JPH02285673A - 固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は、基板上の受光部に複数の色相のカラーフィル
タ層を段階的に形成した固体撮像素子及びその製造方法
に関するものである。

【従来技術】

一般にこの種のカラーフィルタ層を備えた固体撮像素子
としては、例えば特開昭５５−１９８８５号公報に開示
されたものが従来例として周知である。そして、この従
来例においては、複数の色相のカラーフィルタ層を段階
的に形成した例として、第４法（第４実施例に相当）に
詳細な説明が記載され、その具体的構成が同公報の第９
図及び第１０図に示されている。しかしながら、その製
造方法及び工程、つまり半導体ウェハの電極部分及びス
クライブライン等も含めた製造工程等に関して、詳細に
は説明されていないので、−船釣な製造工程について第
３〜６図に基づき従来例を説明する。 第３図において、１は半導体ウェハ等のシリコン基板で
あり、該シリコン基板上にスクライブライン２に沿って
切断され、−個のチップとなる固体撮像素子３の領域、
換言すれば撮像受光領域が多数個区画され、各固体Ｎ像
素子３の領域には、夫々多数の受光部４及び電極部５が
搭載されている。そして、前記シリコン基板１上は第４
（Ａ）〜（Ｅ）図に示したように下地処理され、第５（
Ａ）〜（に）図に示したように着色フィルター処理がな
されるのである。 第４　（＾）〜（［）図において、（Ａ）図の様に受光
部４が隣設状態に凹陥しており、この凹陥している受光
部４を穴埋めするように、（Ｂ）図に示したように感光
性透明樹脂層６をスピンコ−１〜し、次に前記受光部４
のパターンに対応するマスク７を被着させて　（Ｃ１図
に示したように露光し、専用の現像液で処理することに
より　（Ｄ）図に示したように各受光部４の感光性透明
樹脂層６がそれぞれ残って、その表面が略平坦になる。 そして、その平坦な表面上に前記同様の感光性透明樹脂
をスピンコードし、ベース層８を形成して更にその表面
を平坦にする。この場合に前記電極部５は配線、即ちワ
イヤーボンデングを行うために、前記ベース層８を除去
して露出さぜ、又前記スクライブライン２の部分は各固
体撮像素子３を切断してチップにする際に、切削された
樹脂粉末が飛散して一面に付着し、その除去作業が困難
であるため、スクライブライン上の感光性透明樹脂、即
ちベース層８を除去して露出させである。 このように下地処理が成された後に、第５（Ａ）〜（に
）図に示した工程で着色フィルター層が形成される。即
ち、（Ａ）図に示す下地処理されたシリコン基板１上に
　ＣＢ）図に示したように第１層目のフィルタ層つとな
るゼラチンをスピンコートし、その第１層目のフィルタ
層９は一般に赤色にしであるので、その赤色のフィルタ
層９を形成する位置に対応して、その部分だけを残すよ
うなパターンマスクを使用して、露光及び現像すると　
（Ｃ）図に示したように、前記受光部４の赤色に対応す
るフィルタ層９だけが残る。この残ったフィルタ層９を
公知の染色手段により染色し、次に　（０）図に示した
ように感光性透明樹脂により中間層１０をスピンコード
し、電極部５及びスクライブライン２の部分が除去でき
るように、それに対応するパターンマスクを使用して、
露光及び現像すると　（Ｅ）図に示したように、電極部
５及びスクライブライン２の部分に対応する部分のみが
除去され、前記赤色フィルタ層９を含む全体が被覆され
た中間層１０が形成される。 前記同様の工程によって、（Ｆ）〜（１図に示したよう
に、緑色フィルタ層１１と中間層１２とが順次形成され
、更に　（１）〜（に）図に示したように、青色フィル
タ層１３と表面の保護層１４とが順次形成されて、各隣
設する受光部４に夫々異なった色相のフィルタ層９．１
１．１３が夫々絶縁性のベース層８゜中間層１０．１２
を介して段階的に積層され、その上部に保護層１４が形
成された半導体ウェハをスクライブライン２に沿ってチ
ップ状に切断することで、実質的なカラーフィルタ付き
固体撮像素子が形成される。

【発明が解決しようとする課題】

前記従来例における固体撮像素子は、その表面に形成さ
れた保護層１４がベース層８及び中間Ｂ　ｉｏ。 １２と同様の樹脂で形成されているので、平滑性及び耐
薬品性に劣り、表面の保護機能に問題点を有している。 又、従来例における製造方法にあっても、電極部５及び
スクライブライン２に対応する部分を露出させるために
、各フィルタ層の形成時及び中間層並びに保護層形成時
において、その都度露光現像工程を夫々行っているため
、工程数が多く作業性が悪いばかりでなく、そ−の都度
露光現像工程によって、前記電極部５及びスクライブラ
イン２の近傍が第６図に示した状態になる。つまリ、露
光現像処理をその都度行うことにより、積層されるベー
ス層１０．中間層１２及び保護層１４が、各電極部及び
スクライブラインに望む境界部分が順次肉薄になり、他
の部分が盛り上がって全体的に歪みの生じたものとなっ
ているのである。 従って、従来例においては、表面の保護機能の向上と、
生産性の向上並びに歪みの除去とに重大な課題を有して
いる。

【課題を解決するための手段】

前記従来例における課題を解決する具体的手段として本
発明は、基板上の受光部に、感光性樹脂を染料で染色し
た複数の色相のフィルタ層と透明な中間層及び保護層と
を順次積層して形成し、その表面をＳ　ｉ　Ｏ，からな
る表面強化層で覆った構成にした固体撮像素子、並びに
基板上の受光部に、感光性樹脂を染料で染色した複数の
色相のフィルタ層と透明な中間層及び保護層とを順次積
層して固体撮像素子を製造する方法であって、前記透明
な中間層及び保護層はコート手段により積層して形成す
る手段と、その上面にアルカリ溶解樹脂をコートして樹
脂層を形成し且つ電極及びスクライブラインに対応する
パターンマツチングして露光視像する手段と、前記保護
層及び樹脂層の上面に８１０２を蒸着させて表面強化層
を形成する手段と、前記樹脂層及びその上面の表面強化
層をリフトオフ除去する手段と、アルカリによるドライ
エツチングにより前記電極及びスクライブラインに対応
する部分の中間層及び保護層を除去して基板を露出させ
る手段を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法
を提供するものであり、前記表面の８１０２からなる表
面強化層により表面保護作用が一段と向上し、更に前記
中間層及び保護層の積層形成において、パターンマツチ
ング及び露光現像処理が省略できるので、作業性が向上
すると共に、最終段階でドライエツチング工程を行って
電極部及びスクライブライン上の樹脂が除去されるので
、半導体ウェハとして、全面的にその表面が平坦になり
歪みのない固体撮像素子が得られるのである。

【実施例】

次に本発明を図示の実施例により更に詳しく説明する。 尚、理解を容易にするため従来例と同一部分には同一符
号を付してその詳細は省略する。 第１図において、１は半導体ウェハ等のシリコン基板で
あり、該シリコン基板上にスクライブライン２に沿って
切断され、−個のチップとなる固体撮像素子３の領域、
換言すれば撮像受光領域が多数個区画され、各固体撮像
素子３の領域には、夫々多数の受光部４及び電極部５が
搭載されている。 そして、前記各隣設する受光部４には夫々穴埋め用の感
光性透明樹脂層６が充填され、その上にベース層８を設
けて全体を平坦にし、該ベース層上に異なった色相のフ
ィルタ層１１．９．１３が夫々絶縁性の中間層１０．１
２を介して段階的に積層され、且つ上部の保護層１４を
積層した構成は、前記従来例と同じである。 本願発明においては、前記保護層１４の表面に更に平滑
性を付与し、且つ表面を保護するのために、５ｒｏ２で
形成された表面強化層２１を一体的に被覆し、且つ前記
スクライブライン２と電極部５との上部には樹脂製のベ
ース層、中間層、保ｌＩ層及び５１０２からなる表面強
化層２１が存在しない構成を有している。又、各前記フ
ィルタ層に関し、第１層目のフィルタ層１１を緑色にし
、第２層目のフィルタ層９が赤色で、第３層目のフィル
タ層１３を青色に形成しである。尚、第２層目と第３層
目は入れ代わっても同じである。 前記構成の固体撮像素子を製造する方法に関し、第２図
（Ａ）〜（に）に基づいて説明する。先ず、シリコン基
板１の各受光部４は、（八）図に示したように、感光性
透明樹脂層６により穴埋めされ、その表面を略平坦にし
、更にその平坦な表面上に前記従来例と同様に感光性透
明樹脂をスピンコードしてベース層８を形成したもので
ある。この場合に従来例と相違する点は、前記電極部５
及びスクライブライン２も一緒にベース層８で覆ってし
まい、露光及び現像工程を行わないことである。芸で使
用される感光性透明樹脂は、ネガ型感光性樹脂（商品名
ｒｓＡＮＢＯＡＲ−ＧＪ　１三宝化学研究所製）であり
、約４，０００〜６．０００人の範囲の厚みで形成され
る。 このように下地処理が成された後に、（Ｂ）図に示した
工程で第１層目のフィルタ層１１となるゼラチンをスピ
ンコードする。この場合の層の厚みはは略ｉｏ、ｏｏｏ
〜１３，０００人である。その第１層目のフィル幻１１
を形成する位置に対応して、その部分だけが露光するよ
うなパターンマスクを使用して、露光及び現像すると　
（Ｃ）図に示したように、前記受光部４の緑色に対応す
るフィルタ層１１だけが残る。この残ったフィルタ層１
１を公知の染色手段により緑色に染色すると、その層の
厚みが略１５，０００〜１６，０００人になる。 次に　（Ｄ）図に示したように感光性透明樹脂により中
間層１０をスピンコードし、前記同様に電極部５及びス
クライブライン２の部分をそのまま覆ってしまう。この
場合の中間層の厚みも、約４．０００〜６．０００人の
範囲の厚みで形成する。 前記第１層目の緑色のフィルタ層１１及び中間層１０を
形成した後に、その中間層１０の上に　（Ｅ）図に示し
たように、前記と同様の工程、即ちスピンコード、パタ
ーンニング露光、現像及び染色工程によって第２層目の
赤色のフィルタ層９を形成し、更に　（Ｆ１図に示した
ように、中間層１２をスピンコードして形成する。この
場合も、染色後の赤色のフィルタ層９の厚みが略１５．
０００〜１６．ＯＯＯ人になり、中間層１２の厚みは前
記同様約４゜ＯＯＯ〜６．０００人の範囲で且つ電極部
５及びスクライブライン２の部分をそのまま覆うことも
同じである。 更に、前記同様の工程によって、　（Ｇ）図に示したよ
うに、中間層１２の上部に受光部４に対応して青色フィ
ルタ層１３を形成し、その上部に保護層１４が順次形成
され、結果的には各隣設する受光部４に夫々異なった色
相のフィルタ層１１．９．１３が夫々絶縁性のベース層
８．中間層１０．１２を介して段階的に積層され、その
上部に保護層１４が形成され、且つ電極部５及びスクラ
イブライン２が前記絶縁性の樹脂層によって全面的に覆
われた半導体ウェハが得られるのである。そして、前記
青色フィルり層１３は略４，０００人の厚みで形成され
、染色後は略６．Ｏ’ＯＯ人の厚みになり、先に積層さ
れた各色フィルタ層と中間層とにおける全体的な段差を
少なくするために、前記保護層１４は略１０゜０００〜
１１．０００人の厚みにして、部分的な段差を吸収させ
、実質的に半導体ウェハの表面を略平坦に形成させる。 次に、前記保護層１４の上部に、アルカリ溶解性樹脂を
スピンコートし、前記電極部５及びスクライブライン２
に対応する部分が露光されるパターンマスクを用いて露
光し現像して、（１図に示したように、夫々に対応する
位置に樹脂層２２を形成する。妹で使用されるアルカリ
溶解性樹脂は、例えば商品名ｒＯＦＰＲ７ｏＯＪ　　（
東京応化（ｔｌｌＦｊ）、ｒＯＦＰＲ８００Ｊ　　（東
京応化■製）又は、ｒＡＺ１３５０Ｊ　　（シブレイ社
製）であり、略６，０００〜１１．０００人の厚みに形
成される。この樹脂層の形成後に、（１）図に示したよ
うに、前記保護層１４及び樹脂層２２の上部にＳ　＋　
０２を蒸着させて無機質の表面強化層２１を形成する。 この表面強化層２１は略２，０００人の厚みに形成され
、蒸着手段により保護層１４及び樹脂層２２の上部平面
にだけ均等に形成され、樹脂層２２の立上り側面には形
成されない。従って、樹脂層２２の上部に形成された表
面強化層２１と保護層１４上に形成された表面強化層２
１とは繋がりのない状態になっている。 このように表面強化層２１を形成した後、（Ｊ）図に示
したように、前記樹脂２２をリフトオフすると、その上
部に形成された表面強化層２１も一緒に取り除かれ、前
記電極部５及びスクライブライン２に対応する部分の保
護層１４が露出した状態になる。 この状態で、アルカリエツチング剤によりエツチングす
ると、（Ｋ）図に示したように、ＳｉＯ２からなる表面
強化層２１のない部分、即ち前記露出している保護層１
４から中間層１２．１０及びベース層８と順次エツチン
グされ、電極部５及びスクライブライン２上に積層しで
ある樹脂が除去されて夫々露出した状態に′なる。そし
て、半導体ウェハをスクライブライン２に沿ってチップ
状に切断することで、カラーフィルタ付き固体撮像素子
が形成される。 前記したようにベース層、中間層及び保護層が最終段階
でドライエツチング手段により、電極部並びにスクライ
ブラインに対応して除去されるので、それ等の各層に使
用される樹脂は高価な感光性樹脂を使用する必要もなく
なるのである。 【発明の効果１ 以上説明したように本発明に係る固体撮像素子は、基板
上の受光部に、感光性樹脂を染料で染色した複数の色相
のフィルタ層と透明な中間層及び保護層とを順次積層し
て形成し、その表面をＳ　ｉ　０２からなる表面強化層
で覆った構成にしたので、固体撮像素子の表面が平滑に
なり、しかも無機質であるので耐薬品性に優れ、保護機
能が著しく向上すると云う優れた効果を奏する。 又、本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、基板上の
受光部に、感光性樹脂を染料で染色した複数の色相のフ
ィルタ層と透明な中間層及び保護層とを順次積層して固
体撮像素子を製造する方法であって、前記透明な中１５
層及び保護層はコート手段により積層して形成する手段
と、その上面にアルカリ溶解樹脂をコートして樹脂層を
形成し且つ電極及びスクライブラインに対応するパタン
マッチングして露光現像する手段と、前記保護層及び樹
脂層の上面に８１０２を蒸着させて表面強化層を形成す
る手段と、前記樹脂層及びその上面の表面強化層を除去
する手段と、ドライエツチングにより前記電極及びスク
ライブラインに対応する部分の中間層及び保護層を除去
して露出させる手段を含む工程にしたことにより、前記
中間層及び保護層の積層形成において、パターンマツチ
ング及び露光現像処理が省略できるので、作業性が向上
すると共に、最終段階でドライエツチング工程を行って
電極部及びスクライブライン上の樹脂が除去されるので
、半導体ウェハとして、全面的にその表面が平坦になり
歪みのない固体撮像素子を製造することができると云う
優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る固体撮像素子の要部のみを拡大し
て示した断面図、第２図（＾）〜（に）は本発明に係る
色フィルタ層の製造工程を順次略示的に示した要部のみ
の拡大断面図、第３図は一般的な半導体ウェハの一部を
拡大して示した略示的平面図、第４図（Ａ）〜（Ｅ）は
第３図の■−ｒＶ線に沿う断面に対応し、従来例におけ
る下地処理工程を順次略示的に示した要部のみの拡大断
面図、第５図（Ａ）〜、（に）は第３図のｖ−ｖ線に沿
う断面に対応し、従来例に係る色フィルタ層の製造工程
を順次略示的に示した要部のみの拡大断面図、第６図は
同従来例の電極部とスクライブライン近傍とを更に拡大
して示した略示的断面図である。 １・・・・・・シリコン基板　２・・・スクライブライ
ン３・・・・・・撮像受光領域　４・・・・・・受光部
５・・・・・・電極部　　　　６・・・・・・穴埋め用
樹脂７・・・・・・パターンマスク８・・・・・・ベー
ス層９・・・・・・赤色フィルタ層１０．１２・・・中
間層１１・・・・・・緑色フィルタ層１３・・・・・・
青色フィルタ層１４・・・・・・保護層　　　　２１・
・・・・・表面強化層２２・・・・・・樹脂層

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上の受光部に、感光性樹脂を染料で染色した
   複数の色相のフィルタ層と透明な中間層及び保護層とを
   順次積層して形成し、その表面をＳｉＯ＿２からなる表
   面強化層で覆った構成にした固体撮像素子。
2. （２）基板上の受光部に、感光性樹脂を染料で染色した
   複数の色相のフィルタ層と透明な中間層及び保護層とを
   順次積層して固体撮像素子を製造する方法であって、前
   記透明な中間層及び保護層はコート手段により積層して
   形成する手段と、その上面にアルカリ溶解樹脂をコート
   して樹脂層を形成し且つ電極及びスクライブラインに対
   応するパタンマッチングして露光現像する手段と、前記
   保護層及び樹脂層の上面にＳｉＯ＿２を蒸着させて表面
   強化層を形成する手段と、前記樹脂層及びその上面の表
   面強化層を除去する手段と、ドライエッチングにより前
   記電極及びスクライブラインに対応する部分の中間層及
   び保護層を除去して露出させる手段を含むことを特徴と
   する固体撮像素子の製造方法。
3. （３）表面強化層が略１，０００Åの厚みに形成される
   前記請求項（２）記載の固体撮像素子の製造方法。