固体摄像器件制造方法和电子装置制造方法

专利名称：固体摄像器件制造方法和电子装置制造方法
技术领域：
本发明涉及固体摄像器件制造方法，特别是用于引出该固体摄像器 件中的电极的焊盘部的形成方法。本发明还涉及使用了这种固体摄像器 件的电子装置的制造方法。
背景技术：
在固体摄像器件特别是CMOS固体摄像器件中，背侧照射型固体摄 像器件已经被提出以提高入射光的光电转换效率及感光度(参见日本专 利申请公开公报No. 2005-353631 、日本专利申请公开公报No. 2005-347707和日本专利申请公开公报No. 2005-363955)。背侧照射型固 体摄像器件包括在半导体基板上用作光电转换部的光电二极管。另外， 该器件包括在半导体基板的表面侧上的像素晶体管和用于构成信号电路 的多个布线层等，并从半导体基板的背侧接收入射光。
在背侧照射型固体摄像器件中，在半导体基板的背侧上设置有焊盘 部从而向半导体基板的表面侧上的多个布线层提供必要的电位。图1是 背侧照射型固体摄像器件的主要部分的示意性截面图。图1图示了在背 侧照射型固体摄像器件的背侧上的一个区域的截面图，该区域包括在其 周边区域上形成的焊盘部60。
背侧照射型固体摄像器件70包括在半导体基板(例如，单晶硅层)53 上的摄像区域和周边电路。摄像区域包括多个像素，各个像素具有作为 光电转换部的光电二极管(PD) 54和多个像素晶体管(MOS晶体管)。另 外，半导体基板的背侧上的周边区域包括与多个布线层的必要布线连接的焊盘部，或者所谓的电极引出焊盘部60。像素中的像素晶体管被形成
在半导体基板53的表面上，但未在附图中示出。此外，在半导体基板53 的表面侧上，由多层布线52 (521， 522和523)构成的多个布线层51被形 成在绝缘中间层50中。在此示例中，形成了第一层布线521、第二层布 线522和第三层布线523。这些布线层中的任一层可由Cu布线或Al布 线等制成。至少与焊盘部60相面对的布线521a是由Al布线制成的。诸 如硅基板等支撑基板61通过接合层63粘附到多个布线层51的表面侧上。
另一方面，在半导体基板53的背侧上，依次层叠作为防反射膜的绝 缘层55、钝化层56以及作为片上滤色器的基部粘合层的平坦化膜57。 用作防反射膜的绝缘层55例如由依次层叠的两层即SiN层和Si02层构 成。例如，在平坦化膜57上，与摄像区域的各像素即各个光电二极管(PD) 54相对应，形成有红光(R)、绿光(G)和蓝光(B)的片上滤色器59。另外， 在各个片上滤色器59上形成有片上微透镜58。
摄像区域包括有效像素区域以及在该有效像素区域外侧上的光学黑 区。光学黑区具体指像素的黑电平。光学黑区包括与有效像素区域中的 像素和滤色器相同的像素和滤色器。尽管未图示，在除了有效像素区域 的各个感光部之外即除了光电二极管(PD) 54和焊盘部60之外的包括其 他像素晶体管和周边电路部的整个表面上形成有遮光膜。在焊盘部60中 形成开口 62。开口 62被设置为使多个布线层51中的所需布线即本示例 中的布线521a暴露出来。
图2A和图2B图示了焊盘部60的形成方法的示例。首先，如图2A 所示，在半导体基板53上形成各自具有光电二极管(PD) 54和像素晶体 管(未图示)的多个像素，然后在半导体基板53的表面侧上形成多个布线 层51，随后将支撑基板61通过接合层63与多个布线层51接合。此外， 在半导体基板53的背侧上依次层叠作为防反射膜的绝缘层55、钝化层 56和用作基部粘合层的平坦化膜57。随后，通过蚀刻并除去各自与焊盘 部60对应的平坦化膜57、钝化层56、绝缘层55、半导体基板53和绝缘 中间层50的部分直到到达多层布线层51的第一布线521a为止，由此形 成开口 62。
此后，如图2B所示，形成用作片上滤色器部件的诸如抗蚀剂膜等有机膜，并随后将其图形化。结果，形成了例如红(R)、绿(G)和蓝(B)的片 上滤色器59。此外，形成用作片上微透镜部件58A的诸如抗蚀剂膜等有 机膜，并随后进行包括回蚀处理(etch-back process)的转印方法，由此形 成片上微透镜58。
在图2A和图2B所示的制造方法中，在形成焊盘部60的开口 62之 后才形成片上滤色器59和片上微透镜58。然而在此情况下，当涂敷用作 片上滤色器部件和片上微透镜部件的诸如抗蚀剂膜等有机膜时，可能产 生条痕或不均匀的涂敷。换句话说，由于开口 62被形成为从半导体基板 背侧上的平坦化膜57经过半导体基板53直至布线521a，因而在开口 62 上可能形成高度为3nm以上例如约为6^im的台阶部。因此，当利用旋 转涂敷法来涂敷抗蚀剂膜时，可能从作为起始点的该台阶部产生条痕。 该条痕导致所完成的片上滤色器59和片上微透镜58的不均匀。结果， 固体摄像器件的摄像特性可能出现变化，从而导致固体摄像器件的可靠 性的下降。

发明内容
考虑到上述问题而提出了本发明，且本发明的目的是提供一种背侧 照射型固体摄像器件制造方法，使得该背侧照射型固体摄像器件具有在 光进行入射的背侧上的焊盘部的开口，同时能够保持高可靠性而不会引 起摄像特性的任何变化。本发明的另一目的提供一种具有这种固体摄像 器件的电子装置的制造方法。
本发明的实施例分别提供了固体摄像器件制造方法和电子装置制造 方法。在每种方法中，在形成有光电转换部的半导体基板的一侧上的绝 缘中间层中形成信号电路，并且光从所述半导体基板的另一侧入射至所
述光电转换部。上述每种方法包括如下步骤在光入射侧上形成片上滤 色器和片上微透镜，以及随后在光入射侧上形成焊盘部的开口。
根据每种方法，在形成片上滤色器和片上微透镜之后才形成焊盘部 的开口。因此，要成为片上滤色器和片上微透镜的有机膜能够被形成为 具有基本上没有任何台阶部的基面。因此，这种方法能防止所涂敷的有 机膜由于台阶部而产生任何条痕。由于能防止在有机涂敷膜中产生条痕，因而本发明各实施方式的固 体摄像器件制造方法和电子装置制造方法能提供具有高可靠性且在摄像 特性上没有任何变化的背侧照射型固体摄像器件和电子装置。


图1是背侧照射型固体摄像器件的主要部分的截面图。
图2A和图2B是图示了现有技术的背侧照射型固体摄像器件制造方 法的示例的示意图，其中图2A和图2B图示了不同的步骤。
图3是图示了背侧照射型CMOS固体摄像器件的结构的示意图。
图4是单位像素的截面图。
图5是沿图3中A-A线的焊盘部截面图。
图6A和图6B是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第一 实施方式的示意图(部分I)，其中图6A和图6B图示了该制造方法的不同 步骤。
图7C和图7D是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第一 实施方式的示意图(部分II)，其中图7C和图7D图示了该制造方法的不 同后续步骤。
图8E和图8F是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第一 实施方式的示意图(部分III)，其中图8E和图8F图示了该制造方法的不 同后续步骤。
图9G和图9H是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第一 实施方式的示意图(部分IV)，其中图9G和图9H图示了该制造方法的不 同后续步骤。
图101和图10J是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第 一实施方式的示意图(部分V)，其中图101和图IOJ图示了该制造方法的 不同后续步骤。
图IIK和图IIL是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第 一实施方式的示意图(部分VI)，其中图IIK和图IIL图示了该制造方法的不同后续步骤。
图12是用于说明本发明实施例的说明图。
图13A和图13B是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第 二实施方式的示意图(部分I)，其中图13A和图13B图示了该制造方法的 不同步骤。
图14C和图14D是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第 二实施方式的示意图(部分11)，其中图14C和图14D图示了该制造方法 的不同后续步骤。
图15E和图15F是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第 二实施方式的示意图(部分III)，其中图15E和图15F图示了该制造方法 的不同后续步骤。
图16是图示了本发明实施例固体摄像器件制造方法的第二实施方 式的示意图(部分IV)。
图17是图示了本发明实施例电子装置的结构的示意图。
具体实施例方式
下面参照附图详细说明本发明的各实施例。
图3~图5图示了本发明实施例固体摄像器件的示意性结构。这种结 构也可被应用到本发明另一实施例的电子装置中。在本发明的各实施例 中，固体摄像器件和电子装置是背侧照射型的。如图3所示，本实施例 的固体摄像器件1包括摄像区域3、在该摄像区域的周边处的周边电路6 和7以及多个焊盘部5。
在摄像区域3中，以矩阵形式布置有多个单位像素。另外，在每行 上设有地址线等，而在每列上形有信号线等。摄像区域3包括有效像素 区域3a和具体指像素的黑电平的光学黑区3b。光学黑区3b还包括与有 效像素区域3a的像素种类相同的像素。构成光学黑区3b的各像素被布 置在有效像素区域3a的外侧。除了有效像素区域3a中各个像素的光电 转换部(感光部)和焊盘部5之外的固体摄像器件1的整个表面都覆盖有遮 光膜。在摄像区域3中，各个像素包括诸如光电二极管(PD)等光电转换部
和多个像素晶体管(或MOS晶体管)。该多个像素晶体管可以包括例如四
个晶体管传输晶体管、复位晶体管、放大晶体管和选择晶体管。可选 择地，该多个像素晶体管可以包括三个晶体管传输晶体管、复位晶体 管和放大晶体管。可以按其他的结构来设置该多个像素晶体管。
图4图示了单位像素的截面结构的示例。在此示例中，单位像素31
按如下方式来形成。首先，在相当于第一导电型即n型半导体基板的硅 半导体层10中形成有第二导电型即p型像素隔离区域32。然后，通过在 各个像素区域中形成作为光电转换部的光电二极管(PD) 11以及多个像 素晶体管Trl和Tr2，来完成单位像素31。光电二极管11包括n型半导 体层10以及p+累积层33和34。 n型半导体层10被p型像素隔离区域 32和在相对较深处形成有多个像素晶体管Trl和Tr2的p型半导体阱区 域35包围。p+累积层33和34被设置为用于抑制在表面侧和背侧上产生 的暗电流。用于构成光电二极管11的n型半导体层IO包括位于半导体 层10的表面侧的重掺杂n+电荷累积区域10a，以及由半导体层10制成 的轻掺杂n型区域10b。延伸至半导体层10的背侧的n型区域10b被形 成为延伸到形成有像素晶体管Trl和Tr2的p型半导体阱区域35的下方。
多个像素晶体管Trl和Tr2可以包括例如上述四个晶体管。在图4 中，Trl表示传输晶体管并且Tr2表示复位晶体管、放大晶体管及选择晶 体管之中的任一个。像素晶体管Trl包括用作浮动扩散(FD)部的n+源极 漏极区域37、光电二极管11的n+电荷累积区域10a和在栅极绝缘层上 形成的栅极电极41。像素晶体管Tr2包括一对源极漏极区域38和39以 及在栅极绝缘层上的栅极电极42。
形成了布线层M^M3的多个布线层9被设置在半导体层10的表面 侧上的绝缘中间层14中。此外，诸如硅基板等支撑基板8通过接合层15 与该多个布线层9接合。第一 第三布线层M广M3构成了所需的信号电 路并通过镶嵌工艺(damascene process)等由Cu或Au布线来形成。如稍后 说明的，至少面对着焊盘部且在引线接合时与Au线连接的布线(相当于 第一布线层MO是由Al布线制成的。优选地，在工艺上，整个第一布线 层Mi由Al制成。在半导体层10的背侧上形成有绝缘层作为防反射膜45。防反射膜 45例如包括依次层叠的氮化硅(SiN)层12和氧化硅(Si02)层13。在除了 与光电二极管11的感光部对应的部分之外的整个防反射膜45上形成有 遮光层16。此外，依次形成有钝化层17和用作片上滤色器的基部粘合层 的平坦化膜18。也可以将钝化层17设计为作为上述平坦化膜。遮光层 16由金属膜形成。例如，在平坦化膜18上形成有例如各种原色红(R)、 绿(G)和蓝(B)的片上滤色器19，然后在各个滤色器19上形成有片上微透 镜21。
另一方面，但在图中未示出的是，各个周边电路6和7包括垂直驱 动电路、列信号处理电路、水平驱动电路、输出电路和控制电路等。控 制电路基于垂直同步信号、水平同步信号和主时钟而产生信号。所产生 的信号包括作为垂直驱动电路、列信号处理电路和水平驱动电路的工作 基准的时钟信号和控制信号。这些信号分别从控制电路输入至垂直驱动 电路、列信号处理电路和水平驱动电路。由移位寄存器或类似部件构成 的垂直驱动电路每次一行地对摄像区域中的像素依次进行选择性扫描。 然后，垂直驱动电路通过垂直信号线将像素信号提供给列信号处理电路。 该像素信号基于根据各个像素的光电转换部所接收的光量而产生的信号 电荷。列信号处理电路被设置为例如用于每列像素，并利用来自光学黑 区中黑基准像素的信号对从一行上各像素输出的信号进行诸如噪声除去 和信号放大等信号处理。列信号处理电路的输出级与位于该列信号处理 电路与水平信号线之间的水平选择开关连接。由移位寄存器或类似部件 构成的水平驱动电路依次输出水平扫描脉冲，依次选择各个列信号处理 电路，从而把来自于各个列信号处理电路的像素信号输出至水平信号线。 输出电路对通过水平信号线从各个列信号处理电路依次提供过来的信号 进行信号处理，然后输出经过处理的信号。
如图5 (沿图3中A-A线的截面图)所示，在形成有初级片上微透镜 21a (稍后说明)的背侧的周边上的焊盘部5中形成开口 20，并且该开口 20从片上微透镜部件21A的表面到达Al布线。Al布线的表面侧和背侧 都覆盖有例如TiN层、TiN/Ti层、TiN/Ti/TiN层或Ti/TiN/Ti层。就开口 20而言，在半导体层10中可形成有绝缘隔离层27或类似物并使得该绝缘隔离层27能够包住开口 20等，从而避免在使用Au线进行引线接合时 该Au线会与半导体层IO发生电短路的缺点。
下面参照图6A 图IIL，说明本发明实施例固体摄像器件制造方法 的第一实施方式。这些附图中的各图都图示了沿图3中A-A线的截面图。
首先，形成如图6A所示的结构。该结构包括诸如硅半导体层10等 对应于半导体基板的半导体层、在硅半导体层10的表面侧上形成的多个 布线层9以及通过接合层15与多个布线层9的表面侧接合的支撑基板8。 在硅半导体层IO的摄像区域中，在平面内以矩阵形式布置有多个像素。 各像素包括用作光电转换部的光电二极管(PD) 11和多个像素晶体管。
在用于形成这种结构的方法中，例如，在硅半导体基板的一侧上形 成多个像素，然后在该硅半导体基板的同一侧上形成多个布线层9。随后， 由硅基板等制成的支撑基板8通过接合层15而接合至该同一侧。随后， 从硅半导体基板的另一侧除去该硅半导体基板直到使其具有硅半导体层 10的一定厚度。
在多个布线层9中，包括信号电路的两层以上的布线M广M3和其它 布线被形成在绝缘中间层14中。绝缘中间层14可以是氧化硅(Si02)层等。 图6A所示的多个布线层9是总共为三层布线即第一层布线M,、第二层 布线M2和第三层布线M3的示例结构。布线Mi、 M2和M3可由Cu或 Al等制成。布线M,之中的布线M^例如由可比得上Au线的Al布线形 成，该布线Mh如后面所述能够在用于引出电极的焊盘部处与Au线接合。 如上所述，Al布线的表面侧和背侧均覆盖有阻挡金属层，但未在该图中 示出。
接着，如图6B所示，在硅半导体层10的背侧上形成绝缘层作为防 反射膜45。该防反射膜45由从硅半导体层10依次层叠的氮化硅(SiN) 层12和氧化硅(Si02)层13构成。
接着，如图7C所示，在防反射膜45上形成钝化层17，并如图7D 所示，在钝化层17上进一步形成平坦化膜18以作为用于提高与片上滤 色器的粘附力的基部粘合层。
接着，如图8E所示，在平坦化膜18上形成滤色器19。本实施方式的片上滤色器19由例如各原色红(R)、绿(G)和蓝(B)的滤色器构成。片上 滤色器19可按下述步骤形成。利用涂敷机显影机(coater developer)将用
于第一颜色滤色器的诸如抗蚀剂膜等有机膜涂敷至平滑的平坦化膜18上 然后进行图形化，从而形成第一滤色器。接着，涂敷用于第二颜色滤色 器的抗蚀剂膜然后进行图形化，从而形成第二滤色器。随后，类似地形 成第三滤色器。由于用于各个滤色器的抗蚀剂膜被形成在没有台阶部的 平坦化膜18上，因而所涂敷的抗蚀剂膜不会产生条痕。
接着，如图8F所示，利用涂敷机显影机在包括片上滤色器19的表 面的整个区域上涂敷并形成片上微透镜部件21A。片上微透镜部件21A 可以是诸如负性抗蚀剂膜等有机膜。在涂敷片上微透镜部件21A之后， 利用光刻和蚀刻技术，通过选择性地除去片上微透镜部件21A中需要形 成焊盘部的部分从而形成开口 23。在形成诸如焊盘部的开口等较大的台 阶部之前，即在基本上没有形成任何台阶部的状态下，把由这种抗蚀剂 膜制成的片上微透镜部件21A涂敷至基面。因此，所涂敷的片上微透镜 部件21A不会产生任何条痕。
接着，如图9G所示，将具有与各像素的片上透镜对应的所需曲率 的透镜形状部件24形成在片上微透镜部件21A上，即在片上滤色器19 上方的位置处。利用正性抗蚀剂膜来形成该透镜形状部件24。也就是说， 涂敷正性抗蚀剂膜，然后以对应于各像素的方式进行图形化，之后进行 回流处理(reflow process)。
接着，如图9H所示，对整个表面进行回蚀。在此处理步骤中，将 透镜形状部件24的透镜形状转印至片上微透镜部件21A。通过该转印过 程，制造出了初级片上微透镜21a但不是最终片上微透镜21。同时，在 此处理步骤中，穿过片上微透镜部件21A的开口 23而蚀刻并除去平坦化 膜18、钝化层17、防反射膜45的一部分以及部分硅半导体层10，由此 形成第一次开口 20a。通过该回蚀处理，经过转印得到的初级片上微透镜 21a的表面和片上微透镜部件21A的其它部分的表面被硬化。
接着，如图10I所示，在除了开口 23之外的片上微透镜部件21A和 初级片上微透镜21a上形成抗蚀剂掩模25。
12接着，如图10J所示，通过抗蚀剂掩模25进行干式蚀刻工艺，从第 一次开口 20a的底部上完全地除去硅半导体层10，从而形成第二次开口 20b。换句话说，把延伸到达设有多个布线层9的绝缘中间层14的那部 分硅半导体层10完全地除去。在本实施方式中使用的抗蚀剂掩模25可 以是已知的半导体工艺中通常使用的任何抗蚀剂掩模。
接着，如图11K所示，剥离并除去抗蚀剂掩模25。片上微透镜部件 21A的抗蚀剂材料与抗蚀剂掩模25的抗蚀剂材料是不同的。另外，片上 微透镜部件21A的表面和初级片上微透镜21a的表面都已经在上述回蚀 处理中被硬化。因此，能够容易地剥离抗蚀剂掩模25。
另外，由于在图IOJ所示的蚀刻步骤中，利用SF6和02的气体混合 物对硅半导体层IO进行干式蚀刻，因而能够防止产生不想要的反应生成 物。因此，能够尽可能地抑制不想要的反应生成物的产生。能够极大地 减少不想要的反应生成物在抗蚀剂掩模25的表面上的附着情况。因此， 利用诸如稀释剂等有机溶剂或者通过与这种有机溶剂结合的灰化处理， 能够容易地仅将抗蚀剂掩模25剥离并除去，而不会引起初级片上微透镜 21a的任何异常。
比较而言，图12图示了通过抗蚀剂掩模101进行蚀刻，直到到达位 于硅半导体102与用于引线接合的多个布线层103A的Al布线104之间 的绝缘中间层105的示例。在此情况下，由于该蚀刻的进行而使Al布线 104暴露出来，因而大量不想要的反应生成物106就会附着在抗蚀剂掩模 101的表面上。该不想要的反应生成物106可以主要是因为对Al布线104 的表面上的阻挡金属层(例如上述的TiN层)107的蚀刻而产生的反应生 成物。如果有大量不想要的反应生成物106附着，则很难用稀释剂或通 过灰化处理等方法来剥离抗蚀剂掩模101。
在第一示方式的图IOJ所示的步骤中，利用SFe和02的气体混合物 仅对硅半导体层10进行蚀刻，且该蚀刻过程进行到不会让Al布线Mla 暴露出来的程度为止。因此，在该蚀刻之后能容易地将抗蚀剂掩模25剥 离掉。
接着，如图11L所示，在与用于形成初级片上微透镜21a的第一次回蚀处理相同的条件下，进行第二次整个表面回蚀处理，由此形成最终 片上微透镜21。同时，在此处理步骤中，利用蚀刻将位于硅半导体层10
与用于引线接合的Al布线Mh之间的绝缘中间层14除去，从而形成让 该Al布线能够暴露出来的最终开口 20。该开口 20的形成使得能够形成 所需的焊盘部5。
另外，在与开口 20的周壁对应的那部分硅半导体层10中预先形成 绝缘隔离层27。因此，当诸如Au线等接合引线被接合在开口 20中时， 能够防止该接合引线与硅半导体层10的其它部分发生电短路。
根据第一实施方式，固体摄像器件的制造方法和使用了该器件的电 子装置的制造方法都可以包括如下步骤在形成焊盘部5的开口 20之前，
将用于形成片上滤色器和片上微透镜的诸如抗蚀剂膜等有机膜涂敷至基 本上没有任何台阶部的基板表面(或基面)。在这种抗蚀剂涂敷过程中，由 于该基面可以不具有任何台阶部，因而能够防止由于在焊盘部的开口周 围出现台阶部而使抗蚀剂膜产生任何条痕。通过防止条痕，能够均一地 形成片上滤色器19和片上微透镜21。因此，能制造出具有高可靠性且摄 像特性一致的固体摄像器件以及具有这种器件的电子装置。
利用用于转印初级片上微透镜21a的回蚀处理，通过同时蚀刻平坦 化膜18、钝化层17、防反射膜45并部分地蚀刻硅半导体层10，来形成 第一次开口20a。因此，简化了用于形成最终开口 20的蚀刻步骤。比较 而言，如果在片上微透镜部件21A中未形成开口 23，而是稍后一起在焊 盘部中形成开口 20b，则利用通常的干式蚀刻技术的蚀刻处理就会复杂 化。这是由于需要单独地进行对片上微透镜部件21A的蚀刻、对平坦化 膜18、钝化层17和防反射膜45的蚀刻以及对硅半导体层10的蚀刻，同 时需要为各个蚀刻步骤选择适当的蚀刻气体。
根据本实施方式，在进行了第一次整个表面回蚀处理之后，仅选择 性地蚀刻并除去硅半导体层10从而形成第二开口 20b。利用SF6和02 的气体混合物对硅半导体层IO进行干式蚀刻。因此，能够防止产生不想 要的反应生成物。因此，能够提高随后抗蚀剂掩模25的除去效率。此外， 通过该回蚀处理使初级片上微透镜21a的表面和片上微透镜部件21A的 表面硬化，因而在除去抗蚀剂掩模的步骤中只有抗蚀剂掩模25容易被剥离掉。在除去该抗蚀剂掩模25的步骤中，使用了诸如稀释剂等有机溶剂 或者灰化处理与诸如稀释剂等有机溶剂的结合，因而能够在不会引起片
上微透镜21a的异常的情况下除去抗蚀剂掩模25。
另外，利用第二次整个表面回蚀处理，除去在信号电路的第一层即 A1布线M^与硅半导体层IO之间的薄绝缘中间层14,使作为电极引出 部的Al布线Mh暴露出来，从而形成了最终片上微透镜21。由于作为电 极引出部的Al布线Mh暴露出来，因而能减少Al布线Mh的蚀刻量。
下面参照图13A 图16，说明本发明实施例固体摄像器件制造方法 的第二实施方式以及使用了这种器件的电子装置的制造方法。这些附图 中的各图对应于沿图3中A-A线的截面图。
图13A所示的步骤跟随在与上述图6A 图8E所示那些步骤相同的 在先步骤后面。在本实施方式中，如图13A所示，在形成片上滤色器19 之后，通过涂敷机显影机将用作片上微透镜部件21A的诸如负性抗蚀剂 膜等有机膜涂敷到包括片上滤色器19的表面的整个表面上。由于与第一 实施方式的情况一样，这种片上微透镜部件21A被涂敷到基本上没有任 何台阶部的基面上，因而在所涂敷的片上微透镜部件21A中不会产生任 何条痕。
接着，如图13B所示，把具有与各像素的片上透镜对应的所需曲率 的透镜形状部件24形成在片上微透镜部件21A上，即在对应的片上滤色 器19的上方。利用正性抗蚀剂膜来形成透镜形状部件24。也就是说，涂 敷正性抗蚀剂膜然后对应于各个像素进行图形化，之后进行回流处理。
接着，如图14C所示，在整个区域上进行整个表面回蚀处理。在此 处理过程中，透镜形状部件24的透镜形状被转印至片上微透镜部件21A。 该转印过程制造出了初级片上微透镜21a但不是最终片上微透镜21。通 过此处理过程，经过转印得到的初级片上微透镜21a的表面和片上微透 镜部件21A的其它部分的表面被硬化。
接着，如图14D所示，在初级片上微透镜21a和片上微透镜部件21A 的上面形成抗蚀剂掩模25，该抗蚀剂掩模25具有在要形成焊盘部的位置 处的开口 25a。与上述实施方式相似地，本实施方式中所使用的抗蚀剂掩模25可以是已知半导体工艺中通常使用的任何抗蚀剂掩模。
接着，如图15E所示，通过抗蚀剂掩模25从片上微透镜部件21A 的表面到整个硅半导体层IO进行干式蚀刻，从而形成第一次开口 20d。 在此情况下，该干式蚀刻利用不同的分别用于蚀刻片上微透镜部件21A、 用于蚀刻平坦化膜18、钝化层17和防反射膜45以及用于蚀刻硅半导体 层10的各蚀刻气体来进行。
接着，如图15F所示，利用诸如稀释剂等有机溶剂或者灰化处理与 诸如稀释剂等有机溶剂的结合，剥离并除去抗蚀剂掩模25。在前一个步 骤中，对硅半导体层IO进行蚀刻，但Al布线Mh不暴露出来。因此， 能防止产生不想要的反应生成物或者能够尽可能地抑制不想要的生成物 的产生。因此，能够极大地减少不想要的反应生成物在抗蚀剂掩模的表 面上的附着情况。因此，利用诸如稀释剂等有机溶剂或者灰化处理与诸 如稀释剂等有机溶剂的结合，能够容易地只将抗蚀剂掩模25剥离并除去， 而不会引起初级片上微透镜21a的任何异常。
接着，如图16所示，在与用于形成初级片上微透镜21a的第一次回 蚀处理相同的条件下，进行第二次整个表面回蚀处理，由此形成最终片 上微透镜21。同时，在该回蚀处理过程中，利用回蚀将位于硅半导体层 10与用于引线接合的Al布线M^之间的绝缘中间层14除去，从而形成 让Al布线暴露出来的最终开口 20。该开口 20的形成使得能够形成所需 的焊盘部5。
另外，在与开口 20的周壁对应的那部分硅半导体层10中预先形成 绝缘隔离层27。因此，当诸如Au线等接合引线被接合在开口 20中时， 能够防止该接合引线与硅半导体层10的其它部分发生电短路。
根据第二实施方式，固体摄像器件的制造方法和使用了该器件的电 子装置的制造方法包括如下步骤在形成焊盘部5的开口 20之前，将用 于形成片上滤色器和片上微透镜的诸如抗蚀剂膜等有机膜涂敷至基本上 没有任何台阶部的基板表面(或基面)。在这种抗蚀剂涂敷过程中，由于该 基面可以不具有任何台阶部，因而能够防止由于在焊盘部的开口处的台 阶部而使抗蚀剂膜产生任何条痕。通过防止条痕，能够均一地形成片上滤色器19和片上微透镜21。因此，能够制造出具有高可靠性且摄像特性
一致的固体摄像器件以及具有这种器件的电子装置。
另外，在通过抗蚀剂掩模25进行的选择性蚀刻中，从片上微透镜部 件21A的表面到硅半导体层10进行干式蚀刻而不使Al布线M^暴露出 来，从而形成了第一次开口 20d。因此，能够防止产生不想要的反应生成 物并提高抗蚀剂掩模25的可除去性。此外，通过该回蚀处理，初级片上 微透镜21a的表面和片上微透镜部件21A的表面被硬化，因而能够容易 地只将抗蚀剂掩模25剥离并除去。换句话说，能够仅将抗蚀剂掩模剥离 并除去，而不会对初级片上微透镜21a产生任何影响。
另外，通过第二次整个表面回蚀处理形成了最终片上微透镜21，并 同时使焊盘部5处的Al布线M^暴露出来。因而能够减少Al布线Mla 的蚀刻量。
具有上述特征的固体摄像器件能够被用作诸如数码相机或摄像机等 电子装置中的摄像器件。
图17是图示了包括本发明实施例固体摄像器件的电子装置的示例 结构的图。
如图17所示，该电子装置包括作为摄像器件的本实施例固体摄像器 件1、用于将入射光引入到该摄像器件的像素区域中(以便形成物体图像) 的光学系统、光阑(optical diaphragm) 1011、用于驱动该摄像器件的驱动 电路(DRV) 1012以及用于对从该摄像器件输出的信号进行处理的信号处 理电路(PRC) 1013，其中上述的光学系统例如是将入射光(图像光)聚集在 摄像面上的透镜1001。
驱动电路1012包括时序发生器(未图示)，该时序发生器产生用于该 摄像器件中的驱动电路的诸如起始脉冲和时钟脉冲等各种时序信号。因 此，驱动电路1012利用预定的时序信号来驱动该摄像器件。
另外，信号处理电路1013对从该摄像器件输出的信号进行诸如相关 双采样(Correlated Double Sampling, CDS)和模拟数字转换(Analog to Digital Conversion, ADC)等信号处理。
经过信号处理电路1013处理的图像信号被存储在诸如存储器等记录介质中。存储在记录介质中的图像数据能够被打印机等设备以硬拷贝 的形式输出。此外，经过信号处理电路1013处理的图像信号能够作为视 频而在诸如液晶显示器等监视器上放映出来。
如上所述，通过将作为摄像器件的上述固体摄像器件1安装至诸如 数码相机等摄像装置上，能够实现高精度的照相机。
本发明不限于上述各实施例。
举例来说，在上述各实施例中提到的数值和材料仅仅是用于说明性 的目的，而并不受它们的限制。此外，在不背离本发明要旨的前提下可 作各种修改。
本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发 明所附的权利要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及 改变。
权利要求
1.一种固体摄像器件制造方法，在该固体摄像器件中，在形成有光电转换部的半导体基板第一侧上的绝缘中间层中形成有信号电路，并且光从半导体基板第二侧入射至所述光电转换部，所述方法包括如下步骤在光进行入射的所述第二侧上形成片上滤色器和片上微透镜；以及在形成所述片上滤色器和所述片上微透镜之后，在光进行入射的所述第二侧上形成焊盘部的开口。
2. 根据权利要求l所述的固体摄像器件制造方法，其中，分别通过 涂敷有机膜而形成所述片上滤色器和所述片上微透镜。
3. 根据权利要求2所述的固体摄像器件制造方法，其中，形成所述 片上微透镜的步骤还包括如下步骤在形成有所述片上滤色器的表面上形成由有机膜制成的片上微透镜 部件，且所述片上微透镜部件的用于形成焊盘部的部分中具有开口； 在所述片上微透镜部件的一部分上形成透镜形状部件； 对整个表面进行回蚀从而将初级片上微透镜转印到所述片上微透镜 部件上，同时通过所述片上微透镜部件的开口从顶面开始蚀刻直至所述 半导体基板内的一定深度从而形成第一次开口 。
4. 根据权利要求3所述的固体摄像器件制造方法，还包括如下步骤 在形成所述第一次开口之后，在除了所述第一次开口之外的所述片上微透镜部件的表面和所述初级片上微透镜的表面上形成抗蚀剂掩模； 以及通过所述抗蚀剂掩模，利用选择性干式蚀刻仅除去所述第一次开口 内的所述半导体基板从而形成第二次开口 。
5. 根据权利要求4所述的固体摄像器件制造方法，还包括如下步骤 在形成所述第二次开口之后，除去所述抗蚀剂掩模。
6. 根据权利要求5所述的固体摄像器件制造方法，还包括如下步骤: 在除去所述抗蚀剂掩模之后，对整个表面进行回蚀从而形成最终片上微透镜；并且同时除去在所述第二次开口的底部处的所述绝缘中间层，从而形成 让用于引线接合的信号电路暴露出来的最终开口。
7. 根据权利要求6所述的固体摄像器件制造方法，其中，利用SF6 和02的气体泡合物来蚀刻掉所述第一次开口中的所述半导体基板，并且 利用有机溶剂或者灰化处理与有机溶剂的结合来除去所述抗蚀剂掩模。
8. 根据权利要求2所述的固体摄像器件制造方法，还包括如下步骤 利用在所述片上微透镜上形成的抗蚀剂掩模，在与所述焊盘部对应的那部分处从顶面到半导体基板底部进行选择性干式蚀刻而将所述半导 体基板除去，从而形成第一次开口；以及利用有机溶剂或灰化处理与有机溶剂的结合来除去所述抗蚀剂掩模。
9. 根据权利要求8所述的固体摄像器件制造方法，还包括如下步骤 在除去所述抗蚀剂掩模之后，通过对整个表面进行回蚀从而形成最终片上微透镜；并且同时除去在所述第一次开口的底部处的所述绝缘中间层，从而形成 让用于引线接合的信号电路暴露出来的最终开口。
10. —种电子装置制造方法，在该电子装置中，在形成有光电转换部的半导体基板第一侧上的绝缘中间层中形成有信号电路，并且光从半导体基板第二侧入射至所述光电转换部，所述方法包括如下步骤在光进行入射的所述第二侧上形成片上滤色器和片上微透镜；以及 在形成所述片上滤色器和所述片上微透镜之后，在光进行入射的所述第二侧上形成焊盘部的开口。
全文摘要
本发明公开了固体摄像器件制造方法和电子装置制造方法，在该固体摄像器件中，在形成有光电转换部的半导体基板第一侧上的绝缘中间层中形成有信号电路，并且光从半导体基板第二侧入射至所述光电转换部。每种制造方法包括如下步骤在光进行入射的所述第二侧上形成片上滤色器和片上微透镜；然后在光进行入射的所述第二侧上形成焊盘部的开口。由于在形成片上滤色器和片上微透镜之后才形成焊盘部的开口，因此，要成为片上滤色器和片上微透镜的有机膜能够被形成为具有基本上没有任何台阶部的基面。所以能防止所涂敷的有机膜由于台阶部而产生任何条痕，从而提供具有高可靠性且在摄像特性上没有任何变化的背侧照射型固体摄像器件和电子装置。
文档编号H04N5/335GK101582393SQ200910137339
公开日2009年11月18日 申请日期2009年4月24日 优先权日2008年5月12日
发明者秋山健太郎 申请人:索尼株式会社