JP2015046453A - 光電変換装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造歩留まりを向上する。【解決手段】 光電変換領域および光電変換領域の上に設けられたレンズアレイを含むウエハを、レンズアレイの表面に沿って覆う、レンズアレイとは異なる材料からなるコーティングを形成する工程を有し、ウエハは、分割することで有効チップが得られる有効部分と、有効部分とウエハの縁との間に位置し、分割することで無効チップが得られる無効部分とを有し、ウエハの無効部分に凹凸構造が設けられており、工程では、コーティングを凹凸構造の表面に沿って形成する。【選択図】 図３

Description

本発明は光電変換装置の製造方法に関する。

光電変換装置においては、光電変換部が配列された光電変換領域の上に、各々が光電変換部へ光を集光する複数のレンズ（マイクロレンズ）が配列されたレンズアレイが設けられる。特許文献１には、マイクロレンズ上に反射防止膜を形成すること記載されている。

特開２０１２−８４６０８号公報

マイクロレンズ上に反射防止膜などのコーティングを形成した場合、コーティングの一部が剥がれて、歩留まりが低下するという課題があった。

上記課題を解決するための光電変換装置の製造方法は、光電変換領域および前記光電変換領域の上に設けられたレンズアレイを含むウエハを、前記レンズアレイの表面に沿って覆う、前記レンズアレイとは異なる材料からなるコーティングを形成する工程を有し、前記ウエハは、分割することで有効チップが得られる有効部分と、前記有効部分と前記ウエハの縁との間に位置し、分割することで無効チップが得られる無効部分とを有し、前記ウエハの前記無効部分に凹凸構造が設けられており、前記工程では、前記コーティングを前記凹凸構造の表面に沿って形成することを特徴とする。

本発明によれば、光電変換装置の製造歩留まりを向上することができる。

ウエハおよびチップの平面模式図。 光電変換装置の製造方法を示す断面模式図。 光電変換装置の製造方法を示す断面模式図。 光電変換装置の製造方法を示す断面模式図。 光電変換装置の製造方法を示す断面模式図。 光電変換装置の製造方法を示す断面模式図。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面に渡って共通の構成については共通の符号を付している。複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。

図１（ａ）は光電変換装置の製造に用いられる、ウエハ１０００の平面模式図である。ウエハ１０００は、有効部分１０１（第１部分）と、無効部分１０２（第２部分）とを有する。有効部分１０１は、図１（ａ）の短破線Ｒで囲まれた部分である。無効部分１０２は図１（ａ）の短破線Ｒとウエハ１０００の縁１０３を示す実線Ｓとの間の部分である。無効部分１０２は、図１（ａ）の長破線Ｔと実線Ｓとの間の部分である、ウエハベベル１０４を含む。

光電変換装置の製造においては、ウエハ１０００をダイシングなど公知の方法で有効部分１０１および無効部分１０２の区画ごとに分割して、複数のチップを形成する。複数のチップのうち、有効部分１０１からは有効チップ１０が得られ、無効部分１０２からは無効チップ２０が得られる。有効チップ１０は光電変換装置を構成する。少なくとも有効部分１０１には、光電変換装置を構成する有効チップ１０の光電変換領域（不図示）が、図１（ａ）において点線で区分した複数の区画の各々に形成されている。これにより、有効部分１０１からは、各々が光電変換領域を有する、複数の有効チップ１０を得ることができる。なお、有効部分１０１を分割することなく、ウエハ１０００の直径と同程度の対角長を有する１つの大型の有効チップのみを得てもよい。

有効チップ１０は、パッケージに実装されて、製品（光電変換装置）として出荷される。無効チップ２０は光電変換装置を構成することはなく、廃棄されうる。なお、無効チップ２０はその形状に応じて、第１種無効チップ２１と第２種無効チップ２２に分けられる。なお、有効部分１０１から得られる有効チップ１０には、良品が含まれるが、不良品も含まれる可能性がある。不良品は、有効チップ１０に対する検査を行うことで、良品と不良品が区別される。これに対し、無効チップ２０は、そもそも製品となることを前提としていないため、良品と不良品の区別はない。

図１（ｂ）は、有効チップ１０の平面模式図であり、ウエハ１０００の状態では、この有効チップ１０の構成が有効部分１０１の各区画に形成されている。

図１（ｂ）において点線で囲んだ領域である光電変換領域１１は、複数の光電変換素子５０が１次元状または２次元状に配列されている。光電変換装置が撮像装置であれば、１つ以上の所定数の光電変換素子が１画素に対応し、光電変換領域は撮像領域を成す。光電変換領域１１には、光電変換素子５０で生成された信号電荷から、電気信号を生成するための信号生成回路が設けられる。信号生成回路は、転送トランジスタや増幅トランジスタ、リセットトランジスタなどで構成される。

光電変換領域１１の上には、レンズアレイ１５０が設けられている。図１（ｂ）では、レンズアレイ１５０も点線で囲んだ領域として示す。レンズアレイ１５０は、各々が光電変換素子５０に対応する複数のマイクロレンズＭＬが１次元状または２次元状に配列されてなる。光電変換領域１１とレンズアレイ１５０との間には、カラーフィルタアレイ（不図示）を設けることができる。カラーフィルタアレイは、緑色フィルタ、赤色フィルタ、青色フィルタが例えばベイヤー配列に従って配列されてなる。レンズアレイ１５０の上には、各マイクロレンズＭＬの表面に沿って、コーティング（不図示）が設けられている。コーティングについては、後で詳細に説明するが、本実施形態の目的の一つは、無効部分１０２におけるコーティングの剥離を抑制することである。

有効チップ１０において、光電変換領域１１以外の領域は周辺領域１２である。周辺領域１２には、ワイヤボンディングが施されるパッド電極７０が設けられる。また、周辺領域１２には、周辺回路部８０が設けられる。周辺回路部８０は、光電変換領域１１の信号生成回路を駆動する駆動回路や、信号生成回路からの信号を処理する信号処理回路を含む。

図１（ｃ）は、第１種無効チップ２１の平面模式図である。第１種無効チップ２１は有効チップ１０とは、平面的に見て、外形（輪郭）が異なる。有効チップ１０の外形が矩形であるのに対し、第１種無効チップ２１は４辺の内の一辺が曲線で構成されている。この曲線は、ウエハ１０００の縁１０３の一部である。図示しないが、第２種無効チップ２２は、有効チップ１０と同じ外形を有する。

第１種無効チップ２１および第２種無効チップ２２は、第１種無効チップ２１および第２種無効チップ２２が形成される区画内に、ウエハベベル１０４が位置している。有効チップ１０と、有効チップ１０と外形が同じ第１種無効チップ２１との違いの一つは、その形成区画内に、ウエハベベル１０４を含むか否かである。

第１種無効チップ２１および第２種無効チップ２２は、有効チップ１０とは、断面的に見て、異なる構造を有しうる。具体的には、有効チップ１０に存在する構造物と同等の構造物が、第１種無効チップ２１および第２種無効チップ２２は存在しない。ウエハベベル１０４では様々なプロセスにおいて不良が生じやすいため、仮に有効チップ１０と同じ構造を形成したとしても、不良品になる可能性がきわめて高い。従って、予め、ウエハベベル１０４を含むチップを無効チップ２０として扱うのである。

なお、光電変換装置の製造工程において、フォトリソグラフィ技術によって行われるパターニングは、１つのマスクにＮ個のチップ用のパターンが形成されたフォトマスクを用いて行われる。このフォトマスクを、半導体露光装置（ステッパー）を用いて、チップが形成される区画ごとに、フォトマスクとウエハを相対移動させながら、感光性膜を露光する。そのため、必ずしも、ウエハの全面が露光されるわけではなく工程によっては、フォトマスクを介した露光が行われない区画が生じうる。

感光性膜とは、フォトレジストなどの感光性材料からなる膜である。感光性膜には、レンズ材料やカラーフィルタ材料など、チップの構成部材となるものが含まれる。また、チップの構成部材のパターニングのためのエッチングにおけるマスクとして用いられ、不要となれば除去されるものも感光性膜に含まれる。

なお、上記Ｎは典型的には１以上の自然数であるが、分割露光やつなぎ露光といわれる、１チップの上下や左右などの複数の部分を、別々のフォトマスクで露光してつなぎ合わせることもできる、その場合には、Ｎは１未満である。

なお、上述したように、１つのフォトマスクに複数個のチップ用のパターンが形成されたフォトマスクを用いて露光が行われると、有効部分１０１の無効部分１０２付近では、次のような場合が生じる。それは、マスク中の一部のパターンが有効チップ１０用のパターニングに用いられ、マスク中の別の一部のパターンが無効チップ２０用のパターニングに用いられるショットが発生する場合である。一方で、後述する本実施形態では、マスク中の全てのパターンが専ら無効チップ２０用のパターニングに用いられる場合がある。

図１（ａ）では、１つのフォトマスクに２個（Ｎ＝２）のチップ用のパターンが形成されたフォトマスクを用いた場合を示している。図面上では左右に隣り合う２つ区画が１つのフォトマスクを用いて露光される。図１（ａ）において、ハッチングが付された区画では、１つのフォトマスクで有効チップ１０と無効チップ２０の露光が同時に行われる。図１（ａ）において、ハッチングが付されていない区画は、１つのフォトマスクで専ら有効チップ１０と無効チップ２０のいずれかが露光される区画である。

本実施形態は、光電変換領域１１の面積が１００ｍｍ^２以上である光電変換装置を製造する場合に好適であり、３００ｍｍ^２以上である場合にはより好適である。光電変換装置の面積は光電変換領域１１の面積よりも周辺領域１２の分だけ大きいため、上記の面積の場合、有効チップ１０の面積も１００ｍｍ^２以上であり、３００ｍｍ^２以上でありうる。このようなサイズの有効チップ１０を得ようとすると、第１種無効チップ２１の面積は５０ｍｍ^２以上、大きいものでは１５０ｍｍ^２以上となり得る。略円形のウエハ１０００に矩形の有効チップ１０を複数形成しようとすると、有効チップ１０の面積が大きいほど、無効部分１０２の面積は増加するためである。

次に、図２〜５を用いて、光電変換装置の製造方法を詳細に説明する。図２（ａ）〜（ｄ）、図３（ｅ）〜（ｈ）、図４（ｅ）〜（ｈ）、図５（ｃ）〜（ｆ）、図６（ａ）〜（ｃ）の各々において、左側には図１（ａ）の有効部分１０１におけるウエハ１０００の断面図として有効チップ１０の断面図を、右側には図１（ａ）の無効部分１０２におけるウエハ１０００の断面図として無効チップ２０の断面図を、それぞれ示している。

なお、以下の説明におけるウエハは、基板を少なくとも含み、基板の上に形成された、有効チップ１０あるいは無効チップ２０を構成する部材を含む複合体である。ウエハに含まれる部材は、工程の進捗に応じて増加する。

図２（ａ）は、複数の光電変換領域が形成されたウエハを用意する工程Ａ１１を示す。シリコンなどの半導体からなる基板１００に、公知の素子分離形成法やイオン注入法などにより、光電変換素子５０やトランジスタ（不図示）を形成する。なお、本例では、無効部分１０２には光電変換素子５０やトランジスタを形成しないが、無効部分１０２にこれらを形成してもよい。

図２（ｂ）は、基板１００の上に配線構造６０を形成する工程Ｂ１１を経た状態を示す。配線構造６０は、配線層６１、６２、６３および層間絶縁膜６４を含む。例えば、配線層６１、６２の主たる材料は銅またはアルミニウムであり、配線層６３の主たる材料はアルミニウムである。配線層６１、６２、６３は、基板１００の上に形成された導電膜をエッチング法やダマシン法などでパターニングすることで形成できる。

本例では無効チップ２０にもパターニングされた配線層６１、６２、６３を含む配線構造６０を形成している。無効部分１０２における配線層６１、６２、６３は、有効部分１０２との配線層の粗密差を低減して、ウエハの全面における平坦性（グローバル平坦性）を向上するためのダミー部材として機能しうる。しかし、無効部分１０２において、配線層６１、６２、６３を成す導電膜をパターニングせずに全て残すこともできるし、導電膜を全て除去することもできる。

また、図２（ｂ）は、配線構造６０を覆うパッシベーション膜１１０を形成する工程Ｂ２１を経た状態を示す。パッシベーション膜１１０の上面には、配線構造６０の最上の配線層６３によって凹凸が生じている。配線層６３の一部が、パッド電極７０を構成している。ここでは、パッシベーション膜１１０は開口を有し、パッド電極７０を露出している。

層間絶縁膜６４やパッシベーション膜１１０は多層膜であってもよいし、単層膜であってもよい。層間絶縁膜６４は酸化シリコン層や窒化シリコン層、炭化シリコン層を含む無機材料膜である。典型的なパッシベーション膜１１０は窒化シリコン層や酸窒化シリコン層を含む無機材料膜である。 図２（ｃ）は、パッシベーション膜１１０の上に、第１平坦化膜１２０を形成する工程Ｃ１１を経た状態を示す。第１平坦化膜１２０は樹脂などの有機材料をスピンコートによって塗布することで形成することができる。塗布法によって形成された第１平坦化膜１２０の上面は平坦であり、パッシベーション膜１１０の表面の凹凸の影響を緩和している。

また、図２（ｃ）は、第１平坦化膜１２０の上に、カラーフィルタアレイ１３０を形成する工程Ｃ２１を経た状態を示す。カラーフィルタアレイ１３０は、緑色フィルタＣＦＧ、赤色フィルタＣＦＲ、青色フィルタＣＦＢが例えばベイヤー配列に従って配列されている。本例では、緑色フィルタＣＦＧ、赤色フィルタＣＦＲ、青色フィルタＣＦＢの順で形成されている。カラーフィルタアレイ１３０は、無効部分１０２には形成されていない。カラーフィルタアレイ１３０の形成には、カラーフィルタ材料からなる感光性膜の３回の露光が必要である。無効部分１０２にはカラーフィルタアレイ１３０を形成しないことにより、無効部分１０２における露光回数を減らして、製造効率（スループット）を向上することができる。

図２（ｄ）は、カラーフィルタアレイ１３０の上に、第２平坦化膜１４０を形成する工程Ｄ１１を経た状態を示す。第２平坦化膜１４０は樹脂をスピンコートによって塗布することで形成することができる。塗布法によって形成された第２平坦化膜１４０の上面は平坦であり、カラーフィルタアレイ１３０の表面の凹凸の影響を緩和している。

典型的な第１平坦化膜１２０、カラーフィルタアレイ１３０、第２平坦化膜１４０は、アクリル樹脂やエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂などからなる樹脂膜である。カラーフィルタアレイ１３０の各カラーフィルタは上記樹脂に分散された顔料を含みうる。

また、図２（ｄ）は、第２平坦化膜１４０の上に、レンズ材料膜１５１を形成する工程Ｄ２１を経た状態を示す。レンズ材料膜１５１は、樹脂をスピンコートによって塗布することで形成することができる。レンズ材料としては、ポリヒドロキスチレンなどのスチレン樹脂を好適に用いることができる、アクリル樹脂などほかの樹脂であってもよいし、酸化シリコンや窒化シリコンなどの無機材料を用いてもよい。

＜参考形態＞
図３（ｅ）〜（ｈ）は、本発明の実施形態に対する参考形態を説明する図面である。

図３（ｅ）は、光電変換領域１１の上にレンズアレイ１５０を形成する工程Ｅ０を経た状態を示す。レンズアレイ１５０は、図２（ｄ）に示したレンズ材料膜１５１を加工することで形成される。加工の方法としては、以下の第１〜第４の方法を例示することができる。第１は、レンズ材料膜１５１を島状にパターニングして、これを加熱して軟化させてレンズ形状を形成する方法（リフロー法）である。第２は、レンズ材料膜１５１の上に形成されたレンズパターンおよびレンズ材料膜１５１をエッチバックして、レンズパターンのレンズ形状をレンズ材料膜１５１に転写する方法（エッチバック法）である。第３は、レンズ材料膜１５１に感光性を有する材料を用い、階調マスクを用いてレンズ材料膜１５１を露光することで、露光量に応じたレンズ形状を得る方法（階調露光法）である。階調マスクには、露光光の解像限界よりも微細な遮光体のドットの粗密や、遮光体の厚みによる濃淡でレンズ形状が表されている。上記第１〜第３のいずれの方法でもよく、また、第４の方法として、第１〜３のいくつかを組み合わせた方法でもよい。

参考形態では、無効部分１０２におけるレンズ材料膜１５１は加工されない。階調露光法においてポジ型の感光性材料を用いる場合には、無効部分１０２におけるレンズ材料膜１５１は露光されずに、現像の段階で平坦な上面を有したまま残ってしまう。階調露光法においてネガ型の感光性材料を用いる場合には、無効部分１０２におけるレンズ材料膜１５１は露光されずに、現像の段階で除去され、平坦な上面を有した第２平坦化膜１４０が露出する。なお、有効部分１０１の任意の部分、例えば、パッド電極７０に対応した部分においても、レンズ材料膜１５１が加工されなくてもよい。

図３（ｆ）は、レンズアレイ１５０の表面に沿ってウエハを覆うコーティング１６０を形成する工程Ｆ０を経た状態を示す。コーティング１６０は、レンズアレイ１５０とは異なる材料からなる。コーティング１６０は単層膜であってもよいし、多層膜であってもよい。このコーティングは、例えば反射防止膜として機能するが、反射防止膜に限らず、防汚や防湿などを目的とした保護膜として機能してもよい。

反射防止膜としてのコーティングは、レンズアレイ１５０の上方に位置する媒質の屈折率と、レンズアレイ１５０のマイクロレンズＭＬの屈折率の間の屈折率を有する中間屈折率層を有する。上記媒質としては典型的には屈折率１．０の空気である。レンズアレイ１５０のマイクロレンズＭＬの屈折率は１．４〜２．０程度である。反射防止膜としてのコーティング１６０としては、酸化シリコン層の単層膜か、酸化シリコン層と窒化シリコン層の多層膜などが挙げられる。

コーティング１６０の膜厚は５０ｎｍ以上であることが好ましい。反射防止膜を構成する層の厚みは、光の干渉条件などを考慮して適宜設定される。保護膜としてはフッ素樹脂膜などが挙げられる。コーティング１６０の下面はレンズアレイ１５０に接して設けられ得る。従って、コーティング１６０の下面（レンズアレイ１５０側の面）はレンズアレイ１５０のマイクロレンズＭＬの形状に応じた凹凸を有する。コーティング１６０の厚みがマイクロレンズＭＬの高さよりも小さければ、コーティング１６０の上面（レンズアレイ１５０とは反対側の面）もまた、レンズアレイ１５０のマイクロレンズＭＬの形状に応じた凹凸を有し得る。コーティング１６０の上面は平坦であってもよいが、レンズアレイ１５０の表面の形状に応じた凹凸を有することが好ましい。つまり、レンズアレイ１５０のマイクロレンズＭＬの上に、コーティング１６０の上面の凸部が位置するように、コーティング１６０が形成されるのが好ましい。

コーティング１６０が無機材料膜である場合、コーティング１６０の成膜にはＣＶＤ法が用いられる。下地層にレンズアレイ１５０やカラーフィルタアレイ１３０、平坦化膜１４０、１２０などの有機材料膜が存在する場合には、コーティング１６０は３００℃以下の低温の成膜条件で成膜することが望ましい。

図３（ｇ）は、コーティング１６０の上にパターニングされたレジスト膜１７０を形成する工程Ｇ０を経た状態を示している。

図３（ｈ）は、パッド電極７０を露出させる工程Ｈ１０を経た状態を示している。パッド電極７０の露出は、レジスト膜１７０をマスクとして用いて、コーティング１６０、第２平坦化膜１４０、第１平坦化膜１２０をエッチングすることで行われる。パッド電極７０上にレンズ材料膜１５１が残存している場合には、コーティング１６０のエッチングに続いて、レンズ材料膜１５１もエッチングされる。このエッチングの内、コーティング１６０のエッチングは、ＣＦ系ガスを用いたドライエッチングや、フッ酸を用いたウェットエッチングを使用することができる。また、レンズ材料膜１５１、第２平坦化膜１４０、第１平坦化膜１２０のエッチングには、Ｏ_２系ガスを使用したドライエッチングを使用することができる。このように、コーティング１６０、第２平坦化膜１４０、第１平坦化膜１２０をエッチングして、これらがパッド電極７０に対応する開口を有するようにパターニングすることで、パッド電極７０が露出する。

さらに、図３（ｈ）は、レジスト膜１７０を除去する工程Ｈ２０を経た状態を示している。レジスト膜１７０の除去は、ウェット処理あるいはドライ処理（アッシング）により行われる。

ここで、図３（ｈ）では、無効部分１０２において、コーティング１６０に剥離Ｐが生じている様子を示している。コーティング１６０は、レンズ材料膜１５１と異なる材料からなるため、レンズ材料膜１５１に対する密着性が低いことが一因として考えらえる。特に、レンズ材料膜１５１とコーティング１６０の一方が無機材料膜で、他方が有機材料膜であれば、十分な密着性を得るのが困難であるため、剥離が生じやすい。また、コーティング１６０が無機材料であると、有機材料である場合に比べて、その脆性によって破片（剥片）になりやすく、細かい破片（剥片）が異物となって歩留まりを低下させる可能性がある。

また、レンズアレイ１５０とは異なる材料からなるコーティング１６０は、レンズ材料膜１５１とは熱膨張率が異なるため、レンズ材料膜１５１との間に応力が生じやすいことも一因として考えられる。

ここでは、無効部分１０２におけるコーティング１６０の下地が、レンズ材料膜１５１である例を示した。しかし、無効部分１０２においてレンズ材料膜１５１が除去される場合には、コーティング１６０の下地は、第２平坦化膜１４０などの他の膜でありうる。そのような場合でも、同様の理由によって、コーティング１６０は下地の膜から剥離する可能性がある。

コーティング１６０の剥離は、平坦面の面積が大きければ大きいほど、生じやすくなる。これは、応力の要因によるところが大きいと考えられる。例えば、上述したような、光電変換領域１１の面積が１００ｍｍ^２以上、さらには３００ｍｍ^２以上である場合、また、有効チップ１０の面積が１００ｍｍ^２以上、さらには３００ｍｍ^２以上である場合には、剥離が生じやすくなる。無効チップ２０も有効チップ１０の大きさに比例して大きくなるためである。特に、無効チップ２０の面積が５０ｍｍ^２以上、さらには１５０ｍｍ^２以上である区画では剥離が生じやすいと云える。

コーティング１６０の剥離は、レジスト膜１７０の形成前よりも形成後に生じやすい。その理由としては、パッド電極７０の露出のためのエッチング時のダメージや熱サイクルが挙げられる。また、レジスト膜１７０をウェット処理で除去した場合には、コーティング１６０の剥離が生じやすくなる。

このようにコーティング１６０に剥離が生じると、剥離したコーティング１６０が有効部分１０１上に異物として付着するなどして、不良品を生じ、製造歩留まりの低下を引き起こす。歩留まりとは、良品数／有効チップ数である。

本発明者は、このような課題を見出して、その解決を図った。その解決手段とは、第１に、コーティング１６０を形成する工程の前に、無効部分１０２に凹凸構造を形成することである。第２に、コーティング１６０がこの凹凸構造の表面に沿ってウエハを覆う様に、コーティング１６０の形成を行うことである。凹凸構造を形成することにより、無効部分１０２におけるコーティング１６０の下地の表面積が大きくなる。その結果、下地とコーティング１６０との接触面積が増大し、コーティング１６０の剥離を抑制できると考えられる。また、凹凸構造を形成することにより、コーティング１６０に生じる応力が緩和され、コーティング１６０の剥離を抑制できると考えられる。コーティング１６０が平坦面に形成されると応力は平坦面に沿った方向で強まるが、凹凸構造を形成することで、コーティング１６０に生じる応力の方向を分散できるためである。

凹凸構造の凹部と凸部との高低差が、コーティング１６０の厚みより大きいことが好ましい。凹凸構造の具体的な寸法としては、コーティング１６０の厚みにもよるが、コーティング１６０の厚みが１μｍ以下であれば、下記の範囲で十分に、コーティング１６０の剥離を抑制することができる。凹部と凸部の高低差は、１０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。凹部と凸部の高低差は、１００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることがより好ましい。凹部と凸部の境界は、凹部と凸部の高低差が半分となる高さとする。凸部の幅は、１ｍｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。凸部の幅は、１０ｎｍ以上であることが好ましく、１００ｎｍ以上であることがより好ましい。凸部の間隔（凸部の頂上間の距離）は、１ｍｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以下であることがより好ましい。凸部の間隔は、１００ｎｍ以上であることが好ましく、１μｍ以上であることがより好ましい。

このコーティング１６０の剥離は、どの無効チップ２０でも生じうるものである。上述したように、１回のショットの露光で有効チップ１０用の区画と無効チップ２０用の区画の両方が露光される場合には、無効チップ２０には有効チップ１０と同様のパターンを同じショットで形成することができる。しかし、無効部分１０２には、有効チップ１０用の露光ショットでは、露光されない区画も存在する。例えば、有効部分１０１に隣接しない区画などである。このような区画に形成される平坦面もコーティング１６０の剥離の原因となる。そこで、無効部分１０２の内、有効部分１０１に隣接しない区画など、有効チップ１０の露光と同時に露光されない区画に対しては、無効チップ２０のみにパターンを形成するための露光ステップをさらに実行することが好ましい。これにより、無効チップ２０となる区画に、上記した、剥離防止のための凹凸構造を形成することが好ましい。つまり、凹凸構造は、ウエハの上に形成された感光性膜の内、無効部分１０２の上に位置する部分のみ（無効チップ２０に対応する区画のみ）を露光するステップを少なくとも経て形成されることが好ましい。

以下、具体的な実施形態を説明する。

＜第１実施形態＞
第１実施形態における、光電変換装置の製造方法について、図４（ｅ）〜（ｇ）を用いて説明する。ここでは、参考形態と相違する点を主に述べ、参考形態と相違しない点については参考形態と同様に行うものとして、説明を省略する。

図４（ｅ）は、図３（ｅ）で示した工程Ｅ０に対応する工程であり、光電変換領域１１の上にレンズアレイ１５０を形成する工程Ｅ１を経た状態を示す。本実施形態では、有効部分１０１においてレンズ材料膜１５１の加工に用いたフォトマスクを用いて、無効部分１０２においても、同様にレンズ材料膜１５１を加工している。これにより、無効部分１０２には有効部分１０１と同じレンズ形状によって、凹凸構造２０１を成すダミーのレンズアレイ２５０が形成されている。凹凸構造２０１の形成に、有効部分１０１と共通のフォトマスクを用いることができるため、大きなコスト増加にはならないので好ましい。

図４（ｆ）は、図３（ｆ）で示した工程Ｆ０に対応する工程であり、レンズアレイ１５０の表面に沿ってウエハを覆うコーティング１６０を形成する工程Ｆ１を経た状態を示す。この工程Ｆ１では、コーティング１６０が凹凸構造２０１の表面に沿ってウエハを覆う様に、コーティング１６０を形成する。凹凸構造２０１を設けたことにより、レンズ材料膜１５１とコーティング１６０との密着性が、レンズ材料膜１５１に凹凸構造２０１を設けず、その上面が平坦である参考形態に比べて向上する。

図４（ｇ）は、図３（ｇ）で示した工程Ｇ０に対応する工程であり、コーティング１６０の上にパターニングされたレジスト膜１７０を形成する工程Ｇ１を経た状態を示している。

図４（ｈ）は、図３（ｈ）で示した工程Ｈ１０に対応する工程であり、パッド電極７０を露出させる工程Ｈ１１を経た状態を示している。また、図３（ｈ）は、図３（ｈ）で示した工程Ｈ２０に対応する工程であり、レジスト膜１７０を除去する工程Ｈ２１を経た状態を示している。

第１実施形態によれば、上述したように、レンズ材料膜１５１とコーティング１６０との密着性が、参考形態に比べて向上しているため、コーティング１６０の剥離が抑制される。そのため、歩留まりが向上する。

＜第２実施形態＞
第２実施形態における、光電変換装置の製造方法について、図５（ｃ）〜（ｆ）を用いて説明する。ここでは、参考形態と相違する点を主に述べ、参考形態と相違しない点については参考形態と同様に行うものとして、説明を省略する。

図５（ｃ）は、図２（ｃ）で示した工程Ｃ２１に対応する工程であり、第１平坦化膜１２０の上に、カラーフィルタアレイ１３０を形成する工程Ｃ２２を経た状態を示す。本実施形態では、無効部分１０２に、緑色フィルタＣＦＧのみによって形成されるダミー部材としてのカラーフィルタアレイ２３０を形成している。これにより、緑色フィルタＣＦＧと同じ材料で構成されたダミーのカラーフィルタアレイ２３０の厚みに応じた高低差を有する凹凸構造２００が形成されている。凹凸構造２００の凸部の表面は、緑色フィルタＣＦＧで構成され、凹凸構造２０１の凹部の表面は、第１平坦化膜１２０で構成されている。

ここで、ダミー部材としてのカラーフィルタアレイ２３０のパターニングには、カラーフィルタアレイ２３０のパターニングにおいて、緑色フィルタＣＦＧをパターニングするのに用いるフォトマスクＰＭＧを用いるのが好ましいし。ベイヤー配列における緑色フィルタＣＦＧは、赤色フィルタＣＦＲや青色フィルタＣＦＢよりも占有面積が２倍程度大きく、１回の露光で市松模様を形成することができる。そのため、一回で市松模様が形成可能なフォトマスクＣＦＧを用いることで、１回の露光で、良好な形状を有する凹凸構造２００を形成することができる。なお、このようなフォトマスクＰＭＧを用いて、緑色カラーフィルタＣＦＧではなく、青色フィルタＣＦＢや赤色フィルタＣＦＲをパターニングすることで、ダミー部材としてのカラーフィルタアレイ２３０を形成しても、同様の効果が得られる。

図５（ｄ）は、図２（ｄ）で示した工程Ｄ１１に対応する工程であり、カラーフィルタアレイ１３０の上に、第２平坦化膜１４０を形成する工程Ｄ１２を経た状態を示す。第２平坦化膜１４０は、有効部分１０１において実質的に平坦な上面を有するのに対して、無効部分１０２において、凹凸構造２００の高低差を反映した凹凸構造２０２を有している。

これは、無効部分１０２に設けられた凹凸構造２０１の高低差が、有効部分１０１における第２平坦化膜１４０の下地に生じている、カラーフィルタアレイ１３０の凹凸の高低差よりも大きいからである。カラーフィルタアレイ１３０の凹凸の高低差は、緑色フィルタＣＦＧ、赤色フィルタＣＦＲ、青色フィルタＣＦＢの膜厚差に依存するが、凹凸構造２０１の高低差は、緑色フィルタＣＦＧの厚みに依存する。カラーフィルタの厚みは、カラーフィルタの膜厚差に比べて大きいため、無効部分１０２のダミーの部材としてのカラーフィルタアレイ２３０の高低差は、第２平坦化膜１４０に凹凸構造２０２を形成するのに十分である。ただし、第２平坦化膜１４０を形成することで、凹凸構造２０２の高低差は、凹凸構造２０１の高低差に比べて小さくなる。

また、図５（ｄ）は、図２（ｄ）で示した工程Ｄ１１に対応する工程であり、第２平坦化膜１４０の上に、レンズ材料膜１５１を形成する工程Ｄ２２を経た状態を示す。レンズ材料膜１５１は凹凸構造２０２を覆って形成される。レンズ材料膜１５１の上面は、有効部分１０１、無効部分１０２とも実質的に平坦である。つまり、無効部分１０２において、レンズ材料膜１５１上面は、凹凸構造２０２の高低差をほとんど反映していない。

図５（ｅ）は、図３（ｅ）で示した工程Ｅ０や図４（ｅ）で示した工程Ｅ１に対応する工程であり、光電変換領域１１の上にレンズアレイ１５０を形成する工程Ｅ２を経た状態を示す。工程Ｅ０では、無効部分１０２に位置するレンズ材料膜１５１を残したが、本実施形態では、無効部分１０２の凹凸構造２０１の上に位置するレンズ材料膜１５１を除去している。レンズ材料膜１５１にポジ型の感光性材料を用いる場合には、無効部分１０２に位置する部分を露光、現像することで、除去できる。エッチング処理によって、凹凸構造２０２の上に位置するレンズ材料膜１５１を除去してもよい。これによって、ウエハの表面には、第２平坦化膜１４０で形成された凹凸構造２０２が再び露出する。凹凸構造２０２は、凹凸構造２００の凹凸に応じた凹凸形状を有している。すなわち、凹凸構造２０２の凸部は、凹凸構造２００の凸部の上に位置し、凹凸構造２０２の凹部は、凹凸構造２００の凹部の上に位置している。

図５（ｆ）は、図３（ｆ）で示した工程Ｆ０や図４（ｆ）で示した工程Ｆ１に対応する工程であり、レンズアレイ１５０の表面に沿ってウエハを覆うコーティング１６０を形成する工程Ｆ１を経た状態を示す。この工程Ｆ１では、コーティング１６０が凹凸構造２０１の表面に沿ってウエハを覆う様に、コーティング１６０を形成する。凹凸構造２０１を設けたことにより、第２平坦化膜１４０とコーティング１６０との密着性が、無効部分１０２においてコーティング１６０の下地膜に凹凸構造を設けず、下地膜の上面が平坦である参考形態に比べて向上する。

これにより、この後に、工程Ｇ１や工程Ｈ１と同様の工程を行っても、コーティング１６０の剥離が抑制される。

＜第３実施形態＞
図６（ａ）は、第１実施形態を変形した、第３実施形態を説明する断面図である。図６（ａ）は、レンズアレイ１５０の表面に沿ってウエハを覆うコーティング１６０を形成する工程Ｆ３を経て、さらに、パッド電極７０を露出させる工程Ｈ１３を経た状態を示している。

第１実施形態では、工程Ｅ１で凹凸構造２０１をレンズ材料膜１５１から構成し、有効部分１０１のレンズアレイ１５０と同様のレンズ形状にした。これに対して、第３実施形態では、工程Ｅ１と同様の工程Ｅ３によって、レンズ材料膜１５１から構成されるダミー部材１５６で構成される凹凸構造２０３を、有効部分１０１のレンズアレイ１５０とは異なる形状にした。そのため、凹凸構造２０３の形成には、有効部分１０１のレンズアレイ１５０の形成用とは異なるフォトマスクを用いる。凹凸構造２０３の凸部の表面は、マイクロレンズＭＬと同じ材料からなるダミー部材１５６で構成され、凹凸構造２０３の凹部の表面は、第２平坦化膜１４０で構成されている。

本実施形態では、単位面積当たりの凹凸構造２０３の表面積を、単位面積当たりのレンズアレイ１５０の表面積よりも大きくなるように、凹凸構造２０３を設けることができる。これにより、より密着性を向上することができる。

また、本実施形態では、チップが得られる１区域あたりの凹凸構造２０３の占有面積を、有効部分１０１のレンズアレイ１５０の専有面積よりも大きくなるように、凹凸構造２０３を設けることができる。無効部分１０２ではパッド電極７０の露出は不要であるから、凹凸構造２０３を周辺領域１２上、例えばパッド電極７０上にも設けることができる。

＜第４実施形態＞
図６（ｂ）は、第２実施形態を変形した、第４実施形態を説明する断面図である。図６（ａ）は、レンズアレイ１５０の表面に沿ってウエハを覆うコーティング１６０を形成する工程Ｆ４を経て、さらに、パッド電極７０を露出させる工程Ｈ１４を経た状態を示している。

第２実施形態では、無効部分１０２にカラーフィルタを設けて凹凸構造２００を形成し、カラーフィルタの高低差を用いて第２平坦化膜１４０に凹凸構造２０２を形成した。これに対して、第３実施形態では、無効部分１０２の第２平坦化膜１４０をパターニングすることで、第２平坦化膜１４０の厚みに対応した高低差を有する凹凸構造２０４を設けている。凹凸構造２０４の凸部の表面は、第２平坦化膜１４０と同じ材料からなるダミー部材１４６で構成され、凹凸構造２０４の凹部の表面は、第１平坦化膜１２０で構成されている。コーティング１６０は、凹凸構造２０４の表面に沿って、ウエハを覆っている。

＜第５実施形態＞
図６（ｃ）は、第５実施形態を説明する断面図である。図６（ｃ）は、図６（ａ）は、レンズアレイ１５０の表面に沿ってウエハを覆うコーティング１６０を形成する工程Ｆ４を経て、さらに、パッド電極７０を露出させる工程Ｈ１５を経た状態を示している。

本実施形態では、最上の配線層６３と同じ材料からなるダミー部材１６６によって凹凸構造が形成されている。さらに、ダミー部材１６６で構成された凹凸構造をパッシベーション膜１１０が覆う。これにより、配線層６３の高低差に応じた高低差を有するパッシベーション膜１１０によって、無効部分１０２に凹凸構造２０５が形成されている。無効部分１０２において、コーティング１６０は、凹凸構造２０５の表面に沿って、ウエハを覆っている。パッシベーション膜１１０とコーティング１６０の双方が無機材料膜であれば、有機材料膜と無機材料膜との密着性よりも高い密着性が得られるため、好ましい。本実施形態は、無効部分１０２において、カラーフィルタアレイを形成せずに、第１平坦化膜１２０、第２平坦化膜１４０、レンズ材料膜１５１をエッチングなどで除去することにより実現が可能である。

１０ 有効チップ
１１ 光電変換領域
２０ 無効チップ
１０００ ウエハ
１０１ 有効部分
１０２ 無効部分
１０３ ウエハの縁
１５０ レンズアレイ
１６０ コーティング
２００ 凹凸構造

Claims (10)

1. 光電変換領域および前記光電変換領域の上に設けられたレンズアレイを含むウエハを、前記レンズアレイの表面に沿って覆う、前記レンズアレイとは異なる材料からなるコーティングを形成する工程を有し、
   前記ウエハは、分割することで有効チップが得られる有効部分と、前記有効部分と前記ウエハの縁との間に位置し、分割することで無効チップが得られる無効部分とを有し、
   前記ウエハの前記無効部分に凹凸構造が設けられており、前記工程では、前記コーティングを前記凹凸構造の表面に沿って形成することを特徴とする光電変換装置の製造方法。
2. 前記工程の後に、前記有効部分および前記無効部分に位置する前記コーティングをパターニングする、請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
3. 前記凹凸構造を、前記ウエハの上に形成された感光性材料からなる膜の内、前記無効部分の上に位置する部分のみを露光するステップを経て形成する、請求項１または２に記載の光電変換装置の製造方法。
4. 前記凹凸構造は、前記レンズアレイの材料と同じ材料で構成される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
5. 前記凹凸構造は、前記レンズアレイと同じ形状を有する、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
6. 前記光電変換領域と前記レンズアレイとの間にカラーフィルタアレイが設けられており、
   前記凹凸構造は、前記カラーフィルタアレイを構成するカラーフィルタと同じ材料で構成された部材の上に、前記凹凸構造の凸部を有する、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
7. 前記凹凸構造は、配線構造を覆うパッシベーション膜によって形成される、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
8. 前記無効チップは前記ウエハの縁を含む、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
9. 前記レンズアレイは有機材料からなり、前記コーティングは無機材料からなる、請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
10. 前記有効チップの面積は３００ｍｍ^２以上であること、および、前記無効チップの面積は１５０ｍｍ^２以上であることの少なくとも一方を満たす、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。

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