JP2010287638A - 固体撮像装置とその製造方法および撮像装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配線層に銅配線層を用い、かつボンディングパッドにボンディング性に優れたアルミニウムのボンディングパッドを用いて信頼性を高めることを可能にする。
【解決手段】第１面Ｓ１側から入射された光を光電変換して信号電荷を得る画素部を備えたシリコン層１３と、前記シリコン層１３の前記第１面Ｓ１とは反対の第２面Ｓ２側に形成されていて第２層間絶縁膜４２中に形成されている複数の銅配線層７１と、前記第２面Ｓ２に最も近い前記銅配線層７１と同一層の位置もしくはその銅配線層７１よりも前記第２面Ｓ２側の位置の前記第２層間絶縁膜４２中に形成されたアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッド５１と、前記第１面側に前記ボンディングパッド５１に達する開口部５２を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、固体撮像装置とその製造方法および撮像装置に関するものである。

図１４に示すように、銅配線層１５１を用いた裏面照射型イメージセンサ１５０では、組み立て時のワイヤボンディングは銅配線層１５１より後に形成したボンディング専用の配線層、例えばアルミニウム配線層で形成されたパッド１５２に対して行われる。このパッド１５２は、ウエハプロセス時点では最上層に形成されるものである。
上記パッド１５２にワイヤボンディングを行うためには、シリコン基板１６１と層間絶縁膜１６２に開口部１６３を形成しておく必要がある。そのため開口部１６３が形成される部分には銅配線層１５１を形成することができない（例えば、特許文献１参照。）。
そして図１５に示すように、ワイヤボンディング用のパッド１５２は、受光素子等が形成された画素部および画素部周辺に形成された周辺回路部等の形成領域１７０の外側、すなわちチップの最外部に配置されている。

銅配線層を用いる裏面照射型イメージセンサでは、銅配線層を全て形成した後にワイヤボンディング用のパッドを形成している。そのため、銅配線層と重ならないようパッド開口部を横方向に伸ばす必要があることからチップ面積が増大する。またウエハ状態で特性の測定をするとき、開口部底部にあるパッドまでの距離が深いため、プロービング測定用針をパッドに当てることが難しくなり、測定不良が発生し易くなる。さらに、開口部が深いため、ワイヤボンディングが不十分となる不良が発生し易くなる。このような問題があった。

そこで、ボンディング用のパッドを浅い位置に配置することが求められている。
例えば、配線層の最上層（光入射側）と同一層で、ワイヤボンディング用の電極層が形成されていることが開示されている。しかしながら、この電極層の下部（光入射側とは反対方向）には、信号線や電源線等の配線を有する配線層は形成されていない（例えば、特許文献２，３等参照。）。このため、平面レイアウト的には、配線層の形成領域とボンディングパッドの形成領域が分けられているため、チップ面積の増大につながっていた。
また、配線層を銅配線で形成した場合、ワイヤボンディング用の電極層も銅で形成されることになる。この場合、電極層にボンディングワイヤが接着しにくくなりボンディングが困難になる。

特開２００５-２０９６７７号公報 特開２００６‐３２４９７号公報 特開２００５‐２０９６７１号公報

解決しようとする問題点は、配線信頼性の高い銅配線層と、ボンディング性に優れたアルミニウムのボンディングパッドとを同一層に形成すること、もしくはアルミニウムのボンディングパッドを銅配線層よりも光入射側に形成することが困難な点である。また銅配線層の一部をボンディングパッドに用いると、ボンディングワイヤの接着性がアルミニウムのボンディングパッドより劣る点である。

本発明は、配線層に銅配線層を用い、かつボンディング性に優れたアルミニウムのボンディングパッドを用いて信頼性を高めることを可能にする。

本発明の固体撮像装置は、第１面側から入射された光を光電変換して信号電荷を得る画素部を備えたシリコン層と、前記シリコン層の前記第１面とは反対の第２面側に形成されていて層間絶縁膜中に形成された複数の銅配線層と、前記第２面に最も近い前記銅配線層と同一層の位置もしくはその銅配線層よりも前記第２面側の位置の前記層間絶縁膜中に形成されたアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッドと、前記第１面側に前記ボンディングパッドに達する開口部を有する。

本発明の固体撮像装置では、ボンディングパッドは、シリコン層に最も近い前記銅配線層と同一層の位置もしくはその銅配線層よりもシリコン層側の位置の層間絶縁膜中に形成されていることから、光入射側の浅い位置に形成されている。このため、ボンディングパッド上の開口部の深さが浅くなるので、プロービング針を確実にボンディングパッドに接触させることができる。またボンディングワイヤを開口部の側部に邪魔されることなく確実にボンディングパッドに接続させることができる。
また、銅配線層とは異なるアルミニウムもしくはアルミニウム合金でボンディングパッドが形成されているので、ボンディングワイヤの接続が容易になる。
さらに、銅配線層が用いられていることから、アルミニウム配線よりもマイグレーション耐性が高くなる。

本発明の固体撮像装置の製造方法は、第１面側から入射された光を光電変換して信号電荷を得る画素部を備えたシリコン層を前記第１面側で支持する第１支持基板を有する基板を用意し、前記シリコン層の前記第１面とは反対の第２面に第１層間絶縁膜を形成する工程と、前記第１層間絶縁膜上にアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッドを形成する工程と、前記第１層間絶縁膜上に前記ボンディングパッドを被覆する第２層間絶縁膜を形成する工程と、前記第２層間絶縁膜中に銅配線層を形成する工程を有し、前記第２層間絶縁膜を形成する工程と前記銅配線層を形成する工程を複数回繰り返し行った後、前記複数層に形成された第２層間絶縁膜の最上層の銅配線層を被覆する第３層間絶縁膜を形成する工程と、前記第３層間絶縁膜側に第２支持基板を形成した後に前記シリコン層から前記第１支持基板を除去する工程と、前記第１面側から前記ボンディングパッドに達する開口部を形成する工程を有する。

本発明の固体撮像装置の製造方法では、ボンディングパッドは、少なくともシリコン層に最も近い前記銅配線層と同一層の位置の層間絶縁膜中に形成されることから、光入射側の浅い位置に形成されることになる。このため、ボンディングパッド上に形成される開口部の深さが浅くなるので、プロービング針を確実にボンディングパッドに接触させることができる。またボンディングワイヤを開口部の側部に邪魔されることなく確実にボンディングパッドに接続させることができる。
また、銅配線層とは異なるアルミニウムもしくはアルミニウム合金でボンディングパッドが形成されているので、ボンディングワイヤの接続が容易になる。
さらに、銅配線層が用いられていることから、アルミニウム配線よりもマイグレーション耐性が高くなる。

本発明の撮像装置は、入射光を集光する集光光学部と、前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置を有する撮像部と、前記撮像部の信号を処理する信号処理部を有し、前記固体撮像装置は、第１面側から入射された光を光電変換して信号電荷を得る画素部を備えたシリコン層と、前記シリコン層の前記第１面とは反対の第２面側に形成されていて層間絶縁膜中に形成された銅配線層と、前記第２面に最も近い前記銅配線層と同一層の位置もしくはその銅配線層よりも前記第２面側の位置の前記層間絶縁膜中に形成されたアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッドと、前記第１面側に前記ボンディングパッドに達する開口部を有する。

本発明の撮像装置では、本発明の固体撮像装置が用いられることから、配線信頼性の高い固体撮像装置が搭載される。

本発明の固体撮像装置は、ボンディングパッドに対するボンディングワイヤの接続が容易になること、銅配線層のマイグレーション耐性が高いこと等により、配線信頼性が高められるという利点がある。

本発明の固体撮像装置の製造方法は、ボンディングパッドに対するボンディングワイヤの接続が容易になるとともに、銅配線層のマイグレーション耐性が高いことにより、配線信頼性が高められるという利点がある。

本発明の撮像装置は、配線信頼性が高い固体撮像装置が搭載されているので、撮像装置の信頼性が向上されるという利点がある。

本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の構成の一例を示した概略構成断面図である。 固体撮像装置のチップの面積削減率を説明する図である。 本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示した製造工程断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示した製造工程断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示した製造工程断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示した製造工程断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示した製造工程断面図である。 本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を示した製造工程断面図である。 固体撮像装置の製造方法の課題を示した製造工程断面図である。 固体撮像装置の製造方法の第１変形例を示した製造工程断面図である。 固体撮像装置の製造方法の第１変形例を示した製造工程断面図である。 固体撮像装置の製造方法の第２変形例を示した製造工程断面図である。 本発明の第３実施の形態に係る撮像装置の構成の一例を示したブロック図である。 従来の固体撮像装置の構成を示した概略構成断面図である。 従来の固体撮像装置の構成を示した平面レイアウト図である。

以下、発明を実施するための形態（以下、実施の形態とする）について説明する。

＜１．第１の実施の形態＞
［固体撮像装置の構成の一例］
本発明の第１実施の形態に係る固体撮像装置の構成の一例を、図１の概略構成断面図によって説明する。

図１に示すように、シリコン層１３には、その第１面Ｓ１側から入射された光を信号電荷に変換する光電変換部２１が形成されていて、また、上記第１面Ｓ１とは反対の第２面Ｓ２にトランジスタ部２２が形成されている。
このトランジスタ部２２は、例えば、上記光電変換部２１で生成された信号電荷を読み出す転送トランジスタ２３を有し、また転送トランジスタ２３で読み出した信号電荷を増幅する画素内トランジスタ２４（一部図示）を有する。これらのトランジスタは、例えばゲート絶縁膜２５を酸化シリコン膜で形成し、そのゲート絶縁膜２５上にゲート電極２６をポリシリコンで形成している。また図示はしていないが、上記シリコン層１３には、上記トランジスタ部２２のトランジスタやフローティングディフュージョン等の拡散層が形成されている。
このように、シリコン層１３には入射光を光電変換して信号電荷を得る画素部２０が形成されている。
上記シリコン層１３の上記第２面Ｓ２には、配線部４０が形成されている。この配線部４０は以下のように構成されている。
上記シリコン層１３の第２面Ｓ２側には、上記トランジスタ部２２を被覆する第１層間絶縁膜４１が形成されている。

上記第１層間絶縁膜４１には、上記シリコン層１３や上記トランジスタ部２２等に接続されるプラグ６１、６２が形成されている。このプラグ６１、６２は、例えばタングステンプラグで形成されている。

また、上記第１層間絶縁膜４１の上記シリコン層１３とは反対側の面には、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッド５１が形成されている。このボンディングパッド５１は、例えば、上記第１層間絶縁膜４１側より、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、チタン（Ｔｉ）膜を順に積層した構造となっていて、主要部がアルミニウム膜で形成されている。また、主要部は、アルミニウム合金膜で形成されていてもよい。なお、主要部表面の窒化チタン膜やチタン膜は主要部と比較して膜厚が薄い膜となっているので、ワイヤボンディング時には、ボンディングワイヤ（図示せず）が直接、アルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッド５１の主要部に接合される。

上記第１層間絶縁膜４１には、上記ボンディングパッド５１を被覆する第２層間絶縁膜４２が形成されている。なお、第２層間絶縁膜４２が形成される第１層間絶縁膜４１表面は平坦面に形成されていることが好ましい。
上記第２層間絶縁膜４２は、例えば、第２層間絶縁膜４２（４２−１）、第２層間絶縁膜４２（４２−２）および第２層間絶縁膜４２（４２−３）の３層に形成されている。したがって、ボンディングパッド５１は、第２層間絶縁膜４２−１中に形成されていることになる。
上記第２層間絶縁膜４２（４２−１）には、上記ボンディングパッド５１に接続するプラグ６３が形成されている。また上記銅配線層７１（銅配線７１−１Ａ）に接続する上記プラグ６１、このプラグ６１に接続する銅配線層７１（銅配線７１−１Ａ）、上記銅配線層７１（銅配線７１−１Ｂ）に接続する上記プラグ６２、このプラグ６２に接続する銅配線層７１（銅配線７１−１Ａ）が形成されている。

上記第２層間絶縁膜４２−１には、上記銅配線層７１、プラグ６３等を被覆する第２層間絶縁膜４２（４２−２）が形成されている。
上記第２層間絶縁膜４２−２には、上記銅配線層７１（７１−１）に接続するプラグ６４が形成されている。また上記プラグ６４に接続する銅配線層７１（７１−２）が形成されている。なお、銅配線層７１−２の一部はプラグ６４に接続されていないものもある。

上記第２層間絶縁膜４２−２には、上記銅配線層７１−２を被覆する第２層間絶縁膜４２（４２−３）が形成されている。
上記第２層間絶縁膜４２−３には、上記銅配線層７１（７１−２）に接続するプラグ６５が形成されている。また上記プラグ６５に接続する銅配線層７１（７１−３）が形成されている。なお、銅配線層７１−３の一部はプラグ６５に接続されていないものもある。

なお、上記各銅配線層７１、各プラグ６１〜６５の周囲には、バリアメタル（図示せず）が形成されていることが好ましい。

このように、上記第２層間絶縁膜４２は、複数層（ここでは３層）に形成されていて、例えばそれぞれの第２層間絶縁膜４２には銅配線層７１が形成されている。そして、上記ボンディングパッド５１より第２層間絶縁膜４２方向（例えば、光入射方向とは反対方向）に、すなわち、平面レイアウト的に見てボンディングパッド５１と重なるように、上記銅配線層７１−２，７１−３の一部が形成されている。
また、平面レイアウト的に見て、上記画素部２０およびこの画素部２０の周辺に形成されている周辺回路部（図示せず）の一部に上記ボンディングパッド５１が重なるように配置されていてもよい。例えば、画素部２０と周辺回路部とを接続する配線と上記ボンディングパッド５１の少なくとも一部が重なるように配置されていてもよい。または、画素部２０や周辺回路部のトランジスタと上記ボンディングパッド５１の少なくとも一部が重なるように配置されていてもよい。
また、上記第２層間絶縁膜４２および銅配線層７１は、上記例では３層に形成したが、４層以上に形成することも可能である。

さらに、上記第２層間絶縁膜４２−３には、上記最上層の銅配線層７１−３を被覆する第３層間絶縁膜４３が形成されている。

このように、プラグ６１、６２を形成した第１層間絶縁膜４１、銅配線層７１やプラグ６３〜６５を形成した第２層間絶縁膜４２および第３層間絶縁膜４３を積層した配線部４０が形成されている。

また、上記第３層間絶縁膜４３には、第２支持基板１４が張り合わされている。
上記第２支持基板１４は、例えば樹脂接着剤によって張り合わされている。この樹脂接着剤には、例えばベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）が用いられている。

一方、上記シリコン層１３の第１面Ｓ１側には、絶縁層４４が形成されている。この絶縁層４４は、例えば酸化シリコンで形成されている。
上記絶縁層４４上には、所望のカラーフィルター層９１が形成されている。またカラーフィルター層９１上には、入射光を光電変換部２１に導くオンチップレンズ９３が形成されている。

さらに、上記第１面Ｓ１側から上記シリコン層１３および上記第１層間絶縁膜４１を貫通して上記ボンディングパッド５１に達する開口部５２が形成されている。

なお、上記固体撮像装置１では、第２層間絶縁膜４２―１に銅配線層７１−１を形成しないで、第２層間絶縁膜４２−２から銅配線層７１を形成する構成としてもよい。この場合、後に説明するが、ボンディングパッド５１が形成されていない領域に、ボンディングパッド５１が形成されている領域とほぼ同等なパターン密度となるようにダミーパターン（図示せず）を形成しておいてもよい。またそのダミーパターンの一部は、上層と下層との間を電気的に接続する接続電極とすることもできる。

上記固体撮像装置１では、シリコン層１３に最も近い銅配線層７１−１と同一層の位置の第２層間絶縁膜４２−１中にボンディングパッド５１が形成されていることから、ボンディングパッド５１上の開口部５２の深さが浅くなる。よって、プロービング針を確実にボンディングパッド５１に接触させることができる。またボンディングワイヤ（図示せず）を開口部５２の側部に邪魔されることなく確実にボンディングパッド５１に接続させることができる。
また、銅配線層７１とは異なるアルミニウムもしくはアルミニウム合金でボンディングパッド５１が形成されているので、例えば、金線で形成されているボンディングワイヤ（図示せず）の接続が容易になる。
さらに、配線部４０の配線層が銅配線層７１で形成されていることから、アルミニウム配線よりもマイグレーション耐性が高くなる。このように、上記固体撮像装置１では、ボンディングパッド５１に対するボンディングワイヤの接続が容易になること、配線部４０の配線のマイグレーション耐性が高くなること等により、配線信頼性が高められるという利点がある。
また、従来の固体撮像装置では、銅配線層７１の形成領域とボンディングパッド５１の形成領域が分けられているためにチップ面積が大きくなる問題点があった。一方、上記固体撮像装置１では、ボンディングパッド５１の下部方向（光入射方向とは反対方向）に銅配線層７１の一部が形成されていることから、ボンディングパッド５１と銅配線層７１が重なり合う分だけチップサイズを小さくできるという利点がある。この点については、以下に詳細に説明する。

次に、本発明の固体撮像装置１によるチップの面積削減率について、以下に説明する。

図２（１）に示すように、上記固体撮像装置１では、チップ５の周囲にボンディングパッド５１が配置されている。
また固体撮像装置１では、前記図１によって説明したように、ボンディングパッド５１の下部（光入射方向とは反対方向）に、銅配線層７１が配置されている。言い換えれば、銅配線層７１が形成される領域上のボンディングパッド５１が形成されている。
例えば、ボンディングパッド５１と銅配線層７１を重なるように配置することで、図２（２）に示すように、チップ５のサイズが各矢印方向に０．１ｍｍ縮小したとして、各チップサイズに対するチップの面積削減率を求めた。

この面積削減率の計算方法は、例えば、チップサイズが３ｍｍ四方のチップでは、各矢印方向に０．１ｍｍ縮小するとチップサイズが２．８ｍｍ四方のチップになるので、そのチップ面積は７．８４ｍｍ²になる。３ｍｍ四方のチップのチップ面積は９ｍｍ²であるから、面積削減率は（９−７．８４）／９≒１３％となる。
以下同様に、従来のチップサイズが４ｍｍ四方のチップでは面積削減率がおよそ１０％となり、従来のチップサイズが５ｍｍ四方のチップでは面積削減率がおよそ８％となり、従来のチップサイズが６ｍｍ四方のチップでは面積削減率がおよそ７％となる。また従来のチップサイズが７ｍｍ四方のチップでは面積削減率がおよそ６％となり、従来のチップサイズが８ｍｍ四方のチップでは面積削減率がおよそ５％となり、従来のチップサイズが１０ｍｍ四方のチップでは面積削減率がおよそ４％となる。さらに従来のチップサイズが１２ｍｍ四方のチップでは、面積削減率がおよそ３％となる。
上記各チップサイズの面積削減率を求めた結果を、図２（３）に示した。
平面レイアウト上、ボンディングパッドと銅配線層が重なる様に設計できるため、図２（３）に示すように、チップ面積の削減が可能となる。そして、チップサイズが小さくなるほど、面積削減の効果が大きくなる。（３）図の縦軸は、従来のチップの面積からの面積削減率を％で表したものであり、横軸は従来のチップサイズをｍｍで表したものである。ここでのチップサイズは正方形チップの１辺のサイズである。
以上、正方形チップの場合を説明したが、長方形チップでも同様にチップ面積の削減効果が得られる。

例えば、面積削減効果が大きい小型の固体撮像装置１を搭載する小型カメラ（図示せず）では、カメラをさらに小型にすることができるという大きな利点がある。
また、チップサイズをもとのままにした状態で、面積削減率の分だけ光電変換部の受光面積を増大させることもできる。このように光電変換部の受光面積が増大することにより、感度の向上、ダイナミックレンジの向上が図れる。

＜２．第２の実施の形態＞
［固体撮像装置の製造方法の一例］
本発明の第２実施の形態に係る固体撮像装置の製造方法の一例を、図３〜図８の製造工程断面図によって説明する。

図３（１）に示すように、シリコン基板からなる第１支持基板１１上に絶縁層１２が形成され、その上にシリコン層１３が形成されたＳＯＩ構造の基板１０を用意する。したがって、上記シリコン層１３は上記絶縁層１２を介して上記第１支持基板１１によって支持されている。
上記シリコン層１３には、その第１面Ｓ１側から入射された光を信号電荷に変換する光電変換部２１を形成しておく。また、この第１面Ｓ１とは反対の第２面Ｓ２にトランジスタ部２２を形成しておく。このトランジスタ部２２は、例えば、上記光電変換部２１で生成された信号電荷を読み出す転送ゲート２３を有し、また転送ゲート２３で読み出した信号電荷を増幅する画素内トランジスタ２４（一部図示）を有する。これらのトランジスタは、例えばゲート絶縁膜２５を酸化シリコン膜で形成し、そのゲート絶縁膜２５上にゲート電極２６をポリシリコンで形成している。また図示はしていないが、上記シリコン層１３には、上記トランジスタ部２２のトランジスタやフローティングディフュージョン等の拡散層が形成されている。
このように、シリコン層１３には入射光を光電変換して信号電荷を得る画素部２０が形成されている。

まず、上記構成のシリコン層１３の上記第２面Ｓ２に、上記トランジスタ部２２を被覆する第１層間絶縁膜４１を形成する。
次に、上記第１層間絶縁膜４１に上記シリコン層１３や上記トランジスタ部２２等に接続されるプラグ６１、６２を形成する。このプラグ６１、６２は、通常のタングステンプラグの形成技術によって形成される。すなわち、第１層間絶縁膜４１のプラグが形成される部分に孔を形成し、その孔タングステン膜を埋め込んで形成した後、第１層間絶縁膜４１上の余剰なタングステン膜を、例えば化学的機械研磨によって除去することで形成される。

次に、上記第１層間絶縁膜４１上にアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッド５１を形成する。例えば、上記第１層間絶縁膜４１上にボンディングパッドを形成する膜を成膜する。この成膜方法は、例えばスパッタリング法を用いる。もちろん、蒸着法等の他の成膜方法であってもかまわない。ここでは、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、アルミニウム（Ａｌ）膜、窒化チタン（ＴｉＮ）膜、チタン（Ｔｉ）膜の順に成膜する。
その後、通常のレジスト塗布、リソグラフィ技術によって、ボンディングパッドを形成するレジストマスク（図示せず）を形成する。続いて、このレジストマスクをエッチングマスクに用いたドライエッチングによって、上記ボンディングパッドを形成する膜をパターニングして、ボンディングパッド５１を形成する。

図３（２）に示すように、上記第１層間絶縁膜４１上に上記ボンディングパッド５１を被覆する第２層間絶縁膜４２（４２−１）を形成する。そして、上記第２層間絶縁膜４２−１の表面を平坦化する。この平坦化工程は、例えば化学的機械研磨（ＣＭＰ： Chemical Mechanical Polishing）によって行うことができる。

図４（３）に示すように、上記第２層間絶縁膜４２−１中に銅配線層を形成するための配線溝８１、上記ボンディングパッド５１に達する接続孔８２を形成する。例えば、上記配線溝８１（８１−１）はプラグ６１上面が露出されるように形成され、上記配線溝８１（８１−２）はプラグ６２上面が露出されるように形成される。
上記配線溝８１および接続孔８２は以下のように形成される。例えば、通常のレジスト塗布、リソグラフィ技術によって、第２層間絶縁膜４２−１上にレジストマスク（図示せず）を形成した後、このレジストマスクをエッチングマスクに用いたドライエッチングによって、上記第２層間絶縁膜４２−１に形成される。
その後、上記レジストマスクを除去する。

図４（４）に示すように、上記第２層間絶縁膜４２−１中に銅配線層７１を形成する。
この銅配線層７１は以下のように形成する。
例えば、上記配線溝８１および接続孔８２の内面にバリアメタル層（図示せず）を介して銅シード層（図示せず）を形成した後、銅めっき法により上記配線溝８１および接続孔８２の内部を銅で埋め込む。その後、上記第２層間絶縁膜４２−１上に形成された余剰な銅およびバリアメタル層を除去して、上記配線溝８１の内部に銅配線７１（７１−１）を形成し、接続孔８２の内部に上記ボンディングパッド５１に接続する銅からなるプラグ６３を形成する。ここでは、上記銅配線層７１（銅配線７１−１Ａ）は上記プラグ６１に接続されていて、上記銅配線層７１（銅配線７１−１Ｂ）は上記プラグ６２に接続されている。なお、上記接続孔８２を配線溝に形成して、上記ボンディングパッド５１に銅配線層を接続させてもよい。

次に、図５（５）に示すように、上記第２層間絶縁膜４２−１上に第２層間絶縁膜４２（４２−２）形成する。そして、上記同様に、通常のレジスト塗布、リソグラフィ技術によって、第２層間絶縁膜４２−２上にレジストマスク（図示せず）を形成した後、このレジストマスクをエッチングマスクに用いたドライエッチングによって、配線溝８３および接続孔８４を形成する。
その後、上記レジストマスクを除去する。
次に、上記配線溝８３および接続孔８４の内面にバリアメタル層（図示せず）を介して銅シード層（図示せず）を形成した後、銅めっき法により上記配線溝８３および接続孔８４の内部を銅で埋め込む。その後、上記第２層間絶縁膜４２−２上に形成された余剰な銅およびバリアメタル層を除去して、上記配線溝８３の内部に銅配線層７１（７１−２）を形成し、接続孔８４の内部にプラグ６４を形成する。なお、銅配線層７１−２には必ずしもプラグ６４が接続されていなくてもよい。

上記工程では、上記ボンディングパッド５１より上方（例えば、光入射方向とは反対方向）にある上記第２層間絶縁膜４２−２中に上記銅配線層７１−２の少なくとも一部を形成しておくことが好ましい。

上記銅配線層７１−２とプラグ６４の形成方法は一例であって、上記以外の形成方法であってもよい。例えば第２層間絶縁膜４２−２の下層部分を形成し、その部分にプラグ６４を形成した後、第２層間絶縁膜４２−２の上層部分を形成し、その部分に銅配線層７１（７１−２）を形成してもよい。すなわち、銅配線層７１−２とプラグ６４の形成方法は如何なる方法であってもよい。

次に、図６（６）に示すように、上記第２層間絶縁膜４２−２上に第２層間絶縁膜４２（４２−３）形成する。そして、上記同様に、通常のレジスト塗布、リソグラフィ技術によって、第２層間絶縁膜４２−３上にレジストマスク（図示せず）を形成した後、このレジストマスクをエッチングマスクに用いたドライエッチングによって、配線溝８５および接続孔８６を形成する。
その後、上記レジストマスクを除去する。
次に、上記配線溝８５および接続孔８６の内面にバリアメタル層（図示せず）を介して銅シード層（図示せず）を形成した後、銅めっき法により上記配線溝８５および接続孔８６の内部を銅で埋め込む。その後、上記第２層間絶縁膜４２−３上に形成された余剰な銅およびバリアメタル層を除去して、上記配線溝８５の内部に銅配線層７１（７１−３）を形成し、接続孔８６の内部にプラグ６５を形成する。なお、銅配線層７１−３には必ずしもプラグ６５が接続されていなくてもよい。

この工程では、上記ボンディングパッド５１より上方（例えば、光入射方向とは反対方向）にある上記第２層間絶縁膜４２−３中に上記銅配線層７１−３の少なくとも一部を形成しておくことが好ましい。

そして、第２層間絶縁膜４２および銅配線層７１を形成する工程を繰り返し行う。ここでは、第２層間絶縁膜４２を３層に形成したが、４層以上に形成することも可能である。

さらに、上記第２層間絶縁膜４２−３上に上記最上層の銅配線層７１−３を被覆する第３層間絶縁膜４３を形成する。
このようにして、第１層間絶縁膜４１、銅配線層７１を形成した第２層間絶縁膜４２、第３層間絶縁膜４３を積層した配線部４０が形成される。

次に、図７（７）に示すように、上記第３層間絶縁膜４３側に第２支持基板１４を張り合わせた後に上記シリコン層１３から上記第１支持基板１１（前記図２（１）参照）を除去する。
上記第２支持基板１４の張り合わせには、例えば樹脂接着剤を塗布して用いる。その樹脂接着剤の一例として、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）を用いることができる。
上記第１支持基板１１の除去は、例えば、シリコン基板からなる第１支持基板１１を途中まで研磨し、フッ硝酸で第１支持基板１１を除去する。さらに、フッ酸で酸化シリコンからなる絶縁層１２（前記図２（１）参照）を除去する。この時点で光電変換部２１が形成されたシリコン層１３が露出する。

次に、上記シリコン層１３上に絶縁層４４を形成する。この絶縁層４４は、例えば酸化シリコンで形成される。この成膜方法には、例えば化学気相成長（ＣＶＤ）法を用いることができる。
次いで、上記絶縁層４４上に所望のカラーフィルター層９１を形成する。さらにカラーフィルター層９１上に入射光を光電変換部２１に導くオンチップレンズ９３を形成する。

次に、上記第１面Ｓ１側から上記シリコン層１３および上記第１層間絶縁膜４１を貫通して上記ボンディングパッド５１に達する開口部５２を形成する。

次に、図示はしていないが、ウエハーをタイシングしてチップ形成し、そのチップにダイボンディングを行う。その後、図８（８）に示すように、上記ボンディングパッド５１にワイヤボンディングでボンディングワイヤ５５を圧着する。このボンディングワイヤ５５には、例えば金線を用いる。ボンディングは１５０度で、接着部に圧力と超音波をかけることで、ボンディングパッド５１とボンディングワイヤ５５を熱圧着する。

上記説明では、ボンディングパッド５１を被覆する第２層間絶縁膜４２−１に銅配線層７１を形成したが、この第２層間絶縁膜４２−１には銅配線層７１を形成せず、第２層間絶縁膜４２−２から銅配線層７１を形成してもよい。すなわち、第２層間絶縁膜４２−１はボンディングパッド５１を被覆するのみとしてもよい。なお、この場合、必要に応じて、第２層間絶縁膜４２−１には、上層の銅配線層７１と下層のゲート電極２５、拡散層（図示せず）等を接続するプラグが形成されてもよい。

なお、上記固体撮像装置の製造方法では、第２層間絶縁膜４２―１に銅配線層７１−１を形成しないで、第２層間絶縁膜４２−２から銅配線層７１を形成する構成としてもよい。この場合、後に説明するが、ボンディングパッド５１が形成されていない領域に、ボンディングパッド５１が形成されている領域とほぼ同等なパターン密度となるようにダミーパターン（図示せず）を形成しておいてもよい。またそのダミーパターンの一部は、上層と下層との間を電気的に接続する接続電極とすることもできる。

上記固体撮像装置の製造方法では、シリコン層１３に最も近い銅配線層７１−１と同一層の位置の第２層間絶縁膜４２−１中にボンディングパッド５１が形成されることから、ボンディングパッド５１上の開口部５２の深さが浅くなる。よって、プロービング針を確実にボンディングパッド５１に接触させることができるようになる。またボンディングワイヤ（図示せず）を開口部５２の側部に邪魔されることなく確実にボンディングパッド５１に接続させることができるようになる。
また、銅配線層７１とは異なるアルミニウムもしくはアルミニウム合金でボンディングパッド５１を形成するので、例えば、金線で形成されているボンディングワイヤ（図示せず）の接続が容易になる。
さらに、配線部０の配線を銅配線層７１で形成することから、アルミニウム配線よりもマイグレーション耐性が高くなる。このように、上記固体撮像装置１では、ボンディングパッド５１に対するボンディングワイヤの接続が容易になること、配線部４０の銅配線層７１のマイグレーション耐性が高くなること等により、配線信頼性を高めることができる。
また、従来の固体撮像装置では、銅配線層７１の形成領域とボンディングパッド５１の形成領域が分けて形成されていたためにチップ面積が大きくなる問題点があった。一方、上記固体撮像装置１の製造方法では、ボンディングパッド５１の下部方向（光入射方向とは反対方向）に銅配線層７１の一部が形成されることから、ボンディングパッド５１と銅配線層７１が重なり合う分だけチップサイズを小さくできるという利点がある。

また、配線部４０を形成する工程中にボンディングパッド５１が形成されることから、例えば、開口部５２を形成した後にボンディングパッド５１を形成するような製造方法より、製造工程が簡略化できる。また、カラーフィルター層９１やオンチップレンズ９３を形成する前に、ボンディングパッド５１を含む配線部４０が形成されることから、配線部４０の形成工程でのエッチングダメージがカラーフィルター層９１やオンチップレンズ９３にかからない。よって、カラーフィルター層９１やオンチップレンズ９３をエッチング工程から保護する必要もない。

上記製造方法では、図９（１）に示すように、第１層間絶縁膜４１上にボンディングパッド５１を形成する。

その後、図９（２）に示すように、ボンディングパッド５１を被覆する第２層間絶縁膜４２−１を、例えば化学気相成長法によって、酸化シリコンを堆積して形成する。するとボンディングパッド５１が形成されている部分上の第２層間絶縁膜４２−１は盛り上がった状態に形成される。この状態で化学的機械研磨によって、上記第２層間絶縁膜４２−１を研磨する。

すると図９（３）に示すように、ボンディングパッド５１上の第２層間絶縁膜４２−１には凸状の残りが発生し、ボンディングパッド５１が形成されていない平坦な領域では過剰に研磨される領域、すなわちディッシングが発生する。このディッシングは、グローバルに見た場合、ボンディングパッド５１が形成されている領域のパターン密度が、ボンディングパッド５１が形成されていない領域のパターン密度と比較して大きいことが原因となっている。このパターン密度差が大きいほど、ディッシングは顕著に現れる。すなわち、パターン密度が低い領域にディッシング（過剰な凹み）が生じやすい。この結果、第２層間絶縁膜４２−１の平坦化が十分に行えなくなり、その後の配線形成工程で、露光のＤＯＦマージンが低下し、パターン解像ができなくなる等の問題を発生するおそれがある。
そこで、このディッシングを回避する方法を、以下に説明する。

［固体撮像装置の製造方法の第１変形例］
固体撮像装置の製造方法の第１変形例を、図１０〜図１１の製造工程断面図によって説明する。

図１０（１）に示すように、第１層間絶縁膜４１上にボンディングパッド５１を形成する。続いて、ボンディングパッド５１を被覆する第２層間絶縁膜４２−１を、例えば化学気相成長法によって、酸化シリコンを堆積して形成する。するとボンディングパッド５１が形成されている部分上の第２層間絶縁膜４２−１は盛り上がった状態に形成される。

次に、図１０（２）に示すように、上記第２層間絶縁膜４２−１上にレジスト膜１１１を形成し、リソグラフィ技術によって、ボンディングパッド５１上に開口部１１２を形成する。

次に、図１０（３）に示すように、上記レジスト膜１１１をエッチングマスクに用いて、ドライエッチングによって、ボンディングパッド５１上部の第２層間絶縁膜４２−１に凹部４２Ｔを形成する。このとき、凹部４２Ｔの底面の高さは第２層間絶縁膜４２−１の平坦な領域の表面の高さとほぼ同一にすることが好ましい。

次に、上記レジスト膜１１１を除去して、図１１（４）に示すように、第２層間絶縁膜４２−１表面を露出させる。

次に、図１１（５）に示すように、上記第２層間絶縁膜４２−１表面に化学的機械研磨を施すことによって、第２層間絶縁膜４２−１表面を平坦化する。このとき、化学的機械研磨では、小さい凸領域ほど研磨速度が速いため、ボンディングパッド５１の周辺領域のみに残った第２層間絶縁膜４２−１の凸状部の研磨が完了するまでに他の部分の研磨はほとんど進行しない。このため良好な平坦化が行える。

［固体撮像装置の製造方法の第２変形例］
次に、固体撮像装置の製造方法の第２変形例を、図１２の製造工程断面図によって説明する。

図１２（１）に示すように、第１層間絶縁膜４１上にボンディングパッド５１を形成するときに、ボンディングパッド５１が形成されない第２層間絶縁膜４１上の領域にダミーパターン５３を形成しておく。このとき、ボンディングパッド５１周辺のパターン密度とダミーパターン５３を形成した領域のパターン密度が同等になるように、ダミーパターン５３を配置することが好ましい。

次に、図１２（２）に示すように、ボンディングパッド５１およびダミーパターン５３被覆する第２層間絶縁膜４２−１を、例えば化学気相成長法によって、酸化シリコンを堆積して形成する。するとボンディングパッド５１およびダミーパターン５３が形成されている部分上の第２層間絶縁膜４２−１は盛り上がった状態に形成される。したがって、第２層間絶縁膜４２−１表面の凸部が分布する密度は、ボンディングパッド５１上とダミーパターン５３上とでほぼ差がない状態になる。このような状態で、第２層間絶縁膜４２−１表面を化学的機械研磨する。このとき、ボンディングパッド５１上の第２層間絶縁膜４２−１の研磨速度とダミーパターン５３上の第２層間絶縁膜４２−１の研磨速度がほぼ同等になる。よって、第２層間絶縁膜４２−１表面を平坦に研磨することができる。

その結果、図１２（３）に示すように、第２層間絶縁膜４２−１表面は平坦化される。

上記のような第１変形例、第２変形例のような方法をとることで、第２層間絶縁膜４２−１表面を平坦化でき、これによって、その後の配線工程での露光のＤＯＦマージンが確保されるので、良好なパターン解像が確実にできるようになる。

＜３．第３の実施の形態＞
［撮像装置の製造方法の一例］
本発明の第３実施の形態に係る撮像装置の製造方法の一例を、図１３のブロック図によって説明する。

図１３に示すように、撮像装置２００は、撮像部２０１に固体撮像装置２１０を備えている。この撮像部２０１の集光側には像を結像させる集光光学系２０２が備えられ、また、撮像部２０１には、それを駆動する駆動回路、固体撮像装置で光電変換された信号を画像に処理する信号処理回路等を有する信号処理部２０３が接続されている。また上記信号処理部２０３によって処理された画像信号は画像記憶部（図示せず）によって記憶させることができる。このような撮像装置２００において、上記固体撮像装置２１０には、前記実施の形態で説明した固体撮像装置１を用いることができる。

本発明の撮像装置２００では、本願発明の配線信頼性の高い固体撮像装置１が搭載されることから、撮像装置２００の信頼性が向上されるという利点がある。

なお、本発明の撮像装置２００は、上記構成に限定されることはなく、固体撮像装置を用いる撮像装置であれば如何なる構成のものにも適用することができる。

例えば、上記撮像装置２００は、ワンチップとして形成された形態であってもよいし、撮像部と、信号処理部または光学系とがまとめてパッケージングされた撮像機能を有するモジュール状の形態であってもよい。
ここでいう撮像装置は、例えば、カメラや撮像機能を有する携帯機器のことをいう。また「撮像」は、通常のカメラ撮影時における像の撮りこみだけではなく、広義の意味として、指紋検出なども含むものである。

１…固体撮像装置、１０…基板、１１…第１支持基板、１３…シリコン層、２０…画素部、４１…第１層間絶縁膜、４２…第２層間絶縁膜、４３…第３層間絶縁膜、５１…ボンディングパッド、５２…開口部、７１…銅配線層、Ｓ１…第１面、Ｓ２…第２面、２００…撮像装置、２０１…撮像部、２０２…集光光学部、２０３…信号処理部、２１０…固体撮像装置

Claims (8)

1. 第１面側から入射された光を光電変換して信号電荷を得る画素部を備えたシリコン層と、
   前記シリコン層の前記第１面とは反対の第２面側に形成されていて層間絶縁膜中に形成された複数の銅配線層と、
   前記第２面に最も近い前記銅配線層と同一層もしくはその銅配線層よりも前記第２面側の位置の前記層間絶縁膜中に形成されたアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッドと、
   前記第１面側に前記ボンディングパッドに達する開口部を有する
   固体撮像装置。
2. 前記ボンディングパッドに対して光入射方向とは反対方向にある前記層間絶縁膜中に前記銅配線層の一部が形成されている
   請求項１記載の固体撮像装置。
3. 平面レイアウト上、前記画素部および前記画素部の周辺に形成された周辺回路部の一部に前記ボンディングパッドが重なるように配置されている
   請求項１記載の固体撮像装置。
4. 前記ボンディングパッドと同一層にダミーパターンが配置され、
   前記ダミーパターンを配置した領域のパターン密度は前記ボンディングパッドの周辺のパターン密度と同等である
   請求項１記載の固体撮像装置。
5. 前記ダミーパターンの一部は、前記ダミーパターンの上層と下層との間を電気的に接続する接続電極である
   請求項４記載の固体撮像装置。
6. 第１面側から入射された光を光電変換して信号電荷を得る画素部を備えたシリコン層を前記第１面側で支持する第１支持基板を有する基板を用意し、
   前記シリコン層の前記第１面とは反対の第２面に第１層間絶縁膜を形成する工程と、
   前記第１層間絶縁膜上にアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッドを形成する工程と、
   前記第１層間絶縁膜上に前記ボンディングパッドを被覆する第２層間絶縁膜を形成する工程と、
   前記第２層間絶縁膜中に銅配線層を形成する工程を有し、
   前記第２層間絶縁膜を形成する工程と前記銅配線層を形成する工程を複数回繰り返し行った後、前記複数層に形成された第２層間絶縁膜の最上層の銅配線層を被覆する第３層間絶縁膜を形成する工程と、
   前記第３層間絶縁膜側に第２支持基板を形成した後に前記シリコン層から前記第１支持基板を除去する工程と、
   前記第１面側から前記ボンディングパッドに達する開口部を形成する工程を有する
   固体撮像装置の製造方法。
7. 前記ボンディングパッドに対して光入射方向とは反対方向にある前記第２層間絶縁膜中に前記銅配線層の一部を形成する
   請求項６記載の固体撮像装置の製造方法。
8. 入射光を集光する集光光学部と、
   前記集光光学部で集光した光を受光して光電変換する固体撮像装置を有する撮像部と、
   前記撮像部の信号を処理する信号処理部を有し、
   前記固体撮像装置は、
   第１面側から入射された光を光電変換して信号電荷を得る画素部を備えたシリコン層と、
   前記シリコン層の前記第１面とは反対の第２面側に形成されていて層間絶縁膜中に形成された銅配線層と、
   前記第２面に最も近い前記銅配線層と同一層の位置もしくはその銅配線層よりも前記第２面側の位置の前記層間絶縁膜中に形成されたアルミニウムもしくはアルミニウム合金からなるボンディングパッドと、
   前記第１面側に前記ボンディングパッドに達する開口部を有する
   撮像装置。

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