(57)【要約】【課題】直接的に素子上にレンズを取付けることによって、レンズ内蔵型でイメージセンサーを製作するレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法を提供する。【解決手段】基板上に金属配線１０１、絶縁膜１０２、及び上部金属層１０３を蒸着し、画素アレイの外周縁にある上部金属層１０３のみを除いて、上部金属層１０３上に保護膜１０４を蒸着し、保護膜１０４を蒸着してカラーフィルター工程を進行した後、パッド金属端子をオープンするマスク工程を進行して、保護膜１０４の両端間の上部金属層１０３を露出させ、上部金属層１０３上にチタニウム膜１０６及び金属膜１０７を蒸着し、金属膜１０７上に金属凸１０７’が形成される部分をオープンした後、電気メッキ方式を利用して金属凸１０７’を成長させ、電気メッキにより成長した金属凸１０７’の下部の金属膜１０７及びチタニウム膜１０６を除去し、素子の画素アレイと整列するレンズを形成させ、整列マークを利用して素子とレンズを連結する。【選択図】　　　　図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画素アレイ部とＣＭＯＳロジック部が一つのチップに集積化されるイメージセンサーにおいて、基板上に金属配線及び絶縁膜と最上金属層を蒸着する段階と、
前記最上金属層を画素アレイの周辺にだけ残して、前記最上金属層上に保護膜を蒸着する段階と、
前記保護膜を蒸着してカラーフィルター工程を進行した後、パッド金属端子をオープンするマスク工程を進行して、保護膜の両端間へ最上金属層を露出させる段階と、
前記最上金属層の上にチタニウム膜及び金属膜を蒸着する段階と、
前記金属膜上に金属凸が形成される部分をオープンした後、電気メッキ方式を利用して金属凸を成長させる段階と、
前記電気メッキにより成長した前記金属凸の下部の金属膜及びチタニウム膜を除去する段階と、
前記画素アレイと整列するレンズを形成する段階と、
整列マークを利用して前記素子と前記レンズを連結する段階と、を含むことを特徴とするレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法。
【請求項２】
前記チタニウム及び金属膜は、スパッタリングまたは電気メッキ方式により蒸着することを特徴とする請求項１に記載のレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法。
【請求項３】
前記金属膜及び金属凸は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕから選択されたいずれかであることを特徴とする請求項１に記載のレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法。
【請求項４】
前記電気メッキ方式による金属凸の成長工程で利用する電解液は、亜硫酸塩溶液であることを特徴とする請求項１に記載のレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法。
【請求項５】
前記画素アレイが周辺にだけ残る最上金属層は、閉鎖型、流線型、一字状のうちいずれかでの形態で形成することを特徴とする請求項１に記載のレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法。
【請求項６】
前記レンズは、金属凸と一体化させるように凹状の整列マークを形成することを特徴とする請求項１に記載のレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法に関するもので、より詳細に述べると、半導体素子の製造工程中、イメージセンサー素子を作ってレンズモジュールを別途に製作して組み立てず、直接的に素子上にレンズを取付けられるようにして、レンズ内蔵型でイメージセンサーを製作するレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、イメージセンサーは被写体の情報を感知して電気的な映像信号に変換する装置である。これを大別すると、撮像管と固体イメージセンサーに分けられる。ここで、撮像管にはビディコン、　プランビコンなどがあり、固体イメージセンサーには相補性金属酸化物半導体（ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ　ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ　ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ、以下「ＣＭＯＳ」と称する）と電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｄｅｖｉｃｅ、以下「ＣＣＤ」と称する）などがある。その中で、固体イメージセンサーで利用されるイメージセンサーは、イメージセンサー用半導体チップを内蔵した半導体チップのパッケージにレンズを取付けた形態で使用することが一般的である。このイメージセンサー用半導体チップのパッケージは、半導体素子によってＣＭＯＳ用とＣＣＤ用に大別される。
【０００３】
ＣＭＯＳイメージセンサーの製造工程においては、まずＣＭＯＳと画素の形成工程を進行して、最後に金属配線を形成する。そして、カラーセンサーを具現するために、カラーフィルターの形成工程を経た後、集光能力を高めるために素子の上部における個別画素の上にマイクロレンズを形成する。続いて、パッケージを進行して合成樹脂回路基板（Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｃｉｒｃｕｉｔ　Ｂｏａｒｄ、以下「ＰＣＢ」と称する）上にパッケージされた素子を載置して、レンズモジュールと取付ける。
【０００４】
このような従来技術によるイメージセンサーの製造方法では、素子とレンズモジュールが分離されており、素子の画素アレイとレンズモジュール間の焦点距離の補正が必要であり、素子から画素アレイの位置によって素子におけるレンズモジュールの形態を変形しなければならない。更に、パッケージの大きさによってレンズモジュールの大きさも変更しなければならない問題点があった。
【０００５】
更にまた、素子をパッケージする際、異物により素子の上部が汚染されて不良が発生する原因になり、また、パッケージされた素子とレンズモジュール間の組立時に、ずれによる不良が発生したりするので、全体的なモジュールのサイズが大きいため、製品化する際に最終製品のサイズが大きくなるしかなかった。
【０００６】
また、素子のパッケージの工程時、ウエハーを加工して収率を確認し、ウエハーの後面を磨いた後から、パッケージを完了するまでの過程で、画素アレイに異物が混入した場合、製品不良が発生するようにになる。その上、パッケージ内部の異物や素子の切断時、素子の縁にあったシリコン粉が画素アレイに侵入して不良が生じる問題点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題点を解決するための本発明の目的は、パッケージ工程を進行する前に、素子製造の最後の段階で画素アレイの周辺に金属凸を形成して、流動性のある材質でレンズを形成した後、レンズの下面のへこんだ凹状の整列マークを利用して素子とレンズを取付けることで、イメージセンサー素子の製造時レンズモジュールを別途に製作せずに、直接的に素子上にレンズを取付けることができるレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するための本発明に係るレンズ内蔵型イメージセンサーの製造方法は、前記画素アレイ部と前記ＣＭＯＳロジック部及び前記メモリ部が一つのチップに集積化されるイメージセンサーにおいて、基板上に金属配線及び絶縁膜と最上金属層を蒸着する段階と、前記最上金属層を画素アレイの周辺にだけ残し、前記最上金属層の上に保護膜を蒸着する段階と、前記保護膜を蒸着してカラーフィルター工程を進行した後、パッド金属端子をオープンするマスク工程を進行して、保護膜の両端間へ最上金属層を露出させる段階と、前記最上金属層の上にチタニウム膜及び金属膜を蒸着する段階と、前記金属膜上に金属凸が形成される部分をオープンにした後に、電気メッキ方式を利用して金属凸を成長させる段階と、前記電気メッキにより成長した前記金属凸の下部の金属膜及びチタニウム膜を除去する段階と、前記画素アレイと整列するレンズを形成する段階と、整列マークを利用して前記素子とレンズを連結する段階と、を含むことを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記チタニウム及び金属膜は、スパッタリングまたは電気メッキ方式により蒸着することがいい。
【００１０】
また、前記金属膜及び金属凸は、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかであることがいい。
【００１１】
更に、前記電気メッキ方式を利用した金属凸の成長工程は、亜硫酸塩電解質を利用することが好ましい　。
【００１２】
更に、画素アレイが周辺にだけ残る最上金属層は、閉鎖型、流線型、一字状のうちいずれかの形態で形成することが好ましい。
【００１３】
また更に、前記レンズは、金属凸との一体化させるように凹状の整列マークを形成することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照にして本発明の好ましい実施形態について説明する。また、この実施形態は本発明の権利範囲を限定するのではなく、ただ、例示として提示したものである。
【００１５】
図１ないし図１０は本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【００１６】
まず、図１を参照すると、ＣＭＯＳイメージセンサーにおいては、ＣＭＯＳと画素形成工程を進行して金属配線１０１を形成する。そして、従来の技術とは異なり、カラーセンサーを具現するためにカラーフィルターの形成工程を経ないで金属間絶縁膜１０２を蒸着した後、ボンディングパッド金属端子部のみをオープンするマスク工程を進行する。次に、エッチング工程を進行した後、金属間絶縁膜１０２の上部に最上金属層１０３を８０００Åの厚さで蒸着してマスク工程を進行する。
【００１７】
この時、図２を参照すると、ボンディングパッド金属端子部１０５は金属パターンが残るようにする。尚且つ、画素アレイ部Ａの外周縁に幅６０（ｍ以上の金属が残るようにパターニングする。この時、金属帯は閉鎖型で全て連結しても良く、中途で絶えてもいい。更には、凹状の整列マークが生じるようにパターニングしなければならない。
【００１８】
ここで、前記画素アレイが周辺にだけ残る最上金属層は、閉鎖型のみならず、流線型、一字状の中でいずれかの形態で形成することもできる。
【００１９】
続いて、一般的な工程により保護膜を蒸着し、カラーセンサーを具現するためにカラーフィルター形成工程を進行した後、集光能力を高めるためにマイクロレンズを素子上部の個別画素に形成する。その次に、パッド金属端子１０５をオープンするマスク工程を進行する。この時、保護膜１０４の両端間に最上金属層１０３が露出するようにマスク工程を行なわなければならないが、最上金属層１０３と最上金属オープン部との距離が２０（ｍ以上になるようにする。
【００２０】
図３を参照にすると、図に示すように、最上金属層１０３と後続の工程で蒸着される金属凸との接着力を高めるために、チタニウム膜１０６を４０００Åの厚さで蒸着する。次に、チタニウム膜１０６の上部に金属凸を形成するための金属膜１０７を蒸着する。この時、金属膜はウエハーの全面にスパッタリング方法または電気メッキ方式で金（Ａｕ）を１０００Åの厚さで蒸着する。
【００２１】
ここで、前記金属膜及び金属凸はＡｕのみならず、Ａｇ、Ｃｕのうちいずれかを利用することもできる。
【００２２】
次に、図４に示すように、金属凸を形成する部分だけをオープンさせるためのフォトレジストパターン１０８を形成するが、オープン部は３０（ｍ以上になるようにする。
【００２３】
続いて、図５に示すように、ウエハーを電解質溶液で使用する亜硫酸塩に漬し、ウエハーには陰極を、電解質溶液には両極を接続して化学反応を起こして前期金属膜１０７から金属凸１０７’が成長するようにする。この時、メッキされた金がフォトレジストパターン１０８の上に出ない厚さで形成しなければならない。
【００２４】
次に、図６に示すように、フォトレジストパターン１０８を除去する。
【００２５】
続いて、図７に示すように、メッキされた金属凸１０７’の下部に形成された金属膜１０７及びチタニウム膜１０６を除去する。
【００２６】
図８を参照にすると、図８はレンズ部を示す図面で、下面が四角であり、上部はレンズの役割をする。この時、画素アレイのサイズを考慮して直径を定め、焦点距離を考慮して曲律半径を定め、レンズ１０９下部の四角面の厚さも焦点距離を考慮して定める。
【００２７】
次に、図９は、上部に形成された素子の配列位置を示す図面で、金属凸を閉鎖型で作る場合、レンズ１０９の下面も閉鎖型で作らなければならず、凹状の整列マークもレンズの下面に形成しなければならない。
【００２８】
次に、図１０は、前記レンズ部１０９と素子を結合し取付けてレンズ内蔵型イメージセンサーを製作する図面で、レンズを素子上に載置する際、整列マーク１１０を一致させれば容易に結合できる。また、レンズの下面を画素アレイ部分の高さぐらい除去して画素アレイがレンズ部に触れないようにしても良くて、ウエハーの後面を磨いてレンズを取付けてもいい。このようにすれば、コストの低減や工程の安全性面で有利である。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、パッケージ工程を進行する前に、素子製造の最後の段階で画素アレイの周辺に金属凸を形成して、流動性のある材質でレンズを形成した後、レンズの下面のへこんだ凹状の整列マークを利用して素子とレンズを連結することで、イメージセンサー素子の製造時レンズモジュールを別途に製作せず、直接的に素子上にレンズを取付けることができるので、素子のパッケージ工程で発生する異物の混入による不良を防止できる。また、レンズモジュールの焦点と素子との焦点のずれによる不良を完全に防止できる利点がある。
【００３０】
更にまた、素子とレンズを同一のチップにパッケージすることで、全体的なモジュールのサイズを減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【図２】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【図３】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【図４】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【図５】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【図６】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【図７】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【図８】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【図９】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【図１０】本発明に係るレンズ内蔵型ＣＭＯＳイメージセンサーの製造方法を示す図面である。
【符号の説明】
１０１　金属配線、１０２　絶縁膜、１０３　最上金属層、１０４　保護膜、１０５　パッド端子、１０６　チタニウム膜、１０７　金属膜、１０７’　　金属凸、１０８　フォトレジストパターン、１０９　レンズ、１１０　整列マーク。
【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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【図９】
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【図１０】
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