JPH01270362A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロレンズを用いて素子感度を向上させ
た固体撮像装置及びその製造方法に関する。

（従来の技術） 一般に固体撮像装置は、固体撮像素子からなる複数の画
素を配列することによって構成されている。１つの固体
撮像素子では、入射した光をフォトダイオード等からな
る感光部で電気信号に変換して出力信号を行う。このよ
うな固体撮像素子において、フォトダイオードの受光部
の寸法を大きくすることなく、受光感度を高めるために
、受光部の上方にマイクロレンズを設け、このマイクロ
レンズによって外光を感光部に集光することが一般に行
われている。

これを第３図に基づいて説明すると、半導体基板１の上
には、入射した光を電気信号に変換して信号を出力する
感光部としてのフォトダイオード２と、このフォトダイ
オード２の各列の両端部に位置してボンディングパッド
部３が夫々形成され、この上面には、上記ボンディング
パッド部３の上方を除きパッシベーション膜４及びフィ
ルタ層５が順次積層されている。そして、このフィルタ
層５の上面には、上記フォトダイオード２の上方に位置
して凸レンズの形状をしたマイクロレンズ６′が設けら
れ、このマイクロレンズ６′によって光を集め、この集
めた光をフォトダイオード２に入射することによりこの
感度を高めるよう構成されている。

そして、このマイクロレンズ６′は、下記の製造上の制
約により、一般にゼラチン、カゼイン又はアクリル系の
レジストによって構成されていた。

上記固体撮像装置においては、上記のようにボンディン
グパッド３の上方のレジストを除去する必要があるため
、この製造は、一般に次のように行われていた。

即ち、パッシベーション膜４、フィルタ層５内のカラー
染色層間に介在させた混色にじみを防止するための中間
膜、及びフィルタ層５の上面に配置した保護膜等として
感光性のあるレジストを使用し、これらの膜を塗布した
後、毎回現像して上記ボンディングパッド部３の上方に
位置するレジストをそのたび毎に除去することにより、
上記第３図に示すもののうちマイクロレンズ６′を除く
基板部を形成し、しかる後、フォトダイオード部２の上
方の所定の位置に、マイクロレンズ６′をパターンニン
グし、更にこのマイクロレンズ６′としてゼラチン系や
カゼイン系のレジストを使用した場合にはこの上面に保
護膜を被せたり、またアクリル系のレジストを使用した
場合には表面を溶融させたりして、第３図に示す固体撮
像装置を製造するものであった。

なお、ドライエツチングにより、マイクロレンズを形成
しようとすると、マスキングするレジストを厚膜化する
必要があるため、マイクロレンズとしてのレンズ効果を
損なう欠点があり、このレジストの材料の選定及び廉価
なマイクロレンズを作ることが一般に困難であった。

即ち、マイクロレンズはフィルタ層の上面に作られるた
め、これを作る工程は、このフィルタ層の表面の状態と
大きな係わりがある。このため、ドライエツチングによ
りボンディングパッド部の上方のレジストを除去する際
に所望の形状のマイクロレンズを形成することは非常に
困難で、またポジレジスト等を用い、これをマスクとし
てドライエツチングによりボンディングパッド部のレジ
ストを除去した時には、この除去後にポジレジストを剥
離することが困難で、更にレジストとして無機の透明な
膜を使用し、これマスクとしてドライエツチングにより
ボンディングパッド部のレジストを除去した場合には、
この膜は平坦性がかなり良いため、この膜によってマイ
クロレンズの効果が著しく損なわれてしまうからである
。

このため、上記マイクロレンズをドライエツチングによ
って形成することは、一般には行われておらず、このマ
イクロレンズは、上記のようにゼラチン系、カゼイン系
又はアクリル系のレジストに限定されているのが現状で
あった。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来例においては、マイクロレンズはゼ
ラチン系、カゼイン系又はアクリル系のレジストで形成
されているため、これらの屈折率は一般に小さく、マイ
クロレンズを用いない場合に比べ、せいぜい１．５倍程
度の感度の向上が限界であるばかりでなく、明るい被写
体を撮影した時に上下に白っぽく尾を引くスミア現象を
低減することはできなかった。

また、上記製造方法においては、バッシュベーション膜
、混色にじみを防ぐ膜及び保３膜等を毎回現像する必要
があって、材料が限定されるばかりでなく工程数も多く
なり、しかも染色に使用する酸によって、パッシベーシ
ョン膜に上面に設けたアルミニウム遮光膜が腐蝕してし
まうことがあるといった問題点があった。

本発明は上記に鑑み、ドライエツチングによりマイクロ
レンズを形成することにより、より屈折率の大きなレジ
ストを使用して素子感度の向上を図るとともに、工程数
を多くすることなく、所望の形状のマイクロレンズを廉
価に製造することができるものを提供することを目的と
する。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明における固体撮像装置
は、半導体基板上に感光部とボンディングパッド部を形
成し、この上面をボンディングパッド部の上方を除きフ
ィルタ層で覆うとともに、上記感光部の上方にマイクロ
レンズを配置した固体撮像装置において、このマイクロ
レンズをシリコン系やポリスチレン系等の透明なレジス
トにドライエツチングを施すことにより形成したもので
あり、その製造方法は、上部に感光部とボンディングパ
ッド部を形成した半導体基板の上面にフィルタ層を積層
し、ボンディングパッド部の上方を除くこの上面に透明
なレジストを塗布し、このレジストの上に上記感光部の
上方に位置してポジレジストをパターンニングし、ドラ
イエツチングを行うことによって上記透明なレジストで
マイクロレンズを形成するとともに、この透明なレジス
トをマスクとしてフィルタ層のボンディングパッド部上
方のレジストを除去するようにしたものである。

（作　用） 上記のように構成した本発明によれば、マイクロレンズ
は、フィルタ層の上面に塗布した透明なレジストを材料
とし、ドライエツチングによって作ることができ、この
ため高い屈曲率のレジストをマイクロレンズの材料とし
用い、マイクロレン・ズとしての屈曲率を増大させ、し
かもボンディングパッド部上方のレジストは、上記マイ
クロレンズを構成するレジストをマスクとして除去する
ことができるので、工程数を減少させることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について、第１図及び第２図を参
照して説明する。

第１図は、固体撮像素子を示すもので、半導体基板１の
上には、入射した光を電気信号に変換して信号を出力す
る感光部としてのフォトダイオード２と、このフォトダ
イオード２の各列の両端部に位置してボンディングパッ
ド部３が夫々形成され、この上面には、上記ボンディン
グパッド部３の上方を除きパッシベーション膜４及びフ
ィルタ層５が順次積層されている。そして、このフィル
タ層５の上面には、上記フォトダイオード２の上方に位
置して凸レンズの形状をしたマイクロレンズ６が設けら
れ、このマイクロレンズ６によって光を集め、この集め
た光をフォトダイオード２に入射することによりこの感
度を高めるよう構成されている。

そして、このマイクロレンズ６は、シリコン系やポリス
チレン系のレジストにドライエツチングを施すことによ
って構成され、これによって感度の向上及び上記スミア
現象の低減が図られている。

即ち、例えばシリコン系のレジストを材料としてこのマ
イクロレンズ６を形成した場合には、マイクロレンズを
設けない場合に比べて、約２倍の素子感度の向上を図る
ことができる。

上記撮像装置の製造方法を第２図に基づいて説明する。

先ず、同図（ａ）で示すように、半導体基板１の上に、
入射した光を電気信号に変換して信号を出力する感光部
としてのフォトダイオード２と、このフォトダイオード
２の各列の両端部に位置してボンディングパッド部３を
夫々形成し、この上面に、ボンディングパッド部３を露
出させてパッシベーション膜４を、更にこの全上面にフ
ィルタ層５を順次積層するとともに、このフィルタ層５
の表面５ａを、ここに形成するマイクロレンズ６の形状
に合わせて凹凸を設けておく。

この時、カラーフィルク層５の保護膜は、ボンディング
パッド部３を覆っており、このためこのボンディングパ
ッド部３は、他の酸等にはさらされていない。

この状態で、同図（ｂ）に示すように、このフィルタ層
５の上面に、感光性を有する、例えばポリスチレン系の
透明なマイクロレンズ形成用レジスト６ａを２μｍ程度
の厚さに塗布し、ボンディングパッド部３の上方を現像
により除去する。

そして、同図（Ｃ）に示すように、ポジレジスト７を１
．７μｍ程度の厚さに塗布し、マイクロレンズ６を形成
する所定の位置、即ちフォトダイオード２の上方にこの
ポジレジストアが残るように所望の形状にパターンニン
グし、この状態で、０２プラズマの中に置いてドライエ
ツチングを施す。

而して、このドライエツチングにより、ポジレジスト７
を上方から除々に除去するとともに、マイクロレンズ形
成用レジスト６ａの露出部分から、ポジレジストアの中
心方向に除々にこのレジスト６ａを除去することにより
、このレジスト６ａで凸レンズ状のマイクロレンズ６を
形成するとともに、上記マイクロレンズ形成用レジスト
６ａをマ部３の上方のレジストを除去して、第１図に示
す固体撮像造装置を製造するのである。

なお、別な方法として、上記第２図（ｂ）で、透明なマ
イクロレンズ成形用レジスト６ａとしてシリコン系のレ
ジストを使用するとともに、同図（Ｃ）でこの図の他に
ボンディングパッド部３の上方にもポジレジストアのパ
ターンニングを行い、この状態でフレオン系ガスによる
プラズマの中でエツチングを行ってマイクロレンズ６め
上面の形状を形成し、この半形成のマイクロレンズ６を
マスクとして、０２プラズマの中に置いてドライエツチ
ングを施することにより、マイクロレンズ６を全形成す
るとともに、フィルタ層５のボンディングパッド部３の
上方のレジストを除去して、第１図に示す固体撮像造装
置を製造するようにすることもできる。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、マイクロレンズ
の材料として、ポリスチレン系やシリコン系のレジスト
を使用するようにすることができ・この場合、屈曲率は
大きくなるので、受光感度を従来のマイクロレンズより
更に向上させることができるばかりでなく、明るい被写
体を撮影した時に上下に白っぽく尾を引くスミア現象を
低減させることができる。

更に、後の工程における組立工程での樹脂滴下による固
定の際の平坦化による受光感度の低下もなく、フィルタ
層の耐熱及び耐光性も向上する。

また、ドライエツチングによりボンディングパッド部の
上方のレジストを除去することができ、従ってアルミニ
ウム遮光膜の腐蝕を防止するとともに、毎回現像するこ
とを防止して、工程数の削減及び現像液の使用量の削減
を図ることができる。

しかも、マイクロレンズの形成とボンディングパッド部
上方のレジストの除去を同時に行うようにしたので、よ
り工程の短縮化を図ることができるといった効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る固体撮像装置の一実施例を示す断
面図、第２図はその製造を工程順に示す断面図、第３図
は従来の固体撮像装置を示す断面図である。 １・・・半導体基板、２・・・フォトダイオード、３・
・・ボンディングパッド部、４・・・パッシベーション
膜、５・・・フィルタ層、６・・・マイクロレンズ、６
ａ・・・マイクロレンズ形成用レジスト、７・・・ポジ
レジスト、６′・・・従来のマイクロレンズ。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第　３　図 第２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板上に感光部とボンディングパッド部を形
   成し、この上面をボンディングパッド部の上方を除きフ
   ィルタ層で覆うとともに、上記感光部の上方にマイクロ
   レンズを配置した固体撮像装置において、このマイクロ
   レンズをシリコン系やポリスチレン系等の透明なレジス
   トにドライエッチングを施すことにより形成したことを
   特徴とする固体撮像装置。 ２、上部に感光部とボンディングパッド部を形成した半
   導体基板の上面にフィルタ層を積層し、ボンディングパ
   ッド部の上方を除くこの上面に透明なレジストを塗布し
   、このレジストの上に上記感光部の上方に位置してポジ
   レジストをパターンニングし、ドライエッチングを行う
   ことによって上記透明なレジストでマイクロレンズを形
   成するとともに、この透明なレジストをマスクとしてフ
   ィルタ層のボンディングパッド部上方のレジストを除去
   することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。