JPH03211768A - 固体撮像素子の製法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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間する。

［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２
ａ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ｆｉｌｌ　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。６はこの平坦
化膜４上に光電変換部２の受光部２＆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間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池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、感度の向上か図られる。

第２図例のカラー固体ｔＳ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ｔｍ像素子基板ｌ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ＩＩＩ　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、ガラスレシン、
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１１ｍ１４上にカラーフィルタ５を構成す
る第１染色層５ｒｌｔＭ＠させる（同図Ｃに図示）。こ
の第１染邑Ｎ５ｒは、例えばセラチン、カゼイン、グリ
ユー　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こ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
アルデヒド水溶液等により、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５「の形成と同様の工程を染ｔ！！、
ｎの種類を変えて繰り返すことにより、平坦化１１４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
図りに図示）。

次に、カラーフィルタ５上に保護Ｉｍ６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１ヒ
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、１呆謹膜６上にパッド窓開は用レジスト膜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ＩＣＦ−と＃１素０２からなるプラズマ
雰囲気でトライエツ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を除去してバット窓７を形成
する（同図Ｇに図示）。

最後に、バット窓開は用レジスト膜１１を１１１１１除
去する（同図ト１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
工程て１１遺される。

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１１Ｂ上にマイ
クロレンズ用レンズ）１１１８’を塗布すると共に、フ
ッ化炭素ＣＦ　ａと酸素０２からなるプラズマ雰囲気で
ドライエツチングを行なってパターニングを行なう（第
４図！に図示）、レンズ）１１Ｂ’は、例えは紫外線あ
るいは遠紫外線用のネガ型の感光性１！ｔｊ＆をスピン
コード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、マイクロしンズ８を硬化させる。

次に、マイクロレンズ８上にパッド窓開は用レジスト膜
Ｉｔ１ｉ：ｍ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ＣＦａと酸素０２からなるプラズマ雰
囲気でドライエツ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を除去してバッド窓７を形成す
る（同図しに図示）。

最後に、パッド窓開は用レジスト膜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、バッド窓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
ンズ用しジス）１１８’　）とバット窓開は用レジスト
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、その後にパッド窓間は用レジスト膜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、バット窓開は用レジスト膜１１を塗布
してバット窓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
膜の界面に界面層が形成され、このＷ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Ｗ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、上層レンス）Ｉｌｌ（バット窓開は用レンス）
ＩＩ）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、サイト方向の溶解
が進行するので精度のよいレジストパターンの形成が困
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ｔａｉｍ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、バ
ット窓間は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。

［ｆ！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＃ＩＡ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
のレジスト膜上にバット窓開は用の第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ＩＲ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のレジスト膜とバット窓開は
用の第２のレジスト膜１１の間に水溶性樹脂１１１９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Ｍ９とバット窓開は用の第２のレジス
ト膜１１の間に第２のレジスト１ｕｌｌの現像液に不溶
な水溶性樹脂膜９上レジスト膜１゜が介在されるので、
Ｉ！！２のレジスト膜１１のパターニングの隙に現像液
より水溶性［１膜９が保護され、この水溶性樹脂ｌｌｌ
９のサイト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０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ｔＳ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Ｉｆ！［４を形成し、
この平坦化ｔ［４上にカラーフィルタ５を形成し、ざら
に、このカラーフィルタ５上に保護膜６を形成する。

次に、環１ｔＩＩｅ上に水溶性樹脂ｆｌ［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上にパッド窓開は用レジスト膜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１１１１６とパッド窓開は用レ
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ＩＩ保護レジスト膜１０は、バット窓開は用
レシンＩＪＩＩＩの現像液に不溶な合成樹脂であること
が必要である。例えは、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、ガラスレシン、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ｌＯは、バット窓開は
用レジスト膜１１の現像液を遮断するだけの膜厚か必要
であるが、水溶性病Ｎ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
部のエツチングによるバット窓の形成の１組　これら水
溶性樹脂膜９や水溶性樹脂膜１呆謹レジスト膜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［１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ＣＦ　４　と酸素０２からなるプラズ
マ雰囲気でドライエツチングを行なってアルミ電極３上
の平坦化膜４、保ｌｔ膜６、水溶性樹脂１１１９および
水溶性ｗｉｉｉ膜保護レジスト膜ｌＯを除去してバッド
窓７を形成する（同図Ｇに図示）。

最後に、バッド窓開は用レジスト膜１１を剥離除去する
と共に、温水スピンエツ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１ｔｉｌｌｌ侃謹レ
ジスト膜１０は、水溶性樹脂ＩＩ　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とバット窓開は
用レジストＭ１１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ンズ）１１１
１１との間に、パッド窓開け用レジスト膜１】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、パッド窓開は用レジスト膜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のサイト方向の溶解を防止でき、バッド窓
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！ｌｌ法の他の例
について説明する。本例は、１３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〜、１と同じ）に示す
ように、従来と同様に光電変換ＩＩＢ　２の形成された
固体撮像素子基板ｌ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ＩＩＩ　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１ｌＩ６を形成し、ざ
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、二の水溶性樹脂Ｍ　ｌ
ｊｉ’護レジスト膜１０上にパッド窓開は用レジスト膜
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ＣＦ、と酸素０２からなるプラズマ雰
囲気でトライエツチングを行なってアルミ電極３上の平
坦化Ｍ４、保護膜６、水溶性樹脂Ｉ１１９および水溶性
樹脂膜保護レジスト膜ｌＯを除去してバッド窓７を形成
する（同図りに図示）。

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、温水スピンエツ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ｌＯを１１１１す
る（同図Ｍに図示）、この際、水溶性樹脂膜保護レンズ
）ＩＮＩ　Ｏ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′）とパッド窓開は用レジス
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とバット窓開は用レジスト膜１１
との間に、バット窓開は用レジス目１１の現像ｉＩ！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、バット窓開は用しシスト膜！ｌ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のサイト方向の溶解を防止でき、バット窓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、第ルジスト膜が保護１！ＩＥ
　Ｇ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、バット窓開は用レンス）ＩＩＩＩを塗布してバ
ット窓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、第ル
ジスト膜は平坦化膜４てあり、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ｔｊｉ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のレジスト膜上にバット窓開は用の第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
ト膜とパッド窓開は用の第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は用の第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隙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、バット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図はこの発明の詳細な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。 ・固体ｔｍ現像子基板 ・光電変換部 ・アルミ電極 ・平坦化膜 ・カラーフィルタ ・保ｆｉｔ膜 ・バット窓 ・マイクロレンズ ９・・・水溶性樹脂膜 ｌＯ・・・水溶性樹脂膜保護レジスト膜１１・・・パッ
ド窓開は用レジスト膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （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
   とする固体撮像素子の製法。