JPH04334056A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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- JPH04334056A JPH04334056A JP3104112A JP10411291A JPH04334056A JP H04334056 A JPH04334056 A JP H04334056A JP 3104112 A JP3104112 A JP 3104112A JP 10411291 A JP10411291 A JP 10411291A JP H04334056 A JPH04334056 A JP H04334056A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
- H10F39/024—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of coatings or optical elements
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/80—Constructional details of image sensors
- H10F39/806—Optical elements or arrangements associated with the image sensors
- H10F39/8063—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F77/00—Constructional details of devices covered by this subclass
- H10F77/30—Coatings
- H10F77/306—Coatings for devices having potential barriers
- H10F77/331—Coatings for devices having potential barriers for filtering or shielding light, e.g. multicolour filters for photodetectors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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- H10F77/40—Optical elements or arrangements
- H10F77/413—Optical elements or arrangements directly associated or integrated with the devices, e.g. back reflectors
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
- Color Television Image Signal Generators (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は放送用三枚式カメラやス
チルカメラ等に好適な固体撮像装置およびその製造方法
に関する。
チルカメラ等に好適な固体撮像装置およびその製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】図3から図6は放送用三枚式カメラある
いはスチルカメラ等に使用される固体撮像装置の構造を
示したものであり、図3および図5は断面構造を示す断
面図、また図4および図6はそれらの平面図である。
いはスチルカメラ等に使用される固体撮像装置の構造を
示したものであり、図3および図5は断面構造を示す断
面図、また図4および図6はそれらの平面図である。
【0003】図3は2次元配列された感光部の列間に黒
色フィルタ等の光反射防止膜4を設けた構造を示してい
る。この光反射防止膜4を設けることにより、感光部以
外の場所に設けられた図示しない光遮蔽膜が反射する光
を遮り、フレア特性を改善する。このような光反射防止
膜4を有する固体撮像装置は主として放送用等の高性能
固体撮像装置に使用される。半導体基板10の表面には
フォトダイオード部1とCCD部2とが形成され、その
表面は光架橋性を有する透明な平滑層3により平担に形
成される。ついでその表面に光反射防止膜4がCCD部
2の上面に位置するように配設される。さらにその表面
は平滑層3と同様の平滑層5により平担化され、その上
方にはフォトダイオード部1の直上に位置するように集
光レンズ層6が形成される。
色フィルタ等の光反射防止膜4を設けた構造を示してい
る。この光反射防止膜4を設けることにより、感光部以
外の場所に設けられた図示しない光遮蔽膜が反射する光
を遮り、フレア特性を改善する。このような光反射防止
膜4を有する固体撮像装置は主として放送用等の高性能
固体撮像装置に使用される。半導体基板10の表面には
フォトダイオード部1とCCD部2とが形成され、その
表面は光架橋性を有する透明な平滑層3により平担に形
成される。ついでその表面に光反射防止膜4がCCD部
2の上面に位置するように配設される。さらにその表面
は平滑層3と同様の平滑層5により平担化され、その上
方にはフォトダイオード部1の直上に位置するように集
光レンズ層6が形成される。
【0004】その後平滑層3、5と同様の透明樹脂層に
より保護層7が形成される。集光レンス層6はフォトダ
イオード部1で形成される感光部の感度向上を図るため
に設けられるもので、断面半円状のストライプレンズが
光反射防止膜4と平行に設けられている。
より保護層7が形成される。集光レンス層6はフォトダ
イオード部1で形成される感光部の感度向上を図るため
に設けられるもので、断面半円状のストライプレンズが
光反射防止膜4と平行に設けられている。
【0005】図5は緑、赤、青の三原色色フィルタ9a
、9b、9cがストライプ状に2次元配列された感光部
の列方向に、平滑層3、防染層8a、8b及び保護層7
aを介して配設された断面構造を、図6はその平面構造
を示している。この色フィルタ9a、9b、9cはフォ
トダイオード部1の上面に位置するように配設される。 さらにこの色フィルタ9a、9b、9cの上面には保護
層7aを介して集光レンズ層6が形成され、さらにその
表面には保護層7bが形成されている。
、9b、9cがストライプ状に2次元配列された感光部
の列方向に、平滑層3、防染層8a、8b及び保護層7
aを介して配設された断面構造を、図6はその平面構造
を示している。この色フィルタ9a、9b、9cはフォ
トダイオード部1の上面に位置するように配設される。 さらにこの色フィルタ9a、9b、9cの上面には保護
層7aを介して集光レンズ層6が形成され、さらにその
表面には保護層7bが形成されている。
【0006】図4に示す構造は色再現性を重視した製品
、例えばスチルカメラ用CCD等に使用されている。 なお電極取り出しのためのボンディングパッド11はフ
ォトダイオード部1およびCCD部2より離れた位置に
形成され、その上面は電極取り出しのために平滑層、防
染層および保護層が除去された構造となっている。なお
、図3の構造と図5の構造とを同時に組み合わせて構成
することも可能である。
、例えばスチルカメラ用CCD等に使用されている。 なお電極取り出しのためのボンディングパッド11はフ
ォトダイオード部1およびCCD部2より離れた位置に
形成され、その上面は電極取り出しのために平滑層、防
染層および保護層が除去された構造となっている。なお
、図3の構造と図5の構造とを同時に組み合わせて構成
することも可能である。
【0007】図2は図3に示す従来の固体撮像装置の製
造方法を説明する工程別素子断面図である。まず図2(
a)に示すようにフォトダイオード部1とCCD部2と
を覆い、表面を平担化するための光架橋性を有する透明
な平滑層3を形成する。この平滑層3の形成に当たって
は、例えば、富士薬品製の商品名FVRを全面塗布して
選択露光し、アルミニウムボンディグパッド部11のみ
が露出するように、例えば、メチルエチルケトン液によ
って現像して選択マスク層を形成する。
造方法を説明する工程別素子断面図である。まず図2(
a)に示すようにフォトダイオード部1とCCD部2と
を覆い、表面を平担化するための光架橋性を有する透明
な平滑層3を形成する。この平滑層3の形成に当たって
は、例えば、富士薬品製の商品名FVRを全面塗布して
選択露光し、アルミニウムボンディグパッド部11のみ
が露出するように、例えば、メチルエチルケトン液によ
って現像して選択マスク層を形成する。
【0008】ついで、図2(b)に示すようにCCD部
2の上面にカゼインまたはゼラチンを塗布して選択露光
と現像を行い、黒色の光反射防止膜層4を形成する。つ
いで表面に平滑層5を選択形成する。このような工程を
繰り返すことにより図2(c)に示すような構造を得る
ことができる。
2の上面にカゼインまたはゼラチンを塗布して選択露光
と現像を行い、黒色の光反射防止膜層4を形成する。つ
いで表面に平滑層5を選択形成する。このような工程を
繰り返すことにより図2(c)に示すような構造を得る
ことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来の固
体撮像装置とその製造方法では、半導体基板10の表面
に色フィルタを加工する過程で、固体撮像素子に対する
電気的接続を確保するためのボンディングパッド11上
のフィルタ構成材料を除去する必要があった。このため
光反射防止膜4あるいは光フィルタ9a、9b、9cお
よび集光レンズ層6以外の平滑層3、5、、防染層8a
、8b及び保護層7、7a、7b等の透明樹脂層に光架
橋特性をもった材料を使用することが必要であった。 しかし前述した富士薬品製のFVRのような光架橋性透
明樹脂では現在のところ露光による架橋度は完全とは言
えず、また、パターニング後の熱履歴により、この透明
樹脂層が収縮するという問題がある。したがって露光後
の熱収縮率をあらかじめ考慮してパターン設計をする必
要があった。
体撮像装置とその製造方法では、半導体基板10の表面
に色フィルタを加工する過程で、固体撮像素子に対する
電気的接続を確保するためのボンディングパッド11上
のフィルタ構成材料を除去する必要があった。このため
光反射防止膜4あるいは光フィルタ9a、9b、9cお
よび集光レンズ層6以外の平滑層3、5、、防染層8a
、8b及び保護層7、7a、7b等の透明樹脂層に光架
橋特性をもった材料を使用することが必要であった。 しかし前述した富士薬品製のFVRのような光架橋性透
明樹脂では現在のところ露光による架橋度は完全とは言
えず、また、パターニング後の熱履歴により、この透明
樹脂層が収縮するという問題がある。したがって露光後
の熱収縮率をあらかじめ考慮してパターン設計をする必
要があった。
【0010】このように、光反射防止膜、色フィルタま
たは集光レンズの寸法は、それを取り囲む平滑層、防染
層および保護層の収縮によって変化を受けるため、これ
を考慮したパターン設計が必要であった。この場合熱工
程、管理条件の変動および材料製造ロット間のばらつき
等であらかじめ見込んだ収縮率が変動してしまうことが
ある。固体撮像装置においては、色フィルタや光反射防
止膜及び集光レンズがそれらの相対位置が設計値から外
れた場合、画像品質へ非常に敏感に影響を与える。例え
ば1/3インチ40万画素のCCDの場合、画素ピッチ
自体は10μmのオーダであるが、相対位置変動がサブ
ミクロンのオーダで発生した場合、図7に示すように、
画像画面100に縦方向の明るいまたは暗い線状の傷1
01となって観察され製品不良を招く。
たは集光レンズの寸法は、それを取り囲む平滑層、防染
層および保護層の収縮によって変化を受けるため、これ
を考慮したパターン設計が必要であった。この場合熱工
程、管理条件の変動および材料製造ロット間のばらつき
等であらかじめ見込んだ収縮率が変動してしまうことが
ある。固体撮像装置においては、色フィルタや光反射防
止膜及び集光レンズがそれらの相対位置が設計値から外
れた場合、画像品質へ非常に敏感に影響を与える。例え
ば1/3インチ40万画素のCCDの場合、画素ピッチ
自体は10μmのオーダであるが、相対位置変動がサブ
ミクロンのオーダで発生した場合、図7に示すように、
画像画面100に縦方向の明るいまたは暗い線状の傷1
01となって観察され製品不良を招く。
【0011】本発明は上述した問題点を解消するために
なされたもので、製造工程や材料のばらつきに対して画
像不良の発生の少ない固体撮像装置とその製造方法を提
供することを目的とする。
なされたもので、製造工程や材料のばらつきに対して画
像不良の発生の少ない固体撮像装置とその製造方法を提
供することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置は
、感光部上面に色フィルタ層と集光レンズ層とを配設し
、感光部以外の上面に光反射防止膜層を透明樹脂層によ
って所定位置に配設保持した固体撮像装置において、前
記透明樹脂層を熱硬化型透明樹脂層とした構造を用いて
いる。
、感光部上面に色フィルタ層と集光レンズ層とを配設し
、感光部以外の上面に光反射防止膜層を透明樹脂層によ
って所定位置に配設保持した固体撮像装置において、前
記透明樹脂層を熱硬化型透明樹脂層とした構造を用いて
いる。
【0013】また本発明による固体撮像装置の製造方法
では、色フィルタ層、集光レンズ層及び/または光反射
防止膜層を熱硬化型透明樹脂層を介して半導体基板表面
の所定位置に配設保持する工程と、前記配設保持工程終
了後の半導体基板表面の電極取り出し面を露出させるよ
う光架橋性樹脂によりマスク層を形成する工程と、前記
マスク層を用いて前記熱硬化型透明樹脂層を選択除去し
て電極面を露出する工程とから構成されている。
では、色フィルタ層、集光レンズ層及び/または光反射
防止膜層を熱硬化型透明樹脂層を介して半導体基板表面
の所定位置に配設保持する工程と、前記配設保持工程終
了後の半導体基板表面の電極取り出し面を露出させるよ
う光架橋性樹脂によりマスク層を形成する工程と、前記
マスク層を用いて前記熱硬化型透明樹脂層を選択除去し
て電極面を露出する工程とから構成されている。
【0014】
【作用】本発明では相対位置の微妙な変動が撮像画面の
欠陥となって現れやすい固体撮像装置の構成材料を、従
来の光架橋型透明樹脂から熱硬化型透明樹脂に代えるこ
とにより架橋度を十分に与え不安定性を改善している。 また光フィルタ層、集光レンズ層及び/または光反射防
止膜層を形成するに際し、従来のように透明樹脂層を露
出することなく、これらの各層を形成した最終段階で熱
硬化型透明樹脂層を一括して選択除去してボンディング
パッドの電極面を露出するようにしている。
欠陥となって現れやすい固体撮像装置の構成材料を、従
来の光架橋型透明樹脂から熱硬化型透明樹脂に代えるこ
とにより架橋度を十分に与え不安定性を改善している。 また光フィルタ層、集光レンズ層及び/または光反射防
止膜層を形成するに際し、従来のように透明樹脂層を露
出することなく、これらの各層を形成した最終段階で熱
硬化型透明樹脂層を一括して選択除去してボンディング
パッドの電極面を露出するようにしている。
【0015】
【実施例】図1は本発明による固体撮像装置の製造方法
を説明するための工程別素子断面図である。なお、従来
と同じ要素には同じ参照番号を付してある。
を説明するための工程別素子断面図である。なお、従来
と同じ要素には同じ参照番号を付してある。
【0016】図1(a)に示すようにフォトダイオード
1とCCD部2およびアルミニウムボンディングパッド
部11が形成された半導体基板10の表面に熱硬化型透
明樹脂層30として、例えば、日本合成ゴム社製の商品
名オプトマーSSを全面塗布する。その後熱ベークを1
30℃で10分間行って、この熱硬化型透明樹脂層30
を硬化させる。
1とCCD部2およびアルミニウムボンディングパッド
部11が形成された半導体基板10の表面に熱硬化型透
明樹脂層30として、例えば、日本合成ゴム社製の商品
名オプトマーSSを全面塗布する。その後熱ベークを1
30℃で10分間行って、この熱硬化型透明樹脂層30
を硬化させる。
【0017】ついで図1(b)に示すようにカゼインま
たはゼラチンを塗布し、選択露光を行うことにより光反
射防止膜4をCCD部2の上部に形成する。ついで再び
熱硬化型透明樹脂層で平滑層50を形成する。次にフォ
トダイオード部1の上面に集光レンズ層6を形成する。 さらに、図1(c)に示すように表面に熱硬化型透明樹
脂層により保護層70を全面塗布して形成する。
たはゼラチンを塗布し、選択露光を行うことにより光反
射防止膜4をCCD部2の上部に形成する。ついで再び
熱硬化型透明樹脂層で平滑層50を形成する。次にフォ
トダイオード部1の上面に集光レンズ層6を形成する。 さらに、図1(c)に示すように表面に熱硬化型透明樹
脂層により保護層70を全面塗布して形成する。
【0018】ついで電極取り出し用のボンディングパッ
ド11を露出させるため、図1(d)に示すように例え
ばカゼインのみの水溶性膜等のバッファ水溶性膜80を
塗布し、ついで例えば東ソ−社製の商品名BMS膜のよ
うな対酸素性エッチング性膜90を塗布して選択露光を
施し、電極取出し面のみを露光させるマスクを形成し、
このマスクを用いて熱硬化型透明樹脂層である保護層7
0、防染層50及び平滑層30を酸素アッシングにより
除去して半導体基板10の表面に形成されたボンディン
グパッド部11を露出させる。
ド11を露出させるため、図1(d)に示すように例え
ばカゼインのみの水溶性膜等のバッファ水溶性膜80を
塗布し、ついで例えば東ソ−社製の商品名BMS膜のよ
うな対酸素性エッチング性膜90を塗布して選択露光を
施し、電極取出し面のみを露光させるマスクを形成し、
このマスクを用いて熱硬化型透明樹脂層である保護層7
0、防染層50及び平滑層30を酸素アッシングにより
除去して半導体基板10の表面に形成されたボンディン
グパッド部11を露出させる。
【0019】なお、図1に示す実施例では色フィルタが
形成されていない構造であったが、色フィルタが形成さ
れる構造の物であっても同様に熱硬化型透明樹脂層を用
いることにより本発明の構造とその製造方法が適用でき
るのは言うまでもない。
形成されていない構造であったが、色フィルタが形成さ
れる構造の物であっても同様に熱硬化型透明樹脂層を用
いることにより本発明の構造とその製造方法が適用でき
るのは言うまでもない。
【0020】本発明を適用した結果、従来の光硬化性の
透明樹脂層を使用した場合には、図7に示したような不
良は100個中80個発生していたが、本発明の固体撮
像装置では透明樹脂層が熱硬化型に変更された結果10
0個中皆無となった。これは熱硬化型樹脂の使用により
光反射防止膜、集光レンズ、色フィルタ等が安定に保持
され、相対位置変動が減少したためである。
透明樹脂層を使用した場合には、図7に示したような不
良は100個中80個発生していたが、本発明の固体撮
像装置では透明樹脂層が熱硬化型に変更された結果10
0個中皆無となった。これは熱硬化型樹脂の使用により
光反射防止膜、集光レンズ、色フィルタ等が安定に保持
され、相対位置変動が減少したためである。
【0021】
【発明の効果】このように、本発明では熱硬化型透明樹
脂層を介して色フィルタ層、集光レンズ層及び/または
光反射防止膜層を所定位置に配設保持してすべての層形
成が終了した後に一括してこの熱硬化型透明樹脂層の必
要部分のエッチングを行うようにしたため平滑層、防止
感染層および保護層の収縮によって色フィルタ層、集光
レンズ層、光反射防止膜層等が位置変動を受けることが
無くなった。このため不良の発生を激減させることがで
きる。
脂層を介して色フィルタ層、集光レンズ層及び/または
光反射防止膜層を所定位置に配設保持してすべての層形
成が終了した後に一括してこの熱硬化型透明樹脂層の必
要部分のエッチングを行うようにしたため平滑層、防止
感染層および保護層の収縮によって色フィルタ層、集光
レンズ層、光反射防止膜層等が位置変動を受けることが
無くなった。このため不良の発生を激減させることがで
きる。
【図1】本発明の固体撮像装置の製造方法を説明する工
程別素子断面図。
程別素子断面図。
【図2】従来の固体撮像装置の製造方法を説明する工程
別素子断面図。
別素子断面図。
【図3】従来の固体撮像装置の一例を示す素子断面図。
【図4】従来の固体撮像装置の一例を示す素子平面図。
【図5】従来の固体撮像装置のさらに他の構造例を示す
素子断面図。
素子断面図。
【図6】従来の固体撮像装置のさらに他の構造例を示す
素子平面図。
素子平面図。
【図7】固体撮像装置の不良によるテレビ画面上の不良
状態を示す図。
状態を示す図。
1 フォトダイオード部
2 CCD部
4 光反射防止膜
6 集光レンズ層
10 半導体基板
11 アルミニウムボンディングパッド部30 平
滑層 50 平滑層 70 保護層 80 バッファ水溶性膜 90 耐酸化性エッチング膜
滑層 50 平滑層 70 保護層 80 バッファ水溶性膜 90 耐酸化性エッチング膜
Claims (2)
- 【請求項1】感光部上方に色フィルタ層と集光レンズ層
を配設し、感光部以外の上方に光反射防止膜層を透明樹
脂層によって所定位置に配設保持した固体撮像装置にお
いて、前記透明樹脂層を熱硬化型透明樹脂層としたこと
を特徴とする固体撮像装置。 - 【請求項2】色フィルタ層、集光レンズ層および/又は
光反射防止膜層を熱硬化型透明樹脂層を介して半導体基
板表面の所定位置に配設保持する工程と、前記配設保持
工程終了後の半導体基板表面の電極取出し面を露出させ
るよう光架橋性樹脂によりマスク層を形成する工程と、
前記マスク層を用いて、前記熱硬化型透明樹脂層を選択
除去して電極面を露出させる工程とを備えた固体撮像装
置の製造方法。
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