JPH0496372A

JPH0496372A - 固体撮像素子の製造方法

Info

Publication number: JPH0496372A
Application number: JP2214694A
Authority: JP
Inventors: Shinji Ito; 伊藤　慎次; Katsumi Yamamoto; 山本　克巳; Satoru Kamiyama; 上山　悟; Eizaburo Watanabe; 渡辺　英三郎; Hirotake Marumichi; 博毅円道
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1990-08-14
Filing date: 1990-08-14
Publication date: 1992-03-27
Anticipated expiration: 2011-10-09
Also published as: JP2540997B2

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
タ層と透明な中間層及び保護層とを順次段階的に積層す
る固体撮像素子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、つまり半導体ウェノ１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、一般的な製造工程について
第３〜５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（
ム）〜（Ｋ）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　（ム）〜（Ｅ）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Ｊ！６をスピンコードシ、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（Ｃ）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
て露出させ、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）〜（Ｋ
）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
（Ｂ）図に示したように第１層目のフィルタ層９となる
ゼラチンをスピンニートし、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、霧光及び現像すると　（
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（Ｄ）図に示したよう
に感光性透明樹脂により中間層ｌＯ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、霧光
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！Ｏが形成される。前記同様の工程によって、（Ｆ）〜（１１）図に示した
ように、緑色フィルタ層Ｉｆと中間層１２とが順次形成
され、更に（＋）〜（に）図に示したように、青色フィ
ルタ層１３と表面の保護層！４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．
１１．１３が夫々絶縁性のベース層８、中間層１０．１
２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製造方法においては、
電極部及びスクライブライン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、現
像工程時の現像液に対する固体撮像素子の耐薬品性が問
題となる。例えば□、アルカリを現像液として用いた場
合、電極のアルミが腐食され易い。又、その都度露光現
像工程によって、前記電極部及びスクライブラインに臨
む境界部分の近傍がスクライブライン及び電極部の段差
によるレジスト等のスピンコード時のむらの影響で順次
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熱硬化性樹脂により形成
し、更に前記保護層の上面に耐ドライエツチング性に優
れた透明樹脂からなる表面強化層を設け、該表面強化層
を電極及びスクライブラインに対応するバタンマツチン
グして露光現像し、その後ドライエツチングすることに
よりその電極部及びスクライブラインに対応する部分の
中間層、保護層及びベース層を一括して除去し霧出させ
る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、前記表面強化層を形成してから、１回のパ
ターンマツチング手段と、１回のドライエツチング手段
とによって電極及びスクライブラインに対応する部分の
積層樹脂を一括して除去できるので、作業能率が著しく
向上するのである。又、表面強化層が４０％クロロメチレート化されたポリ
スチレンで形成されるので、直接パターン露光ができ、
しかもドライエツチングによってもその表面が荒れるこ
とがなく、全体として平滑化された表面となり、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／１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１０．１２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、４０％クロ
ロメチレート化されたポリスチレン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、
保護層及び表面強化１１２１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）〜（Ｊ）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、（Ａ）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熱硬化性
の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。葱
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ｒｓＡＮＢｏ　　Ａ　ＲＧ」、王室化学研究所製）
であり、約４，０００〜ｅ、ｏｏ”ｏλ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
ンフートする。この場合の層の厚みはは略１０，０００
〜１３，０００人である。その第１層目のフィルタ層１
１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
１１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〜ｉｅ、ｏｏｏ人になる。次に（Ｄ）図に示したように熱硬化性の透明樹脂により
中間層ｌＧをスピンコードシ、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〜ｅ、ｏｏｏ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！０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（Ｆ）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１５，００
０〜１６．０００人になり、中間層１２の厚みは前記同
様的４，０００〜ｅ、ｏｏｏ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＋１．９．１３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
色フィルタ層１３は略４．０００人の厚みで形成され、
染色後は略ｅ、ｏｏｏ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！４の上部に、４０％クロロメチレー
ト化されたポリスチレンからなる感光性の樹脂をスピン
コードし、（Ｈ）図に示したように、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ないパタ
ーンマスクを用いて露光すると、夫々電極部５及びスク
ライブライン２に対応する部分が未露光部２１ａとして
残り、次に現像すると（１）図に示したように、前記未
露光部２１ａが除去され、他の露光された部分は表面強
化層２１として耐ドライエツチング性に優れ且つ安定し
た皮膜となる。この表面強化層２１はその形成時の皮膜
厚さが略３０．０００〜４０．０００λ程度である。この表面強化層２１が形成された後に、ドライエツチン
グすることで、表面強化層のない部分、即ち電極部５及
びスクライブライン２に対応する部分の各積層樹脂が、
つまり前記保護層１４、中間層１２、ｌＯ及びベース層
８が順次エツチングにより除去され、（Ｊ）図に示した
ように、電極部５及びスクライブライン２が夫々完全に
露出した状態になる。このドライエツチングにより、表
面強化層２１も多少エツチングされて薄くはなるるか、
他の保護層及び中間層を形成する樹脂よりもはるかに耐
ドライエツチング性に優れているので、全部が除去され
ることはなく、少なくとも１０．０００人程度の平滑化
した皮膜が残るようにするのが好ましい。そして、半導
体ウェハをスクライブライン２に沿ってチップ吠に切断
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表面強化
層をコートしてから、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一括
除去されるので、その製造工程が簡略化され、且つ表面
が平滑化された固体撮像素子が得られるのである。

【発明の効果】

以上説明したように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
記透明な中間層及び保護層は熱硬化性樹脂により形成し
、更に前記保護層の上面に耐ドライエツチング性に優れ
た透明樹脂からなる表面強化層を設け、該表面強化層を
電極及びスクライブラインに対応するバタンマツチング
して露光現像し、その後ドライエツチングすることによ
りその電極部及びスクライブラインに対応する部分の中
間層、保護層及びベース層を一括して除去し露出させる
ようにしたことにより、特に前記表面強化層を形成して
から、１回のパターンマツチング手段と、１回のドライ
エツチング手段とによって電極及びスクライブラインに
対応する部分を一括して除去できるので、作業能率が著
しく向上するばかりでなく、従来例のように電極及びス
クライブライン近傍に凹凸又は歪みのない固体撮像素子
が得られると言う優れた効果を奏する。又、表面強化層が４０％クロロメチレート化されたポリ
スチレンで形成されるので、直接パターン露光ができ、
しかもドライエツチングによってもその表面が荒れるこ
とがなく、更にドライエツチング後は少なくとも略１０
，０００人の厚さの表面強化層の皮膜が残るようにした
ことにより、固体撮像素子全体として平滑化され且つ歪
みのない表面が得られと言う優れた効果も奏する。

【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（Ａ）〜（Ｊ）は本発明に係る
色フィルタ層の製造工程を顧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−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）〜（Ｋ）は第３図の■−■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２１ａ・・・未冨光部特許出願人　　　凸版印刷株式会社第２図第４図第５図

Claims

【特許請求の範囲】

（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熱硬化性樹脂により形成し
、更に前記保護層の上面に耐ドライエッチング性に優れ
た透明樹脂からなる表面強化層を設け、該表面強化層を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し、その後ドライエッ
チングすることによりその電極部及びスクライブライン
に対応する部分の中間層、保護層及びベース層を一括し
て除去し露出させることを特徴とする固体撮像素子の製
造方法。
（２）耐ドライエッチング性に優れた透明樹脂からなる
表面強化層が４０％クロロメチレート化されたポリスチ
レンである前記請求項（１）記載の固体撮像素子の製造
方法。
（３）表面強化層を略３０，０００〜４０，０００Åの
厚さの皮膜に形成し、その後のドライエッチング工程で
、少なくとも１０，０００Åの厚みの皮膜を残すように
した前記請求項（１）又は（２）記載の固体撮像素子の
製造方法。
（４）中間層をエポキシ樹脂で構成したことを特徴とす
る前記請求項（１）、（２）又は（３）記載の固体撮像
素子の製造方法。