JPH11145439A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オンチップレンズ形成の際のエッチング時
に、パッドが過剰にエッチングされるのを防止した固体
撮像素子の製造方法の提供が望まれている。 【解決手段】 透明材料層をエッチングすることによっ
てオンチップレンズ１２を形成する固体撮像素子の製造
方法である。基体２上に形成したパッド１３の上面を開
口した状態で基体２上に第１のパッシベーション膜１０
を形成し、次にパッド１３の上面の開口部分に露光材料
からなる保護膜１４を選択的に形成し、次いで保護膜１
４を覆うことなく第２のパッシベーション膜１１を形成
し、続いて保護膜１４を覆うことなく第２のパッシベー
ション膜１１上に透明材料層を形成し、その後透明材料
層をエッチングすることにより、オンチップレンズ１２
を形成するとともに保護膜１４を除去してパッド１３を
露出させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、オンチップレンズ
を有した固体撮像素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＣＤイメージャーなどの固体撮像装置
の構成要素となる固体撮像素子では、感度アップの要求
に対応するべく、集光効率を高めることが検討され実施
されている。集光効率を高めるための手法としては、各
画素毎にマイクロオンチップレンズ（以下、オンチップ
レンズと略称する）を設けるのが最も一般的である。こ
のようにオンチップレンズを設けることにより、画素の
周辺部に入射した光をも中央部に集光し、これによって
該入射光をシリコン基板表層部の受光センサ部に到達さ
せることができるのである。

【０００３】ところで、このような固体撮像素子を製造
するに際し、特にオンチップレンズを形成するにあたっ
ては、オンチップレンズ形成用のエッチング装置とし
て、通常ＲＩＥエッチャーが用いられている。ところ
が、このＲＩＥエッチャーは変換差が負であるため、十
分に高い精度でオンチップレンズを形成するのは困難で
ある。そのため、より高い精度でオンチップレンズを形
成するには、例えば変換差が正であるＥＣＲ型の装置を
用いる必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＣＲ
型のエッチング装置を用いてオンチップレンズを形成し
ようとした場合、変換差が正となることからそのエッチ
ングでは通常選択比が低くなってしまう。そして、この
ようにエッチングの選択比が低くなると、オンチップレ
ンズ形成のためのエッチングの際に以下の不都合を生じ
てしまう。

【０００５】固体撮像素子となるシリコン基板上にはア
ルミニウム製のパッドが形成されているが、このパッド
はその上面がほとんどパッシベーション膜に覆われるこ
となく露出している。そして、このパッドの露出部分は
オンチップレンズ材がエッチングされた際に共にエッチ
ングされるが、前述したようにエッチングの選択比が低
くなっていることから、このパッド露出部分ではそのエ
ッチング量が多くなってしまう。このようにエッチング
量が多くなり、したがってパッドに膜厚の薄い部分が生
じると、後のボンディング工程などで接合不良等を招く
可能性が高くなってしまう。

【０００６】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、オンチップレンズ形成の
際のエッチング時に、パッドが過剰にエッチングされる
のを防止した固体撮像素子の製造方法を提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像素子の
製造方法では、透明材料層をエッチングすることによっ
てオンチップレンズを形成するに際し、まず基体上に形
成したパッドの上面を開口した状態で該基体上に第１の
パッシベーション膜を形成し、次に前記パッドの上面の
開口部分に露光材料からなる保護膜を選択的に形成し、
次いで前記保護膜を覆うことなく第２のパッシベーショ
ン膜を形成し、さらに前記保護膜を覆うことなく前記第
２のパッシベーション膜上に透明材料層を形成し、その
後前記透明材料層をエッチングすることにより、オンチ
ップレンズを形成するとともに前記保護膜を除去してパ
ッドを露出させることを前記課題の解決手段とした。

【０００８】この製造方法によれば、パッド上面の開口
部分に保護膜を形成し、その状態で第２のパッシベーシ
ョン膜上の透明材料層をエッチングしてオンチップレン
ズを形成するので、例えばこのエッチングをＥＣＲ型の
エッチング装置を用いて行っても、パッド上面の開口部
分ではエッチングによって単に保護膜が除去されるだけ
で、パッドが過剰にエッチングされるのが防止される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の固体撮像素子の製
造方法を詳しく説明する。まず、本発明の製造方法が適
用されて得られた固体撮像素子の一例を図１を参照して
説明する。図１中符号１は固体撮像素子であり、２はシ
リコン基板（基体）である。

【００１０】シリコン基板２には、その表層部に光電変
換をなす受光センサ部３が形成されている。この受光セ
ンサ部３の一方の側には読み出しゲート（図示略）を介
して電荷転送部４が形成され、他方の側にはチャネルス
トップ（図示略）を介して別の電荷転送部４が形成され
ている。そして、このような構成により受光センサ部３
で光電変換されて得られた信号電荷は、読み出しゲート
を介して電荷転送部４に読み出され、さらに該電荷転送
部４にて転送されるようになっている。

【００１１】また、シリコン基板２の表面部には、熱酸
化法やＣＶＤ法等によって形成されたＳｉＯ₂ からなる
絶縁膜５が設けられている。絶縁膜５の上には、前記電
荷転送部４の略直上位置に第１ポリシリコンからなる転
送電極６が形成されており、さらに転送電極６とは一部
が重なり合う状態で、第２ポリシリコンからなる別の転
送電極（図示略）が形成されている。これら転送電極６
の表面上、すなわちその上面および側面上には、該転送
電極６を覆ってＳｉＯ₂ からなる層間絶縁膜７が形成さ
れている。

【００１２】この層間絶縁膜７の上には、前記転送電極
６を覆った状態でアルミニウム製の遮光膜８が形成され
ている。この遮光膜８は、スミアを抑えるため受光セン
サ部３の直上にまで一部が張り出して形成されたもの
で、受光センサ部３の直上部分の大部分を外側に臨ませ
た状態で、すなわち受光センサ部３の直上に前記の張り
出した部分で囲った状態に矩形の開口部９を形成したも
のである。

【００１３】この遮光膜８の上には、該遮光膜８を覆っ
た状態で第１のパッシベーション膜１０が形成されてい
る。この第１のパッシベーション膜１０は平坦化膜とし
ても機能するもので、リフロー処理等がなされたことに
よって転送電極６や遮光膜８により形成された凹凸の度
合いを少なくしたものである。また、この第１のパッシ
ベーション膜１０の上には第２のパッシベーション膜１
１が形成されており、さらにこの第２のパッシベーショ
ン膜１１の上にはオンチップレンズ１２が形成されてい
る。ここで、第２のパッシベーション膜１１も平坦化膜
として機能させられたものであり、リフロー処理や研磨
処理等がなされたことによりその表面が平坦面となって
いる。オンチップレンズ１２は、透明樹脂等からなる凸
状のもので、入射光を遮光膜８の開口部９に導き、受光
センサ部３上に入射させるためのものである。

【００１４】また、このような受光センサ部３を中心と
した画素部とは別に、シリコン基板２の周辺部にはパッ
ド１３が形成されている。このパッド１３は、図２に示
すように平面視矩形状のもので、その四周の辺部上面が
わずかに第１のパッシベーション膜１０（図２では図示
略）に覆われて形成されたものである。また、このパッ
ド１３の上面の、第１のパッシベーション膜１０に覆わ
れずに開口した部分は、さらにその四周の辺部がわずか
に第２のパッシベーション膜１１に覆われている。

【００１５】次に、このような構成の固体撮像素子の製
造方法を説明する。図１に示したように、まず、従来と
同様にしてシリコン基板２上に転送電極６までを形成
し、さらにこれを覆って層間絶縁膜７を形成する。次
に、層間絶縁膜７を覆ってアルミニウムを成膜し、さら
にこれをパターニングして遮光膜８とパッド１３とを同
時に形成する。次いで、遮光膜８を覆い、かつパッド１
３の上面の四周辺部をわずかに覆った状態で第１のパッ
シベーション膜１０を形成する。なお、この第１のパッ
シベーション膜１０については、比較的低温の加熱によ
るリフロー処理などを施し、転送電極６や遮光膜８によ
り形成されたシリコン基板２上の凹凸の度合いを少なく
する。

【００１６】続いて、前記パッド１３の上面の開口部分
に、図１中に二点鎖線で、また図２中に実線で示すよう
に、露光材料からなる保護膜１４を選択的に形成する。
この保護膜１４の材料としては、露光・現像処理によっ
てパターニングできるいわゆる露光材料であり、かつ、
後工程によってムラや傾きが生じることがないよう、な
るべく薄くコーティングできる材料が用いられる。ま
た、特に後のオンチップレンズ形成のためのエッチング
で除去可能であり、さらにこのエッチング後の生成物の
揮発性が極端に低くないことも必要である。

【００１７】そして、このような材料をムラや傾きが生
じないように薄くコーティングし、さらに露光・現像し
てパターニングし、パッド１３上に保護膜１４を選択的
に形成する。ここで、この保護膜１４については、パッ
ド１３上面の開口部分において、該開口部分の周辺にあ
る第１のパッシベーション膜１０の側縁との間に所定の
間隙（例えば十数μｍ程度）をあけて形成配置される。
また、その膜厚については、後述するオンチップレンズ
１２形成のためののエッチング時間、および保護膜１４
を形成するための材料のエッチングレートから決定する
が、具体的には、オンチップレンズ１２形成のためのエ
ッチング時間の８０〜９０％でほぼ完全に除去されるよ
うな厚さに設定される。このような厚さに設定すれば、
保護膜１４がオンチップレンズ形成用のエッチャントに
晒されることによって確実にパッド１３上から除去さ
れ、かつパッド１３が過剰にエッチングされることが防
止される。

【００１８】次いで、前記保護膜１４を覆うことなく第
２のパッシベーション膜１１を形成する。ここで、この
第２のパッシベーション膜１１を形成するにあたって
は、保護膜１４との間にスカシと称される数μｍ程度の
間隙を設けた状態で形成する。このようにスカシを設け
ることにより、該第２のパッシベーション層１１形成の
際の寸法のバラツキや先の保護膜１４形成の際の寸法の
バラツキによって、保護膜１４上に第２のパッシベーシ
ョン膜１１がかかってこれを覆ってしまうといったこと
が回避される。

【００１９】次いで、前記保護膜１４を覆うことなく前
記第２のパッシベーション膜１１上にオンチップレンズ
材からなる透明材料層（図示略）を形成する。その後、
該透明材料層を例えばＥＣＲ型のエッチング装置でエッ
チングし、これによりオンチップレンズ１２を形成する
とともに、前記保護膜１４をエッチング除去してパッド
１３を露出させる。

【００２０】このような製造方法にあっては、パッド１
３上面の開口部分に保護膜１４を形成し、その状態で第
２のパッシベーション膜１１上の透明材料層をエッチン
グしてオンチップレンズ１２を形成するので、このエッ
チングをＥＣＲ型のエッチング装置を用いて行っても、
パッド１３上面の開口部分ではエッチングによって単に
保護膜１４が除去されるだけであり、したがってパッド
１３が過剰にエッチングされるのを防止することができ
る。

【００２１】なお、前記実施形態例では、カラーフィル
タを有していない固体撮像素子の製造方法について本発
明を適用したが、本発明はカラーフィルタを有した固体
撮像素子の製造方法にも適用できるのはもちろんであ
る。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように本発明の固体撮像素
子の製造方法は、パッド上面の開口部分に保護膜を形成
し、その状態で第２のパッシベーション膜上の透明材料
層をエッチングしてオンチップレンズを形成するように
した方法であるから、例えばこのエッチングをＥＣＲ型
のエッチング装置を用いて行っても、パッド上面の開口
部分ではエッチングによって単に保護膜が除去されるだ
けであり、したがってパッドが過剰にエッチングされる
のを防止して後のボンディング工程などで接合不良等が
生じるのを確実に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の固体撮像素子の製造方法を説明するた
めの要部側断面図である。

【図２】パッド形成部分の要部平面図である。

【符号の説明】

１…固体撮像素子、２…シリコン基板（基体）、１０…
第１のパッシベーション膜、１１…第２のパッシベーシ
ョン膜、１２…オンチップレンズ、１３…パッド、１４
…保護膜

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明材料層をエッチングすることによっ
   てオンチップレンズを形成する固体撮像素子の製造方法
   において、 基体上に形成したパッドの上面を開口した状態で該基体
   上に第１のパッシベーション膜を形成する工程と、 前記パッドの上面の開口部分に露光材料からなる保護膜
   を選択的に形成する工程と、 前記保護膜を覆うことなく第２のパッシベーション膜を
   形成する工程と、 前記保護膜を覆うことなく前記第２のパッシベーション
   膜上に透明材料層を形成する工程と、 前記透明材料層をエッチングすることにより、オンチッ
   プレンズを形成するとともに前記保護膜を除去してパッ
   ドを露出させる工程と、を備えてなることを特徴とする
   固体撮像素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記第２のパッシベーション膜を形成す
   る工程が、保護膜との間に所定の間隙を設けた状態で該
   第２のパッシベーション膜を形成することを特徴とする
   ことを特徴とする請求項１記載の固体撮像素子の製造方
   法。