(57)【要約】【課題】有機材料層にダメージを与えることなく、該有機材料層形成後にパッド開口を形成したり、該有機材料層形成後に電極パッド上の残渣をアッシングによって除去したりといったことが可能にする。【解決手段】ｎ型シリコン基板１、フォトダイオード２、転送電極３、ＢＰＳＧ膜４、パッシベーション膜５、及び電極パッドを含む無機材料層を形成する無機材料層形成工程と、無機材料層の上に、平坦化膜７、カラーフィルタ８、平坦化膜９、及びマイクロレンズ１１からなる有機材料層を形成する有機材料層形成工程とを含む固体撮像素子の製造方法であって、有機材料層上に、有機材料層をアッシングによるダメージから保護する光透過性の保護膜１１を形成する保護膜形成工程（図３（ｂ））と、電極パッド６上方の保護膜を除去して、電極パッド６を露出させる保護膜除去工程（図３（ｄ））とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極パッドを含む無機材料層と、その上に形成された有機材料層とから構成される固体撮像素子であって、
前記有機材料層の上に形成され、前記有機材料層を、アッシングによるダメージから保護する光透過性の保護膜と、
前記電極パッド上方の前記有機材料層に形成された開口とを備える固体撮像素子。
【請求項２】
請求項１記載の固体撮像素子であって、
前記保護膜がガラス膜である固体撮像素子。
【請求項３】
請求項２記載の固体撮像素子であって、
前記ガラス膜が有機ＳＯＧ膜である固体撮像素子。
【請求項４】
請求項２記載の固体撮像素子であって、
前記ガラス膜が無機ＳＯＧ膜である固体撮像素子。
【請求項５】
電極パッドを含む無機材料層を形成する無機材料層形成工程と、前記無機材料層の上に有機材料層を形成する有機材料層形成工程とを含む固体撮像素子の製造方法であって、
前記有機材料層上に、前記有機材料層をアッシングによるダメージから保護する光透過性の保護膜を形成する保護膜形成工程と、
前記電極パッド上方の前記保護膜を除去して、前記電極パッドを露出させる保護膜除去工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記有機材料層の形成過程で前記電極パッド上方に形成される有機材料層を除去する有機材料層除去工程と、
前記保護膜を除去した後、前記有機材料層の形成過程で前記電極パッド上に発生した残渣をアッシングによって除去するアッシング工程とを含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項７】
請求項５記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記保護膜除去工程では、レジストマスクを用いて、前記電極パッド上方に形成された前記有機材料層を前記保護膜と併せて除去し、
前記有機材料層及び前記保護膜を除去した後、前記レジストマスクをアッシングによって除去するアッシング工程を含む固体撮像素子の製造方法。
【請求項８】
請求項５〜７のいずれか記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記保護膜がガラス膜である固体撮像素子の製造方法。
【請求項９】
請求項８記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ガラス膜が有機ＳＯＧ膜である固体撮像素子の製造方法。
【請求項１０】
請求項８記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ガラス膜が無機ＳＯＧ膜である固体撮像素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極パッドを含む無機材料層と、その上に形成された有機材料層とから構成される固体撮像素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、固体撮像素子（例えばＣＣＤ型の固体撮像素子）は、多数の光電変換素子、該光電変換素子で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部、垂直転送部から転送されてきた電荷を水平方向に転送する水平転送部、水平転送部から転送されてきた電荷に応じた信号を出力する出力アンプ部、カラーフィルタ、及びマイクロレンズ等が形成される画素部と、周辺回路及び電極パッド等が形成されるパッド部とが、半導体基板の１チップ上に形成された構成となっている。
【０００３】
図４は、従来のＣＣＤ型固体撮像素子の製造工程を示す断面模式図である。図４では、画素部とパッド部を併せた断面を示した。
【０００４】
まず、フォトダイオード２を画素部のｎ型シリコン基板１内に形成し、フォトダイオード２に蓄積された電荷を転送するためのポリシリコン等からなる転送電極３を画素部のｎ型シリコン基板１上に形成し、ポリシリコン等からなる周辺回路（図示せず）をパッド部のｎ型シリコン基板１上に形成する。次に、転送電極３上にこれを遮光するタングステン等からなる遮光膜（図示せず）を形成した後、ＢＰＳＧ膜等の層間絶縁膜４を形成し、これをリフローする。
【０００５】
次に、パッド部の周辺回路上の層間絶縁膜４上にアルミニウム等からなる電極パッド６を形成し、その上にＰ−ＳｉＮからなる絶縁膜（パッシベーション膜）５を形成する。次に、電極パッド６上の絶縁膜５をエッチング除去して開口を形成し、電極パッド６を露出させる（図４（ａ））。シリコン基板１から電極パッド６までの層は、無機材料によって構成されているため、この層を無機材料層という。
【０００６】
次に、絶縁膜５及び電極パッド６の露出面上に透明樹脂等からなる平坦化膜７を形成し、電極パッド６上の平坦化膜７をエッチング除去して開口を形成し、電極パッド６を再度露出させる（図４（ｂ））。次に、画素部の平坦化膜７上の各フォトダイオード２の上方にＲＧＢ３色のカラーフィルタ８をフォトリソによって形成する（図４（ｃ））。このフォトリソ工程において、電極パッド６の露出面が現像液にさらされたり、その露出面にカラーフィルタ材料の残渣が発生したりする。
【０００７】
次に、カラーフィルタ８、平坦化膜７、及び電極パッド６の露出面上に透明樹脂等からなる平坦化膜９を形成し、電極パッド６上の平坦化膜９をエッチング除去して開口を形成し、電極パッド６を再度露出させる（図４（ｄ））。次に、画素部の平坦化膜９上の各フォトダイオード２の上方に、各フォトダイオード２に光を集光するマイクロレンズ１０を形成して、固体撮像素子の製造を完了する（図４（ｅ））。このマイクロレンズ形成工程において、電極パッド６の露出面がフォトリソ用の現像液にさらされたり、その露出面にマイクロレンズ材料の残渣が発生したりする。絶縁膜５からマイクロレンズ１０までの層は、有機材料によって構成されているため、この層を有機材料層という。
【０００８】
電極パッドについて記載された文献としては、例えば特許文献１がある。
【０００９】
【特許文献１】特開平７−３１２４１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、従来の製造方法では、電極パッドが現像液にさらされるため、表面モフォロジーが低下したり、電極パッドの表面にカラーフィルタ材料やマイクロレンズ材料等の有機材料の残渣が発生するため、ボンディング不良を引き起こしたりしていた。
【００１１】
残渣を除去するためには、マイクロレンズを形成した後、電極パッド６の露出面にアッシング処理を施すことが有効だが、アッシングの条件によっては、有機材料層がダメージを受けてしまうため、この条件設定が難しい。例えば、残渣を十分に除去しようと条件を設定すればアッシングによって有機材料層がダメージを受けてしまい、有機材料層にダメージを与えないように条件を設定すれば残渣を十分に除去できないといったジレンマが発生してしまう。
【００１２】
一方、電極パッド６上に開口を形成せずにマイクロレンズ１０までを形成し、マイクロレンズ１０形成後、電極パッド６上の絶縁膜５、平坦化膜７、及び平坦化膜９をエッチング除去して電極パッド６を露出させることで、電極パッドの腐食や残渣といった問題を回避することはできる。しかし、電極パッド６上の絶縁膜５、平坦化膜７、及び平坦化膜９をまとめてエッチング除去する場合は、高エネルギーを必要とするため、開口形成用のレジストマスクがエッチングによって硬化してしまい、このレジストマスクの除去にアッシングが必要となってしまう。上述したように、アッシングは有機材料層にダメージを与えてしまうため、最後に開口を形成する方法を採用することは難しい。
【００１３】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、有機材料層にダメージを与えることなく、該有機材料層形成後にパッド開口を形成したり、該有機材料層形成後に電極パッド上の残渣をアッシングによって除去したりといったことが可能な固体撮像素子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】
【００１４】
本発明の固体撮像素子は、電極パッドを含む無機材料層と、その上に形成された有機材料層とから構成される固体撮像素子であって、前記有機材料層の上に形成され、前記有機材料層を、アッシングによるダメージから保護する光透過性の保護膜と、前記電極パッド上方の前記有機材料層に形成された開口とを備える。
【００１５】
この構成によれば、有機材料層にダメージを与えることなく、有機材料層形成後にパッド開口を形成したり、有機材料形成後に電極パッド上の残渣をアッシングによって除去したりといった製造方法を適用することができる。このため、電極パッドには残渣がほとんど存在せず、信頼性を向上させることができる。
【００１６】
本発明の固体撮像素子は、前記保護膜がガラス膜である。
【００１７】
本発明の固体撮像素子は、前記ガラス膜が有機ＳＯＧ膜である。
【００１８】
本発明の固体撮像素子は、前記ガラス膜が無機ＳＯＧ膜である。
【００１９】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、電極パッドを含む無機材料層を形成する無機材料層形成工程と、前記無機材料層の上に有機材料層を形成する有機材料層形成工程とを含む固体撮像素子の製造方法であって、前記有機材料層上に、前記有機材料層をアッシングによるダメージから保護する光透過性の保護膜を形成する保護膜形成工程と、前記電極パッド上方の前記保護膜を除去して、前記電極パッドを露出させる保護膜除去工程とを含む。
【００２０】
この方法によれば、有機材料層にダメージを与えることなく、有機材料層形成後にパッド開口を形成したり、有機材料層形成後に電極パッド上の残渣をアッシングによって除去したりといったことが可能となる。このため、電極パッドに残渣のほとんどない固体撮像素子を製造することが可能となる。
【００２１】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記有機材料層の形成過程で前記電極パッド上方に形成される有機材料層を除去する有機材料層除去工程と、前記保護膜を除去した後、前記有機材料層の形成過程で前記電極パッド上に発生した残渣をアッシングによって除去するアッシング工程とを含む。
【００２２】
この方法によれば、有機材料層を保護膜によって保護しているため、有機材料層の形成過程で発生した電極パッド上の残渣をアッシングにて除去することができ、信頼性の高い固体撮像素子を製造することができる。
【００２３】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記保護膜除去工程では、レジストマスクを用いて、前記電極パッド上方に形成された前記有機材料層を前記保護膜と併せて除去し、前記有機材料層及び前記保護膜を除去した後、前記レジストマスクをアッシングによって除去するアッシング工程を含む。
【００２４】
この方法によれば、有機材料層を保護膜によって保護しているため、有機材料層形成後に電極パッドを露出させることが可能となり、有機材料層の形成過程で電極パッド上に残渣が発生することはなく、信頼性の高い固体撮像素子を製造することができる。
【００２５】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記保護膜がガラス膜である。
【００２６】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記ガラス膜が有機ＳＯＧ膜である。
【００２７】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、前記ガラス膜が無機ＳＯＧ膜である。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、有機材料層にダメージを与えることなく、該有機材料層形成後にパッド開口を形成したり、該有機材料層形成後に電極パッド上の残渣をアッシングによって除去したりといったことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３０】
図１は、本発明の実施形態を説明するためのＣＣＤ型固体撮像素子の断面模式図である。図１では、固体撮像素子の画素部とパッド部を併せた断面を示した。図１において図４に示す構成と同一構成には同一符号を付してある。
図１に示す固体撮像素子は、図４（ｅ）に示す固体撮像素子の構成において、マイクロレンズ１０及び平坦化膜９上に、有機材料層をアッシングによるダメージから保護する光透過性の保護膜１１が形成されている点が異なるだけである。保護膜１１は、有機ＳＯＧ（Spin On Glass）膜や無機ＳＯＧ膜等のガラス膜である。
【００３１】
図１のように構成された固体撮像素子によれば、有機材料層を保護する保護膜１１が設けられているため、有機材料層にダメージを与えることなく、有機材料層形成後電極パッド６上に開口を形成したり、該有機材料層形成後に電極パッド上の残渣をアッシングによって除去したりといった製造方法を適用することが可能である。したがって、電極パッド６の露出面には残渣がほとんど存在せず、ボンディング不良等のない良好な素子を提供可能となる。
【００３２】
以下、図１に示す固体撮像素子の製造方法の第１の例について説明する。
図２は、図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子の第１の製造工程例を示す断面模式図である。図２では、画素部とパッド部を併せた断面を示した。図２において図１と同一構成には同一符号を付してある。
まず、図４に示す従来と同様の工程で、図１に示す保護膜１１を除いた構成である無機材料層及び有機材料層を形成する（図２（ａ））。次に、マイクロレンズ１０、平坦化膜９、及び電極パッド６の露出面上に保護膜１１をスピンコートによって形成する（図２（ｂ））。次に、保護膜１１上にレジスト材料を成膜し、パターニングを行ってレジストパターンＲを形成する（図２（ｃ））。次に、レジストパターンＲをマスクにして異方性エッチングを行い、電極パッド６上に形成された保護膜１１を除去し、電極パッド６上に開口を形成して電極パッド６を再度露出させる。次に、レジストパターンＲと、電極パッド６の露出面にある有機材料の残渣をアッシングにより除去し（図２（ｄ））、図１に示す構成の固体撮像素子を得る。尚、本方法では、保護膜１１除去に用いる異方性エッチングを高エネルギーで行わなくても良いため、レジストパターンＲはリムーバによって剥離除去しても良い。この場合は、レジストパターンＲ除去後、保護膜１１をマスクにしてアッシングを行って残渣を除去すれば良い。
【００３３】
以上の方法によれば、有機材料層を保護膜１１で覆っておいてから、電極パッド６の露出面にある残渣除去のためのアッシング処理を行うため、アッシング条件を残渣が十分に除去可能な条件に設定した場合でも、有機材料層（特に画素部の有機材料層）がダメージを受けてしまうのを防ぐことができる。したがって、有機材料層の性能は従来と同様に維持しながら、電極パッド６の残渣をほとんどなくすことができ、ボンディング不良等のない良好な固体撮像素子を提供可能となる。
【００３４】
以下、図１に示す固体撮像素子の製造方法の第２の例について説明する。
図３は、図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子の第２の製造工程例を示す断面模式図である。図３では、画素部とパッド部を併せた断面を示した。図３において図１と同一構成には同一符号を付してある。
まず、従来と同様の工程で電極パッド６までを形成し、層間絶縁膜４及び電極パッド６上に絶縁膜５を形成し、絶縁膜５上に平坦化膜７を形成し、画素部の平坦化膜７上にカラーフィルタ８を形成し、カラーフィルタ８及び平坦化膜７上に平坦化膜９を形成し、画素部の平坦化膜９上にマイクロレンズ１０を形成する（図３（ａ））。つまり、図４に示す工程において、電極パッド６上に開口を形成しないまま、マイクロレンズ１０までを形成する。
【００３５】
次に、マイクロレンズ１０及び平坦化膜９上に保護膜１１をスピンコートによって形成する（図３（ｂ））。次に、保護膜１１上にレジスト材料を成膜し、パターニングを行ってレジストパターンＲを形成する（図３（ｃ））。次に、レジストパターンＲをマスクにして異方性エッチングを行い、電極パッド６上に形成された絶縁膜５、平坦化膜７、平坦化膜９、及び保護膜１１をまとめて除去し、電極パッド６上に開口を形成して電極パッド６を露出させる。この開口形成時の異方性エッチングは、高エネルギーで行う必要があるため、このエッチングによってレジストパターンＲは硬化してしまい、リムーバでは剥離除去するのが難しい。そこで、本方法では、硬化したレジストパターンＲをアッシングによって除去し（図３（ｄ））、図１に示す構成の固体撮像素子を得る。有機材料層の上には保護膜１１が形成されているため、このアッシングによって有機材料層がダメージを受けることはない。
【００３６】
以上の方法によれば、有機材料層を形成した後に、有機材料層にダメージを与えることなく、電極パッド６上に開口を形成することができる。有機材料層形成後に電極パッド６上の開口を形成することで、電極パッド６の表面が現像液にさらされたり、電極パッドの表面に有機材料の残渣が発生したりするといったことを防ぐことができ、ボンディング不良等のない良好な固体撮像素子を提供可能となる。又、有機材料層の形成過程で電極パッド上に開口を形成する工程が不要となるため、工程数を削減でき、製造コストを削減することができる。
【００３７】
尚、本実施形態ではＣＣＤ型の固体撮像素子を例にしたが、本実施形態の構成及び製法は、ＭＯＳ型の固体撮像素子にも同様に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施形態を説明するためのＣＣＤ型固体撮像素子の断面模式図
【図２】図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子の第１の製造工程例を示す断面模式図
【図３】図１に示すＣＣＤ型固体撮像素子の第２の製造工程例を示す断面模式図
【図４】従来のＣＣＤ型固体撮像素子の製造工程を示す断面模式図
【符号の説明】
【００３９】
１  ｎ型シリコン基板
２  フォトダイオード
３  転送電極
４  ＢＰＳＧ膜
５  パッシベーション膜
６  電極パッド
７  平坦化膜
８  カラーフィルタ
１０  マイクロレンズ
１１  保護膜
【図１】
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【図２】
2006351761.tif 000004
【図３】
2006351761.tif 000005
【図４】
2006351761.tif 000006