JP3158466B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は基板上に集光レンズを形
成する固体撮像装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】固体撮像装置の中には、個々の画素上に
カラーフィルターがオンチップ化されているものがあ
る。この種の固体撮像装置は色再現性を保って撮像可能
である。

【０００３】このような固体撮像装置は、一般に基板に
形成された各受光部上に平坦化層、染色層及びマイクロ
レンズ形成層を有している。マイクロレンズ形成層は、
個々の画素上にμｍオーダーの寸法で微細加工されたも
のであり、このようなマイクロレンズ形成層を形成する
固体撮像装置の製造方法としては、特開昭６４−１０６
６６号公報に記載されるものがある。マイクロレンズ形
成層が形成された固体撮像装置は、一般的に、ダイシン
グ工程を経て、セラミックパッケージに装着され、更に
マイクロレンズ形成層から保護ガラス面までを中空状態
として封止される。従来の固体撮像装置のマイクロレン
ズ形成層のマイクロレンズの寸法の具体例としては、曲
率半径は２．０μｍ〜６．０μｍとされ、レンズ開口幅
は５．０μｍ〜１０．０μｍとされ、レンズ高さは５．
０〜１０．０μｍとされ、受光部開口幅は１．５μｍ〜
３．０μｍとされ、マイクロレンズ形成層を構成するレ
ンズ材料の屈折率は空気１．０に対して１．６程度の値
を有する。これらの光学的構成により、個々の画素の集
光量はマイクロレンズを形成しないものに比べて増加
し、およそ感度が２倍程度に向上する。

【０００４】また、セラミックパッケージ内に素子チッ
プを装着して表面に保護ガラスを取り付けた構造以外
に、透明樹脂保護パッケージ材によって素子チップを一
体成形するものがある。この透明樹脂保護パッケージ材
を用いた場合では、透明樹脂の屈折率が１．５程度であ
るため、そのまま屈折率１．６程度のマイクロレンズ形
成層を用いることは、マイクロレンズの光屈折効果を弱
めることになる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、透明樹脂パッ
ケージ材を素子チップと一体成形するため、高屈折率の
非感光性透明材料をレンズ母材とすることが検討され、
例えば、このようなレンズ母材としては、ポリイミド系
樹脂が挙げられる。

【０００６】ところが、このような高屈折率な非感光性
透明材料をレンズ母材とすると、その非感光性のために
従来用いられているレジストエッチバック法のみによる
マイクロレンズ構造及びボンディングパッド開口窓の同
時形成が困難となり、高屈折率な非感光性透明材料に特
有のプロセスの開発が必要とされていた。

【０００７】そこで、本発明は、上述の技術的な課題に
鑑み、ポリイミド系樹脂層等の高屈折率の非感光性透明
材料をレンズ母材とする固体撮像装置の製造方法であっ
て、電極パッド面上の開口が効率良く形成される固体撮
像装置の製造方法の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、電極パッド部と受光部が形成された基
板の上記電極パッド部と上記受光部が形成された面の全
面に非感光性透明材料からなる集光レンズ形成層を形成
する工程と、上記基板全面に第１のフォトレジストを形
成する工程と、上記電極パッド部上の上記第１のフォト
レジストを除去する工程と、上記基板全面に第２のフォ
トレジストを形成する工程と、上記第２のフォトレジス
トを上記受光部に対応して選択的に除去する工程と、上
記受光部上の上記第２のフォトレジストを加熱して第１
の集光レンズ原形を形成する工程と、エッチバックによ
り上記第１の集光レンズ原形を上記第１のフォトレジス
トに転写し第２の集光レンズ原形を形成する工程と、エ
ッチバックにより上記第２の集光レンズ原形を上記集光
レンズ形成層に転写し集光レンズを形成すると共に、上
記電極パッド部上の全ての層を除去し、上記電極パッド
部を露出させる工程とを経て固体撮像装置を製造するよ
うにしたものである。

【０００９】また、本発明は、電極パッド部と受光部が
形成された基板の上記電極パッド部と上記受光部が形成
された面の全面に非感光性透明材料からなる集光レンズ
形成層を形成する工程と、上記基板全面に第１のフォト
レジストを形成する工程と、上記電極パッド部上の上記
第１のフォトレジストを選択的に除去する工程と、上記
電極パッド部上の集光レンズ形成層を除去する工程と、
残った上記第１のフォトレジストを除去する工程と、上
記基板全面に第２のフォトレジストを形成する工程と、
上記第２のフォトレジストを上記受光部に対応して選択
的に除去する工程と、上記受光部上の上記第２のフォト
レジストを加熱して集光レンズ原形を形成する工程と、
エッチバックにより上記集光レンズ原形を上記集光レン
ズ形成層に転写し集光レンズを形成すると共に、上記電
極パッド部上の残りの層を除去し、上記電極パッド部を
露出させる工程と経て固体撮像装置を製造するようにし
たものである。

【００１０】さらに、本発明に方法は、基板の上記電極
パッド部と受光部が形成された面に平坦化層を形成する
工程を含み、さらに加えて受光部が形成される画素領域
上に染色層を形成する工程を含むようにしてもよい。

【００１１】

【作用】本発明方法は、第１のフォトレジスト及び第２
のフォトレジストを形成し、これら２つのフォトレジス
トを選択的に露光して受光部の領域と電極パッド部の領
域に膜厚の差を生じさせる。この膜厚の差を利用して、
受光部上に集光レンズが形成されると同時に、電極パッ
ド面上の集光レンズ形成層や平坦化層が除去され、電極
パッド部が露出してワイヤボンディングが容易となる。

【００１２】

【実施例】本発明の好適な実施例を図面を参照しながら
説明する。

【００１１】初めに、図１及び図２を参照しながら、製
造すべき固体撮像装置の一例の構造について簡単に説明
する。

【００１３】この固体撮像装置は、図１に示すように、
シリコン基板１１上に遮光膜に被覆された電極１２が形
成され、電極１２の間の遮光膜が開口された領域が受光
部１３とされる。受光部１３はシリコン基板１１上に複
数形成され、当該固体撮像装置がエリアセンサーの場合
では、受光部１３はマトリクス状に配列される。受光部
１３と電極１２が形成された基板表面は平坦化層１４に
被覆され、この平坦化層１４上に染色層１５が形成され
る。平坦化層１４は、電極１２による凹凸を平坦化する
ための層である。染色層１５は波長の違う光を分解して
選択的に透過するための層であり、受光部１３の領域を
覆うように形成される。この染色層１５上には、集光の
ためのマイクロレンズ形成層１６が形成される。本実施
例では、特にマイクロレンズ形成層１６はポリイミド系
樹脂からなる。集光レンズである個々のマイクロレンズ
１６ａは、基板上の受光部１３の領域に対応して形成さ
れる。このマイクロレンズ形成層１６上には、透明樹脂
パッケージ１７が形成される。この透明樹脂パッケージ
１７は基板１１を直接封止するものである。

【００１４】図２は、このような固体撮像装置の断面を
示す。リードフレーム１９ａに固定された素子チップ１
８は、前記透明樹脂パッケージ１７に封止されている。
パッケージが透明であるため、素子チップ１８の表面に
形成された受光部１３には、入射光がパッケージを介し
て入射する。素子チップ１８の表面１８ｓには、前述の
如きマイクロレンズ形成層１６や染色層１５が形成され
ており、金ワイヤ２０も該表面１８ｓの後述するような
電極パッド部にボンディグされている。この金ワイヤ２
０の他端は、透明樹脂パッケージ１７の外部に突出した
ピン１９ｂに接続される。 〔第１の実施例〕 次に第１の実施例の固体撮像装置の製造方法について、
その工程に従って図３〜図１１を参照しながら具体的に
説明する。

【００１５】まず、図３に示すように、シリコン基板２
１上に絶縁膜２２が形成され、その絶縁膜２２上に、図
示しないアルミニューム遮光膜に層間絶縁膜を介して被
覆された転送電極２３が形成されると共に、電極パッド
部２４も形成される。電極パッド部２４は後にワイヤが
ボンディングされる領域であり、チップの周辺領域に形
成される。転送電極２３に挟まれたシリコン基板２１の
表面には、フォトダイオードからなる受光部２５が形成
される。この受光部２５はエリアセンサーであれば２次
元マトリクス状に配列される。

【００１６】転送電極２３等が形成される基板表面に
は、平坦化層２６が形成される。この平坦化層２６は、
転送電極２３等による凹凸を平坦化するためのものであ
り、屈折率１．４程度の非感光性の透明材料からなる。
この平坦化層２６は、基板上に塗布されて熱硬化され
る。その熱硬化の条件は、摂氏２３０度で２分程度であ
り、その膜厚は２．０〜６．０μｍ程度とされる。この
平坦化層２６上には染色層２７が形成される。この染色
層２７は、マゼンタ，シアン，イエロー等の数層を有す
る層であり、染色層２７はカゼイン等のタンパク質系材
料に、各顔料を染色させて形成される。染色層２７の膜
厚は０．９〜１．５μｍ程度である。この染色層２７は
染色工程時に、ｇ線或いはｉ線で露光し、現像される。
この染色層２７は受光部２５が形成された画素領域上に
のみ形成され、電極パッド部２４上には形成されない。

【００１７】次に、シリコン基板２１上の全面にポリイ
ミド系溶剤を塗布する。このポリイミド系溶剤は非感光
性ポリイミド前駆体を含む。その塗布条件は、３〜４ｇ
でスピンナー初期回転５００〜９００ｒｐｍを５秒、続
いて本回転２０００〜３０００ｒｐｍを１５秒程行う。
このスピンコートの後プリベークをする。このプリベー
ク条件は、ホットプレート若しくはベーク炉が使用さ
れ、窒素雰囲気により摂氏８０〜１３０度で５〜２０分
程度行われる。このプリベークでは、キシレン等の溶媒
の揮発が促進され、ポリイミド前駆体は半硬化する。こ
のプリベークは低温な処理であり、下層の染色層２７へ
の悪影響はない。ポリイミド前駆体の膜厚は、プリベー
ク後に１０％程度減少し、４．０〜８．０μｍ程度とさ
れる。

【００１８】プリベーク後、前記ポリイミド前駆体を加
熱キュア処理する。加熱キュア条件は、ベーク炉で窒素
雰囲気中摂氏１５０〜１７０度で１〜３時間とされる。
この加熱キュア処理により、前駆体のイミド化反応が開
始され、且つ溶媒等の完全離散により、図４に示すよう
に、ポリイミド系樹脂薄膜２８が全面に形成される。こ
のポリイミド系樹脂薄膜２８は、前駆体塗布時にその固
形分を１５〜２４パーセント、粘度を１３．７〜５．６
ポイズ程度とすることで、プリベーク及び加熱キュア後
に４．０〜８．０μｍ程度の膜厚となる。

【００１９】ポリイミド系樹脂薄膜２８の形成後、図５
に示すように、そのポリイミド系樹脂薄膜２８上の全面
にネガ型レジスト層２９が形成される。このネガ型レジ
スト層２９はウェハ全面にスピンコーターにより本回転
２０００〜３０００ｒｐｍで１０〜３０秒の条件で塗布
される。その塗布後、ホットプレートにより摂氏１６０
度およそ３分の条件でプリベークする。このプリベーク
後、フォトマスクを用いてネガ型レジスト層２９を選択
的に露光する。このネガ型レジスト層２９の露光は、電
極パッド部２４上のレジスト層２９ｂに光が照射しない
ような選択的な露光となり、電極パッド部２４上以外の
領域のレジスト層２９ａは光が透過して感光する。ネガ
型レジスト層２９のうち、その露光したレジスト層２９
ａは、高分子化して現像液に非可溶性となり、光が照射
されていないレジスト層２９ｂは現像液に可溶性であ
る。

【００２０】このように電極パッド部２４以外の領域を
選択的に露光した後、所要の現像液を用いて、図６に示
すように、現像液に可溶な電極パッド部２４上のネガ型
レジスト層２９ｂを除去する。このレジスト層２９ｂの
選択的な除去によって、残存したレジスト層２９ａに対
して開口部３０が形成される。この開口部３０の底部で
は、上記ポリイミド系樹脂薄膜２８の表面が露出する。
このように電極パッド部２４に対応した領域のみ選択的
にレジスト層２９ｂを除去した後、レジスト層２９のポ
ストベークを行う。このポストベークはホットプレート
を用いて約摂氏１６０度、２分の条件で行われる。ポス
トベーク後に残存したレジスト層２９ａは、例えば膜厚
３．０μｍ〜８．０μｍとされる。

【００２１】次に、図７に示すように、開口部３０を含
む全面に第２のレジスト層３１が形成される。この第２
のレジスト層３１はポジ型レジストとされ、その塗布形
成は、例えばスピンコーターを用いて、本回転３０００
ｒｐｍで３０秒の条件で行われる。その塗布後に第２の
レジスト層３１のプリベークが行われる。このプリベー
クは、ホットプレートを用いて摂氏１００度で約８０秒
の条件で行われる。この第２のレジスト層３１の膜厚
は、例えば１．０〜３．０μｍとされる。

【００２２】そのプリベークされた第２のレジスト層３
１は、ｇ線或いはｉ線によって選択的に露光され、現像
される。この選択露光時に、光が照射される領域は、電
極パッド部２４上の領域や個々のマイクロレンズ間の領
域である。この光が選択的に照射された領域は、湿式現
像によって除去される。その湿式現像は、２．３８〜
６．０パーセントのアルカリ性現像液を用いて、摂氏２
５度で２０秒〜４分程度浸す条件で行われる。図７にお
いて、第２のレジスト層３１の中、斜線で示す領域が選
択的に露光される領域である。上記湿式現像の結果、マ
イクロレンズが形成される領域では、前記受光部２５に
対応した部分のみに区分された第２のレジスト層３１ａ
が残存する。前記開口部３０では、現像によって一度開
口部３０内に充填された第２のレジスト層３１が除去さ
れる。従って、開口部３０の底部では、ポリイミド系樹
脂薄膜２８の表面が臨む。

【００２３】このように第２のレジスト層３１を選択的
に露光し、現像した後、図８に示すように、加熱リフロ
ーを行ってレンズ原形３２を形成する。このリフロー
は、ホットプレートを用い約摂氏１５０度で２分程度の
条件で行われる。このリフロー処理によって、区分され
た第２のレジスト層３１ａの端部の高さが減り、レジス
ト層の持つ表面張力を利用して各画素の中央部分が突出
した曲率を有するレンズ原形３２がレジスト層２９上に
形成される。

【００２４】レンズ原形３２をネガ型レジスト層２９上
に形成した後、図９に示すように、このレンズ原形３２
をネガ型レジスト層２９に転写する。この転写は、ドラ
イエッチングによるエッチバックによって行われ、第２
のレジスト層３１とレジスト層２９とポリイミド系樹脂
薄膜２８のエッチング速度が等速度となり、転写時のギ
ャップ幅の変換差が０．１〜０．２μｍとなるような条
件で行われる。この転写に用いられるエッチングは、例
えばＯ₂ ガスやＣＦ₄ とＯ₂ の混合ガスを用いて行われ
る。

【００２５】ここで、具体的な寸法の一例について例示
すると、平坦化層２６を膜厚２．０μｍ、染色層２７を
膜厚１．５μｍ、ポリイミド系樹脂薄膜２８を膜厚４．
０μｍ、ネガ型レジスト層２９を膜厚３．０μｍ、レン
ズ原形３２となるポジ型の第２のレジスト層３１を膜厚
１．５６μｍ等の設定をする。そして、図９に示したよ
うに、ネガ型レジスト層２９を厚み２．０μｍ程エッチ
ングすると、当該レジスト層２９の残り膜厚は１．０μ
ｍとなり、この時点で、電極パッド部２４上では、開口
部３０の底部から２．０μｍ程度、レジスト層２９の下
層にあるポリイミド系樹脂薄膜２８がエッチングされる
こととなる。

【００２６】このようなドライエッチングによって、受
光部２５の領域にかかるネガ型レジスト層２９に、レン
ズ原形３２の形状を反映した第２のレンズ原形３３が形
成され、同時に、前記開口部３０を反映して最終的に電
極パッド部２４を露出するための開口部３４がポリイミ
ド系樹脂薄膜２８に形成される。

【００２７】ネガ型レジスト層２９に第２のレンズ原形
３３が形成された後、図１０に示すように、さらにドラ
イエッチングを進める。このドライエッチングによっ
て、第２のレンズ原形３３の形状を反映して、ポリイミ
ド系樹脂薄膜２８にマイクロレンズ３５が形成される。
そして、このポリイミド系樹脂薄膜２８からなるマイク
ロレンズ３５の形成と同時に、開口部３４を反映して平
坦化層２６に形成される開口部３６が基板表面に達す
る。その開口部３６が基板表面に達することで、電極パ
ッド部２４が露出する。

【００２８】このドライエッチングは、第２のレンズ原
形３３のレジスト層２９とポリイミド系樹脂薄膜２８の
エッチングレートの比を１とし、平坦化層２６とポリイ
ミド系樹脂薄膜２８のエッチングレートの比を２以上と
することで、前述のように各膜厚を設定した場合に、確
実に開口部３６によって電極パッド部２４が露出するこ
とになる。

【００２９】図９と図１０に示すプロセスは、膜厚の調
整とエッチングレートの制御によって連続したプロセス
とすることができる。例えば、各膜厚を、平坦化層２６
を４．０μｍ、染色層２７を１．５μｍ、ポリイミド系
樹脂薄膜２８を７．０μｍ、ネガ型レジスト層２９を
８．０μｍ、ポジ型の第２のレジスト層３１を１．５６
μｍと設定する。レジスト層２９には、複数回の選択露
光等により膜厚に応じた開口部が形成される。そして、
ドライエッチング時のエッチングレートの選択比を平坦
化層２６のみが他に比べて２倍以上の速度でエッチング
され、他の染色層２７，ポリイミド系樹脂薄膜２８，ネ
ガ型レジスト層２９及び第２のレジスト層３１が略等速
度でエッチングされる条件でエッチングする。すると、
連続して第２のレジスト層３１の表面から１０．０μｍ
程エッチングすることで、確実にポリイミド系樹脂薄膜
２８からなるマイクロレンズ３５が形成されると同時
に、開口部３６によって電極パッド部２４が露出する。
なお、エッチングガスとしては、マイクロレンズのギャ
ップ幅の変換差が０．１μｍ以下のＯ₂ ガスやＣＦ₄ ／
Ｏ₂ ガス等を用いることができる。

【００３０】次に、ポリイミド系樹脂薄膜２８からなる
マイクロレンズ３５が形成され、且つ電極パッド部２４
上も開口されたところで、ウェハーがチップ毎に分割さ
れ、リードフレームに接着された後、ワイヤボンディン
グされる。ワイヤ３７はリードフレームのピン３８と、
開口部３６の底部の電極パッド部２４を電気的に接続す
る。

【００３１】続いて、図１１に示すように、各チップ
は、透明樹脂３９によってリードフレームごと樹脂封止
される。この透明樹脂３９による樹脂封止の際、例えば
摂氏１５０度で５分注入し、１００度〜１２０度の８時
間でキュアする条件で樹脂封止する場合であっても、マ
イクロレンズ３５が形成されるポリイミド系樹脂薄膜２
８は熱分解温度が高いため、マイクロレンズ３５自体は
変形しない。

【００３２】また、マイクロレンズ３５が形成されるポ
リイミド系樹脂薄膜２８は屈折率が１．７〜１．９と比
較的に高いため、集光率を高めることができ、固体撮像
装置として、例えば２倍以上の感度を得ることができ
る。

【００３３】なお、本実施例では、製造する固体撮像装
置を透明樹脂３９によって封止する構造としたが、これ
に限定されず、セラミックパッケージに装着する構造の
固体撮像装置に対して本実施例を適用することも可能で
ある。 〔第２の実施例〕 次に、第２の実施例の固体撮像装置の製造方法につい
て、その工程に従って図１２〜図１７を参照しながら具
体的に説明する。

【００３４】第１の実施例と同様に、シリコン基板４１
上に絶縁膜４２が形成され、その絶縁膜４２上に、図示
しないアルミニューム遮光膜に層間絶縁膜を介して被覆
された転送電極４３が形成されると共に、アルミニュー
ム材料層により電極パッド部４４も形成される。電極パ
ッド部４４は後にワイヤがボンディングされる領域であ
り、チップの周辺領域に形成される。転送電極４３に挟
まれたシリコン基板４１の表面には、フォトダイオード
からなる受光部４５が形成される。この受光部４５はエ
リアセンサーであれば２次元マトリクス状に配列され
る。

【００３５】この基板表面には、その転送電極４３等に
よる凹凸を平坦化するための平坦化層４６が形成され
る。この平坦化層４６は、屈折率１．４程度の非感光性
の透明材料からなり、基板上に塗布されて熱硬化され
る。その熱硬化の条件は、摂氏２３０度で２分程度であ
り、その膜厚は２．０〜６．０μｍ程度とされる。この
平坦化層４６上には染色層４７が形成される。この染色
層４７は、マゼンタ，シアン，イエロー等の数層を有す
る層であり、染色層４７はカゼイン等のタンパク質系材
料に、各顔料を染色させて形成される。染色層４７の膜
厚は０．９〜１．５μｍ程度である。この染色層４７は
染色工程時に、ｇ線或いはｉ線で露光し、現像される。
この染色層４７は受光部４５が形成された画素領域上に
のみ形成され、電極パッド部４４上には形成されない。

【００３６】次に、図１２に示すように、シリコン基板
４１上の全面にポリイミド系溶剤を塗布する。このポリ
イミド系溶剤は非感光性ポリイミド前駆体を含む。その
塗布条件は、３〜４ｇでスピンナー初期回転５００〜９
００ｒｐｍを５秒、続いて本回転２０００〜３０００ｒ
ｐｍを１５秒程行う。このスピンコートの後プリベーク
をする。このプリベーク条件は、ホットプレート若しく
はベーク炉が使用され、窒素雰囲気により摂氏８０〜１
３０度で５〜２０分程度行われる。このプリベークで
は、キシレン等の溶媒の揮発が促進され、ポリイミド前
駆体層４８は半硬化する。このプリベークは低温な処理
であり、下層の染色層４７への悪影響はない。ポリイミ
ド前駆体層４８の膜厚は、プリベーク後に１０％程度減
少し、４．０〜８．０μｍ程度とされる。

【００３７】このプリベークしたポリイミド前駆体層４
８上に、ポジ型レジスト層４９が全面に塗布される。こ
のポジ型レジスト層４９の塗布は、例えばスピンコータ
ーを用いて、本回転２０００ｒｐｍで３０秒の条件で行
われる。この塗布の後、ホットプレートで摂氏１００度
１〜２分の条件でプリベークが行われる。

【００３８】そのプリベークの後、ｇ線或いはｉ線が使
用されて、ポジ型レジスト層４９が所要のフォトマスク
を用いて選択的に露光される。この露光によって光が照
射される領域は、上記電極パッド部４４上の領域のみで
あり、この領域のレジスト層４９ａは高分子化して現像
液に可溶性となる。

【００３９】次に、２．３６パーセント〜６．０パーセ
ント程度のアルカリ性を有する現像液で、摂氏２５度、
１〜４分程度の条件で湿式現像を行う。この湿式現像の
後、摂氏２５度、１〜４分程度の純水によるリンスを行
い、例えばスピンナーを用い３０００ｒｐｍ，３０秒程
度の乾燥を行う。このような湿式現像によって、図１３
に示すように、まず選択的に露光された部分のレジスト
層４９ａが除去され、続いて同じ現像液によって、ポリ
イミド前駆体層４８の一部が除去されて開口部５１が形
成される。このポリイミド前駆体層４８が除去される部
分は、レジスト層４９ａに対応した電極パッド部４４上
の領域であり、開口部５１の底部では平坦化層４６の表
面が露出し、開口部５１の上端部は底部よりやや拡がっ
た径を有する。

【００４０】電極パッド部４４上のポリイミド前駆体層
４８を湿式現像によって部分的に除去した後、図１４に
示すように、残存しているポリイミド前駆体層４８上の
ポジ型レジスト層４９を剥離する。その剥離は、酢酸ｎ
ブチル：イソプロピルアルコールを１：１〜５の割合で
混合した剥離液を用い、摂氏２５度で約１〜２分程度浸
すことで行われる。その後、同じく酢酸ｎブチル溶液に
摂氏２５度で約１〜２分程度浸しながら、リンスを行
う。そのリンス工程の後、スピンナーを用い３０００ｒ
ｐｍ，３０秒程度の乾燥を行う。このようなイソプロピ
ルアルコールで希釈した酢酸ｎブチル溶液で湿式剥離す
ることにより、ポリイミド前駆体層４８や平坦化層４６
は溶解することなく、ポジ型レジスト層４９のみが剥離
される。

【００４１】ポジ型レジスト層４９の剥離後、ポリイミ
ド前駆体層４８を加熱キュア処理する。その加熱キュア
処理の条件は、ベーク炉を用い、摂氏１５０〜１７０度
の条件で１〜３時間、窒素雰囲気で行う。この加熱キュ
ア処理によって、前記ポリイミド前駆体層４８ではイミ
ド化反応が開始され且つ溶媒の完全揮散が生ずる。その
結果、前記ポリイミド前駆体層４８はポリイミド系樹脂
薄膜５０となる。このポリイミド系樹脂薄膜５０では、
前駆体の塗布時に、その固形分を例えば１５〜２４．５
パーセントとし、粘度を例えば３．７〜５．６ポイズと
する等の調整を施すことにより、プリベーク及び加熱キ
ュア後に、４．０〜６．０μｍ程度の膜厚が得られるこ
とになる。

【００４２】次に、図１５に示すように、開口部５１を
含む全面に第２のレジスト層５２が形成される。この第
２のレジスト層５２はポジ型レジストとされ、その塗布
形成は、例えばスピンコーターを用いて、本回転３００
０ｒｐｍで３０秒の条件で行われる。その塗布後に第２
のレジスト層５２のプリベークが行われる。このプリベ
ークは、ホットプレートを用いて摂氏１００度で約８０
秒の条件で行われる。この第２のレジスト層５２の膜厚
は、例えば１．０〜３．０μｍとされる。

【００４３】そのプリベークされた第２のレジスト層５
２は、ｇ線或いはｉ線によって選択的に露光され、現像
される。この選択露光時に、光が照射される領域は、電
極パッド部４４上の領域や個々のマイクロレンズ間の領
域である。この光が選択的に照射された領域は、湿式現
像によって除去される。その湿式現像は、２．３８〜
６．０パーセントのアルカリ性現像液を用いて、摂氏２
５度で２０秒〜４分程度浸す条件で行われる。図１５に
おいて、第２のレジスト層５２の中、斜線で示す領域が
選択的に露光される領域である。上記湿式現像の結果、
マイクロレンズが形成される領域では、前記受光部４５
に対応した部分のみに区分された第２のレジスト層５２
ａが残存する。前記開口部５１では、現像によって一度
開口部５１内に充填された第２のレジスト層５２が除去
される。従って、開口部５１の底部では、平坦化層４６
の表面が臨む。

【００４４】このように第２のレジスト層５２を選択的
に露光し、現像した後、図１６に示すように、加熱リフ
ローを行ってレンズ原形５３を形成する。このリフロー
は、ホットプレートを用い約摂氏１５０度で２分程度の
条件で行われる。このリフロー処理によって、区分され
た第２のレジスト層５２ａの端部の高さが減り、レジス
ト層の持つ表面張力を利用して各画素の中央部分が突出
した曲率を有するレンズ原形５３がポリイミド系樹脂薄
膜５０上に形成される。

【００４５】レンズ原形５３をポリイミド系樹脂薄膜５
０上に形成した後、図１７に示すように、このレンズ原
形５３をポリイミド系樹脂薄膜５０に転写する。そし
て、このレンズ原形５３のポリイミド系樹脂薄膜５０へ
の転写の際には、同時に開口部５１のパターンを反映し
て電極パッド部４４上の平坦化層４６も除去されて開口
部５４が形成される。レンズ原形５３のポリイミド系樹
脂薄膜５０への転写によって、ポリイミド系樹脂薄膜５
０には複数のマイクロレンズ５５が形成される。この転
写はドライエッチングによるエッチバックによって行わ
れる。エッチングレートの一例としては、レンズ原形５
３にかかる第２のレジスト層５２とポリイミド系樹脂薄
膜５０が等速度とされ、平坦化層４６がポリイミド系樹
脂薄膜５０よりも２倍以上の速度でエッチングされるレ
ートとすることができる。また、この転写に用いられる
エッチングは、転写時のギャップ幅の変換差が０．１〜
０．２μｍとなるような条件で行われ、例えばＯ₂ ガス
やＣＦ₄ とＯ₂ の混合ガスを用いて行われる。レンズ原
形５３の転写と共に平坦化層４６に開口部５４を形成す
るための膜厚の設定の一例としては、上記平坦化層４６
の膜厚を２．０μｍ〜６．０μｍ程度とし、且つポリイ
ミド系樹脂薄膜５０のエッチバック量を２．０〜３．０
μｍ程度に設定すれば良い。このような膜厚の設定によ
り、選択比の関係で、平坦化層４６の電極パッド部４４
上の開口部５４が透孔となり、ワイヤボンディングが行
われる。

【００４６】以下、その図示を省略するが、第１の実施
例と同様に、ウェハーがチップ毎に分割され、リードフ
レームに接着された後、ワイヤボンディングされる。ワ
イヤはリードフレームのピンと、開口部５４の底部の電
極パッド部４４を電気的に接続する。このワイヤボンデ
ィングの後、各チップは、透明樹脂によってリードフレ
ームごと樹脂封止される。この際、マイクロレンズ５５
が形成されるポリイミド系樹脂薄膜５０は熱分解温度が
高いため、マイクロレンズ５５自体は変形しない。

【００４７】また、マイクロレンズ５５が形成されるポ
リイミド系樹脂薄膜５０はその屈折率が１．７〜１．９
と比較的に高いため、透明樹脂で樹脂封止した場合でも
集光率を高めることができ、固体撮像装置として、例え
ば２倍以上の感度を得ることができる。

【００４８】なお、本実施例においても、パッケージを
透明樹脂によって封止するものに限定せずに、例えばセ
ラミックパッケージとすることができる。

【００４９】

【発明の効果】上述したように、本発明に係る固体撮像
装置の製造方法では、非感光性透明材料からなる集光レ
ンズ形成層上の第１のフォトレジストには、レンズ原形
となる第２のフォトレジストの形成前の段階で、電極パ
ッド部上において開口部等の凹部が形成される。このた
めレンズ原形の転写工程中に、同時に前記凹部を反映し
た開口部が形成され電極パッド部を露出させることがで
きる。従って、集光レンズ形成層に非感光性透明材料を
用いた場合でも、透明樹脂で封止したマイクロレンズの
集光性を維持しながら、電極パッド部に容易にワイヤボ
ンディングすることができる。

【００５０】また、集光レンズ形成層として耐熱性の高
いポリイミド系樹脂層を用いることにより、樹脂封止す
る場合にもレンズの変形を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法によって製造される固体撮像装置の
受光部付近を示す断面図である。

【図２】本発明方法によって製造される固体撮像装置を
透明樹脂を用いて樹脂封止したパッケージを示す断面図
である。

【図３】本発明方法の第１の実施例における染色層形成
工程までの工程断面図である。

【図４】本発明方法の第１の実施例におけるポリイミド
系樹脂薄膜形成工程までの工程断面図である。

【図５】本発明方法の第１の実施例におけるレジスト層
の選択露光工程までの工程断面図である。

【図６】本発明方法の第１の実施例における選択露光し
たレジスト層の現像工程までの工程断面図である。

【図７】本発明方法の第１の実施例における第２のレジ
スト層の選択露光工程までの工程断面図である。

【図８】本発明方法の第１の実施例における第２のレジ
スト層によにレンズ原形形成工程までの工程断面図であ
る。

【図９】本発明方法の第１の実施例におけるレンズ原形
をレジスト層に転写する転写工程までの工程断面図であ
る。

【図１０】本発明方法の第１の実施例におけるマイクロ
レンズを形成すると共に電極パッド部上に開口部を形成
する工程までの工程断面図である。

【図１１】本発明方法の第１の実施例における透明樹脂
封止工程までの工程断面図である。

【図１２】本発明方法の第２の実施例におけるレジスト
層の選択露光工程までの工程断面図である。

【図１３】本発明方法の第２の実施例におけるレジスト
層及びポリイミド前駆体層の湿式現像工程までの工程断
面図である。

【図１４】本発明方法の第２の実施例におけるレジスト
層の剥離工程までの工程断面図である。

【図１５】本発明方法の第２の実施例における第２のレ
ジスト層の選択露光工程までの工程断面図である。

【図１６】本発明方法の第２の実施例におけるレンズ原
形の形成工程までの工程断面図である。

【図１７】本発明方法の第２の実施例におけるポリイミ
ド系樹脂薄膜へのレンズ形状の転写及び電極パッド部上
の平坦化層の開口を同時に行うエッチング工程までの工
程断面図である。

【符号の説明】

２１，４１ シリコン基板、 ２２，４２ 絶縁膜、
２３，４３ 転送電極、 ２４，４４ 電極パッド部、
２５，４５ 受光部、 ２６，４６ 平坦化層、 ２
７，４７ 染色層、 ２８，５０ ポリイミド系樹脂薄
膜、 ２９ レジスト層、 ３０，３４，３６，５１，
５４ 開口部、 ３１ 第２のレジスト層、 ３２，５
３ レンズ原形、 ３３，５５ マイクロレンズ、 ５
２ レジスト層

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極パッド部と受光部が形成された基板
   の上記電極パッド部と上記受光部が形成された面の全面
   に非感光性透明材料からなる集光レンズ形成層を形成す
   る工程と、 上記基板全面に第１のフォトレジストを形成する工程
   と、 上記電極パッド部上の上記第１のフォトレジストを除去
   する工程と、 上記基板全面に第２のフォトレジストを形成する工程
   と、 上記第２のフォトレジストを上記受光部に対応して選択
   的に除去する工程と、 上記受光部上の上記第２のフォトレジストを加熱して第
   １の集光レンズ原形を形成する工程と、 エッチバックにより上記第１の集光レンズ原形を上記第
   １のフォトレジストに転写し第２の集光レンズ原形を形
   成する工程と、 エッチバックにより上記第２の集光レンズ原形を上記集
   光レンズ形成層に転写し集光レンズを形成すると共に、
   上記電極パッド部上の全ての層を除去し、上記電極パッ
   ド部を露出させる工程とを有する固体撮像装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】 上記基板の上記電極パッド部と受光部が
   形成された面に平坦化層を形成する工程を有する請求項
   １記載の固体撮像装置の製造方法。
3. 【請求項３】 上記受光部が形成される画素領域上に染
   色層を形成する工程を有する請求項１記載の固体撮像装
   置の製造方法。
4. 【請求項４】 電極パッド部と受光部が形成された基板
   の上記電極パッド部と上記受光部が形成された面の全面
   に非感光性透明材料からなる集光レンズ形成層を形成す
   る工程と、 上記基板全面に第１のフォトレジストを形成する工程
   と、 上記電極パッド部上の上記第１のフォトレジストを選択
   的に除去する工程と、 上記電極パッド部上の集光レンズ形成層を除去する工程
   と、 残った上記第１のフォトレジストを除去する工程と、 上記基板全面に第２のフォトレジストを形成する工程
   と、 上記第２のフォトレジストを上記受光部に対応して選択
   的に除去する工程と、 上記受光部上の上記第２のフォトレジストを加熱して集
   光レンズ原形を形成する工程と、 エッチバックにより上記集光レンズ原形を上記集光レン
   ズ形成層に転写し集光レンズを形成すると共に、上記電
   極パッド部上の残りの層を除去し、上記電極パッド部を
   露出させる工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
5. 【請求項５】 上記基板の上記電極パッド部と受光部が
   形成された面に平坦化層を形成する工程を有する請求項
   ４記載の固体撮像装置の製造方法。
6. 【請求項６】 上記受光部が形成される画素領域上に染
   色層を形成する工程を有する請求項４記載の固体撮像装
   置の製造方法。