JPH0226070A - 固体撮像装置の製造方法 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は固体撮像素子上に色フィルタを直接形成してな
る固体撮像装置の製造方法に関する。

（従来の技術） 近時、固体撮像素子（例えばＣＣＤやＭＯ３型固体撮像
素子）の受光面に所定の色フィルタを貼り合わすことな
く直接形成した色フィルタ一体形の固体撮像装置が注目
されている。この種の固体撮像装置は、基本的にはマト
リックス状に複数の受光素子領域を形成してなる固体撮
像素子上に染色性レジスト層等の色フィルタ層を形成し
、この色フィルタ層を上記各受光素子領域に対応させて
、例えばブルー（Ｂ）、グリーン（Ｇ）、レッド（Ｒ）
、或いはシアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）。

イエロー（Ｙ）にそれぞれ染色し、これを色フィルタ層
とした構造を持つ。このような構造の固体撮像装置につ
いては、例えば特開昭６２−２４２３８号公報等に開示
される通りである。

ところでこの種の固体撮像装置（半導体装置）は、−船
釣には第２図に示すように１枚の半導体ウェハ１上に複
数の固体撮像素子２をマトリ・ソクス状に形成し、これ
らの固体撮像素子２上にそれぞれ前述した色フィルタ層
を直接形成した後、上記半導体ウェハ１上に上記複数の
固体撮像素子２の並びに沿って形成されたスクライブ溝
３をダイシングすることにより、個々の固体撮像装置と
して切出される。

即ち、上記固体撮像素子２は第３図にその断面構造を模
式的に示すように、スクライブ溝３によって区画された
ＳｔやＧａＡｓ、　ＧａＡｓＰ　、　　１ｎＧａＡｓ、
　　ＩｎＰ　。

１ｎＧａＡｓＰ　、　Ｇｅ等の基板（半導体ウエノ１）
■上の矩形領域に、不純物拡散や酸化膜形成により受光
部や電荷転送部等を形成した構造を持つ。

尚、４は酸化膜上に配設形成されたＣｕ、Ｎｉ、半田、
Ａ、ｆｆ等やそれらの合金等からなる金属の配線電極を
示している。これらの配線電極は外部との電気的接続を
行ない、信号等の人出力を行なう為に設けられる。この
ような固体撮像素子２の受光面上に、例えば染色性レジ
スト層を形成し、この染色性レジスト層を所定の色に染
色して色フィルタ層５とした直付色フィルタ構造の固体
撮像装置が製作され、前記スクライブ溝３に沿って半導
体基板（ウェハ）ｌをダイシングすることにより、個々
の固体撮像装置が切出される。尚、この他にも固体撮像
素子上の受光面上に印刷を施して色フィルタを形成する
技術も存在する。

ところがこのようにして半導体基板（ウェハ）■の固体
撮像素子２上に色フィルタ層５を形成して直付色フィル
タ構造の固体撮像装置を製作する際、染色系色フィルタ
の場合には染色性レジスト層を染色する染料（通常、Ｐ
Ｈ値の低い酸性染料）によって前記配線電極４が腐蝕す
ることが否めない。また印刷系の場合には、前記配線電
極４やスクライブ溝３上に印刷飛びが生じることが否め
ない。また前記スクライブ溝３や配線電極４上・に有機
膜が付着残存することがことが否めない。

このような配線電極４の腐蝕や有機物等の付着残存があ
ると、電極接続後の固体撮像装置において接触不良等の
原因となる。特にこのスクライブ溝３に付着残存した有
機膜は、スクライブ溝３のダイシング加工時の熱によっ
て飛散し、固体撮像装置の受光面である前記色フィルタ
層５の表面にゴミとして付着すると云う問題を招来する
。この有機物の色フィルタ層５表面への飛散付着は、固
体撮像装置の製造歩留りの大幅な劣化の原因となる。ま
た印刷系の場合には、配線電極４やスクライブ溝３上に
印刷飛びが生じ、その印刷インキにより同様な飛散や付
着等の問題が生じる。

そこで従来では、例えば上記スクライブ溝３や配線電極
４の表面に保護膜を形成しておき、前記固体撮像素子２
の受光面上に色フィルタ層５を形成した後に上記保護膜
を剥離することが考えられ、ている。

然し乍ら、このようにして保護膜を形成し、色フィルタ
層５を形成した後に剥離することは、物理的剥離法であ
っても、或いはパターンエツチングによる剥離法であっ
ても徒にその製造工程の複雑化を招くばかりでなく、剥
離残りの可能性や剥離工程においてその素子表面を痛め
る等の大きな問題があった。

（発明が解決しようとする課題） このように従来では、半導体ウェハ上に形成された複数
の固体撮像素子の受光面上に色フィルタ層を形成して直
付色フィルタ構造の固体撮像装置を製造する上で、配線
電極の腐蝕の問題や、スクライブ溝への有機物の付着残
存に起因するダイシング加工時の問題があり、歩留り良
く簡易に固体撮像装置を製造することができないと云う
不具合があった。

本発明はこのような事情を考慮しなされたもので、その
目的とするところは、第１に配線電極の腐蝕の問題を解
消し、第２にダイシング溝への有機物の残存付着の問題
を解消して簡易に、且つ歩留り良く固体撮像装置を製造
することを可能とする固体撮像装置の製造方法を提供す
ることにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、半導体ウェハ
上に形成された固体撮像素子の受光面上に所定の色フィ
ルタ層を形成するに先立ち、上記固体撮像素子の全面に
透明樹脂薄膜を形成し、この固体撮像素子上の上記電極
配線パターンの形成領域を除く領域（受光面領域）に前
記透明樹脂薄膜を介して所定の色フィルタ層を形成した
後、前記電極配線パターン上の透明樹脂薄膜をエツチン
グ除去するようにしたことを特徴とするものである。

また複数の固体撮像素子およびこれらの固体撮像素子を
分離する為のスクライブ溝を設けてなる半導体ウェハの
上記各固体撮像素子の受光面に所定の色フィルタ層をそ
れぞれ形成する場合には、この色フィルタ層の形成に先
立って前記半導体ウェハの全面に透明樹脂薄膜を形成し
、この透明樹脂薄膜を介して上記固体撮像素子の各受光
面所定の色フィルタ層をそれぞれ形成した後、前記スク
ライブ溝上の透明樹脂薄膜を、例えば前記配線電極上の
透明樹脂薄膜と共にエツチング除去するようにしたこと
を特徴とするものである。

（作用） 本発明によれば、固体撮像素子の受光面上への色フィル
タ層の形成に先立って、配線電極部を含む固体撮像素子
の全面、或いはスクライブ溝を含む半導体ウェハの全面
に、およびそのいずれにも透明樹脂薄膜が形成され、こ
の透明樹脂薄膜を介して前記固体撮像素子の受光面上へ
の色フィルタ層の形成が行なわれる。この結果、色フィ
ルタ層の形成時に前記配線電極層の腐蝕や付着、スクラ
イブ溝上への付着を上記透明樹脂薄膜により効果的に防
ぐことが可能となる。

しかして色フィルタ層の形成が行なわれた後、上記透明
樹脂薄膜を除去し得る程度のエツチング処理によって該
透明樹脂薄膜をエツチング除去するので、スクライブ溝
上に上記透明樹脂薄膜を介して付着した有機物が、該透
明樹脂薄膜のエツチング除去と共に除去されるので、従
来問題となっていたスクライブ溝での有機物の付着残存
による不具合を効果的に解消することができる。またこ
の際、透明樹脂薄膜で覆われていた配線電極を、配線後
に接触不良が起きぬよう、その本来の機能を果たすべく
露出させることが可能となる。

また固体撮像素子の全面に形成される透明樹脂薄膜は、
色フィルタ層の形成における染色性レジスト層の固体撮
像素子表面への塗布に際して、そ゛の塗布界面でのぬれ
性の改善を図り得る。この為、下層との接着性の向上を
図り、染色性レジスト層を均一な厚みにすることができ
て、色ムラを防止できる。この結果、色フィルタ層の形
成工程の容易化、安定化を図り得る等の作用を呈する。

（実施例） 以下、図面を参照して本発明に係る直付色フィルタ構造
の固体撮像装置の製造方法につき説明する。

第１図は実施例に係る固体撮像装置の製造工程を模式的
に示す図である。

第１図（ａ）は半導体ウェハ１上に形成された固体撮像
素子の断面構造を模式的に示すもので、３は半導体ウェ
ハ１から個々の固体撮像素子（固体撮像装置）２をダイ
シングによって切出す為のスクライブ溝、４は外部との
電気的配線を行なう為の固体撮像素子２に形成された、
例えばＡ、／からなる電極配線である。この電極配線４
に関して、ここではその腐蝕が最も問題となるＡ、ｆ？
電極を例に説明するが、他の電極材料を適宜用いること
も勿論可能である。

しかして固体撮像素子２は、半導体ウェハ１の表面から
所定のパターンで不純物を拡散して形成された受光部（
ＰＤ）２ａや、上記半導体ウェハ１表面の上記受光部（
ＰＤ）２ａの形成領域を除く領域に金属や酸化膜を形成
して設定された電荷転送部２ｂ等を備えており、その表
面は凹凸状をなしている。

通常は、このような半製品状態の固体撮像素子２の受光
面上に染色性レジストを塗布形成し、この塗布形成され
た染色性レジスト層を受光部（ＰＤ）２ａに応じて染色
して色フィルタ層５の形成が行なわれる。尚、この色フ
ィルタ層５の形成は、染色性レジスト層の受光部（ＰＤ
）２ａに応じたパターニングと、このバターニングされ
た染色性レジスト層の所定の色への染色を繰返し実行す
ることにより、例えばＲ，Ｇ、Ｂの各色フィルタ層を上
記受光部（ＰＤ）２ａの配列パターンに対して市松状に
多層形成する等して行なわれる。

ここで本方法が特徴とするところは、このような色フィ
ルタ層５の形成に先立ち、第１図（ｂ）に示すように上
記Ａノミ極配線４を含む固体撮像素子２の全面、更には
前記スクライブ溝３を含む半導体ウェハｌの表面全域に
透明樹脂薄膜７を形成するようにした点にある。この透
明樹脂薄膜７は、例えばアクリル系やエポキシ系の透明
樹脂からなるもので、ｔ、ｏｏｏ人程度の厚みにスピン
コードする等して被覆形成される。尚、この透明樹脂薄
膜７の形成は前記固体撮像素子２の製造直後にその表面
に汚れが生じる前に行なわれる。

このようにして固体撮像素子２の全面、或いは半導体ウ
ェハｌの表面全域に透明樹脂薄膜７を形成した後、第１
図（Ｃ）に示すように透明レジストからなる平滑下引き
層８を前記固体撮像素子２の受光面に形成する。この透
明レジストとしては前記透明樹脂薄膜７と同種の材料を
用いることが可能である。

しかる後、このような色フィルタ層５の形成の為の前処
理を施した後、第１図（ｄ）に示すように前記固体撮像
素子２の受光面上に前記透明樹脂薄膜７を介して色フィ
ルタ層５を形成する。この色フィルタ層５は上記平滑下
引き層８上に染色性レジスト層を形成し、この染色性レ
ジスト層を前記受光部２ａの配列パターンに応じて染色
することにより、従来と同様にして形成される。

その後、この色フィルタ層５上に最終的な表面保護層と
して、例えば１．０〜１．２７ｆｆｉ程度の膜厚の透明
樹脂膜９を形成し、固体撮像素子２上への色フィルタ層
５のオンチップ（直付）形成を完了する。そしてこの色
フィルタ層５をオンチップ形成してなる固体撮像素子２
．或いは半導体ウェハ１の全面を、前記ＡＩ！７１極配
線４極上線スクライブ溝３等に形成された膜厚１，００
０人の透明樹脂薄膜７を除去し得る程度にエツチング処
理し、該Ａノミ極配線４およびスクライブ溝３に形成さ
れた透明樹脂薄膜７をエツチング除去する。この透明樹
脂薄膜７のエツチング除去に際しては、前記色フィルタ
層５上に形成された表面保護層として透明樹脂膜９もエ
ツチングされるが、その膜厚差に起因して膜厚１．Ｏｐ
程程度樹脂膜が残り、表面保護層９として十分に機能す
る。

かくしてこのような固体撮像素子の製造方法によれば、
半導体ウェハ１上の固体撮像素子２の受光面上への色フ
ィルタ層５の形成が、前記Ａ、ｆｆ電極配線４を透明樹
脂薄膜７を被覆した状態で行なわれるので、色フィルタ
層５の染色工程等において上記ＡＩ！電極配線４が染料
等によって腐蝕されることがなくなる。つまり色フィル
タ層５の製作過程におけるＡ、＋７電極配線４の腐蝕を
透明樹脂薄膜７にて効果的に阻止することが可能となる
。

また色フィルタ層５の形成後に、該色フィルタ層５上に
形成された表面保護層（透明樹脂膜）９と共にＡ、１１
’電極配線４およびスクライブ溝３に形成された透明樹
脂薄膜７をエツチングし、その膜厚差を利用してＡ、ｌ
？電極配線４およびスクライブ溝３上の透明樹脂薄膜７
だけをエツチング除去するので、前記色フィルタ層５の
製作時に前記スクライブ溝３内に種々の有機物が付着し
たとしても、これらの付着物を上記透明樹脂薄膜７と共
に除去することが可能となる。そして前記Ａ、１１’電
極配線４を、その本来の機能を果たすべく、固体撮像素
子２の表面に露出させることが可能となる。

しかして上述した如くスクライブ溝３上の付着物を上記
透明樹脂薄膜７と共に除去した半導体ウェハ１をダイシ
ングし、個々の固体撮像装置を切出すに際しては、スク
ライブ溝３上に有機系の付着物が存在しないので、従来
のように有機物の熱による飛散等の不具合が生じること
がない。この結果、固体撮像装置の受光面への有機物の
飛散付着を未然に防いで、その製造歩留りの大幅な改善
を図ることが可能となる。

また上述した製造法によれば、色フィルタ層５の形成に
先立って固体撮像索子２の全面、または半導体ウェハ１
の全面に形成された透明樹脂薄膜７が、半導体や酸化膜
等からなる固体撮像素子２の凹凸状の受光面に対して、
色フィルタ層５を形成する為の染色性レジスト（平滑下
引き層８をなす透明レジスト）を塗布する為の、同一材
料（有機物）からなる塗布界面として作用するので、そ
のぬれ性を高めて色フィルタ層５の強固な接合構造やそ
の均一性を実現する等の効果を奏する。

また固体撮像素子２の全面、または半導体ウェハ１の全
面に透明樹脂薄膜７を形成し、色フィルタ層５上に形成
された表面保護膜９との膜厚差を利用してＡノミ極配線
４およびスクライブ溝３上の透明樹脂薄膜７をエツチン
グ除去するので、従来考えられていたようにＡ、１７電
極配線４およびスクライブ溝３上に選択的に保護膜を形
成し、その保護膜を剥離する作業等が不要なので、その
製造、プロセスの大幅な簡易化を図り得る等の効果も奏
せられる。

尚、本発明は上述した実施例に限定されるものではない
。例えば色フィルタ層５の形成法自体は、色フィルタ層
と保護膜との間に上部平滑層を設けたり、色フィルタ層
と色フィルタ層との間に防染層を設けたり、色フィルタ
層上または保護膜と平滑層との間に凸レンズ等を設ける
等、従来より種々提唱されている手法を適宜採用可能で
ある。また電極配線４およびスクライブ溝３上に形成す
る透明樹脂薄膜７の膜厚等は、固体撮像素子２の受光面
上の透明樹脂薄膜７をそのまま平滑下引き層８の一部と
して用いることも可能である。この方法では両層の形成
工程を一緒にできる反面、エツチングすべき厚みが厚く
なる。要するに色フィルタ層５上に形成する最終的な表
面保護層９の膜厚等を勘案して、その仕様に応じて厚み
を定めれば良いものである。その他、本発明はその要旨
を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる
。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、固体撮像素子上に
色フィルタ層をオンチップ形成するに先立ち、固体撮像
素子の全面、または半導体ウェハの全面に透明樹脂薄膜
を形成し、この透明樹脂薄膜を介して固体撮像素子の受
光面に所定の色フィルタ層を形成した後、電極配線やス
クライブ溝上の上記透明樹脂薄膜をエツチング除去する
ので、非常に簡易に、且つ効果的に電極配線の腐蝕を防
止し、またスクライブ溝内への有機物の残存付着を防い
で、その製造歩留りの向上を図り得る等の実用上多大な
る効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例に係る固体撮像装置の製造工
程を模式的に示す図、第２図は固体撮像素子を形成した
半導体ウェハの平面構成を示す図、第３図は固体撮像素
子の断面構造を模式的に示す図である。 １・・・半導体ウェハ、２・・・固体撮像素子、２ａ・
・・受光部、２ｂ・・・電荷転送部、３・・・スクライ
ブ溝、４・・・電極配線、５・・・色フィルタ層、７・
・・透明樹脂薄膜、訃・・平滑下引き層、９・・・透明
樹脂膜（表面保護層）。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に少なくとも受光部と電荷転送部と
   所定の電極配線パターンとを形成してなる固体撮像素子
   の全面に透明樹脂薄膜を形成する工程と、この固体撮像
   素子上の上記電極配線パターンの形成領域を除く領域に
   前記透明樹脂薄膜を介して所定の色フィルタ層を形成す
   る工程と、この色フィルタ層上に透明樹脂保護膜を形成
   した後、この透明樹脂保護膜および前記電極配線パター
   ン上の透明樹脂薄膜を該透明樹脂薄膜の膜厚に相当する
   分だけエッチング除去する工程とを具備したことを特徴
   とする固体撮像装置の製造方法。
2. （２）複数の固体撮像素子およびこれらの固体撮像素子
   を分離する為のスクライブ溝を設けてなる半導体ウェハ
   の全面に透明樹脂薄膜を形成する工程と、この半導体ウ
   ェハの前記各固体撮像素子上に上記透明樹脂薄膜を介し
   て所定の色フィルタ層をそれぞれ形成する工程と、この
   色フィルタ層上に透明樹脂保護膜を形成した後、この透
   明樹脂保護膜および前記スクライブ溝上の透明樹脂薄膜
   を該透明樹脂薄膜の膜厚に相当する分だけエッチング除
   去する工程とを具備したことを特徴とする固体撮像装置
   の製造方法。