(57)【要約】【課題】遮光膜の形成に要する工程の短縮を可能にする。【解決手段】受光素子２と、受光素子２の上方に設けられた配線層と、配線層の上方に設けられ、受光素子２に対応した開口部１０ｂを有する遮光膜１０が形成された光電変換装置を製造するに際して、遮光膜１０を、インクジェット法により形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光素子と、前記受光素子の上方に設けられた配線層と、前記配線層の上方に設けられ、前記受光素子に対応した開口部を有する遮光膜が形成された光電変換装置の製造方法であって、
前記遮光膜は、インクジェット法により形成されていることを特徴とする光電変換装置の製造方法。
【請求項２】
前記遮光膜は、反射防止膜として機能することを特徴とする請求項１に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項３】
前記遮光膜の開口部が、前記受光素子の受光領域を規定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項４】
前記配線層は、前記受光素子に対応した開口部を有し、
前記配線層の開口部が、前記受光素子の受光領域を規定することを特徴とする請求項１又は２に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項５】
前記受光素子の表面を含む面に対する前記配線層の開口部の正射影の面積は、前記受光素子の表面を含む面に対する前記遮光膜の開口部の正射影の面積よりも小さいことを特徴とする請求項４に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項６】
前記配線層は、フォトリソグラフィ技術を用いて形成されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【請求項７】
前記遮光膜は、黒色又は青色の色素を含有する樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光電変換装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、受光素子を備えた光電変換装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光信号を電気信号に変換して出力する光電変換装置は、デジタルカメラの撮像装置、測距装置、測光装置、ファクシミリやイメージスキャナのラインセンサ等に用いられている。これらの光電変換装置は、光を受光して電荷を発生させるフォトダイオードアレイ部と、電圧及び電流に変換された電気信号を演算増幅する遮光されたトランジスタ回路部からなる。通常、トランジスタ回路部の遮光は、遮光性能、加工の容易性からアルミニウムの膜（遮光用Ａｌ膜）が用いられる。遮光用Ａｌ膜は、配線層を兼ねることが出来る。
【０００３】
しかしながら、遮光用Ａｌ膜を用いた場合、当該遮光用Ａｌ膜からの反射光が、カラーフィルタ、平坦膜等の界面において更に反射を繰り返し、迷光としてフォトダイオードに入射することで偽信号を発生させるという問題がある。この問題に対して、遮光用Ａｌ膜の上方に光を吸収する黒色パターンを形成することが行われている（特許文献１，２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１６１９５０号公報
【特許文献２】特開平３−２７６６７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の半導体プロセスでは、遮光膜や反射防止膜の形成には、それぞれ成膜工程、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程の少なくとも３工程が必要であり、フォトリソグラフィ工程において少なくとも１枚のフォトマスクを用いる必要がある。このような複数の工程を要し、精巧で高価な用具が必須であることは、製造費の上昇に直結する。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、遮光膜の形成に要する工程の短縮が可能な光電変換装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光電変換装置の製造方法は、受光素子と、前記受光素子の上方に設けられた配線層と、前記配線層の上方に設けられ、前記受光素子に対応した開口部を有する遮光膜が形成された光電変換装置の製造方法であって、前記遮光膜は、インクジェット法により形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光電変換装置の製造方法によれば、遮光膜の形成に要する工程の短縮が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態による光電変換装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図２】図１に引き続き、第１の実施形態による光電変換装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図３】図１に引き続き、第１の実施形態による光電変換装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図４】本実施形態の比較例１の光電変換装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図５】本実施形態の比較例２の光電変換装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図６】第２の実施形態の第１例による光電変換装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図７】第２の実施形態の第２例による光電変換装置の製造方法を示す概略断面図である。
【図８】第２の実施形態の第３例による光電変換装置の製造方法を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明による光電変換装置の製造方法の諸実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明による光電変換装置は、焦点検出又は測光、或いは測光及び焦点検出等に用いられる。
【００１１】
（第１の実施形態）
先ず、第１の実施形態について説明する。
図１〜図３は、第１の実施形態による光電変換装置の製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【００１２】
図１は、シリコン基板９８、埋め込み層９９、及びエピタキシャル層１００を備えたウェハ上に、周辺回路部（トランジスタが配置された領域）１、受光部（フォトダイオードが配置された領域）２、拡散抵抗・容量部３を形成した状態を示す。
【００１３】
図１において、１０１，１０２はそれぞれＮＭＯＳトランジスタ、ＰＭＯＳトランジスタ、１０３は受光素子であるフォトダイオード、１０４はＭＯＳ容量である。１０５はフォトダイオードを保護するシリコン酸化膜又はシリコン窒化膜、或いはこれらの積層膜であり、１０６，１０７，１０８は層間絶縁膜である。第１の層間絶縁膜１０６はＢＰＳＧ膜から、第２の層間絶縁膜１０７、第３の層間絶縁膜１０８、第４の層間絶縁膜１０９はそれぞれシリコン酸化膜から形成される。このシリコン酸化膜は、プラズマＣＶＤ法によって形成される。４，５，６はそれぞれ第１，第２，第３のアルミニウム（Ａｌ）配線層である。４０１，５０１，６０１はＡｌ配線層下のバリアメタル（Ｔｉと、Ｔｉ上に設けられたＴｉＮとの積層膜）である。４０２，５０２，６０２はアルミニウム合金、４０３，５０３，６０３はＡｌ配線層のフォトリソグラフィ工程の露光時のハレーション防止のためのチタン窒化膜（ＴｉＮ）である。５１，５２，５３はコンタクトホール、スルーホールを埋め込むタングステンプラグ（Ｗ）、８はシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜の何れかからなる保護膜（パッシベーション膜）である。これらのシリコン窒化膜、シリコン酸化膜、シリコン酸窒化膜は、プラズマＣＶＤ法によって形成される。２１は、パッシベーション膜８に形成され、第３のＡｌ配線層６の表面を露出するパッド開口部である。
図１の状態では、受光部２の受光領域を画定する遮光膜は未だ形成されていない。
【００１４】
図２は、保護膜８上に、遮光膜１０を形成している状態を示す。
詳細には、インクジェット法により、パッド開口部２１上及び受光開口部２２上を避けて、パッド開口部２１を露出するパッド開口部１０ａ及び受光部２の受光領域を開口する受光開口部１０ｂを有する遮光膜１０を形成する。受光部２の受光領域は、遮光膜１０の受光開口部１０ｂにより規定される。インクジェット法は、バブルジェット（登録商標）方式、ピエゾ方式の何れでも適用できる。遮光膜１０は、当該遮光膜１０の表面における光反射率を低下させる反射防止性（光吸収性）を有する反射防止膜を兼ねている。ここで、反射防止膜とは、完全に反射を防ぐものだけでなく、光反射率を低減させるものも含む。
【００１５】
図２において、１１はインクジェット法における液滴（インク）を模式的に示したものである。インク１１は、遮光性、吸光性、反射防止性を向上するために、黒色又は青色の色素を含有する樹脂である。遮光膜の形成に先立ち、インクジェット法のインク吐出口とウェハとの位置合わせや、遮光膜を形成する面への所定の前処理（密着性向上処理、疎水化処理、親水化処理等）を行っても良い。
【００１６】
図３は、印刷後の遮光膜１０を乾燥した状態を示す。
遮光膜１０のインク１１の種類によっては、所定の後処理（化学処理、ＵＶベーク等）を行う場合もある。
【００１７】
ここで、本実施形態の比較例として、従来の光電変換装置の製造方法について説明する。
図４は比較例１、図５は比較例２をそれぞれ示しており、いずれも本実施形態の図３の状態に対応した概略断面図である。図４及び図５において、本実施形態の図３と対応する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００１８】
比較例１では、図４のように、第３のＡｌ配線層６を覆うように層間絶縁膜１０９が形成され、層間絶縁膜１０９上にＡｌ配線層を用いた遮光膜（遮光用Ａｌ膜）７が形成される。遮光用Ａｌ膜７を形成するには、先ず、層間絶縁膜１０９上の全面にＡｌ配線層が形成される。Ａｌ配線層上にフォトレジストを塗布し、所期のレジストマスクを用いてフォトレジストが露光・現像等される。以上により、Ａｌ配線層上に、受光開口部の形成予定部位を露出するレジストマスクが形成される。このレジストマスクを用いて、Ａｌ配線層がドライエッチングされる。レジストマスクはアッシング処理又は薬液処理により除去される。以上により、Ａｌ配線層に受光開口部７ａを有する遮光用Ａｌ膜７が形成される。
【００１９】
比較例１の光電変換装置では、上記のように、遮光用Ａｌ膜７の形成に、アルミニウム膜の成膜工程、フォトレジストのフォトリソグラフィ工程、及びアルミニウム膜のエッチング工程の少なくとも３工程が必要であり、フォトリソグラフィ工程において１枚のフォトマスクを用いる必要がある。また、遮光用Ａｌ膜７からの反射光が、平坦膜等の界面において更に反射を繰り返し、迷光としてフォトダイオード１０３に入射することで偽信号を発生させるという問題がある。
【００２０】
比較例２では、図５のように、図４の構成に加え、遮光用Ａｌ膜７の上方に、光を吸収する反射防止膜９が形成される。
反射防止膜９を形成するには、先ず、パッシベーション膜８上の全面に反射防止膜９が形成される。反射防止膜９上にフォトレジストを塗布し、所期のレジストマスクを用いてフォトレジストが露光・現像等される。以上により、反射防止膜９上に、パッド開口部の形成予定部位及び受光開口部の形成予定部位をそれぞれ露出するレジストマスクが形成される。このレジストマスクを用いて、反射防止膜９がドライエッチングされる。レジストマスクはアッシング処理又は薬液処理により除去される。以上により、反射防止膜９にパッド開口部９ａ及び受光開口部９ｂが形成される。
【００２１】
比較例２の光電変換装置では、遮光用Ａｌ膜７及び反射防止膜９の形成に、それぞれ成膜工程、フォトリソグラフィ工程、及びエッチング工程の少なくとも３工程が必要であり、フォトリソグラフィ工程において少なくとも１枚のフォトマスクを用いる必要がある。
【００２２】
以上のように、比較例１，２では、上記のように複数の工程を要し、精巧で高価な用具が必須であることは、製造費の上昇に直結するという問題がある。
【００２３】
本実施形態では、遮光膜１０が、インクジェット法を用いて形成される。インクジェット法によって、比較例１，２のような複数工程を行うことなく単一の工程で、しかもフォトマスクのような精巧で高価な用具を用いる必要なく遮光膜１０を形成することができる。
【００２４】
更に本実施形態では、遮光膜１０が反射防止膜を兼ねており、反射防止膜の形成工程が不要となる。従って、遮光膜に加えて反射防止膜の形成工程が更に単純化・短縮化される。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態によれば、遮光膜及び反射防止膜の形成に要する工程の短縮が可能な光電変換装置が実現する。
【００２６】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態と同様に光電変換装置を作製するが、フォトダイオード１０３の受光領域が遮光膜１０の下方のＡｌ配線層で規定される点で第１の実施形態と相違する。なお、第１の実施形態に対応する構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００２７】
図６〜図８は、それぞれ第２の実施形態による光電変換装置の製造方法を示す概略断面図であり、図６が第１例に、図７が第２例に、図８が第３例に対応している。インクジェット法による遮光膜の形成方法は、フォトマスク、現像、リンス等が不要であり、必要な部分のみに遮光膜・反射防止膜を形成することができるため、材料が無駄にならず低コスト化が可能である。その一方で、インクジェット法による遮光膜の位置精度、寸法精度については、フォトリソグラフィによる遮光膜の形成方法に若干劣る。以下の第１例〜第３例はこれらの問題に対処するものである。
【００２８】
第１例では、図６のように、第１のＡｌ配線層４に形成されたＡｌ配線開口部１００１は、遮光膜１０に形成された遮光膜開口部１０００よりも狭く形成される。これにより、受光部２の受光領域２０１は、第１のＡｌ配線層４に形成されたＡｌ配線開口部１００１により規定される。その他の周辺回路部１及び拡散抵抗・容量部３は、インクジェット法によって形成された、反射防止膜を兼ねる遮光膜１０で遮光される。ここで、開口部の狭さの関係とは、受光素子の表面を含む面に対する開口部の正射影の面積の大小関係のことである。
【００２９】
第１のＡｌ配線層４は、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて形成される。第１のＡｌ配線層４のＡｌ配線開口部１００１により受光部２の受光領域２０１が規定されるため、高い位置精度、寸法精度をもって受光領域２０１が画定される。一方、受光領域２０１ほどは高い位置精度、寸法精度が要求されない周辺回路部１及び拡散抵抗・容量部３は、インクジェット法で形成された遮光膜１０で遮光される。
【００３０】
第２例では、図７のように、第２のＡｌ配線層５に形成されたＡｌ配線開口部１００２は、遮光膜１０に形成された遮光膜開口部１０００よりも狭く形成される。これにより、受光部２の受光領域２０１は、第２のＡｌ配線層５に形成されたＡｌ配線開口部１００２により規定される。その他の周辺回路部１及び拡散抵抗・容量部３は、インクジェット法で形成された、反射防止膜を兼ねる遮光膜１０で遮光される。
【００３１】
第２のＡｌ配線層５は、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて形成される。第２のＡｌ配線層５のＡｌ配線開口部１００２により受光部２の受光領域２０１が規定されるため、高い位置精度、寸法精度をもって受光領域２０１が画定される。一方、受光領域２０１ほどは高い位置精度、寸法精度が要求されない周辺回路部１及び拡散抵抗・容量部３は、インクジェット法で形成された遮光膜１０で遮光される。
【００３２】
第３例では、図８のように、第３のＡｌ配線層６に形成されたＡｌ配線開口部１００３は、遮光膜１０に形成された遮光膜開口部１０００よりも狭く形成される。これにより、受光部２の受光領域２０１は、第３のＡｌ配線層６に形成されたＡｌ配線開口部１００３により規定される。その他の周辺回路部１及び拡散抵抗・容量部３は、インクジェット法で形成された、反射防止膜を兼ねる遮光膜１０で遮光される。
【００３３】
第３のＡｌ配線層６は、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いて形成される。第３のＡｌ配線層６のＡｌ配線開口部１００３により受光部２の受光領域２０１が規定されるため、高い位置精度、寸法精度をもって受光領域２０１が画定される。一方、受光領域２０１ほどは高い位置精度、寸法精度が要求されない周辺回路部１及び拡散抵抗・容量部３は、インクジェット法で形成された遮光膜１０で遮光される。
【００３４】
本実施形態では、Ａｌ配線層が３層構造である場合を例示するため、そのうちの１層で受光領域が規定される場合について説明したが、Ａｌ配線層が更なる多層構造である場合にも、そのうちの１層で受光領域を規定すれば良い。即ち、受光部２の受光領域２０１を当該１層のＡｌ配線層に形成されたＡｌ線開口部で規定し、その他の周辺回路部１と拡散抵抗・容量部３をインクジェット法で形成された遮光膜１０で遮光する。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、最も位置精度、寸法精度が要求される受光領域はフォトリソグラフィによって形成されたＡｌ配線層で規定され、位置精度、寸法精度が受光領域よりは緩い周辺回路部１及び拡散抵抗・容量部３の遮光領域はインクジェット法によって形成された遮光膜１０で規定される。また、各遮光膜１０は反射防止機能を有してもよい。以上の説明において、配線層、遮光膜はアルミニウムの場合を説明したが、それぞれ、それ以外の材料であってもよい。
【符号の説明】
【００３６】
１．周辺回路部
２．受光部
３．拡散抵抗・容量部
８．パッシベーション膜
１０．遮光膜
１０ａ．パッド開口部
１０ｂ．受光開口部
１１．液滴（インク）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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