(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の表面に受光部を形成する工程と、前記半導体基板上に電極パッドを形成する工程と、前記受光部および前記電極パッドを覆うように前記半導体基板上に合成樹脂層を形成する工程と、前記合成樹脂層上にマイクロレンズを形成する工程と、前記合成樹脂層上であって前記電極パッドの上方にレジストパターンを形成する工程と、少なくとも前記マイクロレンズ上および前記レジストパターン上に無機化合物からなる反射防止膜を堆積させる工程と、前記レジストパターンを除去することにより前記電極パッドの上方の前記合成樹脂層の表面を露出させる工程と、前記電極パッドの上方の前記合成樹脂層を除去することにより前記電極パッドの表面を露出させる工程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
【請求項２】
反射防止膜がフッ化物膜を含む請求項１に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項３】
レジストパターンを現像液または有機溶剤により除去する請求項１または２に記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項４】
電極パッドの上方の合成樹脂層を、酸素プラズマを用いたドライエッチングにより除去する請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【請求項５】
合成樹脂層を感光性材料により構成する請求項１〜３のいずれかに記載の固体撮像装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固体撮像装置の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは感度を改善するために、マイクロレンズ上に反射防止膜を形成した固体撮像装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、固体撮像装置の断面を示している。固体撮像装置２０には、光電変換機能が付与された半導体チップ１１が使用されている。この半導体チップ１１は、上方の開口部をガラス板１３で封止したパッケージ１２の内部に固定された状態で使用される。ガラス板１３を通して半導体チップ１１に入射する光に応じて生じる画像情報は、半導体チップ１１からパッケージ１２内の導体部分を介して外部へと伝達される。このような情報の伝達のために、半導体チップ１１とパッケージ１２との間には、アルミニウム線等からなるワイヤー１５が掛け渡される。ワイヤー１５の一端は半導体チップ１１上に形成された電極パッド３に固定され、他端はパッケージ１２内に設けられたインナーリード１６に固定される。インナーリード１６は、アウターリード１０と電気的に接続されており、固体撮像装置２０の外部への信号の伝達は、アウターリード１０から行われる。
【０００３】
一方、小型化、高解像度化の要請により、固体撮像装置の受光部として半導体チップ内に形成されるフォトダイオードの面積は減少してきている。このような受光部の面積減少に伴う光電変換特性の劣化を補うため、いわゆるオンチップマイクロレンズが開発された。オンチップマイクロレンズは、画素ごとに形成された受光部の上方に、ドーム型に成形された樹脂から構成される。このマイクロレンズは、電荷転送領域等に入射しようとする光を屈折させて受光部に集光する役割を担う。
【０００４】
このようなマイクロレンズを備えた固体撮像装置の製造工程を、図３に基づいて説明する。まず、受光部、転送電極等が予め形成された半導体基板１０１上の所定の位置に電極パッド１０３が形成される。さらに、電極パッド１０３を覆うように、半導体基板１０１上に合成樹脂層１０２が形成される（図３（ａ））。この合成樹脂層１０２には、例えば、カラーフィルタ、平坦化膜等が含まれる。次いで、合成樹脂層１０２の表面には、マイクロレンズ１０４が形成される（図３（ｂ））。さらに、合成樹脂層１０２およびマイクロレンズ１０４の表面には、電極パッド１０３上を除くようにパターニングされたレジスト１０５が形成される（図３（ｃ））。引き続いて、レジスト１０５を利用したドライエッチングにより、電極パッド１０３の上方の合成樹脂層が除去される（図３（ｄ））。合成樹脂層の除去には、酸素プラズマによるドライエッチングが適用されることが多い。このようにして、ワイヤーの一端を接続するために、電極パッド１０３の表面が露出される（図３（ｅ））。また、合成樹脂層の除去には、合成樹脂層に感光性材料を使用し、露光、現像のプロセスを経て、電極パッド１０３の上方の合成樹脂層１０２を除去する方法を適用することもできる。
【０００５】
近年、固体撮像装置の感度をさらに向上させるために、マイクロレンズの表面に反射防止膜を形成することが提案されている。例えば特開平１０−１５０１７９号公報には、反射防止膜としてフッ化アルミニウム膜を成膜した固体撮像装置が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−１５０１７９号公報に記載されているように、反射防止膜としては、フッ化物等の絶縁体が使用される。そこで、電極パッドの表面を露出させるために、工程上、反射防止膜は、電極パッドの上方に合成樹脂層が形成されている段階（図３（ｂ））で成膜される。さらに電極パッドの上方においては、上記のように、図３（ｄ）に示した工程において、感光性レジスト１０５が表面に塗布され、次に電極に対応する位置を紫外線で露光し、照射部分のみレジストを現像して除去する。その後、ドライエッチングにより、合成樹脂が露出している部分だけを除去する（図３（ｅ））。残ったレジスト１０５は有機溶剤等による洗浄により除去される。
【０００７】
しかしながら、従来、合成樹脂層の除去に適用されていた酸素プラズマによるドライエッチングでは、合成樹脂層とともに、フッ化物等無機化合物からなる反射防止膜を除去することは困難であった。その一方、例えばアルゴンガスを導入して行うスパッタリングにより膜を除去すると、半導体基板の表面のフォトダイオードに損傷が生じる場合がある。フォトダイオードの損傷は、固体撮像装置の使用時、温度上昇に伴うリーク電流の増加により、白傷と呼ばれる画像の欠陥の原因となる。このように、従来の方法では、感度をさらに向上させるべくマイクロレンズ上にフッ化物等無機化合物からなる反射防止膜を形成すると、この反射防止膜を除去し、さらに合成樹脂層を除去するためにスパッタリングが主体のラジカル反応による工程を適用したのでは、画像が劣化する傾向が生じるという課題があった。
【０００８】
本発明は、固体撮像装置に特有の上記課題を解決するべく、受光部として形成するフォトダイオードに損傷を与えることなくマイクロレンズ上に反射防止膜を形成する固体撮像装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板の表面に受光部を形成する工程と、前記半導体基板上に電極パッドを形成する工程と、前記受光部および前記電極パッドを覆うように前記半導体基板上に合成樹脂層を形成する工程と、前記合成樹脂層上に前記受光部への集光効率が向上するようにマイクロレンズを形成する工程と、前記合成樹脂層上であって前記電極パッドの上方にレジストパターンを形成する工程と、少なくとも前記マイクロレンズ上および前記レジストパターン上に無機化合物からなる反射防止膜を堆積させる工程と、前記レジストパターンを除去することにより前記電極パッドの上方の前記合成樹脂層の表面を露出させる工程と、前記電極パッドの上方の前記合成樹脂層を除去することにより前記電極パッドの表面を露出させる工程とを含むことを特徴とする。
【００１０】
このように反射防止膜を成膜する前にレジストをパターン形成することにより、レジストとともに反射防止膜を電極パッド上方から除去できるために、半導体基板内の受光部に損傷を与えることなく、マイクロレンズ上に反射防止膜を備えた固体撮像装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の製造方法においては、反射防止膜は、フッ化物膜を含むことが好ましい。
【００１２】
また、本発明の製造方法は、反射防止膜が単層膜である場合は勿論、反射防止膜が多層膜である場合であっても適用することができる。多層膜とする場合には、フッ化物膜、酸化シリコン膜等の低屈折率膜と、酸化物膜等の中高屈折率膜とを積層することにより、干渉効果を利用して反射防止効果を向上させた膜とすることが好ましい。本発明の製造方法によれば、反射防止膜はレジストとともに除去される（リフトオフされる）から、例えばドライエッチングにより除去しにくい膜が含まれていても、膜の除去が困難になることはない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の製造方法の一形態を示す工程図である。図１（ａ）に示したように、まず、従来の方法と同様、予め受光部、転送電極等を形成した半導体基板１上に電極パッド３が形成される。電極パッド３は、半導体基板１の画素領域に形成された受光部により光電変換され、画素領域外へと転送された電荷を外部へと伝送するための接点として形成される。電極パッド３の材料は、特に限定されないが、例えばアルミニウムが好適である。
【００１４】
次に、半導体基板１上の受光部、転送電極等および電極パッド３を覆うように合成樹脂層２が形成される。合成樹脂層２の構成は、固体撮像装置の用途等に応じて適宜定められるが、例えば、第１の平坦化膜、カラーフィルタ、第２の平坦化膜が含まれる。第１の平坦化膜は、半導体基板上に形成された転送電極、遮光層等による凹凸を解消する。絶縁層内には、屈折率の異なる層の積層構造を採用することにより、層内レンズを形成してもよい。カラーフィルタは、第１の平坦化膜上に形成される。カラーフィルタは、染色により着色した層により構成してもよく、顔料を分散させて着色した層により構成してもよい。なお、染色により着色する場合には、通常、混色を防止するために分離層が設けられる。第２の平坦化膜は、カラーフィルタの形成による凹凸を解消する。なお、第１および第２の平坦化膜の材料としては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、フェノール系樹脂等を使用することができる。
【００１５】
合成樹脂層２上にはマイクロレンズ４が形成される。マイクロレンズ４は、所定の厚さに形成された樹脂層を各受光部に対応するように分割し、その分割された樹脂部分を加熱してドーム型のレンズ形状へと変形させることにより形成される。マイクロレンズの材料としても、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、フェノール系樹脂等を使用することができるが、特にポリパラビニルフェノール系樹脂にナフトキノンジアジドを添加した感光性樹脂が好ましい。この樹脂は、ポジ型レジストとして用いることができ、熱処理すると、熱可塑性により液状化して形状がドーム型へと変形し、その後熱硬化性による形状固定と固化が進行し、安定したレンズ形状が実現される。また、上記感光性樹脂は、現像直後の工程において紫外線照射により可視光透過率を９０％以上にまで向上させ、この透明化した状態でレンズ形状へと変形させることができる。
【００１６】
図１に示した製造方法によれば、図１（ｂ）に示したように、反射防止膜を形成する前にレジスト７がパターン形成される。レジスト７は、まず合成樹脂層２の表面上に全面に塗布され、電極パッド３上方以外の部分を露光、現像することにより除去することで、電極パッド３の上方のみに部分的に形成される。
【００１７】
レジスト７が形成された後に、反射防止膜８が形成される。反射防止膜８は、蒸着法等の真空成膜法により形成される。従って、反射防止膜８は、図１（ｃ）に示したように、基本的には、マイクロレンズ４上のみならず合成樹脂層２の表面全域およびレジスト７上に形成される。
【００１８】
反射防止膜８の材料としては、各種のフッ化物、酸化物等の誘電体から、反射防止効果を得るに適した屈折率を有する材料を選択することが好ましい。例えば、反射防止膜を単層膜とする場合には、各種フッ化物や酸化シリコン等の低屈折率材料が適している。フッ化物としては、具体的には、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウム、フッ化リチウム、フッ化アルミニウム等を用いることができる。また、反射防止膜を複層膜とする場合には、上記低屈折率材料と、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化タンタル等の中高屈折率材料とを積層した多層膜とすることが好ましい。なお、反射防止膜８の成膜法としては、基本的には、従来から行われてきた各種の成膜方法、例えば抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法を利用することができる。
【００１９】
反射防止膜８が形成された後に、有機アルカリ現像液またはアセトンやケトン類の有機溶剤に浸漬、または上記有機溶剤を吹きつけることにより、レジスト７が除去される。図１（ｄ）に示したように、レジスト７が除去された部分は、反射防止膜も同時に除去される。このように電極パッド３の上方では合成樹脂層２の表面が露出するために、この表面から合成樹脂層をエッチングすることが容易となる。従って、酸素プラズマを用いたドライエッチングであっても、合成樹脂層を除去することができるようになる。なお、受光部に損傷を与えることなく、合成樹脂層を除去する方法としては、上記酸素プラズマによるドライエッチングの他、酸素プラズマと若干のフッ素系化合物（例えばＣＦ4）を添加したプラズマドライエッチング、合成樹脂がポジ型感光性を有する場合には部分的に紫外線照射し、その部分を現像液で取り除く方法等を挙げることができる。
【００２０】
合成樹脂層を除去する工程の例を、図１（ｅ）、図１（ｆ）によりさらに詳しく説明する。まず、図１（ｅ）に示したように、マイクロレンズ４の表面を含む合成樹脂層２の表面全体を（第２の）レジスト９により覆う。次に、電極パッド３の上方の領域のレジスト９を露光マスクを用いて紫外線照射した後に現像し、上記領域のレジストを除去する（図１（ｅ））。この状態で、図１（ｆ）に示したように、酸素プラズマ等によるドライエッチングを行うことにより、電極パッド３上方の合成樹脂層２を除去することができる。さらに、有機アルカリ洗浄液またはアセトンやケトン類等の有機溶剤により、レジスト９を除去する（図１（ｇ））。上記方法によれば、半導体基板の表面に形成された受光部への損傷を抑制しながら、電極パッド３の表面を露出させることができる。
【００２１】
その後、上記工程により製造された半導体基板は、常法に従い、所定の形状に切断される。こうして得られた半導体チップ１１は、図２に示したように、樹脂製パッケージ１２に固定される。半導体チップ１１をパッケージ１２に固定した後、ワイヤー１５が、半導体チップ１１の電極パッド３とパッケージ１２のインナーリード１６との間に掛け渡される。引き続いて、パッケージ１２の上方の開口に封止用ガラス１３が固定される。こうしてマイクロレンズ上に反射防止膜が形成され、さらに感度が改善された固体撮像装置が製造される。画像情報は、半導体チップ１１から、ワイヤー１５、インナーリード１６およびアウターリード１０を介して外部へと伝達される。
【００２２】
なお、本発明の製造方法は、上記に説明したように、固体撮像装置のマイクロレンズ上に反射防止膜を形成する際に生じる固体撮像装置に特有の上記課題を解決するべく為されたものであって、本発明の上記目的が達成される限り、レジスト、合成樹脂層、マイクロレンズその他の材料の選択に特に制限はない。また、ＣＣＤ型の固体撮像装置のみならず、ＭＯＳ型の固体撮像装置にも適用することも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極パッドの上方の合成樹脂層上に予めレジストを形成し、このレジストを反射防止膜とともに除去することにより、半導体基板中の受光部を損傷することなく、感度をさらに向上させた固体撮像装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の製造方法の一形態を示す工程図である。
【図２】  固体撮像装置の一形態の断面図である。
【図３】  従来の固体撮像装置の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１      半導体基板
２      合成樹脂層
３      電極パッド
４      マイクロレンズ
７、９  レジスト
８      反射防止膜
１０    アウターリード
１１    半導体チップ
１２    パッケージ
１３    封止用ガラス
１５    ワイヤー
１６    インナーリード
【図１】
0004008126.tif 000002
【図２】
0004008126.tif 000003
【図３】
0004008126.tif 000004