JP5453947B2 - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、画素上にマイクロレンズを備える固体撮像素子の製造方法に係わる。
ウエハダイシング中に発生する切削屑のイメージセンサ上への固着を防ぐため、切削中に発生する切削屑を、大量の純水を用いてウエハ外へ洗い出している。このとき、ウエハ上に乾燥領域が発生すると、この乾燥領域に切削屑が付着し、洗浄されない場合がある。このような乾燥領域をなくすために、洗浄するウエハ表面に酸素プラズマ処理による親水化処理を行っている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、従来の酸素プラズマ処理では、マイクロレンズ材や平坦化材等の樹脂材料が損傷し、膜厚の低下や、開口部側壁において樹脂材料の後退が発生してしまう。例えば、パッド接続用の開口部側壁では、樹脂材料の損傷によりマイクロレンズ材料層が１００ｎｍ以上後退する場合がある。
このように、親水化処理により発生するマイクロレンズ材料層の形状変化が問題となっている。
このように、親水化処理により発生するマイクロレンズ材料層の形状変化が問題となっている。
上述した問題の解決のため、本発明においては、マイクロレンズ材料層等の損傷による形状変化を抑えることが可能な固体撮像素子の製造方法を提供するものである。
本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基体の受光領域に受光部を形成する工程と、半導体基体のパッド領域にパッド部を形成する工程とを有する。そして、受光部及びパッド部の上層に、マイクロレンズ材料層を形成する工程と、マイクロレンズ材料層に、受光部に対応したマイクロレンズを形成する工程と、マイクロレンズ材料層上に低反射材料層を形成する工程とを有する。さらに、パッド部上の、マイクロレンズ材料層及び低反射材料層をエッチングして開口部を形成する工程と、低反射材料層表面、及び、開口部内を、プラズマ装置と半導体基体との間にパンチングメタルを配置した常温酸素ラジカル処理により親水化処理する工程とを有する。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法は、プラズマ装置と半導体基体との間にパンチングメタルを配置した常温酸素ラジカル処理により、半導体基体表面を親水化処理する工程と、親水化処理の後に、前記半導体基体をダイシングする工程とを有する。
また、固体撮像素子は、半導体基体と、半導体基体に形成されている受光部と、半導体基体上に形成されているパッド部と、受光部及びパッド部の上層に形成されているマイクロレンズ材料層とを備える。そして、マイクロレンズ材料層の上層に形成され、表面が親水化処理されている低反射材料層と、パッド部上に形成されているマイクロレンズ材料層と低反射材料層との開口部とを備える。そして、本発明の固体撮像素子では、開口部の側壁が親水化処理され、開口部の側壁から露出するマイクロレンズ材料層が低反射材料層に比べて後退していない構成である。
電子機器は、上述の固体撮像素子と、固体撮像素子の撮像部に入射光を導く光学系と、固体撮像素子の出力信号を処理する信号処理回路とを有する。
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、常温酸素ラジカル処理により、ウエハ表面や低反射材料層の表面及びパッド部上の開口部側壁を親水化することができる。このとき、親水化処理に常温酸素ラジカル処理を用いることにより、例えば従来の酸素プラズマ処理により形状変化が著しいマイクロレンズ材料層等の形状を保持したまま、表面の親水化処理が可能となる。
本発明によれば、親水化処理によるマイクロレンズ材料層等の損傷による形状変化を抑えて固体撮像素子を構成することが可能である。
以下、本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。
なお、説明は以下の順序で行う。
１．固体撮像素子の実施の形態の説明
２．固体撮像素子の製造方法の実施の形態
３．実施の形態の固体撮像装置を適用した電子機器
なお、説明は以下の順序で行う。
１．固体撮像素子の実施の形態の説明
２．固体撮像素子の製造方法の実施の形態
３．実施の形態の固体撮像装置を適用した電子機器
〈１．固体撮像素子の実施の形態の説明〉
［平面図］
固体撮像素子の一例として、図１にＣＣＤ（Charge Coupled Device）固体撮像素子の概略構成図を示す。
図１に示すＣＣＤ固体撮像素子１０は、受光領域１１とボンディングパッド領域１２とが半導体基体１３に形成されている。
［平面図］
固体撮像素子の一例として、図１にＣＣＤ（Charge Coupled Device）固体撮像素子の概略構成図を示す。
図１に示すＣＣＤ固体撮像素子１０は、受光領域１１とボンディングパッド領域１２とが半導体基体１３に形成されている。
受光領域１１は、例えば、インターライン転送（以下、ＩＴと略称する）方式のＣＣＤ固体撮像素子では、複数の受光部が２次元マトリクス状に配列されている。そして、各受光部列に対応してＣＣＤ構造の垂直転送レジスタが配列された撮像領域が、ＣＣＤ構造の水平転送レジスタを備える。さらに水平転送レジスタの終段に電荷―電圧変換部を含む出力部が接続される。出力部は、例えば、フローティングディフージョン（ＦＤ）とソースフォロワ・アンプとから成る、いわゆるフローティングディフージョン型アンプで構成される。その他、出力部としては、いわゆるフローティングゲート型アンプで構成することもできる。
受光部において、受光量に応じた信号電荷が生成され、蓄積される。この受光部の信号電荷は、読み出しゲート部に読み出しゲート電圧ＶＴが印加さされることにより、垂直転送レジスタに読み出される。垂直転送レジスタに読み出された後、垂直転送電極に印加される垂直駆動パルスにより、信号電荷は１ライン毎に垂直転送レジスタ内を順次水平転送レジスタへ向けて転送される。垂直転送レジスタから、１ライン毎の信号電荷が水平転送レジスタへ転送された後、水平転送電極に印加される水平駆動パルスにより、信号電荷は順次水平転送レジスタ内を転送し、出力部を通して画素信号（撮像信号）として出力される。すなわち、水平転送レジスタからフローティングディフージョン（ＦＤ）に転送された信号電荷は、ソースフォロア回路で信号電圧、つまり画素信号に変換されて出力される。
また、例えば、フレームインターライン転送（以下、ＦＩＴと略称する）方式のＣＣＤ固体撮像装置では、複数の受光部が２次元マトリクス状に配列されている。そして、各受光部列に対応して垂直転送レジスタが配列されて成る撮像領域と、蓄積領域と、水平転送レジスタとを備える。垂直転送レジスタ及び水平転送レジスタは、ＣＣＤ構造を有して構成される。蓄積領域は、撮像領域の垂直転送レジスタに対応した数のＣＣＤ構造の垂直転送レジスタのみを有して構成される。さらに、水平転送レジスタの終段に、上記と同様の電荷−電圧変換部を含む出力部が接続される。
ＦＩＴ方式のＣＣＤ固体撮像装置では、受光部において、受光量に応じた信号電荷が生成され、蓄積される。この受光部の信号電荷は、読み出しゲート部に読み出しゲート電圧ＶＴが印加さされることにより、垂直転送レジスタに読み出される。垂直転送レジスタに読み出された後、撮像領域の垂直転送レジスタの垂直転送電極と、蓄積領域の垂直転送レジスタの垂直転送電極とに、高速転送の垂直駆動パルスが印加される。これにより、撮像領域の垂直転送レジスタに読み出された信号電荷は、高速転送されて蓄積領域の垂直転送レジスタに蓄積される。その後、蓄積領域の垂直転送レジスタの垂直転送レジスタに定速の垂直駆動パルスが印加されることにより、信号電荷は１ライン毎に垂直転送レジスタ内を順次水平転送レジスタへ向けて転送される。垂直転送レジスタから、１ライン毎の信号電荷が水平転送レジスタへ転送される。その後、水平転送電極に印加される水平駆動パルスにより、信号電荷は順次水平転送レジスタ内を転送し、出力を通して画素信号（撮像信号）として出力される。
ボンディング用パッド領域１２は、受光領域１１の近傍に設けられている。そして、ワイヤボンディング等による固体撮像素子１０の接続のために、アルミニウム等からなるボンディングパッド部（パッド部）と、パッド部上方に設けられている開口部とを有する。パッド部上の開口部は、例えば、パッド部の上層の絶縁層やパッシベーション層、有機系材料層等からなる複数の層を開口することにより形成されている。
［断面図］
次に、ＣＣＤ固体撮像素子の断面図を図２に示す。図２は、ＣＣＤ固体撮像素子の受光領域１１での断面図と、パッド領域１２での断面図である。なお、受光領域１１には、半導体基体に形成される受光部や転送チャネル等の構成を省略して示している。また、パッド領域１２では、パッド部とその周囲の構成のみを示し、その他の構成を省略して示している。
次に、ＣＣＤ固体撮像素子の断面図を図２に示す。図２は、ＣＣＤ固体撮像素子の受光領域１１での断面図と、パッド領域１２での断面図である。なお、受光領域１１には、半導体基体に形成される受光部や転送チャネル等の構成を省略して示している。また、パッド領域１２では、パッド部とその周囲の構成のみを示し、その他の構成を省略して示している。
受光領域１１は、絶縁層１４上に転送電極１５が形成されている。そして、転送電極１５を覆う遮光膜１６が形成されている。また、絶縁層１４、転送電極１５及び遮光膜１６を覆って、層間絶縁層１７が形成されている。
層間絶縁層１７上には、パッシベーション層１８が形成されている。また、パッシベーション層１８上に平坦化のための平坦化層１９が形成されている。
層間絶縁層１７上には、パッシベーション層１８が形成されている。また、パッシベーション層１８上に平坦化のための平坦化層１９が形成されている。
平坦化層１９上には、カラーフィルタ２０が形成されている。また、カラーフィルタ２０上には、マイクロレンズ材料層２２が形成されている。受光領域１１では、このマイクロレンズ材料層２２をレンズ形状に加工することにより、オンチップマイクロレンズが形成されている。また、マイクロレンズ材料層２１上には、反射防止層として、低反射材料層２３が形成されている。
パッド領域１２では、絶縁層１４上に、例えば、アルミニウム電極からなるボンディングパッド部（パッド部）２４が設けられている。
また、パッド部２４の一部及び絶縁層１４を覆って層間絶縁層１７が形成されている。
層間絶縁層１７上には、パッシベーション層１８と、平坦化のための平坦化層１９とが設けられている。
平坦化層１９上には、受光領域においてマイクロレンズを形成するための層である、マイクロレンズ材料層２２が形成されている。さらに、マイクロレンズ材料層２２上には、反射防止層として、低反射材料層２３が形成されている。
また、パッド部２４の一部及び絶縁層１４を覆って層間絶縁層１７が形成されている。
層間絶縁層１７上には、パッシベーション層１８と、平坦化のための平坦化層１９とが設けられている。
平坦化層１９上には、受光領域においてマイクロレンズを形成するための層である、マイクロレンズ材料層２２が形成されている。さらに、マイクロレンズ材料層２２上には、反射防止層として、低反射材料層２３が形成されている。
また、パッド部２４の上方には、層間絶縁層１７、パッシベーション層１８、平坦化層１９、マイクロレンズ材料層２２、及び、低反射材料層２３を開口した開口部２５が形成されている。開口部２５の側壁からは、パッド部２４上に形成されている層間絶縁層１７、パッシベーション層１８、平坦化層１９、マイクロレンズ材料層２２、及び、低反射材料層２３の開口部断面が露出されている構成である。
上述の固体撮像素子では、低反射材料層２３の表面が、親水化処理により親水化されている。また、パッド領域１２において、パッド部２４上の開口部２５の側壁も親水化処理され、低反射材料層２３の表面及び開口部２５側壁が親水化されている。
また、マイクロレンズ材料層２２の上面、つまり、低反射材料層２３が形成されている面が、親水化処理により親水化されていることが好ましい。
上述の低反射材料層２３の表面及び開口部２５の側壁、並びに、マイクロレンズ材料層２２の上面は、常温酸素ラジカル処理により親水化処理されている。常温酸素ラジカル処理については、後述の固体撮像素子の製造方法の説明中おいて具体的に説明する。
低反射材料層２３の表面及び開口部２５の側壁が親水化されていることにより、ウエハダイシング中に発生する切削屑のイメージセンサ上への付着低減が可能となる。
また、マイクロレンズ材料層２２の上面、つまり、低反射材料層２３が形成されている面が、親水化処理により親水化されていることが好ましい。
上述の低反射材料層２３の表面及び開口部２５の側壁、並びに、マイクロレンズ材料層２２の上面は、常温酸素ラジカル処理により親水化処理されている。常温酸素ラジカル処理については、後述の固体撮像素子の製造方法の説明中おいて具体的に説明する。
低反射材料層２３の表面及び開口部２５の側壁が親水化されていることにより、ウエハダイシング中に発生する切削屑のイメージセンサ上への付着低減が可能となる。
また、常温酸素ラジカル処理を用いて親水化処理を行うことにより、パッド部２４上の開口部２５側壁に露出するマイクロレンズ材料層２２、平坦化層１９、及び、パッシベーション層１８等の有機材料や樹脂材料により形成されている層が損傷を受け難い。このため、開口部側壁から上記の有機材料や樹脂材料により形成されている各層が後退しない。このため、低反射材料層２３の開口部２５上での張り出しを防止でき、組立工程時例えばＢＧＲテープ剥がしの際の低反射材料層２３の剥がれを防止できる。
また、開口部２５内においてマイクロレンズ材料層２２、平坦化層１９及びパッシベーション層１８が後退していないことにより、開口部内の低反射材料層２３の張り出し部分の下部での切削屑の付着を低減することが可能である。
また、開口部２５内においてマイクロレンズ材料層２２、平坦化層１９及びパッシベーション層１８が後退していないことにより、開口部内の低反射材料層２３の張り出し部分の下部での切削屑の付着を低減することが可能である。
また、マイクロレンズ材料層２２の上面が、親水化処理されていることにより、例えばスピンコート等の溶液法を用いて低反射材料層２３を形成する際に、溶液の濡れ性が向上する。また、親水化処理を常温酸素ラジカル処理で行うことにより、マイクロレンズ材料層２２を構成する有機材料の減少を抑制することができる。つまり、親水化処理を常温酸素ラジカル処理で行うことにより、従来の親水化処理を酸素プラズマ処理で行う際に発生していた、マイクロレンズ材料層の層厚の減少、及び、マイクロレンズの形状変化を抑制することが可能である。
従って、上述の固体撮像素子では、受光領域１１においてマイクロレンズ材料層２２により形成されているマイクロレンズを、親水化処理に起因する形状変化を抑制して構成することができる。このため、感度、シェーディング、スミア特性などのデバイス特性を損なわずに親水化されたマイクロレンズを備える固体撮像素子を構成することができる。
従って、上述の固体撮像素子では、受光領域１１においてマイクロレンズ材料層２２により形成されているマイクロレンズを、親水化処理に起因する形状変化を抑制して構成することができる。このため、感度、シェーディング、スミア特性などのデバイス特性を損なわずに親水化されたマイクロレンズを備える固体撮像素子を構成することができる。
〈２．固体撮像素子の製造方法の実施の形態〉
次に、本発明の固体撮像素子の製造方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の製造工程図は、ＣＣＤ固体撮像素子の受光領域での断面図と、パッド領域での断面図である。また、以下の製造工程図、及び、製造工程図を用いた製造方法の説明では、受光領域では、半導体基体上の絶縁層及び転送電極よりも上層の構成のみを示し、形成される受光部や転送チャネル等の構成を省略している。また、パッド領域では、パッド部とその周囲の構成のみを示し、その他の構成を省略して示している。
次に、本発明の固体撮像素子の製造方法の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、以下の製造工程図は、ＣＣＤ固体撮像素子の受光領域での断面図と、パッド領域での断面図である。また、以下の製造工程図、及び、製造工程図を用いた製造方法の説明では、受光領域では、半導体基体上の絶縁層及び転送電極よりも上層の構成のみを示し、形成される受光部や転送チャネル等の構成を省略している。また、パッド領域では、パッド部とその周囲の構成のみを示し、その他の構成を省略して示している。
本実施の形態の固体撮像素子の製造方法について、受光領域１１とパッド領域１２とについてそれぞれ説明する。
まず、受光領域１１では、図示しない半導体基体の主面側に、例えばｐ型のシリコン基体に、例えばリン等のｎ型の不純物イオン注入等の手段によって導入することにより、フォトダイオードである受光部を形成する。そして、同様にｎ型又はｐ型の不純物イオンを導入することにより、チャネルストップや転送チャネル等を形成する。
まず、受光領域１１では、図示しない半導体基体の主面側に、例えばｐ型のシリコン基体に、例えばリン等のｎ型の不純物イオン注入等の手段によって導入することにより、フォトダイオードである受光部を形成する。そして、同様にｎ型又はｐ型の不純物イオンを導入することにより、チャネルストップや転送チャネル等を形成する。
次に、図３ａに示すように、受光領域１１において、上記の素子を形成した半導体基体上に、転送電極１５、層間絶縁層１７、パッシベーション層１８、平坦化層１９及びカラーフィルタ２０を形成する。また、パッド領域１２において、パッド部２４、層間絶縁層１７、パッシベーション層１８及び平坦化層１９を形成する。
まず、上述の半導体基体上に、熱酸化膜法等により絶縁層１４を形成する。そして、絶縁層１４上にＣＶＤ法等を用いてポリシリコン層等を形成した後、所定の形状にドライエッチング等により選択的にエッチングし、転送電極１５を形成する。さらに、転送電極１５の上面及び側面を覆うように、熱酸化膜法等により絶縁層を形成する。
次に、半導体基体全面を覆うようにタングステン等の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及び異方性ドライエッチング等を用いて転送電極１５を覆う形状の遮光膜１６を形成する。
次に、半導体基体全面を覆うようにタングステン等の金属膜を形成し、フォトリソグラフィ及び異方性ドライエッチング等を用いて転送電極１５を覆う形状の遮光膜１６を形成する。
また、パッド領域１２において、絶縁層１４上の所定の位置にスパッタリング等によりアルミニウム層を形成し、フォトリソグラフィによって、アルミ電極のパッド部２４を形成する。
さらに、半導体基体全面を覆って層間絶縁層１７を形成する。層間絶縁層１７は、受光領域１１及びパッド領域１２を共に覆うようにして、半導体基体全面に形成する。そして、層間絶縁層１７上に、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、イソシアネート樹脂等を用いたスピンコート法等により、パッシベーション層１８を形成する。そして、パッシベーション層１８上に、平坦化のための平坦化層１９を形成する。
さらに、受光領域１１において、平坦化層１９上に、受光部に対応するカラーフィルタ２０を形成する。
さらに、半導体基体全面を覆って層間絶縁層１７を形成する。層間絶縁層１７は、受光領域１１及びパッド領域１２を共に覆うようにして、半導体基体全面に形成する。そして、層間絶縁層１７上に、例えば、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、イソシアネート樹脂等を用いたスピンコート法等により、パッシベーション層１８を形成する。そして、パッシベーション層１８上に、平坦化のための平坦化層１９を形成する。
さらに、受光領域１１において、平坦化層１９上に、受光部に対応するカラーフィルタ２０を形成する。
次に、図３ｂに示すように、受光領域１１のカラーフィルタ２０上、及び、パッド領域１２の平坦化層１９上に、ポリスチレン樹脂等を用いてマイクロレンズ材料層２２を形成する。そして、受光領域１１において、公知の方法によりマイクロレンズ材料層２２を受光部に対応するマイクロレンズの形状に加工する。
さらに、受光領域１１及びパッド領域１２において、マイクロレンズ材料層２２上に、フッ素含有シロキサン等のフッ素含有低反射膜、又は、ＬＴＯ（Low Temperature Oxide）低反射無機膜等からなる低反射材料層２３を形成する。
さらに、受光領域１１及びパッド領域１２において、マイクロレンズ材料層２２上に、フッ素含有シロキサン等のフッ素含有低反射膜、又は、ＬＴＯ（Low Temperature Oxide）低反射無機膜等からなる低反射材料層２３を形成する。
次に、パッド領域１２においてパッド部２４上に開口部を形成するための加工を行う。まず、図３ｃに示すように、フォトリソグラフィを用いて、フォトレジストによりパッド部２４に対応したレジストパターン２６を形成する。
そして、図４ｄに示すように、レジストパターン２６をマスクとして、ドライエッチングを用いてパッド部２４上の層間絶縁層１７、パッシベーション層１８、平坦化層１９、マイクロレンズ材料層２２、及び低反射材料層２３をエッチングする。この工程により、パッド部２４上に開口部２５を形成する。
そして、図４ｄに示すように、レジストパターン２６をマスクとして、ドライエッチングを用いてパッド部２４上の層間絶縁層１７、パッシベーション層１８、平坦化層１９、マイクロレンズ材料層２２、及び低反射材料層２３をエッチングする。この工程により、パッド部２４上に開口部２５を形成する。
次に、レジストパターン２６を除去した後、図４ｅに示すように、半導体基体の全面、つまり、受光領域１１における低反射材料層２３の表面、並びに、パッド領域１２における低反射材料層２３及び開口部２５内の側壁に親水化処理を行う。
本実施の形態においては、半導体基体の親水化処理は、常温酸素ラジカル処理により行う。
本実施の形態においては、半導体基体の親水化処理は、常温酸素ラジカル処理により行う。
常温酸素ラジカル処理による親水化処理の条件の一例を以下に示す。
［装置］
マイクロ波励起型プラズマ装置を用いて、親水化処理を行う半導体基体との間にパンチングメタルを配置する。パンチングメタルにより、荷電粒子が実質的に遮断され、ラジカルのみが半導体基体に向かう。
［条件］
酸素流量： １０００ｃｃｍ
マイクロ波パワー： １５００Ｗ
圧力： １００Ｐａ
ウエハーステージ温度： ２５〜３５℃
処理時間： ６０秒
［装置］
マイクロ波励起型プラズマ装置を用いて、親水化処理を行う半導体基体との間にパンチングメタルを配置する。パンチングメタルにより、荷電粒子が実質的に遮断され、ラジカルのみが半導体基体に向かう。
［条件］
酸素流量： １０００ｃｃｍ
マイクロ波パワー： １５００Ｗ
圧力： １００Ｐａ
ウエハーステージ温度： ２５〜３５℃
処理時間： ６０秒
常温酸素ラジカル処理では、半導体基体の表面処理がラジカル処理であるため、また、処理温度が常温であるため、マイクロレンズ材料層２２等の有機材料層や樹脂材料層の損傷を抑制し、層厚の低下や、開口部側壁の後退を抑制することができる。例えば、パッド部２４が１００μｍ、マイクロレンズ材料層２２及び低反射材料層２３が１〜２μｍであるとき、マイクロレンズ材料層２６を形成する樹脂材料層の減り量が７ｎｍと非常に小さい。このため、開口部２５の側壁において、マイクロレンズ材料層２２がほとんど後退しない。また、マイクロレンズ材料層２２と同様に、平坦化層１９及びパッシベーション層１８が有機材料又は樹脂材料から形成されている場合にも、親水化処理による損傷を抑制し、開口部側壁の後退を抑制することができる。
これに対して、例えば従来の酸素プラズマ処理による親水化処理では、図５ａに示すように、マイクロレンズ材料層２２Ａが開口部２５Ａの側壁から後退する。このときの後退量は、例えば、パッド部２４が１００μｍ、マイクロレンズ材料層２２Ａ及び低反射材料層２３が１〜２μｍであるとき、マイクロレンズ材料層２２Ａを形成する樹脂材料層の減り量が１００ｎｍ以上となる。また、平坦化層１９Ａ、パッシベーション層１８Ａが有機材料又は樹脂材料から形成されている場合には、マイクロレンズ材料層２２Ａと同様に、開口部２５Ａの側壁において１００ｎｍ以上後退する。
この各層の後退により、開口部２５Ａの側壁において、後退部２７が発生する。また、マイクロレンズ材料層２２Ａが後退することにより、低反射材料層２３が開口部２５Ａの上方で張り出す構造となる。このため、組立工程時、例えばＢＧＲテープ剥がしの際に、図５ｂに示す低反射材料層２３Ａのように、低反射材料層２３の剥離を誘発する要因となる。
この各層の後退により、開口部２５Ａの側壁において、後退部２７が発生する。また、マイクロレンズ材料層２２Ａが後退することにより、低反射材料層２３が開口部２５Ａの上方で張り出す構造となる。このため、組立工程時、例えばＢＧＲテープ剥がしの際に、図５ｂに示す低反射材料層２３Ａのように、低反射材料層２３の剥離を誘発する要因となる。
なお、常温酸素ラジカル処理に用いる装置としては、上記のマイクロ波励起型プラズマ装置に限らず、他の装置を用いることができる。例えば、平行平板型ＲＩＥプラズマ装置、高圧狭ギャップ型プラズマ装置、ＥＣＲ型プラズマ装置、変成器結合型プラズマ装置、誘導結合型プラズマ装置、ケミカルドライ型ラジカル発生装置、オゾン発生アッシング装置、ヘリコン波型プラズマ装置等の高密度プラズマ型装置等を用いることができる。これらの装置を用いる際にも、高密度プラズマ型装置と親水化処理を行う半導体基体との間にパンチングメタルを配置することにより、上述のように常温酸素ラジカル処理による親水化処理を行うことができる。
また、ガス種としては、Ｏ２に限らず、Ｏ２に加えＣ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３等のフロン系ガスを添加してもよく、又はそれらのガス中に、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２ガスを添加して使用することができる。
また、上述の常温酸素ラジカル処理は、図４ｄに示す開口部の形成工程の後に、レジストパターン２６を剥離する処理の直後に連続で入れることも可能である。
また、ガス種としては、Ｏ２に限らず、Ｏ２に加えＣ２Ｆ６、Ｃ３Ｆ８、Ｃ４Ｆ８、ＣＨ２Ｆ２、ＣＨＦ３等のフロン系ガスを添加してもよく、又はそれらのガス中に、Ａｒ、Ｈｅ、Ｎ２ガスを添加して使用することができる。
また、上述の常温酸素ラジカル処理は、図４ｄに示す開口部の形成工程の後に、レジストパターン２６を剥離する処理の直後に連続で入れることも可能である。
以上の工程により、図４ｆに示すように、受光領域１１及びパッド領域１２において、低反射材料層２３の表面を親水化処理し、また、パッド領域１２において、開口部２５内を親水化処理した固体撮像素子を製造することができる。
さらに、従来と同様に親水化処理を施した半導体基体をダイシングする。例えば、純水をダイシングブレードの近傍から供給しながら、ダイシングブレードにより切削溝を形成する。このとき、ダイシングブレードの軌跡に添って形成される切削溝の近傍から切削屑が発生するが、この切削屑を純水の流れに乗せて半導体基体の周縁方向に流し去る。このとき、固体撮像素子の表層に形成した低反射材料層の表面を親水化している。また、パッド開口部内の側壁を親水化し、さらに、開口部側壁に後退する部分が存在しない。つまり、半導体基体表面に高い親水性が得られている。このため、半導体基体表面に供給する純水による層が、均一に広がり、乾燥領域が発生しない。さらに、切削屑が開口部内の後退部等に留まることがない。従って、切削工程における半導体基体表面への切削屑の付着を防止することが可能となる。
なお、上述の製造方法の図３ｂに示す工程において、受光領域１１の受光部に対応するマイクロレンズを形成した後、マイクロレンズ材料層２２の表面に、常温酸素ラジカル処理による親水化処理を行うことが好ましい。
受光領域１１にマイクロレンズを形成した後、例えば樹脂材料の溶液を用いてスピンコート法等によりマイクロレンズ材料層２２の表面に低反射材料層２３を形成する。このとき、マイクロレンズ材料層２２の表面を親水化処理しておくことにより、溶液の濡れ性が向上する。このため、低反射材料層２３の形成が容易になる。
常温酸素ラジカル処理による親水化処理を行うことにより、従来の酸素プラズマ処理に比べて、マイクロレンズ材料層２２を構成する有機材料の損傷による、層厚の減少やマイクロレンズの形状変化を抑制することができる。この効果は、パッド領域において、開口部に露出するマイクロレンズ材料層と同様である。このため、マイクロレンズの変形による感度、シェーディング、スミア特性等のデバイス特性の低下させずに固体撮像素子を製造することができる。
受光領域１１にマイクロレンズを形成した後、例えば樹脂材料の溶液を用いてスピンコート法等によりマイクロレンズ材料層２２の表面に低反射材料層２３を形成する。このとき、マイクロレンズ材料層２２の表面を親水化処理しておくことにより、溶液の濡れ性が向上する。このため、低反射材料層２３の形成が容易になる。
常温酸素ラジカル処理による親水化処理を行うことにより、従来の酸素プラズマ処理に比べて、マイクロレンズ材料層２２を構成する有機材料の損傷による、層厚の減少やマイクロレンズの形状変化を抑制することができる。この効果は、パッド領域において、開口部に露出するマイクロレンズ材料層と同様である。このため、マイクロレンズの変形による感度、シェーディング、スミア特性等のデバイス特性の低下させずに固体撮像素子を製造することができる。
上述のように、本実施の形態の固体撮像素子の製造方法によれば、半導体基体の表面に常温酸素ラジカル処理を行うことにより開口部側壁のマイクロレンズ材料層及びパッシベーション層等の有機材料層を損傷させずに、親水化することができる。有機材料層に損傷を与えないため、開口部側壁の後退を防ぐことができ、低反射材料層の開口部上の張り出しを防止することができる。従って、組立工程時、例えばＢＧＲテープ剥がしの際の低反射材料層の剥離を抑制することができる。
〈３．電子機器の構成例〉
本発明に係る固体撮像素子は、固体撮像素子を備えたカメラ、カメラ付き携帯機器、固体撮像素子を備えたその他の機器等の電子機器に適用することができる。
図６に、本発明の電子機器の一例として、固体撮像素子を静止画撮影が可能なデジタルスチルカメラに適用した場合の概略構成を示す。
本発明に係る固体撮像素子は、固体撮像素子を備えたカメラ、カメラ付き携帯機器、固体撮像素子を備えたその他の機器等の電子機器に適用することができる。
図６に、本発明の電子機器の一例として、固体撮像素子を静止画撮影が可能なデジタルスチルカメラに適用した場合の概略構成を示す。
本実施の形態に係るカメラ３０は、光学系（光学レンズ）３１と、固体撮像素子３２と、信号処理回路３３、駆動回路３４とを備える。
固体撮像素子３２は、上述の固体撮像素子が適用される。光学レンズ３１は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像素子３２の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像素子３２の光電変換素子において一定期間信号電荷が蓄積される。駆動回路３４は、固体撮像素子３２の転送動作信号を供給する。駆動回路３４から供給される駆動信号（タイミング信号）により、体撮像素子３２の信号転送が行われる。信号処理回路３３は、固体撮像素子３２の出力信号に対して種々の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、又はモニタ等に出力される。本実施の形態のカメラ３０は、光学レンズ３１、固体撮像素子３２、信号処理回路３３、及び、駆動回路３４がモジュール化したカメラモジュールの形態を含む。
固体撮像素子３２は、上述の固体撮像素子が適用される。光学レンズ３１は、被写体からの像光（入射光）を固体撮像素子３２の撮像面上に結像させる。これにより、固体撮像素子３２の光電変換素子において一定期間信号電荷が蓄積される。駆動回路３４は、固体撮像素子３２の転送動作信号を供給する。駆動回路３４から供給される駆動信号（タイミング信号）により、体撮像素子３２の信号転送が行われる。信号処理回路３３は、固体撮像素子３２の出力信号に対して種々の信号処理を行う。信号処理が行われた映像信号は、メモリなどの記憶媒体に記憶され、又はモニタ等に出力される。本実施の形態のカメラ３０は、光学レンズ３１、固体撮像素子３２、信号処理回路３３、及び、駆動回路３４がモジュール化したカメラモジュールの形態を含む。
本発明は、図６のカメラ、あるいはカメラモジュールを備えた例えば携帯電話に代表されるカメラ付き携帯機器などを構成することができる。
さらに、図６の構成は、光学レンズ３１、固体撮像素子３２、信号処理回路３３、及び、駆動回路３４がモジュール化した撮像機能を有するモジュール、いわゆる撮像機能モジュ−ルとして構成することができる。本発明は、このような撮像機能モジュールを備えた電子機器を構成することができる。
さらに、図６の構成は、光学レンズ３１、固体撮像素子３２、信号処理回路３３、及び、駆動回路３４がモジュール化した撮像機能を有するモジュール、いわゆる撮像機能モジュ−ルとして構成することができる。本発明は、このような撮像機能モジュールを備えた電子機器を構成することができる。
なお、上述の本実施の形態では、固体撮像装置の例としてＣＣＤイメージセンサについて説明したが、固体撮像装置としてＣＣＤイメージセンサの他に、例えば、ＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサを適用することも可能である。
なお、本発明は上述の実施形態例において説明した構成に限定されるものではなく、その他本発明構成を逸脱しない範囲において種々の変形、変更が可能である。
１０，３２ 固体撮像素子、１１ 受光領域、１２ パッド領域、１３ 半導体基体、１４ 絶縁層、１５ 転送電極、１６ 遮光膜、１７ 層間絶縁層、１８，１８Ａ パッシベーション層、１９，１９Ａ 平坦化層、２０ カラーフィルタ、２２，２２Ａ マイクロレンズ材料層、２３，２３Ａ 低反射材料層、２４ パッド部、２５，２５Ａ 開口部、２６ レジストパターン、２７ 後退部、３０ カメラ、３１ 光学レンズ、３３ 信号処理回路、３４ 駆動回路
Claims (3)
- 半導体基体の受光領域に受光部を形成する工程と、
前記半導体基体のパッド領域にパッド部を形成する工程と、
前記受光部及び前記パッド部の上層に、マイクロレンズ材料層を形成する工程と、
前記マイクロレンズ材料層に、前記受光部に対応したマイクロレンズを形成する工程と、
前記マイクロレンズ材料層上に低反射材料層を形成する工程と、
前記パッド部上の、前記マイクロレンズ材料層及び前記低反射材料層をエッチングして開口部を形成する工程と、
前記低反射材料層表面、及び、前記開口部内を、プラズマ装置と前記半導体基体との間にパンチングメタルを配置した常温酸素ラジカル処理により親水化処理する工程と、
を有する固体撮像素子の製造方法。 - 前記マイクロレンズ材料層の表面に、常温酸素ラジカル処理による親水化処理を行う工程を有する請求項１に記載の固体撮像素子の製造方法。
- プラズマ装置と半導体基体との間にパンチングメタルを配置した常温酸素ラジカル処理により、前記半導体基体表面を親水化処理する工程と、
前記親水化処理の後に、前記半導体基体をダイシングする工程と
を有する固体撮像素子の製造方法。
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