JP3158466B2 - Method for manufacturing solid-state imaging device - Google Patents

Method for manufacturing solid-state imaging device

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JP3158466B2
JP3158466B2 JP05800991A JP5800991A JP3158466B2 JP 3158466 B2 JP3158466 B2 JP 3158466B2 JP 05800991 A JP05800991 A JP 05800991A JP 5800991 A JP5800991 A JP 5800991A JP 3158466 B2 JP3158466 B2 JP 3158466B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は基板上に集光レンズを形
成する固体撮像装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device in which a condenser lens is formed on a substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】固体撮像装置の中には、個々の画素上に
カラーフィルターがオンチップ化されているものがあ
る。この種の固体撮像装置は色再現性を保って撮像可能
である。
2. Description of the Related Art In some solid-state imaging devices, a color filter is provided on each pixel on a chip. This type of solid-state imaging device is capable of imaging while maintaining color reproducibility.

【0003】このような固体撮像装置は、一般に基板に
形成された各受光部上に平坦化層、染色層及びマイクロ
レンズ形成層を有している。マイクロレンズ形成層は、
個々の画素上にμmオーダーの寸法で微細加工されたも
のであり、このようなマイクロレンズ形成層を形成する
固体撮像装置の製造方法としては、特開昭64−106
66号公報に記載されるものがある。マイクロレンズ形
成層が形成された固体撮像装置は、一般的に、ダイシン
グ工程を経て、セラミックパッケージに装着され、更に
マイクロレンズ形成層から保護ガラス面までを中空状態
として封止される。従来の固体撮像装置のマイクロレン
ズ形成層のマイクロレンズの寸法の具体例としては、曲
率半径は2.0μm〜6.0μmとされ、レンズ開口幅
は5.0μm〜10.0μmとされ、レンズ高さは5.
0〜10.0μmとされ、受光部開口幅は1.5μm〜
3.0μmとされ、マイクロレンズ形成層を構成するレ
ンズ材料の屈折率は空気1.0に対して1.6程度の値
を有する。これらの光学的構成により、個々の画素の集
光量はマイクロレンズを形成しないものに比べて増加
し、およそ感度が2倍程度に向上する。
[0003] Such a solid-state imaging device generally has a flattening layer, a staining layer, and a microlens forming layer on each light receiving portion formed on a substrate. The microlens forming layer is
Each pixel is finely processed on the order of μm on a size basis. A method for manufacturing a solid-state imaging device for forming such a microlens forming layer is disclosed in JP-A-64-106.
No. 66 is disclosed. The solid-state imaging device having the microlens forming layer formed thereon is generally mounted on a ceramic package through a dicing process, and further sealed from the microlens forming layer to the protective glass surface in a hollow state. As a specific example of the size of the microlens of the microlens forming layer of the conventional solid-state imaging device, the radius of curvature is 2.0 μm to 6.0 μm, the lens opening width is 5.0 μm to 10.0 μm, and the lens height is Say 5.
0 to 10.0 μm, and the opening width of the light receiving portion is 1.5 μm to
The refractive index of the lens material forming the microlens forming layer has a value of about 1.6 with respect to 1.0 of air. With these optical configurations, the amount of light condensed by each pixel is increased as compared with the case where no microlens is formed, and the sensitivity is improved about twice.

【0004】また、セラミックパッケージ内に素子チッ
プを装着して表面に保護ガラスを取り付けた構造以外
に、透明樹脂保護パッケージ材によって素子チップを一
体成形するものがある。この透明樹脂保護パッケージ材
を用いた場合では、透明樹脂の屈折率が1.5程度であ
るため、そのまま屈折率1.6程度のマイクロレンズ形
成層を用いることは、マイクロレンズの光屈折効果を弱
めることになる。
In addition to a structure in which an element chip is mounted in a ceramic package and a protective glass is mounted on the surface, there is another type in which the element chip is integrally formed of a transparent resin protective package material. In the case where this transparent resin protective package material is used, the refractive index of the transparent resin is about 1.5. Therefore, if the microlens forming layer having the refractive index of about 1.6 is used as it is, the light refraction effect of the microlens is reduced. Will weaken.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】そこで、透明樹脂パッ
ケージ材を素子チップと一体成形するため、高屈折率の
非感光性透明材料をレンズ母材とすることが検討され、
例えば、このようなレンズ母材としては、ポリイミド系
樹脂が挙げられる。
In order to integrally mold a transparent resin package material with an element chip, it has been studied to use a non-photosensitive transparent material having a high refractive index as a lens base material.
For example, as such a lens base material, there is a polyimide resin.

【0006】ところが、このような高屈折率な非感光性
透明材料をレンズ母材とすると、その非感光性のために
従来用いられているレジストエッチバック法のみによる
マイクロレンズ構造及びボンディングパッド開口窓の同
時形成が困難となり、高屈折率な非感光性透明材料に特
有のプロセスの開発が必要とされていた。
However, when such a non-photosensitive transparent material having a high refractive index is used as a lens base material, a microlens structure and a bonding pad opening window only by a resist etch-back method conventionally used for the non-photosensitivity are used. It has become difficult to form the same at the same time, and it has been necessary to develop a process unique to a non-photosensitive transparent material having a high refractive index.

【0007】そこで、本発明は、上述の技術的な課題に
鑑み、ポリイミド系樹脂層等の高屈折率の非感光性透明
材料をレンズ母材とする固体撮像装置の製造方法であっ
て、電極パッド面上の開口が効率良く形成される固体撮
像装置の製造方法の提供を目的とする。
In view of the above technical problems, the present invention provides a method for manufacturing a solid-state imaging device using a non-photosensitive transparent material having a high refractive index, such as a polyimide resin layer, as a lens base material. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solid-state imaging device in which an opening on a pad surface is efficiently formed.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、電極パッド部と受光部が形成された基
板の上記電極パッド部と上記受光部が形成された面の全
面に非感光性透明材料からなる集光レンズ形成層を形成
する工程と、上記基板全面に第1のフォトレジストを形
成する工程と、上記電極パッド部上の上記第1のフォト
レジストを除去する工程と、上記基板全面に第2のフォ
トレジストを形成する工程と、上記第2のフォトレジス
トを上記受光部に対応して選択的に除去する工程と、上
記受光部上の上記第2のフォトレジストを加熱して第1
の集光レンズ原形を形成する工程と、エッチバックによ
り上記第1の集光レンズ原形を上記第1のフォトレジス
トに転写し第2の集光レンズ原形を形成する工程と、エ
ッチバックにより上記第2の集光レンズ原形を上記集光
レンズ形成層に転写し集光レンズを形成すると共に、上
記電極パッド部上の全ての層を除去し、上記電極パッド
部を露出させる工程とを経て固体撮像装置を製造するよ
うにしたものである。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is directed to a substrate on which an electrode pad portion and a light receiving portion are formed, the entire surface of the substrate having the electrode pad portion and the light receiving portion formed thereon. Forming a condensing lens forming layer made of a non-photosensitive transparent material , forming a first photoresist on the entire surface of the substrate, and removing the first photoresist on the electrode pad portion. Forming a second photoresist on the entire surface of the substrate, selectively removing the second photoresist corresponding to the light receiving portion, and removing the second photoresist on the light receiving portion. Heating and first
Forming a second condenser lens prototype by etching back the first condenser lens prototype to the first photoresist, and forming the second condenser lens prototype by etchback. Transferring the original form of the condensing lens of No. 2 to the condensing lens forming layer to form a condensing lens, removing all the layers on the electrode pad portion and exposing the electrode pad portion, and An apparatus is manufactured.

【0009】また、本発明は、電極パッド部と受光部が
形成された基板の上記電極パッド部と上記受光部が形成
された面の全面に非感光性透明材料からなる集光レンズ
形成層を形成する工程と、上記基板全面に第1のフォト
レジストを形成する工程と、上記電極パッド部上の上記
第1のフォトレジストを選択的に除去する工程と、上記
電極パッド部上の集光レンズ形成層を除去する工程と、
残った上記第1のフォトレジストを除去する工程と、上
記基板全面に第2のフォトレジストを形成する工程と、
上記第2のフォトレジストを上記受光部に対応して選択
的に除去する工程と、上記受光部上の上記第2のフォト
レジストを加熱して集光レンズ原形を形成する工程と、
エッチバックにより上記集光レンズ原形を上記集光レン
ズ形成層に転写し集光レンズを形成すると共に、上記電
極パッド部上の残りの層を除去し、上記電極パッド部を
露出させる工程と経て固体撮像装置を製造するようにし
たものである。
Further, the present invention provides a condensing lens forming layer made of a non-photosensitive transparent material on the entire surface of the substrate on which the electrode pad portion and the light receiving portion are formed, on which the electrode pad portion and the light receiving portion are formed. Forming, forming a first photoresist on the entire surface of the substrate, selectively removing the first photoresist on the electrode pad portion, and collecting light on the electrode pad portion Removing the formation layer;
Removing the remaining first photoresist, forming a second photoresist over the entire surface of the substrate,
Selectively removing the second photoresist corresponding to the light receiving portion, and heating the second photoresist on the light receiving portion to form a condensing lens prototype;
Transferring the original form of the condenser lens to the condenser lens forming layer by etch-back to form a condenser lens, removing the remaining layer on the electrode pad section, and exposing the electrode pad section to form a solid An imaging device is manufactured.

【0010】さらに、本発明に方法は、基板の上記電極
パッド部と受光部が形成された面に平坦化層を形成する
工程を含み、さらに加えて受光部が形成される画素領域
上に染色層を形成する工程を含むようにしてもよい。
Further, the method according to the present invention includes a step of forming a flattening layer on the surface of the substrate on which the electrode pad portion and the light receiving portion are formed, and further includes dyeing a pixel region on which the light receiving portion is formed. A step of forming a layer may be included.

【0011】[0011]

【作用】本発明方法は、第1のフォトレジスト及び第2
のフォトレジストを形成し、これら2つのフォトレジス
トを選択的に露光して受光部の領域と電極パッド部の領
域に膜厚の差を生じさせる。この膜厚の差を利用して、
受光部上に集光レンズが形成されると同時に、電極パッ
ド面上の集光レンズ形成層や平坦化層が除去され、電極
パッド部が露出してワイヤボンディングが容易となる。
The method of the present invention comprises a first photoresist and a second photoresist.
Are formed, and the two photoresists are selectively exposed to produce a difference in film thickness between the light receiving area and the electrode pad area. Utilizing this difference in film thickness,
At the same time that the condensing lens is formed on the light receiving portion, the condensing lens forming layer and the flattening layer on the electrode pad surface are removed, and the electrode pad portion is exposed to facilitate wire bonding.

【0012】[0012]

【実施例】本発明の好適な実施例を図面を参照しながら
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】初めに、図1及び図2を参照しながら、製
造すべき固体撮像装置の一例の構造について簡単に説明
する。
First, the structure of an example of a solid-state imaging device to be manufactured will be briefly described with reference to FIGS.

【0013】この固体撮像装置は、図1に示すように、
シリコン基板11上に遮光膜に被覆された電極12が形
成され、電極12の間の遮光膜が開口された領域が受光
部13とされる。受光部13はシリコン基板11上に複
数形成され、当該固体撮像装置がエリアセンサーの場合
では、受光部13はマトリクス状に配列される。受光部
13と電極12が形成された基板表面は平坦化層14に
被覆され、この平坦化層14上に染色層15が形成され
る。平坦化層14は、電極12による凹凸を平坦化する
ための層である。染色層15は波長の違う光を分解して
選択的に透過するための層であり、受光部13の領域を
覆うように形成される。この染色層15上には、集光の
ためのマイクロレンズ形成層16が形成される。本実施
例では、特にマイクロレンズ形成層16はポリイミド系
樹脂からなる。集光レンズである個々のマイクロレンズ
16aは、基板上の受光部13の領域に対応して形成さ
れる。このマイクロレンズ形成層16上には、透明樹脂
パッケージ17が形成される。この透明樹脂パッケージ
17は基板11を直接封止するものである。
As shown in FIG.
An electrode 12 covered with a light-shielding film is formed on a silicon substrate 11, and a region where the light-shielding film is opened between the electrodes 12 is a light receiving unit 13. A plurality of light receiving sections 13 are formed on the silicon substrate 11, and when the solid-state imaging device is an area sensor, the light receiving sections 13 are arranged in a matrix. The surface of the substrate on which the light receiving portion 13 and the electrodes 12 are formed is covered with a flattening layer 14, and a staining layer 15 is formed on the flattening layer 14. The flattening layer 14 is a layer for flattening unevenness due to the electrode 12. The staining layer 15 is a layer for decomposing light having different wavelengths and selectively transmitting the light, and is formed so as to cover the region of the light receiving unit 13. A microlens forming layer 16 for condensing light is formed on the staining layer 15. In this embodiment, particularly, the microlens forming layer 16 is made of a polyimide resin. Each of the microlenses 16a, which is a condenser lens, is formed corresponding to the region of the light receiving section 13 on the substrate. A transparent resin package 17 is formed on the microlens forming layer 16. The transparent resin package 17 directly seals the substrate 11.

【0014】図2は、このような固体撮像装置の断面を
示す。リードフレーム19aに固定された素子チップ1
8は、前記透明樹脂パッケージ17に封止されている。
パッケージが透明であるため、素子チップ18の表面に
形成された受光部13には、入射光がパッケージを介し
て入射する。素子チップ18の表面18sには、前述の
如きマイクロレンズ形成層16や染色層15が形成され
ており、金ワイヤ20も該表面18sの後述するような
電極パッド部にボンディグされている。この金ワイヤ2
0の他端は、透明樹脂パッケージ17の外部に突出した
ピン19bに接続される。 〔第1の実施例〕 次に第1の実施例の固体撮像装置の製造方法について、
その工程に従って図3〜図11を参照しながら具体的に
説明する。
FIG. 2 shows a cross section of such a solid-state imaging device. Element chip 1 fixed to lead frame 19a
8 is sealed in the transparent resin package 17.
Since the package is transparent, incident light is incident on the light receiving portion 13 formed on the surface of the element chip 18 via the package. The microlens forming layer 16 and the dyeing layer 15 are formed on the surface 18s of the element chip 18 as described above, and the gold wire 20 is also bonded to an electrode pad portion of the surface 18s as described later. This gold wire 2
The other end of the pin 0 is connected to a pin 19 b protruding outside the transparent resin package 17. First Embodiment Next, a method for manufacturing a solid-state imaging device according to a first embodiment will be described.
The steps will be specifically described with reference to FIGS.

【0015】まず、図3に示すように、シリコン基板2
1上に絶縁膜22が形成され、その絶縁膜22上に、図
示しないアルミニューム遮光膜に層間絶縁膜を介して被
覆された転送電極23が形成されると共に、電極パッド
部24も形成される。電極パッド部24は後にワイヤが
ボンディングされる領域であり、チップの周辺領域に形
成される。転送電極23に挟まれたシリコン基板21の
表面には、フォトダイオードからなる受光部25が形成
される。この受光部25はエリアセンサーであれば2次
元マトリクス状に配列される。
First, as shown in FIG.
On the insulating film 22, a transfer electrode 23 formed by covering an aluminum light-shielding film (not shown) via an interlayer insulating film is formed, and an electrode pad portion 24 is also formed on the insulating film 22. . The electrode pad portion 24 is a region to which a wire is to be bonded later, and is formed in a peripheral region of the chip. On the surface of the silicon substrate 21 sandwiched between the transfer electrodes 23, a light receiving section 25 composed of a photodiode is formed. The light receiving sections 25 are arranged in a two-dimensional matrix if they are area sensors.

【0016】転送電極23等が形成される基板表面に
は、平坦化層26が形成される。この平坦化層26は、
転送電極23等による凹凸を平坦化するためのものであ
り、屈折率1.4程度の非感光性の透明材料からなる。
この平坦化層26は、基板上に塗布されて熱硬化され
る。その熱硬化の条件は、摂氏230度で2分程度であ
り、その膜厚は2.0〜6.0μm程度とされる。この
平坦化層26上には染色層27が形成される。この染色
層27は、マゼンタ,シアン,イエロー等の数層を有す
る層であり、染色層27はカゼイン等のタンパク質系材
料に、各顔料を染色させて形成される。染色層27の膜
厚は0.9〜1.5μm程度である。この染色層27は
染色工程時に、g線或いはi線で露光し、現像される。
この染色層27は受光部25が形成された画素領域上に
のみ形成され、電極パッド部24上には形成されない。
A flattening layer 26 is formed on the surface of the substrate on which the transfer electrodes 23 and the like are formed. This planarization layer 26
This is for flattening unevenness due to the transfer electrode 23 and the like, and is made of a non-photosensitive transparent material having a refractive index of about 1.4.
This flattening layer 26 is applied on a substrate and thermally cured. The conditions for the heat curing are 230 ° C. for about 2 minutes, and the film thickness is about 2.0 to 6.0 μm. A dye layer 27 is formed on the flattening layer 26. The dyed layer 27 is a layer having several layers of magenta, cyan, yellow, and the like. The dyed layer 27 is formed by dyeing a protein-based material such as casein with each pigment. The thickness of the dyed layer 27 is about 0.9 to 1.5 μm. The dyed layer 27 is exposed and developed with g-line or i-line during the dyeing process.
This dyed layer 27 is formed only on the pixel region where the light receiving section 25 is formed, and is not formed on the electrode pad section 24.

【0017】次に、シリコン基板21上の全面にポリイ
ミド系溶剤を塗布する。このポリイミド系溶剤は非感光
性ポリイミド前駆体を含む。その塗布条件は、3〜4g
でスピンナー初期回転500〜900rpmを5秒、続
いて本回転2000〜3000rpmを15秒程行う。
このスピンコートの後プリベークをする。このプリベー
ク条件は、ホットプレート若しくはベーク炉が使用さ
れ、窒素雰囲気により摂氏80〜130度で5〜20分
程度行われる。このプリベークでは、キシレン等の溶媒
の揮発が促進され、ポリイミド前駆体は半硬化する。こ
のプリベークは低温な処理であり、下層の染色層27へ
の悪影響はない。ポリイミド前駆体の膜厚は、プリベー
ク後に10%程度減少し、4.0〜8.0μm程度とさ
れる。
Next, a polyimide solvent is applied to the entire surface of the silicon substrate 21. This polyimide-based solvent contains a non-photosensitive polyimide precursor. The application condition is 3-4g
, The initial rotation of the spinner is performed at 500 to 900 rpm for 5 seconds, and then the main rotation is performed at 2000 to 3000 rpm for about 15 seconds.
After this spin coating, prebaking is performed. The pre-bake condition is performed using a hot plate or a bake furnace at 80 to 130 degrees Celsius in a nitrogen atmosphere for about 5 to 20 minutes. In this prebaking, volatilization of a solvent such as xylene is promoted, and the polyimide precursor is semi-cured. This prebaking is a low-temperature treatment, and does not adversely affect the lower dyed layer 27. The film thickness of the polyimide precursor is reduced by about 10% after prebaking, and is set to about 4.0 to 8.0 μm.

【0018】プリベーク後、前記ポリイミド前駆体を加
熱キュア処理する。加熱キュア条件は、ベーク炉で窒素
雰囲気中摂氏150〜170度で1〜3時間とされる。
この加熱キュア処理により、前駆体のイミド化反応が開
始され、且つ溶媒等の完全離散により、図4に示すよう
に、ポリイミド系樹脂薄膜28が全面に形成される。こ
のポリイミド系樹脂薄膜28は、前駆体塗布時にその固
形分を15〜24パーセント、粘度を13.7〜5.6
ポイズ程度とすることで、プリベーク及び加熱キュア後
に4.0〜8.0μm程度の膜厚となる。
After prebaking, the polyimide precursor is subjected to a heat curing treatment. The heating curing condition is a baking furnace in a nitrogen atmosphere at 150 to 170 degrees Celsius for 1 to 3 hours.
By this heat curing treatment, an imidization reaction of the precursor is started, and the polyimide resin thin film 28 is formed on the entire surface as shown in FIG. The polyimide resin thin film 28 has a solid content of 15 to 24% and a viscosity of 13.7 to 5.6 when the precursor is applied.
By setting the thickness to about poise, the thickness becomes about 4.0 to 8.0 μm after pre-baking and heating and curing.

【0019】ポリイミド系樹脂薄膜28の形成後、図5
に示すように、そのポリイミド系樹脂薄膜28上の全面
にネガ型レジスト層29が形成される。このネガ型レジ
スト層29はウェハ全面にスピンコーターにより本回転
2000〜3000rpmで10〜30秒の条件で塗布
される。その塗布後、ホットプレートにより摂氏160
度およそ3分の条件でプリベークする。このプリベーク
後、フォトマスクを用いてネガ型レジスト層29を選択
的に露光する。このネガ型レジスト層29の露光は、電
極パッド部24上のレジスト層29bに光が照射しない
ような選択的な露光となり、電極パッド部24上以外の
領域のレジスト層29aは光が透過して感光する。ネガ
型レジスト層29のうち、その露光したレジスト層29
aは、高分子化して現像液に非可溶性となり、光が照射
されていないレジスト層29bは現像液に可溶性であ
る。
After the formation of the polyimide resin thin film 28, FIG.
As shown in (1), a negative resist layer 29 is formed on the entire surface of the polyimide resin thin film. This negative resist layer 29 is applied to the entire surface of the wafer by a spin coater at 2000 to 3000 rpm for 10 to 30 seconds. After the application, 160 degrees Celsius by hot plate
Pre-bake at about 3 minutes. After the pre-bake, the negative resist layer 29 is selectively exposed using a photomask. The exposure of the negative resist layer 29 is selective exposure such that the resist layer 29b on the electrode pad portion 24 is not irradiated with light, and the resist layer 29a in a region other than on the electrode pad portion 24 transmits light. Expose. Of the negative resist layer 29, the exposed resist layer 29
a becomes a polymer and becomes insoluble in the developer, and the resist layer 29b not irradiated with light is soluble in the developer.

【0020】このように電極パッド部24以外の領域を
選択的に露光した後、所要の現像液を用いて、図6に示
すように、現像液に可溶な電極パッド部24上のネガ型
レジスト層29bを除去する。このレジスト層29bの
選択的な除去によって、残存したレジスト層29aに対
して開口部30が形成される。この開口部30の底部で
は、上記ポリイミド系樹脂薄膜28の表面が露出する。
このように電極パッド部24に対応した領域のみ選択的
にレジスト層29bを除去した後、レジスト層29のポ
ストベークを行う。このポストベークはホットプレート
を用いて約摂氏160度、2分の条件で行われる。ポス
トベーク後に残存したレジスト層29aは、例えば膜厚
3.0μm〜8.0μmとされる。
After selectively exposing the region other than the electrode pad portion 24 as described above, using a required developing solution, as shown in FIG. The resist layer 29b is removed. By selectively removing the resist layer 29b, an opening 30 is formed in the remaining resist layer 29a. At the bottom of the opening 30, the surface of the polyimide resin thin film 28 is exposed.
After the resist layer 29b is selectively removed only in the region corresponding to the electrode pad portion 24, the resist layer 29 is post-baked. The post bake is performed using a hot plate at about 160 degrees Celsius for 2 minutes. The resist layer 29a remaining after the post-baking has a thickness of, for example, 3.0 μm to 8.0 μm.

【0021】次に、図7に示すように、開口部30を含
む全面に第2のレジスト層31が形成される。この第2
のレジスト層31はポジ型レジストとされ、その塗布形
成は、例えばスピンコーターを用いて、本回転3000
rpmで30秒の条件で行われる。その塗布後に第2の
レジスト層31のプリベークが行われる。このプリベー
クは、ホットプレートを用いて摂氏100度で約80秒
の条件で行われる。この第2のレジスト層31の膜厚
は、例えば1.0〜3.0μmとされる。
Next, as shown in FIG. 7, a second resist layer 31 is formed on the entire surface including the opening 30. This second
The resist layer 31 is made of a positive type resist, and its coating is formed using a spin coater, for example, at a main rotation of 3000.
It is performed under the condition of 30 seconds at rpm. After the application, prebaking of the second resist layer 31 is performed. The pre-bake is performed using a hot plate at 100 degrees Celsius for about 80 seconds. The thickness of the second resist layer 31 is, for example, 1.0 to 3.0 μm.

【0022】そのプリベークされた第2のレジスト層3
1は、g線或いはi線によって選択的に露光され、現像
される。この選択露光時に、光が照射される領域は、電
極パッド部24上の領域や個々のマイクロレンズ間の領
域である。この光が選択的に照射された領域は、湿式現
像によって除去される。その湿式現像は、2.38〜
6.0パーセントのアルカリ性現像液を用いて、摂氏2
5度で20秒〜4分程度浸す条件で行われる。図7にお
いて、第2のレジスト層31の中、斜線で示す領域が選
択的に露光される領域である。上記湿式現像の結果、マ
イクロレンズが形成される領域では、前記受光部25に
対応した部分のみに区分された第2のレジスト層31a
が残存する。前記開口部30では、現像によって一度開
口部30内に充填された第2のレジスト層31が除去さ
れる。従って、開口部30の底部では、ポリイミド系樹
脂薄膜28の表面が臨む。
The pre-baked second resist layer 3
1 is selectively exposed and developed by g-line or i-line. At the time of the selective exposure, a region irradiated with light is a region on the electrode pad portion 24 or a region between individual microlenses. The region selectively irradiated with this light is removed by wet development. The wet development is 2.38 ~
Using 6.0% alkaline developer, 2 degrees Celsius
The immersion is performed at 5 degrees for about 20 seconds to 4 minutes. In FIG. 7, in the second resist layer 31, a region indicated by oblique lines is a region to be selectively exposed. As a result of the wet development, in the region where the microlens is formed, the second resist layer 31a divided only into the portion corresponding to the light receiving portion 25
Remain. In the opening 30, the second resist layer 31 once filled in the opening 30 is removed by development. Therefore, the surface of the polyimide resin thin film 28 faces the bottom of the opening 30.

【0023】このように第2のレジスト層31を選択的
に露光し、現像した後、図8に示すように、加熱リフロ
ーを行ってレンズ原形32を形成する。このリフロー
は、ホットプレートを用い約摂氏150度で2分程度の
条件で行われる。このリフロー処理によって、区分され
た第2のレジスト層31aの端部の高さが減り、レジス
ト層の持つ表面張力を利用して各画素の中央部分が突出
した曲率を有するレンズ原形32がレジスト層29上に
形成される。
After the second resist layer 31 is selectively exposed and developed as described above, the original lens 32 is formed by performing a heating reflow as shown in FIG. This reflow is performed using a hot plate at about 150 degrees Celsius for about 2 minutes. By this reflow treatment, the height of the end of the divided second resist layer 31a is reduced, and the lens prototype 32 having a curvature in which the central portion of each pixel projects using the surface tension of the resist layer is formed on the resist layer. 29.

【0024】レンズ原形32をネガ型レジスト層29上
に形成した後、図9に示すように、このレンズ原形32
をネガ型レジスト層29に転写する。この転写は、ドラ
イエッチングによるエッチバックによって行われ、第2
のレジスト層31とレジスト層29とポリイミド系樹脂
薄膜28のエッチング速度が等速度となり、転写時のギ
ャップ幅の変換差が0.1〜0.2μmとなるような条
件で行われる。この転写に用いられるエッチングは、例
えばO2 ガスやCF4 とO2 の混合ガスを用いて行われ
る。
After forming the lens prototype 32 on the negative resist layer 29, as shown in FIG.
Is transferred to the negative resist layer 29. This transfer is performed by etch-back by dry etching.
The etching rate of the resist layer 31, the resist layer 29, and the polyimide resin thin film 28 is constant, and the conversion of the gap width at the time of transfer is 0.1 to 0.2 μm. The etching used for this transfer is performed using, for example, an O 2 gas or a mixed gas of CF 4 and O 2 .

【0025】ここで、具体的な寸法の一例について例示
すると、平坦化層26を膜厚2.0μm、染色層27を
膜厚1.5μm、ポリイミド系樹脂薄膜28を膜厚4.
0μm、ネガ型レジスト層29を膜厚3.0μm、レン
ズ原形32となるポジ型の第2のレジスト層31を膜厚
1.56μm等の設定をする。そして、図9に示したよ
うに、ネガ型レジスト層29を厚み2.0μm程エッチ
ングすると、当該レジスト層29の残り膜厚は1.0μ
mとなり、この時点で、電極パッド部24上では、開口
部30の底部から2.0μm程度、レジスト層29の下
層にあるポリイミド系樹脂薄膜28がエッチングされる
こととなる。
Here, as an example of specific dimensions, the flattening layer 26 has a thickness of 2.0 μm, the dyed layer 27 has a thickness of 1.5 μm, and the polyimide resin thin film 28 has a thickness of 4 μm.
The thickness of the negative resist layer 29 is set to 3.0 μm, the thickness of the positive second resist layer 31 serving as the lens prototype 32 to 1.56 μm, and the like. Then, as shown in FIG. 9, when the negative resist layer 29 is etched to a thickness of about 2.0 μm, the remaining film thickness of the resist layer 29 becomes 1.0 μm.
At this point, the polyimide resin thin film 28 under the resist layer 29 is etched on the electrode pad portion 24 by about 2.0 μm from the bottom of the opening 30.

【0026】このようなドライエッチングによって、受
光部25の領域にかかるネガ型レジスト層29に、レン
ズ原形32の形状を反映した第2のレンズ原形33が形
成され、同時に、前記開口部30を反映して最終的に電
極パッド部24を露出するための開口部34がポリイミ
ド系樹脂薄膜28に形成される。
By such dry etching, a second lens prototype 33 reflecting the shape of the lens prototype 32 is formed in the negative resist layer 29 over the light receiving section 25, and at the same time, the aperture 30 is reflected. Finally, an opening 34 for exposing the electrode pad portion 24 is formed in the polyimide resin thin film 28.

【0027】ネガ型レジスト層29に第2のレンズ原形
33が形成された後、図10に示すように、さらにドラ
イエッチングを進める。このドライエッチングによっ
て、第2のレンズ原形33の形状を反映して、ポリイミ
ド系樹脂薄膜28にマイクロレンズ35が形成される。
そして、このポリイミド系樹脂薄膜28からなるマイク
ロレンズ35の形成と同時に、開口部34を反映して平
坦化層26に形成される開口部36が基板表面に達す
る。その開口部36が基板表面に達することで、電極パ
ッド部24が露出する。
After the second prototype lens 33 is formed on the negative resist layer 29, dry etching is further performed as shown in FIG. By this dry etching, the microlens 35 is formed on the polyimide resin thin film 28 reflecting the shape of the second lens prototype 33.
Then, at the same time as the formation of the microlens 35 made of the polyimide resin thin film 28, the opening 36 formed in the planarization layer 26 reflecting the opening 34 reaches the substrate surface. When the opening 36 reaches the surface of the substrate, the electrode pad portion 24 is exposed.

【0028】このドライエッチングは、第2のレンズ原
形33のレジスト層29とポリイミド系樹脂薄膜28の
エッチングレートの比を1とし、平坦化層26とポリイ
ミド系樹脂薄膜28のエッチングレートの比を2以上と
することで、前述のように各膜厚を設定した場合に、確
実に開口部36によって電極パッド部24が露出するこ
とになる。
In this dry etching, the ratio of the etching rate of the resist layer 29 of the second lens prototype 33 to the polyimide resin thin film 28 is set to 1, and the ratio of the etching rate of the flattening layer 26 to the polyimide resin thin film 28 is set to 2 As described above, when the respective film thicknesses are set as described above, the electrode pad portions 24 are surely exposed by the openings 36.

【0029】図9と図10に示すプロセスは、膜厚の調
整とエッチングレートの制御によって連続したプロセス
とすることができる。例えば、各膜厚を、平坦化層26
を4.0μm、染色層27を1.5μm、ポリイミド系
樹脂薄膜28を7.0μm、ネガ型レジスト層29を
8.0μm、ポジ型の第2のレジスト層31を1.56
μmと設定する。レジスト層29には、複数回の選択露
光等により膜厚に応じた開口部が形成される。そして、
ドライエッチング時のエッチングレートの選択比を平坦
化層26のみが他に比べて2倍以上の速度でエッチング
され、他の染色層27,ポリイミド系樹脂薄膜28,ネ
ガ型レジスト層29及び第2のレジスト層31が略等速
度でエッチングされる条件でエッチングする。すると、
連続して第2のレジスト層31の表面から10.0μm
程エッチングすることで、確実にポリイミド系樹脂薄膜
28からなるマイクロレンズ35が形成されると同時
に、開口部36によって電極パッド部24が露出する。
なお、エッチングガスとしては、マイクロレンズのギャ
ップ幅の変換差が0.1μm以下のO2 ガスやCF4
2 ガス等を用いることができる。
The process shown in FIGS. 9 and 10 can be a continuous process by adjusting the film thickness and controlling the etching rate. For example, each film thickness is
Is 4.0 μm, the dyed layer 27 is 1.5 μm, the polyimide resin thin film 28 is 7.0 μm, the negative resist layer 29 is 8.0 μm, and the positive second resist layer 31 is 1.56 μm.
Set to μm. An opening corresponding to the film thickness is formed in the resist layer 29 by a plurality of selective exposures or the like. And
Only the flattening layer 26 is etched at a rate twice or more the etching rate selectivity at the time of dry etching as compared with the other layers. Etching is performed under the condition that the resist layer 31 is etched at a substantially constant speed. Then
10.0 μm from the surface of the second resist layer 31 continuously
By performing the etching to a certain degree, the microlens 35 made of the polyimide resin thin film 28 is surely formed, and at the same time, the electrode pad portion 24 is exposed through the opening 36.
In addition, as an etching gas, O 2 gas or CF 4 /
O 2 gas or the like can be used.

【0030】次に、ポリイミド系樹脂薄膜28からなる
マイクロレンズ35が形成され、且つ電極パッド部24
上も開口されたところで、ウェハーがチップ毎に分割さ
れ、リードフレームに接着された後、ワイヤボンディン
グされる。ワイヤ37はリードフレームのピン38と、
開口部36の底部の電極パッド部24を電気的に接続す
る。
Next, a micro lens 35 made of the polyimide resin thin film 28 is formed, and the electrode pad portion 24 is formed.
At the upper opening, the wafer is divided into chips, bonded to a lead frame, and then wire-bonded. The wire 37 is connected to a lead frame pin 38,
The electrode pad 24 at the bottom of the opening 36 is electrically connected.

【0031】続いて、図11に示すように、各チップ
は、透明樹脂39によってリードフレームごと樹脂封止
される。この透明樹脂39による樹脂封止の際、例えば
摂氏150度で5分注入し、100度〜120度の8時
間でキュアする条件で樹脂封止する場合であっても、マ
イクロレンズ35が形成されるポリイミド系樹脂薄膜2
8は熱分解温度が高いため、マイクロレンズ35自体は
変形しない。
Subsequently, as shown in FIG. 11, each chip is sealed with a transparent resin 39 together with the lead frame. When the resin is sealed with the transparent resin 39, for example, the microlens 35 is formed even when the resin is sealed under the condition of injecting at 150 degrees Celsius for 5 minutes and curing at 100 to 120 degrees for 8 hours. Polyimide resin thin film 2
8 has a high thermal decomposition temperature, so that the microlens 35 itself does not deform.

【0032】また、マイクロレンズ35が形成されるポ
リイミド系樹脂薄膜28は屈折率が1.7〜1.9と比
較的に高いため、集光率を高めることができ、固体撮像
装置として、例えば2倍以上の感度を得ることができ
る。
Further, since the polyimide resin thin film 28 on which the microlenses 35 are formed has a relatively high refractive index of 1.7 to 1.9, the light collection rate can be increased. More than twice the sensitivity can be obtained.

【0033】なお、本実施例では、製造する固体撮像装
置を透明樹脂39によって封止する構造としたが、これ
に限定されず、セラミックパッケージに装着する構造の
固体撮像装置に対して本実施例を適用することも可能で
ある。 〔第2の実施例〕 次に、第2の実施例の固体撮像装置の製造方法につい
て、その工程に従って図12〜図17を参照しながら具
体的に説明する。
In this embodiment, the structure of the solid-state imaging device to be manufactured is sealed with the transparent resin 39. However, the present invention is not limited to this. It is also possible to apply Second Embodiment Next, a method of manufacturing a solid-state imaging device according to a second embodiment will be specifically described according to the steps with reference to FIGS.

【0034】第1の実施例と同様に、シリコン基板41
上に絶縁膜42が形成され、その絶縁膜42上に、図示
しないアルミニューム遮光膜に層間絶縁膜を介して被覆
された転送電極43が形成されると共に、アルミニュー
ム材料層により電極パッド部44も形成される。電極パ
ッド部44は後にワイヤがボンディングされる領域であ
り、チップの周辺領域に形成される。転送電極43に挟
まれたシリコン基板41の表面には、フォトダイオード
からなる受光部45が形成される。この受光部45はエ
リアセンサーであれば2次元マトリクス状に配列され
る。
As in the first embodiment, the silicon substrate 41
An insulating film 42 is formed thereon. A transfer electrode 43 is formed on the insulating film 42 by coating an aluminum light-shielding film (not shown) via an interlayer insulating film, and an electrode pad portion 44 is formed of an aluminum material layer. Is also formed. The electrode pad portion 44 is a region where a wire is to be bonded later, and is formed in a peripheral region of the chip. On the surface of the silicon substrate 41 sandwiched between the transfer electrodes 43, a light receiving section 45 composed of a photodiode is formed. The light receiving sections 45 are arranged in a two-dimensional matrix if they are area sensors.

【0035】この基板表面には、その転送電極43等に
よる凹凸を平坦化するための平坦化層46が形成され
る。この平坦化層46は、屈折率1.4程度の非感光性
の透明材料からなり、基板上に塗布されて熱硬化され
る。その熱硬化の条件は、摂氏230度で2分程度であ
り、その膜厚は2.0〜6.0μm程度とされる。この
平坦化層46上には染色層47が形成される。この染色
層47は、マゼンタ,シアン,イエロー等の数層を有す
る層であり、染色層47はカゼイン等のタンパク質系材
料に、各顔料を染色させて形成される。染色層47の膜
厚は0.9〜1.5μm程度である。この染色層47は
染色工程時に、g線或いはi線で露光し、現像される。
この染色層47は受光部45が形成された画素領域上に
のみ形成され、電極パッド部44上には形成されない。
On the surface of the substrate, a flattening layer 46 for flattening unevenness due to the transfer electrode 43 and the like is formed. The flattening layer 46 is made of a non-photosensitive transparent material having a refractive index of about 1.4, applied on a substrate, and thermally cured. The conditions for the heat curing are 230 ° C. for about 2 minutes, and the film thickness is about 2.0 to 6.0 μm. A dye layer 47 is formed on the flattening layer 46. The dyed layer 47 is a layer having several layers of magenta, cyan, yellow and the like, and the dyed layer 47 is formed by dyeing a protein-based material such as casein with each pigment. The thickness of the dyed layer 47 is about 0.9 to 1.5 μm. The dyed layer 47 is exposed to g-rays or i-rays during the dyeing process and developed.
This dyed layer 47 is formed only on the pixel region where the light receiving section 45 is formed, and is not formed on the electrode pad section 44.

【0036】次に、図12に示すように、シリコン基板
41上の全面にポリイミド系溶剤を塗布する。このポリ
イミド系溶剤は非感光性ポリイミド前駆体を含む。その
塗布条件は、3〜4gでスピンナー初期回転500〜9
00rpmを5秒、続いて本回転2000〜3000r
pmを15秒程行う。このスピンコートの後プリベーク
をする。このプリベーク条件は、ホットプレート若しく
はベーク炉が使用され、窒素雰囲気により摂氏80〜1
30度で5〜20分程度行われる。このプリベークで
は、キシレン等の溶媒の揮発が促進され、ポリイミド前
駆体層48は半硬化する。このプリベークは低温な処理
であり、下層の染色層47への悪影響はない。ポリイミ
ド前駆体層48の膜厚は、プリベーク後に10%程度減
少し、4.0〜8.0μm程度とされる。
Next, as shown in FIG. 12, a polyimide-based solvent is applied on the entire surface of the silicon substrate 41. This polyimide-based solvent contains a non-photosensitive polyimide precursor. The coating condition is 3-4 g, and the spinner initial rotation is 500-9.
00 rpm for 5 seconds, followed by main rotation 2000 to 3000 r
pm for about 15 seconds. After this spin coating, prebaking is performed. The pre-bake condition is such that a hot plate or a bake furnace is used, and the temperature is set to 80 to 1 degree Celsius depending on the nitrogen atmosphere.
This is performed at 30 degrees for about 5 to 20 minutes. In this pre-baking, volatilization of a solvent such as xylene is promoted, and the polyimide precursor layer 48 is semi-cured. This pre-bake is a low-temperature treatment, and does not adversely affect the lower dyed layer 47. The film thickness of the polyimide precursor layer 48 is reduced by about 10% after the pre-baking, and is set to about 4.0 to 8.0 μm.

【0037】このプリベークしたポリイミド前駆体層4
8上に、ポジ型レジスト層49が全面に塗布される。こ
のポジ型レジスト層49の塗布は、例えばスピンコータ
ーを用いて、本回転2000rpmで30秒の条件で行
われる。この塗布の後、ホットプレートで摂氏100度
1〜2分の条件でプリベークが行われる。
The prebaked polyimide precursor layer 4
8, a positive resist layer 49 is applied to the entire surface. The application of the positive resist layer 49 is performed, for example, using a spin coater at a main rotation speed of 2000 rpm for 30 seconds. After this application, prebaking is performed on a hot plate at 100 degrees Celsius for 1 to 2 minutes.

【0038】そのプリベークの後、g線或いはi線が使
用されて、ポジ型レジスト層49が所要のフォトマスク
を用いて選択的に露光される。この露光によって光が照
射される領域は、上記電極パッド部44上の領域のみで
あり、この領域のレジスト層49aは高分子化して現像
液に可溶性となる。
After the pre-bake, the positive resist layer 49 is selectively exposed using a required photomask using g-line or i-line. The region irradiated with light by this exposure is only the region on the electrode pad section 44, and the resist layer 49a in this region is polymerized and becomes soluble in the developing solution.

【0039】次に、2.36パーセント〜6.0パーセ
ント程度のアルカリ性を有する現像液で、摂氏25度、
1〜4分程度の条件で湿式現像を行う。この湿式現像の
後、摂氏25度、1〜4分程度の純水によるリンスを行
い、例えばスピンナーを用い3000rpm,30秒程
度の乾燥を行う。このような湿式現像によって、図13
に示すように、まず選択的に露光された部分のレジスト
層49aが除去され、続いて同じ現像液によって、ポリ
イミド前駆体層48の一部が除去されて開口部51が形
成される。このポリイミド前駆体層48が除去される部
分は、レジスト層49aに対応した電極パッド部44上
の領域であり、開口部51の底部では平坦化層46の表
面が露出し、開口部51の上端部は底部よりやや拡がっ
た径を有する。
Next, a developer having an alkalinity of about 2.36% to 6.0% is used.
The wet development is performed under the condition of about 1 to 4 minutes. After this wet development, rinsing with pure water at 25 degrees Celsius for about 1 to 4 minutes is performed, and drying is performed at, for example, 3000 rpm for about 30 seconds using a spinner. By such wet development, FIG.
As shown in (1), first, the resist layer 49a in the selectively exposed portion is removed, and subsequently, a part of the polyimide precursor layer 48 is removed by the same developer to form an opening 51. The portion where the polyimide precursor layer 48 is removed is a region on the electrode pad portion 44 corresponding to the resist layer 49a. At the bottom of the opening 51, the surface of the flattening layer 46 is exposed. The portion has a diameter slightly wider than the bottom.

【0040】電極パッド部44上のポリイミド前駆体層
48を湿式現像によって部分的に除去した後、図14に
示すように、残存しているポリイミド前駆体層48上の
ポジ型レジスト層49を剥離する。その剥離は、酢酸n
ブチル:イソプロピルアルコールを1:1〜5の割合で
混合した剥離液を用い、摂氏25度で約1〜2分程度浸
すことで行われる。その後、同じく酢酸nブチル溶液に
摂氏25度で約1〜2分程度浸しながら、リンスを行
う。そのリンス工程の後、スピンナーを用い3000r
pm,30秒程度の乾燥を行う。このようなイソプロピ
ルアルコールで希釈した酢酸nブチル溶液で湿式剥離す
ることにより、ポリイミド前駆体層48や平坦化層46
は溶解することなく、ポジ型レジスト層49のみが剥離
される。
After the polyimide precursor layer 48 on the electrode pad portion 44 is partially removed by wet development, as shown in FIG. 14, the remaining positive type resist layer 49 on the polyimide precursor layer 48 is peeled off. I do. The peeling is performed with acetic acid n
Using a stripping solution in which butyl: isopropyl alcohol is mixed at a ratio of 1: 1 to 5 is immersed at 25 degrees Celsius for about 1 to 2 minutes. Thereafter, rinsing is performed while immersing the same in an n-butyl acetate solution at 25 degrees Celsius for about 1 to 2 minutes. After the rinsing step, 3000 r using a spinner
Dry for about 30 seconds at pm. By wet-peeling with such n-butyl acetate solution diluted with isopropyl alcohol, the polyimide precursor layer 48 and the planarizing layer 46 are removed.
Is not dissolved, and only the positive resist layer 49 is peeled off.

【0041】ポジ型レジスト層49の剥離後、ポリイミ
ド前駆体層48を加熱キュア処理する。その加熱キュア
処理の条件は、ベーク炉を用い、摂氏150〜170度
の条件で1〜3時間、窒素雰囲気で行う。この加熱キュ
ア処理によって、前記ポリイミド前駆体層48ではイミ
ド化反応が開始され且つ溶媒の完全揮散が生ずる。その
結果、前記ポリイミド前駆体層48はポリイミド系樹脂
薄膜50となる。このポリイミド系樹脂薄膜50では、
前駆体の塗布時に、その固形分を例えば15〜24.5
パーセントとし、粘度を例えば3.7〜5.6ポイズと
する等の調整を施すことにより、プリベーク及び加熱キ
ュア後に、4.0〜6.0μm程度の膜厚が得られるこ
とになる。
After the positive type resist layer 49 is peeled off, the polyimide precursor layer 48 is cured by heating. The heating and curing treatment is performed in a baking furnace at a temperature of 150 to 170 degrees Celsius for 1 to 3 hours in a nitrogen atmosphere. By this heat curing treatment, an imidization reaction is started in the polyimide precursor layer 48, and complete volatilization of the solvent occurs. As a result, the polyimide precursor layer 48 becomes a polyimide resin thin film 50. In this polyimide resin thin film 50,
When the precursor is applied, the solid content is reduced to, for example, 15 to 24.5.
By adjusting the viscosity to a percentage and setting the viscosity to, for example, 3.7 to 5.6 poise, a film thickness of about 4.0 to 6.0 μm can be obtained after prebaking and heating and curing.

【0042】次に、図15に示すように、開口部51を
含む全面に第2のレジスト層52が形成される。この第
2のレジスト層52はポジ型レジストとされ、その塗布
形成は、例えばスピンコーターを用いて、本回転300
0rpmで30秒の条件で行われる。その塗布後に第2
のレジスト層52のプリベークが行われる。このプリベ
ークは、ホットプレートを用いて摂氏100度で約80
秒の条件で行われる。この第2のレジスト層52の膜厚
は、例えば1.0〜3.0μmとされる。
Next, as shown in FIG. 15, a second resist layer 52 is formed on the entire surface including the opening 51. The second resist layer 52 is a positive type resist, and its coating is formed by, for example, main rotation 300 using a spin coater.
This is performed at 0 rpm for 30 seconds. Second after application
Of the resist layer 52 is performed. This pre-bake is performed at about 80 ° C. using a hot plate at 100 ° C.
It is performed on the condition of seconds. The thickness of the second resist layer 52 is, for example, 1.0 to 3.0 μm.

【0043】そのプリベークされた第2のレジスト層5
2は、g線或いはi線によって選択的に露光され、現像
される。この選択露光時に、光が照射される領域は、電
極パッド部44上の領域や個々のマイクロレンズ間の領
域である。この光が選択的に照射された領域は、湿式現
像によって除去される。その湿式現像は、2.38〜
6.0パーセントのアルカリ性現像液を用いて、摂氏2
5度で20秒〜4分程度浸す条件で行われる。図15に
おいて、第2のレジスト層52の中、斜線で示す領域が
選択的に露光される領域である。上記湿式現像の結果、
マイクロレンズが形成される領域では、前記受光部45
に対応した部分のみに区分された第2のレジスト層52
aが残存する。前記開口部51では、現像によって一度
開口部51内に充填された第2のレジスト層52が除去
される。従って、開口部51の底部では、平坦化層46
の表面が臨む。
The pre-baked second resist layer 5
2 is selectively exposed and developed by g-line or i-line. At the time of this selective exposure, a region irradiated with light is a region on the electrode pad portion 44 or a region between individual microlenses. The region selectively irradiated with this light is removed by wet development. The wet development is 2.38 ~
Using 6.0% alkaline developer, 2 degrees Celsius
The immersion is performed at 5 degrees for about 20 seconds to 4 minutes. In FIG. 15, an area indicated by oblique lines in the second resist layer 52 is an area to be selectively exposed. As a result of the above wet development,
In a region where a micro lens is formed, the light receiving portion 45 is formed.
Resist layer 52 divided only into portions corresponding to
a remains. In the opening 51, the second resist layer 52 once filled in the opening 51 is removed by development. Therefore, the flattening layer 46 is formed at the bottom of the opening 51.
Faces.

【0044】このように第2のレジスト層52を選択的
に露光し、現像した後、図16に示すように、加熱リフ
ローを行ってレンズ原形53を形成する。このリフロー
は、ホットプレートを用い約摂氏150度で2分程度の
条件で行われる。このリフロー処理によって、区分され
た第2のレジスト層52aの端部の高さが減り、レジス
ト層の持つ表面張力を利用して各画素の中央部分が突出
した曲率を有するレンズ原形53がポリイミド系樹脂薄
膜50上に形成される。
After selectively exposing and developing the second resist layer 52 in this way, as shown in FIG. 16, a heat reflow is performed to form a lens original 53. This reflow is performed using a hot plate at about 150 degrees Celsius for about 2 minutes. By this reflow treatment, the height of the end of the divided second resist layer 52a is reduced, and the lens prototype 53 having a curvature in which the central portion of each pixel projects using the surface tension of the resist layer is made of polyimide. It is formed on the resin thin film 50.

【0045】レンズ原形53をポリイミド系樹脂薄膜5
0上に形成した後、図17に示すように、このレンズ原
形53をポリイミド系樹脂薄膜50に転写する。そし
て、このレンズ原形53のポリイミド系樹脂薄膜50へ
の転写の際には、同時に開口部51のパターンを反映し
て電極パッド部44上の平坦化層46も除去されて開口
部54が形成される。レンズ原形53のポリイミド系樹
脂薄膜50への転写によって、ポリイミド系樹脂薄膜5
0には複数のマイクロレンズ55が形成される。この転
写はドライエッチングによるエッチバックによって行わ
れる。エッチングレートの一例としては、レンズ原形5
3にかかる第2のレジスト層52とポリイミド系樹脂薄
膜50が等速度とされ、平坦化層46がポリイミド系樹
脂薄膜50よりも2倍以上の速度でエッチングされるレ
ートとすることができる。また、この転写に用いられる
エッチングは、転写時のギャップ幅の変換差が0.1〜
0.2μmとなるような条件で行われ、例えばO2 ガス
やCF4 とO2 の混合ガスを用いて行われる。レンズ原
形53の転写と共に平坦化層46に開口部54を形成す
るための膜厚の設定の一例としては、上記平坦化層46
の膜厚を2.0μm〜6.0μm程度とし、且つポリイ
ミド系樹脂薄膜50のエッチバック量を2.0〜3.0
μm程度に設定すれば良い。このような膜厚の設定によ
り、選択比の関係で、平坦化層46の電極パッド部44
上の開口部54が透孔となり、ワイヤボンディングが行
われる。
The lens prototype 53 is replaced with a polyimide resin thin film 5
After being formed on the substrate 0, the lens prototype 53 is transferred to a polyimide resin thin film 50 as shown in FIG. Then, when the lens prototype 53 is transferred to the polyimide resin thin film 50, the flattening layer 46 on the electrode pad portion 44 is also removed while reflecting the pattern of the opening portion 51, and the opening portion 54 is formed. You. The transfer of the lens prototype 53 to the polyimide resin thin film 50 results in the polyimide resin thin film 5
A plurality of microlenses 55 are formed at 0. This transfer is performed by etch back by dry etching. As an example of the etching rate, the lens prototype 5
The second resist layer 52 and the polyimide-based resin thin film 50 according to 3 can be made to have the same speed, and the flattening layer 46 can be etched at a rate twice or more as fast as the polyimide-based resin thin film 50. In addition, in the etching used for this transfer, the conversion difference of the gap width during the transfer is 0.1 to
The process is performed under a condition of 0.2 μm, for example, using an O 2 gas or a mixed gas of CF 4 and O 2 . As an example of setting the film thickness for forming the opening 54 in the flattening layer 46 together with the transfer of the lens prototype 53, the flattening layer 46
Is about 2.0 μm to 6.0 μm, and the etch-back amount of the polyimide resin thin film 50 is 2.0 to 3.0 μm.
It may be set to about μm. By setting such a film thickness, the electrode pad portion 44 of the flattening layer 46 has a relation of a selectivity.
The upper opening 54 becomes a through hole, and wire bonding is performed.

【0046】以下、その図示を省略するが、第1の実施
例と同様に、ウェハーがチップ毎に分割され、リードフ
レームに接着された後、ワイヤボンディングされる。ワ
イヤはリードフレームのピンと、開口部54の底部の電
極パッド部44を電気的に接続する。このワイヤボンデ
ィングの後、各チップは、透明樹脂によってリードフレ
ームごと樹脂封止される。この際、マイクロレンズ55
が形成されるポリイミド系樹脂薄膜50は熱分解温度が
高いため、マイクロレンズ55自体は変形しない。
Hereinafter, although not shown, the wafer is divided into chips, bonded to a lead frame, and then wire-bonded as in the first embodiment. The wires electrically connect the pins of the lead frame to the electrode pad portions 44 at the bottom of the openings 54. After this wire bonding, each chip is resin-sealed with a transparent resin together with the lead frame. At this time, the micro lens 55
The microlens 55 itself does not deform because the polyimide-based resin thin film 50 on which is formed has a high thermal decomposition temperature.

【0047】また、マイクロレンズ55が形成されるポ
リイミド系樹脂薄膜50はその屈折率が1.7〜1.9
と比較的に高いため、透明樹脂で樹脂封止した場合でも
集光率を高めることができ、固体撮像装置として、例え
ば2倍以上の感度を得ることができる。
The polyimide resin thin film 50 on which the microlenses 55 are formed has a refractive index of 1.7 to 1.9.
Is relatively high, the light collection rate can be increased even when resin sealing is performed with a transparent resin, and for example, a sensitivity of twice or more can be obtained as a solid-state imaging device.

【0048】なお、本実施例においても、パッケージを
透明樹脂によって封止するものに限定せずに、例えばセ
ラミックパッケージとすることができる。
In the present embodiment, the package is not limited to the one sealed with a transparent resin, but may be, for example, a ceramic package.

【0049】[0049]

【発明の効果】上述したように、本発明に係る固体撮像
装置の製造方法では、非感光性透明材料からなる集光レ
ンズ形成層上の第1のフォトレジストには、レンズ原形
となる第2のフォトレジストの形成前の段階で、電極パ
ッド部上において開口部等の凹部が形成される。このた
めレンズ原形の転写工程中に、同時に前記凹部を反映し
た開口部が形成され電極パッド部を露出させることがで
きる。従って、集光レンズ形成層に非感光性透明材料を
用いた場合でも、透明樹脂で封止したマイクロレンズの
集光性を維持しながら、電極パッド部に容易にワイヤボ
ンディングすることができる。
As described above, in the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the first photoresist on the condensing lens forming layer made of a non-photosensitive transparent material has the second lens forming an original lens. Before the photoresist is formed, a concave portion such as an opening is formed on the electrode pad portion. Therefore, during the transfer process of the lens original shape, an opening reflecting the concave portion is formed at the same time, and the electrode pad portion can be exposed. Therefore, even when a non-photosensitive transparent material is used for the light collecting lens forming layer, wire bonding can be easily performed to the electrode pad portion while maintaining the light collecting property of the micro lens sealed with the transparent resin.

【0050】また、集光レンズ形成層として耐熱性の高
いポリイミド系樹脂層を用いることにより、樹脂封止す
る場合にもレンズの変形を防止することができる。
In addition, by using a polyimide resin layer having high heat resistance as the light-collecting lens forming layer, deformation of the lens can be prevented even when resin sealing is performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明方法によって製造される固体撮像装置の
受光部付近を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing the vicinity of a light receiving section of a solid-state imaging device manufactured by a method of the present invention.

【図2】本発明方法によって製造される固体撮像装置を
透明樹脂を用いて樹脂封止したパッケージを示す断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view showing a package in which a solid-state imaging device manufactured by the method of the present invention is resin-sealed using a transparent resin.

【図3】本発明方法の第1の実施例における染色層形成
工程までの工程断面図である。
FIG. 3 is a process sectional view up to the step of forming a stained layer in the first embodiment of the method of the present invention.

【図4】本発明方法の第1の実施例におけるポリイミド
系樹脂薄膜形成工程までの工程断面図である。
FIG. 4 is a process sectional view up to the step of forming a polyimide resin thin film in the first embodiment of the method of the present invention.

【図5】本発明方法の第1の実施例におけるレジスト層
の選択露光工程までの工程断面図である。
FIG. 5 is a process sectional view up to a selective exposure process of a resist layer in the first embodiment of the method of the present invention.

【図6】本発明方法の第1の実施例における選択露光し
たレジスト層の現像工程までの工程断面図である。
FIG. 6 is a process sectional view up to a step of developing a resist layer that has been selectively exposed in the first embodiment of the method of the present invention.

【図7】本発明方法の第1の実施例における第2のレジ
スト層の選択露光工程までの工程断面図である。
FIG. 7 is a process sectional view up to a selective exposure step of a second resist layer in the first embodiment of the method of the present invention.

【図8】本発明方法の第1の実施例における第2のレジ
スト層によにレンズ原形形成工程までの工程断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view of a process up to the step of forming a lens original by using a second resist layer in the first embodiment of the method of the present invention.

【図9】本発明方法の第1の実施例におけるレンズ原形
をレジスト層に転写する転写工程までの工程断面図であ
る。
FIG. 9 is a process cross-sectional view up to a transfer step of transferring an original lens shape to a resist layer in the first embodiment of the method of the present invention.

【図10】本発明方法の第1の実施例におけるマイクロ
レンズを形成すると共に電極パッド部上に開口部を形成
する工程までの工程断面図である。
FIG. 10 is a process cross-sectional view up to the step of forming a microlens and the step of forming an opening on the electrode pad portion in the first embodiment of the method of the present invention.

【図11】本発明方法の第1の実施例における透明樹脂
封止工程までの工程断面図である。
FIG. 11 is a process cross-sectional view up to the transparent resin sealing step in the first embodiment of the method of the present invention.

【図12】本発明方法の第2の実施例におけるレジスト
層の選択露光工程までの工程断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a process up to a selective exposure step of a resist layer in a second embodiment of the method of the present invention.

【図13】本発明方法の第2の実施例におけるレジスト
層及びポリイミド前駆体層の湿式現像工程までの工程断
面図である。
FIG. 13 is a process cross-sectional view up to a wet development process of a resist layer and a polyimide precursor layer in a second embodiment of the method of the present invention.

【図14】本発明方法の第2の実施例におけるレジスト
層の剥離工程までの工程断面図である。
FIG. 14 is a process cross-sectional view up to the step of removing a resist layer in a second embodiment of the method of the present invention.

【図15】本発明方法の第2の実施例における第2のレ
ジスト層の選択露光工程までの工程断面図である。
FIG. 15 is a process sectional view up to a selective exposure step of a second resist layer in a second embodiment of the method of the present invention.

【図16】本発明方法の第2の実施例におけるレンズ原
形の形成工程までの工程断面図である。
FIG. 16 is a process cross-sectional view up to the step of forming an original lens in the second embodiment of the method of the present invention.

【図17】本発明方法の第2の実施例におけるポリイミ
ド系樹脂薄膜へのレンズ形状の転写及び電極パッド部上
の平坦化層の開口を同時に行うエッチング工程までの工
程断面図である。
FIG. 17 is a process cross-sectional view up to an etching process for simultaneously transferring a lens shape to a polyimide-based resin thin film and opening a flattening layer on an electrode pad portion in a second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21,41 シリコン基板、 22,42 絶縁膜、
23,43 転送電極、 24,44 電極パッド部、
25,45 受光部、 26,46 平坦化層、 2
7,47 染色層、 28,50 ポリイミド系樹脂薄
膜、 29 レジスト層、 30,34,36,51,
54 開口部、 31 第2のレジスト層、 32,5
3 レンズ原形、 33,55 マイクロレンズ、 5
2 レジスト層
21, 41 silicon substrate, 22, 42 insulating film,
23, 43 transfer electrode, 24, 44 electrode pad part,
25, 45 light receiving section, 26, 46 flattening layer, 2
7,47 staining layer, 28,50 polyimide resin thin film, 29 resist layer, 30,34,36,51,
54 opening, 31 second resist layer, 32,5
3 original lens shape, 33,55 micro lens, 5
2 Resist layer

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電極パッド部と受光部が形成された基板
の上記電極パッド部と上記受光部が形成された面の全面
非感光性透明材料からなる集光レンズ形成層を形成す
る工程と、 上記基板全面に第1のフォトレジストを形成する工程
と、 上記電極パッド部上の上記第1のフォトレジストを除去
する工程と、 上記基板全面に第2のフォトレジストを形成する工程
と、 上記第2のフォトレジストを上記受光部に対応して選択
的に除去する工程と、 上記受光部上の上記第2のフォトレジストを加熱して第
1の集光レンズ原形を形成する工程と、 エッチバックにより上記第1の集光レンズ原形を上記第
1のフォトレジストに転写し第2の集光レンズ原形を形
成する工程と、 エッチバックにより上記第2の集光レンズ原形を上記集
光レンズ形成層に転写し集光レンズを形成すると共に、
上記電極パッド部上の全ての層を除去し、上記電極パッ
ド部を露出させる工程とを有する固体撮像装置の製造方
法。
A step of forming a light-condensing lens-forming layer made of a non-photosensitive transparent material on the entire surface of the substrate on which the electrode pad portion and the light receiving portion are formed; Forming a first photoresist on the entire surface of the substrate; removing the first photoresist on the electrode pad portion; forming a second photoresist on the entire surface of the substrate; Selectively removing a second photoresist corresponding to the light receiving portion; heating the second photoresist on the light receiving portion to form a first condensing lens prototype; Transferring the first condensing lens prototype to the first photoresist by backing to form a second condensing lens prototype; and forming the second condensing lens prototype by etching back to form the condensing lens. In layers Thereby forming a copy condensing lens,
Removing all layers on the electrode pad portions to expose the electrode pad portions.
【請求項2】 上記基板の上記電極パッド部と受光部が
形成された面に平坦化層を形成する工程を有する請求項
1記載の固体撮像装置の製造方法。
2. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a step of forming a planarization layer on a surface of the substrate on which the electrode pad portion and the light receiving portion are formed.
【請求項3】 上記受光部が形成される画素領域上に染
色層を形成する工程を有する請求項1記載の固体撮像装
置の製造方法。
3. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 1, further comprising a step of forming a staining layer on a pixel region where the light receiving section is formed.
【請求項4】 電極パッド部と受光部が形成された基板
の上記電極パッド部と上記受光部が形成された面の全面
非感光性透明材料からなる集光レンズ形成層を形成す
る工程と、 上記基板全面に第1のフォトレジストを形成する工程
と、 上記電極パッド部上の上記第1のフォトレジストを選択
的に除去する工程と、 上記電極パッド部上の集光レンズ形成層を除去する工程
と、 残った上記第1のフォトレジストを除去する工程と、 上記基板全面に第2のフォトレジストを形成する工程
と、 上記第2のフォトレジストを上記受光部に対応して選択
的に除去する工程と、 上記受光部上の上記第2のフォトレジストを加熱して集
光レンズ原形を形成する工程と、 エッチバックにより上記集光レンズ原形を上記集光レン
ズ形成層に転写し集光レンズを形成すると共に、上記電
極パッド部上の残りの層を除去し、上記電極パッド部を
露出させる工程とを有する固体撮像装置の製造方法。
Forming a condensing lens forming layer made of a non-photosensitive transparent material on the entire surface of the substrate on which the electrode pad portion and the light receiving portion are formed; Forming a first photoresist on the entire surface of the substrate, selectively removing the first photoresist on the electrode pad portion, and removing a condensing lens forming layer on the electrode pad portion A step of removing the remaining first photoresist; a step of forming a second photoresist over the entire surface of the substrate; and selectively applying the second photoresist to the light receiving unit. Removing, heating the second photoresist on the light receiving unit to form a condensing lens original form, transferring the original condensing lens form to the condensing lens forming layer by etch-back, and condensing lens And forming, by removing the remaining layer on the electrode pad portions, the manufacturing method of the solid-state imaging device and a step of exposing the electrode pad portion.
【請求項5】 上記基板の上記電極パッド部と受光部が
形成された面に平坦化層を形成する工程を有する請求項
4記載の固体撮像装置の製造方法。
5. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 4, further comprising a step of forming a flattening layer on a surface of the substrate on which the electrode pad portion and the light receiving portion are formed.
【請求項6】 上記受光部が形成される画素領域上に染
色層を形成する工程を有する請求項4記載の固体撮像装
置の製造方法。
6. The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 4, further comprising a step of forming a staining layer on a pixel region where said light receiving section is formed.
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