CN100373626C - 半导体集成装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种半导体集成装置及其制造方法。其中该装置包括：把固体摄像元件的至少一部分遮光的遮光膜(418)；与遮光膜(418)形成在同一层中，一端与焊盘电极(322)连接，并且另一端延伸到半导体基板(300)的侧边的第一布线(407)；绕过半导体基板(300)的侧面而配置，与第一布线(407)连接的第二布线(414)；密封固体摄像元件的密封部件(324)。由此，可更容易地制造具有内部布线的半导体集成装置，且不会损害元件的特性。
Description
技术领域
本发明涉及封装有固体摄像元件的半导体集成装置及其制造方法。
背景技术
近年，为了使固体摄像元件的芯片尺寸小型化，广泛使用芯片尺寸封装。
这里，首先说明固体摄像元件。图10是表示固体摄像元件的结构的平面图。
固体摄像元件例如为帧传输型时，基本上由受光部200、存储部202、水平传输部204、输出部206和输出放大器208构成。受光部200把多个受光像素按行列配置，把接收光而产生的信息电荷存储到各受光像素中。存储部202配置了与受光部200的受光像素相应的多个存储像素，输入存储在受光部200中的1个画面部分的信息电荷，暂时存储。水平传输部204从存储部202以1行单位输入信息电荷，以逐个像素水平传输。输出部206把从水平传输部204传输的信息电荷变换为以1个像素为单位的电压值，将其输出。输出放大器208把从输出部206输出的电压值放大，作为图像信号输出。
这样的结构的固体摄像元件，通过在半导体基板表面形成扩散层及在基板上配置电极，而形成受光部200、存储部202、水平传输部204、输出部206和输出放大器208，最后在受光部200以外的部分(图中的阴影线部分)配置遮光的遮光膜。
接着，说明对固体摄像元件应用了芯片尺寸封装的半导体集成装置。图11是在与图10的X-X对应的位置切断的半导体集成装置的剖视图。
在N型半导体基板300的表面形成P型扩散层302，在该P型扩散层302内形成N型扩散层304。向N型扩散层304内局部注入高浓度P型杂质，形成沟道阻挡层(未图示)。然后，在半导体基板300上隔着绝缘膜305形成传输电极306，从而形成固体摄像元件。
在传输电极306上层叠绝缘膜308，在该绝缘膜308上形成电压供给线310和焊盘电极322。这些电压供给线310和焊盘电极322通过形成在绝缘膜308中的接点与传输电极306电连接。在电压供给线310和焊盘电极上层叠绝缘膜312，在绝缘膜312上形成内部布线314。该内部布线314在其截面与沿着封装的侧面配置的外部布线110连接。在内部布线314上层叠绝缘膜316，在该绝缘膜316上的覆盖存储部202、水平传输部204、输出部206的区域中配置遮光膜318。然后，覆盖遮光膜318和绝缘膜316配置表面保护膜320。
[非专利文献1]
“PRODUCTS”，[online]SHELLCASE公司，[平成14年10月1日检索]，因特网，<URL http://www.shellcase.com/pages/products-shellOP-process.asp>
对于这种固体摄像元件，要求元件的内部布线314和外部布线110的连接部位的接触电阻保持充分低。通常，电压供给线310的膜厚为1μm左右，与外部布线110直接连接时，膜厚不充分，所以需要设置具有厚的膜厚的内部布线314。
这时，因为另外需要形成内部布线314的工序，所以固体摄像元件的生产量下降，导致制造成本上升。
此外，内部布线314的端部容易从元件外部腐蚀，在受到腐蚀后，将会造成与外部布线110的连接强度下降的问题。
发明内容
本发明是鉴于所述以往的技术问题而提出的，其目的在于：提供至少解决所述问题的一个，不损害元件的特性，能简易形成的半导体集成装置及其制造方法。
用于解决所述问题的本发明是一种半导体集成装置，其特征在于：包括：在半导体基板上具有接收光产生信息电荷的受光部和把存储在所述受光部中的信息电荷传输的传输部，通过沿着所述半导体基板的一边配置的焊盘电极被提供电压的固体摄像元件；形成在所述半导体基板上，把所述传输部的至少一部分遮光的遮光膜；与所述遮光膜形成在同一层中，一端连接在所述焊盘电极上，并且另一端延伸到所述半导体基板的侧边的第一布线；从规定位置开始沿所述半导体基板的侧边延伸配置，并与所述第一布线连接的第二布线；密封所述固体摄像元件的密封部件。
这时，在所述半导体集成装置中，所述第一布线至少具有2层结构，这些层中的至少1层与所述遮光膜形成在同一层中。此外，所述第一布线的多层中的至少一层形成在与所述焊盘电极同一层中。
在所述半导体集成装置中，所述第一布线由添加了铜的铝构成。所述第一布线的膜厚为2μm以上10μm以下。
用于解决所述问题的本发明的其他形态是一种用于制造第一布线的端部延伸到固体摄像元件的侧边，该第一布线与绕过所述固体摄像元件的侧面配置的第二布线连接的半导体集成装置的制造方法，其特征在于：包括：形成接收光产生信息电荷的受光部和把存储在所述受光部中的信息电荷传输的传输部，在半导体基板上形成所述固体摄像元件的第一工序；在所述半导体基板上形成把所述传输部的至少一部分遮光的遮光膜，并且在与所述遮光膜同一层中形成所述第一布线的第二工序；形成所述第二布线，与所述第一布线连接的第三工序。
在所述半导体集成装置的制造方法中，在所述第二工序中，由添加了铜的铝形成所述第一布线。
此外，用于解决所述问题的本发明的其他形态是一种用于制造第一布线的端部延伸到固体摄像元件的侧边，该第一布线与绕过所述固体摄像元件的侧面配置的第二布线连接的半导体集成装置的制造方法，其特征在于：形成接收光产生信息电荷的受光部和把存储在所述受光部中的信息电荷传输的传输部，在半导体基板上形成所述固体摄像元件的第一工序；形成向所述受光部和所述传输部供给电压的焊盘电极，并且在与所述焊盘电极同一层中形成第一内部布线的第二工序；在所述半导体基板上形成把所述传输部的至少一部分遮光的遮光膜，并且在与所述遮光膜同一层中形成与所述第一内部布线重叠的所述第二内部布线的第三工序；形成外部布线，与所述第一内部以及第二内部布线连接的第四工序。
在该半导体集成装置的制造方法中，在所述第二和第三工序中，由添加了铜的铝形成所述第一和第二内部布线。
附图说明
图1是表示本发明实施例的半导体集成装置的截面结构的图。
图2是表示本发明实施例的半导体集成装置的封装外观的立体图。
图3是表示本发明实施例的半导体集成装置的制造工序的流程图。
图4是表示本发明实施例的半导体集成装置的制造工序的图。
图5是表示本发明实施例的半导体集成装置的制造工序的图。
图6是表示本发明实施例的半导体集成装置的制造工序的图。
图7是表示本发明实施例的半导体集成装置的制造工序的图。
图8是表示本发明实施例的半导体集成装置的制造工序的图。
图9是表示本发明实施例的半导体集成装置的制造工序的图。
图10是表示以往的固体摄像元件结构的平面图。
图11是表示以往的半导体集成装置的截面结构的图。
图中：100、102—玻璃基板；104—固体摄像元件芯片；106—树脂膜；108—球状端子；110—外部布线；200—受光部；202—存储部；204—水平传输部；206—输出部；208—输出放大器；300、300a—半导体基板；302-P型半导体区(P型扩散层)；304-N型半导体区(N型扩散层)；305—绝缘膜；306—传输电极；308—层间绝缘膜；310—电压供给线；312—层间绝缘膜；314—内部布线；316—绝缘膜；318—遮光膜；320—表面保护膜；322—焊盘电极；407—第一内部布线；414—第二内部布线；418—遮光膜；420—绝缘膜。
具体实施方式
在说明本发明实施例时，首先说明封装了固体摄像元件的半导体集成装置的基本结构。
图2是表示对固体摄像元件应用了芯片尺寸封装的半导体集成装置的一例的立体图。在第一和第二玻璃基板100、102之间通过树脂膜106密封固体摄像元件芯片104。在第二玻璃基板102的主面，即，装置的背面一侧配置多个球状端子108，这些球状端子108通过外部布线110连接在固体摄像元件芯片104上。从固体摄像元件芯片104引出布线，连接在多条外部布线110上，取得与各球状端子108的接触。
接着，说明本发明的实施例。图1是表示本发明实施例的半导体集成装置的截面结构的剖视图。在图1中，是在与图10的X-X对应的位置切断的半导体集成装置的剖视图，对于图2、图10以及图11所示的同一结构，采用同一符号。
在N型半导体基板300的表面形成P型半导体区302，在该P型半导体区302内形成N型扩散层304。在N型扩散层304内局部注入高浓度的P型杂质，形成沟道阻挡层(未图示)。然后，在半导体基板300上隔着绝缘膜305配置传输电极306。
在传输电极306上层叠绝缘膜308，在该绝缘膜308上形成电压供给线310和第一内部布线407。这些电压供给线310和第一内部布线407形成在同一层中，其中第一内部布线407形成在封装的外周侧端部。
在电压供给线310、焊盘电极322和第一内部布线407之上隔着绝缘膜312配置第二内部布线414和遮光膜418。第二内部布线414从规定的位置到封装端部延伸形成，在封装端部形成与第一内部布线407连接。而且，第二内部布线414在与第一内部布线407重叠的部分与外部布线110连接。遮光膜418配置为覆盖存储部202、水平传输部204和输出部206的区域，防止光入射到存储部202、水平传输部204和输出部206。在遮光膜418和第二内部布线414之上层叠绝缘膜420，在其上隔着树脂膜106配置第一玻璃基板100。
根据这样的结构，外部布线110和内部布线的接触面积比以往大，所以能提高外部布线110和内部布线的接触强度。此外，构成内部布线的一部分的第二内部布线414与遮光膜418形成在同一层中，所以利用遮光膜418的形成工序，能同时形成第二内部布线414。因此，不引起制造工序的增加，能提高外部布线110和内部布线的连接强度。
此外，焊盘电极322和遮光膜418的材料可以使用银、金、铜、铝、镍、钛、钽、钨等的在半导体器件中一般使用的材料作为主材料。当考虑了电阻值或材料的加工性时，适合使用铝。此外，第一内部布线407和第二内部布线414的端部容易受来自元件外部的腐蚀，为了避免该腐蚀，更适合使用包含0.1原子％以上20原子％以下的范围的铜的铝。
因为有必要把电极的最小加工线宽维持在很小，并且把电阻值维持在很低，所以当以铝为主材料时，希望电压供给线310和焊盘电极322的膜厚为0.5μm以上2μm以下。更希望为0.5μm以上1μm以下。
一方面，由于最小加工线宽没必要这样小，且要求充分遮断不需要的光，所以能使遮光膜418的膜厚比电源供给布线层还厚。如果考虑制造工序的生产量，则当以铝为主材料时，希望为1.5μm以上8μm以下。更希望为2μm以上8μm以下。
即，希望成为与外部布线的连接部位的第一内部布线407和第二内部布线414的合计膜厚至少为2μm以上10μm以下，由此，能够把在固体摄像元件的侧面与外部布线110连接时的接触电阻维持与以往的内部布线314同程度低，同时还能提高连接强度。
图3是说明本发明的半导体集成装置的制造工序的程序流程图，图4～图9是与各制造工序对应的半导体集成装置的剖视图。
在步骤S10中，形成构成传感器部的受光部200、存储部202、水平传输部204、输出部206。首先，在晶片状态的N型半导体基板300a的表面注入P型杂质离子，进行扩散，形成P型半导体区302。接着，在向P型半导体区302内注入N型杂质离子，进行扩散，形成N型半导体区304。接着，适当组合运用溅射、化学气相生长法等成膜技术和光刻技术，在半导体基板300a上形成绝缘膜305和传输电极306。然后，在半导体区304内以高浓度局部注入P型杂质离子，形成沟道阻挡层(未图示)，成为图4所示的状态。
在步骤S12中，如图5所示，在传感器部的外围区域形成输出放大器208的外围电路。外围电路的形成能与以往的晶体管形成工序同样进行。
例如，使用热扩散或离子注入等掺杂技术形成源极区和漏极区，通过热氧化形成成为栅极绝缘膜的热氧化膜。然后，组合运用光刻技术和化学气相生长法或溅射等成膜技术，形成成为源电极(未图示)、漏电极(未图示)、栅电极的硅层或金属膜。
在步骤S14中，如图6所示，形成电压供给线310和第一内部布线407。形成成为传递来自外部的供给电压的电压供给线310的金属膜。同时，利用金属层也形成第一内部布线407。
具体而言，在形成电压供给线310和第一内部布线407的半导体基板300a上形成层间绝缘膜308，接着使用光刻技术等，在层间绝缘膜308的必要部位设置开口孔，使用溅射或化学气相生长法等成膜技术形成金属层。然后，对金属层构图，形成电压供给线310和第一内部布线407。
例如，能通过铝的溅射形成金属层。这时，通过使用包含0.1原子％以上20原子％以下的铜的铝作为原料，能形成耐腐蚀性高的电压供给线310和第一内部布线407的布线膜。
另外，使用蒸镀法也可以形成电压供给线310和第一内部布线407的布线膜。此时，通过使用包含0.1原子％以上20原子％以下的铜的铝作为原料，能形成耐腐蚀性高的电压供给线310和第一内部布线407的布线膜。
并且，使用化学气相生长法也可以形成电压供给线310和第一内部布线407。这时，通过调整含铝的有机玻璃和含铜的有机玻璃的混合比率，就能形成包含0.1原子％以上20原子％以下的铜的耐腐蚀性高的铝。
在步骤S16中，如图7所示，形成遮光膜418和第二内部布线414。
首先，形成层间绝缘膜312。接着，使用光刻技术，在传感器部和外围电路上的必要部位设置开口孔，使用溅射或化学气相生长法等蒸镀技术形成金属层。然后，对金属层构图，形成第二内部布线414和遮光膜418。
这时，与电压供给线310同样，使用溅射法、蒸镀法或化学气相生长法形成金属层，形成包含0.1原子％以上20原子％以下的铜的耐腐蚀性高的铝。
在步骤S20中，如图8所示，通过树脂膜106接合第一和第二玻璃基板100、102。在该步骤S20，例如一般使用环氧树脂接合玻璃板。
在步骤S22中，如图9所示，形成外部布线110。首先，从第二玻璃基板102一侧，使用带斜面的切片锯切削，形成倒V字型的沟，在沟的内面使第一和第二内部布线407、414露出。接着，使用溅射、蒸镀或化学气相生长法形成金属层，对该金属层构图，形成外部布线110。然后，形成球状端子108，使外部布线连接在第二玻璃基板102的表面上。
在步骤S24中，沿着划线，即，各固体摄像元件的边界切割在步骤S22中形成的层叠体。由此，完成半导体集成装置制造。
如上所述，根据本实施例的半导体集成装置的制造方法，与遮光膜418的形成在同一工序中形成内部布线，所以与以往的制造方法相比，能省略形成内部布线的工序。因此，能简化制造工序，能简易制造固体摄像元件。此外，由于针对第一和第二内部布线407、414，把内部布线分两次形成，构成2层结构，所以能提高与外部布线110的连接强度。
根据本发明，在把内部布线连接在沿着封装侧面配置的外部布线上的半导体集成装置中，能提供不损害元件的特性，能简化制造工序的半导体集成装置及其制造方法。
此外，在本实施例中，作为固体摄像元件，列举了帧传输型，但是并不限于此。例如，即使是使用行间型或帧行间型的固体摄像元件的半导体集成装置，也能充分适用。
Claims (9)
1.一种半导体集成装置，其特征在于：包括：
在半导体基板上具有接收光产生信息电荷的受光部和把存储在所述受光部中的信息电荷传输的传输部，通过沿着所述半导体基板的一边配置的焊盘电极被提供电压的固体摄像元件；
形成在所述半导体基板上，把所述传输部的至少一部分遮光的遮光膜；
与所述遮光膜形成在同一层中，一端连接在所述焊盘电极上，并且另一端延伸到所述半导体基板的侧边的第一布线；
从规定位置开始沿所述半导体基板的侧边延伸配置，并与所述第一布线连接的第二布线；
密封所述固体摄像元件的密封部件。
2.根据权利要求1所述的半导体集成装置，其特征在于：
所述第一布线至少具有2层结构，这些层中的至少1层与所述遮光膜形成在同一层中。
3.根据权利要求2所述的半导体集成装置，其特征在于：
所述第一布线的多层中的至少一层形成在与所述焊盘电极同一层中。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的半导体集成装置，其特征在于：
所述第一布线由添加了铜的铝构成。
5.根据权利要求1～3中任意一项所述的半导体集成装置，其特征在于：
所述第一布线的膜厚为2μm以上10μm以下。
6.一种半导体集成装置的制造方法，是一种用于制造第一布线的端部延伸到固体摄像元件的侧边，该第一布线与绕过所述固体摄像元件的侧面配置的第二布线连接的半导体集成装置的制造方法，其特征在于：包括：
形成接收光产生信息电荷的受光部和把存储在所述受光部中的信息电荷传输的传输部，在半导体基板上形成所述固体摄像元件的第一工序；
在所述半导体基板上形成把所述传输部的至少一部分遮光的遮光膜，并且在与所述遮光膜同一层中形成所述第一布线的第二工序；
形成所述第二布线，与所述第一布线连接的第三工序。
7.根据权利要求6所述的半导体集成装置的制造方法，其特征在于：
在所述第二工序中，由添加了铜的铝形成所述第一布线。
8.一种半导体集成装置的制造方法，是一种用于制造第一布线的端部延伸到固体摄像元件的侧边，该第一布线与绕过所述固体摄像元件的侧面配置的第二布线连接的半导体集成装置的制造方法，其特征在于：包括：
形成接收光产生信息电荷的受光部和把存储在所述受光部中的信息电荷传输的传输部，在半导体基板上形成所述固体摄像元件的第一工序；
形成向所述受光部和所述传输部供给电压的焊盘电极，并且在与所述焊盘电极同一层中形成第一内部布线的第二工序；
在所述半导体基板上形成把所述传输部的至少一部分遮光的遮光膜，并且在与所述遮光膜同一层中形成与所述第一内部布线重叠的所述第二内部布线的第三工序；和
形成外部布线，并将其与所述第一内部及第二内部布线连接的第四工序。
9.根据权利要求8所述的半导体集成装置的制造方法，其特征在于：在所述第二和第三工序中，由添加了铜的铝形成所述第一和第二内部布线。
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