JP2008028123A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】
受光部の上部構造層で生じる膜厚差に起因して、開口部の底面が平坦にならず、受光部面内での入射光量の不均一が生じる。
【解決手段】
第１金属層間を、ダマシン法、もしくは、第１金属層を形成した後に積層する絶縁膜をＣＭＰにより研磨することで平坦な層を形成する。これにより、受光部に積層される絶縁膜も平坦に形成される。したがって、受光部の内部をエッチングにより開口する場合、開口部の底面を平坦に形成することができる。
【選択図】 図１
受光部の上部構造層で生じる膜厚差に起因して、開口部の底面が平坦にならず、受光部面内での入射光量の不均一が生じる。
【解決手段】
第１金属層間を、ダマシン法、もしくは、第１金属層を形成した後に積層する絶縁膜をＣＭＰにより研磨することで平坦な層を形成する。これにより、受光部に積層される絶縁膜も平坦に形成される。したがって、受光部の内部をエッチングにより開口する場合、開口部の底面を平坦に形成することができる。
【選択図】 図１
Description
本発明は、受光部を含む半導体基板上に集積回路を形成する半導体集積回路装置に関し、特に、基板上に積層した層間絶縁膜をエッチングして開口部を形成する半導体集積回路装置の製造方法に関する。
近年、情報記録媒体として、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｋ）やＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）といった光ディスクが大きな位置を占めるようになってきた。これら光ディスクの再生装置は、光ディスクのトラックに沿って照射したレーザ光の反射光強度の変化を光検出器での検出に基づいて、記録データを再生する。
図３は従来の光検出器１０の概略の平面図である。
図４は、図３に示す直線Ａ−Ａ’を通り半導体基板に垂直な断面での受光部１１及び配線構造１２を示す概略の断面図である。
反射光を検知する光検出器１０は、半導体基板１４の表面に受光部１１を有する。受光部１１は、２×２の４つの区画に分割されたＰＩＮフォトダイオード（ＰＤ）拡散層３４を含む。ＰＤ拡散層３４は、例えば、高濃度のｎ型不純物が拡散されたカソード領域として形成される。また、各ＰＤ拡散層３４は分離拡散層３３により分離される。分離拡散層３３は、半導体基板１４表面に、例えば、高濃度のｐ型不純物が拡散されたアノード領域として形成される。受光部１１にレーザ光の反射光が入射することで微弱な光電変換信号が発生し、この信号は周辺領域に形成された増幅器にて増幅され、後段の信号処理回路へ出力される。
ここで、光検出器１０には、半導体基板１４上に、第１層間絶縁膜１６、第１金属層１７、第２層間絶縁膜１８、第２金属層１９、第３層間絶縁膜２０が順次積層される。第１金属層１７及び第２金属層１９はそれぞれアルミニウム（Ａｌ）等により形成され、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされる。パターニングにより、第１金属層１７には、配線構造１２及び配線構造１２に接続される信号線１３Ａと電圧印加線１３Ｂとが形成される。これにより、分離拡散層３３は配線構造１２を介して電圧印加線１３Ｂにより電位固定される。一方、各ＰＤ拡散層３４で発生した光電変換信号も配線構造１２を介して信号線１３Ａにより取り出される。
上記において、光電変換信号の周波数特性の確保やノイズの重畳を抑制するために、各ＰＤ拡散層３４と信号線１３Ａ、並びに、分離拡散層３３と電圧印加線１３Ｂとは、いずれも低抵抗となるように電気的に接続される必要がある。このため、配線構造１２は、それぞれの拡散層とできるだけ多くのコンタクトを取る必要がある。したがって、図３に示したように、配線構造１２は受光部１１を取り囲むように配置される。
金属層と層間絶縁膜とを積層した後、受光部１１への光の入射効率を高めるために、受光部１１上に積層された層間絶縁膜等をエッチングし、開口部１５が形成される。なお、開口部１５は、配線構造１２が成す形状を一回り小さくした相似形に開口される。
特開２００１-６０７１３号公報
図５は、受光部１１と配線構造１２とを示した斜視図である。図５に示すように、配線構造１２は、半導体基板上に、受光部１１の周囲に配置される。
受光部１１の周囲に、配線構造１２が形成された後、絶縁膜が形成される。絶縁膜は、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｇｌａｓｓ）、ＢＰＳＧ（Ｂｏｒｏ‐Ｐｈｏｓｐｈｏ Ｓｉｌｉｃａｔｅ Ｇｌａｓｓ）、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ Ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）といった材料を用いて形成される。
絶縁膜を形成した後、受光部１１上に積層された絶縁膜等は異方性エッチングにより除去され、開口部１５が形成される。ここで、配線構造１２は厚みを有するため、配線構造１２上に積層される絶縁膜の表面は平坦とはならず、凹凸形状となる。加えて、表面が凹凸形状に形成された絶縁膜上にさらに絶縁膜等を順次積層する場合、最上面に形成される膜の表面形状も平坦とはならず、凹凸形状となる。したがって、受光部１１上に積層された絶縁膜等をエッチングし、開口部１５を形成する場合、開口部１５の底面は、エッチング前に最上面に形成される膜の表面形状がそのまま転写された形状となる。すなわち、開口部１５の底面も平坦に形成されない。
このように、開口部１５の底面が平坦に形成されない場合、受光部１１の面内での入射効率が均一とはならない。また、開口部１５の底面の平坦ではない部分が光を反射することで、光検出器の光電変換に悪影響を与えるおそれもある。
本発明は、受光部を含む半導体基板において、前記半導体基板上に第１絶縁膜が形成される工程と、前記第１絶縁膜にダマシン法によって、前記受光部の周囲に配線構造が形成される工程と、前記配線構造上に第２絶縁膜が形成される工程と、前記受光部上に形成された前記第２絶縁膜がエッチングにより開口される工程と、を具備する半導体集積回路装置の製造方法である。
本発明は、受光部を含む半導体基板において、前記半導体基板上に第１絶縁膜が形成される工程と、前記第１絶縁膜上に、前記受光部の周囲に配線構造が形成される工程と、前記配線構造上に第２絶縁膜が形成される工程と、前記第２絶縁膜の表面が平坦化される工程と、前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜が形成される工程と、前記受光部上に形成された前記第３絶縁膜がエッチングにより開口される工程と、を具備する半導体集積回路装置の製造方法である。
本発明によれば、開口部の底面を平坦に形成できるため、受光部の面内での入射光量を均一にできる。
以下、本発明の実施形態について、図面に基づいて説明する。
図１は実施例１の光検出器の形成工程を示した図である。
図１は図３に示す直線Ａ−Ａ’を通り、半導体基板に垂直な断面を示す。なお、本実施例における光検出器の平面形状は図３と同様である。
まず、受光部５１が表面に形成された半導体基板５４上に、第１絶縁膜５６が形成され、さらに、ダマシン法により第１金属層５７が形成される（図１（ａ））。第１金属層５
７は、アルミニウム（Ａｌ）やタングステン（Ｗ）等により形成される。ダマシン法により、第１絶縁膜５６及び第１金属層５７の表面は平坦に形成され、第１金属層５７には、配線構造５２と、配線構造５２に接続される信号線５３Ａと電圧印加線（不図示）とが形成される。なお、配線構造５２は、受光部５１の周囲に形成される。また、配線構造５２は、分離拡散層７３及び各ＰＤ拡散層７４と複数のコンタクトにより電気的に接続される。これにより、分離拡散層７３は配線構造５２を介して電圧印加線により電位固定される。例えば、分離拡散層７３には接地電位が印加される。また、各ＰＤ拡散層７４に反射光が入射することにより発生する光電変換信号は、配線構造５２を介して信号線５３Ａにより取り出される。
７は、アルミニウム（Ａｌ）やタングステン（Ｗ）等により形成される。ダマシン法により、第１絶縁膜５６及び第１金属層５７の表面は平坦に形成され、第１金属層５７には、配線構造５２と、配線構造５２に接続される信号線５３Ａと電圧印加線（不図示）とが形成される。なお、配線構造５２は、受光部５１の周囲に形成される。また、配線構造５２は、分離拡散層７３及び各ＰＤ拡散層７４と複数のコンタクトにより電気的に接続される。これにより、分離拡散層７３は配線構造５２を介して電圧印加線により電位固定される。例えば、分離拡散層７３には接地電位が印加される。また、各ＰＤ拡散層７４に反射光が入射することにより発生する光電変換信号は、配線構造５２を介して信号線５３Ａにより取り出される。
第１金属層５７が形成された後、第２絶縁膜５８および第２金属層５９が形成される（図１（ｂ））。第２絶縁膜５８は、表面が平坦に形成された第１絶縁膜５６及び第１金属層５７上に積層されるため、第２絶縁膜５８の表面も平坦に形成される。そして、第２金属層５９は配線構造５２よりも受光部５１から離れた位置に形成され、第１金属層５７とコンタクトにより接続される。本実施例では、第２金属層５９は第２絶縁膜５８上に金属層が積層された後、この金属層をフォトリソグラフィ技術を用いてパターニングすることで形成されるが、ダマシン法や、これら以外の方法を用いることもできる。
第２金属層５９が形成された後、第３絶縁膜６０が形成される（図１（ｃ））。ここで、第２金属層５９は配線構造５２よりも受光部５１から離れた位置に形成されるため、受光部５１上に形成される第３絶縁膜６０の平坦性には影響を与えない。したがって、受光部５１上の第３絶縁膜６０は平坦に形成される。
各金属層と各絶縁膜とが積層された後、受光部５１に対する反射光の入射効率を高めるために、受光部５１上に積層された各絶縁膜をエッチングし、開口部５５を形成する（図１（ｄ））。ここで、受光部５１上に積層された第３絶縁膜６０の表面は平坦に形成されるため、開口部５５の底面も平坦に形成される。これは、開口部５５の底面は、エッチング前に最上面に形成される膜の表面形状がそのまま転写されるためである。
本実施例のように、第１金属層５７をダマシン法により形成することで、配線構造５２の形成と受光部５１上の絶縁膜の平坦化を同一工程で実現できる。また、受光部５１上に積層される各絶縁膜が平坦となるように積層することができ、開口部５５の底面を平坦にすることができる。これにより、受光部５１の面内での入射効率を均一にすることができる。さらに、開口部５５の底面のうちの平坦ではない部分が光を反射することで生じる光検出器の光電変換への悪影響も抑制することができる。
次に実施例２について説明する。
図２は実施例２の光検出器の形成工程を示した図である。
図２は図３に示す直線Ａ−Ａ’を通り、半導体基板に垂直な断面を示す。なお、本実施例における光検出器の平面形状は図３と同様である。
まず、受光部５１が表面に形成された半導体基板５４上に、第１絶縁膜５６、第１金属層５７を順次積層する。（図２（ａ））。第１金属層５７はアルミニウム（Ａｌ）等により形成され、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングされる。パターニングにより、第１金属層５７には、配線構造５２と、配線構造５２に接続される信号線５３Ａと電圧印加線（不図示）とが形成される。なお、配線構造５２は、受光部の周囲に形成される。また、配線構造５２は、分離拡散層７３及び各ＰＤ拡散層７４と複数のコンタクトにより電気的に接続される。これにより、分離拡散層７３は配線構造５２を介して電圧印加線
により電位固定される。例えば、分離拡散層７３には接地電位が印加される。また、各ＰＤ拡散層７４に反射光が入射することにより発生する光電変換信号は配線構造５２を介して信号線５３Ａにより取り出される。
により電位固定される。例えば、分離拡散層７３には接地電位が印加される。また、各ＰＤ拡散層７４に反射光が入射することにより発生する光電変換信号は配線構造５２を介して信号線５３Ａにより取り出される。
第１金属層５７が形成された後、第２絶縁膜７８を積層する（図２（ｂ））。ここで、第１金属層５７は厚みを有するため、第２絶縁膜７８の表面は平坦とはならない。
第２絶縁膜７８を積層した後、第２絶縁膜７８の表面をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）等を用いて平坦に形成する（図２（ｃ））。
第１金属層５７と第２絶縁膜７８が形成された層の上に、第３絶縁膜８０および第２金属層７９が形成される（図２（ｄ））。第３絶縁膜８０は表面が平坦に形成された第２絶縁膜７８上に積層されるため、第３絶縁膜８０の表面も平坦に形成される。なお、第２絶縁膜７８の膜厚が十分な厚みを有する場合、第３絶縁膜８０を積層する必要は無い。第２金属層７９は配線構造５２よりも受光部５１から離れた位置に形成され、第２金属層７９と第１金属層５７とはコンタクトにより接続される。本実施例では、第２金属層７９は、第３絶縁膜８０上に金属層を積層した後、フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングにより形成されるが、ダマシン法や、これら以外の方法を用いることもできる。
第２金属層７８が形成された後、第４絶縁膜８１が形成される（図２（ｅ））。ここで、第２金属層７８は配線構造５２よりも受光部５１から離れた位置に形成されるため、受光部５１上に形成される第４絶縁膜８１の平坦性には影響を与えない。したがって、受光部５１上の第４絶縁膜８１は平坦に形成される。
各金属層と各絶縁膜とが積層された後、受光部５１に対する反射光の入射効率を高めるために、受光部５１上に積層された各絶縁膜をエッチングし、開口部５５を形成する（図１（ｆ））。ここで、受光部５１上に積層された第４絶縁膜８１の表面は平坦に形成されるため、開口部５５の底面も平坦に形成される。これは、開口部５５の底面は、エッチング前に最上面に形成される膜の表面形状がそのまま転写されるためである。
本実施例のように、第２絶縁膜７８により平坦な層が形成されることで、受光部５１上に積層される各絶縁膜も平坦に形成される。したがって、開口部５５の底面を平坦にすることができ、受光部５１の面内での入射効率を均一にすることができる。また、開口部５５の底面のうちの平坦ではない部分が光を反射することで生じる光検出器の光電変換への悪影響を抑制することもできる。
１０、５０ 光検出器
１１、５１ 受光部
１２、５２ 配線構造
１３Ａ、５３Ａ 信号線
１３Ｂ、５３Ｂ 電圧印加線
１４、５４ 半導体基板
１５、５５ 開口部
１６、５６ 第１絶縁膜
１７、５７ 第１金属層
１８、５８、７８ 第２絶縁膜
１９、５９、７９ 第２金属層
２０、６０、８０ 第３絶縁膜
８１ 第４絶縁膜
３３、７３ 分離拡散層
３４、７４ ＰＤ拡散層
１１、５１ 受光部
１２、５２ 配線構造
１３Ａ、５３Ａ 信号線
１３Ｂ、５３Ｂ 電圧印加線
１４、５４ 半導体基板
１５、５５ 開口部
１６、５６ 第１絶縁膜
１７、５７ 第１金属層
１８、５８、７８ 第２絶縁膜
１９、５９、７９ 第２金属層
２０、６０、８０ 第３絶縁膜
８１ 第４絶縁膜
３３、７３ 分離拡散層
３４、７４ ＰＤ拡散層
Claims (2)
- 受光部を含む半導体基板において、
前記半導体基板上に第１絶縁膜が形成される工程と、
前記第１絶縁膜にダマシン法によって、前記受光部の周囲に配線構造が形成される工程と、
前記配線構造上に第２絶縁膜が形成される工程と、
前記受光部上に形成された前記第２絶縁膜がエッチングにより開口される工程と、を具備する半導体集積回路装置の製造方法。 - 受光部を含む半導体基板において、
前記半導体基板上に第１絶縁膜が形成される工程と、
前記第１絶縁膜上に、前記受光部の周囲に配線構造が形成される工程と、
前記配線構造上に第２絶縁膜が形成される工程と、
前記第２絶縁膜の表面が平坦化される工程と、
前記第２絶縁膜上に第３絶縁膜が形成される工程と、
前記受光部上に形成された前記第３絶縁膜がエッチングにより開口される工程と、を具備する半導体集積回路装置の製造方法。
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