JP2007043056A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】素子領域の形成された半導体基板表面に、層間絶縁膜と外部取り出し用の配線層とを備えた半導体装置であって、前記半導体基板端縁部で、前記配線層下に、前記層間絶縁膜に対してエッチング選択性のある下地層が形成され、不純物を含む層間絶縁膜が選択的に除去されている。
【選択図】図1
Description
特に側面から外部取出しを行うに際し、半導体装置の信頼性の向上を目的とする。
この構成により、シリコン系導電性膜をストッパとして層間絶縁膜を形成することができるため、フィールド酸化膜をエッチングすることなく形成可能であり、信頼性の向上をはかることができる。またアモルファスシリコンや多結晶シリコンなどのシリコン系導電性膜はゲート電極あるいは固体撮像素子では電荷転送電極などに用いられているため、基板内部の素子領域で用いられる膜のパターニングマスクを若干変更するのみでよく製造工数の増大なしに信頼性の高い半導体装置を得ることができる。
この構成により、ノンドープの絶縁膜をストッパとして基板端縁部で層間絶縁膜を除去することができるため、フィールド酸化膜をエッチングすることなく形成可能であり、信頼性の向上をはかることができる。
この構成によれば、配線層の周囲が保護膜と下地層とで囲まれ不純物を含む絶縁膜と当接することのないようにしているため、極めて信頼性の高いものとなる。
前記半導体基板端縁部で、前記半導体基板端面における前記配線層と前記層間絶縁膜との距離が、前記配線層の幅よりも大きくなるように、前記層間絶縁膜が選択的に除去されるようにしたものである。
この構成により、配線層のパターンは周りを下地層と保護膜とで囲まれることになり、より信頼性の高い半導体装置を形成することが可能となる。
この構成により、固体撮像素子の製造方法において、第2層導電性膜のパターニング用のマスクを変更するのみでなんら工程を付加することなく信頼性の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。
また本発明の方法によれば、なんら付加工程を必要とすることなく、パターンを変更するのみで信頼性の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。
(実施の形態1)
まず本発明の半導体装置の外部取り出し構造を固体撮像素子に用いた例について説明する。この固体撮像素子は、図1(a)および(b)に断面図を示すように、光電変換部(フォトダイオード)及び電荷転送部の形成されたシリコン基板1表面に形成される配線構造の端面に特徴を有するもので、前記半導体基板端縁部で、アルミニウム配線層11下に、平坦化のためのリフロー膜としての層間絶縁膜(BPSG膜)に対してエッチング選択性のある下地層としての多結晶シリコン層3が形成され、その領域で、層間絶縁膜10が、選択的に除去されている。半導体基板の周端部に配線層11の存在しない領域は、そのままBPSG膜が形成されている。そしてこの上層をプラズマCVD法で形成した窒化シリコン膜からなる保護膜8で被覆している。図1(a)は配線のある部分の断面図、図1(b)は配線のない部分の断面図を示す。ここでは図2に各チップに分断する前の半導体ウェハの説明図を示すように、ダイシングラインDLからラインL0の間の領域のうちの配線層がダイシングラインDL上に存在する領域では、下地層に多結晶シリコン層(外部取り出し用パッド)3が形成され層間絶縁膜としてのBPSG膜10は除去されているものとする。
なおこの固体撮像素子は、ダイシングラインDLで切断され、側面すなわち切断面にアルミニウム配線層が露呈するように形成されており、側面から外部取り出しがなされるように構成される。この場合、多結晶シリコン層とアルミニウム配線層との2層の厚さ分の領域が配線リードとのコンタクト面積となり、良好なコンタクト特性を得ることができる。
まず、n型のシリコン基板1を用意し、フィールド酸化膜9を形成するとともに、電荷転送チャネル、チャネルストップ領域、電荷読み出し領域が形成された、n型のシリコン基板1表面に、ゲート酸化膜2を形成する。ここではゲート酸化膜として酸化シリコン膜と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との3層構造膜を用いる。
ここで光導波路構造を形成する際には、光導波路となる柱状の高屈折材料層を形成するためのエッチング工程で同時に開口を形成するとよい。
このようにして極めて容易に作業性よく固体撮像装置を形成することが可能となる。このように、本発明によれば、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。また接合により素子形成面を間隙C内に封止込めた状態で、分離あるいは研磨するのみで個々の固体撮像装置を形成することができるため、素子へのダメージも少なく、塵埃の混入のおそれもなく信頼性の高い固体撮像装置を提供することが可能となる。
次に本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態では図8(a)および(b)に示すように、BPSG膜10のパターニングに際して、ダイシング領域においては、配線層のパターンに対応して、配線層のパターンよりも若干幅広に残留させた下地の多結晶シリコン膜3をエッチングストッパとしてBPSG膜10を選択的に除去し、配線層11のパターンよりもやや大きめの凹部Tを形成し、配線層11を埋め込むようにしたことを特徴とするものである。そしてこの後パッシベーション膜としての窒化シリコン膜8を形成する。このとき、配線層11のパターンの側壁にも窒化シリコン膜8が形成されることになり、配線層11の回りが窒化シリコン膜8に覆われた構造となる。図8(b)は図8(a)のA−A断面図である。
この構成により、半導体基板周縁部表面の平坦化をはかることができる。また外部取り出し領域では、配線層の下層は多結晶シリコン層であり、側壁はBPSG膜に代えてCVD法により形成した緻密な絶縁膜(窒化シリコン膜)で覆われた状態となっており、BPSGからの水分の侵入を阻止することができる。
次に本発明の実施の形態3について説明する。本実施の形態では図9(a)および(b)に示すように、BPSG膜10のパターニングに際して、ダイシング領域の、配線層のパターンに対応した凹部Tを形成し、この後この凹部Tの内部にラジカル酸化膜とCVD法による窒化シリコン膜との2層膜8Nを形成し、この上層に配線層11を形成するようにしている。図9(b)は図9(a)のA−A断面図である。これにより、外部取り出し領域では、配線層の周りが緻密な2層構造の絶縁膜で覆われた状態となっており、BPSGからの水分などを阻止することができる。
次に本発明の実施の形態4について説明する。本実施の形態では図10(a)および(b)に示すように、固体撮像素子の電荷転送電極を構成する第1層電極および第2層電極としてのドープトアモルファスシリコン層3a、3bをダイシング領域近傍すなわち基板端縁部にも残留するようにパターニングし、BPSG膜10のパターニングに際して、ダイシング領域においては、配線層のパターンに対応して、配線層のパターンよりも若干幅広に残留させた下地の多結晶シリコン膜3をエッチングストッパとしてBPSG膜10を選択的に除去し、配線層11のパターンを形成するようにしたことを特徴とするものである。そしてこの後配線層11のパターンを囲むようにパッシベーション膜としての窒化シリコン膜8を形成する。このとき、配線層11のパターンの側壁にも窒化シリコン膜8が形成されることになり、配線層11の回りが窒化シリコン膜8に覆われた構造となる。図10(b)は図10(a)のA−A断面図である。
この構成により、外部取り出し領域では、配線層の下層は多結晶シリコン層であり、側壁はBPSG膜に代えてCVD法により形成したパッシベーション膜8としての緻密な絶縁膜(窒化シリコン膜)で覆われた状態となっており、BPSGからの水分の侵入を阻止することができる。
次に本発明の実施の形態5について説明する。本実施の形態では図11(a)および(b)に示すように、ノンドープの酸化シリコン膜などの絶縁膜19をダイシング領域近傍すなわち基板端縁部にも残留するようにパターニングし、BPSG膜10のパターニングに際して、ダイシング領域においては、配線層11のパターンに対応して、配線層のパターンよりも若干幅広に残留させた下地のノンドープの酸化シリコン膜19をエッチングストッパとしてBPSG膜10を選択的に除去し、配線層11のパターンを形成するようにしたことを特徴とするものである。そしてこの後配線層11のパターンを囲むようにパッシベーション膜としての窒化シリコン膜8を形成する。このとき、配線層11のパターンの側壁にも窒化シリコン膜8が形成されることになり、配線層11の回りが窒化シリコン膜8に覆われた構造となる。図11(b)は図11(a)のA−A断面図である。
この構成により、外部取り出し領域では、配線層の下層はノンドープの酸化シリコン膜19であり、側壁はBPSG膜に代えてCVD法により形成したパッシベーション膜8としての緻密な絶縁膜(窒化シリコン膜)で覆われた状態となっており、BPSGからの水分の侵入を阻止することができる。
またこの配線リードの形成に際してはディスペンサでの供給、スクリーン印刷、スタンプ転写など適宜選択可能である。
さらにまた、前記実施の形態では、固体撮像素子について説明したが、固体撮像素子に限定されることなく、ロジック回路などを構成するLSIなど通常の半導体装置にも適用可能であることはいうまでもない。
2 ゲート酸化膜
3 電荷転送電極(ドープト多結晶シリコン層)
4 酸化シリコン膜
5 窒化シリコン膜
6 絶縁膜
7 酸化シリコン膜
8 保護膜
9 フィールド酸化膜
10 層間絶縁膜(BPSG膜)
11 アルミニウム配線層
19 ノンドープの酸化シリコン膜
50 カラーフィルタ
60 マイクロレンズ
70 中間層
71 遮光膜
74 フィルタ下平坦化膜
Claims (20)
- 素子領域の形成された半導体基板表面に、不純物を含む層間絶縁膜と外部取り出し用の配線層とを備えた半導体装置であって、
前記半導体基板端縁部で、前記配線層下に、前記層間絶縁膜に対してエッチング選択性のある下地層が形成された半導体装置。 - 請求項1に記載の半導体装置であって、
前記不純物を含む層間絶縁膜はBPSG膜またはPSG膜である半導体装置。 - 請求項1または2に記載の半導体装置であって、
前記半導体基板端縁部で、前記層間絶縁膜の下層にシリコン系導電性膜を具備した半導体装置。 - 請求項1または2に記載の半導体装置であって、
前記下地層は、ノンドープの絶縁膜である半導体装置。 - 請求項3に記載の半導体装置であって、
前記シリコン系導電性膜は多結晶シリコンである半導体装置。 - 請求項1乃至5のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記配線層は、前記半導体基板周縁部に露呈しており、前記半導体基板の側面に形成された配線リードを介して外部接続された半導体装置。 - 請求項6に記載の半導体装置であって、
前記配線層の上層に保護膜が形成されており、
前記配線層は、前記半導体基板周縁部断面において、前記下地層と前記保護膜とで囲まれている半導体装置。 - 請求項7に記載の半導体装置であって、
前記半導体装置は、
光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、
前記電荷転送部が、第1層導電性膜からなる第1層電極と、前記第1層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第2層導電性膜からなる第2層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を構成し、
前記下地層は、前記半導体基板周縁部に伸長せしめられた前記第1層導電性膜または第2層導電性膜であり、
前記配線層は、前記半導体基板周縁部断面において、前記第1層導電性膜または第2層導電性膜と前記保護膜とで囲まれている半導体装置。 - 請求項7に記載の半導体装置であって、
前記半導体装置は、
光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、
前記電荷転送部が、第1層導電性膜からなる第1層電極と、前記第1層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第2層導電性膜からなる第2層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を構成し、
前記下地層は、前記半導体基板周縁部に伸長せしめられたノンドープト絶縁膜であり、
前記配線層は、前記半導体基板周縁部断面において、前記層間絶縁膜と前記保護膜とで囲まれている半導体装置。 - 請求項1乃至9のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記配線層は、金属層で構成された半導体装置。 - 請求項10に記載の半導体装置であって、
前記金属層はアルミニウムまたはアルミニウム合金である半導体装置。 - 請求項1乃至11のいずれかに記載の半導体装置であって、
前記半導体装置は固体撮像素子であり、チップサイズパッケージを構成する半導体装置。 - 素子領域の形成された半導体基板表面に、不純物を含む層間絶縁膜およびこの上層に外部取り出し用の配線層を備えた半導体装置の製造方法であって、
外部取り出し用の配線層を形成する領域に対応して、前記層間絶縁膜の下層にシリコン系導電膜を形成する工程を含み、
前記シリコン系導電性膜をエッチングストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去する工程と、
この上層に前記外部取り出し用の配線層を形成する工程とを含み、
前記半導体基板端縁部で、前記層間絶縁膜が選択的に除去された半導体装置の製造方法。 - 請求項13に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記層間絶縁膜の形成に先立ち、前記層間絶縁膜とはエッチング速度の異なるシリコン系導電性膜を形成する工程を含み、
前記除去する工程は、前記シリコン系導電性膜をストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去する工程を含む半導体装置の製造方法。 - 請求項14に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記層間絶縁膜の形成に先立ち、前記層間絶縁膜とはエッチング速度の異なるノンドープの絶縁膜を形成する工程を含み、
前記除去する工程は、前記ノンドープの絶縁膜をストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去する工程を含む半導体装置の製造方法。 - 請求項13乃至15のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
前記配線層のパターンを形成した後、少なくとも前記基板周縁部の前記配線層のパターンを覆うように保護膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。 - 請求項14に記載の半導体装置の製造方法であって、
光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、
前記電荷転送部が、第1層導電性膜からなる第1層電極と、前記第1層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第2層導電性膜からなる第2層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を製造するに際し、
前記第2層電極のパターニング工程において、前記半導体基板周縁部に第1層導電性膜または第2層導電性膜を残留させるようにパターニングし、これを下地層とした半導体装置の製造方法。 - 請求項15に記載の半導体装置の製造方法であって、
光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、
前記電荷転送部が、第1層導電性膜からなる第1層電極と、前記第1層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第2層導電性膜からなる第2層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を製造するに際し、
前記第2層電極の形成に先立ち、前記半導体基板周縁部に伸長せしめられたノンドープト絶縁膜を形成し、前記下地層を構成する工程を含む半導体装置の製造方法。 - 請求項17または18に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、
前記固体撮像素子の各受光領域に対向して、前記半導体基板表面に透光性部材を接合する工程と、
前記半導体基板の前記配線層の一部が側面で露呈するように前記半導体基板をダイシングする工程と、
前記固体撮像素子に対応して前記半導体基板の側面に外部接続端子を形成する工程と、
前記接合工程で接合され、外部接続端子の形成された接合体を、固体撮像素子ごとに分離す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19に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記外部接続端子を形成する工程は、
インクジェット法により、前記半導体基板の側面で前記配線層の側面に当接するように端子パターンを形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
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- 2006-01-11 JP JP2006003928A patent/JP2007043056A/ja not_active Abandoned
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