JP2007150260A - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は固体撮像装置に関し、特にマイクロレンズ上に反射防止膜を成膜する際の塗布ムラを解消し、歩留り効率を向上させるための改良技術に関する。 The present invention relates to a solid-state imaging device, and more particularly to an improved technique for eliminating coating unevenness when forming an antireflection film on a microlens and improving yield efficiency.
半導体基板上に複数のフォトダイオード等の受光素子を形成してなる固体撮像装置は、小型、軽量、長寿命、低残像、低消費電力などの優れた特徴を有し、近年はビデオカメラやデジタルスチルカメラの受光素子としての利用が急速に拡大している。
固体撮像装置は例えば特許文献1、2のように、一枚の半導体基板(ウェハ)上に一度に多数形成され、ダイシングにより分離される。各固体撮像装置のサイズについては微細化が進んでおり、十分な高感度性を得るために集光を行う目的で、製造工程ではウェハ上における各々の受光素子にマイクロレンズを積層するように形成される。
A solid-state imaging device in which a plurality of light receiving elements such as photodiodes are formed on a semiconductor substrate has excellent features such as small size, light weight, long life, low afterimage, and low power consumption. The use of still cameras as light receiving elements is rapidly expanding.
A large number of solid-state imaging devices are formed at a time on a single semiconductor substrate (wafer) as in
マイクロレンズは、広くはアクリル樹脂やポリスチレンなどの透明樹脂により形成されるが、反射率が10%程度存在するので、これを抑制するために反射防止膜を塗布する必要がある。
反射防止膜は、例えば図14〜図16に示すように、水槽101に入れた水102の表面で、滑車手段104〜106により側面から圧力を掛けて固体膜状態を維持させた親水基1072及び疎水基1072を持つ単分子の膜107を、基板Pで何回かすくい上げて成膜(M1、M2、M3)させるLB(Langmuir-Blodgett)法で形成される(特許文献3)。この他、水面キャスト法や、いわゆるスピンコート法により成膜する方法も採用することができる。スピンコート法はウェハ上に反射防止膜材料を滴下し、当該ウェハを所定の回転速度で回転させて前記反射防止膜材料を拡散させて薄く成膜させる方法である。
For example, as shown in FIGS. 14 to 16, the antireflection film is composed of a
しかしながら、スピンコート法を用いた反射防止膜形成工程では、当該スピンコート時に掛かる遠心力は基本的にウェハ表面に沿って作用するため、当該ウェハ表面から突出して設けられた微細なマイクロレンズの各々の表面に均一な塗布を施すことは困難であって、比較的塗布ムラを生じやすいという問題がある。
すなわち、半導体基板上にはマイクロレンズの形状に起因する微細な凹凸が存在するため、スピンコート法により高速でウェハ表面に拡散された塗布材料がレンズ頂部にまで届きにくく、結果的に各々のマイクロレンズ間で不均一な膜厚や塗布ムラ、画像シミが生じることがある。なお、このような問題については特許文献1にも記載されており、従来からの課題とされている。
However, in the antireflection film forming step using the spin coating method, the centrifugal force applied during the spin coating basically works along the wafer surface, so that each of the microlenses provided so as to protrude from the wafer surface. It is difficult to apply a uniform coating on the surface of the film, and there is a problem that uneven coating tends to occur.
That is, since there are fine irregularities due to the shape of the microlens on the semiconductor substrate, the coating material diffused on the wafer surface at a high speed by the spin coat method is difficult to reach the top of the lens, and as a result, each microlens Uneven film thickness, coating unevenness, and image spots may occur between lenses. Such a problem is also described in
このような問題に対し、特許文献4に記載の対策(図17)では、半導体装置のダイシングライン交差点に方形のいわゆるダミーパターンを障壁パターン(段差緩和構造体)として形成しておき、これを障壁として、スピンコート時におけるウェハ表面上の塗布材料の流速を調節して塗布ムラを防止する試みがなされている。しかしながら、当該技術は本来ウェハ表面自体への材料塗布を考慮したもので、ウェハ表面から突出して設けられるマイクロレンズについて塗布ムラや不均一な膜厚を改善する対策としては不十分である。 With respect to such a problem, in the countermeasure described in Patent Document 4 (FIG. 17), a so-called square dummy pattern is formed as a barrier pattern (step relief structure) at the intersection of dicing lines of the semiconductor device, and this is used as a barrier. Attempts have been made to prevent coating unevenness by adjusting the flow rate of the coating material on the wafer surface during spin coating. However, this technique originally considers the material application on the wafer surface itself, and is insufficient as a measure for improving the application unevenness and the non-uniform film thickness of the microlenses provided protruding from the wafer surface.
このように現在では、マイクロレンズ上に塗布を施す工程において、未だ改善する余地が存在する。
本発明は以上の課題に鑑みてなされたものであって、固体撮像装置のマイクロレンズ上にスピンコート法を用いて材料塗布を行う場合において、塗布膜を均一且つ塗布ムラ無く形成し、画像シミのない固体撮像装置を実現することが可能な固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
Thus, at present, there is still room for improvement in the process of coating on the microlens.
The present invention has been made in view of the above problems. In the case of applying a material on a microlens of a solid-state imaging device using a spin coating method, the coating film is formed uniformly and without uneven application, It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a solid-state imaging device capable of realizing a solid-state imaging device without an object.
上記課題を解決するため、本発明は、半導体基板の片面に一群の受光素子が実装され、当該各受光素子の上にマイクロレンズが積層され、一の画像がマイクロレンズを通じて前記一群の受光素子に撮像される撮像領域が、当該基板表面において四隅を有するように配設された固体撮像装置であって、前記半導体基板の前記片面には、少なくとも前記撮像領域の四隅を囲繞するように、障壁パターンが形成されている構成とした。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a group of light receiving elements mounted on one surface of a semiconductor substrate, a microlens is stacked on each light receiving element, and an image is transferred to the group of light receiving elements through the microlens. The imaging region to be imaged is a solid-state imaging device arranged to have four corners on the substrate surface, and the one side of the semiconductor substrate has a barrier pattern so as to surround at least the four corners of the imaging region. It was set as the structure formed.
ここで前記障壁パターンは、前記撮像領域の周囲を1重以上にわたり方形に囲むように配することもできる。
また、前記障壁パターンは、前記撮像領域の周囲を1重以上にわたり円形に囲むように配することもできる。
さらに前記半導体基板の厚み方向に沿った前記障壁パターンの高さが、前記障壁パターンが囲繞する撮像領域から遠ざかるにつれて漸減するように形成することもできる。
Here, the barrier pattern may be disposed so as to surround the imaging region in a square shape at least once.
Further, the barrier pattern may be arranged so as to surround the imaging region in a circular shape over one or more layers.
Further, the height of the barrier pattern along the thickness direction of the semiconductor substrate may be formed so as to gradually decrease as the distance from the imaging region surrounded by the barrier pattern increases.
ここで前記障壁パターンは、前記半導体基板の平面方向に対し、前記撮像領域から漸減するように傾斜した頂部を有する構成とすることもできる。
また、前記障壁パターンは、前記撮像領域において各受光素子上に積層される前記マイクロレンズと同様のマイクロレンズが、複数にわたり形成されるようにすることもできる。
Here, the barrier pattern may have a top portion inclined so as to gradually decrease from the imaging region with respect to the planar direction of the semiconductor substrate.
The barrier pattern may be formed by forming a plurality of microlenses similar to the microlenses stacked on each light receiving element in the imaging region.
さらに本発明は、マイクロレンズが配された半導体基板表面の撮像領域に対し、その外縁部に障壁パターンを形成する障壁パターン形成工程と、前記障壁パターン形成工程後に前記マイクロレンズ表面に反射防止膜を形成する反射防止膜形成工程とを経る固体撮像装置の製造方法であって、前記障壁パターン形成工程では、縮小投影光学系及びグレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィー法により、前記撮像領域の基板厚み方向高さよりも高く前記撮像領域を囲繞するように、段差緩和構造体としての障壁パターンを形成するものとした。 Furthermore, the present invention provides a barrier pattern forming step of forming a barrier pattern on the outer edge of the imaging region on the surface of the semiconductor substrate on which the microlens is disposed, and an antireflection film on the microlens surface after the barrier pattern forming step. A method of manufacturing a solid-state imaging device through an antireflection film forming step to form, wherein in the barrier pattern forming step, the substrate thickness direction of the imaging region by a photolithography method using a reduction projection optical system and a gray scale mask A barrier pattern as a step-relief structure is formed so as to surround the imaging region higher than the height.
ここで前記障壁パターン形成工程では、グレースケールマスクとして、黒画素の粗密で表現された濃淡パターンとして透明シート等上に印刷してなる原画を、縮小投影光学系を用いて原画の各画素の像がぼけて隣接する画素の像と平均化されて解像できない倍率において、写真感材に複写したものを用いることもできる。 Here, in the barrier pattern forming step, an original image formed by printing on a transparent sheet or the like as a gray scale mask as a gray pattern representing a density pattern of black pixels is used to form an image of each pixel of the original image using a reduction projection optical system. It is also possible to use a photocopy material copied at a magnification that is blurred and averaged with the image of adjacent pixels and cannot be resolved.
以上の特徴を持つ本発明の固体撮像装置によれば、撮像領域の四隅を囲繞するように、障壁パターンが配されているので、マイクロレンズ上に塗布材料を塗布した際には、当該塗布材料がすぐに流れ去るのを防止し、当該障壁パターンで囲まれる領域に一定の塗布材料を貯留することが可能である。そのため、スピンコート法でマイクロレンズ上に塗布する場合においても前記貯留された塗布材料を有効活用し、当該塗布に係る材料が不足するのを防いで、前記撮像領域に属する各マイクロレンズの上部にまで当該塗布材料を十分に供給できる。その結果、前記撮像領域に属するマイクロレンズ上に均一に塗布を施すことができ、画像シミ等の問題の発生を抑制することができる。 According to the solid-state imaging device of the present invention having the above characteristics, since the barrier pattern is arranged so as to surround the four corners of the imaging region, when the coating material is applied on the microlens, the coating material Is prevented from flowing away immediately, and a certain coating material can be stored in a region surrounded by the barrier pattern. Therefore, even when applying on the microlens by the spin coat method, the stored application material is effectively utilized, and the material related to the application is prevented from being insufficient, and the upper part of each microlens belonging to the imaging region is provided. The coating material can be supplied sufficiently. As a result, it is possible to uniformly apply the microlenses belonging to the imaging region, and it is possible to suppress the occurrence of problems such as image spots.
ここで本発明は、固体撮像装置の撮像領域の周囲に障壁パターンを設けることを特徴としているが、ここで言う「撮像領域」とは一定のマイクロレンズ集合体を示し、「撮像領域の周囲」とは、隣接する前記マイクロレンズ集合体の間を示すものとする。
なお、障壁パターンの断面形状としては、単一の方形状のみならずスロープ形状や階段状に高さが変化する形状のいずれかをとることができる。この場合、スロープ形状と階段状に高さが変化する形状においては隣り合うマイクロレンズ集合体同士の間隔の中間点にて、当該障壁パターンの高さが最低となることが必要である。
Here, the present invention is characterized in that a barrier pattern is provided around the imaging region of the solid-state imaging device. The “imaging region” referred to here indicates a certain microlens assembly, and “periphery of the imaging region”. And between adjacent microlens assemblies.
In addition, as a cross-sectional shape of the barrier pattern, not only a single rectangular shape but also a slope shape or a shape whose height changes to a step shape can be taken. In this case, the height of the barrier pattern needs to be the lowest at the midpoint of the interval between the adjacent microlens assemblies in the slope shape and the shape whose height changes stepwise.
以下に、本発明の実施の形態及び実施例を説明するが、当然ながら本発明はこれらの形式に限定されるものでなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で適宜変更して実施することができる。
(実施の形態1)
<固体撮像装置1の構成>
図1は本実施の形態1の固体撮像装置1の模式的な部分拡大断面図である。また、図2は当該装置の模式的な部分上面図である。
Embodiments and examples of the present invention will be described below, but the present invention is naturally not limited to these forms, and may be appropriately modified and implemented without departing from the technical scope of the present invention. be able to.
(Embodiment 1)
<Configuration of solid-
FIG. 1 is a schematic partial enlarged cross-sectional view of the solid-
図1に示す固体撮像装置1では、基板10の片面に受光素子(フォトダイオード)からなる一群の受光部2がマトリクス状に実装され、各受光部2の間に転送電極3が所定間隔毎に配設されている。各転送電極3は、遮光性絶縁膜4により被覆され、転送電極3の金属光沢により受光部2の外光検出が妨げられないように工夫されている。
基板10には、受光部2、転送電極3、遮光性絶縁膜4のいずれも覆うように、透明アクリル樹脂からなる平坦化膜5が面一に形成され、これにより平坦化膜5を備えた半導体基板11(ウェハ)が形成されている。
In the solid-
A
平坦化膜5の表面において、前記受光部2に対応する位置には、さらにアクリル系ポジ型感光性樹脂からなるマイクロレンズ6が形成されている。
これにより固体撮像装置1では、基板10に対し、前記受光部2及びマイクロレンズ6が同順に積層され、且つ、マトリクス状に集合形成されてなる1のユニットが撮像部9Xとして構成される。当該撮像部9xは、半導体基板の上面から見下ろした場合に、マイクロレンズの集合領域に対応した撮像領域9として認識される。図2では、撮像領域9の上面方向からのパターンはマトリクス状にマイクロレンズ6を集合させたパターンとしているが、当該マトリクス状に限らず、ハニカム状等、これ以外のパターンであってもよい。
On the surface of the
Thus, in the solid-
ここにおいて本実施の形態1の固体撮像装置1の特徴は、隣接する撮像領域9の間におけるダイシング領域5Xにおいて、各撮像領域9を囲繞するように方形断面形状を持つダミーパターンとして、障壁パターン7が形成された点にある。この障壁パターン7により、以下に示す反射防止膜形成工程時において、マイクロレンズ6上の反射防止膜8が従来に比べて均一に塗布され、良好な撮像性能が呈されるようになっている。
Here, the solid-
固体撮像装置1の製造方法は、以下のように、マイクロレンズ形成工程、障壁パターン形成工程、反射防止膜形成工程を順次経ることにより行うことができる。
基板10片面に配設された各々の受光部2に対し、アクリル系ポジ型感光性樹脂を用いてマイクロレンズを形成する(マイクロレンズ形成工程)。
その後、マイクロレンズが配された半導体基板表面の撮像領域9に対し、その外縁部に障壁パターンを形成する。(障壁パターン形成工程)。
The manufacturing method of the solid-
A microlens is formed on each
Thereafter, a barrier pattern is formed on the outer edge of the
ここで障壁パターン7の形成工程としては、一例として、まず前記マイクロレンズ6が形成されたウェハ表面に、ポジ型感光性材料を3〜5cc程度滴下する。そして、スピンコーターを1500〜3000rpmでメイン回転させ、塗布形成する。
続いて、滴下したポジ型感光性材料中の溶剤を80℃〜100℃の温度で30秒〜80秒程度加熱して、これを揮発させる。この状態において、撮像領域9以外の領域を遮光するパターンを有するフォトマスクを用い、紫外線露光および現像を行う。
Here, as an example of the formation process of the
Subsequently, the solvent in the dropped positive photosensitive material is heated at a temperature of 80 ° C. to 100 ° C. for about 30 seconds to 80 seconds to volatilize it. In this state, ultraviolet exposure and development are performed using a photomask having a pattern that shields areas other than the
ここで「撮像領域9以外の領域」とは、周辺回路のみならずスクライブ位置を含む撮像領域9以外の領域である。
以上の工程によって、撮像領域9以外の領域に方形状の障壁パターン7を形成することができる。
その後はマイクロレンズ6上に所定の塗布材料を塗布し、反射防止膜を形成する(反射防止膜形成工程)。
Here, the “region other than the
Through the above steps, the
Thereafter, a predetermined coating material is applied on the
<反射防止膜形成工程時の効果について>
次に、本発明の反射防止膜形成工程時の効果につき、従来技術で発生する塗布不良の考察とともに説明する。
図18はマイクロレンズ6上への塗布形態を示す断面図であり、図面左側が膜厚均一な状態、図面右側が膜厚均一ではないが表面が平滑な状態をそれぞれ示す。一方、図19は塗布ムラ8Yが発生した様子を模式的に表す断面図である。
<About the effect at the time of an antireflection film formation process>
Next, the effect of the antireflection film forming process of the present invention will be described together with consideration of coating defects occurring in the prior art.
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a form of application on the
図19のように、スピンコート時にマイクロレンズ6に塗布材料8Xを塗布する際に発生する塗布ムラ8Yの程度は、巨視的にはマイクロレンズ6を被覆する材料表面の粗さとなって現れる。言い換えれば、「塗布ムラがない」という状態は、図18右側のようにマイクロレンズ6上に塗布材料8Xにより平滑な表面を持つ膜が形成された状態を指す。
具体的には、「塗布ムラ」とはマイクロレンズ6上への塗布材料の表面に不要な凹凸の厚みの差が生じたものであるが、この厚みの凹凸は、外観的にはマイクロレンズ6表面に配された塗布材料において、一定の長さを持った溝となって現れる。
As shown in FIG. 19, the degree of
Specifically, “unevenness of application” is a difference in the thickness of the unevenness on the surface of the coating material on the
一般に固体撮像装置では、マイクロレンズ6の全体的な厚み等の理由により、マイクロレンズ6が周辺の半導体基板の表面から0.5〜2μm程度高くなっているので、当該基板全体として凹凸断面形状を持つ前記溝が多数存在する形状となっている。このような基板表面に通常のスピンコート法に基づいて、ウェハをスピンさせても、当該スピンによる遠心力は単にウェハ表面に沿って及ぶだけであるため、マイクロレンズ6における塗布材料の拡散程度がその部分においてばらつき易い。
In general, in a solid-state imaging device, the
すなわちマイクロレンズの構造上、マイクロレンズ下部では表面積が広く、頂部に近づくにつれて表面積が小さいため、スピンコート時にはマイクロレンズの下部と上部で単一時間中に塗布材料が拡散される範囲に違いが生じ、マイクロレンズの下部を良好に塗布できても、同一の条件で頂部まで均一に塗布することは困難である。
以上の原理により、ウェハに滴下した材料をそのままマイクロレンズ全体にスピンコートしようとしても、マイクロレンズの頂部まで塗布材料が良好に届かない他、塗布ムラや膜厚の不均一が生じる。そしてこの問題により、最終的には撮像画像に筋状の像(いわゆる「画像シミ」)が現れるという固体撮像装置の画像特性劣化が生じうる。
In other words, due to the structure of the microlens, the surface area is large at the bottom of the microlens, and the surface area decreases as it approaches the top. Even if the lower part of the microlens can be satisfactorily applied, it is difficult to uniformly apply to the top part under the same conditions.
Based on the above principle, even if the material dropped on the wafer is spin-coated on the entire microlens as it is, the coating material does not reach the top of the microlens well, and coating unevenness and uneven film thickness occur. Due to this problem, the image characteristics of the solid-state imaging device may eventually deteriorate such that a streak-like image (so-called “image spot”) appears in the captured image.
そこで本実施の形態1では、撮像領域9の周辺部を障壁パターン7で囲繞するものとした。ここで、より好ましくは当該撮像領域9中のマイクロレンズ6の高さよりも障壁パターン7を高く設定することで、当該塗布ムラ等の問題を低減することができる。
なお「周辺部」とは、具体的にはマイクロレンズ6が集積した箇所以外の領域を意味し、マイクロレンズ6以外の周辺回路,OB部,パッドおよびダイシング(スクライブ)位置が含まれる。
Therefore, in the first embodiment, the periphery of the
The “peripheral portion” specifically means a region other than the location where the
すなわち本発明よれば、スピンコート法による塗布時には、以下のステップで本発明の効果が得られる。
1、塗布材料がウェハ表面に滴下されると、まず障壁パターン7内に塗布材料が貯留される。これにより、障壁パターン7内におけるマイクロレンズ6のすぐ近傍で、当該マイクロレンズ6の頂部に塗布するための十分な塗布材料が蓄えられる。
That is, according to the present invention, the effect of the present invention can be obtained by the following steps at the time of application by spin coating.
1. When the coating material is dropped on the wafer surface, first, the coating material is stored in the
2,その後、ウェハがスピンされると、前記貯留された塗布材料にウェハ平面に沿って遠心力が働き、塗布材料が水平移動することで、当該材料がマイクロレンズ6の頂部までリフトアップされる。このためスピンコートによってもマイクロレンズ6の形状にほぼ依存しないで、当該マイクロレンズ6の全表面にわたり塗布材料が良好に拡散される。
3、以上の原理により、マイクロレンズ6の全体にわたり、均一に塗布を施すことが可能となる。
2. Thereafter, when the wafer is spun, a centrifugal force acts on the stored coating material along the wafer plane, and the coating material is moved horizontally to lift up the top of the
3. By the above principle, it is possible to apply the coating uniformly over the
なお、上記塗布材料の貯留を良好に行い、リフトアップの効果を図るために、障壁パターン7の高さはマイクロレンズ6の高さ以上とすることがより好ましい。
また、上記実施の形態1ではマイクロレンズ6にポジ型レジストを塗布する場合について述べたが、ネガ型レジストにおいてもフォトマスクにより遮光領域を適切に選択することにより同様の構造を形成することができる。
(実施の形態2及び3)
以下、実施の形態2について、実施の形態1との差異を中心に説明する。図3、図4はそれぞれ実施の形態2の固体撮像装置1aの断面図、上面図を表す。
Note that the height of the
In the first embodiment, the case where a positive resist is applied to the
(
Hereinafter, the second embodiment will be described focusing on differences from the first embodiment. 3 and 4 are a cross-sectional view and a top view, respectively, of the solid-
固体撮像装置1aの特徴は、図3に示すように、各撮像領域9を囲繞する障壁パターン7aの断面形状を略直角三角形とし、その斜面(スロープ)高さが撮像領域9から遠ざかる方向に漸減するように構成した点にある。また、ダイシング領域5Xには障壁パターン7aを配設していない。前記障壁パターン7aの高さは実施の形態1と同様である。
当該障壁パターン7aは実施の形態1と同様の感光性材料で構成されるが、前記スロープの形成には異なり透過率が0%以上100%以下の間で連続的な透過率分布を有しているグレイスケールマスクを利用する。
As shown in FIG. 3, the solid-
The
具体的には、いわゆるフォトリソグラフィー法に基づき、マイクロレンズ6以外の領域に感光性材料を配設し、微細パターンの開口面積比で透過率を調整したグレイスケールマスクを介して露光することで、透過率が0%以上100%以下の間で連続的に変化させた感光量により前記感光性材料を露光できる。その結果、前記スロープ形状の障壁パターン7aを形成を形成することができる。スロープの角度は、前記グレイスケールマスクの透過率を予め調節することで、自由に制御可能であり、塗布材料の粘度や溶剤種に応じて感光性材料の厚み調節を容易に行える。
Specifically, based on a so-called photolithography method, a photosensitive material is disposed in a region other than the
前記グレイスケールマスクについては、次のように作製することができる。まず、黒画素の粗密で表現された濃淡パターンとして透明シート等上に原画を印刷する。その原画を縮小投影光学系を用いて、原画の各画素の像がぼけて隣接する画素の像と平均化されて解像できない倍率で写真感材に複写する。以上で前記グレースケールマスクが形成される。
以上の構成を持つ実施の形態2の固体撮像装置1aにおいても、実施の形態1とほぼ同様に、塗布ムラの少ない塗布が行える効果が奏されるほか、略直角三角形の断面形状を持つ障壁パターン7aでは上記方形状の断面形状を持つ障壁パターン7よりも体積が小さいので、当該障壁パターン7aを形成する上で材料が少なくて済むというメリットがある。
The gray scale mask can be manufactured as follows. First, an original image is printed on a transparent sheet or the like as a light and shade pattern expressed by the density of black pixels. The original image is copied onto a photographic material at a magnification at which the image of each pixel of the original image is blurred and averaged with the image of adjacent pixels using a reduction projection optical system and cannot be resolved. Thus, the gray scale mask is formed.
In the solid-
なお、実施の形態2の固体撮像装置1aでは、上面から見て方形状の障壁パターン7aとしたが、本発明はこれに限定されず、図5の実施の形態3に掛かる固体撮像装置1bに示すように、円形若しくは楕円形の障壁パターン7bとしてもよい。障壁パターンをこのような角のない形状にすれば、スピンコート時にはダイシング領域5Xにおいて、余分な塗布材料が早く流れ去り、良好に回収等できるので、塗布効率の向上が期待できる。
(実施の形態4及び5)
以下、実施の形態4について、その特徴点を中心に説明する。本発明の実施の形態4の断面図を図6に、上面図を図7に示す。
In the solid-
(
Hereinafter, the fourth embodiment will be described focusing on the feature points. FIG. 6 is a sectional view of the fourth embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a top view thereof.
本実施の形態4の固体撮像装置1cの特徴は、実施の形態2をベースとし、撮像領域9の周囲に幅の狭いリング状体を一定間隔をおいて何重にも配設することで、障壁パターン7cを構成した点にある。障壁パターン7cにおける各リング状体は、撮像領域9から遠ざかるにつれて低く設定されている。
このような障壁パターン7cをもつ実施の形態4の固体撮像装置1cにおいても、実施の形態2とほぼ同様の効果が奏される。また、スピンコートした場合に基板表面の中心から放射状に流れる塗布材料が、撮像領域9に流れ込む際に、前記リング状体によって速度的及び量的に調整され、飛び散り等の問題発生が抑制されるといった効果も期待できる。
The feature of the solid-
Also in the solid-
なお、実施の形態4では図8に示すように、障壁パターン7c’において、前記ウェハの平面方向に対し、前記撮像領域から漸減するように傾斜したスロープ状の頂部を形成することもできる。このような構成にすれば、実施の形態3と同様に、当該障壁パターン7c’を形成する上で、当該パターンに用いる材料を低減できるメリットがある。
また、実施の形態4では、上面から見て方形状の障壁パターン7cとしたが、本発明はこれに限定されず、図9の実施の形態5の固体撮像装置1dに示すように、円形若しくは楕円形の障壁パターン7dとしてもよい。こうすれば実施の形態3と同様に、障壁パターンをこのような角のない形状にすることで、スピンコート時にダイシング領域5Xにおいて、ウェハ表面から余分な塗布材料が早く流れ去るので、前記塗布効率を改善することが望める。
(実施の形態6)
以下、実施の形態6について、その特徴点を中心に説明する。本発明の実施の形態6の断面図を図10に、上面図を図11に示す。
In the fourth embodiment, as shown in FIG. 8, in the
In
(Embodiment 6)
Hereinafter, the sixth embodiment will be described focusing on the feature points. A sectional view of the sixth embodiment of the present invention is shown in FIG. 10, and a top view thereof is shown in FIG.
本実施の形態6の固体撮像装置1eの特徴は、実施の形態2をベースとし、方形状の撮像領域9の四隅にのみ障壁パターン7eを設けた特徴を有する。当該障壁パターン7eの作製方法としては、実施の形態2と同様にグレースケールマスクを利用した感光性材料により作製することができる。
このような構成をもつ実施の形態6の固体撮像装置1eにおいても、実施の形態2とほぼ同様の塗布ムラのない塗布効果が奏されるほか、以下の効果も期待できる。
The solid-
Also in the solid-
すなわち、例えば塗布材料の粘度が或程度高い場合には、スピンコート法において滴下した塗布材料がすぐには拡散しにくいので、このような障壁パターン7eの構成でもある程度撮像領域9内に塗布材料を貯留させることが可能となる。
また通常、マイクロレンズ集合体は方形パターンに配置されるため、マイクロレンズ集合体の角部(四隅のうちいずれか)がウェハ中心に近接している。ここで主要な塗布ムラは、この近接したマイクロレンズ6の形状による材料供給の不均一によって発生するため、この角部近傍に部分的なスロープを設ける必要がある。これに対し本実施の形態6は、障壁パターン7eが実施の形態2と同様に傾斜面を有しているため、ウェハ表面内で最も低い位置から、塗布材料が前記障壁パターン7eのスロープに沿ってマイクロレンズ6の頂部までリフトされる効果も期待できる。この効果により、撮像領域9の四隅近傍における塗布の不均一性を減らすことができる。
That is, for example, when the viscosity of the coating material is somewhat high, the coating material dropped in the spin coating method is difficult to diffuse immediately, so even in such a configuration of the
In general, since the microlens assembly is arranged in a square pattern, the corner (any one of the four corners) of the microlens assembly is close to the center of the wafer. Here, the main coating unevenness occurs due to uneven material supply due to the shape of the
さらに、スピンコート時には塗布材料は遠心力により方形状の撮像領域9の四隅に集中しやすいので、少なくとも当該撮像領域9の四隅において塗布材料を確実にサポートできれば、マイクロレンズ6頂部までリフトアップでき、ほぼ確実に塗布することが期待される。
なお、障壁パターン7eの高さについては、実施の形態1と同様にマイクロレンズ6の高さと同一もしくはそれ以上であることが望ましい。
(実施の形態7)
図12は、実施の形態7の固体撮像装置1fの断面図、図13は装置1fの上面図である。
Furthermore, since the coating material tends to concentrate at the four corners of the
It should be noted that the height of the
(Embodiment 7)
FIG. 12 is a cross-sectional view of the solid-
本実施の形態7の特徴は、ウェハ表面の全体にマイクロレンズを配設し、このうちダイシング領域に位置するマイクロレンズをダミーのレンズ6aとした点にある。撮像領域9は、実施の形態1と同様にマトリクス状に形成されている。なお、当図では便宜上、マイクロレンズ6、6aを区別できるように図示してるが、実際は外観上の違いはない。
このような構成によれば、スピンコート時においてウェハ表面に滴下される塗布材料は、当該ウェハ表面の全体領域に対して均一に拡散されるため、各マイクロレンズ6、6aへの塗布条件を同じにすることができる。その結果、マイクロレンズ6、6a毎に発生する塗布ムラを抑制できるので、マイクロレンズ6への塗布をバラツキなく行う上では好適な構成と言える。
(その他の事項)
なお、本発明において各実施の形態で言及している障壁パターンは、マイクロレンズ6上の塗布に供されることを主眼とするものであるが、障壁パターン自体についてはダミーパターンとしてウェハ加工において従来から他の目的で用いられる場合がある。従って、本発明で用いる障壁パターンを、従来のダミーパターンと共用化させるように工夫してもよい。この場合、ダミーパターンを2度別々に用いるよりも合理的であり、製造コストの低減効果も望めるので有利である。
The feature of the seventh embodiment is that a microlens is disposed on the entire wafer surface, and the microlens located in the dicing area is a
According to such a configuration, since the coating material dropped on the wafer surface during spin coating is uniformly diffused over the entire area of the wafer surface, the coating conditions for the
(Other matters)
The barrier pattern referred to in each embodiment in the present invention is mainly used for coating on the
具体的には、例えば、従来から多用されている中空パッケージ構造に代えて、受光部及び浮遊拡散部が形成された半導体基板に透光性板材を透光性接着剤で直接貼着する直貼り構造を用いる場合には、浮遊拡散部上に透光性接着剤が覆われるのを防止するため、堰部に接着剤付着防止用ダミーパターンが用いられることがある。このような場合には、当該接着剤付着防止用ダミーパターンと本発明の障壁パターンとを共用化させることが可能である。 Specifically, for example, instead of the conventionally used hollow package structure, direct pasting in which a translucent plate material is directly pasted with a translucent adhesive on a semiconductor substrate on which a light receiving portion and a floating diffusion portion are formed. In the case of using the structure, an adhesive adhesion preventing dummy pattern may be used in the dam portion in order to prevent the translucent adhesive from being covered on the floating diffusion portion. In such a case, the adhesive adhesion preventing dummy pattern and the barrier pattern of the present invention can be shared.
本発明は、半導体基板を用いて形成される固体撮像装置に利用可能であって、特にその製造工程において、マイクロレンズ構造の上部に液状物質を均一に塗布することが出来、固体撮像装置の高付加価値化に寄与できる点で有用である。なお、マイクロレンズは固体撮像装置のみに限定されず液晶プロジェクターや光通信コネクターに用いられているため、この分野においても効果を発揮する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for a solid-state imaging device formed using a semiconductor substrate, and in particular in the manufacturing process, a liquid substance can be uniformly applied on the upper part of the microlens structure. This is useful in that it can contribute to added value. Note that the microlens is not limited to the solid-state imaging device but is used in a liquid crystal projector or an optical communication connector, and thus is effective in this field.
1 半導体基板(ウェハ)
2 受光部
3 転送電極
4 遮光性絶縁膜
5 平坦化膜
5X ダイシング領域
6 マイクロレンズ
7、7a〜7e、7c’ 障壁パターン(ダミーパターン)
8 反射防止膜
9 撮像領域
1 Semiconductor substrate (wafer)
2 Receiver
3 Transfer electrode
4 Light-shielding insulating film
5 Planarization film
5X dicing area
6 Micro lens
7, 7a-7e, 7c 'Barrier pattern (dummy pattern)
8 Anti-reflective coating
9 Imaging area
Claims (8)
前記半導体基板の前記片面には、少なくとも前記撮像領域の四隅を囲繞するように、障壁パターンが形成されている
ことを特徴とする固体撮像装置。 A group of light receiving elements is mounted on one surface of the semiconductor substrate, a microlens is stacked on each of the light receiving elements, and an imaging region in which one image is captured by the group of light receiving elements through the microlens is formed on the surface of the substrate. A solid-state imaging device arranged to have four corners,
A barrier pattern is formed on the one surface of the semiconductor substrate so as to surround at least four corners of the imaging region.
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the barrier pattern is arranged so as to surround the imaging region in a square shape at least once.
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。 2. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the barrier pattern is arranged so as to surround the imaging region in a circular shape at least once.
ことを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の固体撮像装置。 4. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the height of the barrier pattern along the thickness direction of the semiconductor substrate gradually decreases as the distance from the imaging region surrounded by the barrier pattern increases.
ことを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の固体撮像装置。 5. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the barrier pattern has a top portion that is inclined so as to gradually decrease from the imaging region with respect to a planar direction of the semiconductor substrate.
ことを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の固体撮像装置。 6. The solid according to claim 1, wherein the barrier pattern is formed by a plurality of microlenses similar to the microlenses stacked on each light receiving element in the imaging region. Imaging device.
前記障壁パターン形成工程では、縮小投影光学系及びグレースケールマスクを用いたフォトリソグラフィー法により、前記撮像領域の基板厚み方向高さよりも高く前記撮像領域を囲繞するように、段差緩和構造体としての障壁パターンを形成する
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 A barrier pattern forming step for forming a barrier pattern on the outer edge of the imaging region on the surface of the semiconductor substrate on which the microlens is arranged, and an antireflection film for forming an antireflection film on the microlens surface after the barrier pattern forming step A manufacturing method of a solid-state imaging device through a forming step,
In the barrier pattern forming step, a barrier as a step relaxation structure is formed by a photolithography method using a reduction projection optical system and a gray scale mask so as to surround the imaging region higher than the height of the imaging region in the substrate thickness direction. A method of manufacturing a solid-state imaging device, comprising forming a pattern.
ことを特徴とする請求項7に記載の固体撮像装置の製造方法。 In the barrier pattern forming step, an original image formed by printing on a transparent sheet or the like as a gray scale mask as a gray scale pattern expressed by the density of black pixels is blurred using a reduction projection optical system, and an image of each pixel of the original image is blurred. 8. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 7, wherein the image is copied to a photographic material at a magnification that cannot be resolved by averaging with an image of adjacent pixels.
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