JP2009117570A - Photoelectric conversion device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、受光部の位置に形成された開口部にカラーフィルタが埋め込まれ、その上に保護膜が積層される光電変換装置に関する。 The present invention relates to a photoelectric conversion device in which a color filter is embedded in an opening formed at a position of a light receiving portion, and a protective film is laminated thereon.
近年、光電変換素子を含む光電変換装置等の小型化を図るために、素子側面から配線を取り出したチップサイズパッケージ(CSP)が適用されるようになっている。 In recent years, in order to reduce the size of a photoelectric conversion device including a photoelectric conversion element, a chip size package (CSP) in which wiring is taken out from the side surface of the element has been applied.
図3は、光電変換素子にCSPを適用した従来の光電変換装置の部分断面図である。半導体基板2の上面には、フォトダイオードを構成する拡散層4が形成された受光部6、及び、当該受光部6の周辺に配置され受光信号に対する信号処理等を行う回路部8が設けられる。半導体基板2の表面には、複数の層間絶縁膜10,12,14と複数の金属配線層とからなる上部構造層18が積層される。金属配線層は例えば、アルミニウム(Al)膜からなり、第1のAl層によって配線20及び平坦化パッド22が回路部8に形成される。ここで、平坦化パッド22は、配線20間の領域に配置され、次に積層される層間絶縁膜12表面の凹凸を緩和する。図3の構成は2層配線構造であり、層間絶縁膜12の表面に第2のAl層が積層され、これをパターニングして回路部8に配線24が形成される。
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a conventional photoelectric conversion device in which CSP is applied to the photoelectric conversion element. On the upper surface of the
受光部6のフォトダイオードへの光の入射効率を高めるために、受光部6の位置に対応して上部構造層18に開口部26が形成される。開口部26にはカラーフィルタとしてカラーレジスト膜28が埋め込まれる。このカラーレジスト膜28及び上部構造層18の上面には、保護膜30が積層される。この保護膜30は、カラーレジスト膜28に対する防湿の機能を有する。
An
CSPでは、この保護膜30が積層された上部構造層18の上面に上部支持基体32が樹脂層34により接着され、半導体基板2の下面には下部支持基体36が樹脂層38により接着される。上部支持基体32はガラス等の透光性の基板で構成され、受光部6へ外部からの光を入射させることができる。
上述のCSPのように、保護膜30上に樹脂層34、上部支持基体32を積層する構造にすると、開口部26の縁近傍にて保護膜30にしわやクラックが発生するという問題があった。これは、上部支持基体32や樹脂層34と保護膜30との間に収縮率の差が存在するためであると考えられる。特に、開口部26の縁では上部構造層18の上面とカラーレジスト膜28の表面との間に段差が存在する。また、上部構造層18の上面に塗布したカラーレジスト膜をエッチング除去して開口部26の内側だけに残す際に、開口部26の側面とカラーレジスト膜28との間に隙間ができることもある。そのため、保護膜30は開口部26の段差にて屈曲したり、カラーレジスト膜28との隙間に入り込んだりして、他の部分とは異なる形状・構造となり、当該部分に上記収縮率の差に応じて発生する応力が集中しやすく、しわやクラックを生じやすくなる。
When the
また、平坦化パッド22は、大まかな平坦化は可能であるが、平坦化パッド22の間隙に応じた細かな起伏は残存する。これに起因して上部構造層18の表面にも起伏が形成され、これが保護膜30と上部構造層18の表面との密着性を低下させたり、応力の疎密を生じさせたりして、しわやクラックを発生しやすくし得る。
In addition, although the
このしわやクラックはカラーレジスト膜28に対する保護膜30の機能に影響を与え、光電変換装置の信頼性に問題を生じ得る。
The wrinkles and cracks affect the function of the
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、受光部の位置に対応して設けられる開口部に保護膜が好適に形成される光電変換装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a photoelectric conversion device in which a protective film is suitably formed in an opening provided corresponding to the position of a light receiving portion.
本発明に係る光電変換装置は、受光部が形成された半導体基板と、前記半導体基板上に積層された上部構造層と、前記受光部の位置に対応して前記上部構造層に形成された開口部と、所定の光透過特性を有したフォトレジストからなり、前記開口部内及びその外縁部に選択的に形成された光フィルタと、前記光フィルタが積層された前記開口部及び前記外縁部に選択的に形成され、前記光フィルタを覆うフィルタ保護膜と、前記フィルタ保護膜が形成された前記上部構造層に樹脂層を介して接着された透明基体と、を有するものである。 The photoelectric conversion device according to the present invention includes a semiconductor substrate on which a light receiving portion is formed, an upper structural layer stacked on the semiconductor substrate, and an opening formed in the upper structural layer corresponding to the position of the light receiving portion. And an optical filter selectively formed in the opening and the outer edge thereof, and the opening and the outer edge where the optical filters are stacked are selected. A filter protective film that covers the optical filter and a transparent substrate that is bonded to the upper structure layer on which the filter protective film is formed via a resin layer.
本発明によれば、カラーレジストなどのフォトレジストで構成される光フィルタが、開口部の内側だけでなく、その外縁部まで配置される。光フィルタの表面は、当該光フィルタが覆う開口部の段差よりもなだらかになる。この光フィルタの上に保護膜を形成することで、当該保護膜の屈曲の緩和や一様性の向上が図られる。これにより、応力集中が緩和され、しわやクラックの発生が抑制可能となる。また、保護膜の形成範囲を開口部の外縁部までとすることで、保護膜全体での歪みの絶対量が小さくなり、このような点もしわ等の抑制に有効と考えられる。さらに、開口部の外縁部の下にフレームを配置して、当該外縁部の表面の平坦性を向上させることで、保護膜の密着性向上や応力の分散が図られ、しわ等の抑制が図られる。 According to the present invention, the optical filter composed of a photoresist such as a color resist is disposed not only inside the opening but also to the outer edge thereof. The surface of the optical filter becomes gentler than the step of the opening covered by the optical filter. By forming a protective film on the optical filter, the bending of the protective film can be relaxed and the uniformity can be improved. Thereby, stress concentration is relieved and the generation of wrinkles and cracks can be suppressed. Further, by setting the protective film to the outer edge of the opening, the absolute amount of distortion in the entire protective film is reduced, and this point is also considered effective in suppressing wrinkles and the like. Furthermore, by placing a frame under the outer edge of the opening and improving the flatness of the surface of the outer edge, the adhesion of the protective film is improved and the stress is dispersed, thereby suppressing wrinkles and the like. It is done.
以下、本発明の実施の形態(以下実施形態という)について、図面に基づいて説明する。本実施形態は、例えば、CSPとして組み立てられる光電変換装置であり、図1は、その主要部分の模式的な断面図である。図1に示す光電変換装置50は概略の構造は、半導体基板52及び、その表面に積層される上部構造層54、カラーレジスト膜56、保護膜58などからなる光電変換素子60を、支持部材62,64で挟んだ積層体である。CSPでは、上部構造層54に形成される配線は当該積層体の側面に沿って形成される外部配線に接続され、当該外部配線は積層体の裏面へ延ばされ、例えば半球状の外部端子に接続される。また、外部配線が配置される積層体の側面や裏面は、腐食防止などのための保護膜が形成される。図1では、これら積層体以外の構造は図示を省略しているが、基本的に当該構造は上記特許文献1の図1,図12等に示されるものと同様である。
Hereinafter, embodiments of the present invention (hereinafter referred to as embodiments) will be described with reference to the drawings. The present embodiment is, for example, a photoelectric conversion device assembled as a CSP, and FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the main part thereof. The schematic structure of the
半導体基板52は、例えば、シリコン基板であり、その表面には、受光部70及び回路部72が設けられる。受光部70には、フォトダイオードを構成する拡散層74が形成される。回路部72にはCMOS等の回路素子(図示せず)の構造が形成される。
The
以上のように半導体基板52の表面の各種回路素子の構造が形成された後、半導体基板52上には、配線構造や保護膜等の構造が形成される。例えば、MOSトランジスタのゲート電極が形成された半導体基板52の表面に、例えばシリコン窒化膜からなる反射防止膜(図示せず)が積層され、その上に、第1の層間絶縁膜80が積層され、さらに金属膜として第1Al層が、蒸着等により堆積され積層される。ちなみに層間絶縁膜は、SOG(Spin On Glass)等を用いて形成される。
After the structure of various circuit elements on the surface of the
第1Al層はフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされ、当該第1Al層によって第1層の配線82及び平坦化パッド84が回路部72に形成される。ここで、平坦化パッド84は、配線82間の領域に配置され、次に積層される層間絶縁膜86表面の凹凸を軽減する。
The first Al layer is patterned using a photolithography technique, and the first layer wiring 82 and the
層間絶縁膜86の積層後、その上に第2Al層が積層される。第2Al層は第1Al層と同様に、蒸着等により良好な平坦性が得られるように形成された後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされ、当該第2Al層によって第2層の配線88及び平坦化フレーム90が回路部72に形成される。平坦化フレーム90は、この後に形成される開口部92の形成予定位置の近傍に配置され、当該開口部92を取り囲む枠状のパターンである。
After the
第2Al層のパターニング後、その上に層間絶縁膜94が積層され、層間絶縁膜80,86,94と第1Al層、第2Al層とを含む上部構造層54の積層が終了する。
After the patterning of the second Al layer, the
その後、受光部70上に上部構造層54として積層された層間絶縁膜をエッチバックして開口部92が形成される。これにより、受光部70上の層間絶縁膜を薄くして、受光部70への光の入射効率を高めることができる。
Thereafter, the interlayer insulating film laminated as the upper
開口部92及びその外縁部にはカラーフィルタとしてカラーレジスト膜56が積層される。カラーレジスト膜は、開口部92を含め上部構造層54の上面全体にスピンコートにより塗布、成膜した後、パターニングされる。これにより、カラーレジスト膜のうち開口部92の近傍の外縁部より外側の部分が除去され、開口部92及びその周辺に残るカラーレジスト膜56が形成される。カラーレジスト膜56は、開口部92内に埋め込まれ、この部分が専らカラーフィルタとして機能する。また、カラーレジスト膜56は、開口部92の外縁部まで拡張されることで開口部92の段差をカバーし、その上面に、開口部92の内側と外側とに跨ってなだらかな表面を形成する。
A
カラーレジスト膜56の上には、保護膜が積層される。この保護膜は、例えば、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を積層して形成される。例えば、上部構造層54の上面全体に、CVD等の方法で、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜を堆積し、保護膜を成膜した後、パターニングして、カラーレジスト膜56を覆う範囲に選択的に残る保護膜58を形成する。保護膜58は、カラーレジスト膜56に対する防湿の機能を有する。
A protective film is laminated on the color resist
この保護膜58が積層された上部構造層54の上面に支持部材62が積層される。支持部材62は、上部支持基体98及び樹脂層100を含んで構成され、上部支持基体98は樹脂層100によって、上部構造層54が形成された光電変換素子60の上面に接着される。上部支持基体98はガラス等の透光性の基板で構成され、受光部70へ外部からの光を入射させることができる。樹脂層100は、エポキシ樹脂等を用いて形成される。
A
一方、光電変換素子60の下面、すなわち、半導体基板52の裏面には支持部材64が積層される。支持部材64は、下部支持基体102及び樹脂層104を含んで構成され、下部支持基体102は樹脂層104によって、光電変換素子60の下面に接着される。下部支持基体102もガラス等の基板で構成することができる。また、樹脂層104も樹脂層100と同様、エポキシ樹脂等を用いて形成される。
On the other hand, a
図2は、光電変換装置50の開口部92付近の平面的なレイアウト110を、当該レイアウト110に示す直線A−A’に沿った断面構造112と対応付けて表した模式図である。例えば、矩形に形成される開口部92に対応して、平坦化フレーム90も矩形に形成される。平坦化フレーム90の内側の縁と開口部92との距離αの下限値は、平坦化フレーム90の後に形成される開口部92の加工精度に応じて定められる。すなわち、開口部92を形成する際のエッチングマスクの目合わせ精度や、エッチングの横方向へのオーバーエッチ量を考慮して、開口部92の側面に平坦化フレーム90が露出しないようにαは設定される。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a
カラーレジスト膜56の端部と開口部92との距離βは、パターニングによりカラーレジスト膜56を形成する際の加工精度を考慮して設定され、目合わせずれ等を考慮してカラーレジスト膜56が確実に開口部92の外縁部に乗るように定められる。
The distance β between the end portion of the color resist
平坦化フレーム90は、その下の平坦化パッド84、配線82などによって層間絶縁膜86の表面に生じ得る起伏を平坦化する。すなわち、平坦化フレーム90が配置された領域上の上部構造層54の表面では平坦性が向上し、開口部92の外側を取り囲んで平坦な上部構造層54の表面が形成され得る。保護膜58と上部構造層54との接合面をこの平坦性を向上させた領域に配置することで、保護膜58と上部構造層54との接合面での密着性の向上や応力の均一性の向上が図られる。
The flattening
この観点から、保護膜58と上部構造層54との接合面は平坦化フレーム90の配置領域内とすることが好適である。この場合、平坦化フレーム90の外側の縁と開口部92との距離γは、開口部92と保護膜58の端部との距離より大きくなるように設定され、また、β>αに設定される。
From this point of view, it is preferable that the bonding surface between the
50 光電変換装置、52 半導体基板、54 上部構造層、56 カラーレジスト膜、58 保護膜、60 光電変換素子、62,64 支持部材、70 受光部、72 回路部、74 拡散層、80,86,94 層間絶縁膜、82,88 配線、84 平坦化パッド、90 平坦化フレーム、92 開口部、98 上部支持基体、100,104 樹脂層、102 下部支持基体。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記半導体基板上に積層された上部構造層と、
前記受光部の位置に対応して前記上部構造層に形成された開口部と、
所定の光透過特性を有したフォトレジストからなり、前記開口部内及びその外縁部に選択的に形成された光フィルタと、
前記光フィルタが積層された前記開口部及び前記外縁部に選択的に形成され、前記光フィルタを覆うフィルタ保護膜と、
前記フィルタ保護膜が形成された前記上部構造層に樹脂層を介して接着された透明基体と、
を有することを特徴とする光電変換装置。 A semiconductor substrate having a light receiving portion formed thereon;
An upper structural layer laminated on the semiconductor substrate;
An opening formed in the upper structure layer corresponding to the position of the light receiving portion;
An optical filter made of a photoresist having a predetermined light transmission characteristic, selectively formed in the opening and its outer edge,
A filter protective film that is selectively formed in the opening and the outer edge where the optical filter is laminated, and covers the optical filter;
A transparent substrate bonded via a resin layer to the upper structure layer on which the filter protective film is formed;
A photoelectric conversion device comprising:
前記上部構造層は、前記光フィルタと前記フィルタ保護膜とが積層される前記外縁部の下に、当該外縁部に沿って配置され前記開口部の周囲を囲む、帯状の金属膜からなるフレームを有すること、を特徴とする光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 1,
The upper structural layer includes a frame made of a band-shaped metal film disposed along the outer edge portion and surrounding the opening portion under the outer edge portion where the optical filter and the filter protective film are stacked. A photoelectric conversion device characterized by comprising:
前記上部構造層は、少なくとも1つの金属配線層と層間絶縁膜とを積層して構成され、
前記フレームは、前記金属配線層のうちの最上層を用いて形成されること、
を特徴とする光電変換装置。 The photoelectric conversion device according to claim 2,
The upper structural layer is formed by laminating at least one metal wiring layer and an interlayer insulating film,
The frame is formed using an uppermost layer of the metal wiring layers;
A photoelectric conversion device characterized by the above.
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JP2011146481A (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-28 | Sharp Corp | Solid-state imaging device |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02153304A (en) * | 1988-12-06 | 1990-06-13 | Toppan Printing Co Ltd | Production of color resolving filter |
JPH06104418A (en) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Canon Inc | Solid-state image sensing device |
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2007
- 2007-11-06 JP JP2007288177A patent/JP2009117570A/en active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02153304A (en) * | 1988-12-06 | 1990-06-13 | Toppan Printing Co Ltd | Production of color resolving filter |
JPH06104418A (en) * | 1992-09-18 | 1994-04-15 | Canon Inc | Solid-state image sensing device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011146481A (en) * | 2010-01-13 | 2011-07-28 | Sharp Corp | Solid-state imaging device |
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