(57)【要約】【課題】  受光領域とフィルタ膜との重ね合わせ精度を向上できるようにし、撮像装置を小型化できるようにした撮像装置の製造方法及び撮像装置を提供する。【解決手段】  光源から受けた光を電気信号に変換するイメージセンサ１００の製造方法であって、受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが形成されたＣＣＤ素子１０上に光透過膜２１を形成し、この光透過膜２１上に遮光膜２３を形成する。次に、受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの上方を露出させ、この受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ以外のＣＣＤ素子１０の上方全面を覆うように、遮光膜２３をパターニングする。その後、このパターニングされた遮光膜２３下から露出した光透過膜２１上に、光源から受けた光のうち特定の光だけを透過させるフィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂをそれぞれ形成する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から受けた光を電気信号に変換する撮像装置の製造方法であって、
受光領域が形成された回路素子上に光透過性の保護膜を形成する工程と、
前記保護膜上に遮光膜を形成する工程と、
前記受光領域の上方を露出させ、当該受光領域以外の前記回路素子の上方全面を覆うように前記遮光膜をパターニングする工程と、
前記光源から受けた光のうち特定の光だけを透過させるフィルタ膜をパターニングされた前記遮光膜下から露出した前記保護膜上に形成する工程と、を含むことを特徴とする撮像装置の製造方法。
【請求項２】
前記遮光膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて行うことを特徴とする請求項１に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項３】
前記フィルタ膜の形成は、インクジェット方式の印刷技術を用いて行うことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の撮像装置の製造方法。
【請求項４】
光源から受けた光を電気信号に変換する撮像装置において、
受光領域が設けられた回路素子と、
前記回路素子上に設けられた光透過性の保護膜と、
前記受光領域の上方を露出させ、当該受光領域以外の前記回路素子の上方全面を覆うように前記保護膜上に設けられた遮光膜と、
前記遮光膜下から露出した前記保護膜上に設けられて、前記光源から受けた光のうち特定の光だけを透過させるフィルタ膜とを備え、
前記遮光膜は、ウエーハプロセスによりパターニングされていることを特徴とする撮像装置。
【請求項５】
前記受光領域の縦、横の長さは、当該受光領域の上方にある前記フィルタ膜の縦、横の長さよりもそれぞれ小さいことを特徴とする請求項４に記載の撮像装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、撮像装置の製造方法及び撮像装置に関し、特に、光源からの光をＲＧＢ（Ｒ：赤色、Ｇ：緑色、Ｂ：青色）の３原色等に色分解し、この分解された光を各色ごとにそれぞれ受光して電気信号に変換するイメージセンサ等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、デジタルビデオカメラや、スキャナ等に搭載される撮像装置として、ＣＣＤ（ｃｈａｒｇｅ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサや、ＭＯＳイメージセンサ等が知られている。この種のイメージセンサは、半導体回路素子とカラーフィルタ等から構成されている。半導体回路素子には、基板としてシリコン基板等が用いられ、このシリコン基板上に光源からの光を色毎にそれぞれ単独で受光し電気信号に変換する受光領域と、この受光領域によって光電変換された電気信号を所定のタイミングで転送するＭＯＳトランジスタ等が形成されている。
【０００３】
また、カラーフィルタは、光源からの光を例えばＲＧＢの３原色に色分解するものである。このカラーフィルタには、基板としてガラス基板が用いられ、このガラス基板上に遮光膜と、フィルタ膜とが形成されている。具体的には、このフィルタ膜は、光源からの光のうち赤色（Ｒ）の光だけを透過させる赤色のフィルタ膜と、緑色（Ｇ）の光だけを透過させる緑色のフィルタ膜と、青色（Ｂ）の光だけを透過させる青色のフィルタ膜とから構成されている。
【０００４】
このようなフィルタ膜は、カラーフィルタを半導体回路素子の受光側に取り付けた時に、赤色のフィルタ膜が赤色の光を受光するための受光領域上に、緑色のフィルタ膜が緑色の光を受光するための受光領域上に、青色のフィルタ膜が青色の光を受光するための受光領域上にそれぞれくるように、その位置がそれぞれ決められている（例えば、特許文献１参照。）。これら各色のフィルタ膜は、例えばインクジェット方式の印刷技術によりガラス基板上に形成される（例えば、特許文献２、３参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１０７５３４号公報
【特許文献２】特開平９−２１９１１号公報
【特許文献３】特開平９−２６５０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の従来例に係るイメージセンサの製造方法によれば、半導体回路素子はウエーハプロセスを用いて製造し、カラーフィルタはインクジェット方式の印刷技術を用いて製造していた。そして、この別々に完成させた半導体回路素子と、カラーフィルタとを後工程で重ね合わせることにより、イメージセンサを完成させていた。
しかしながら、一般に、ウエーハプロセスや、インクジェット方式の印刷技術と比べて、半導体回路素子とカラーフィルタとの重ね合わせの精度は低い。このため、受光領域の直上方から多少ずれた位置にフィルタ膜が配置されてしまうおそれがあった。このような位置ずれは、半導体回路素子とカラーフィルタの微細化が進むほど顕著となる。また、カラーフィルタを構成するガラス基板の薄型化にも限界があった。それゆえ、従来技術では、イメージセンサのさらなる小型化は難しいという問題があった。
【０００６】
そこで、この発明はこのような問題を解決したものであって、受光領域とフィルタ膜との重ね合わせ精度を向上できるようにし、撮像装置を小型化できるようにした撮像装置の製造方法及び撮像装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するために、本発明に係る第１の撮像装置の製造方法は、光源から受けた光を電気信号に変換する撮像装置の製造方法であって、受光領域が形成された回路素子上に光透過性の保護膜を形成する工程と、前記保護膜上に遮光膜を形成する工程と、前記受光領域の上方を露出させ、当該受光領域以外の前記回路素子の上方全面を覆うように前記遮光膜をパターニングする工程と、前記光源から受けた光のうち特定の光だけを透過させるフィルタ膜をパターニングされた前記遮光膜下から露出した前記保護膜上に形成する工程と、を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明に係る第２の撮像装置の製造方法は、上述した第１の撮像装置の製造方法において、前記遮光膜のパターニングは、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術とを用いて行うことを特徴とするものである。
さらに、本発明に係る第３の撮像装置の製造方法は、上述した第１、第２の撮像装置の製造方法において、前記フィルタ膜の形成は、インクジェット方式の印刷技術を用いて行うことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明に係る第１から第３の撮像装置の製造方法によれば、ガラス基板等ではなく、保護膜を介して受光領域の上方にフィルタ膜を形成するので、撮像装置の厚さを薄くすることができる。また、受光領域の形成から遮光膜のパターニングまで、ウエーハプロセス（フォトリソグラフィ技術やエッチング技術等）を用いて連続して行うことが可能なので、フィルタ膜の形成領域を受光領域の上方に精度良く画定することができる。これにより、受光領域の上方にフィルタ膜を位置精度良く形成することができる。撮像装置のさらなる小型化に貢献することができる。
【００１０】
本発明に係る第１の撮像装置は、光源から受けた光を電気信号に変換する撮像装置において、受光領域が設けられた回路素子と、前記回路素子上に設けられた光透過性の保護膜と、前記受光領域の上方を露出させ、当該受光領域以外の前記回路素子の上方全面を覆うように前記保護膜上に設けられた遮光膜と、前記遮光膜下から露出した前記保護膜上に設けられて、前記光源から受けた光のうち特定の光だけを透過させるフィルタ膜とを備え、前記遮光膜は、ウエーハプロセスによりパターニングされていることを特徴とするものである。ここで、ウエーハプロセスとは、ウエーハ上にＩＣ（ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔ）を作り込む製造技術のことであり、例えばフォトリソグラフィ技術や、エッチング技術等のことである。
【００１１】
本発明に係る第１の撮像装置によれば、ガラス基板等ではなく、保護膜を介して受光領域の上方にフィルタ膜が設けられているので、撮像装置を薄型化することができる。また、フィルタ膜の形成領域を画定する遮光膜は、例えばフォトリソグラフィ技術とエッチング技術等のウエーハプロセスによりパターニングされているので、受光領域とフィルタ膜との重ね合わせ精度を向上することができる。これにより、撮像装置の小型化に貢献することができる。
【００１２】
また、本発明に係る第２の撮像装置は、上述した第１の撮像装置において、前記受光領域の縦、横の長さは、当該受光領域の上方にある前記フィルタ膜の縦、横の長さよりもそれぞれ小さいことを特徴とするものである。
本発明に係る第２の撮像装置によれば、受光領域上方のフィルタ膜の側辺は、当該受光領域の側辺よりもさらに外側へ張り出している。従って、当該フィルタ膜を透過した光だけを該受光領域上の全面に入射させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係る撮像装置の製造方法及び撮像装置について説明する。
図１は、本発明の実施形態に係るイメージセンサ１００の構成例を断面図である。このイメージセンサ１００は、光源からの光を例えばＲＧＢ（Ｒ：赤色、Ｇ：緑色、Ｂ：青色）の３原色に色分解し、この分解された光を各色ごとにそれぞれ受光して電気信号に変換し、出力する撮像装置である。
【００１４】
図１に示すように、このイメージセンサ１００は、大きく分けて、ＣＣＤ素子１０と、カラーフィルタ２０等から構成されている。カラーフィルタ２０は、光源からの光を例えば３原色（Ｒ：赤、Ｇ：緑、Ｂ：青）に色分解するものである。また、ＣＣＤ素子１０は、このカラーフィルタ２０によって色分解された光を、各色毎にそれぞれ受光し、受光した光を色毎にそれぞれ電気信号に変換して出力するものである。
【００１５】
図１に示すように、このＣＣＤ素子１０は、例えばｐ型のシリコン基板１と、このシリコン基板１上に設けられた受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、これらの受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂによって光電変換された電気信号をそれぞれ所定のタイミングで転送するために、シリコン基板１上に設けられた複数のＭＯＳトランジスタ（図示せず）と、シリコン基板１上に設けられたＩＣ保護膜５と、パッド電極７等を備えている。
【００１６】
これらの中で、受光領域３Ｒ，３Ｇ、３Ｂは、例えばｐ型のシリコンウエーハ１にリン等のｎ型不純物がドープされて形成されたｎ型の不純物拡散層である。これらの受光領域３Ｒ，３Ｇ、３Ｂは、ＣＣＤ素子１０内にそれぞれ複数個設けられている。受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの平面視での形状（以下で、平面形状という）は、例えば正方形である。
また、ＩＣ保護膜５は、これらの受光領域３Ｒ，３Ｇ、３Ｂと、図示しないＭＯＳトランジスタ等を覆い、かつパッド電極を露出させるようにして、シリコンウエーハ上に設けられている。このＩＣ保護膜５は、例えばシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）であり、その膜厚は例えば２２０００［Å］程度である。さらに、パッド電極７は、例えばアルミ合金等からなるものである。このパッド電極７は、例えば図示しないＭＯＳトランジスタのソース又はドレイン、或いはゲート電極等に接続されている。
【００１７】
一方、カラーフィルタ２０は、光透過膜２１と、遮光膜２３と、赤色のフィルタ膜２５Ｒと、緑色のフィルタ膜２５Ｇと、青色のフィルタ膜２５Ｂと、保護膜２７等を備えている。これらの中で光透過膜２１は、例えばリンを添加したシリコン酸化膜、即ちＰＳＧ（ｐｈｏｓｐｈｏ  ｓｉｌｉｃａｔｅ  ｇｌａｓｓ）であり、その膜厚は例えば５０００〜２００００［Å］程度である。また、遮光膜２３は光透過膜２１上に設けられている。図１に示すように、この遮光膜２３下から受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの上方が露出しており、これら受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ以外のシリコンウエーハ１の上方全面は、遮光膜２３で覆われている。この遮光膜２３は、例えばクロム等の金属薄膜であり、その膜厚は例えば１０００［Å］程度である。
【００１８】
フィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂは、この遮光膜２３下から露出した光透過膜２１上にそれぞれ設けられている。具体的には、図１に示すように、赤色のフィルタ膜２５Ｒは受光領域３Ｒ上方の光透過膜２１上に設けられている。また、緑色のフィルタ膜２５Ｇは受光領域３Ｇ上方の光透過膜２１上に設けられている。さらに、青色のフィルタ膜２５Ｂは受光領域３Ｂ上方の光透過膜２１上に設けられている。
【００１９】
赤色のフィルタ膜２５Ｒは、例えば赤色に着色された有機物樹脂からなり、光源から受けた光のうち赤色の光だけを透過させる膜である。同様に、緑色のフィルタ膜２５Ｇは例えば緑色に着色された有機物樹脂からなり、光源から受けた光のうち緑色の光だけを透過させる膜である。青色のフィルタ膜２５Ｂは例えば青色に着色された有機物樹脂からなり、光源から受けた光のうち青色の光だけを透過させる膜である。これらのフィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂの平面形状は、受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの形状に略一致しており、例えば正方形である。
【００２０】
このような構成により、カラーフィルタ２０によって３原色（ＲＧＢ）に色分解された光は、赤色の光が受光領域３Ｒに、緑色の光が受光領域３Ｇに、青色の光が受光領域３Ｂにそれぞれ入射する。
図２は、赤色のフィルタ膜２５Ｒと受光領域３Ｒとの位置関係を示す拡大断面図である。このイメージセンサ１００では、受光領域３Ｒの中心の鉛直線上にフィルタ膜２５Ｒの中心が位置している。また、図３に示すように、受光領域３Ｒの縦、横の寸法長をＬ１とし、フィルタ膜２５Ｒの縦、横の寸法長をＬ２としたとき、Ｌ１とＬ２は、Ｌ２≧Ｌ１＋０．２［μｍ］×２を満たすように、その値がそれぞれ設定されている。即ち、受光領域３Ｒ上方のフィルタ膜２５Ｒの４つの側辺は、受光領域３Ｒの側辺よりもそれぞれ外側に０．２［μｍ］以上張り出している。従って、フィルタ膜２５Ｒを透過した光だけを受光領域３Ｒ上の全面に入射させることができる。これにより、フィルタ２５Ｒを通らない光の受光領域３Ｒへの入射を防ぐことができ、この意図しない光の入射による混色や、にじみ等を防止することができる。
【００２１】
また、図示しないが、このイメージセンサ１００では、受光領域３Ｇ及び３Ｂと、フィルタ膜２５Ｇ及び２５Ｇのそれぞれの縦、横の寸法長も、上記と同様（Ｌ２≧Ｌ１＋０．２［μｍ］×２）にそれぞれ規定されている。従って、緑、青の各色における混色や、にじみ等も防止することができる。
保護膜２７は、例えば、フィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂを覆うようにして、遮光膜２３と、光透過膜２１の露出面全体に設けられている。この保護膜２７は、例えばポリイミド等の有機樹脂であり、その膜厚は例えば２００００［Å］程度である。
【００２２】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、このイメージセンサ１００の製造方法を示す工程図である。なお、図３（Ａ）において、ＣＣＤ素子１０を完成させる工程までは、ウエーハプロセスを用いた周知のＣＣＤイメージセンサの製造方法と同様なので、その詳細説明は省略する。また、図３（Ａ）〜（Ｃ）において、１は例えばダイシング前のシリコンウエーハである。
【００２３】
図３（Ａ）において、ＣＣＤ素子１０を完成させた後で、このＣＣＤ素子１０上の全面に例えばＰＳＧからなる光透過膜を形成する。この光透過膜の形成は、例えばＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を用いて行う。次に、この光透過膜上の全面に、例えばクロム等の金属薄膜からなる遮光膜を形成する。この遮光膜の形成は、例えばスパッタリング法を用いて行う。
【００２４】
次に、図３（Ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ技術と、ドライエッチング技術とを用いて、この遮光膜２３をパターニングし、受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの上方に光透過膜２１を底面とする開口部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂをそれぞれ形成する。また、この開口部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂの形成と同時に、パッド電極７上から遮光膜２３を除去する。次に、フォトリソグラフィ技術と、ドライエッチング技術とを用いて、パッド電極７上から光透過膜２１を除去する。
【００２５】
次に、この遮光膜２３に形成された開口部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ内に、受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂにそれぞれ対応したフィルタ膜を形成する。即ち、図３（Ｃ）に示すように、受光領域３Ｒ上方の開口部３１Ｒ（図３（Ｂ）参照）内には赤色のフィルタ膜２５Ｒを形成する。また、受光領域３Ｇ上方の開口部内には緑色のフィルタ膜２５Ｇを、受光領域３Ｂ上方の開口部には青色のフィルタ膜２５Ｂをそれぞれ形成する。
【００２６】
これらのフィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂの形成は、例えばインクジェット方式の印刷技術を用いて行う。このように、インクジェット方式の印刷技術を採用することで、開口部３１Ｒ、３１Ｇ、３１Ｂ（図３（Ｂ）参照）内にフィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂをそれぞれ位置精度良く形成することができる。
また、インクジェット方式の印刷技術では、インクの吐出量を精度良く制御することができるので、フィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇと、２５Ｂのそれぞれの高さをＲＧＢの各色毎に揃えることができる。従って、各色毎の受光感度をＣＣＤ基板１０内で均一化することができ、画質の向上に貢献することができる。
【００２７】
次に、フィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂを覆うようにして、遮光膜２３と、光透過膜２１の露出面全体に例えばポリイミド等の有機樹脂からなる保護膜２７を形成する。この保護膜２７の形成は、例えばスピンコート法、印刷法により行う。これにより、図１に示したイメージセンサ１００を完成させる。
このように、本発明の実施形態に係るイメージセンサ１００の製造方法によれば、ガラス基板等ではなく、光透過膜２１を介して受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの上方にフィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂをそれぞれ形成するので、イメージセンサの厚さを薄くすることができる。
【００２８】
また、受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの形成から遮光膜２３のパターニングまで、ウエーハプロセス（フォトリソグラフィ技術やエッチング技術等）を用いて連続して行うことが可能なので、フィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂの形成領域を受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの上方に精度良く画定することができる。これにより、受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂの上方にフィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂを位置精度良く形成することができるので、イメージセンサをより一層小型化することができる。
【００２９】
この実施形態では、受光領域３Ｒ、３Ｇ、３Ｂが本発明の受光領域に対応し、ＣＣＤ素子１０が本発明の回路素子に対応している。また、光透過膜２１が本発明の光透過性の保護膜に対応し、遮光膜２３が本発明の遮光膜に対応している。さらに、フィルタ膜２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂが本発明のフィルタ膜に対応し、イメージセンサ１００が本発明の撮像装置に対応している。
【００３０】
なお、この実施形態では、受光領域３Ｒの縦、横の寸法長をＬ１とし、赤色フィルタ膜２５Ｒの縦、横の寸法長をＬ２としたとき、Ｌ２≧Ｌ１＋０．２［μｍ］×２を満たすように、Ｌ１とＬ２の値をそれぞれ規定する場合について説明した。しかしながら、フォトリソグラフィ技術におけるアライメント精度が０．２［μｍ］以下でも十分保てる場合には、Ｌ１とＬ２の値を、例えばＬ２≧Ｌ１＋０．１５［μｍ］×２を満たすようにそれぞれ規定してもよい。
【００３１】
この発明は、ＣＣＤイメージセンサや、ＣＭＯＳイメージセンサ等に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】イメージセンサ１００の構成例を示す断面図。
【図２】フィルタ膜２５Ｒと受光領域３Ｒとの位置関係を示す拡大断面図。
【図３】イメージセンサ１００の製造方法を示す工程図。
【符号の説明】
【００３３】
１  シリコン基板（シリコンウエーハ）、３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ  受光領域、５  ＩＣ保護膜、１０  ＣＣＤ素子、２１  光透過膜、２３  遮光膜、２５Ｒ、２５Ｇ、２５Ｂ  フィルタ膜、２７  保護膜、１００  イメージセンサ
【図１】
2005101443.tif 000003
【図２】
2005101443.tif 000004
【図３】
2005101443.tif 000005