用以限定本發明，任何 所屬技術領域中普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些 許的更動與潤飾，因此本發明的保護範圍當視所附的權利要求所界定者為
權利要求
1.一種彩色濾光片的製造方法，該彩色濾光片具有一目標透射率分布，包括提供一基底，該基底上已形成一第一光電偵測器；以及在該第一光電偵測器上形成一第一像素，該第一像素具有一第一透射率分布，形成該第一像素的步驟包括在該第一光電偵測器上形成一第一有機彩色光阻層；以及在該第一有機彩色光阻層上形成一第二有機彩色光阻層，其中該第一有機彩色光阻層與該第二有機彩色光阻層的顏色不同。
2. 如權利要求1所述的彩色濾光片的製造方法，其中該第一以及第二有 機彩色光阻層的顏色分別選自紅色、綠色、藍色、青色、品紅色、黃色以及 黑色的其中一種。
3. 如權利要求1所述的彩色濾光片的製造方法，其中形成該第一像素的 步驟還包括在該第二有機彩色光阻層上形成至少 一有機彩色光阻層。
4. 如權利要求3所述的彩色濾光片的製造方法，其中該至少一有機彩色 光阻層的顏色選自紅色、綠色、藍色、青色、品紅色、黃色以及黑色的其中一種。
5. 如權利要求1所述的彩色濾光片的製造方法，其中該第一透射率分布 與該目標透射率分布實質上相同。
6. 如權利要求1所述的彩色濾光片的製造方法，還包括在該基板上形成 至少一第二像素，其中該第二像素具有一第二透射率分布，該基底還包括至 少一第二光電偵測器，且該第二像素位於該第二光電偵測器上。
7. 如權利要求6所述的彩色濾光片的製造方法，其中該第一透射率分布 與該第二透射率分布組合出該目標透射率分布。
8. 如權利要求6所述的彩色濾光片的製造方法，其中形成該第二像素的 步驟包括在該第二光電偵測器上形成至少一有機彩色光阻層。
9. 如權利要求8所述的彩色濾光片的製造方法，其中該至少 一有機彩色 光阻層顏色分別選自紅色、綠色、藍色、青色、品紅色、黃色以及黑色的其 中一種。
10. —種彩色濾光片，具有一目標透射率分布，位於一基底上，該基底上具有一第一光電偵測器，且該彩色濾光片包括一第一像素，位於該第一光電偵測器上，且具有一第一透射率分布，該 第一像素包括一第一有機彩色光阻層，位於該第一光電偵測器上；以及 一第二有機彩色光阻層，位於該第一有機彩色光阻層上，其中該第一有機彩色光阻層與該第二有機彩色光阻層的顏色不同。
11. 如權利要求IO所述的彩色濾光片，其中該第一以及第二有機彩色光 阻層的顏色分別選自紅色、綠色、藍色、青色、品紅色、黃色以及黑色的其 中一種。
12. 如權利要求IO所述的彩色濾光片，其中該第一像素還包括至少一有 機彩色光阻層，位於該第二有機彩色光阻層上。
13. 如權利要求12所述的彩色濾光片，其中該至少一有機彩色光阻層的 顏色選自紅色、綠色、藍色、青色、品紅色、黃色以及黑色的其中一種。
14. 如權利要求IO所述的彩色濾光片，其中該第一透射率分布與該目標 透射率分布實質上相同。
15. 如權利要求IO所述的彩色濾光片，還包括位於該基底上的至少一第 二像素，該第二像素具有一第二透射率分布，該基底還包括至少一第二光電 偵測器，且該第二像素位於該第二光電偵測器上。
16. 如權利要求15所述的彩色濾光片，其中該第一透射率分布與該第二 透射率分布組合出該目標透射率分布。
17. 如權利要求15所述的彩色濾光片，其中該第二像素包括至少一有機 彩色光阻層，位於該第二光電偵測器上。
18. 如權利要求17所述的彩色濾光片，其中該至少一有機彩色光阻層顏 色分別選自紅色、綠色、藍色、青色、品紅色、黃色以及黑色的其中一種。
全文摘要
本發明提供一種彩色濾光片及其製造方法。此彩色濾光片具有目標透射率分布。首先，提供一基底，基底上已形成第一光電偵測器。然後，在第一光電偵測器上形成第一像素，第一像素具有第一透射率分布。形成第一像素的步驟如下。首先，在第一光電偵測器上形成第一有機彩色光阻層。接著，在第一有機彩色光阻層上形成第二有機彩色光阻層，其中第一有機彩色光阻層與第二有機彩色光阻層具有不同的波長透射率分布。根據本發明，利用在單一像素上堆疊多層有機彩色光阻層的方式，不但可以滿足客戶的特殊需求，同時也可以製作客制化的顏色。另外，本發明的工藝非常簡單，不需開發新的光阻與增加額外的工藝，可大量節省成本，提升競爭力。
文檔編號G02F1/1335GK101630087SQ20081013151
公開日2010年1月20日 申請日期2008年7月16日 優先權日2008年7月16日
發明者劉彥秀 申請人:聯華電子股份有限公司