JPH0744260B2 - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

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MOS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ー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62−24236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、一般
的には第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をマトリックス状に形成し、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
SiやGaAs,GaAsP,InGaAs,InP,InGaAsP,Ge等の基板（半導
体ウェハ）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,Al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
等の入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）１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）１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、PH
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の腐食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、或いはパターンエッ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） 上記の目的を達成するために、まず、本発明の請求項１
に係る固体撮像装置の製造方法は、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、固体撮像素子上の電極配線パターンの
形成領域を除く領域に、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、色フィルタ層上に、透明
樹脂薄膜よりも厚い膜厚を有する透明樹脂保護膜を形成
した後に、当該透明樹脂保護膜および電極配線パターン
上の透明樹脂薄膜を、当該透明樹脂薄膜を膜厚に相当す
る分だけエッチング除去する工程とを備えて成る。

また、本発明の請求項２に係る固体撮像装置の製造方法
は、複数の固体撮像素子およびこれらの固体撮像素子を
分離するため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、半導体ウェ
ハの各固体撮像素子上に、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、色フィルタ層
上に、透明樹脂薄膜よりも厚い膜厚を有する透明樹脂保
護膜を形成した後に、当該透明樹脂保護膜およびスクラ
イブ溝上の透明樹脂薄膜を、当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備えて成
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ッチング処理によって該
透明樹脂薄膜をエッ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
明樹脂薄膜のエッ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Al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Al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（P
D）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、このパ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（P
D）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Al電極配線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１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、1,000Å程度の厚みにスピンコート
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１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、透明樹脂薄膜７よりも厚い膜厚（例えば、1.0〜
1.2μｍ程度の膜厚）を有する透明樹脂膜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Al電極配線４およびスクライブ溝３等
に形成された膜厚1,000Åの透明樹脂薄膜７を除去し得
る程度にエッチング処理し、該Al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をエッチング除
去する。この透明樹脂薄膜７のエッ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もエッチングされるが、その膜厚差に起
因して膜厚1.0μｍ程度の樹脂膜が残り、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Al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Al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Al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Al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
をエッチングし、その膜厚差を利用してAl電極配線４お
よびスクライブ溝３上の透明樹脂薄膜７だけをエッチン
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内に種々に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Al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
先立って固体撮像素子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Al電極配線４
およびスクライブ溝３上の透明樹脂薄膜７をエッチング
除去するので、従来考えられていたようにAl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奏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を膜厚等は、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、エッ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ッチング除去する
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、８
……平滑下引き層、９……透明樹脂膜（表面保護層）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 英三郎 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 坂川 誠 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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定撮
   像素子の全面に、透明樹脂薄膜を形成する工程と、 前記固体撮像素子上の前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、 前記色フィルタ層上に、前記透明樹脂薄膜よりも厚い膜
   厚を有する透明樹脂保護膜を形成した後に、当該透明樹
   脂保護膜および前記電極配線パターン上の透明樹脂を薄
   膜を、当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、 を備えて成ることを特徴とする固体撮像装置の製造方
   法。
2. 【請求項２】複数の固体撮像素子およびこれらの固体撮
   像素子を分離するため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、 前記半導体ウェハの前記各固体撮像素子上に、前記透明
   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、 前記色フィルタ層上に、前記透明樹脂薄膜よりも厚い膜
   厚を有する透明樹脂保護膜を形成した後に、当該透明樹
   脂保護膜および前記スクライブ溝上の透明樹脂薄膜を、
   当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、 を備えて成ることを特徴とする固体撮像装置の製造方
   法。