(57)【要約】【課題】金属部品等による乱反射による画質低下もなく、また撮像素子が透明樹脂で完全に被われ、外部との接続端子部及び素子撮像エリア直上部を除いて、防湿材料により被われていることで、撮像素子チップに水分が浸入することも全くない、非常に高い信頼性の固体撮像装置を得る。【解決手段】マイクロレンズを有する撮像素子チップ３２と、該撮像素子チップに接続されたリード端子３３と、該固体撮像チップを該リード端子とともに封止するクリアモールドパッケージ３１とを備え、該リード端子の一部を外部リードとして該クリアモールドパッケージの外部に露出させた固体撮像装置３０において、該クリアモールドパッケージを、その表面の、該撮像素子チップ３２の撮像領域３５に対向する透光領域を除いて、該クリアモールドパッケージの表面を遮光性材料３６により被覆した構造とした。【選択図】図１
2012138412.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光領域及び受光領域の少なくとも一方を動作領域として有する半導体素子と、該半導体素子に接続されるリード端子と、該半導体素子を該リード端子とともに封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備え、該リード端子の一部を外部リードとして該素子封止パッケージの外部に露出させた半導体装置であって、
該素子封止パッケージは、その表面の、該半導体素子の動作領域に対向する透光領域を除いて、該素子封止パッケージの表面を遮光性材料により被覆したものである、半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記外部リードは、他の部品と電気的に接続される接続部を除いて前記遮光性材料により被覆されている、半導体装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体装置において、
前記遮光性材料は防湿性を有し、前記素子封止パッケージの表面の、前記光透領域以外領域を、前記外部リードの接続部以外の部分とともに覆う保護膜を形成している、半導体装置。
【請求項４】
請求項３に記載の半導体装置において、
前記保護膜は、黒色ゴム材により構成されている、半導体装置。
【請求項５】
発光領域及び受光領域の少なくとも一方を動作領域として有する半導体素子と、該半導体素子に接続されるリード端子と、該半導体素子を封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを有し、該リード端子の一部が外部リードとして該素子封止パッケージの外部に露出した半導体装置を製造する方法であって、
該半導体素子を該リード端子とともに該透明樹脂により、該リード端子の一部が外部リードとして該透明樹脂の外部に露出するよう封止して該素子封止パッケージを形成する工程と、
該素子封止パッケージの表面の、該動作領域に対向する透光領域、及び該外部リードの、他の部品と電気的に接続される接続部をマスク部材によりマスクする工程と、
該素子封止パッケージ及び該外部リードの全面に遮光性部材を付着させる工程と、
該マスク部材を、該マスク部材上に付着した遮光性部材とともに除去して、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部を露出させる工程とを含む、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記素子封止パッケージの表面の透光領域及び前記外部リードの接続部をマスクする工程は、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部に有機系塗料を選択的に塗布してマスク層を形成する工程を含み、
前記マスク部材を除去する工程は、
該有機系塗料の塗布により形成したマスク層を機械的にあるいは化学処理により除去する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記素子封止パッケージの表面の透光領域及び前記外部リードの接続部をマスクする工程は、該素子封止パッケージを、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部を覆うマスク治具に装着する工程を含み、
前記マスク部材を除去する工程は、
該素子封止パッケージを該マスク治具から取り外す工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
入射光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換部、及び該光電変換部で変換された信号電荷を検出する電荷検出部を有する半導体素子と、該半導体素子を封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備えた半導体装置であって、
該素子封止パッケージは、該半導体素子の電荷検出部を構成する導電性層と、該導電性層を覆う絶縁層との間に中空領域が介在する中空構造を有する、半導体装置。
【請求項９】
請求項８に記載の半導体装置において、
前記中空構造を形成する絶縁層上には、前記半導体素子の表面の、該中空領域による凹凸を平坦化する平坦化膜が形成されている、半導体装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置において、
前記半導体素子の電荷検出部を構成する導電性層はメタル層であり、
該メタル層である導電性層を覆う絶縁膜は、窒化シリコン膜である、半導体装置。
【請求項１１】
入射光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換部と、該光電変換部で変換された信号電荷を検出する電荷検出部とを有する半導体素子を形成する工程と、該半導体素子を封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージを形成する工程とを含み、該半導体素子と該素子封止パッケージとを有する半導体装置を製造する方法であって、
該半導体素子の形成工程は、
該電荷検出部を構成する導電性層を形成する工程と、
該導電性層上に中空領域を形成するための犠牲層を、該導電性層を覆うよう形成する工程と、
該犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程と、
該導電性層と該絶縁層との間に中空領域が形成されるよう、該犠牲層を除去する工程とを含み、
該素子封止パッケージの形成工程は、
該半導体素子を、リード端子とともに該透明樹脂により、該リード端子の一部が外部リードとして該透明樹脂の外部に露出するよう封止して該素子封止パッケージを形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程は、
該犠牲層を覆うよう第１の保護膜を形成する工程と、
該第１の保護膜の、該犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程と、
該犠牲層を、該保護膜開口を介してエッチャントに晒して除去する工程と、
該第１の保護膜上に該保護膜開口を塞ぐよう第２の保護膜を形成する工程とを有する、半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記犠牲層はフォトレジスト膜である、半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の保護膜の、前記犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程では、該第１の保護膜の選択エッチングをフォトレジストマスクを用いて行い、
該犠牲層としてのフォトレジスト膜を除去する際に、該第１の保護膜の選択エッチングで用いたフォトレジストマスクをも除去する、半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の半導体装置の製造方法において、
前記犠牲層は、シリコン酸化膜である、半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の半導体装置の製造方法において、
前記電荷検出部を構成する導電性層を形成する前に、該導電性層の下地層として、前記犠牲層のエッチングに対するエッチング耐性を有する膜を形成する工程を含み、
該犠牲層を除去するエッチング処理では、該エッチング耐性を有する膜をエッチングストッパ層として用いる、半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
発光領域及び受光領域の少なくとも一方を動作領域として有する半導体素子と、該半導体素子を封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備えた半導体装置であって、
該半導体素子は、
該動作領域上に位置するよう配置されたレンズと、
該レンズと該透明樹脂との間に形成された反射防止膜とを有し、
該レンズを構成する透明レンズ材料は、該透明樹脂の屈折率より高い屈折率を有し、
該反射防止膜は、該レンズ層を構成する透明レンズ材料の屈折率より低く、かつ該透明樹脂の屈折率より高い屈折率を有する、半導体装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の半導体装置において、
前記レンズを構成する透明レンズ材料はシリコン窒化膜であり、
前記透明樹脂はアクリル樹脂であり、
前記反射防止膜はシリコン酸窒化膜である半導体装置。
【請求項１９】
発光領域及び受光領域の少なくとも一方を動作領域として有する半導体素子を形成する工程と、該半導体素子を封止する素子封止パッケージを形成する工程とを含み、該半導体素子と該素子封止パッケージとを有する半導体装置を製造する方法であって、
該半導体素子の形成工程は、
該半導体素子の動作領域に位置するようレンズを形成する工程と、
該レンズ上に、該レンズを構成する透明材料の屈折率より低い屈折率を有する反射防止膜を形成する工程とを含み、
該素子封止パッケージの形成工程は、
該半導体素子をリード端子とともに、該反射防止膜の屈折率より低い屈折率を有する透明樹脂により、該リード端子の一部が外部リードとして該透明樹脂の外部に露出するよう封止して該素子封止パッケージを形成する工程を含む、半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記レンズの形成工程は、
該レンズの下地構造上に、該レンズを構成する透明材料としてシリコン窒化膜を形成する工程と、
該シリコン窒化膜上に有機レジスト層を形成し、該有機レジスト層をレンズ形状になるよう加工する工程と、
該レンズ形状に加工した有機レジスト層及びその下側の該シリコン窒化膜を、該有機レジスト層のレンズ形状が該シリコン窒化膜に転写されるようエッチングする工程とを有する、半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
入射光を光電変換して被写体を撮像する撮像領域、及び該撮像領域での光電変換により得られた信号電荷を検出して信号電圧に変換する電荷検出部、及び該入射光を該撮像領域に集光するよう屈折させるマイクロレンズを有する固体撮像素子と、該固体撮像素子に接続されたリード端子と、該固体撮像素子を該リード端子とともに封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備え、該リード端子の一部を外部リードとして該素子封止パッケージの外部に露出させた固体撮像装置であって、
該素子封止パッケージは、その表面の、該固体撮像素子の撮像領域に対向する透光領域を除いて、該素子封止パッケージの表面を遮光性材料により被覆したものである、固体撮像装置。
【請求項２２】
請求項２１に記載の固体撮像装置において、
前記外部リードは、他の部品と電気的に接続される接続部を除いて前記遮光性材料により被覆されている、固体撮像装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の固体撮像装置において、
前記遮光性材料は防湿性を有し、前記素子封止パッケージの表面の、前記撮像領域以外領域を、前記外部リードの接続部以外の部分とともに覆う保護膜を形成している、固体撮像装置。
【請求項２４】
請求項２３に記載の固体撮像装置において、
前記保護膜は、黒色ゴム材により構成されている、固体撮像装置。
【請求項２５】
請求項２１に記載の固体撮像装置において、
前記素子封止パッケージは、前記固体撮像素子の電荷検出部を構成する導電性層と、該導電性層を覆う絶縁層との間に中空領域が介在する中空構造を有する、固体撮像装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の固体撮像装置において、
前記中空構造を形成する絶縁層上には、前記固体撮像素子の表面の、前記中空領域による凹凸を平坦化する平坦化膜が形成されている、固体撮像装置。
【請求項２７】
請求項２６に記載の固体撮像装置において、
前記固体撮像素子の電荷検出部を構成する導電性層はメタル層であり、
該メタル層である導電性層を覆う絶縁膜は、窒化シリコン膜である、固体撮像装置。
【請求項２８】
請求項２１に記載の固体撮像装置において、
前記固体撮像素子は、
前記マイクロレンズと前記透明樹脂との間に形成された反射防止膜を有し、
該マイクロレンズを構成する透明レンズ材料は、該透明樹脂の屈折率より高い屈折率を有し、
該反射防止膜は、該マイクロレンズを構成する透明レンズ材料の屈折率より低く、かつ該透明樹脂の屈折率より高い屈折率を有する、固体撮像装置。
【請求項２９】
請求項２８に記載の固体撮像装置において、
前記マイクロレンズを構成する透明レンズ材料はシリコン窒化膜であり、
前記透明樹脂はアクリル樹脂であり、
前記反射防止膜はシリコン酸窒化膜である固体撮像装置。
【請求項３０】
入射光を光電変換して被写体を撮像する撮像領域、及び該撮像領域での光電変換により得られた信号電荷を検出して信号電圧に変換する電荷検出部、及び該入射光を該撮像領域に集光するよう屈折させるマイクロレンズを有する固体撮像素子と、該固体撮像素子に接続されたリード端子と、該固体撮像素子を該リード端子とともに封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備え、該リード端子の一部を外部リードとして該素子封止パッケージの外部に露出させた固体撮像装置を製造する方法であって、
該固体撮像素子を該リード端子とともに該透明樹脂により、該リード端子の一部が外部リードとして該透明樹脂の外部に露出するよう封止して該素子封止パッケージを形成する工程と、
該素子封止パッケージの表面の、該撮像領域に対向する透光領域、及び該外部リードの、他の部品と電気的に接続される接続部をマスク部材によりマスクする工程と、
該素子封止パッケージ及び該外部リードの全面に遮光性部材を付着させる工程と、
該マスク部材を、該マスク部材上に付着した遮光性部材とともに除去して、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部を露出させる工程とを含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項３１】
請求項３０に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記素子封止パッケージの表面の透光領域及び前記外部リードの接続部をマスクする工程は、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部に有機系塗料を選択的に塗布してマスク層を形成する工程を含み、
前記マスク部材を除去する工程は、
該有機系塗料の塗布により形成したマスク層を機械的にあるいは化学処理により除去する工程を含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項３２】
請求項３０に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記素子封止パッケージの表面の透光領域及び前記外部リードの接続部をマスクする工程は、該素子封止パッケージを、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部を覆うマスク治具に装着する工程を含み、
前記マスク部材を除去する工程は、
該素子封止パッケージを該マスク治具から取り外す工程を含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項３３】
請求項３０に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記撮像領域、前記電荷検出部、及び前記マイクロレンズを有する固体撮像素子を形成する工程を含み、
該固体撮像素子の形成工程は、
該電荷検出部を構成する導電性層を形成する工程と、
該導電性層上に中空領域を形成するための犠牲層を、該導電性層を覆うよう形成する工程と、
該犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程と、
該導電性層と該絶縁層との間に中空領域が形成されるよう、該犠牲層を除去する工程とを含む、固体撮像装置の製造方法。
【請求項３４】
請求項３３に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程は、
該犠牲層を覆うよう第１の保護膜を形成する工程と、
該第１の保護膜の、該犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程と、
該犠牲層を、該保護膜開口を介してエッチャントに晒して除去する工程と、
該第１の保護膜上に該保護膜開口を塞ぐよう第２の保護膜を形成する工程とを有する、固体撮像装置の製造方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記犠牲層はフォトレジスト膜である、固体撮像装置の製造方法。
【請求項３６】
請求項３５に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記第１の保護膜の、前記犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程では、該第１の保護膜の選択エッチングをフォトレジストマスクを用いて行い、
該犠牲層としてのフォトレジスト膜を除去する際に、該第１の保護膜の選択エッチングで用いたフォトレジストマスクをも除去する、固体撮像装置の製造方法。
【請求項３７】
請求項３４に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記犠牲層は、シリコン酸化膜である、固体撮像装置の製造方法。
【請求項３８】
請求項３７に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記電荷検出部を構成する導電性層を形成する前に、該導電性層の下地層として、前記犠牲層のエッチングに対するエッチング耐性を有する膜を形成する工程を含み、
該犠牲層を除去するエッチング処理では、該エッチング耐性を有する膜をエッチングストッパ層として用いる、固体撮像装置の製造方法。
【請求項３９】
請求項３０に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記撮像領域、前記電荷検出部、及び前記マイクロレンズを有する固体撮像素子を形成する工程を含み、
該固体撮像素子の形成工程は、
該固体撮像素子の撮像領域に位置するよう該マイクロレンズを形成する工程と、
該マイクロレンズ上に、該マイクロレンズを構成する透明材料の屈折率より低い屈折率を有する反射防止膜を、該透明樹脂と該マイクロレンズとの間に介在するよう形成する工程とを含む、固体撮像素子の製造方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の固体撮像装置の製造方法において、
前記マイクロレンズの形成工程は、
該マイクロレンズの下地構造上に、該マイクロレンズを構成する透明材料としてシリコン窒化膜を形成する工程と、
該シリコン窒化膜上に有機レジスト層を形成し、該有機レジスト層をマイクロレンズ形状になるよう加工する工程と、
該マイクロレンズ形状に加工した有機レジスト層及び該シリコン窒化膜を、該有機レジスト層のマイクロレンズ形状が該シリコン窒化膜に転写されるようエッチングする工程とを有する、固体撮像装置の製造方法。
【請求項４１】
被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項２１ないし請求項２９のいずれかに記載の固体撮像装置を含む電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、固体撮像装置及びその製造方法、並びに電子情報機器に関し、特に、発光素子、受光素子、あるいは固体撮像素子などの半導体素子を構成する半導体チップを封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージ（クリアモールドパッケージ）の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、カメラ付携帯、デジタルスチルカメラ（ＤＳＣ）、監視カメラなどでは、撮像装置として、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサあるいはＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ＭＯＳ）イメージセンサなどの固体撮像素子が用いられており、このような固体撮像素子を構成する半導体チップ（以下、撮像素子チップともいう。）は、パッケージ内に収容されて、固体撮像装置などの半導体装置として構成されている。
【０００３】
固体撮像素子チップを封止するパッケージには、基本的には封止パッケージ上部にガラスを貼り付けた中空構造のパッケージを用いている。
【０００４】
図１２は、従来の固体撮像装置として、封止パッケージ上部にガラスを貼り付けた中空構造のパッケージを有するものを説明する断面図である。
【０００５】
つまり、図１２に示す固体撮像装置８０は、撮像素子チップ８２を、例えばセラミックからなる封止パッケージ８１内に気密封止してなるものである。封止パッケージ８１に収容された撮像素子チップ８２の電極パッド（図示せず）とパッケージ８１の内部リードとがボンディングワイヤー８３により接続されている。この封止パッケージ８１には、ガラスシール８５を介してリッドガラス８６が取り付けられており、また、封止パッケージ８１の側面には外部リード８７が配置されている。なお、図中、８４は、撮像素子チップ８２のマイクロレンズの表面に形成された反射防止膜である。
【０００６】
しかしながら、このような封止パッケージを用いて撮像素子チップを封止する構造の固体撮像装置８０では、撮像素子チップを封止するための複数の工程が必要となり、製造コストも高くなるため、上記のような封止パッケージに代わるものとして、パッケージ封止工程における工程の削減や、コスト削減を目的として開発されたクリアモールドパッケージがある。
【０００７】
図１３は、従来の固体撮像装置として、クリアモールドパッケージを用いたものを説明する図であり、図１３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上面図、及び側面図である。
【０００８】
この固体撮像装置７０では、素子封止パッケージとしてクリアモールドパッケージ７１を用いており、このクリアモールドパッケージ７１は、撮像素子チップ７２をリードピン（リードフレーム）７３とともに透明モールド樹脂で封止してなるものである。なお図１３中、７４はボンディングワイヤー、７５は、撮像素子チップ７２の、複数の画素が配列され、被写体の撮像を行う撮像領域である。
【０００９】
このようなクリアモールドパッケージ７１は、樹脂によってチップ全体を固めているので、図１２に示す固体撮像装置８０のようにガラス貼り付け部（シール部）８５からの水分侵入も全くなく、信頼性上も高く、非常に効果的な封止構造である。
【００１０】
次に、このクリアモールドパッケージを用いた固体撮像装置の製造方法、特に、クリアモールドパッケージを形成する工程について説明する。
【００１１】
図１４及び図１５は、このクリアモールドパッケージを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、図１４は、リードフレームに撮像素子チップを搭載する工程を処理順（図（ａ）〜図（ｄ））に示し、図１５は、リードフレームに搭載した撮像素子チップを封止してリードフレームから分離するまでの工程を処理順（図（ａ）〜図（ｄ））に示している。
【００１２】
まず、撮像素子チップをその封止後に外部と接続するための接続端子となる複数のリードピン（リード端子）３０１を含み、これらが一体化されているワイヤーフレームと呼ばれる金属板３０１ａを用意する（図１４（ａ））。
【００１３】
なお、図１４及び図１５では、３個の撮像素子チップの配置領域を図示しているが、実際には８〜１０個程度の撮像素子チップを配置可能なフレームを用いて製造工程の効率化を行っている。
【００１４】
次に、図１４（ｂ）のように、フレーム３０１ａのリードピン３０１となる箇所の中央部に撮像素子チップ３０２をエポキシや銀ペースト等により固着する。
【００１５】
次に、図１４（ｃ）のように、ワイヤーフレーム３０１ａの、リードピン同士が接続されている中央部をレーザーなどを用いて分離切断する。なお、図１４（ｃ）は、分かり易いように、図１４（ｂ）とは逆に、フレームを撮像素子チップの裏面側から見た構造を示している。
【００１６】
次に、図１４（ｄ）に示すように、撮像素子チップ３０２の信号端子（電極パッド）とリードピン（リード端子）の内部リード部とを金線などの材料、例えばボンディングワイヤ３０４により接続する。
【００１７】
その後、図１５（ａ）及び（ｂ）に示すように、撮像素子チップ３０２の貼り付けられたワイヤーフレーム３０１ａをモールド金型等にセッティングし、該モールド金型内に透明樹脂（アクリル等）を流し込む方法などで、樹脂パッケージ３０５を形成する。なお、図１５（ａ）は上面図及び図１５（ｂ）は側面図である。
【００１８】
そして、図１５（ｃ）のようにフレーム３０１ａから、それぞれの樹脂封止パッケージ３０５を分離し、リードピン３０１の外部リード部の足曲げを行う。これにより、固体撮像素子をクリアモールドパッケージにより封止してなる従来の固体撮像装置を完成する。
【００１９】
なお、図１３に示す固体撮像装置７０における、クリアモールドパッケージ７１、撮像素子チップ７２、リードピン（リードフレーム）７３、ボンディングワイヤー７４、撮像領域７５はそれぞれ、図１４及び図１５に示す樹脂パッケージ３０５、撮像素子チップ３０２、リードピン３０１、ボンディングワイヤ３０４に対応している。なお、３０３は撮像素子チップの裏面である。
【００２０】
しかしながら、このクリアモールドパッケージには以下のような３点の課題（１）〜（３）があり、実用化には至っていない。
【００２１】
図１６は、従来の撮像素子チップのクリアモールドパッケージにおける課題を説明する図であり、図１６（ａ）は、固体撮像素子における電荷検出部の断面構造を示し、図１６（ｂ）は固体撮像素子における画素部（撮像領域）（図（ｂ））の断面構造を示している。
【００２２】
図１６（ａ）に示すように、固体撮像素子を構成するシリコン基板５１の表面には、転送部不純物層（水平転送ＣＣＤ）６１、電荷検出部不純物層６４、及び電荷リセットドレイン（ＲＤ）６６が形成されており、シリコン基板上には、ゲート絶縁膜を介してアウトプットゲート（ＯＧ）６２及び電荷リセット用ゲート（ＲＧ）６７が形成されている。また、これらのゲートは、メタル下絶縁膜５２により覆われており、この絶縁膜上には、遮光用メタル６３、電荷検出部配線メタル６５、及びリセットドレインメタル配線６８が形成されている。また、これらのメタル上にはメタル上保護膜５３を介してオンチップ有機材料層５４が形成されている。また、この固体撮像素子では、電荷検出部配線メタル６５及びその周辺部上の部分には、オンチップ有機材料層５４が形成されておらず、この部分は、クリアモールドパッケージ材料５５により封止されている。
【００２３】
また、図１６（ｂ）に示すように、固体撮像素子を構成するシリコン基板５１の表面には、フォトダイオード不純物層５６が形成されており、隣接するフォトダイオード不純物層の間には、電荷転送部不純物層５７が形成されている。また、この電荷転送部不純物層５７上にはゲート絶縁膜を介して、画素ゲート電極５８が形成されており、さらにこの画素ゲート電極５８は、絶縁膜を介して遮光膜５９に覆われている。遮光膜５９及び不純物層５６上にはメタル下絶縁膜５２が平坦化膜として形成され、さらにその上には、メタル上保護膜５３、オンチップ有機材料層５４が形成されている。オンチップ有機材料層５４上には、集光用マイクロレンズ６０が、画素を構成するフォトダイオード不純物層５６に対向するよう形成されており、さらにこの集光用マイクロレンズ６０の表面は、クリアモールドパッケージ材料（透明モールド樹脂）５５により覆われている。
【００２４】
（１）まず、図１６（ａ）に示すように、シリコン基板５１上の、電荷検出部不純物層６４及び電荷検出部配線メタル６５が配置された電荷検出部上には、モールド樹脂５５が被さるために、検出部の容量が増加し出力電圧が低下するという課題がある。
【００２５】
（２）また、近年の撮像素子は、図１６（ｂ）に示すように、素子最上部に入射光の集光のためのマイクロレンズ６０を形成しているが、透明モールド樹脂５５とマイクロレンズ６０の屈折率が同じであるため、マイクロレンズ６０がレンズとして機能しないという課題がある。
【００２６】
（３）また、図１３に示すようにクリアモールドパッケージ７１を用いたＣＣＤ型固体撮像装置７０では、撮像素子チップ７２の裏面や、リードピンを構成する金属部材で反射した入射光が撮像領域７５に入射すると、このような反射光により画素部を構成するフォトダイオード（受光部）で発生した電荷が、電荷転送部（ＣＣＤ）で転送され、電荷検出部で電圧に変換されて、画素信号として出力されることとなる。従って、このような不要反射光は画像不良の原因となる。
【００２７】
図１７には前記（２）の課題に関して、素子上のマイクロレンズでの集光メカニズムについての説明を示している。
【００２８】
図１７（ａ）には従来のマイクロレンズを有する固体撮像素子を中空構造パッケージ内に封止した場合の集光を示しているが、この場合、中空（Ａｉｒ）の屈折率とレンズ形状であるアクリルの屈折率との差と、レンズ形状Ｌｍにより集光されている。尚、マイクロレンズ上には、アクリルの屈折率とＡｉｒの屈折率の中間程度の反射率を持つ膜Ｌｂ（ここではシリコン酸化膜：屈折率１.４５）を形成して反射防止膜としている。
【００２９】
同じマイクロレンズを有する固体撮像素子をクリアモールドパッケージに封止した場合を図１７（ｂ）に示しているが、レンズ材料Ｌｍであるアクリルと封止樹脂であるアクリルＬｃは同系素材であるので、屈折率はほぼ同じものであり、間にシリコン酸化膜Ｌｂを挟んでいるとはいえ、入射光はほとんど集光されないことになる。なお、図中Ｌａはマイクロレンズの下地構造における光透過領域である。
【００３０】
次に、上述した電荷検出部には通常ＦＤＡ（フローティング・ディフュージョン・アンプ）という構造が用いられており、以下、ＣＣＤ型固体撮像素子におけるＦＤＡ構造の出力部を具体的に説明する。
【００３１】
図１８は、このような従来のＣＣＤ型固体撮像素子を説明する図であり、図１８（ａ）は、このＣＣＤ型固体撮像素子の全体構成を模式的に示し、図１８（ｂ）は、このＣＣＤ型固体撮像素子における電荷検出部の断面構造を示している。
【００３２】
図１８（ａ）に示すように、ＣＣＤ型固体撮像素子２１０は、マトリクス状に配列され、光電変換を行う複数の受光部（光電変換領域）Ｐｘと、各受光部列に対応して設けられ、該光電変換領域で発生した電荷を垂直方向に転送する垂直転送部（垂直ＣＣＤ）２１１と、該垂直転送部２１１からの信号電荷を水平方向に転送する水平転送部（水平ＣＣＤ）２１２とを有している。また、この固体撮像素子２１０は、該水平転送部２１２の最終段側に配置され、転送されてきた信号電荷を検出して電圧信号として出力する電荷検出部２１３と、電荷検出部２１３に蓄積された信号電荷を固体撮像素子２１０の外部に排出する電荷排出部２１４とを有している。ここで、受光部ＰＤはフォトダイオードからなり、電荷検出部２２０は、該水平転送部２１２の最終段側に配置され、転送されてきた信号電荷を蓄積する電荷蓄積部２１３と、検出された信号電荷を信号電圧に変換して増幅する出力部２１５とを有している。また、上記各受光部ＰＤは、この固体撮像素子における各画素Ｐｘを形成するものである。
【００３３】
このようなＣＣＤ型の固体撮像素子２１０においては、受光部（フォトダイオード）ＰＤで発生した信号電荷を、電荷転送部（垂直ＣＣＤ２１１及び水平ＣＣＤ２１２）により転送し、この信号電荷を電荷検出部２２０で信号電圧に変換して出力している。
【００３４】
上述したように、この電荷検出部２２０にはＦＤＡ（フローティング・ディフュージョン・アンプ）という構造が用いられており、このＦＤＡ構造における電荷蓄積部及び出力部は図１８（ｂ）に示すように構成されている。
【００３５】
図１８（ｂ）に示すように、シリコン基板１５１の表面領域には、電荷蓄積部２１３を形成する検出部Ｎ＋不純物層１５５と、電荷排出部２１４を構成するリセットドレインＮ＋不純物拡散層１５７とが形成されされている。また、不純物層１５５と不純物層１５７との間には、リセットトランジスタを構成するチャネル領域となるＮ−不純物層１６４ａが形成され、該Ｎ−不純物層１６４ａ上には、リセットゲート電極ＲＧを構成するポリシリコン層１５８が形成されている。また、検出部Ｎ＋不純物層１５５の水平ＣＣＤ側には、水平ＣＣＤ２１２の転送チャネルを構成するＮ−不純物層１６４が形成されており、該不純物層１６４上には、水平ＣＣＤ２１２の転送ゲート電極を構成する２層構造のポリシリコン層１５２が形成されている。
【００３６】
なお、転送ゲート電極ＯＧは、電荷転送部から転送されてきた信号電荷を、電荷検出部２２０へと読み出す最終のゲート電極であり、リセットゲート電極ＲＧは、電荷検出部２２０の電荷蓄積部に蓄積された信号電荷をリセットドレインＲＤに排出してリセットするためのゲート電極であり、このリセットドレインＲＤには、固体撮像素子を駆動するための駆動電圧（電源電圧）が印加されている。
【００３７】
図１９は、上記電荷検出部２２０及びその近傍における不純物層及び電極のレイアウトパターンを説明する平面図であり、図１９（ａ）は、活性領域（不純物層）の分離パターン、ゲート電極のパターン、Ｎ＋不純物層パターン、コンタクトパターンのみを模式的に示している。図１９（ｂ）は、活性領域の分離パターン、Ｎ＋不純物層の配置パターン、メタル層のパターンのみを示している。
【００３８】
シリコン基板１５１（図１８（ｂ）参照）には、水平ＣＣＤ２１２のチャネル領域となるＮ−不純物層１６４が形成されており、水平ＣＣＤを構成する２層転送電極として、第１層ポリシリコンからなる第１層ゲート電極１５２ａと、第２層ポリシリコンからなる第２層ゲート電極１５２ｂとが交互に配置されている。このＮ−不純物層１６４の、水平ＣＣＤ２１２の終端側部分は、リセットドレインを構成するＮ＋不純物層（リセットドレイン不純物層）１５７につながっており、Ｎ＋不純物層１５７とＮ−不純物層１６４との接続部分には、リセットゲートを構成するポリシリコン層１５８が絶縁膜（図示せず）を介して形成されている。
【００３９】
また、Ｎ−不純物層１６４の、リセットゲートＲＧと最終転送ゲート１５２ｃとの間の部分には、電荷検出部を構成するＮ＋不純物層（検出部不純物層）１５５が形成されており、該Ｎ＋不純物層１５５に近接するよう、出力部２１５のトランジスタ（出力回路トランジスタ）を構成するＮ−不純物層１６５が形成されている。
【００４０】
ここで、このトランジスタの不純物層１６５には絶縁膜（図示せず）を介してゲート電極となるポリシリコン層１６７が形成されており、該ポリシリコン層１６７の一端は検出部不純物層１５５上に位置している。また、トランジスタ不純物層１６５のゲート電極の両側部には、ソースドレイン領域となっており、上層のメタル配線１５７ｂと接続するためのコンタクトホール１６５ａが形成されている。リセットドレイン不純物層１５７上には、この不純物層を、上層のメタル層１５９と接続するためのコンタクトホール１５７ａが形成されている。なお、水平ＣＣＤを構成する転送ゲート１５２上にもメタル層１５４が形成されているが、このメタル層は、遮光膜として形成されたものであり、電気的な配線層としては用いられないものである。
【００４１】
ここで電荷検出部が持つ容量成分ＣＦＤは次式のように表される。
【００４２】
ＣＦＤ  ＝  Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋Ｃｄ＋Ｃｇ＋Ｃｆ
Ｃ１は、最終段転送ゲートＯＧと検出部不純物層（メタル配線１５６を含む）１５５と間の容量成分、Ｃ２はリセットゲートＲＧと検出部不純物層（メタル配線１５６を含む）１５５と間の容量成分、Ｃ３は検出部メタル配線１５６とリセットドレイン配線１５９と間の容量成分、Ｃｄは、検出部不純物領域内及び検出部不純物領域と基板との間の接合容量成分、Ｃｇは出力部トランジスタの容量成分、Ｃｆは、電荷検出部自体の浮遊容量成分、つまり電荷検出部を構成する導電性部材の浮遊容量成分である。
【００４３】
出力部の出力電圧Ｖｏｕｔは、最終転送ゲートＯＧから電荷検出部２２０へ入力される電荷量をＱｓｉｇとすると、次式で表される。
【００４４】
Ｖｏｕｔ  ＝  Ｑｓｉｇ／ＣＦＤ
この式から、出力電圧Ｖｏｕｔを大きくするには、電荷検出部の容量ＣＦＤを小さくする必要があることが分かる。
【００４５】
このように、出力電圧Ｖｏｕｔを大きくするためには検出部の容量ＣＦＤを小さくする必要があるが、電荷検出部上に、クリアモールド樹脂（アクリル樹脂：誘電率４程度）が被さることにより検出部の容量が増加することとなる。
【００４６】
その改善策として、特許文献１に示すように、透明樹脂と検出部との間に低誘電率の膜を形成する方法が考えられるが、低誘電体膜を用いたとしても、その誘電率は２.０程度であり、検出部上の容量増加を完全に防ぐことはできない。
【００４７】
なお、以下に、電荷検出部の上方を露出させた構造を有する従来のＣＣＤ型固体撮像素子について詳しく説明する。
【００４８】
図２０は、電荷検出部の上方を露出させた構造を有する従来のＣＣＤ型固体撮像素子を説明する断面図であり、図２０（ａ）は、図１９（ａ）及び（ｂ）のＸａ−Ｘａ線断面に相当する部分の構造（電荷検出部の断面構造）を示し、図２０（ｂ）は、図１９（ａ）及び（ｂ）のＸｂ−Ｘｂ線断面に相当する部分の構造（電荷検出部の断面構造）を示している。
【００４９】
図２０（ａ）に示す断面構造は、図１８（ｂ）に示す断面構造と同様に、シリコン基板１５１の表面領域には、電荷蓄積部２１３を形成する検出部Ｎ＋不純物層１５５と、電荷排出部２１４を構成するリセットドレインＮ＋不純物拡散層１５７とが形成されされている。また、不純物層１５５と不純物層１５７との間には、リセットトランジスタを構成するチャネル領域となるＮ−不純物層１６４ａが形成され、該Ｎ−不純物層１６４ａ上には、リセットゲート電極ＲＧを構成するポリシリコン層１５８が形成されている。また、検出部Ｎ＋不純物層１５５の水平ＣＣＤ側には、水平ＣＣＤ２１２の転送チャネルを構成するＮ−不純物層１６４が形成されており、該不純物層１６４上には、水平ＣＣＤ２１２の転送ゲート電極ＯＧを構成する２層構造のポリシリコン層１５２が形成されている。
【００５０】
出力部のトランジスタを構成するＮ−不純物層１６５が、検出部Ｎ＋不純物層１５５とはフィールド絶縁膜１６６により分離されて形成されており、Ｎ−不純物層１６５上には、該トランジスタのゲート電極としてのポリシリコン層１６７が絶縁膜を介して形成され、ポリシリコン層１６７の一端が検出部Ｎ＋不純物層１５５上に位置している。
【００５１】
また、フィールド酸化膜及び不純物層上には、全面を覆うようメタル下絶縁膜１５３が形成されており、このメタル下絶縁膜１５３上には、遮光膜としてのメタル層１５４が水平ＣＣＤの転送電極上に位置するよう形成され、また配線としてのメタル層１５６、１５９が形成されている。
【００５２】
メタル層１５６は、メタル下絶縁膜１５３に形成されたコンタクトホールを介して、検出部Ｎ＋不純物層１５５及び出力トランジスタのポリシリコン層１６７に接続されている。また、メタル層１５９は、メタル下絶縁膜１５３に形成されたコンタクトホールを介して、トランジスタ不純物層１５７に接続されている。
【００５３】
さらに基板全面には、これらのポリシリコン層１５２及び１５８を覆うようシリコン窒化膜などの素子保護膜１６０を介してオンチップ有機材料層１６１が形成され、その表面にはオンチップ表面反射防止膜１６３が形成されている。ここで、オンチップ有機材料層１６１には、オンチップカラーフィルター層１６２が含まれている。
【００５４】
そして、この従来の固体撮像素子２００では、図１９（ａ）及び（ｂ）に示す、検出部Ｎ＋不純物層１５５を中心とする一定の半径の円の内側の領域Ｒは、オンチップ有機材料層１６１及びオンチップ表面反射防止膜１６３が除去されて露出している。
【００５５】
次に、図２０に示す固体撮像素子の製造方法について説明する。
【００５６】
図２１は、図２０に示す従来の固体撮像素子の製造方法を工程順（図（ａ）〜図（ｅ））に示す断面図であり、特に、メタル層の形成工程以降の工程を示している。なお、メタル層の形成工程までの工程で得られる素子構造は、図２０に示されている。
【００５７】
まず、シリコン基板１５１上に、電荷転送路となるＮ−不純物層１６４、リセットトランジスタのチャネル領域となるＮ−不純物層１６４ａ、検出部Ｎ＋不純物層１５５、リセットドレインＮ＋不純物層１５７を選択的な不純物拡散処理により形成し、その後、２層のポリシリコンゲートによる電荷転送部１５２を形成し、検出部の電荷をリセットドレインに排出するためのリセットゲート電極１５８を形成する。
【００５８】
その後、全面にメタル下絶縁膜１５３を形成するとともに、遮光膜としての転送部上メタル層１５４、検出部の電位を出力トランジスタへ伝えるためのメタル配線１５６、及びリセットドレインメタル配線１５９を形成する（図２１（ａ））。
【００５９】
次に、これらメタルまでの下地構造１７１上に、シリコン窒化膜などの保護膜１６０を全面に形成する（図２１（ｂ））。このとき成膜条件としては、低温プラズマＣＶＤ装置において、温度３００〜４００℃、圧力１.５〜３.０Ｔｏｒｒ、高周波ＲＦ電力５００〜１０００Ｗ、低周波ＲＦ電力１００〜７００Ｗ、ＳｉＨ４ガスの流量１００〜２００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガスの流量２００〜１０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガスの流量１００００〜１５０００ｓｃｃｍ、膜厚２０〜５０ｎｍという条件を用いる。
【００６０】
続いて、オンチップ層である透明有機材料を塗布して平坦化を行い、その後、カラーフィルター１６２などの有機系材料層をスピンコートにより形成する。さらにその上にオンチップ層である透明有機材料を、マイクロレンズの、受光部からの高さ（集光高さ）の調整のために、所定の厚さに形成する。例えば、マイクロレンズの集光高さについては、固体撮像素子の画素数などにより異なるが、受光部の開口面からマイクロレンズ底部までの距離が３.０〜７.０ｕｍ程度になるよう、有機材料層の膜厚で調整する。
【００６１】
その後、シリコン酸化膜などの材料による表面反射防止膜１６３をやはり低温プラズマＣＶＤにより形成する（図２１（ｃ））。その成膜条件としては、温度２００〜２５０℃、圧力１.５〜３.５Ｔｏｒｒ、ＲＦ電力１５０〜３００Ｗとし、ＳｉＨ４・Ｎ２Ｏ・Ｎ２ガスを使用し、膜厚１０〜５０ｎｍとする条件を用いる。
【００６２】
なお、カラーフィルター層１６２については、後のドライエッチング処理では残渣等が残り、完全に除去することが困難であるため、カラーフィルター形成時のフォトリソグラフィ処理時に、電荷検出部の上方に位置する部分を取り除いている。
【００６３】
そして、これら全てのオンチップ工程（カラーフィルターやマイクロレンズの形成工程）が完了した後に、検出部の上方に開口１６６ａを有するエッチング用パターン１６６ｂ（レジストマスクなど）を形成して（図２１（ｄ））、ドライエッチング処理により、反射防止膜であるシリコン酸化膜１６３、有機材料層１６１、保護膜であるシリコン窒化膜層１６０をエッチング除去する（図２１（ｅ））。
【００６４】
このエッチング処理では、上層側より、シリコン酸化膜、有機系膜（アクリル膜）、シリコン窒化膜のエッチングが行われるので、プラズマエッチング装置を用いて、３ステップのエッチング処理が行われる。具体的には、エッチング処理としては、１回の処理であるが、この１回のエッチング処理の間に、処理条件がそれぞれの膜に適したエッチングステップに切り替えられることとなる。
【００６５】
シリコン酸化膜をエッチングする第１ステップのエッチング条件は、圧力５００〜２０００ｍｔｏｒｒ、ＲＦ電力７５０〜１５００Ｗ、使用ガスＯ２・ＣＨＦ３の条件とする。第２ステップでアクリル膜をエッチングするエッチング条件は、圧力５００〜１５００ｍｔｏｒｒ、ＲＦ電力３００〜７５０Ｗ、使用ガスＯ２・ＣＨＦ３という条件とする。第３ステップでシリコン窒化膜をエッチングするエッチング条件は、圧力１０００〜２０００ｍｔｏｒｒ、ＲＦ電力７５０〜１５００Ｗ、使用ガスＯ２・ＣＦ４という条件とする。
【００６６】
なお、これらオンチップ工程層（オンチップ工程で形成される層）については、固体撮像素子が外部との信号のやりとりを行うための電極パッド部分についても同時に除去される（図示せず）。
【００６７】
従来のＣＣＤ型固体撮像素子は、上述したような構造を有し、また上述したような製造方法で製造されたものである。
【００６８】
ところで、近年のＣＣＤ型固体撮像素子の用途として、車載の周辺モニターや事故前後の状況を記録するドライブレコーダー、あるいは高温高湿の地域での監視カメラ等、過酷な環境での使用が増加してきている傾向にある。
【００６９】
これら過酷な環境下においては、固体撮像素子自体が高温になるだけではなく、図１２に示すような中空領域を有するパッケージでは、ガラス接着部分（シール部８５）から水分、さらには不純物が浸入する。このため、図２０に示すようなメタル膜上の全ての膜が取り除かれているタイプの固体撮像素子を、このような中空領域を有するパッケージを用いて封止した場合、検出部のメタル膜が侵入してきた水分と高温環境によって、腐食や変質をきたし、動作不良を発生させるなどの信頼性の大きな低下を引き起こすことになってしまうという問題がある。
【００７０】
そこで、これら過酷な使用環境に対応するため、図２２に示すように、図２１に示す固体撮像素子２００における、基板上の電荷検出部が配置された領域Ｒに保護膜（シリコン窒化膜）１６０のみを残す構造を採用した固体撮像素子２００ａが開発されている。
【００７１】
図２３は、図２２に示す従来の固体撮像素子の製造方法を工程順（図（ａ）〜図（ｅ））に示す断面図である。
【００７２】
図２２に示す固体撮像装置２００ａの製造方法は、図２１に示す固体撮像素子２００の製造方法とほぼ同じ工程を有するものであるが、図２１に示す固体撮像素子２００の製造方法とは、図２３（ｅ）に示す電荷検出部上に形成されている膜をエッチングする工程が、図２２（ｅ）に示す固体撮像装置２００のものと異なる。
【００７３】
つまり、図２２に示す固体撮像素子２００ａの製造方法では、オンチップ層を形成した後は、図２１に示す固体撮像素子２００の製造方法のように、上層側より、シリコン酸化膜、有機系膜（アクリル膜）、シリコン窒化膜の３つの膜のエッチングを行うのではなく、上層側より、シリコン酸化膜、有機系膜（アクリル膜）の２つの膜のエッチングのみを行い、つまり、シリコン窒化膜のエッチングステップは行わないようにしている。
【００７４】
なお、図２２に示す固体撮像素子の製造方法における図２３（ａ）〜（ｄ）に示す工程は、図２０に示す固体撮像素子の製造方法における図２１（ａ）〜（ｄ）に示す工程と全く同一である。
【００７５】
なお、電極パッド部については、電気的な接続のために、シリコン窒化膜を取り除く必要があるので、シリコン窒化膜のエッチング時には、このシリコン窒化膜が選択的に除去されるようパターニングされたマスクを用いたり、電極パッド部分のシリコン窒化膜については、上層側のシリコン酸化膜及び有機系膜（アクリル膜）の２つの膜のエッチング工程とは独立して行ったりするなどの工夫をする必要がある。
【００７６】
このように電荷検出部上にシリコン窒化膜を残すことにより、外部から固体撮像素子のパッケージ内に侵入した水分（さらには不純物）と、固体撮像素子のメタル配線とが直接接触することはなくなり、メタルの変質や腐食を防ぐことができ、このため動作不良等の問題をある程度防ぐことができるようになる。
【００７７】
しかしながら、上述したように、電荷検出部を構成するメタル層上に絶縁膜を残すことで、検出部の容量増加を招くことになり、同じ光量入射で約１割程度の出力低下を招くといったこととなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７８】
【特許文献１】特開平５−２５１６７６号公報
【特許文献２】特開２００３−３３８６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００７９】
従来のクリアモールドパッケージでは、上述した構造及び製造方法で分かるように、撮像素子チップがリードピン、さらには金属製の接続ワイヤー等とともに全て透明樹脂により封止されているので、撮像素子チップに入射した光は、これら金属部品にも当たり、これらの金属部品や撮像素子チップの裏面などでの乱反射光が発生し、この乱反射光は撮像時の撮像画面に写り込んむこともあり、画像不良の原因となるという問題がある。
【００８０】
また、従来の固体撮像装置などの半導体装置の素子構成では、出力信号の増加のために電荷検出部上の誘電体膜を除去することと、メタル配線の腐食等を防ぎ信頼性上強いデバイスを作製することは相反することになっており、両方を満足する素子を実現する事は困難である。
【００８１】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、撮像素子チップなどの半導体素子を、透明樹脂からなるクリアモールドパッケージを用いて、該半導体素子を構成する金属部材での反射光の悪影響を招くことなく封止することができ、これにより半導体素子への水分の浸入を防止できる、画質などの性能劣化がなく信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、固体撮像装置及びその製造方法、並びに電子情報機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００８２】
本発明に係る半導体装置は、発光領域及び受光領域の少なくとも一方を動作領域として有する半導体素子と、該半導体素子に接続されるリード端子と、該半導体素子を該リード端子とともに封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備え、該リード端子の一部を外部リードとして該素子封止パッケージの外部に露出させた半導体装置であって、該素子封止パッケージは、その表面の、該半導体素子の動作領域に対向する透光領域を除いて、該素子封止パッケージの表面を遮光性材料により被覆したものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００８３】
本発明は、上記半導体装置において、前記外部リードは、他の部品と電気的に接続される接続部を除いて前記遮光性材料により被覆されていることが好ましい。
【００８４】
本発明は、上記半導体装置において、前記遮光性材料は防湿性を有し、前記素子封止パッケージの表面の、前記光透領域以外領域を、前記外部リードの接続部以外の部分とともに覆う保護膜を形成していることが好ましい。
【００８５】
本発明は、上記半導体装置において、前記保護膜は、黒色ゴム材により構成されていることが好ましい。
【００８６】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、発光領域及び受光領域の少なくとも一方を動作領域として有する半導体素子と、該半導体素子に接続されるリード端子と、該半導体素子を封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを有し、該リード端子の一部が外部リードとして該素子封止パッケージの外部に露出した半導体装置を製造する方法であって、該半導体素子を該リード端子とともに該透明樹脂により、該リード端子の一部が外部リードとして該透明樹脂の外部に露出するよう封止して該素子封止パッケージを形成する工程と、該素子封止パッケージの表面の、該動作領域に対向する透光領域、及び該外部リードの、他の部品と電気的に接続される接続部をマスク部材によりマスクする工程と、該素子封止パッケージ及び該外部リードの全面に遮光性部材を付着させる工程と、該マスク部材を、該マスク部材上に付着した遮光性部材とともに除去して、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部を露出させる工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００８７】
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記素子封止パッケージの表面の透光領域及び前記外部リードの接続部をマスクする工程は、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部に有機系塗料を選択的に塗布してマスク層を形成する工程を含み、前記マスク部材を除去する工程は、該有機系塗料の塗布により形成したマスク層を機械的にあるいは化学処理により除去する工程を含むことが好ましい。
【００８８】
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記素子封止パッケージの表面の透光領域及び前記外部リードの接続部をマスクする工程は、該素子封止パッケージを、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部を覆うマスク治具に装着する工程を含み、前記マスク部材を除去する工程は、該素子封止パッケージを該マスク治具から取り外す工程を含むことが好ましい。
【００８９】
本発明に係る半導体装置は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換部、及び該光電変換部で変換された信号電荷を検出する電荷検出部を有する半導体素子と、該半導体素子を封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備えた半導体装置であって、該素子封止パッケージは、該半導体素子の電荷検出部を構成する導電性層と、該導電性層を覆う絶縁層との間に中空領域が介在する中空構造を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００９０】
本発明は、上記半導体装置において、前記中空構造を形成する絶縁層上には、前記半導体素子の表面の、該中空領域による凹凸を平坦化する平坦化膜が形成されていることが好ましい。
【００９１】
本発明は、上記半導体装置において、前記半導体素子の電荷検出部を構成する導電性層はメタル層であり、該メタル層である導電性層を覆う絶縁膜は、窒化シリコン膜であることが好ましい。
【００９２】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、入射光を光電変換して信号電荷を生成する光電変換部と、該光電変換部で変換された信号電荷を検出する電荷検出部とを有する半導体素子を形成する工程と、該半導体素子を封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージを形成する工程とを含み、該半導体素子と該素子封止パッケージとを有する半導体装置を製造する方法であって、該半導体素子の形成工程は、該電荷検出部を構成する導電性層を形成する工程と、該導電性層上に中空領域を形成するための犠牲層を、該導電性層を覆うよう形成する工程と、該犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程と、該導電性層と該絶縁層との間に中空領域が形成されるよう、該犠牲層を除去する工程とを含み、該素子封止パッケージの形成工程は、該半導体素子を、リード端子とともに該透明樹脂により、該リード端子の一部が外部リードとして該透明樹脂の外部に露出するよう封止して該素子封止パッケージを形成する工程を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００９３】
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程は、該犠牲層を覆うよう第１の保護膜を形成する工程と、該第１の保護膜の、該犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程と、該犠牲層を、該保護膜開口を介してエッチャントに晒して除去する工程と、該第１の保護膜上に該保護膜開口を塞ぐよう第２の保護膜を形成する工程とを有することが好ましい。
【００９４】
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記犠牲層はフォトレジスト膜であることが好ましい。
【００９５】
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記第１の保護膜の、前記犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程では、該第１の保護膜の選択エッチングをフォトレジストマスクを用いて行い、該犠牲層としてのフォトレジスト膜を除去する際に、該第１の保護膜の選択エッチングで用いたフォトレジストマスクをも除去することが好ましい。
【００９６】
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記犠牲層は、シリコン酸化膜であることが好ましい。
【００９７】
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記電荷検出部を構成する導電性層を形成する前に、該導電性層の下地層として、前記犠牲層のエッチングに対するエッチング耐性を有する膜を形成する工程を含み、該犠牲層を除去するエッチング処理では、該エッチング耐性を有する膜をエッチングストッパ層として用いることが好ましい。
【００９８】
本発明に係る半導体装置は、発光領域及び受光領域の少なくとも一方を動作領域として有する半導体素子と、該半導体素子を封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備えた半導体装置であって、該半導体素子は、該動作領域上に位置するよう配置されたレンズと、該レンズと該透明樹脂との間に形成された反射防止膜とを有し、該レンズを構成する透明レンズ材料は、該透明樹脂の屈折率より高い屈折率を有し、該反射防止膜は、該レンズ層を構成する透明レンズ材料の屈折率より低く、かつ該透明樹脂の屈折率より高い屈折率を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００９９】
本発明は、上記半導体装置において、前記レンズを構成する透明レンズ材料はシリコン窒化膜であり、前記透明樹脂はアクリル樹脂であり、前記反射防止膜はシリコン酸窒化膜であることが好ましい。
【０１００】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、発光領域及び受光領域の少なくとも一方を動作領域として有する半導体素子を形成する工程と、該半導体素子を封止する素子封止パッケージを形成する工程とを含み、該半導体素子と該素子封止パッケージとを有する半導体装置を製造する方法であって、該半導体素子の形成工程は、該半導体素子の動作領域に位置するようレンズを形成する工程と、該レンズ上に、該レンズを構成する透明材料の屈折率より低い屈折率を有する反射防止膜を形成する工程とを含み、該素子封止パッケージの形成工程は、該半導体素子をリード端子とともに、該反射防止膜の屈折率より低い屈折率を有する透明樹脂により、該リード端子の一部が外部リードとして該透明樹脂の外部に露出するよう封止して該素子封止パッケージを形成する工程を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【０１０１】
本発明は、上記半導体装置の製造方法において、前記レンズの形成工程は、該レンズの下地構造上に、該レンズを構成する透明材料としてシリコン窒化膜を形成する工程と、該シリコン窒化膜上に有機レジスト層を形成し、該有機レジスト層をレンズ形状になるよう加工する工程と、該レンズ形状に加工した有機レジスト層及びその下側の該シリコン窒化膜を、該有機レジスト層のレンズ形状が該シリコン窒化膜に転写されるようエッチングする工程とを有することが好ましい。
【０１０２】
本発明に係る固体撮像装置は、入射光を光電変換して被写体を撮像する撮像領域、及び該撮像領域での光電変換により得られた信号電荷を検出して信号電圧に変換する電荷検出部、及び該入射光を該撮像領域に集光するよう屈折させるマイクロレンズを有する固体撮像素子と、該固体撮像素子に接続されたリード端子と、該固体撮像素子を該リード端子とともに封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備え、該リード端子の一部を外部リードとして該素子封止パッケージの外部に露出させた固体撮像装置であって、該素子封止パッケージは、その表面の、該固体撮像素子の撮像領域に対向する透光領域を除いて、該素子封止パッケージの表面を遮光性材料により被覆したものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【０１０３】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記外部リードは、他の部品と電気的に接続される接続部を除いて前記遮光性材料により被覆されていることが好ましい。
【０１０４】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記遮光性材料は防湿性を有し、前記素子封止パッケージの表面の、前記撮像領域以外領域を、前記外部リードの接続部以外の部分とともに覆う保護膜を形成していることが好ましい。
【０１０５】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記保護膜は、黒色ゴム材により構成されていることが好ましい。
【０１０６】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記素子封止パッケージは、前記固体撮像素子の電荷検出部を構成する導電性層と、該導電性層を覆う絶縁層との間に中空領域が介在する中空構造を有することが好ましい。
【０１０７】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記中空構造を形成する絶縁層上には、前記固体撮像素子の表面の、前記中空領域による凹凸を平坦化する平坦化膜が形成されていることが好ましい。
【０１０８】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記固体撮像素子の電荷検出部を構成する導電性層はメタル層であり、該メタル層である導電性層を覆う絶縁膜は、窒化シリコン膜であることが好ましい。
【０１０９】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記固体撮像素子は、前記マイクロレンズと前記透明樹脂との間に形成された反射防止膜を有し、該マイクロレンズを構成する透明レンズ材料は、該透明樹脂の屈折率より高い屈折率を有し、該反射防止膜は、該マイクロレンズを構成する透明レンズ材料の屈折率より低く、かつ該透明樹脂の屈折率より高い屈折率を有することが好ましい。
【０１１０】
本発明は、上記固体撮像装置において、前記マイクロレンズを構成する透明レンズ材料はシリコン窒化膜であり、前記透明樹脂はアクリル樹脂であり、前記反射防止膜はシリコン酸窒化膜であることが好ましい。
【０１１１】
本発明に係る固体撮像装置の製造方法は、入射光を光電変換して被写体を撮像する撮像領域、及び該撮像領域での光電変換により得られた信号電荷を検出して信号電圧に変換する電荷検出部、及び該入射光を該撮像領域に集光するよう屈折させるマイクロレンズを有する固体撮像素子と、該固体撮像素子に接続されたリード端子と、該固体撮像素子を該リード端子とともに封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備え、該リード端子の一部を外部リードとして該素子封止パッケージの外部に露出させた固体撮像装置を製造する方法であって、該固体撮像素子を該リード端子とともに該透明樹脂により、該リード端子の一部が外部リードとして該透明樹脂の外部に露出するよう封止して該素子封止パッケージを形成する工程と、該素子封止パッケージの表面の、該撮像領域に対向する透光領域、及び該外部リードの、他の部品と電気的に接続される接続部をマスク部材によりマスクする工程と、該素子封止パッケージ及び該外部リードの全面に遮光性部材を付着させる工程と、該マスク部材を、該マスク部材上に付着した遮光性部材とともに除去して、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部を露出させる工程とを含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【０１１２】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記素子封止パッケージの表面の透光領域及び前記外部リードの接続部をマスクする工程は、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部に有機系塗料を選択的に塗布してマスク層を形成する工程を含み、前記マスク部材を除去する工程は、該有機系塗料の塗布により形成したマスク層を機械的にあるいは化学処理により除去する工程を含むことが好ましい。
【０１１３】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記素子封止パッケージの表面の透光領域及び前記外部リードの接続部をマスクする工程は、該素子封止パッケージを、該素子封止パッケージの表面の透光領域及び該外部リードの接続部を覆うマスク治具に装着する工程を含み、前記マスク部材を除去する工程は、該素子封止パッケージを該マスク治具から取り外す工程を含むことが好ましい。
【０１１４】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記撮像領域、前記電荷検出部、及び前記マイクロレンズを有する固体撮像素子を形成する工程を含み、該固体撮像素子の形成工程は、該電荷検出部を構成する導電性層を形成する工程と、該導電性層上に中空領域を形成するための犠牲層を、該導電性層を覆うよう形成する工程と、該犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程と、該導電性層と該絶縁層との間に中空領域が形成されるよう、該犠牲層を除去する工程とを含むことが好ましい。
【０１１５】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記犠牲層を覆うよう絶縁層を形成する工程は、該犠牲層を覆うよう第１の保護膜を形成する工程と、該第１の保護膜の、該犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程と、該犠牲層を、該保護膜開口を介してエッチャントに晒して除去する工程と、該第１の保護膜上に該保護膜開口を塞ぐよう第２の保護膜を形成する工程とを有することが好ましい。
【０１１６】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記犠牲層はフォトレジスト膜であることが好ましい。
【０１１７】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記第１の保護膜の、前記犠牲層のエッジ部上に位置する部分を選択的に除去して保護膜開口を形成する工程では、該第１の保護膜の選択エッチングをフォトレジストマスクを用いて行い、該犠牲層としてのフォトレジスト膜を除去する際に、該第１の保護膜の選択エッチングで用いたフォトレジストマスクをも除去することが好ましい。
【０１１８】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記犠牲層は、シリコン酸化膜であることが好ましい。
【０１１９】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記電荷検出部を構成する導電性層を形成する前に、該導電性層の下地層として、前記犠牲層のエッチングに対するエッチング耐性を有する膜を形成する工程を含み、該犠牲層を除去するエッチング処理では、該エッチング耐性を有する膜をエッチングストッパ層として用いることが好ましい。
【０１２０】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記撮像領域、前記電荷検出部、及び前記マイクロレンズを有する固体撮像素子を形成する工程を含み、該固体撮像素子の形成工程は、該固体撮像素子の撮像領域に位置するよう該マイクロレンズを形成する工程と、該マイクロレンズ上に、該マイクロレンズを構成する透明材料の屈折率より低い屈折率を有する反射防止膜を、該透明樹脂と該マイクロレンズとの間に介在するよう形成する工程とを含むことが好ましい。
【０１２１】
本発明は、上記固体撮像装置の製造方法において、前記マイクロレンズの形成工程は、該マイクロレンズの下地構造上に、該マイクロレンズを構成する透明材料としてシリコン窒化膜を形成する工程と、該シリコン窒化膜上に有機レジスト層を形成し、該有機レジスト層をマイクロレンズ形状になるよう加工する工程と、該マイクロレンズ形状に加工した有機レジスト層及び該シリコン窒化膜を、該有機レジスト層のマイクロレンズ形状が該シリコン窒化膜に転写されるようエッチングする工程とを有することが好ましい。
【０１２２】
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した本発明に係る固体撮像装置を含むものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【０１２３】
次に、本発明の作用について説明する。
【０１２４】
本発明においては、半導体素子をリード端子とともに封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージを備えた半導体装置において、該素子封止パッケージを、その表面の、該半導体素子の動作領域に対向する透光領域を除いて、該素子封止パッケージの表面を遮光性材料により被覆した構造としたので、半導体素子などを構成する金属部材での反射光の悪影響、つまり反射光が動作領域に侵入して動作特性が劣化するといった不具合を抑制するすることができる。
【０１２５】
また、本発明においては、上記外部リードを、他の部品と電気的に接続される接続部を除いて遮光性材料により被覆した構造とするので、透明の素子封止パッケージを用いた場合の反射光の悪影響をより一層抑えることができる。
【０１２６】
本発明においては、光電変換部で変換された信号電荷を検出する電荷検出部を有する半導体素子と、該半導体素子を封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージとを備えた半導体装置において、該素子封止パッケージを、該半導体素子の電荷検出部を構成する導電性層と、該導電性層を覆う絶縁層との間に中空領域が介在する中空構造を有するものとしたので、外部から侵入した水分等は保護膜としての透明樹脂により防ぐことができ、しかもその保護膜はメタル膜と接触していない。このため、電荷検出部の出力信号の電圧が増加するように電荷検出部上の誘電体膜を除去することと、電荷検出部を構成するメタル配線の腐食等を防ぐことの両方を満足した固体撮像装置などの半導体装置を得ることができる。
【０１２７】
さらに、半導体素子においては、電荷検出部を構成するメタル層上には、空洞を介して保護膜を形成することで、更にその上層のオンチップ層（有機系膜）は除去する必要がなく、全て残しても、電荷検出部での容量増加等の問題は発生しない。これにより、電荷検出部は、シリコン窒化膜の保護膜及びで被われているだけでなく、吸湿性の良い有機系膜によっても覆われることなる。
【０１２８】
このため、侵入した水分が直接保護膜に接触するのではなく、一度有機系膜などに吸収されて接触することになり、更に信頼性の向上が見込める。
【０１２９】
また、有機系膜だけでなく、その上にカラーフィルターを重ねて、電荷検出部上にこれらの有機系膜及びカラーフィルターを形成することにより、検出部への光入射も防ぐことができ、光入射により検出部で発生するノイズ成分の発生も抑えることができる。
【０１３０】
さらに、半導体素子を封止する封止樹脂が半導体素子の電荷検出部に接触することもない。
【０１３１】
本発明においては、発光領域あるいは受光領域などの動作領域と、該動作領域上に位置するよう配置されたレンズとを有する半導体素子を透明樹脂により封止して素子封止パッケージを形成した半導体装置において、該半導体素子を、該レンズと該透明樹脂との間には形成された反射防止膜を有し、該レンズを構成する透明レンズ材料の屈折率を、該透明樹脂の屈折率より高くし、該反射防止膜の屈折率を、該レンズ層を構成する透明レンズ材料の屈折率より低く、かつ該透明樹脂の屈折率より高くしたので、レンズが封止材料である透明樹脂で覆われても、レンズによる入射光の屈折作用を高く維持することが可能となる。
【発明の効果】
【０１３２】
以上のように、本発明によれば、撮像素子チップなどの半導体素子を、透明樹脂からなるクリアモールドパッケージを用いて、該半導体素子を構成する金属部材での反射光の悪影響を招くことなく封止することができ、これにより半導体素子への水分の浸入を防止できる、画質などの性能劣化がなく信頼性の高い固体撮像装置などの半導体装置を得ることができ、さらにはこのような特性劣化のない信頼性の高い半導体装置を搭載した電子情報機器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置として、クリアモールドパッケージを用いたものを説明する図であり、図１（ａ）及び図１（ｂ）はそれぞれ上面図、及び側面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１による固体撮像装置として、クリアモールドパッケージを形成する方法を説明する図であり、リードフレームに撮像素子チップを搭載する工程を処理順（図（ａ）〜図（ｄ））に示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態１による固体撮像装置として、クリアモールドパッケージを形成する方法を説明する図であり、リードフレームに搭載した撮像素子チップを封止してリードフレームから分離するまでの工程を処理順（図（ａ）〜図（ｆ））に示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態１による固体撮像装置を説明する図であり、下地の透明領域Ｌａ上に形成されたマイクロレンズＬｍ１上に反射防止膜Ｌｂ１を設けた構造を示している。
【図５】図５は、本実施形態１による固体撮像素子における電荷検出部の断面構造（図（ａ））及び画素部（図（ｂ））の断面構造を示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態１による固体撮像素子を説明する図であり、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、この固体撮像素子の電荷検出部における不純物層及び電極のレイアウトパターンを説明する平面図である。
【図７】図７は、本実施形態１のＣＣＤ型固体撮像素子を説明する断面図であり、図７（ａ）は、図６（ａ）及び（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ線断面の構造（電荷検出部の断面構造）を示し、図７（ｂ）は、図６（ａ）及び（ｂ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面の構造（電荷検出部の断面構造）を示している。
【図８】図８は、図６に示す実施形態１の固体撮像素子の製造方法を工程順（図（ａ）〜図（ｇ））に示す断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態２によるＣＣＤ型固体撮像素子を説明する断面図であり、図６（ａ）及び（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ線断面に相当する部分の構造を示している。
【図１０】図１０は、上記実施形態２の固体撮像素子の製造方法を工程順（図（ａ）〜図（ｇ））に示す断面図である。
【図１１】図１１は、上記実施形態２の固体撮像素子の製造方法におけるコンタクト孔の形成処理を工程順（図（ａ）〜図（ｄ））に示す断面図である。
【図１２】図１２は、従来の固体撮像装置として、封止パッケージ上部にガラスを貼り付けた中空構造のパッケージを有するものを説明する断面図である。
【図１３】図１３は、従来の固体撮像装置として、クリアモールドパッケージを用いたものを説明する図であり、図１３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ上面図、及び側面図である。
【図１４】図１４は、従来のクリアモールドパッケージを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、リードフレームに撮像素子チップを搭載する工程を処理順（図（ａ）〜図（ｄ））に示している。
【図１５】図１５は、従来のクリアモールドパッケージを用いた固体撮像装置の製造方法を説明する図であり、リードフレームに搭載した撮像素子チップを封止してリードフレームから分離するまでの工程を処理順（図（ａ）〜図（ｄ））に示している。
【図１６】図１６は、従来の撮像素子チップのクリアモールドパッケージにおける課題を説明する図であり、固体撮像素子における電荷検出部の断面構造（図（ａ））及び画素部の断面構造（図（ｂ））を示している。
【図１７】図１７は、従来の固体撮像素子上のマイクロレンズでの集光メカニズムを、固体撮像素子上での透明膜の屈折率の異なる構造（図（ａ）及び図（ｂ））について説明する図である。
【図１８】図１８は、従来のＣＣＤ型の固体撮像素子を説明する図であり、図１８（ａ）は、このＣＣＤ型の固体撮像素子の全体構成を模式的に示し、図１８（ｂ）は、このＣＣＤ型の固体撮像素子における電荷検出部の断面構造を示している。
【図１９】図１９は、上記従来の固体撮像素子の電荷検出部における不純物層及び電極のレイアウトパターンを説明する平面図であり、図１９（ａ）は、活性領域（不純物層）の分離パターン、ゲート電極のパターン、Ｎ＋不純物層パターン、コンタクトパターンのみを模式的に示し、図１９（ｂ）は、活性領域の分離パターン、Ｎ＋不純物層の配置パターン、メタル層のパターンのみを示している。
【図２０】図２０は、従来のＣＣＤ型固体撮像素子を説明する断面図であり、図２０（ａ）は、図１９（ａ）及び（ｂ）のＸａ−Ｘａ線断面に相当する部分の構造（電荷検出部の断面構造）を示し、図２０（ｂ）は、図１９（ａ）及び（ｂ）のＸｂ−Ｘｂ線断面に相当する部分の構造（電荷検出部の断面構造）を示している。
【図２１】図２１は、図２０に示す従来の固体撮像素子の製造方法を工程順（図（ａ）〜図（ｅ））に示す断面図である。
【図２２】図２２は、従来の他のＣＣＤ型固体撮像素子を説明する断面図である。
【図２３】図２３は、図２２に示す従来の固体撮像素子の製造方法を工程順（図（ａ）〜図（ｅ））に示す断面図である。
【図２４】図２４は、本発明の実施形態３として、実施形態１あるいは２の固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０１３４】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【０１３５】
本発明の実施形態では、半導体装置として、固体撮像装置を挙げて具体的に説明するが、クリアモールドパッケージを用いる半導体装置は、固体撮像装置に限定されるものではなく、光通信に用いられる発光素子（例えば発光ダイオード）や受光素子（フォトダイオード）、さらには、録画再生装置などの光ピックアップなどに用いられるレーザダイオードの半導体装置でもよい。
【０１３６】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による固体撮像装置として、クリアモールドパッケージを用いたものを説明する図であり、図１（ａ）及び図１（ｂ）はそれぞれ上面図、及び側面図である。
【０１３７】
本発明の実施形態１による固体撮像装置３０は、クリアモールドパッケージ３１を有しており、このクリアモールドパッケージ（素子封止パッケージ）３１は、撮像素子チップ３２をリードピン（リードフレーム）３３とともに透明モールド樹脂で封止してなるものである。なお、図１中、３４はボンディングワイヤー、３５は撮像素子チップ（固体撮像素子）３２の撮像領域である。
【０１３８】
この固体撮像装置３０では、パッケージ３１は、その表面の、撮像素子チップ（固体撮像素子）３２の撮像領域３５に対向する透光領域を除いて、パッケージ表面を遮光性材料３６により被覆されている。また、リードピン（リード端子）のパッケージ３１の外部の露出した部分（外部リード）３３は、他の部品と電気的に接続される接続部（先端部）を除いて上記遮光性材料により被覆されている。ここで、遮光性材料３６は、防湿性を有している。
【０１３９】
このようなクリアモールドパッケージ３１は、樹脂によってチップ全体を固めているので、中空構造のようなガラス貼り付け部（シール部）からの水分侵入も全くなく、信頼性上も高く、非常に効果的な封止構造である。
【０１４０】
そして、この実施形態１の固体撮像装置３０では、従来技術で説明した３点目の課題である、パッケージ内の金属部品での入射光の乱反射の課題については、クリアモールドパッケージの、外部の部材との接続端子部（外部リードの先端部）及び撮像領域を除く全ての部分を、遮光性・防湿性を持つ材料（塗料）３６により被うことにより解決している。
【０１４１】
次に、この実施形態１の素子封止クリアモールドパッケージを用いた固体撮像装置の製造方法、特に、クリアモールドパッケージを形成する工程について説明する。
【０１４２】
このクリアモールドパッケージの形成工程の前半部分は、従来例とほぼ同じである。
【０１４３】
図２及び図３は、本発明の実施形態１による固体撮像装置として、クリアモールドパッケージを用いた固体撮像装置を製造する方法を説明する図である。
【０１４４】
図２は、リードフレームに撮像素子チップを搭載する工程を処理順（図（ａ）〜図（ｄ））に示し、図３は、リードフレームに搭載した撮像素子チップを封止してリードフレームから分離するまでの工程を処理順（図（ａ）〜図（ｆ））に示している。
【０１４５】
まず、複数のリード端子２０１を一括して保持するワイヤーフレーム２０１ａを準備し（図２（ａ））、撮像素子チップ２０２（図１の撮像素子チップ３２に相当するもの）をワイヤーフレーム２０１ａにエポキシ系接着材や銀ペーストにより接着する（図２（ｂ））。ここでは、撮像素子チップ２０２は、従来の課題（１）及び（２）に対する対策を施したものとしているが、これに限るものではない。
【０１４６】
さらに、ワイヤーフレーム２０１ａの各端子２０１を分離し（図２（ｃ））、固体撮像素子パッドとワイヤーフレーム２０１ａのリード端子２０１とを金などのワイヤー２０４により接続する（図２（ｄ））。
【０１４７】
ここまでの処理を行って撮像素子チップ２０２を載置したワイヤーフレーム２０１ａを、金型などにセッティングし、透明樹脂を流し込むことによりクリアモールドパッケージ２０５を形成する（図３（ａ）、（ｂ））。
【０１４８】
その後、図３（ｃ）に示すように、後に外部との接続部分となるフレームのリード端子２０１のピン先部分（外部リードの先端部）と、撮像素子の撮像領域直上部分を有機系塗料などの塗布により覆うマスク層２０６を形成する。
【０１４９】
そしてこの状態のワイヤーフレーム２０１を、例えば溶かした黒色のゴム材料槽に浸液する方法や、黒色の防湿塗料を塗布する方法などにより、マスキング部以外にゴム材料や防湿塗料材料により遮光膜を成膜する（図３（ｄ））。その後、マスキング膜部分を機械的に、あるいは化学処理により除去を行う。例えば、マスク層の材料として、水により溶解する材料を用いてもよい。
【０１５０】
前記マスキング処理については、マスク層を形成する代わりに、遮光膜を形成すべき部分を保護するような治具を作成し、その治具にワイヤーフレームをセッティングして前記ゴム材料や防湿塗料材料を成膜する製造方法でも製造可能である。
【０１５１】
この方法では治具を作成するコストがかかる反面、マスキング処理とマスキング除去処理の工程が不要となるので、固体撮像装置の製造量などとの関係から選択するのが良い。
【０１５２】
その後、図３（ｅ）及び（ｆ）のようにフレーム２０１の本体からそれぞれのデバイス（撮像素子チップ）の配置部分を分離し、外部リードの足曲げを行うことにより、本実施形態１の固体撮像装置のクリアモールドパッケージを完成する。
【０１５３】
また、この実施形態１の固体撮像装置３０では、従来の、クリアモールド樹脂とマイクロレンズとの屈折率がほぼ同じであるために集光効果が得られないという課題は解決されている。
【０１５４】
つまり、この実施形態１の固体撮像装置３０では、図４に示すように、下地の透明膜Ｌａ上に形成されたマイクロレンズＬｍ１上に反射防止膜Ｌｂ１を設けている。
【０１５５】
図４は、マイクロレンズによる集光メカニズムを示しており、本実施形態ではクリアモールド樹脂Ｌｃの屈折率が１.６０前後である。
【０１５６】
従来はマイクロレンズに有機系材料を用いており、この有機系材料の屈折率はやはり１.６０前後であることから、マイクロレンズの集光効果が得られなかったが、本実施形態１においてはマイクロレンズを例えばシリコン窒化膜（屈折率２.０前後）などの屈折率の大きい膜に変更しており、これにより集光効果が得られるようにしている。
【０１５７】
また、ここでは、マイクロレンズＬｍ１上の反射防止膜Ｌｂ１については、マイクロレンズ上のモールド樹脂Ｌｃの屈折率とマイクロレンズ材料Ｌｍ１の屈折率との間の屈折率の膜で構成し、その表面状態もできるだけ凹凸ができるように形成することでその反射防止効果が得られるものである。
【０１５８】
ここでは、反射防止膜は、シリコン酸窒化膜（ＳｉＯＮ：屈折率１.７０〜１.９０）をプラズマＣＶＤ等により成膜して構成したものである。
【０１５９】
次に、このマイクロレンズ構造の製造方法について簡単に説明する。
【０１６０】
まず、図４に示す、基板表面からオンチップ有機材料層までの下地層Ｌａ上に、後にマイクロレンズとなる材料であるシリコン窒化膜をプラズマＣＶＤにより成膜する。
【０１６１】
条件としては温度２５０〜４００℃、圧力１.５〜３.０Ｔｏｒｒ、高周波ＲＦ電力５００〜１０００Ｗ、低周波ＲＦ電力１００〜７００Ｗ、ＳｉＨ４ガス流量１００〜２００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量２００〜１０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量１００００〜１５０００ｓｃｃｍの条件であり、かつ膜厚３０〜７０ｎｍの条件である。
【０１６２】
そしてこの上に従来と同様に有機レジストを塗布し、塗布した有機レジスト膜をフォトリソグラフィ技術により露光現像し、この現像した有機レジスト膜を熱処理によりマイクロレンズ形状に加工する。
【０１６３】
そしてこの状態で有機レジスト/シリコン窒化膜の選択比が、０.８〜１.２となる条件でドライエッチング（エッチバック処理）を行うことで、有機レジストで形成したマイクロレンズ形状がシリコン窒化膜に転写されることになる。ドライエッチング条件については、圧力１５０〜４００ｍｔｏｒｒ、ＲＦ電力１０００〜１５００Ｗ、使用ガスＣＦ４・ＣＨＦ３・Ａｒの条件である。
【０１６４】
また、レジストとシリコン窒化膜との選択比であるが、そのエッチング選択比（エッチレートの比率）が同じである場合、レジストの形状そのままがシリコン窒化膜に転写され、その選択比を１.０に対して上下させることにより転写するマイクロレンズ形状の曲率を調整することができる。
【０１６５】
その後、マイクロレンズＬｍ１上に反射防止膜となるシリコン酸窒化膜Ｌｂ１をプラズマＣＶＤにより成膜する。その成膜条件としては温度２００〜２５０℃、圧力１.５〜３.５ Ｔｏｒｒ、ＲＦ電力 １５０〜３００Ｗ、ＳｉＨ４・Ｎ２Ｏ・Ｎ２ガスを使用し膜厚１０〜５０ｎｍの条件である。
【０１６６】
このように構成したマイクロレンズを用いた固体撮像素子を透明樹脂で封止したクリアモールドパッケージの場合、その屈折率の関係から、従来の中空構造のパッケージの場合とは、その集光度合いが若干異なってくるが、マイクロレンズの形状で調整可能な範囲であり、レジストでのマイクロレンズ形状の形成時や、前述のようにエッチバック処理時の選択比を調整することでマイクロレンズ形状を調整し、最適な集光を得ることができるものである。
【０１６７】
次に、本実施形態１の固体撮像装置を構成する固体撮像素子における電荷検出部上に透明樹脂が接触することによる容量増加に対する対策について説明する。
【０１６８】
従来から電荷検出部上に低誘電率材料を被せる方法などが提案されているが、やはり完全に容量増加を防ぐことはできない。容量増加を防ぐにはやはり電荷検出部のメタル上はエアー（Ａｉｒ）とするのが最善の方法であることから、以下に説明するように、本発明の実施形態１の固体撮像装置は、電荷検出部上の領域を中空構造としており、これにより電荷検出部のメタルの上部をどのような材料が被っても容量増加を防ぐことができるものである。
【０１６９】
図５は、本実施形態１による固体撮像素子における電荷検出部の断面構造（図（ａ））及び画素部（図（ｂ））の断面構造を概略的に示している。
【０１７０】
図５（ａ）に示すように、固体撮像素子を構成するシリコン基板１０１の表面には、転送部不純物層（水平転送ＣＣＤ）１１７、電荷検出部不純物層１０６、及び電荷リセットドレイン（ＲＤ）１０８が形成されており、シリコン基板上には、ゲート絶縁膜を介してアウトプットゲート（ＯＧ）１０２及び電荷リセット用ゲート（ＲＧ）１０９が形成されている。また、これらのゲートは、メタル下絶縁膜１０３により覆われており、この絶縁膜上には、遮光用メタル１１２ａ、電荷検出部配線メタル１０７、及びリセットドレインメタル配線１１０が形成されている。また、前記電荷検出部配線メタル１０７及びその周辺部上にはメタル上保護膜１１１により中空領域１１６が形成されており、この中空領域１１６上にはオンチップ有機材料層１１３が形成され、オンチップ有機材料層１１３上には、マイクロレンズ上反射防止膜１１４が形成され、このマイクロレンズ上反射防止膜１１４は、クリアモールドパッケージ材料１１９により覆われている。
【０１７１】
また、図５（ｂ）に示すように、固体撮像素子を構成するシリコン基板１０１の表面には、フォトダイオード不純物層１０１ａが形成されており、隣接するフォトダイオード不純物層の間には、電荷転送部不純物層１１７が形成されている。また、この電荷転送部不純物層１１７上にはゲート絶縁膜を介して、ゲート電極１０２が形成されており、さらにこのゲート電極１０２は、絶縁膜を介して遮光膜１０５に覆われている。遮光膜１０５及び不純物層１０１ａ上にはメタル下絶縁膜１０３が平坦化膜として形成され、さらにその上には、メタル上保護膜１１１、オンチップ有機材料層１１３が形成されている。オンチップ有機材料層１１３上には、集光用マイクロレンズ１１３ｂが、画素を構成するフォトダイオード不純物層１０１ａに対向するよう形成されており、さらにこの集光用マイクロレンズ１１３ｂ上には、反射防止膜１１４を介してクリアモールドパッケージ材料（透明モールド樹脂）１１９が形成されている。
【０１７２】
以下、本実施形態１によるＣＣＤ型固体撮像素子におけるＦＤＡ構造の出力部を具体的に説明する。
【０１７３】
図６は、本発明の実施形態１による固体撮像素子を説明する図であり、図６（ａ）及び図６（ｂ）は、この固体撮像素子の電荷検出部における不純物層及び電極のレイアウトパターンを説明する平面図である。
【０１７４】
つまり、図６（ａ）は、本実施形態１の固体撮像素子の電荷検出部及びその近傍における不純物層のレイアウト、及びこの不純物層上に形成されるポリシリコンゲート（ポリシリコンからなるゲート電極）のレイアウトを示している。また、図６（ｂ）は、本実施形態１の固体撮像素子の電荷検出部及びその近傍における不純物層のレイアウト、及びこの不純物層上に形成されるメタル層のレイアウトを示している。
【０１７５】
図７は、本実施形態１のＣＣＤ型固体撮像素子を説明する断面図であり、図７（ａ）は、図６（ａ）及び（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ線断面の構造（電荷検出部の断面構造）を示し、図７（ｂ）は、図６（ａ）及び（ｂ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線断面の構造（電荷検出部の断面構造）を示している。
【０１７６】
シリコン基板１０１（図７参照）には、水平ＣＣＤ１０２のチャネル領域となるＮ−不純物層１１７が形成されており、Ｎ−不純物層１１７上には、水平ＣＣＤを構成する２層転送電極として、第１層ポリシリコンからなる第１層ゲート電極１０２ａと、第２層ポリシリコンからなる第２層ゲート電極１０２ｂとが交互に配置されている。このＮ−不純物層１１７の、水平ＣＣＤ２の終端側部分は、リセットドレインを構成するＮ＋不純物層（リセットドレイン不純物層）１０８につながっており、Ｎ＋不純物層１０８とＮ−不純物層１１７との接続部分１１７ａには、リセットゲートを構成するポリシリコン層１０９が絶縁膜（図示せず）を介して形成されている。
【０１７７】
また、Ｎ−不純物層１１７の、リセットゲートと最終転送ゲート１０２ｃとの間の部分には、電荷検出部を構成するＮ＋不純物層（検出部不純物層）１０６が形成されており、該Ｎ＋不純物層１０６に近接するよう、出力部のトランジスタ（出力回路トランジスタ）を構成するＮ−不純物層１１８が形成されている。
【０１７８】
ここで、トランジスタ不純物層１１８には絶縁膜（図示せず）を介してゲート電極となるポリシリコン層２１０が形成されており、該ポリシリコン層２１０の一端は検出部不純物層１０６上に位置している。また、トランジスタ不純物層１１８のゲート電極の両側部は、ソースドレイン領域となっており、上層のメタル配線１１８ｂと接続するためのコンタクトホール１１８ａが形成されている。リセットドレイン不純物層１０８上には、この不純物層を、上層のメタル層１１０と接続するためのコンタクトホール１０８ａが形成されている。なお、水平ＣＣＤを構成する転送ゲート１０２上にもメタル層１０５が形成されているが、このメタル層は、遮光膜として形成されたものであり、電気的な配線層としては用いられないものである。
【０１７９】
また、出力部のトランジスタを構成するＮ−不純物層１１８と、チャネルＮ−不純物層１１７及びリセットドレイン不純物層１０８とは、フィールド絶縁膜１１９により分離されて形成されている。
【０１８０】
また、フィールド酸化膜及び不純物層上には、全面を覆うようメタル下絶縁膜１０３が形成されており、このメタル下絶縁膜１０３上には、遮光膜としてのメタル層１０５が水平ＣＣＤの転送電極を覆うよう形成され、また配線としてのメタル層１０７、１１０が形成されている。
【０１８１】
メタル層１０７は、メタル下絶縁膜１０３に形成されたコンタクトホールを介して、検出部Ｎ＋不純物層１０６及び出力トランジスタのポリシリコン層２１０に接続されている。また、メタル層１１０は、メタル下絶縁膜１０３に形成されたコンタクトホールを介して、トランジスタ不純物層１０８に接続されている。
【０１８２】
さらに基板全面には、これらのポリシリコン層１０５、１０７、及び１１０を覆うよう、下側素子保護膜１１１及び上側素子保護膜１１２が形成され、さらにその上には、オンチップ有機材料層１１３が形成され、その表面にはオンチップカラーフィルター層１１４が形成され、さらに、オンチップ有機材料層１１５を介してオンチップ表面反射防止膜１１６が形成されている。
【０１８３】
そして、この実施形態１の固体撮像素子１００では、図６（ａ）及び（ｂ）に示す、検出部Ｎ＋不純物層１０６を中心とする一定のサイズの矩形領域Ｒａでは、上記下側素子保護膜１１の下側に空洞１１６が形成されている。
【０１８４】
次に製造方法について説明する。
【０１８５】
図８は、図６に示す実施形態１の固体撮像素子の製造方法を工程順（図（ａ）〜図（ｇ））に示す断面図である。
【０１８６】
まず、シリコン基板１０１上に、電荷転送路となるＮ−不純物層１１７、リセットトランジスタのチャネル領域となるＮ−不純物層１０８、検出部Ｎ＋不純物層１０６、リセットドレインＮ＋不純物層１１７ａを選択的な不純物拡散処理により形成し、その後、２層のポリシリコンゲートによる電荷転送部１０２を形成し、検出部の電荷をリセットドレインに排出するためのリセットゲート電極１０９を形成する。
【０１８７】
その後、全面にメタル下絶縁膜（シリコン酸化膜）１０３を形成するとともに、遮光膜としての転送部上メタル層１０５、検出部の電位を出力トランジスタへ伝えるためのメタル配線１０７、及びリセットドレインメタル配線１１０を形成する（図８（ａ））。
【０１８８】
このように、基板上に不純物層、ポリシリコン層、メタル下絶縁膜、及びメタル層を順次形成して得られた下地構造２１０に、上記電荷検出部を構成するメタル配線１０７及びその周辺部分を覆うような平面パターンを有するレジスト膜１１１ａを形成する（図８（ｂ））。
【０１８９】
ここで使用するレジストについては、後にこのレジストがついたままの状態で下側素子保護膜（シリコン窒化膜）１１１を形成するので、なるべく耐熱性に優れた性能のものが良い。また、このレジスト形状が反映されて空洞１１６ができ、下側素子保護膜（シリコン窒化膜）１１１の空洞エッジ部分を、さらなるレジストマスク１１２ａを用いてエッチング処理を行うことから、形成するレジスト膜１１１ａの形状は、従来のレジストのようにレジスト膜の側面が垂直に近いものではなく、露光時のフォーカス条件や、現像後の熱処理条件により、レジスト膜の側面が傾斜した形状とする方が望ましい。
【０１９０】
続いて、上記レジスト膜１１１ａを付けたままの状態で、プラズマＣＶＤ装置により下側素子保護膜１１１を形成する。
【０１９１】
このときの成膜条件としては、従来より、更に低温のプラズマＣＶＤ処理により成膜を行うものとしている。具体的には、温度２００〜３００℃、圧力１.５〜３.０Ｔｏｒｒ、高周波ＲＦ電力５００〜１０００Ｗ、低周波ＲＦ電力１００〜７００Ｗ、ＳｉＨ４ガス流量１００〜２００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量２００〜１０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量１００００〜１５０００ｓｃｃｍの条件で、下側素子保護膜１１としてのシリコン窒化膜を膜厚１０〜５０ｎｍの厚さに成長させる（図８（ｃ））。
【０１９２】
その後、保護膜１１１に覆われているレジスト膜１１１ａを除去するために、保護膜１１１の一部をエッチング除去するために、レジストマスク１１２ａを形成する。ここで、このレジストマスク１１２ａのレジスト開口Ａについては、図８（ｄ）では一箇所しか示していないが、実際には、後の処理で空洞内材料が除去されやすくするために、図６（ｂ）に示すように、メタル層上の数箇所にレジスト開口Ａを設けている。
【０１９３】
そして、プラズマエッチング処理により、レジスト開口Ａ内に露出した下側素子保護膜（シリコン窒化膜）１１１をエッチングして開口１１１ｃを形成する（図８（ｄ））。このときの条件としては、従来の固体撮像素子におけるシリコン窒化膜のエッチング処理と同じである。つまり、このエッチング処理は、圧力１０００〜２０００ｍｔｏｒｒ、ＲＦ電力７５０〜１５００Ｗで、使用ガスＯ２・ＣＦ４を用いて行う。
【０１９４】
その後、レジストマスク１１２ａ及び保護膜１１１に覆われたレジスト膜１１１ａを一緒に、Ｏ２とＣＦ４のプラズマ処理と、有機系のレジストハクリ液を用いたエッチング処理により、取り除く（図８（ｅ））。ここで、ＳｉＮのエッチングとレジストのハクリの両者ともに、使用するガスとしてＯ２・ＣＦ４を用いているが、ＳｉＮのエッチングは、ＣＦ４がメインのガスで、レジストのハクリは、Ｏ２をメインガスとして微量のＣＦ４を入れたものを用いる。
【０１９５】
その後、上側素子保護膜であるシリコン窒化膜１１２を、やはり低温プラズマＣＶＤ処理により成膜する（図８（ｆ））。成膜条件としては、前記下側素子保護膜としてのシリコン窒化膜の成膜条件と同じであるが、ここで注意しなくてはならないのは、下側素子保護膜１１１の成膜時の処理温度と、上側素子保護膜１１２の成膜時の処理温度との関係で、上側素子保護膜の成膜時の処理温度は、下側素子保護膜の成膜時の処理温度と同じか、もしくは低い温度で処理する必要があるということである。
【０１９６】
これは、成膜処理が低温成膜ＣＶＤ処理であるために、成膜したシリコン窒化膜中にはかなりの水素が含まれており、成膜したシリコン窒化膜を、成膜時の温度以上の温度雰囲気に晒すと離脱ガス等の影響により、成膜した膜が剥がれる等の問題が発生する可能性があるからである。
【０１９７】
その後、オンチップ層である透明有機材料１１３を塗布して平坦化を行い、その後、カラーフィルター１１４などの有機系材料層をスピンコートにより形成する。さらにその上にオンチップ層である透明有機材料１１３ａを、マイクロレンズの、受光部からの高さ（集光高さ）の調整のために、所定の厚さに形成する。例えば、マイクロレンズの集光高さについては、固体撮像素子の画素数などにより異なるが、受光部の開口面からマイクロレンズ底部までの距離が３.０〜７.０ｕｍ程度になるよう、有機材料層１１３ａの膜厚で調整する。
【０１９８】
その後、シリコン酸化膜などの材料による表面反射防止膜１１５を、やはり低温プラズマＣＶＤにより形成する。このときの成膜条件は、温度２００〜２５０℃、圧力１.５〜３.５Ｔｏｒｒ、ＲＦ電力１５０〜３００Ｗ、ＳｉＨ４・Ｎ２Ｏ・Ｎ２ガス、膜厚１０〜５０ｎｍという条件である。
【０１９９】
ここでもやはり先ほどと同様に、反射防止膜であるシリコン酸化膜１１５の成膜時処理温度は、下側素子保護膜１１１及び上側素子保護膜１１２の成膜時の処理温度と同じか、低い温度で成膜処理を行う必要がある。
【０２００】
従来の固体撮像素子の製造方法とは異なり、本発明の実施形態１による固体撮像素子の製造方法では、電荷検出部上のこれら有機系膜や反射防止膜は取り除く必要がなく、前記のように、防湿効果や遮光効果をもたらすことができる。
【０２０１】
なお、固体撮像素子の外部と信号の授受を行うための電極パッド部分については、やはり有機系膜や反射防止膜は取り除く必要があるので、電極パッド部分のみのレジストパターンにより、やはりこれらの反射防止膜１１５、有機系膜１１３及び１１３ａ、上側素子保護膜１１２、下側素子保護膜１１１は、ドライエッチングで取り除く必要がある。なお、処理条件としては従来の固体撮像素子の製造方法におけるものと同じである。
【０２０２】
なお、カラーフィルター層１１４については、後のドライエッチング処理では残渣等が残り、完全に除去することが困難であるため、カラーフィルター形成時のフォトリソグラフィ処理時に、電荷検出部の上方に位置する部分を取り除いている。
【０２０３】
このような構成の本実施形態１の固体撮像装置では、以下に示す従来の固体撮像素子を封止するクリアモールドパッケージにおける課題（１）〜（３）を解決している。
【０２０４】
（１）電荷検出部上に透明樹脂が被ることにより検出部の容量が増加し電荷電圧変換率が低下するという課題を解決している。
【０２０５】
つまり、本実施形態では、電荷検出部を構成するメタル層１０７上には、空洞を介して保護膜１１１及び１１２を形成することで、更にその上層のオンチップ層（有機系膜）１１３は除去する必要がなく、全て残しても、電荷検出部での容量増加等の問題は発生しない。これにより、電荷検出部は、シリコン窒化膜の保護膜１１１及び１１２で被われているだけでなく、吸湿性の良い有機系膜１１３によっても覆われることなる。
【０２０６】
このため、侵入した水分が直接保護膜１１１及び１１２に接触するのではなく、一度有機系膜１１３などに吸収されて接触することになり、更に信頼性の向上が見込める。
【０２０７】
また、有機系膜１１３だけでなく、その上にカラーフィルター１１４を重ねて、電荷検出部上にこれらの有機系膜１１３及びカラーフィルター１１４を形成することにより、検出部への光入射も防ぐことができ、光入射により検出部で発生するノイズ成分の発生も抑えることができる。
【０２０８】
（２）透明樹脂がマイクロレンズとほぼ同じ屈折率であるため、マイクロレンズによる集光が出来ないという課題を解決している。
【０２０９】
本実施形態１では、固体撮像装置において、透明樹脂により封止される固体撮像素子１００を、マイクロレンズと該透明樹脂との間に形成された反射防止膜を有し、該マイクロレンズを構成する透明レンズ材料の屈折率を、該透明樹脂の屈折率より高くし、該反射防止膜の屈折率を、該レンズ層を構成する透明レンズ材料の屈折率より低く、かつ該透明樹脂の屈折率より高くすることで、マイクロレンズが封止材料である透明樹脂で覆われても、マイクロレンズによる入射光の屈折作用を高く維持することが可能となる。
【０２１０】
（３）パッケージ底面等での反射光の映りこむという課題を解決している。
【０２１１】
本実施形態１においては、固体撮像素子をリード端子とともに封止する、透明樹脂からなる素子封止パッケージを備えた固体撮像装置３０において、モールドパッケージ３１を、その表面の、固体撮像装素子の撮像領域に対向する透光領域を除いて、該パッケージの表面を遮光性材料により被覆した構造としたので、固体撮像素子などを構成する金属部材での反射光の悪影響、つまり反射光が撮像領域に侵入して画質が劣化するといった不具合を抑制するすることができる。
【０２１２】
また、本実施形態１においては、上記外部リード３３を、他の部品と電気的に接続される接続部を除いて遮光性材料により被覆した構造としているので、透明封止パッケージを用いた場合の反射光の悪影響をより一層抑えることができる。
【０２１３】
このように、本発明の実施形態による固体撮像装置では、従来は実用化には至っていなかったクリアモールドパッケージの実用化を可能とし、更に固体撮像素子などの半導体素子を樹脂で封止していることによる高い防湿性により、固体撮像装置などの半導体装置における非常に高い信頼性を確保している。
（実施形態２）
図９は、本発明の実施形態２によるＣＣＤ型固体撮像素子を説明する断面図であり、図６（ａ）及び（ｂ）のＩＩａ−ＩＩａ線断面に相当する部分の構造を示している。
【０２１４】
この実施形態２の固体撮像素子１００ａは、実施形態１の固体撮像素子１００とほとんど違わない構造を有しているが、その製造方法が実施形態１の固体撮像素子の製造方法とは異なっており、この製造方法の相違によって、実施形態１の固体撮像素子１００との若干の構造上の差異を有している。
【０２１５】
つまり、本実施形態２の固体撮像素子の製造方法では、実施形態１の固体撮像素子の製造方法にて、空洞１１６を形成するために用いる材料が異なっている。つまり、実施形態１の固体撮像素子の製造方法では、レジスト膜を用いていたが、この実施形態２の固体撮像素子の製造方法では、シリコン酸化膜を用いている。このため、この実施形態２の固体撮像素子では、空洞部の表面が下地形状を反映した凹凸構造となっている。また、この実施形態２の固体撮像素子では、空洞内の材料を除去のためのエッチングストップ膜１０４が形成されている点においても実施形態１のものとは異なっている。
【０２１６】
次に製造方法について説明する。
【０２１７】
図１０は、上記実施形態２の固体撮像素子の製造方法を工程順（図（ａ）〜図（ｇ））に示す断面図である。
【０２１８】
まず、シリコン基板１０１上に、電荷転送路となるＮ−不純物層１１７、リセットトランジスタのチャネル領域となるＮ−不純物層１１７ａ、検出部Ｎ＋不純物層１０６、リセットドレインＮ＋不純物層１０８を選択的な不純物拡散処理により形成し、その後、２層のポリシリコンゲートによる電荷転送ゲート１０２を形成し、電荷検出部の電荷をリセットドレインに排出するためのリセットゲート電極１０９を形成する。
【０２１９】
その後、全面にメタル下絶縁膜（メタル下層の層間絶縁膜）１０３を形成し、その上に、エッチングストップ膜１０４を形成する（図１０（ａ））。
【０２２０】
なお、このメタル下層の層間絶縁膜には、通常はシリコン酸化膜やＢＰＳＧ膜を使用する。また、ここでは、メタル下層の層間絶縁膜の形成後に、エッチングストップ膜であるシリコン窒化膜１０４を成膜するのであるが、シリコン窒化膜１０４の成膜は、メタル層の形成前であるので、４００℃以上の高温での処理も可能である。例えば、通常の減圧ＣＶＤ（熱ＣＶＤ）装置にて、減圧ＣＶＤ熱拡散炉にて、温度７５０〜９００℃、使用ガスＳｉＨ２Ｃｌ２及びＮＨ３及びＮ２という条件で、膜厚２０〜５０ｎｍのシリコン窒化膜の成膜を行う。
【０２２１】
そして、この状態で、メタル配線と各ゲート電極や拡散層との接続用コンタクトホールの形成を行う。
【０２２２】
これらの工程で注意する点としては、コンタクトホールの形成プロセスに、コンタクト段差軽減用のテーパーエッチングが入っている場合、シリコン窒化膜１０４がウェットエッチングの障害になるので、シリコン窒化膜の形成前にテーパー処理エッチングを行っておく必要があることである。
【０２２３】
図１１は、コンタクトホールの形成プロセスで、コンタクト段差軽減用のテーパーエッチングを行う場合を説明する工程（図（ａ）〜（ｄ））を示している。
【０２２４】
具体的には、シリコン基板１０１上に、電荷転送路となるＮ−不純物層１１７、リセットトランジスタのチャネル領域となるＮ−不純物層１１７ａ、検出部Ｎ＋不純物層１０６などの不純物層を形成し、ポリシリコンゲート１０２、１０９を形成し、全面にメタル下絶縁膜１０３を形成した後（図１１（ａ））、コンタクト形成用の第１のレジストマスク１４１を形成し、ＨＦ等の薬液によりメタル下絶縁膜１０３のウェットエッチング行う（図１１（ｂ））。これにより、メタル下絶縁膜１０３の、レジストマスク１４１の開口１４１ａの下側部分に、側壁が傾斜した穴部１０３ａを形成する（図１１（ｂ））。第１のレジストマスク１４１を除去した後、全面にシリコン窒化膜１０４を形成する（図１１（ｃ））。
【０２２５】
さらに、該シリコン窒化膜１４１上にコンタクト形成用の第２のレジストマスク１４２を形成し、ドライエッチングにより、シリコン窒化膜１０４およびメタル下絶縁膜１０３にコンタクトホール１０３ａを形成する（図１１（ｄ））。
【０２２６】
このようなコンタクト段差軽減用のテーパーエッチングにより、コンタクトホールの断面形状を、その上端角部の形状を、緩やかに傾斜した形状とすることができる。
【０２２７】
次に、遮光膜としての転送部上メタル層１０５、検出部の電位を出力トランジスタへ伝えるためのメタル配線１０７、及びリセットドレインメタル配線１１０を形成して、メタル配線１０７を電荷検出部を構成するＮ＋不純物層１０６に接続し、リセットドレインメタル配線１１０をＮ＋不純物層１０８に接続する（図１０（ｂ））。
【０２２８】
その後、空洞１１６を形成するための犠牲層を形成するのであるが、本実施形態２においては、まず、低温プラズマＣＶＤ処理によりシリコン酸化膜１３３を、メタル層１０５、メタル配線１０７及びリセットドレインメタル配線１１０を覆うよう形成する。
【０２２９】
このシリコン酸化膜１３３の成膜は、温度２５０〜４００℃、圧力１.５〜３.５Ｔｏｒｒ、ＲＦ電力１５０〜３００Ｗという条件で、ＳｉＨ４・Ｎ２Ｏ・Ｎ２ガスを使用し、膜厚３００〜７００ｎｍという条件で行う。
【０２３０】
さらに、空洞部形成用レジストパターン１３４をシリコン酸化膜１３３上に形成し（図１０（ｃ））、プラズマエッチング処理により空洞用のシリコン酸化膜１３３をエッチングする（図１０（ｄ））。このエッチング条件としては、圧力１５０〜４００ｍｔｏｒｒ、ＲＦ電力１０００〜１５００Ｗ、使用ガスＣＦ４・ＣＨＦ３・Ａｒという条件を用いる。ここでも上述した実施形態１と同様に、後にシリコン酸化膜１３３上に形成したシリコン窒化膜１１１は取り除くことから、この空洞形成用膜（シリコン酸化膜）１３３ａの断面形状は、できるだけ傾斜のついた形状（プラズマエッチング条件によりテーパーのついた形状）とすることが望ましい。
【０２３１】
次に第１の保護膜層であるシリコン窒化膜１１１を低温プラズマＣＶＤ処理により形成する。成膜条件としては、温度２５０〜４００℃、圧力１.５〜３.０Ｔｏｒｒ、高周波ＲＦ電力５００〜１０００Ｗ、低周波ＲＦ電力１００〜７００Ｗ、ＳｉＨ４ガス流量１００〜２００ｓｃｃｍ、ＮＨ３ガス流量２００〜１０００ｓｃｃｍ、Ｎ２ガス流量１００００〜１５０００ｓｃｃｍ、膜厚１０〜５０ｎｍという条件とする。
【０２３２】
その後、シリコン窒化膜１１１の下側のシリコン酸化膜１３３ａを除去するために、第１保護膜１１１の一部をエッチング除去するためのレジストマスク１３５を形成する（図１０（ｅ））。
【０２３３】
ここで、このレジストマスク１３５の開口パターン１３５ａについては、図１０（ｂ）の断面図では一箇所しか開口を示していないが、実際には、後に空洞内材料を簡単に除去できるように、図６（ｂ）に示すように、メタル配線上の数箇所に開口Ａを設けている。
【０２３４】
そしてプラズマエッチング処理によりレジスト開口部に露出した第１の保護膜としてのシリコン窒化膜１１１をエッチング除去する。その条件としては、前述の従来例と同じで、圧力１０００〜２０００ｍｔｏｒｒ、ＲＦ電力７５０〜１５００Ｗ、使用ガスＯ２・ＣＦ４の条件を用いる。
【０２３５】
その後、レジストマスク１３５をＯ２系プラズマ処理や有機系ハクリ液にて取り除き、空洞部内部のシリコン酸化膜１３３ａを薬液処理により取り除く（図１０（ｆ））。このとき使用する薬液としてはメタル層へのダメージがなるべく少ないように、バッファードＨＦ液（ＢＨＦエッチャント）により除去することが望ましい。
【０２３６】
なお、上記ＢＨＦエッチャントについては、フッ化水素とフッ化アンモニウムとフッ素系界面活性剤を水で薄めた混合薬品である。配線材料としてのアルミ系の膜に対しては若干のエッチング性を持つが、エッチング対象の空洞内部膜とのエッチレート差等から、アルミ膜のエッチングはほとんど問題にならない程度である。
【０２３７】
なお、上記従来技術及び実施形態の説明では示してないが、従来の固体撮像素子及び本実施形態の固体撮像素子では、配線としてアルミ合金を含む３層構造の配線を用いており、この３層構造の各層のうちの中間層のＡｌ-Ｃｕ層がＢＨＦエッチャントによりエッチングされる。
【０２３８】
しかし、例えアルミ膜がエッチングされて後退したとしても、１００ｎｍまでの程度であれば素子動作上特に問題にはならないと考えられる。
【０２３９】
そして実施形態１と同様に第２の保護膜シリコン窒化膜１１２、オンチップ有機材料層１１３、カラーフィルター層１１４、オンチップ有機材料層１１３ａ、反射防止膜であるシリコン酸化膜１１５を形成して実施形態２の固体撮像素子の構造を完成する。
【０２４０】
以上のような構造の固体撮像素子では、この固体撮像素子をクリアモールドパッケージで封止した場合にも、検出部容量増加やマイクロレンズでの集光不良が無く感度が低下することがない。また、パッケージが透明であることで金属部品等での乱反射による画質低下が生ずることもなく、また、固体撮像素子が透明樹脂で完全に被われ、外部との接続端子部及び素子撮像エリア直上部を除いて、防湿材料により被われていることで、固体撮像素子に水分が浸入することも全くない。従って、非常に高い信頼性の固体撮像装置を実現することができる。
（実施形態３）
図２４は、本発明の実施形態３として、実施形態１あるいは２の固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【０２４１】
図２４に示す本発明の実施形態３による電子情報機器９０は、本発明の上記実施形態１および２の固体撮像装置の少なくともいずれかを、被写体の撮影を行う撮像部９１として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部９３と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部９４と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。
【０２４２】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【０２４３】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、固体撮像装置及びその製造方法、並びに電子情報機器の分野において、撮像素子チップなどの半導体素子を、透明樹脂からなるクリアモールドパッケージを用いて、該半導体素子を構成する金属部材での反射光の悪影響を招くことなく封止することができ、これにより半導体素子への水分の浸入を防止できる、画質などの性能劣化がなく信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、固体撮像装置及びその製造方法、並びに電子情報機器を得ることができる。
【符号の説明】
【０２４４】
３１  クリアモールドパッケージ
３２  撮像素子チップ
３３  リードピン（リードフレーム）
３４  ボンディングワイヤー
３５  撮像領域
３６  パッケージ保護遮光膜
３７  保護遮光膜開口部
９０  電子情報機器
９１  撮像部
９２  メモリ部
９３  表示部
９４  通信部
９５  画像出力部
１０１  シリコン基板
１０１ａ  フォトダイオード不純物層
１０２  アウトプットゲート（ＯＧ）
１０３  メタル下絶縁膜
１０５  遮光膜
１０６  電荷検出部不純物層
１０７  電荷検出部配線メタル
１０８  電荷リセットドレイン（ＲＤ）
１０９  電荷リセット用ゲート（ＲＧ）
１１０  セットドレインメタル配線
１１２ａ  遮光用メタル
１１３  オンチップ有機材料層
１１４  オンチップ有機材料層
１１５  クリアモールドパッケージ材料
１１６  中空領域
１１７  転送部不純物層（水平転送ＣＣＤ）
１１９  マイクロレンズ上反射防止膜
２０１  リード端子
２０１ａ  ワイヤーフレーム
２０２  撮像素子チップ
２０３  撮像素子チップ（裏面）
２０４  ボンディングワイヤー
２０１  ワイヤーフレーム
２０２  撮像素子チップ
２０３  撮像素子チップ（裏面）
２０４  ボンディングワイヤー
２０５  透明樹脂パッケージ
２０６  マスキング材
２０７  遮光・防湿材料
２０８  撮像素子チップ、撮像エリア
２１０  中空領域（Ａｉｒ）
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図１】
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