JP2573382B2 - 固体撮像素子の製法 - Google Patents

固体撮像素子の製法

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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、光電変換部の近傍にボンディングパッド
部を有する固体撮像素子の製法に関する。
[従来の技術] 第2図は、光電変換部の近傍にボンディングパッド部
を有するカラー固体撮像素子の一例の断面構造を示して
いる。
同図において、1は固体撮像素子基板であり、2は画
像情報となる入射光を受けて電荷を発生蓄積する受光部
2aおよび受光部2aで発生蓄積した電荷を転送するための
転送部2bからなる光電変換部であり、3は光電変換部2
の近傍の固体撮像素子基板1上に形成されたボンディン
グパッド部としてのアルミ電極である。
4は光電変換部2の表面の凹凸を一定値以下に抑える
ために形成された平坦化膜である。5はこの平坦化膜4
上に光電変換部2の受光部2aに対応して形成された3原
色のカラーフィルタであり、5rは第1染色層(レッド
層)、5gは第2染色層(グリーン層)、5bは第3染色層
(ブルー層)である。6はカラーフィルタ5上に形成さ
れた保護膜である。そして、7はアルミ電極3にボンデ
ィングするために開けられたパッド窓である。
第3図は、光電変換部の近傍にボンディングパッド部
を有するカラー固体撮像素子の他の例の断面構造を示し
ている。この第3図において、第2図と対応する部分に
は同一符号を付して示している。
第3図例は、保護膜6上に光電変換部2の各受光部2a
に対応してマイクロレンズ8が形成されるものである。
このマイクロレンズ8によって入射光は各受光部2aに集
光されるため、感度の向上が図られる。
第2図例のカラー固体撮像素子は、以下のような工程
で製造される。
まず、光電変換部2が形成された固体撮像素子基板1
にボンディングパッド部としてのアルミ電極3を所定の
パターンで被着形成する(第4図Aに図示)。
次に、固体撮像素子基板1上の光電変換部2およびア
ルミ電極3上に平坦化膜4を塗布し、加熱等の処理によ
って硬化させる(同図Bに図示)。この平坦化膜4は、
例えばアクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、
エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、フェノール樹脂、シリ
コーン樹脂、ガラスレジン、尿素樹脂、ポリエステル樹
脂等の合成樹脂をもって形成される。
次に、平坦化膜4上にカラーフィルタ5を構成する第
1染色層5rを被着させる(同図Cに図示)。この第1染
色層5rは、例えばゼラチン、カイゼン、グリュー、ポリ
ビニルアルコール等と重クロム酸塩からなる被染色感光
液を塗布し、選択露光、現像を行なってパターン形成
し、このパターンを基板ごとレッドの染色液に浸漬して
形成する。そして、パターン染色後、タンニン酸水溶
液、酒石酸アンチモニルカリウム水溶液、ホルムアルデ
イド水溶液等により、染料の定着や染色層の硬化を行な
って以降の染色層の混色を回避する。
次に、第1染色層5rの形成と同様の工程を染色液の種
類を変えて繰り返すことにより、平坦化膜4上に第2染
色層5gおよび第3染色層5bを形成する。これによって3
原色のカラーフィルタ5が形成される(同図Bに図
示)。
次に、カラーフィルタ5上に保護膜6を形成する(同
図Eに図示)。この保護膜6の材料は、例えば平坦化膜
4と同じものが使用され、平坦化膜4と同様に加熱等の
処理をして硬化させる。
次に、保護膜6上にパッド窓開け用レジスト膜11を塗
布すると共に、フォトリソグラフィによりパターニング
を行なう(同図Fに図示)。
次に、フッ化炭素CF4と酸素O2からなるプラズマ雰囲
気でドライエッチングを行なってアルミ電極3上の平坦
化膜4および保護膜6を除去してパッド窓7を形成する
(同図Gに図示)。
最後に、パッド窓開け用レジスト膜11を剥離除去する
(同図Hに図示)。
また、第3図例のカラー固体撮像素子は、以下のよう
な工程で製造される。
上述した第2図例の製造工程と同様にカラーフィルタ
5上に保護膜6を形成したのち、この保護膜6上にマイ
クロレンズ用レジスト膜8′を塗布すると共に、フッ化
炭素CF4と酸素O2からなるプラズマ雰囲気でドライエッ
チングを行なってパターニングを行なう(第4図Iに図
示)。レジスト膜8′は、例えば紫外線あるいは遠紫外
線用のネガ型の感光性樹脂をスピンコート法等によって
塗布する。
次に、加熱処理でレジスト膜8′を熱変形させて球状
のマイクロレンズ8を形成する(同図Jに図示)。そし
て、紫外線あるいは遠紫外線を照射して露光処理をする
ことにより、マイクロレンズ8を硬化させる。
次に、マイクロレンズ8上にパッド窓開け用レジスト
膜11を塗布すると共に、フォトリソグラフィによりパタ
ーニングを行なう(同図Kに図示)。
次に、フッ化炭素CF4と酸素O2からなるプラズマ雰囲
気でドライエッチングを行なってアルミ電極3上の平坦
化膜4および保護膜6を除去してパッド窓7を形成する
(同図Lに図示)。
最後に、パッド窓開け用レジスト膜11を剥離除去する
(同図Mに図示)。
[発明が解決しようとする課題] 上述したように、パッド窓7を形成する工程で2層レ
ジスト膜(保護膜6またはマイクロレンズ8(マイクロ
レンズ用レジスト膜8′)とパッド窓開け用レジスト膜
11)を用いる場合、いずれのレジスト膜も一般的に有機
溶剤を使用しているため、レジスト膜の界面で一部が混
合し、その後にパッド窓開け用レジスト膜11の剥離を行
なっても、剥離液に対して不溶な界面層が形成される。
この界面層は不均一に形成されると共に透過率を減少さ
せるので、透過率の不均一による撮像ムラが増加して歩
留りを低下させる。
なお上述せずも、パッド窓開け用レジスト膜11を塗布
してパッド窓7を形成する工程を平坦化膜4を形成後に
行なうことも考えられている。この場合にも、レジスト
膜の界面層が形成され、この界面層が次工程のカラーフ
ィルタの形成の妨げとなり、また透過率の不均一による
撮像ムラの原因となる。
ここで、2つのレジスト膜の間に水溶性樹脂膜を介在
させることによって、レジスト膜間の相溶、不溶な界面
層の生成を防止することが提案されている(特開昭59−
175725号公報)。
しかし、上層レジスト膜(パッド窓開け用レジスト
膜)のパターニング後、露出した水溶性樹脂膜部分を水
または水を含む溶液で除去する際、サイド方向の溶解が
進行するので精度のよいレジストパターンを形成が困難
であり、またパターンのリフトオフによる上層レジスト
膜の剥がれがダストの原因となる。
そこで、この発明では、レジスト膜間に撮像ムラとな
る不溶な界面層が形成されないようにすると共に、パッ
ド窓開け用レジスト膜のパターンを精度よく形成できる
ようにしたものである。
[課題を解決するための手段] この発明は、光電変換部の近傍にボンディングパッド
部を有する固体撮像素子を製造する方法であって、平坦
化膜、保護膜、マイクロレンズ用レジスト膜等の第1の
レジスト膜上にパッド窓開け用の第2のレジスト膜を形
成してパターニングし、ボンディングパッド部に通じる
パッド窓を形成する際、第1のレジスト膜上に水溶性樹
脂膜および第2のレジスト膜の現像液に不溶な水溶性樹
脂膜保護レジスト膜をこの順序で形成したのち第2のレ
ジスト膜を形成することを特徴とするものである。
[作 用] 上述方法においては、第1のレジスト膜とパッド窓開
け用の第2のレジスト膜11の間に水溶性樹脂膜9が介在
されるので、2つのレジスト膜が混合することはなく、
不溶な界面層の生成が防止される。
また、水溶性樹脂膜9とパッド窓開け用の第2のレジ
スト膜11の間に第2のレジスト膜11の現像液に不溶な水
溶性樹脂膜保護レジスト膜10が介在されるので、第2の
レジスト膜11のパターニングの際に現像液より水溶性樹
脂膜9が保護され、この水溶性樹脂膜9のサイド方向の
溶解が防止される。
[実 施 例] 以下、この発明に係る固体撮像素子の製法の一例につ
いて説明する。本例は、第2図に示すようなカラー固体
撮像素子を製造する例である。
まず、第1図A〜E(第4図A〜Eと同じ)に示すよ
うに、従来と同様に光電変換部2の形成された固体撮像
素子基板1にアルミ電極3を形成し、これら光電変換部
2およびアルミ電極3上に平坦化膜4を形成し、この平
坦化膜4上にカラーフィルタ5を形成し、さらに、この
カラーフィルタ5上に保護膜6を形成する。
次に、保護膜6上に水溶性樹脂膜9を塗布し、さら
に、この水溶性樹脂膜9上に水溶性樹脂膜保護レジスト
膜10を塗布する。そして、この水溶性樹脂膜保護レジス
ト膜10上にパッド窓開け用レジスト膜11を塗布すると共
に、フォトリソグラフィによりパターニングを行なう
(第1図Fに図示)。
水溶性樹脂膜9は、保護膜6とパッド窓開け用レジス
ト膜11とを隔絶し、2つのレジスト膜間に界面層が生成
しないようにするためのものであり、例えばポリビニル
アルコール、メチルセルロース等で形成される。
水溶性樹脂膜保護レジスト膜10は、パッド窓開け用レ
ジスト膜11の現像液に不溶な合成樹脂であることが必要
である。例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、ポリイ
ミド樹脂、エポキシ樹脂、アルキッド樹脂、フェノール
樹脂、シリコーン樹脂、ガラスレジン、尿素樹脂、ポリ
エステル樹脂等で形成される。
この水溶性樹脂膜保護レジスト膜10は、パッド窓開け
用レジスト膜11の現像液を遮断するだけの膜厚が必要で
あるが、水溶性樹脂膜9の厚さ以下の膜厚とすることが
望ましい。その理由は、後述するボンディングパッド部
のエッチングによるパッド窓の形成の後、これら水溶性
樹脂膜9や水溶性樹脂膜保護レジスト膜10の剥離を容易
にするためである。つまり、水溶性樹脂膜保護レジスト
膜10は水溶性樹脂膜9の剥離時のリフトオフによって剥
離されるので、水溶性樹脂膜保護レジスト膜10が厚すぎ
るとリフトオフしにくくなるからである。
次に、フッ化炭素CF4と酸素O2からなるプラズマ雰囲
気でドライエッチングを行なってアルミ電極3上の平坦
化膜4、保護膜6、水溶性樹脂膜9および水溶性樹脂膜
保護レジスト膜10を除去してパッド窓7を形成する(同
図Gに図示)。
最後に、パッド窓開け用レジスト膜11を剥離除去する
と共に、温水スピンエッチング装置により水溶性樹脂膜
9および水溶性樹脂膜保護レジスト膜10を剥離する(同
図Hに図示)。この際、水溶性樹脂膜保護レジスト膜10
は、水溶性樹脂膜9が温水によって溶出してリフトオフ
されて剥離される。
このような本方法においては、保護膜6とパッド窓開
け用レジスト膜11との間に水溶性樹脂膜9が介在される
ので、2つのレジスト膜が混合することはなく、不溶な
界面層が生成されるのを防止することができ、界面層に
起因する撮像ムラによる歩留りの低下を回避することが
できる。
また、水溶性樹脂膜9とパッド窓開け用レジスト膜11
との間に、パッド窓開け用レジスト膜11の現像液に不溶
な水溶性樹脂膜保護レジスト膜10が介在されるので、パ
ッド窓開け用レジスト膜11のパターニングの際にその現
像液より水溶性樹脂膜9が保護され、この水溶性樹脂膜
9のサイド方向の溶解を防止でき、パッド窓7を形成す
るためのパターンを精度よく形成することができる。
次に、この発明に係る固体撮像素子の製法の他の例に
ついて説明する。本例は、第3図に示すようなカラー固
体撮像素子を製造する例である。
まず、第1図A〜J(第4図A〜Jと同じ)に示すよ
うに、従来と同様に光電変換部2の形成された固体撮像
素子基板1にアルミ電極3を形成し、これら光電変換部
2およびアルミ電極3上に平坦化膜4を形成し、この平
坦化膜4上にカラーフィルタ5を形成し、このカラーフ
ィルタ5上に保護膜6を形成し、さらに、この保護膜6
上にマイクロレンズ8を形成する。
次に、マイクロレンズ8上に水溶性樹脂膜9を塗布
し、さらに、この水溶性樹脂膜9上に水溶性樹脂膜保護
レジスト膜10を塗布する。そして、この水溶性樹脂膜保
護レジスト膜10上にパッド窓開け用レジスト膜11を塗布
すると共に、フォトリソグラフィによりパターニングを
行なう(第1図Kに図示)。
次に、フッ化炭素CF4と酸素O2からなるプラズマ雰囲
気でドライエッチングを行なってアルミ電極3上の平坦
化膜4、保護膜6、水溶性樹脂膜9および水溶性樹脂膜
保護レジスト膜10を除去してパッド窓7を形成する(同
図Lに図示)。
最後に、パッド窓開け用レジスト膜11を剥離除去する
と共に、温水スピンエッチング装置により水溶性樹脂膜
9および水溶性樹脂膜保護レジスト膜10を剥離する(同
図Mに図示)。この際、水溶性樹脂膜保護レジスト膜10
は、水溶性樹脂膜9が温水によって溶出してリフトオフ
されて剥離される。
このような本方法においては、マイクロレンズ8(マ
イクロレンズ用レジスト膜8′)とパッド窓開け用レジ
スト膜11との間に水溶性樹脂膜9が介在されるので、2
つのレジスト膜が混合することはなく、不溶な界面層が
生成されるのを防止することができ、界面層に起因する
撮像ムラによる歩留りの低下を回避することができる。
また、水溶性樹脂膜9とパッド窓開け用レジスト膜11
との間に、パッド窓開け用レジスト膜11の現像液に不溶
な水溶性樹脂膜保護レジスト膜10が介在されるので、パ
ッド窓開け用レジスト膜11のパターニングの際に現像液
より水溶性樹脂膜9が保護され、この水溶性樹脂膜9の
サイド方向の溶解を防止でき、パッド窓7を形成するた
めのパターンを精度よく形成することができる。
なお、上述例においては、第1レジスト膜が保護膜6
あるいはマイクロレンズ8である例を示したものである
が、パッド窓開け用レジスト膜11を塗布してパッド窓7
を形成する工程を平坦化膜4を形成後に行なうものにも
同様に適用することができる。この場合、第1レジスト
膜は平坦化膜4であり、同様の作用効果を得ことができ
る他、界面層がカラーフィルタの形成を妨げることもな
くなる。
また、上述例においては、カラーフィルタ5を有する
カラー固体撮像素子の製法について述べたものである
が、この発明は白黒用の固体撮像素子を製造する際にも
同様に適用できることは勿論である。要は、光電変換部
の近傍にボンディングパッド部を有する固体撮像素子で
あって、第1のレジスト膜上にパッド窓開け用の第2の
レジスト膜を形成してパターニングし、ボンディングパ
ッド部に通じるパッド窓を形成するものに良好に適用す
ることができる。
[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、第1のレジ
スト膜とパッド窓開け用の第2のレジスト膜の間に水溶
性樹脂膜が介在されるので、2つのレジスト膜が混合す
ることはなく、不溶な界面層の生成を防止でき、界面層
に起因する撮像ムラによる歩留りの低下を回避すること
ができる。また、水溶性樹脂膜とパッド窓開け用の第2
のレジスト膜の間に第2のレジスト膜の現像液に不溶な
水溶性樹脂膜保護レジスト膜が介在されるので、第2の
レジスト膜のパターニングの際にその現像液より水溶性
樹脂膜が保護され、この水溶性樹脂膜のサイド方向の溶
解を防止でき、パッド窓を形成するためのパターンを精
度よく形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の実施例を説明する製造工程図、第2
図および第3図は固体撮像素子の一例の構成図、第4図
は従来例を説明する製造工程図である。 1……固体撮像素子基板 2……光電変換部 3……アルミ電極 4……平坦化膜 5……カラーフィルタ 6……保護膜 7……パッド窓 8……マイクロレンズ 9……水溶性樹脂膜 10……水溶性樹脂膜保護レジスト膜 11……パッド窓開け用レジスト膜

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】光電変換部の近傍にボンディングパッド部
    を有する固体撮像素子の製法において、 第1のレジスト膜上にパッド窓開け用の第2のレジスト
    膜を形成してパターニングし、上記ボンディングパッド
    部に通じるパッド窓を形成する際、 上記第1のレジスト膜上に水溶性樹脂膜および上記第2
    のレジスト膜の現像液に不溶な水溶性樹脂膜保護レジス
    ト膜をこの順序で形成したのち上記第2のレジスト膜を
    形成することを特徴とする固定撮像素子の製法。
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