JP2001339059A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 固体撮像素子におけるボンディングパッド部
の形成に際し、ボンディングパッド部の膜減りを防止
し、バッファ材層の形成を不要にし、工程数の削減を可
能にする。 【解決手段】 撮像領域及び周辺のボンディングパッド
部を含む全面に、保護膜５５とレンズ材料層５７を積層
形成する工程と、撮像領域のレンズ材料層５７上にレジ
ストによるレンズパターンを形成し、該レンズパターン
をレンズ材料層５７に転写させる工程と、レーザ直接描
画法でボンディングパッド部４９上のレンズ材料層５７
及び保護膜５５を除去する工程を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＣＤ撮像素子等
の固体撮像素子の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、ＣＣＤ固体撮像素子において
は、その撮像領域上に各受光センサ部に対応して集光効
率を上げるためのオンチップレンズが形成されると共
に、周辺部分にボンディングパッド部が形成されて成
る。図３及び図４は、従来のかかるＣＣＤ固体撮像素子
の製造方法の一例を示す。

【０００３】図３Ａは、オンチップレンズとカラーフィ
ルタの形成工程を除く他の形成工程が終了したウェーハ
の撮像領域（いわゆる画素部）２及び周辺のボンディン
グパッド部を示す。即ち、第１導電型、例えばｎ型のシ
リコン半導体基板１を用い、ｎ型半導体基板１の撮像領
域２を含む撮像素子領域に、第２導電型のｐ型の半導体
ウエル領域４を形成する。撮像領域２のｐ型半導体ウエ
ル領域４では、ｎ型電荷蓄積領域５及び暗電流抑制のた
めのｐ型表面蓄積層６を形成してなる複数の受光センサ
部７をマトリックス状に形成すると共に、各受光センサ
部列に対応して垂直転送レジスタ８を構成するｎ型転送
チャネル領域９、ｐ型チャネルストップ領域１０等を形
成する。

【０００４】そして、受光センサ部７、転送チャネル領
域９及びそれら間の読み出しゲート部１１上にわたっ
て、絶縁膜１３を介して例えば多結晶シリコンからなる
転送電極１４を形成し、さらに層間絶縁膜１５を介して
受光センサ部７に開口を有する遮光膜１６を形成する。

【０００５】一方、撮像素子領域の周辺領域３では、半
導体基板１の表面に例えば選択酸化等によるフィールド
絶縁層１８を形成し、フィールド絶縁層１８上に例えば
Ａｌによるボンディングパッド部１９を形成する。その
後、撮像領域２及び周辺領域３を含む表面全面に例えば
プラズマＳｉＯＮ膜、プラズマＳｉＮ膜等からなる保護
膜２０を形成する。

【０００６】次に、図３Ｂに示すように、ボンディング
パッド部１９上の保護膜２０を選択エッチングで除去し
て開口２１を形成し、ボンディングパッド部１９を露出
させる。

【０００７】次に、図４Ｃに示すように、撮像領域２上
に平坦化膜を介してカラーフィルタ２２を形成し、さら
に撮像領域２及び周辺領域３を含む全面上に例えばアク
リル系樹脂によるレンズ材料層２３を被着形成し、ボン
ディングパッド部１９に対応する位置のレンズ材料層２
３を選択的にエッチング除去し開口１４を形成る。その
後、フォトレジスト層を被着形成し、受光センサ部７に
対応する部分を残すようにフォトレジスト層を露光、現
像し、次いでリフロー処理してフォトレジストによる凸
型状のレンズパターン２５を形成する。この露光、現像
で、ボンディングパッド部１９のフォトレジスト層も除
去される。

【０００８】次に、図４Ｄに示すように、例えばエッチ
バックしてレンズパターン２５の形状をレンズ材料層２
３に転写してオンチップレンズ２６を形成する。しか
し、このエッチバックの際に開口２４に臨むボンディン
グバッド部１９も同時にエッチングされ、ボンディング
パッド部１９のＡｌ膜減りが生じる。

【０００９】通常は、ボンディングパッド部１９の膜減
りを防止する目的でバッファ材を形成する製法が知られ
ている。図５及び図６は、バッファ材を形成する製法例
を示す。

【００１０】図５Ａは、前述の図３Ｂと同様の工程であ
る。この工程後、図５Ｂに示すように、開口２１に臨む
ボンディングパッド部１９上に例えばレジストによるバ
ッファ材層２８を形成する。次いで、撮像領域２上に平
坦化膜を介してカラーフィルタ２２を形成し、さらに撮
像領域２及び周辺領域３を含む全面上にレンズ材料層２
３を形成する。

【００１１】次に、図６Ｃに示すように、バッファ材層
２８に対応する位置のレンズ材料層２３を選択的にエッ
チング除去して開口２９を形成した後、フォトレジスト
層を被着形成し、受光センサ部７に対応する部分を残す
ようにフォトレジスト層を露光、現像し、次いでリフロ
ー処理してフォトレジストによる凸型状のレンズパター
ン２５を形成する。この露光、現像で、ボンディングパ
ッド部１９のフォトレジスト層も除去される。

【００１２】次に、図６Ｄに示すように、例えばエッチ
バックしてレンズパターン２５の形状をレンズ材料層２
３に転写してオンチップレンズ２６を形成する。このエ
ッチバックでバッファ材層２８もエッチング除去され、
ボンディングパッド部１９は、露出される。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５Ａ
〜図６Ｄに示す製法例では、バッファ材層２８を形成す
るので、ボンディングパッド部分に大きな段差が生じ、
その後のレンズ材料層２３、フォトレジスト層の塗布形
成において、塗布ムラが生じる欠点があった。塗布ムラ
は、撮像素子の感度ムラ、画像ムラに直結するもので、
好ましくない。

【００１４】前述の図３Ａ〜図４Ｄの製法例において、
ボンディングパッド部１９の膜減りが著しいと、ボンデ
ィングパッド部（例えばＡｌ膜）１９がワイヤボンディ
ング時に剥離する恐れがある。ならば、ボンディングパ
ッド部１９を厚膜で形成することが考えられるが、しか
し、厚膜化することにより同時に形成されるＡｌ等の配
線の段差がさらに大きくなり前述のレンズ材料層２３、
フォトレジスト膜の塗布ムラ等の問題が大きくなる。

【００１５】このように、従来の製造方法では、感度ム
ラ、画像ムラ等を誘発する塗布ムラを生じさせずにンデ
ィングパッド部の膜減りを防ぐことは困難であった。

【００１６】本発明は、上述の点に鑑み、ボンディング
パッド部の膜減りを防止すると同時に、レンズ材料層、
フォトレジスト層等の塗布ムラをなくし、高信頼性の固
体撮像素子を製造できる固体撮像素子の製造方法を提供
するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る固体撮像素
子の製造方法は、撮像領域及び周辺のボンディングパッ
ド部を含む全面に、保護膜とレンズ材料層を積層形成す
る工程と、撮像領域のレンズ材料層上にレジストによる
レンズパターンを形成し、このレンズパターンをレンズ
材料層に転写させる工程と、レーザ直接描画法でボンデ
ィングパッド部上のレンズ材料層及び保護膜を除去する
工程を有する。

【００１８】本発明では、撮像領域におけるレンズパタ
ーンをレンズ材料層に転写する工程のとき、周辺のボン
ディングパッド部が保護膜及びレンズ材料層で保護され
た状態にあるので、ポンディングパッド部の膜減りが無
くなり、またボンディングパッド部上のバッファ材層を
不要にする。レンズパターンをレンズ材料層に転写した
後、レーザ直接描画法でボンディングパッド部上のレン
ズ材料層及び保護膜を除去するので、ボンディングパッ
ド部を膜減りさせることなく所望のボンディングパッド
膜厚を確保できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明に係
る固体撮像素子の製造方法の実施の形態を説明する。

【００２０】図１及び図２は、本発明に係る固体撮像素
子の製造方法を、ＣＣＤ固体撮像素子の製造に適用した
場合の一実施の形態を示す。同図は、ウェーハの撮像領
域（いわゆる画素部）及び周辺のボンディングパッド部
を示す。本実施の形態においては、先ず、図１Ａに示す
ように、オンチップレンズとカラーフィルタ以外の他の
部分の形成を行う。即ち、半導体基体３１を用意する。
本例では第１導電型、例えばｎ型のシリコン半導体基板
３２を用い、このｎ型半導体基板３２の撮像領域５１を
含む撮像素子領域に、第２導電型であるｐ型の半導体ウ
エル領域３３を形成して半導体基体３１を構成する。撮
像領域５１のｐ型半導体ウエル領域３３では、ｎ型の電
荷蓄積領域３４及び暗電流抑制のためのｐ型の表面蓄積
層３５を例えばイオン注入で形成してなる複数の受光セ
ンサ部３７をマトリックス状に形成すると共に、各受光
センサ部列に対応して垂直転送レジスタ３８を構成する
ｎ型の転送チャネル領域３９、ｐ型のチャネルストップ
領域４０等を例えばイオン注入で形成する。

【００２１】そして、受光センサ部３７、転送チャネル
領域３９及びそれら間の読み出しゲート部４１上にわた
って、絶縁膜４３を介して例えば多結晶シリコンからな
る転送電極４４を形成し、さらに層間絶縁膜４５を介し
て受光センサ部３７に開口を有する遮光膜４６を形成す
る。

【００２２】一方、撮像素子領域の周辺領域５２では、
半導体基板３２の表面に例えば選択酸化等によるフィー
ルド絶縁層４８を形成し、フィールド絶縁層４８上に例
えばＡｌ等によるボンディングパッド部４９を形成す
る。このボンディングパッド部４９のＡｌ膜の膜厚ｄ₁
は、この時点で最終的に必要充分とされる膜厚に設定さ
れる。その後、撮像領域５１及び周辺領域５２を含む表
面全面に保護膜５５、例えばプラズマＳｉＯＮ膜、プラ
ズマＳｉＮ膜等による保護膜を形成する。

【００２３】次に、図１Ｂに示すように、撮像領域５１
上に平坦化膜を介してカラーフィルタ５６を形成し、さ
らに撮像領域５１及び周辺領域５２を含む全面上にレン
ズ材料層５７、例えばアクリル系樹脂等によるレンズ材
料層を被着形成し．その後、撮像領域５１のレンズ材料
層５７上にフォトレジスト層を被着形成し、受光センサ
部３７に対応する部分を残すようにフォトレジスト層を
マスクを介して選択的に露光し、現像し、次いでリフロ
ー処理してフォトレジスト層による凸型状のレンズパタ
ーン５８を形成する。

【００２４】次に、図２Ｃに示すように、例えば異方性
エッチング等でエッチバックしてレンズパターン２５の
形状をレンズ材料層２３に転写して各受光センサ部３７
に対応する位置にオンチップレンズ５９を形成する。こ
の工程までは、ボンディングパッド部４９上の保護膜５
５およびレンズ材料層５７を開口したり、ボンディング
パッド部４９上にバッファ材層を形成したりしなくて良
い。

【００２５】次に、図２Ｄに示すように、レーザ直接描
画装置、（例えば、株式会社日本レーザーのレーザ直接
描画装置：ＨＥＩＤＥＬＢＥＲＧ社製）を用いて、周辺
領域５２における保護膜５５及びレンズ材料層５７のボ
ンディングパッド部４９を露出させる位置に対応する部
分のみにエキシマレーザを照射し、その部分の有機膜、
いわゆる保護膜５５及びレンズ材料層５７である樹脂を
蒸発除去して、開口６０を形成する。この開口６０によ
ってボンディングパッド部４９が露出する。

【００２６】この場合、照射したレーザ光は、Ａｌ膜上
の樹脂のみを蒸発させ、除去するもので、Ａｌ膜には影
響を与えない。直接描画では、ボンディングパッド部の
みのパターンやスクライブラインを露出させる開口部等
を形成するための所望箇所の樹脂を蒸発、除去できる。
例えば下地がアルミニウム等であった場合、アルミニウ
ム上にある有機膜又は無機膜等を除去するようにレーザ
パワーのコントロールも可能である。ＣＡＤ等のデータ
を直接取り込み、下地アライメントを行い、各ショット
毎にレーザで直接描画するため、マスクを使ってアクリ
ル系樹脂など紫外領域に感度をもつものを一括露光する
ことが可能である。

【００２７】この結果、ボンディングパッド部４９を形
成する例えばＡｌ膜などの膜減りを懸念すること無く、
ボンディングパッド部４９上の保護膜５５、レンズ材料
層５７を除去することが可能になる。また、途中で開口
する必要がないので、開口により生じる段差もなくなる
ため、レジスト等の塗布ムラが少なくなる。

【００２８】本実施の形態によれば、撮像領域５１での
レンズパターン５８をエッチバックでレンズ材料層５７
に転写するまでは、周辺領域５２でのボンディングパッ
ド部４９を保護膜５５、レンズ材料層５７で保護した状
態にし、オンチップレンズ５９を形成した後、レーザ直
接描画装置でボンディングパッド部４９上の保護膜５
５、レンズ材料層５７を蒸発、除去してボンディングパ
ッド部４９が臨む開口６０を形成するようにしたので、
ボンディングパッド部４９の膜減りを回避し、必要充分
な膜厚を確保することがきる。また、従来のようなボン
ディングパッド部４９上へのバッファ材層の形成が不要
になる。これによって、工程数を従来より削減すること
ができる。また、ボンディングパッド部４９上の保護膜
５５、レンズ材料層５７を途中で開口する必要がなく、
開口による段差もなくなりレジスト等の塗布ムラが少な
くなるので、感度ムラ、画像ムラの生じにくいＣＣＤ固
体撮像素子を製造することができる。

【００２９】上述の実施の形態では、ＣＣＤ固体撮像素
子の製造に適用した場合であるが、その他、例えばＭＯ
Ｓ型、ＣＭＯＳ型の固体撮像素子等の製造にも適用する
ことが可能である。

【００３０】

【発明の効果】本発明に係る固体撮像素子の製造方法に
よれば、周辺領域のボンディングパッド部の膜減りを回
避して必要充分な膜厚を確保することができる。従っ
て、従来のボンディングパッド部上へのバッファ材層の
形成を不要とし、その分、工程数の削減を図ることがで
きる。また、オンチップレンズの形成後にボンディング
パッド部の開口を形成するので、開口による段差もなく
なり、レンズパターンのレジスト等の塗布ムラが少なく
なり、感度ムラ、画像ムラの生じにくい高精度の固体撮
像素子を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ａ、Ｂ 本発明に係る固体撮像素子の製造方法
の一実施の形態を示す製造工程図（その１）である。

【図２】Ｃ、Ｄ 本発明に係る固体撮像素子の製造方法
の一実施の形態を示す製造工程図（その２）である。

【図３】Ａ、Ｂ 従来の固体撮像素子の製造方法の一例
を示す製造工程図（その１）である。

【図４】Ｃ、Ｄ 従来の固体撮像素子の製造方法の一例
を示す製造工程図（その２）である。

【図５】Ａ、Ｂ 従来の固体撮像素子の製造方法の他の
例を示す製造工程図（その１）である。

【図６】Ｃ、Ｄ 従来の固体撮像素子の製造方法の他の
例を示す製造工程図（その２）である。

【符号の説明】

３１・・・半導体基体、３２・・・ｎ型半導体基板、３
３・・・ｐ型半導体ウエル領域、３４・・・電荷蓄積領
域、３５・・・表面蓄積層、３７・・・受光センサ部、
３８・・・垂直転送レジスタ、３９・・・転送チャネル
領域、４０・・・チャネルストップ領域、４１・・・読
み出しゲート領域、４３・・・絶縁膜、４４・・・転送
電極、４５・・・層間絶縁膜、４６・・・遮光層、４８
・・・フィールド絶縁膜、４９・・・ボンディングパッ
ド部、５１・・・撮像領域、５２・・・周辺領域、５５
・・・保護膜、５６・・・色フィルタ、５７・・・レン
ズ材料層、５８・・・レンズパターン、５９・・・オン
チップレンズ、６０・・・開口。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4M118 AA06 AA10 AB01 BA10 BA14 CA04 CA32 CA40 DA03 EA01 EA05 EA14 FA06 FA26 FA35 GC07 GD04 HA30 5C024 CY47 DX01 EX24 EX25 EX43 EX52 GX02 GY01

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 撮像領域及び周辺のボンディングパッド
   部を含む全面に、保護膜とレンズ材料層を積層形成する
   工程と、 前記撮像領域のレンズ材料層上にレジストによるレンズ
   パターンを形成し、該レンズパターンを前記レンズ材料
   層に転写させる工程と、 レーザ直接描画法で前記ボンディングパッド部上の前記
   レンズ材料層及び前記保護膜を除去する工程を有するこ
   とを特徴とする固体撮像素子の製造方法。