(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上にアクリル系樹脂を用いて透明平坦膜を形成する工程と、前記半導体基板上の固体撮像素子の受光部に対応するように前記透明平坦膜上にノボラック系樹脂を用いてマイクロレンズパターンを形成する工程と、前記マイクロレンズパターンを加熱する工程と、ノボラック系樹脂を用いてレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記透明平坦膜をドライエッチングする工程と、ケトン基を有する有機溶剤を用いて前記レジストパターンを洗浄により除去する工程とを有し、レジストパターンは、透明平坦膜およびマイクロレンズを形成する工程の温度よりも低温で形成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
有機溶剤がアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルノルマルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノルマルブチルケトンまたは３−メチル−４−ペンタノンから選ばれる請求項１記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固体撮像装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、固体撮像装置の小型化および多画素化が進められている。
小型化に伴って、固体撮像装置の製造方法における画素以外の周辺部を含めた部分の加工精度の向上が必要になる。
また、多画素化に伴って、固体撮像装置の受光部の面積の縮小に起因する感度低下に対する対策が必要となり、その一つとして固体撮像装置に入射する光を選択的に受光部に集める機能を持つマイクロレンズが用いられている。
【０００３】
まず、従来の固体撮像装置およびその製造方法について、図３（ａ）〜（ｄ）を用いて説明する。
図３において、１は半導体基板、２は半導体基板１の上に形成された固体撮像素子の受光部、３はボンディングパッド部、４はスクライブレーン、５は透明平坦膜、６は受光部２上に対峙して形成されたマイクロレンズ、８はマスク、９は遠紫外光を表している。
【０００４】
はじめに、半導体基板１の表面に形成された受光部２、ボンディングパッド部３およびスクライブレーン４などの凹凸を平滑化するために、波長４００〜７００ｎｍの可視光に透明性を持ち、かつ、遠紫外光に感光性を持つ材料を用いて透明平坦膜５を形成する。この時の断面図を図３（ａ）に示す。
次に透明平坦膜５の上に熱可塑性および熱硬化性を持つ材料を滴下し、半導体基板１を回転させることによりマイクロレンズ６の材料を塗布した後、加熱して塗布膜中の溶剤を蒸発させる。所望のパターンを持つマスクを介して露光した後、露光部分を未露光部分の溶解度の差を利用して現像することにより、マイクロレンズパターンを形成する。熱可塑性および熱硬化性を持つマイクロレンズパターンを加熱し、液状化と同時に熱硬化させることにより、半球状のマイクロレンズ６を形成する。この時の断面図を図３（ｂ）に示す。
【０００５】
次にマイクロレンズ６上に所望のパターンを持つマスク８を介して遠紫外光９で透明平坦膜５を選択的に露光する。この時の断面図を図３（ｃ）に示す。
次に透明平坦膜５の露光部分と未露光部分との溶解度の差を利用して現像した後、乾燥させるために加熱することにより、透明平坦膜５を加工する。この時の断面図を図３（ｄ）に示す。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の技術では、透明平坦膜５は可視光に透明性を持ち、かつ、遠紫外光９に感光性を持つという２つの特性を１つの機能性材料に持たせているために、パターニングの点において加工精度が低く解像力が不充分であるという欠点がある。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、上記課題について鑑み、高精度で透明平坦膜を加工することのできる固体撮像装置の製造方法を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板上にアクリル系樹脂を用いて透明平坦膜を形成する工程と、前記半導体基板上の固体撮像素子の受光部に対応するように前記透明平坦膜上にノボラック系樹脂を用いてマイクロレンズパターンを形成する工程と、前記マイクロレンズパターンを加熱する工程と、ノボラック系樹脂を用いてレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクとして前記透明平坦膜をドライエッチングする工程と、ケトン基を有する有機溶剤を用いて前記レジストパターンを洗浄により除去する工程とを有し、レジストパターンは、透明平坦膜およびマイクロレンズを形成する工程の温度よりも低温で形成する。
【００１３】
このように、透明平坦膜をドライエッチングにより加工するので、透明平坦膜の機能性材料としては感光性を有しないアクリル系樹脂を用いることができる。また、ドライエッチングにより透明平坦膜を加工する際のレジストパターンを高解像力のノボラック系樹脂を用いるので、高い精度で透明平坦膜を加工することができる。また、マイクロレンズパターンを加熱して熱硬化させ、ケトン基を有する有機溶剤を用いてレジストパターンを洗浄により除去するので、アクリル系樹脂からなる透明平坦膜およびノボラック系樹脂からなるマイクロレンズの耐溶剤性が充分あるので、マイクロレンズ表面に表面荒れをきたすことなく、レジストパターンを除去することができ、マイクロレンズの集光率を低下させることはない。
ここで、レジストパターンを、透明平坦膜およびマイクロレンズを形成する工程の温度よりも低温で形成することにより、透明平坦膜とマイクロレンズとに比べてレジストパターンの剥離液への溶解速度が速くなり、レジストパターン除去時のマイクロレンズの膨潤および収縮、または剥離液への溶出によるマイクロレンズの表面荒れを低減させることができる。
【００１４】
請求項２記載の固体撮像装置の製造方法は、請求項１において、有機溶剤がアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルノルマルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノルマルブチルケトンまたは３−メチル−４−ペンタノンから選ばれる。このようにケトン基を有する有機溶剤として、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルノルマルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノルマルブチルケトンまたは３−メチル−４−ペンタノンから選択して用いることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態の固体撮像装置およびその製造方法を図１および図２に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施の形態の固体撮像装置の断面図を示す。
図１において、２１は半導体基板、２２は半導体基板２１の上に形成された固体撮像素子の受光部、２３はボンディングパッド部、２４はスクライブレーン、２５は透明平坦膜、２６は受光部２２上に対峙して形成されたマイクロレンズである。透明平坦膜２５は、透明性、平坦化性およびドライエッチング性の優れたアクリル系樹脂材料を用いて半導体基板２１の上に形成されている。マイクロレンズ２６は、熱可塑性および熱硬化性を持つ感光性ノボラック系樹脂材料を用いて透明平坦膜２５の上に形成されている。
【００１７】
つぎに、この固体撮像装置の製造方法について図２を用いて説明する。図２（ａ）〜（ｄ）はこの発明の実施の形態の固体撮像装置の製造方法における工程順断面図を示す。
はじめに、図２（ａ）に示すように、半導体基板２１の表面に形成された受光部２２、ボンディングパッド部２３およびスクライブレーン２４などの凹凸を平滑化するために、波長４００〜７００ｎｍの可視光に透明性を持ち、かつドライエッチング性を有するアクリル系樹脂材料を用いて透明平坦膜２５を形成する。
【００１８】
次に図２（ｂ）に示すように、透明平坦膜２５の上に熱可塑性および熱硬化性を持つ感光性ノボラック系樹脂材料を滴下し、半導体基板２１を回転させることによりマイクロレンズ２６の材料を塗布した後、加熱して塗布膜中の溶剤を蒸発させる。所望のパターンを持つマスクを介して露光した後、露光部分を未露光部分の溶解度の差を利用して現像することにより、マイクロレンズパターンを形成する。熱可塑性および熱硬化性を持つマイクロレンズパターンを加熱し、液状化と同時に熱硬化させることにより、半球状のマイクロレンズ２６を形成する。
【００１９】
次に図２（ｃ）に示すように、マイクロレンズ２６上に感光性ノボラック系樹脂材料を滴下し半導体基板２１を回転させることによりレジストパターン２７の材料を塗布した後、マイクロレンズ形成工程の加熱温度よりも低い温度で加熱して塗布膜中の溶剤を蒸発させる。そして、所望のパターンを持つマスクを介して露光し、露光部分を未露光部分の溶解度の差を利用して現像した後、膜硬度を高めるためにマイクロレンズ形成工程の加熱温度よりも低い温度で加熱することにより、レジストパターン２７を形成する。レジストパターン２７は、ワイヤボンディングやダイシング等の後工程で露呈していることが必要となるボンディングパッド部２３やスクライブレーン２４などの上には形成しない。
【００２０】
この後、図２（ｄ）に示すように、レジストパターン２７をマスクとして、ＣＦ４  やＯ２  などのガスを用いて透明平坦膜２５をドライエッチングし、ボンディングパッド部２３やスクライブレーン２４などを露呈させる。
最後に、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルノルマルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノルマルブチルケトンまたは３−メチル−４−ペンタノンを主成分とする溶剤を剥離液として用いてディップ式洗浄またはスプレー式洗浄によりレジストパターン２７を溶解し、除去する。この時の断面図を図１に示す。その後にイソプロピルアルコールにより剥離液を置換し、洗浄する。
【００２１】
以上のように、この実施の形態によれば、透明平坦膜２５をドライエッチングにより加工するので、透明平坦膜２５の機能性材料としては感光性を有する必要はない。従来の技術においては可視光透明性と遠紫外感光性という相反する２つの機能を１つの材料に持たせる必要があるために解像力の点で透明平坦膜の加工精度が不充分であったが、この実施の形態では透明平坦膜２５をドライエッチングにより加工することで前述の２つの機能を合わせ持つ必要はなくなり、また加工精度の点においても従来のように透明平坦膜の解像力で律速されることはない。つまり、半導体製造工程において繁用されている高解像力のノボラック系樹脂からなるレジスト材料などを用いてドライエッチングにより加工することで、高い精度で透明平坦膜２５を加工することができる。
【００２２】
また、レジストパターン２７を除去する工程において、レジスト剥離液として繁用されている有機アミン系溶剤と用いると、ノボラック系樹脂を用いて形成されたマイクロレンズ２６の耐溶剤性が充分ではないために、マイクロレンズ２６の膨潤および収縮、または、剥離液へのマイクロレンズ２６の溶出などにより、レジストパターン２７を除去する時にマイクロレンズ２６表面に表面荒れをきたし、マイクロレンズ２６の集光力を低下させてしまう。
【００２３】
そのため、ケトン基を有する有機溶媒、好ましくはアセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルノルマルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノルマルブチルケトンまたは３−メチル−４−ペンタノンから選ばれる有機溶媒を剥離液として用いると、アクリル系樹脂からなる透明平坦膜２５およびノボラック系樹脂からなるマイクロレンズ２６の耐溶剤性が充分あるので、マイクロレンズ２６表面に表面荒れをきたすことなく、レジストパターン２７を除去することができ、マイクロレンズ２６の集光率を低下させることはない。
【００２４】
また、同じノボラック系樹脂を用いてマイクロレンズ２６とレジストパターン２７とを形成しても、透明平坦膜２５およびマイクロレンズ２６の形成時の加熱最高温度よりも充分低い温度でレジストパターン２７を形成することにより、透明平坦膜２５とマイクロレンズ２６とに比べてレジストパターン２７の剥離液への溶解速度を速くする。これにより、レジストパターン２７の除去時のマイクロレンズ２６の膨潤および収縮、または、剥離液への溶出によるマイクロレンズ２６の表面荒れを低減させることができる。
【００２５】
また、この固体撮像装置の製造方法によると、マイクロレンズ２６を形成する工程の後に透明平坦膜２５を加工するので、マイクロレンズ２６を形成するときの透明平坦膜２５はボンディングパッド部２３およびスクライブレーン２４などを平坦に覆っており、透明平坦膜２５の加工後に比べて平坦性の優れた状態にある。透明平坦膜２５を加工した後にマイクロレンズ２６を形成する場合に比べて、より平坦性の高い状態でマイクロレンズ２６を形成することができるので、マイクロレンズ材料の塗布膜厚均一性および露光・現像によるパターン寸法均一性が向上し、より形状均一性の高いマイクロレンズ２６を得ることができる。
【００２６】
なお、この実施の形態では、半導体基板２１上に透明平坦膜２５およびマイクロレンズ２６を形成する白黒の固体撮像装置の製造方法について示したが、受光部２２の上に対峙してマイクロレンズ２６の下にカラーフィルタを形成するカラーの固体撮像装置を製造する場合にも同様の効果が得られる。また、この発明は特許請求の範囲に示されているとおりであり、上記実施の形態に限られるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
この発明の請求項１記載の固体撮像装置の製造方法によれば、透明平坦膜をドライエッチングにより加工するので、透明平坦膜の機能性材料としては感光性を有しないアクリル系樹脂を用いることができる。また、ドライエッチングにより透明平坦膜を加工する際のレジストパターンを高解像力のノボラック系樹脂を用いるので、高い精度で透明平坦膜を加工することができる。また、マイクロレンズパターンを加熱して熱硬化させ、ケトン基を有する有機溶剤を用いてレジストパターンを洗浄により除去するので、アクリル系樹脂からなる透明平坦膜およびノボラック系樹脂からなるマイクロレンズの耐溶剤性が充分あるので、マイクロレンズ表面に表面荒れをきたすことなく、レジストパターンを除去することができ、マイクロレンズの集光率を低下させることはない。
ここで、レジストパターンを、透明平坦膜およびマイクロレンズを形成する工程の温度よりも低温で形成することにより、透明平坦膜とマイクロレンズとに比べてレジストパターンの剥離液への溶解速度が速くなり、レジストパターン除去時のマイクロレンズの膨潤および収縮、または剥離液への溶出によるマイクロレンズの表面荒れを低減させることができる。
【００３０】
請求項２では、ケトン基を有する有機溶剤として、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルノルマルプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、メチルノルマルブチルケトンまたは３−メチル−４−ペンタノンから選択して用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の固体撮像装置の断面図である。
【図２】この発明の実施の形態の固体撮像装置の製造方法における工程順断面図である。
【図３】従来の固体撮像装置の製造方法における工程順断面図である。
【符号の説明】
２１  半導体基板
２２  受光部
２３  ボンディングパッド部
２４  スクライブレーン
２５  透明平坦膜
２６  マイクロレンズ
２７  レジストパターン
【図１】
0003618201.tif 000002
【図２】
0003618201.tif 000003
【図３】
0003618201.tif 000004