(57)【要約】【課題】  レジストの塗布工程や除去工程を削減でき、残渣の発生を防止することができる固体撮像素子のエッチング装置及び半導体素子のエッチング方法を提供する。【解決手段】  固体撮像素子１０に設けられたボンディングパッド部１５の上部の層を除去し、該ボンディングパッド部１５を露呈させる固体撮像素子１０のエッチング方法であって、先端部が針状となっている電極部２８をボンディングパッド部１５の上方に配置し、電極部２８の先端部にプラズマを発生させて上部の層を除去することでボンディングパッド部１５を露呈させるパッド開口部１４ａを形成する。【選択図】  図２
2007005712.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体撮像素子に設けられたボンディングパッド部の上部の層を除去し、該ボンディングパッド部を露呈させる固体撮像素子のエッチング方法であって、
先端部が針状となっている電極部を前記ボンディングパッド部の上方に配置し、前記電極部の前記先端部にプラズマを発生させて前記上部の層を除去することで前記ボンディングパッド部を露呈させるパッド開口部を形成することを特徴とする固体撮像素子のエッチング方法。
【請求項２】
前記パッド開口部を形成した後、前記パッド開口部から露呈する前記ボンディングパッド部に、プラズマを発生させた電極部の先端部を接近させ又は接触させつつ、前記表面に付着した残渣を除去することを特徴とする請求項１に記載の固体撮像素子のエッチング方法。
【請求項３】
固体撮像素子に設けられたボンディングパッド部の上部の層を除去し、前記ボンディングパッド部を露呈させるパッド開口部を形成し、その後、前記パッド開口部から露呈する前記ボンディングパッド部の表面と前記電極部の前記先端部との間にプラズマを発生させることで、前記表面に付着した残渣を除去することを特徴とする固体撮像素子のエッチング方法。
【請求項４】
固体撮像素子に設けられたボンディングパッド部の上部の層を除去して該ボンディングパッド部を露呈させる半導体素子のエッチング装置であって、
前記固体撮像素子を支持する支持板と、
前記固体撮像素子を前記支持板に支持させた状態で、前記ボンディングパッド部の上部の層を除去する電極部と、を有し、
前記電極部の先端部が針状に形成され、前記電極部に電圧を印加することで、前記先端部にプラズマを発生させる電圧供給部が前記電極部に接続されていることを特徴とする固体撮像素子のエッチング装置。
【請求項５】
前記支持板と前記電極部とを内部空間に収容可能であり、プラズマを発生する際に前記内部空間を真空状態に維持できる処理室を備えていることを特徴とする請求項４に記載の固体撮像素子のエッチング装置。
【請求項６】
前記支持板を駆動し、前記固体撮像素子と前記電極部との相対位置を制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の固体撮像素子のエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、固体撮像素子のエッチング装置及び固体撮像素子のエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、図５に示すように、オンチップマイクロレンズを有する固体撮像素子１００において、例えば下記特許文献１のように、カラーフィルタ層１１６、マイクロレンズ１１７及び平坦化層１１８が形成された撮像領域１１２の周辺領域１１３にボンディングパッド部（以下、パッド部と称する）１１５が形成され、このパッド部１１５に図示しないボンディングワイヤを接続できるようにするため、パッド部１１５の上面に形成されている有機系材料膜にパッド開口部１１４ａを形成して、該パッド開口部１１４ａからパッド部１１５の上面を外部に露呈させる加工が施されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１６４８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来の固体撮像素子１００では、２層のポリ電極やパッド部を覆うようにプラズマ窒化膜（Ｐ−ＳｉＮ膜）１１４が形成されている。そして、パッド開口部１１４ａを形成する際に、パッド開口部１１４ａ以外の、撮像領域１１２を含む領域にフォトレジストを塗布してマスクする塗布工程と、露光工程と、現像工程とを行い、その後、フォトレジストを除去する工程を行うことで工数が増えてしまう点で改善の余地があった。
また、パッド開口部１１４ａを形成した後、フォトレジストを除去するために使用する有機溶剤に含まれる有機物がパッド開口部１１４ａから露呈したパッド部１１５上に残渣１２０となって残ってしまうことがあった。
さらに、フォトレジストの一部が撮像領域１１２の表面に残渣１２１として残ってしまうことがあった。特に、パッド部１１５上に残渣１２０が残留すると、ボンディングワイヤを適正に接続させることができなくなることが懸念される。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、レジストの塗布工程や除去工程を削減でき、残渣の発生を防止することができる固体撮像素子のエッチング装置及び固体撮像素子のエッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の上記目的は、固体撮像素子に設けられたボンディングパッド部の上部の層を除去し、該ボンディングパッド部を露呈させる固体撮像素子のエッチング方法であって、先端部が針状となっている電極部を前記ボンディングパッド部の上方に配置し、前記電極部の前記先端部にプラズマを発生させて前記上部の層を除去することで前記ボンディングパッド部を露呈させるパッド開口部を形成することを特徴とする固体撮像素子のエッチング方法によって達成される。
【０００７】
本発明の固体撮像素子のエッチング方法は、電極部の先端部に局所的にプラズマを発生させてプラズマエッチングを行うことでパッド開口部を形成することができる。このため、従来のように、パッド開口部を形成する領域以外の領域にレジストを塗布し、露光、現像、及び、除去するといった工程を行う必要がないため、これら工程を省くことで、固体撮像素子の製造にかかる工数を少なくすることができる。
また、フォトレジストを塗布しないことから、フォトレジストを除去するための有機溶剤が使用されず、有機溶剤がパッド開口部から露呈するパッド部において残渣となることがない。
さらに、局所的にプラズマエッチングを行うため、フォトレジストの一部が撮像領域の表面に残渣として残ってしまうことがなく、ボンディングワイヤを適正に接続させることができなくなることを防止できる。
【０００８】
上記本発明の固体撮像素子のエッチング方法において、パッド開口部を形成した後、パッド開口部から露呈するボンディングパッド部に、プラズマを発生させた電極部の先端部を接近させ又は接触させつつ、表面に付着した残渣を除去することが好ましい。こうすれば、ボンディングパッド部の露呈した表面に製造工程中に残渣が発生しても、プラズマによって残渣を除去することで、ボンディングワイヤを適正に接続させることができる。
【０００９】
また、本発明の上記目的は、固体撮像素子に設けられたボンディングパッド部の上部の層を除去して前記ボンディングパッド部を露呈させるパッド開口部を形成し、その後、前記パッド開口部から露呈する前記ボンディングパッド部の表面と前記電極部の前記先端部との間にプラズマを発生させることで、前記表面に付着した残渣を除去することを特徴とする固体撮像素子のエッチング方法によって達成される。
【００１０】
本発明の固体撮像素子のエッチング方法は、従来のようにレジストの塗布を行うことでパッド開口部を形成する場合であっても、電極部の先端部にプラズマを発生させて、ボンディングパッド部の表面に接近又は接触させることで、プラズマによってパッド部の表面に付着した有機溶剤又はフォトレジストからなる残渣を除去することができる。このため、ボンディング工程において、ボンディングワイヤの接触が残渣によって阻害されることなく、パッド部に適正に接続させることができる。
【００１１】
さらに、本発明の上記目的は、固体撮像素子に設けられたボンディングパッド部の上部の層を除去し、該ボンディングパッド部を露呈させる半導体素子のエッチング装置であって、前記固体撮像素子を支持する支持板と、前記固体撮像素子を前記支持板に支持させた状態で、前記ボンディングパッド部の上部の層を除去する電極部と、を有し、前記電極部の先端部が針状に形成され、前記電極部に電圧を印加することで、前記先端部と前記ボンディングパッド部の上部の層との間でプラズマを発生させる電圧供給部が前記電極部に接続されていることを特徴とする固体撮像素子のエッチング装置によって達成される。
【００１２】
本発明の固体撮像素子のエッチング装置は、ボンディングパッド部の上部の層を除去するための電極部が設けられ、この電極部の先端部が針状に形成されている。電極部の先端部がボンディングパッド部の上部に位置するように、支持板を調整することで、固体撮像素子のボンディングパッド部の上部のみに局所的にプラズマエッチングを行うことができる。そして、エッチング装置によってプラズマエッチングを行うことでによってパッド開口部の形成や該パッド開口部から露呈したパッド部の表面の残渣を除去することができる。
【００１３】
上記エッチング装置は、電極部の先端部の周囲に設けられた外筒部を有し、外筒部と先端部との間の空間に絶縁体が設けられていることが好ましい。こうすれば、外筒部と電極部の先端部との間における放電を防止できる。
【００１４】
支持板と、電極部とを内部空間に収容可能であり、電極部からプラズマを発生する際に内部空間を真空状態に維持できる処理室を備えていることが好ましい。こうすれば、処理室の内部空間を真空状態に維持し、この内部空間において半導体素子に対してプラズマエッチングを行うことができる。
【００１５】
支持板を駆動し、固体撮像素子と前記電極部との相対位置を制御する制御部が設けられていることが好ましい。こうすれば、制御部によって固体撮像素子を支持する支持板を位置制御することで、電極部と固体撮像素子との相対位置を適宜設定することができ、例えば、固体撮像素子の異なる位置に設けられた複数のパッド部の各位置に応じて、各パッド部の上部から電極部によりプラズマエッチングを行うことができるようになる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、レジストの塗布工程や除去工程を削減でき、残渣の発生を防止することができる固体撮像素子のエッチング装置及び固体撮像素子のエッチング方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明にかかる固体撮像素子のエッチング方法及びエッチング装置の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
先ず、固体撮像素子のエッチング方法の一実施形態を説明する。図１及び図２、本発明に係る固体撮像素子のエッチング方法の手順を示す図である。
図１（ａ）を参照すると、固体撮像素子１０の半導体基板１１は、シリコン基板等からなり、その上面の所定位置にはスパッタリング等によってアルミ膜を形成した後、フォトリソグラフィによってアルミ電極のボンディングパッド部（以下、パッド部という。）１５が形成されている。
【００１８】
半導体基板１１上には、光電変換領域１２と、ボンディングパッド部１５が埋設された周辺領域１３とがそれぞれ形成される。
半導体基板１１の光電変換領域１２には、特に図示しないが、光を受光して電荷に変換するフォトダイオード、電荷を転送する電荷転送部、転送クロック信号を印加するポリシリコン電極、絶縁膜、上記フォトダイオードを除く他の部材を入射光から遮光する遮光膜等が設けられている。
【００１９】
光電変換領域１２及びパッド部１５を含む半導体基板１１の上面には、保護膜としてプラズマ窒化膜１４が被覆される。
【００２０】
次に、本実施形態では、被覆されたプラズマ窒化膜１４の表面に平坦化を行う。プラズマ窒化膜１４表面の平坦化としては、ＣＭＰ（化学的機械的研磨）、又は、エッチバック等のＲＩＥ（異方性エッチング）を適用することができる。
【００２１】
図１（ｂ）に示すように、上記平坦化を行うことにより、半導体基板１１の上面に形成されたプラズマ窒化膜１４における、光電変換領域１２及びパッド部１５上の段差を除去することができる。
【００２２】
ここで、プラズマ窒化膜１４を平坦化するとともに、同じ平坦化工程によってその膜厚を薄くしている。具体的には、平坦化により、パッド部１５上に残存するプラズマ窒化膜１４の膜厚が３０ｎｍから１７０ｎｍになるようにする。平坦化を行うことで、パッド部１５上に残存するプラズマ窒化膜１４の膜厚をより薄くすることができる。
【００２３】
平坦化の後、図１（ｃ）に示すように、光電変換領域１２に、カラーフィルタ層１６を含む平坦化層１８を形成する。カラーフィルタ層１６は色素含有する感光性樹脂を用いてフォトリソブラフィ等により形成される。平坦化層１８は、カラーフィルタ層１６上にスピンコート塗布等により形成される。
【００２４】
平坦化層１８上に、各画素領域上にマイクロレンズ層１７を形成する。マイクロレンズ層１７は、平坦化層１８上面にフォトリソグラフィ及び熱リフローによって形成された感光性樹脂膜である。具体的には、感光性樹脂膜を紫外線で露光、現像させてパターニングし、マイクロレンズ形状のマスクを形成する。そして、異方性プラズマエッチングにより、マイクロレンズ形状の感光性樹脂膜を透明有機系膜に転写することで形成される。
【００２５】
次に、図２（ａ）から（ｃ）を参照して、パッド部１５にパッド開口１４ａを形成する手順を説明する。また、図３及び図４を参照して本発明にかかる固体撮像素子のエッチング装置を説明する。
まず、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、保護膜１４の上面においてパッド部１５が形成された領域の上方にプラズマ供給部２３を配置し、プラズマ供給部２３にプラズマを発生させて、パッド部１５を覆う上部の層、つまり、保護膜１４をプラズマエッチングにより除去し、パッド開口１４ａを形成する。こうして、パッド部１５がパッド開口１４ａから露出する。
【００２６】
図３は、固体撮像素子のエッチング装置の一実施形態を示す図である。エッチング装置２０は、エッチング処理の対象となるワーク（本実施系形態では、図２に示す固体撮像素子１０）Ｗを支持する支持板２４を有している。支持板２４は、上面にワークＷが位置決めしつつ固定保持され、後述する制御部によってその位置を駆動制御される駆動ステージとして機能する。
【００２７】
エッチング装置２０は、ワークＷを支持板２４に支持させた状態で、ボンディングパッド部１５を覆う保護膜１４をプラズマ供給装置２２によって除去する。プラズマ供給装置２２にはプラズマ供給部２３が設けられ、該プラズマ供給部２３がその先端部を支持板２４側に向いた状態となるように固定されている。
【００２８】
エッチング装置２０は、処理室２１を備え、処理室２１の内部空間にプラズマ供給装置２２と支持板２４とが収容されている。プラズマを発生する際には、処理室２１が真空状態に維持され、プラズマ供給装置２２のプラズマ供給部２３の近傍にプラズマが発生する。処理室２１には、吸気口２５と排気口２６とが設けられ、矢印に示すように処理室２１の内部空間の雰囲気ガスの換気を行うことができる。
【００２９】
支持板２４にはステージ駆動部３１が接続され、ステージ駆動部３１の駆動によって固体撮像素子を固定させた上面の面方向の位置が調整される。ステージ駆動部３１には制御部３２が接続されている。制御部３２の制御によって、ステージ駆動部３１が駆動し、支持板２４の位置を調整することができる。こうして、制御部３２は、固体撮像素子１０とプラズマ供給部２３との相対位置を制御する。
【００３０】
図４は、本実施形態のプラズマ供給部２３の構成を説明する図である。図４に示すように、プラズマ供給部２３は、先端部が針状に形成された電極部２８と、電極部２８の先端部の周囲を覆うように設けられた外筒部２９とを有している。電極部２８と外筒部２９との間には絶縁体３４が形成されている。また、電極部２８と、外筒部２９とには、電圧供給部３３が接続されている。
【００３１】
ワークＷにプラズマ処理を施す際には、電圧供給部３３を起動して所定の電圧を電極部２８と外筒部２９とに印加する。すると、電圧が印加された電極部２８の先端部（図４において下方端部）でプラズマが発生し、また、先端部と基板１１との間で発生したプラズマによりパッド部１５を覆う保護膜１４を除去することができる。
【００３２】
本実施形態のエッチング方法においては、図２（ａ）に示すように、パッド部１５の上方に位置するように制御部３２によってステージ駆動部３１を駆動させて、ワークＷである固体撮像素子１０に対するプラズマ供給部２３の位置を制御する。そして、プラズマ供給部２３が固体撮像素子１０のパッド部１５上に位置させたことを、図示しないモニタや位置センサ部によって検知する。その後、プラズマ供給部２３の電極部２８に電圧を印加し、先端部にプラズマを発生させ、パッド部１５を覆う保護膜１４に照射することでプラズマエッチングを行う。こうして、プラズマエッチングによって保護膜１４を除去することで、パッド部１５の上方に、該パッド部１５が露呈するようにパッド開口部１４ａを形成することができる。
【００３３】
本実施形態の固体撮像素子のエッチング方法は、電極部２８の先端部に局所的にプラズマを発生させ、この先端部をボンディングパッド部１５の上方の層に接近又は接触させ、プラズマエッチングを行うことでパッド開口部１４ａを形成することができる。このため、従来のように、パッド開口部１４ａを形成する領域以外の領域にレジストを塗布し、露光、現像、及び、除去するといった工程を行う必要がないため、これら工程を省くことで、固体撮像素子の製造にかかる工数を少なくすることができる。
また、フォトレジストを塗布しないことから、フォトレジストを除去するための有機溶剤が使用されず、有機溶剤がパッド開口部１４ａから露呈するパッド部１５において残渣となることがない。
さらに、局所的にプラズマエッチングを行うため、フォトレジストの一部が撮像領域の表面に残渣として残ってしまうことがなく、ボンディングワイヤを適正に接続させることができなくなることを防止できる。
【００３４】
また、図２（ｂ）及び（ｃ）に示すように、パッド開口部１４ａを形成した後、電極部２８の先端部にプラズマを発生させた状態で、この先端部をパッド開口部１４ａから露呈するボンディングパッド部１５の表面に接近又は接触させて、プラズマエッチングを行うことで、表面に付着した残渣を除去することが好ましい。こうすれば、ボンディングパッド部１５の露呈した表面に製造工程中に残渣が発生しても、プラズマによって残渣を除去することで、ボンディングワイヤを適正に接続させることができる。
【００３５】
本実施形態では、プラズマエッチングによってパッド開口部１４ａの形成及びパッド部１５の残渣の除去を行ったが、パッド部１５の残渣のみを行うものでもよい。こうすれば、従来のようにレジストの塗布を行うことでパッド開口部１４ａを形成する場合であっても、ボンディングパッド部１５の表面と電極部２８の先端部との間にプラズマを発生させることで、プラズマによってパッド部１５の表面に付着した有機溶剤又はフォトレジストからなる残渣を除去することができる。このため、ボンディング工程において、ボンディングワイヤの接触が残渣によって阻害されることなく、パッド部１５に適正に接続させることができる。
【００３６】
本発明にかかる固体撮像素子のエッチング方法は、図３及び図４に示すエッチング装置２０によって好適に実施することができる。エッチング装置２０は、ボンディングパッド部１５の上部の層を除去するための電極部２８が設けられ、この電極部２８の先端部が針状に形成されている。電極部２８の先端部がボンディングパッド部１５の上部に位置するように、支持板２４を調整することで、ワークＷである固体撮像素子１０のボンディングパッド部１５の上部のみに局所的にプラズマエッチングを行うことができる。そして、プラズマエッチングを行うことでによってパッド開口部１４ａの形成や該パッド開口部１４ａから露呈したパッド部の表面の残渣を除去することができる。
【００３７】
上記エッチング装置２０は、支持板２４を駆動し、固体撮像素子１０とプラズマ供給部２３との相対位置を制御する制御部３２が設けられている構成であるため、制御部３２によって固体撮像素子１０を支持する支持板２４の位置を制御することで、プラズマ供給部２３と固体撮像素子１０との相対位置を適宜設定することができる。例えば、固体撮像素子１０の異なる位置に設けられた複数のパッド部１５の各位置に応じて電極部２８の位置を調整し、各パッド部１５の上部から電極部２８によりプラズマエッチングを行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】固体撮像素子の製造工程を示す図である。
【図２】固体撮像素子をエッチングする際の状態を示す図である。
【図３】固体撮像素子のエッチング装置の一実施形態を示す図である。
【図４】プラズマ供給部の構成を説明する図である。
【図５】固体撮像素子の断面構造を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    固体撮像素子
１１    半導体基板
１５    ボンディングパッド部
２０    エッチング装置
２３    プラズマ供給部
２８    電極部
【図１】
2007005712.tif 000003
【図２】
2007005712.tif 000004
【図３】
2007005712.tif 000005
【図４】
2007005712.tif 000006
【図５】
2007005712.tif 000007