(57)【要約】【課題】  マイクロレンズを有するイメージセンサ（ＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤ）にバンプを形成するときに、マイクロレンズの損傷や変形を防止し、パーティクルが吸着しても除去が容易なイメージセンサ及びその製造方法を提供すること。【解決手段】  基板上に形成されたフォトダイオード（ＰＤ）を含む素子及びその上の素子保護膜（２０４）と、素子保護膜（２０４）の上に形成されたマイクロレンズ（２０９）と、マイクロレンズ（２０９）上に形成され、バンプ形成工程中にマイクロレンズ（２０９）を保護するためのマイクロレンズ保護膜（２００）と、マイクロレンズ保護膜（２００）及び素子保護膜（２０４）がエッチングされて形成されたパッドオープン部と、パッドオープン部に形成されたバンプ（２１３）とを備える。【選択図】    図２Ｅ
2005277409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードを有する素子及びその上の素子保護膜を形成するステップと、
該素子保護膜の上にマイクロレンズを形成するステップと、
該マイクロレンズの上に、後続するバンプ形成工程中に前記マイクロレンズを保護するためのマイクロレンズ保護膜を形成するステップと、
該マイクロレンズ保護膜及び前記素子保護膜を選択的にエッチングし、パッドオープン部を形成するステップと、
該パッドオープン部にバンプを形成するステップと
を含むことを特徴とするイメージセンサの製造方法。
【請求項２】
前記マイクロレンズ保護膜が、１００℃〜２００℃で形成されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項３】
前記マイクロレンズ保護膜が、前記マイクロレンズの形状に沿って均一な厚さに形成されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項４】
前記マイクロレンズ保護膜が、光透過性の無機物であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項５】
前記マイクロレンズ保護膜が、酸化膜、酸化窒化膜及び窒化膜からなる群の中から選択されたいずれか１つの膜、若しくは前記群の中から選択された少なくとも２つの膜が積層された膜であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項６】
前記マイクロレンズ保護膜が、１００Å〜１００００Åの範囲の厚さの膜であることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項７】
前記バンプを形成するステップが、
前記パッドオープン部が形成された構造全体の上に接着層及びシード層を順に形成するステップと、
該シード層の上に、前記パッドオープン部が形成された領域に対応してオープンされたフォトレジストパターンを形成するステップと、
該フォトレジストパターンのオープン部内にバンプ用金属を形成するステップと、
前記フォトレジストパターンを除去するステップと、
露出した前記シード層及び接着層を全面エッチングにより除去するステップと
を含むことを特徴とする請求項１ないし請求項６の何れかに記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項８】
前記全面エッチングステップの後に、パーティクルを除去するステップをさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項９】
基板上に形成されたフォトダイオードを有する素子及びその上の素子保護膜と、
該素子保護膜の上に形成されたマイクロレンズと、
該マイクロレンズの上に形成され、バンプ形成工程中に前記マイクロレンズを保護するためのマイクロレンズ保護膜と、
該マイクロレンズ保護膜及び前記素子保護膜がエッチングされて形成されたパッドオープン部と、
該パッドオープン部に形成されたバンプと
を備えることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項１０】
前記マイクロレンズ保護膜が、前記マイクロレンズの形状に沿って均一な厚さに形成されることを特徴とする請求項９に記載のイメージセンサ。
【請求項１１】
前記マイクロレンズ保護膜が、光透過性の無機物であることを特徴とする請求項９に記載のイメージセンサ。
【請求項１２】
前記マイクロレンズ保護膜が、酸化膜、酸化窒化膜及び窒化膜のからなる群の中から選択されたいずれか１つの膜、若しくは前記群の中から選択された少なくとも２つの膜が積層された膜であることを特徴とする請求項９に記載のイメージセンサ。
【請求項１３】
前記マイクロレンズ保護膜が、１００Å〜１００００Åの範囲の厚さの膜であることを特徴とするイメージセンサ。
【請求項１４】
前記イメージセンサが、ＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤであることを特徴とする請求項９〜請求項１３の何れかの項に記載のイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサ及びＣＣＤイメージセンサなどのイメージセンサ及びその製造方法に関し、特にイメージセンサのバンプ形成工程に適したイメージセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体チップのパッケージ技術として、超小型パッケージのための様々なＣＳＰ（Ｃｈｉｐ  ｓｉｚｅ  ｐａｃｋａｇｅ）技術が用いられており、ＣＳＰのためにチップのパッドにはワイヤボンディングの代りにバンプ（Ｂｕｍｐ）が形成される。
【０００３】
図１Ａ〜図１Ｅは、従来の技術に係るバンプを備えるＣＭＯＳイメージセンサの製造過程を示す断面図である。
【０００４】
図１Ａに示されているように、ＣＭＯＳイメージセンサは、基板１０１にフォトダイオード（ＰＤ）１０２、フィールド酸化膜ＦＯＸ、層間絶縁膜ＩＬＤを形成し、さらに、金属配線１０３を形成した後、保護膜１０４を形成している。保護膜１０４は、酸化膜と窒化膜を積層させて形成するのが一般的である。
【０００５】
フォトダイオード１０２が形成された単位画素領域では、保護膜１０４上に第１平坦化膜１０６が形成され、第１平坦化膜１０６上にはフォトダイオード１０２領域に対応するカラーフィルタ１０７が形成される。カラーフィルタ１０７上には第２平坦化膜１０８が形成され、その上にマイクロレンズ１０９が形成される。
【０００６】
マイクロレンズ１０９は、有機物フォトレジストを塗布し、露光及び現像によるパターニング後、パターニングされたフォトレジストを熱工程によってフロー（ｆｌｏｗ）させて形成するのが一般的である。
【０００７】
次いで、マスク及びエッチング工程を行って保護膜１０４をエッチングすることによって、バンプが形成される部分の金属をオープンさせ、パッドオープン部１０５を形成する。パッドオープン部１０５は、周辺回路領域に形成される。
【０００８】
次いで、図１Ｂ〜図１Ｅは、パッドオープン部１０５にバンプを形成する一連の過程を示す断面図である。
【０００９】
バンプを形成する方法として、まず接着力向上のためのチタン（Ｔｉ）接着層１１０と金シード層１１１とを連続して蒸着により形成する（図１Ｂ）。次いで、金バンプが形成される領域であるパッドオープン部１０５が露出するように、フォトレジスト１１２パターンを形成し（図１Ｃ）、金メッキしてフォトレジスト１１２がオープンされた領域にだけ金バンプ１１３を形成する（図１Ｄ）。次いで、フォトレジスト１１２を除去した後、全面エッチングを行い、バンプ以外の領域の金シード層１１１とチタン接着層１１０とを除去する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、このような従来の技術のイメージセンサの製造方法では、マイクロレンズ１０９が露出した状態でバンプ形成処理が行われる。そのため、マイクロレンズ１０９が、バンプ形成処理において損傷を受けたり変形したりする。また、パーティクルの吸着により黒点不良といった問題も発生する。
【００１１】
すなわち、マイクロレンズが露出した状態で接着層及びシード層が形成されるが、この時接着層及びシード層がスパッタリング蒸着法で形成されるため、図１Ｂに示したように、比較的柔らかい有機物フォトレジストであるマイクロレンズはスパッタリングによって損傷を受ける。また、バンプが形成された領域以外の接着層及びシード層を全面エッチングによって除去する時、マイクロレンズもエッチングによって損傷を受け、パーティクルが吸着するようになる。
【００１２】
そして、吸着したパーティクルは、マイクロレンズが有機物であるため洗浄によって除去することが困難となる。
【００１３】
本発明は、上記した従来のイメージセンサ及びその製造方法における問題を解決するためになされたものであって、その目的は、マイクロレンズを有するイメージセンサ（ＣＭＯＳイメージセンサまたはＣＣＤ）にバンプを形成するときに、バンプ工程時のマイクロレンズの損傷や変形を防止し、バンプ工程時にパーティクルが吸着してもそのパーティクルの除去が容易なイメージセンサ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明に係るイメージセンサは、基板上に形成されたフォトダイオードを有する素子及びその上の素子保護膜と、該素子保護膜の上に形成されたマイクロレンズと、該マイクロレンズの上に形成され、バンプ形成工程中に前記マイクロレンズを保護するためのマイクロレンズ保護膜と、該マイクロレンズ保護膜及び前記素子保護膜がエッチングされて形成されたパッドオープン部と、該パッドオープン部に形成されたバンプとを備える。
【００１５】
また、本発明に係るイメージセンサの製造方法によれば、フォトダイオードを有する素子及びその上の素子保護膜を形成するステップと、該素子保護膜の上に、マイクロレンズを形成するステップと、該マイクロレンズの上に、後続するバンプ形成工程中に前記マイクロレンズを保護するためのマイクロレンズ保護膜を形成するステップと、該マイクロレンズ保護膜及び前記素子保護膜を選択的にエッチングし、パッドオープン部を形成するステップと、該パッドオープン部にバンプを形成するステップとを含む。好ましくは、該バンプ形成後にパーティクルを除去するステップをさらに含むことができる。
【００１６】
上述したように本発明は、バンプ形成工程の前にマイクロレンズ上にマイクロレンズ保護膜を形成し、バンプ形成工程時のマイクロレンズの損傷や変形を防止する。
【００１７】
そして、保護膜は１００℃〜２００℃で蒸着される低温工程で形成されることが好ましいが、これはマイクロレンズ形成後に高温工程が行われる場合、カラーフィルタ及びマイクロレンズの光特性が劣化するためである。
【００１８】
また、マイクロレンズ保護膜は光透過性が良好な、半球形状のマイクロレンズ形状で、均一な厚さに形成されることが好ましい。これは、マイクロレンズが有する光集束の固有機能を低下させないためである。その厚さは、１００Å〜１００００Åの範囲に形成され得る。
【００１９】
また、保護膜は光透過性が良い無機物を利用することが好ましいが、これはバンプ形成工程時に発生するパーティクルが無機物上で容易に除去されるためである。利用可能な無機物には、酸化膜、酸化窒化膜、窒化膜などがある。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、バンプ形成工程中にマイクロレンズの損傷及び変形を防止することができ、バンプ形成工程時に吸着するパーティクルの除去が容易であり、収率の向上及び光特性の低下を防止できるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明に係るイメージセンサ及びその製造方法を実施するための最良の形態を図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図２Ａ〜図２Ｅは、本発明の好ましい実施の形態に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【００２３】
図２Ａは、基板２０１上にフォトダイオード（ＰＤ）２０２、フィールド酸化膜ＦＯＸ、層間絶縁膜ＩＬＤを備える素子を形成し、さらに金属配線２０３を形成した後、素子保護膜２０４を形成したＣＭＯＳイメージセンサの状態を示している。素子保護膜２０４は、酸化膜と窒化膜とを積層して形成される。
【００２４】
次いで、フォトダイオード２０２が形成された単位画素領域では、素子保護膜２０４上に第１平坦化膜２０６が形成され、第１平坦化膜２０６上にはフォトダイオード２０２領域に対応してカラーフィルタ２０７が形成される。カラーフィルタ２０７上には第２平坦化膜２０８が形成され、その上にマイクロレンズ２０９が形成される。
【００２５】
マイクロレンズ２０９は、有機物フォトレジストを塗布し、露光及び現象によるパターニング後、パターニングされたフォトレジストを熱工程によりフローさせて形成する。
【００２６】
次いで、マイクロレンズ２０９が形成された基板構造全体の上に、光透過性が良好で、低温工程での形成が可能であり、かつ吸着したパーティクルの除去が容易な材料を用いて、マイクロレンズ保護膜２００をマイクロレンズ２０９の形状に沿って均一な厚さに形成する。マイクロレンズ保護膜２００の厚さは、１００Å〜１００００Åであることが好ましい。本実施の形態では酸化膜を利用する。酸化膜は、１００℃〜２００℃の低温で形成が可能であり、光透過性に優れており、無機物であるため、後続するバンプ形成工程時に吸着したパーティクルを洗浄によって容易に除去できる。また、酸化膜の代わりに、酸化窒化膜、又は窒化膜を使用してもよく、酸化膜、酸化窒化膜及び窒化膜を、２種以上組合わせて積層してもよい。
【００２７】
次いで、マスク及びエッチング工程を行い、マイクロレンズ保護膜２００及び素子保護膜２０４をエッチングすることにより、バンプが形成される部分の金属をオープンさせてパッドオープン部２０５を形成する。
【００２８】
次いで、図２Ｂ〜図２Ｅに示したように、パッドオープン部２０５に以下の方法でバンプを形成する。
【００２９】
まず、接着力向上のためのチタン（Ｔｉ）接着層２１０と金シード層２１１とを連続して蒸着により形成する（図２Ｂ）。次いで、金バンプが形成される領域であるパッドオープン部２０５の領域が露出するようにフォトレジスト２１２パターンを形成し（図２Ｃ）、金メッキし、フォトレジスト２１２がオープンされた領域にだけ金バンプ２１３を形成する（図２Ｄ）。次いで、フォトレジスト２１２を除去した後、全面エッチングを行い、バンプ以外の領域の金シード層２１１とチタン接着層２１０とを除去する。
【００３０】
次いで、必要に応じて洗浄を行い、マイクロレンズ保護膜２００上に吸着したパーティクルを除去する。この時、保護膜２００は無機物であるため、その上に吸着したパーティークルの除去が容易である。
【００３１】
本発明において、接着層及びシード層の形成は、スパッタリングを用いた蒸着によって形成されるが、この時マイクロレンズ２０９はマイクロレンズ保護膜２００によって覆われているため、スパッタリングによる損傷を受けない。また、バンプ形成後に接着層とシード層とを全面エッチングする時、マイクロレンズ２０９が保護されているためエッチングによる損傷も受けない。
【００３２】
尚、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明に係る技術的思想から逸脱しない範囲内で様々な変更が可能であり、それらも本発明の技術的範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１Ａ】従来の技術に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【図１Ｂ】従来の技術に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【図１Ｃ】従来の技術に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【図１Ｄ】従来の技術に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【図１Ｅ】従来の技術に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【図２Ａ】本発明に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【図２Ｂ】本発明に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【図２Ｃ】本発明に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【図２Ｄ】本発明に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【図２Ｅ】本発明に係るイメージセンサの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
２００      マイクロレンズ保護膜
２０１      基板
２０２      フォトダイオード
２０３      金属配線
２０４      素子保護膜
２０５      パッドオープン部
２０６      第１平坦化膜
２０７      カラーフィルタ
２０８      第２平坦化膜
２０９      マイクロレンズ
２１０      チタン（Ｔｉ）接着層
２１１      金シード層
２１２      フォトレジスト
２１３      金バンプ
【図１Ａ】
2005277409.tif 000003
【図１Ｂ】
2005277409.tif 000004
【図１Ｃ】
2005277409.tif 000005
【図１Ｄ】
2005277409.tif 000006
【図１Ｅ】
2005277409.tif 000007
【図２Ａ】
2005277409.tif 000008
【図２Ｂ】
2005277409.tif 000009
【図２Ｃ】
2005277409.tif 000010
【図２Ｄ】
2005277409.tif 000011
【図２Ｅ】
2005277409.tif 000012