JP2012182429A - 半導体装置、及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明によれば、高い精度で半導体装置を製造することができる。特に画質の高い固体撮像装置を提供及び製造することが可能となる。
【解決手段】 半導体基板１０１の撮像領域１０３及び周辺領域１０４に第１導波路部材１１８と、第１導波路部材１１８を貫通するビアプラグとを有する。
【選択図】 図２

Description

本発明は半導体装置、及びその製造方法に関する。

近年、半導体装置の一つである固体撮像装置に関して、光電変換部に入射する光量を増やすため、光導波路を有する固体撮像装置が提案されている。

特許文献１には、導波路を形成する際のエッチングストップ膜を有する固体撮像装置について開示されている。また、特許文献１には導波路を形成する高屈折率部材がパッド部上に設けられている構成が開示されている。

特開２００９−２７２５６８号公報

本発明者らは特許文献１に記載された固体撮像装置の構成によると、撮像領域と周辺領域との間に段差が生じてしまう。段差によって、絶縁層の膜厚にむらが生じるため、撮像領域では画像のむら、色むらが生じうる。また、段差が生じた層の上に形成される構造体、例えば、オンチップカラーフィルタやオンチップマイクロレンズを高い精度で形成することが困難であった。また、固体撮像装置以外の半導体装置においても、集積度の増大に伴い高背化が進み、製造過程における平坦化の困難性が課題となっている。

このように、従来技術では、高い精度の半導体装置を提供すること、及び高い精度で半導体装置を形成することが困難であった。上述の課題に鑑み、本発明の目的は平坦化が容易な半導体装置の製造方法、及び平坦化が成された半導体装置を提供することである。

本発明の半導体装置は、第１領域及び第２領域を含む半導体基板と、前記半導体基板の前記第１領域の上、及び前記第２領域の上に配され、前記第１領域に対応する部分に開口を有する絶縁体と、前記絶縁体に囲まれた配線層と、前記開口の内部、及び前記第２領域の絶縁体の上に設けられた第１部材と、導電体からなり、前記第２領域の絶縁体の上に設けられた第１部材を貫通し、前記配線層と接続するプラグと、を有する。

また、半導体装置の製造方法は、第１領域及び第２領域を含む半導体基板と、前記半導体基板の前記第１領域の上、及び前記第２領域の上に配された絶縁体と、前記絶縁体に囲まれた配線層と、を備える半導体装置の製造方法であって、前記絶縁体の前記第１領域の上に配された部分に開口を形成する工程と、前記開口を形成する工程の後に、前記開口の各々の内部、及び前記第２領域の絶縁体の上に第１部材を形成する工程と、前記第１部材のうち前記第２領域の上に配された部分の少なくとも一部を除去してスルーホールを形成しプラグを形成する工程と、を含む。

また、半導体装置の製造方法は、第１領域及び第２領域を含む半導体基板と、前記半導体基板の前記第１領域の上、及び前記第２領域の上に配され、第１のシリコン窒化膜と、前記第１のシリコン窒化膜の上に設けられた第１のシリコン酸化膜とを含む絶縁体と、前記絶縁体に囲まれ、前記第１のシリコン窒化膜の下に設けられた配線層と、を備える半導体装置の製造方法であって、前記絶縁体の前記第１領域の上に配された部分に開口を形成する工程と、前記開口を形成する工程の後に、前記開口の各々の内部、及び前記第２領域の絶縁体の前記第１のシリコン酸化膜の上に第２のシリコン窒化膜を含む第１部材を形成する工程と、前記第２領域の前記第２のシリコン窒化膜の上に第２のシリコン酸化膜を形成する工程と、前記第２領域において、前記第１のシリコン窒化膜と、前記第１のシリコン酸化膜と、前記第２のシリコン窒化膜と、前記第２のシリコン酸化膜とが配された部分の一部を除去して前記配線層を露出させるスルーホールを形成する工程と、を含み、前記スルーホールを形成する工程は、前記第１のシリコン窒化膜に開口を形成する工程と、前記第１のシリコン酸化膜に開口を形成する工程と、前記第２のシリコン窒化膜に開口を形成する工程と、前記第２のシリコン酸化膜に開口を形成する工程とを有する。

本発明によれば、高い精度の半導体装置を提供することが可能となる。また、高い精度で半導体装置を製造することができる。特に画質の高い固体撮像装置を提供、及び製造することが可能となる。

実施例１の固体撮像装置の製造方法を示す断面模式図。 実施例１の固体撮像装置の製造方法を示す断面模式図。 実施例１の固体撮像装置の平面構造の概略図。 実施例２の固体撮像装置の製造方法を示す断面模式図。 実施例２の固体撮像装置の製造方法を示す断面模式図。 実施例２の固体撮像装置の製造方法を示す断面模式図。

本発明の半導体装置は、第１の領域と第２の領域とを有し、半導体基板上の絶縁体に、複数の開口が配された第１領域と開口が配されていない第２の領域を有し、第１領域の複数の開口を埋め込み部材により埋め込む構成に適用できる。このような構成において第２領域の上に延在する埋め込み部材を貫通する導電体のプラグを設けるものである。

本発明の半導体装置は、例えば、固体撮像装置に適用可能である。固体撮像装置は、複数の光電変換部が配され、光導波路が配された半導体基板を有する半導体装置である。具体的には、複数の光電変換部の各々に対応して開口を形成して、開口に高屈折材料を埋め込むなどして光導波路を形成する場合に適用できる。この場合の第１領域は光電変換部を含む撮像領域であり、第２領域は光電変換部で生じた信号を処理するための回路が配される周辺領域が該当する。周辺領域の絶縁体の上に延在する光導波路の埋め込み部材を貫通するプラグが設けられている。プラグは、例えば周辺領域のパッドやある配線と、その下層に設けられた配線とを電気的に接続する機能を有する。このような周辺領域の絶縁体の上に延在する光導波路の埋め込み部材を貫通するプラグが設けられた構成によって、固体撮像装置の平坦性を高めることが可能となる。

固体撮像装置を例に本発明の好適な実施形態を説明する。まず、固体撮像装置の製造方法を説明する。半導体基板１０１は、複数の光電変換部１０５が配された撮像領域１０３、光電変換部１０５からの信号を処理する回路が配された周辺領域１０４を含む。半導体基板１０１の上には、絶縁体が配される。絶縁体は例えば複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅである。複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅは適宜、平坦化処理が施され、絶縁体の上面は平坦となっている。

まず、絶縁体に開口１１６を形成する。開口は絶縁体のうち複数の光電変換部１０５と平面的に重なった位置に形成される。撮像領域１０３には多数の光電変換部１０５が配されうる。そのため、周辺領域１０４よりも撮像領域１０３のほうが、開口の配された密度が高くなる。

次に、開口が形成された絶縁体の上に第１導波路部材１１８（第１部材）を形成する。第１導波路部材１１８は先述の開口１１６の内部を埋めるように撮像領域１０３に配された絶縁体の上に形成される。さらに、第１導波路部材１１８は周辺領域１０４に配された絶縁体の上に形成される。この時、開口の内部の全体が埋められる必要はない。開口の内部の一部に空隙が残ってもよい。

第１導波路部材１１８のうち、周辺領域１０４に配された部分を除去する。除去の方法は、エッチングやリフトオフなどを用いることができる。第１導波路部材１１８の除去の対象となる部分について、平面で見たときの観点と深さ方向で見たときの観点から説明する。

平面的には、第１導波路部材１１８の周辺領域１０４に配された部分のうち少なくとも一部が除去される。周辺領域１０４に配された部分の大部分を除去することが好ましい。周辺領域１０４に配された部分の全面を除去することがさらに好ましい。

深さ方向における除去の程度については、第１導波路部材１１８の少なくとも一部が除去されればよい。つまり、周辺領域１０４に配された第１導波路部材１１８が少なくとも薄膜化されればよい。第１導波路部材１１８の一部を残して、下地の絶縁体が露出しないようにする程度が好ましい。しかしながら、深さ方向において第１導波路部材１１８の全部を除去してもよい。すなわち、下地の絶縁体が露出するまで第１導波路部材１１８を除去してもよい。

第１導波路部材１１８のうち、周辺領域１０４に配された部分を除去した後に、撮像領域１０３及び周辺領域１０４を平坦化する。ここで、第１導波路部材１１８の上面は平坦となる。

その後、配線を構成する導電部材を互いに電気的に接続するため、導電体のプラグ１２１を形成する。プラグ１２１は、プラグ１２１が形成されるべき領域にスルーホールを形成し、導電部材を埋め込むことで形成される。スルーホール形成時には、層間絶縁膜１１９に開口を形成する工程と、第１導波路部材１１８に開口を形成する工程と、層間絶縁膜１１３ｅ、及び拡散防止膜１１５に開口を形成する工程とを含む。そして、それぞれの膜及び部材の開口が連続して設けられており、スルーホールを形成している。そして、スルーホールの内部に導電部材を設けることでプラグ１２１が形成される。プラグ１２１の上に第３の配線層を形成する。この後、平坦化層１２６を形成する。第３の配線層の厚さのみが段差となるため、従来の固体撮像装置に比べて、平坦化層１２６の平坦性が向上する。平坦化層１２６の平坦性が向上するため、その後のオンチップカラーフィルタやオンチップマイクロレンズを高い精度で形成することが可能となる。

半導体装置の製造方法では、一般に１枚のウェハに複数のチップが形成される。特に固体撮像装置では、撮像領域１０３と周辺領域１０４が比較的長い周期で交互に配置される。そのため、長い周期での段差が生じやすい。このような段差をＣＭＰや平坦化層などで軽減することは困難なため、従来の固体撮像装置の製造方法では上述の課題が特に顕著であった。そのため、固体撮像装置の製造方法に本発明を適用すると効果が高い。

以下の説明では、電子が信号電荷である場合について説明するが、ホールが信号電荷であってもよい。ホールが信号電荷である場合には、半導体領域の導電型を反対にすればよい。

図面を用いて本発明に係る固体撮像装置の製造方法の第１の実施例を説明する。図１、図２は、本実施例の各工程における、固体撮像装置の断面構造の概略図である。

固体撮像装置１００は半導体基板１０１を有する。半導体基板は、固体撮像装置を構成する部材のうち半導体材料の部分である。例えば、半導体基板は、半導体ウェハに対して周知の半導体製造プロセスにより半導体領域が形成されたものを含む。半導体材料としては例えばシリコンが挙げられる。半導体材料と別の材料との界面が半導体基板の主面１０２である。例えば、別の材料は半導体基板上に該半導体基板と接して配された熱酸化膜などである。

本実施例において、半導体基板１０１には周知の半導体基板を用いることができる。半導体基板１０１にＰ型半導体領域、Ｎ型半導体領域が配される。１０２は半導体基板１０１の主面である。本実施例では、主面１０２は半導体基板１０１と半導体基板１０１に積層された熱酸化膜（不図示）との界面である。半導体基板１０１は複数の画素が配された撮像領域１０３、及び画素からの信号を処理する信号処理回路が配された周辺領域１０４を有する。撮像領域１０３、及び周辺領域１０４についての説明は後述する。

なお、本明細書において、平面は主面１０２と平行な面である。例えば、後述する光電変換部が配された領域における主面１０２、あるいはＭＯＳトランジスタのチャネルにおける主面１０２を基準としてよい。本明細書において、断面は平面と直交する面である。

図１（ａ）に示される工程においては、半導体基板１０１内に各半導体領域、半導体基板１０１の上にゲート電極、多層配線を形成する。半導体基板１０１の撮像領域１０３には、光電変換部１０５、フローティングディフュージョン（以下、ＦＤ）１０６、及び画素トランジスタ用のウェル１０７のソース・ドレイン領域が形成される。光電変換部１０５は例えばフォトダイオードである。光電変換部１０５は半導体基板１０１に配されたＮ型半導体領域を含む。光電変換によって発生した電子が光電変換部のＮ型半導体領域に収集される。ＦＤ１０６はＮ型半導体領域である。光電変換部１０５で発生した電子はＦＤ１０６に転送され、電圧に変換される。ＦＤ１０６は増幅部の入力ノードに電気的に接続される。あるいは、ＦＤ１０６は信号出力線に電気的に接続される。本実施例では、ＦＤ１０６は増幅トランジスタのゲート電極１１０ｂにプラグ１１４を介して電気的に接続される。画素トランジスタ用のウェル１０７には、信号を増幅する増幅トランジスタや、増幅トランジスタの入力ノードをリセットするリセットトランジスタなどのソース・ドレイン領域が形成される。半導体基板１０１の周辺領域１０４には、周辺トランジスタ用のウェル１０８が形成される。周辺トランジスタ用のウェル１０８には、信号処理回路を構成する周辺トランジスタのソース・ドレイン領域が形成される。また、半導体基板１０１には、素子分離部１０９が形成されてもよい。素子分離部１０９は画素トランジスタ、または周辺トランジスタを他の素子と電気的に分離する。素子分離部１０９は、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）、ＬＯＣＯＳ（ＬＯＣａｌ Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｉｌｉｃｏｎ）などである。

また、この工程では転送ゲート電極１１０ａ、ゲート電極１１０ｂを形成する。転送ゲート電極１１０ａ、ゲート電極１１０ｂは、半導体基板１０１上に不図示の酸化膜を介して配される。転送ゲート電極１１０ａは光電変換部１０５とＦＤ１０６との間の電荷の転送を制御する。ゲート電極１１０ｂは画素トランジスタ、周辺トランジスタのゲートである。

さらに、この工程では、半導体基板１０１上に保護層１１１を形成する。例えば保護層１１１はシリコン窒化膜である。また、保護層１１１はシリコン窒化膜、シリコン酸化膜を含む複数の層で構成されてもよい。保護層１１１は、後の工程で光電変換部に与えられるダメージを低減する機能を有していてもよい。あるいは、保護層１１１が反射防止の機能を有していてもよい。あるいは、シリサイド工程における金属の拡散を防止する機能を有していてもよい。また、保護層１１１に対して半導体基板１０１とは反対側にエッチストップ部材１１７を形成する。エッチストップ部材１１７の面積は、その後に形成される開口１１６の底の面積より大きいことが好ましい。なお、保護層１１１及びエッチストップ部材１１７は必ずしも形成される必要はない。

続いて、第１配線層１１２ａ、及び第２配線層１１２ｂ、及び複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅを形成する。本実施例ではダマシン法によって第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂが形成される。便宜的に半導体基板１０１に近いほうから順に、第１〜第５層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅとする。

第１層間絶縁膜１１３ａを撮像領域１０３及び周辺領域１０４に形成する。必要に応じて、第１層間絶縁膜１１３ａの半導体基板１０１とは反対側の面を平坦化してもよい。第１層間絶縁膜１１３ａにはスルーホールが形成される。スルーホールには、第１配線層１１２ａの導電部材と半導体基板１０１の半導体領域とを電気的に接続するプラグ１１４が配される。プラグ１１４は導電性の材料で構成される。例えばプラグ１１４はタングステンである。

次に、第１層間絶縁膜１１３ａに対して半導体基板１０１とは反対側に第２層間絶縁膜１１３ｂを形成する。第２層間絶縁膜１１３ｂのうち、第１配線層１１２ａの導電部材が配される領域に対応した部分をエッチングにより除去する。その後、第１配線層の材料となる金属膜を撮像領域１０３及び周辺領域１０４に形成する。その後、ＣＭＰなどの方法により第２層間絶縁膜が露出するまで金属膜を除去する。このような手順によって、第１配線層１１２ａの配線を構成する導電部材が所定のパターンに配される。

続いて、第３層間絶縁膜１１３ｃ、第４層間絶縁膜１１３ｄを撮像領域１０３及び周辺領域１０４に形成する。ここで、第４層間絶縁膜１１３ｄのうち、第２配線層１１２ｂの導電部材が配される領域に対応した部分をエッチングにより除去する。次に、第３層間絶縁膜１１３ｃのうち、第１配線層１１２ａの導電部材と第２配線層１１２ｂの導電部材とを電気的に接続するプラグが配される領域に対応した部分をエッチングにより除去する。その後、第２配線層及びプラグの材料となる金属膜を撮像領域１０３及び周辺領域１０４に形成する。その後、ＣＭＰなどの方法により第４層間絶縁膜が露出するまで金属膜を除去する。このような手順によって、第２配線層１１２ｂの配線パターン、及びプラグのパターンを得る。なお、第３層間絶縁膜１１３ｃ、第４層間絶縁膜１１３ｄを形成した後に、先に第１配線層１１２ａの導電部材と第２配線層１１２ｂの導電部材とを電気的に接続するプラグが配される領域に対応した部分をエッチングにより除去してもよい。

最後に第５層間絶縁膜１１３ｅを撮像領域１０３及び周辺領域１０４に形成する。必要に応じて、第５層間絶縁膜１１３ｅの半導体基板１０１とは反対側の面をＣＭＰなどの方法で平坦化してもよい。

なお、第１配線層１１２ａ及び第２配線層１１２ｂはダマシン法以外の手法で形成されてもよい。ダマシン法以外の手法の一例を説明する。第１層間絶縁膜１１３ａが形成された後に、第１配線層の材料となる金属膜を撮像領域１０３及び周辺領域１０４に形成する。次に、金属膜のうち、第１配線層１１２ａの導電部材が配される領域以外の部分をエッチングにより除去する。これによって、第１配線層１１２ａの配線パターンを得る。その後、第２層間絶縁膜１１３ｂ、第３層間絶縁膜１１３ｃを形成し、同様に第２配線層１１２ｂを形成する。第２配線層１１２ｂが形成された後、第４層間絶縁膜１１３ｄ及び第５層間絶縁膜１１３ｅを形成する。第３層間絶縁膜１１３ｃ、及び第５層間絶縁膜１１３ｅの半導体基板１０１とは反対側の面は必要に応じて平坦化される。

第１配線層１１２ａ、第２配線層１１２ｂは、半導体基板１０１の主面を基準に異なる高さに配される。本実施例において、第１配線層１１２ａ、及び第２配線層１１２ｂの導電部材は銅で形成される。導電部材は導電性の材料であれば銅以外の材料で形成されてもよい。プラグによって電気的に接続される部分を除いて、第１配線層１１２ａの導電部材と第２配線層１１２ｂの導電部材とは層間絶縁膜１１３ｃによって互いに絶縁されている。なお、配線層の数は２層に限らず、配線層が単層であっても、３層以上であってもよい。

また、各層間絶縁膜の間にはエッチストップ膜、金属の拡散防止膜、あるいは両方の機能を備える膜が配されてもよい。本実施例では、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅがシリコン酸化膜である。シリコン酸化膜に対しては、シリコン窒化膜が金属の拡散防止膜となる。そこで、各層間絶縁膜の間に、拡散防止膜１１５が配される。なお、拡散防止膜１１５は必ず配される必要はない。

図１（ｂ）においては、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの光電変換部１０５と平面的に重なる領域に開口１１６を形成する。拡散防止膜１１５が配されている場合は、拡散防止膜１１５に開口を形成する。

まず、不図示のエッチング用のマスクパターンを層間絶縁膜１１３ｅに対して半導体基板１０１とは反対側に積層する。エッチング用のマスクパターンは開口１１６が配されるべき領域以外に配される。言い換えれば、エッチング用のマスクパターンは開口１１６が配されるべき領域に開口を有する。エッチング用のマスクパターンは、例えばフォトリソグラフィ及び現像によってパターニングされたフォトレジストである。

続いて、エッチング用のマスクパターンをマスクとして、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅ及び拡散防止膜１１５をエッチングする。これによって、開口１１６が形成される。また、条件の異なる複数回のエッチングによって、開口１１６を形成するようにしてもよい。エッチングの後に、エッチング用のマスクパターンを除去してもよい。

エッチストップ部材１１７が配された場合には、図１（ｂ）の工程において、エッチストップ部材１１７が露出するまでエッチングが行われることが好ましい。エッチストップ部材１１７は、層間絶縁膜１１３ａをエッチングするエッチング条件におけるエッチングレートが、層間絶縁膜１１３ａのエッチングレートよりも小さいことが好ましい。層間絶縁膜１１３ａがシリコン酸化膜である場合は、エッチストップ部材１１７はシリコン窒化膜、あるいはシリコン酸窒化膜であればよい。また、条件の異なる複数回のエッチングによって、エッチストップ部材１１７が露出するようにしてもよい。

開口１１６の断面形状については、開口１１６が必ずしも第１〜第５層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅのすべてを貫通している必要はない。第５層間絶縁膜１１３ｅが有する凹みが開口１１６であってもよい。または、開口１１６が第１〜第５層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの一部のみを貫通していてもよい。開口１１６の平面形状については、開口１１６の境界が円形や四角形等の閉じたループである。あるいは、開口１１６の平面形状が、複数の光電変換部１０５にわたって延在する溝のような形状であってもよい。つまり本明細書において、ある平面において層間絶縁膜１１３ｅの配されていない領域が、層間絶縁膜１１３ｅの配された領域に囲まれている、あるいは挟まれているときに、層間絶縁膜１１３ｅは開口１１６を有するという。

平面における開口１１６の位置について、開口１１６の少なくとも一部が光電変換部１０５と平面的に重なって配される。すなわち、開口１１６及び光電変換部１０５を同一の平面に投写した時に、当該同一の平面に開口１１６及び光電変換部１０５の両方が投写された領域が存在する。

本実施例においては、光電変換部１０５と重なった領域に開口１１６が形成され、周辺領域１０４には開口１１６が形成されない。しかし、周辺領域１０４に開口１１６が形成されてもよい。その場合には、撮像領域１０３に形成される開口１１６の密度が、周辺領域１０４に形成される開口１１６の密度よりも高ければよい。開口１１６の密度は、単位面積あたりに配された開口１１６の数によって決めることができる。あるいは、開口１１６の密度は、開口１１６の占める面積の割合によって決めることができる。

図１（ｃ）においては、開口１１６の内部、及び第５層間絶縁膜１１３ｅの上に、第１導波路部材１１８（第１部材）を形成する。具体的には、撮像領域１０３及び周辺領域１０４に第１導波路部材１１８ａを形成する。第１導波路部材１１８の形成は、ＣＶＤあるいはスパッタによる成膜や、ポリイミド系高分子に代表される有機材料の塗布によって行うことができる。なお、条件の異なる複数の工程で、第１導波路部材１１８を形成してもよい。例えば、最初の工程では、下地との密着性が高くなるような条件で第１導波路部材１１８を形成し、次の工程では、開口１１６内部の埋め込み性が高くなるような条件で第１導波路部材１１８を形成してもよい。あるいは、複数の異なる材料を順次形成することによって第１導波路部材１１８を形成してもよい。例えば、シリコン窒化膜を最初に堆積させ、次に埋め込み性能の高い有機材料を堆積させることによって、第１導波路部材１１８を形成してもよい。また、図１（ｂ）の工程で、エッチストップ部材１１７が露出するまで第１層間絶縁膜１１３ａがエッチングされた場合には、第１導波路部材１１８がエッチストップ部材１１７と接するように配される。

第１導波路部材１１８の材料は、層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの屈折率よりも高い材料であればよい。層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅがシリコン酸化膜である場合は、第１導波路部材１１８の材料としては、シリコン窒化膜やポリイミド系の有機材料が挙げられる。シリコン窒化膜は屈折率が１．７〜２．３の範囲である。周囲のシリコン酸化膜の屈折率は１．４〜１．６の範囲である。そのため、スネルの法則に基づいて、第１導波路部材１１８と層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅとの界面に入る光が反射する。これによって、第１導波路部材１１８の内部に閉じ込めることができる。またシリコン窒化膜の水素含有量を多くすることが可能であり、水素供給効果によって基板のダングリングボンドを終端することができる。これによって、白傷などのノイズを低減することが可能となる。ポリイミド系の有機材料は屈折率が約１．７である。ポリイミド系の有機材料の埋め込み特性はシリコン窒化膜より優れている。第１導波路部材１１８の材料については、屈折率差などの光学特性と製造工程上の長所との兼ね合いを考慮して適宜選定することが好ましい。

ここで、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅと開口１１６に配された第１導波路部材１１８との位置関係について説明する。ある平面において第１導波路部材１１８が配された領域が複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの配された領域に囲まれている、あるいは挟まれている。言い換えると、光電変換部１０５と開口１１６に配された第１導波路部材１１８とが並ぶ方向と交差する方向に沿って、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの第１部分、第１部分とは異なる第２部分、及び開口１１６に配された第１導波路部材１１８が並んでいる。光電変換部１０５と開口１１６に配された第１導波路部材１１８とが並ぶ方向と交差する方向は例えば半導体基板１０１の主面１０２と平行な方向である。

半導体基板１０１上の光電変換部１０５に重なる位置に第１導波路部材１１８が配される。第１導波路部材１１８の周囲には複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅが配される。第１導波路部材１１８を形成する材料の屈折率は、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅの屈折率より高いことが好ましい。このような屈折率の関係によって、第１導波路部材１１８に入射した光のうち、複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅに漏れ出す光の量を低減することができる。そのため、第１導波路部材１１８の少なくとも一部が光電変換部１０５と重なって配されれば、光電変換部１０５に入射する光の量を増やすことができる。

第１導波路部材１１８の屈折率が必ずしも複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅより高い必要はない。第１導波路部材１１８に入射した光が周囲の絶縁体に漏れ出ない構成であれば光導波路として機能する。例えば開口１１６の側壁に光を反射する部材が配され、開口１１６の他の部分に第１導波路部材１１８が埋め込まれた構成としてもよい。また、開口１１６に配された第１導波路部材１１８と複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅとの間にエアギャップがあってもよい。エアギャップは真空であってもよいし、気体が配されていてもよい。これらの場合、第１導波路部材１１８を構成する材料の屈折率と複数の層間絶縁膜１１３ａ〜１１３ｅを構成する材料の屈折率とは、どのような大小関係になっていてもよい。

続いて、図２（ａ）で示す工程では、第１導波路部材１１８の周辺領域１０４に配された部分を除去する。まず、不図示のエッチングマスクを第１導波路部材１１８に積層する。エッチングマスクは、周辺領域１０４の位置に開口を有する。次に第１導波路部材１１８の周辺領域１０４に配された部分をエッチングによって除去する。

このとき、第１導波路部材１１８の周辺領域１０４に配された部分が所定の膜厚だけ残るようにエッチングされることが好ましい。このように所定の膜厚だけ第１導波路部材１１８が存在することによって、エッチングが半導体基板側に与えるダメージを低減することができる。もちろん、第５層間絶縁膜１１３ｅが露出するまで第１導波路部材１１８を除去してもよい。

本実施例では、第１導波路部材１１８のうち、周辺領域１０４に配されたすべての部分をエッチングしている。言い換えると、周辺領域１０４にはエッチングマスクが配されていない。このように、エッチングする部分の面積が大きいことが好ましい。しかし、周辺領域１０４に配された部分のうち一部のみをエッチングしてもよい。ここでの面積とは、平面における面積である。

また、第１導波路部材１１８の周辺領域１０４に配された部分を除去する方法は、エッチングに限られない。例えばリフトオフによって、第１導波路部材１１８の一部を除去してもよい。具体的には、第１導波路部材１１８を形成する前に、周辺領域１０４に下地膜を形成する。第１導波路部材１１８を形成した後に下地膜を除去することで、その上に配された第１導波路部材１１８も同時に除去される。

なお、この工程において、撮像領域１０３に配された第１導波路部材１１８の一部が除去されてもかまわない。

図２（ｂ）の工程では、第１導波路部材１１８の半導体基板１０１とは反対側の面を平坦化する。第１導波路部材１１８の平坦化は、例えばＣＭＰや研磨、エッチングによって行われる。本実施例ではＣＭＰによって平坦化が行われる。

なお、図２（ｂ）の工程においては、第１導波路部材１１８の半導体基板１０１とは反対側の面が完全に平坦になる必要はない。平坦化を行う前の第１導波路部材１１８の半導体基板１０１とは反対側の面における段差が、平坦化の工程によって低減されればよい。例えば、周辺領域１０４において、平坦化された後の第１導波路部材１１８の膜厚は、２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、撮像領域１０３の開口１１６が配されていない領域において、平坦化された後の第１導波路部材１１８の膜厚は、５０ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲であることが好ましい。

なお、本実施例では平坦化の工程の際に第１導波路部材１１８の半導体基板１０１とは反対側の面が露出している。そのため、撮像領域１０３の上に配された第１導波路部材１１８の露出面と、周辺領域１０４の上に配された第１導波路部材１１８の露出面とが平坦化される。第１導波路部材１１８の上に別の部材が形成された場合は、当該別の部材の露出面が平坦化される。あるいは、図２（ａ）の工程で、下地の第５層間絶縁膜１１３ｅが露出するまで第１導波路部材１１８が除去された場合、第５層間絶縁膜１１３ｅの露出面が平坦化される。

この工程での平坦化は、撮像領域１０３の上の露出面と周辺領域１０４の上の露出面との間で段差が低減されるように平坦化がされてもよい。あるいは、撮像領域１０３の上の露出面の面内において平坦化がなされ、同時に周辺領域１０４の上の露出面の面内において平坦化がなされてもよい。

続いて、図２（ｃ）の工程では、第６層間絶縁膜１１９、第３配線層１１２ｃ、及び層内レンズ１２０を形成する。まず第６層間絶縁膜１１９を、第１導波路部材１１８の上に形成する。第６層間絶縁膜１１９は第５層間絶縁膜１１３ｅと同じ材料で形成されることが好ましい。本実施例においては、第６層間絶縁膜１１９はシリコン酸化膜である。次に、第２配線層１１２ｂの所定の導電部材と、第３配線層１１２ｃの所定の導電部材を電気的に接続するプラグ１２１を配するためのスルーホールを形成する。スルーホールにはプラグ１２１を形成する。プラグ１２１は、例えばタングステンを主成分とした導電体からなり、バリアメタルを含む。

本実施例では、スルーホールを形成する工程として、第１工程〜第４工程を含む。第１工程とは第６層間絶縁膜１１９の開口を形成する工程であり、第２工程は第１導波路部材１１８に開口を形成する工程である。第３工程は第５層間絶縁膜１１３ｅに開口を形成する工程であり、第４工程は拡散防止膜１１５に開口を形成する工程である。スルーホールが形成される第２配線層の上には、拡散防止膜１１５と第５層間絶縁膜１１３ｅと第１導波路部材１１８と第６層間絶縁膜１１９とが第２配線層からこの順に積層されている。ここで、拡散防止膜１１５を第１のシリコン窒化膜とし、第５層間絶縁膜１１３ｅを第１のシリコン酸化膜とする。そして、第１導波路部材１１８を第２のシリコン窒化膜とし、第６層間絶縁膜１１９を第２のシリコン酸化膜とする。このような積層構造の領域に対してエッチングを行うことで開口、すなわちスルーホールを形成する。

ここで、シリコン酸化膜のエッチング速度をＡとし、シリコン窒化膜のエッチング速度をＢとすると、第１工程及び第３工程では、Ａ＞Ｂとなる条件でエッチング行い、第２工程及び第４工程では、Ｂ＞Ａとなる条件でエッチングを行う。各工程において、下の膜をエッチングストップ膜として機能させることが出来る。このような製造方法によって、精度高くプラグ用のスルーホールを形成することが可能となる。これは、シリコン窒化膜とシリコン酸化膜の組み合わせに限らず、２種の膜が交互に積層した場合に適用可能である。

更に、第３工程における速度Ａと速度Ｂの比率Ａ／Ｂが第１工程における速度Ａと速度Ｂの比率Ａ／Ｂより小さくなるような条件で行うことが好ましい。このような条件によって、第３工程における第２のシリコン酸化膜と第２のシリコン窒化膜のエッチングされる量の差を小さくすることが出来る。よって、第２のシリコン酸化膜の開口の形状と第２のシリコン窒化膜の開口の形状の整合性を維持することが出来る。

また、第２工程よりも第４工程の還元雰囲気を高めることが望ましい。還元雰囲気を高めるには、例えば、還元性ガスを増やすか、酸化性ガスを減らすか、または両方を行う等の処理が考えられる。このような条件によって、第２配線層の酸化を防ぐことが可能となり、電気的な特性の低下を低減することが可能となる。

また、第１工程〜第３工程の前にはフォトレジストパターンを形成し、第１工程〜第３工程においてフォトレジストパターンをマスクとしてエッチングを行う。しかし、最後の第４工程においては、フォトレジストパターンを除去した後に、第６層間絶縁膜１１９と第１導波路部材１１８と第５層間絶縁膜１１３ｅとをマスクとして、エッチングを行うことが好ましい。フォトレジスト等の有機材料からなる部材が存在すると、エッチング時にカーボンが飛散し、銅へ混入し、電気的特性を低下させてしまう可能性があるためである。

次に、第３配線層１１２ｃを形成する。本実施例では、第３配線層１１２ｃの導電部材はアルミで構成される。なお、第３配線層１１２ｃを形成する方法は、第１配線層１１２ａまたは第１配線層１１２ｂを形成する方法で説明した方法が適宜用いられる。

次に、層内レンズ１２０を形成する。層内レンズ１２０は光電変換部１０５に対応して配される。層内レンズ１２０は例えばシリコン窒化膜で形成される。層内レンズ１２０を形成する方法は、周知の方法を用いることができる。その後、必要に応じて、層内レンズ１２０に対して半導体基板１０１とは反対側に、カラーフィルター、マイクロレンズ等が形成される。

図３は、本実施例の固体撮像装置の平面構造を示す概略図である。図３の直線ＡＢに沿った断面が、図１及び図２に示されている。
図３において、固体撮像装置１００は、撮像領域１０３と、周辺領域１０４を備える。撮像領域１０３は、さらに受光領域１０３ａ、遮光領域１０３ｂを含んでいてもよい。撮像領域１０３には、複数の画素が２次元状に配される。遮光領域１０３ｂに配された画素の光電変換部は遮光される。このような画素からの信号は、黒レベルの基準として使うことができる。

周辺領域１０４は、撮像領域１０３以外の領域である。本実施例おいて、周辺領域１０４には、垂直走査回路３０２、水平走査回路３０３、列アンプ３０４、列ＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｏｒ）３０５、メモリ３０６、タイミングジェネレータ３０７、複数のパッド３０８が配される。これらの回路は、画素からの信号を処理するための回路（信号処理回路）である。なお、上述の回路の一部が配されていなくてもよい。

本実施例において、第１導波路部材１１８が除去される領域は、図３において破線より外側の領域３０１である。図３が示す通り、周辺領域１０４の大部分が領域３０１であることが望ましい。

本実施例においては、第１導波路部材１１８を形成する際に、その下地となる面に開口１１６が配されている。この開口１１６は撮像領域１０３のみに配される。もしくは、撮像領域１０３に配された開口１１６の密度が、周辺領域１０４に配された開口の密度よりも高い。そのため、開口１１６が多く配された領域に比べて、開口１１６が少ない領域には第１導波路部材１１８が厚く形成される。すなわち、開口１１６が多く配された領域（撮像領域１０３）と開口１１６が少ない領域（周辺領域１０４）との間で段差が生じる。そこで、第１導波路部材１１８の周辺領域１０４に配された部分を除去することによって、この段差を軽減することが可能である。

本発明に係る固体撮像装置の製造方法の第２の実施例を説明する。図４〜図６は、本実施例の各工程における、固体撮像装置の断面構造の概略図である。図１または図２と同様の機能を有する部分については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４（ａ）は、実施例１の図２（ａ）で示される工程と同じ工程を示している。つまり、図４（ａ）は、第１導波路部材１１８の周辺領域１０４に配された部分が除去された状態を示している。本実施例の製造方法における図４（ａ）までの工程は、実施例１の図１（ａ）〜図２（ａ）の工程と同様である。

図４（ｂ）で示される工程では、第１導波路部材１１８に対して半導体基板１０１とは反対側に第２導波路部材１２２（第２部材）を形成する。第２導波路部材１２２は撮像領域１０３及び周辺領域１０４に形成される。本実施例において、第１導波路部材１１８を形成する工程と、第２導波路部材１２２を形成する工程の違いは、両工程の間に第１導波路部材１１８の周辺領域１０４に配された部分を除去する工程が行われることである。そのため、第１導波路部材１１８と同じ材料で第２導波路部材１２２を形成してもよい。あるいは、第１導波路部材１１８を形成するときと同じ方法で第２導波路部材１２２とを形成してもよい。もちろん、第１導波路部材１１８と異なる材料で第２導波路部材１２２を形成してもよし、第１導波路部材１１８を形成するときと異なる方法で第２導波路部材１２２とを形成してもよい。

本実施例では、第１導波路部材１１８と第２導波路部材１２２は同じ材料で形成される。具体的には、第２導波路部材１２２は窒化シリコンで形成される。この場合、ＣＶＤあるいはスパッタによって第２導波路部材１２２を形成することができる。あるいは、ポリイミド系高分子に代表される有機材料の塗布によって第２導波路部材１２２を形成してもよい。

本実施例では、第１導波路部材１１８及び第２導波路部材をいずれもＣＶＤによって形成している。しかし、プロセスの条件は、両者の間で異なる。なお、条件の異なる複数の工程で、第２導波路部材１２２を形成してもよい。さらには、複数の異なる材料を順次形成することによって第２導波路部材１２２を形成してもよい。

図４（ｃ）は、第２導波路部材１２２が形成された後の平坦化工程を示す。本実施例においては、ＣＭＰによって第２導波路部材１２２の半導体基板１０１とは反対側の面を平坦化する。平坦化は周知の方法で行うことができる。例えば、研磨やエッチング等によって平坦化が行われてもよい。また、平坦化によって、第１導波路部材１１８、あるいは第２導波路部材よりも半導体基板１０１側にある部材が露出してもよい。本実施例においては、周辺領域１０４において、第１導波路部材１１８が露出している。そして撮像領域１０３には第２導波路部材１２２が残っている。しかし、周辺領域１０４に第２導波路部材１２２が残っていてもよい。

なお、図４（ｃ）の工程においては、第２導波路部材１２２の半導体基板１０１とは反対側の面が完全に平坦になる必要はない。平坦化を行う前の第２導波路部材１２２の半導体基板１０１とは反対側の面における段差が、平坦化の工程によって低減されればよい。例えば、周辺領域１０４において、平坦化された後の第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２を合わせた膜厚は、２００ｎｍ〜５００ｎｍの範囲であることが好ましい。また、撮像領域１０３の開口１１６が配されていない領域において、平坦化された後の第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２を合わせた膜厚は、５０ｎｍ〜３５０ｎｍの範囲であることが好ましい。

なお、本実施例では平坦化の工程の際に第２導波路部材１２２の半導体基板１０１とは反対側の面が露出している。第２導波路部材１２２の上に別の部材が形成された場合は、当該別の部材の露出面が平坦化される。

図５（ａ）の工程では、低屈折率部材１２３を形成する。低屈折率部材１２３の屈折率は、当該低屈率折部材１２３よりも半導体基板１０１側に配され、かつ当該低屈折率部材１２３と接して配された部材の屈折率よりも低い。低屈折率部材１２３よりも半導体基板１０１側に配され、かつ低屈折率部材１２３と接して配された部材は、言い換えると、低屈折率部材１２３が形成される前の時点で、露出している部材である。本実施例では第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２が対応する。すなわち、本実施例では、第１導波路部材１１８及び第２導波路部材１２２の屈折率よりも、低屈折率部材１２３の屈折率が低い。具体的には、低屈折率部材１２３はシリコン酸窒化膜で形成される。シリコン酸窒化膜の屈折率は約１．７２である。なお、低屈折率部材１２３は必ずしも設けられる必要はない。低屈折率部材１２３を設けない場合は、図５（ａ）の工程は省略できる。

図５（ｂ）の工程では、第７層間絶縁膜１２４を形成する。第７層間絶縁膜１２４は第５層間絶縁膜１１３ｅと同じ材料で形成されることが好ましい。必要に応じて、第７層間絶縁膜１２４の半導体基板１０１とは反対側の面が平坦化されてもよい。

図６（ａ）の工程では、第７層間絶縁膜１２４の第２配線層１１２ｂの所定の導電部材と重なった位置にスルーホール１２５を形成する。スルーホール１２５は例えばエッチングによって形成される。この時のエッチングの方法については、実施例１と同様に行うことが出来る。その際、シリコン酸窒化膜についても同様の思想でエッチング速度を設定すればよい。あるいは、シリコン酸窒化膜をシリコン窒化膜あるいはシリコン酸化膜とみなしてもよい。

図６（ａ）の工程では、更に、プラグ１２１、第３配線層１１２ｃ、及び層内レンズ１２０を形成する。まず、スルーホール１２５にプラグ１２１を形成する。プラグ１２１は第２配線層１１２ｂの所定の導電部材と第３配線層１１２ｃの所定の導電部材とを電気的に接続する。

次に、第３配線層１１２ｃを形成する。本実施例では、第３配線層１１２ｃの導電部材はアルミで構成される。なお、第３配線層１１２ｃを形成する方法は、第１配線層１１２ａまたは第１配線層１１２ｂを形成する工程で説明した方法が適宜用いられる。第３配線層１１２ｃの導電部材は、アルミ以外の金属で構成されてもよい。

そして、層内レンズ１２０を形成する。層内レンズ１２０は光電変換部１０５に対応して配される。層内レンズ１２０は例えばシリコン窒化膜で形成される。層内レンズ１２０を形成する方法は、周知の方法を用いることができる。本実施例では、層内レンズ１２０を形成する材料が周辺領域１０４にも配される。しかし、層内レンズ１２０を形成する材料が撮像領域１０３のみに配されてもよい。この時、層内レンズ１２０を有することによって、第３配線層１１２ｃによる段差を目立たないものにすることが出来る。

また、層内レンズ１２０と第７層間絶縁膜１２４の間には、両者の中間の屈折率を有する中間部材が配されてもよい。本実施例では、不図示のシリコン酸窒化膜が、層内レンズ１２０と第７層間絶縁膜１２４との間に配される。具体的にはシリコン窒化膜（層内レンズ１２０）の屈折率が約２．００、シリコン酸窒化膜（中間部材）の屈折率が約１．７２、シリコン酸化膜（第７層間絶縁膜１２４）の屈折率が約１．４５である。

このような構成によって、反射率を低減することが可能である。この点について簡単に説明する。一般に、屈折率ｎ１の媒質から屈折率ｎ２の媒質に光が進むとき、ｎ１とｎ２の差が大きいほど反射率が大きくなる。層内レンズ１２０と第７層間絶縁膜１２４との間に、両者の中間の屈折率を有する中間部材が配されることによって、界面での屈折率の差が小さくなる。結果として、層内レンズ１２０と第７層間絶縁膜１２４とが互いに接して配された場合に比べて、層内レンズ１２０から第７層間絶縁膜１２４へ光が入射する場合の反射率を小さくすることができる。同様に第７層間絶縁膜１２４と第２導波路部材１２２との間に、両者の中間の屈折率を有する低屈折率部材１２３が配されることによって、界面での屈折率の差が小さくなる。結果として、第７層間絶縁膜１２４から第２導波路部材１２２へ光が入射する場合の反射率を小さくすることができる。

中間部材が配されたことによる反射率の低減の度合いは、中間部材の膜厚ｄ、中間部材の屈折率Ｎ、及び入射光の波長ｐの関係によって変化する。これは、複数の界面からの多重反射光が互いに打消しあうからである。理論的には、ｋが０以上の任意の整数であるとき、式（１）の条件の時に反射率が最も低減される。

すなわち、中間部材の膜厚が、ｐ／４Ｎの奇数倍の時に、理論的には最も反射率が低減される。したがって、上記の式（１）に基づいて、中間部材の膜厚を設定すればよい。特に、中間部材の膜厚は以下の式（２）を満足することが好ましい。さらに、式（２）においてｋ＝０の場合が最も好ましい。

例えば、第７層間絶縁膜１２４の屈折率が１．４５、中間部材の屈折率が１．７２、層内レンズ１２０の屈折率が２．００であり、入射光の波長が５５０ｎｍである例を考える。このとき、中間部材の膜厚を８０ｎｍとすると、層内レンズ１２０から第７層間絶縁膜１２４へ透過する光の透過率は約１．００である。これに対して、層内レンズ１２０と第７層間絶縁膜１２４とが互いに接して配された場合、透過率は約０．９７である。

図６（ｂ）の工程では、カラーフィルター１２７ａ、１２７ｂ、マイクロレンズ１２８を形成する。まず、層内レンズ１２０に対して半導体基板１０１とは反対側に第８絶縁膜１２６を形成する。第８絶縁膜１２６は例えば有機材料で形成される。必要に応じて第８絶縁膜１２６の半導体基板１０１とは反対側の面は平坦化される。例えば、第８絶縁膜１２６を構成する有機材料を塗布することによって、半導体基板１０１とは反対側の面が平坦化された第８絶縁膜１２６を形成することができる。

次にカラーフィルター１２７ａ、１２７ｂを形成する。カラーフィルター１２７ａ、１２７ｂは光電変換部１０５に対応して配される。カラーフィルター１２７ａを透過する光の波長と、カラーフィルター１２７ｂを透過する光の波長は異なってもよい。続いて、カラーフィルター１２７ａ、１２７ｂに対して半導体基板１０１とは反対側にマイクロレンズ１２８を形成する。マイクロレンズ１２８を形成する方法は周知の方法を用いることができる。

本実施例の製造方法によれば、第１導波路部材１１８を形成した後に、平坦化することが容易である。そのため、層内レンズ１２０、カラーフィルター１２７、あるいはマイクロレンズ１２８を形成する際に、平坦性の高い下地の上にこれらの部材を形成することができる。したがって、高い精度で層内レンズ１２０、カラーフィルター１２７、あるいはマイクロレンズ１２８を形成することができる。結果として、画質を向上することができる。

［実施例２の変形例］
実施例２では、第２導波路部材１２２を形成した後に、図４（ｃ）で示される平坦化の工程を行った。しかし、図４（ａ）の工程の後に平坦化を行い、その後第２導波路部材１２２を形成してもよい。

１００ 固体撮像装置
１０１ 半導体基板
１０３ 撮像領域
１０４ 周辺領域
１０５ 光電変換部
１１３ａ〜１１３ｅ 第１〜第５層間絶縁膜
１１６ 開口
１１８ 第１導波路部材

Claims (15)

1. 第１領域及び第２領域を含む半導体基板と、
   前記半導体基板の前記第１領域、及び前記第２領域に配され、前記第１領域に配された部分に開口を有する絶縁体と、
   前記絶縁体に囲まれた配線層と、
   前記開口の内部、及び前記第２領域の絶縁体の上に設けられた第１部材と、
   導電体からなり、前記第２領域の絶縁体の上に設けられた第１部材を貫通し、前記配線層と接続するプラグと、を有する半導体装置。
2. 前記第１領域には光電変換部が設けられ、
   前記第２領域には前記光電変換部からの信号を処理する信号処理回路が設けられ、
   前記開口は前記光電変換部の上に対応して位置し、
   前記第１部材は、前記絶縁体よりも高い屈折率を有し、前記絶縁体と導波路を構成していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
3. 前記第１部材の上に絶縁膜が設けられ、
   前記プラグは前記第１部材と共に前記絶縁膜を貫通し、
   前記プラグの上であって、前記絶縁膜の上に別の配線層が設けられていることを特徴とする請求項１あるいは２のいずれか１項に記載の半導体装置。
4. 前記別の配線層の少なくとも一部を覆う平坦化層を有することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
5. 前記平坦化層の上にカラーフィルター及びマイクロレンズが設けられていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
6. 前記絶縁体は複数の絶縁膜からなることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体装置。
7. 更に、前記開口の内部で、前記第１部材の上に設けられた第２部材を有し、
   前記プラグは前記第１部材と共に第２部材を貫通していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体装置。
8. 前記第２領域において、
   前記絶縁体の上面は平坦であり、前記第１部材の上面も平坦であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半導体装置。
9. 第１領域及び第２領域を含む半導体基板と、
   前記半導体基板の前記第１領域、及び前記第２領域に配された絶縁体と、
   前記絶縁体に囲まれた配線層と、を備える半導体装置の製造方法であって、
   前記絶縁体の前記第１領域に配された部分に開口を形成する工程と、
   前記開口を形成する工程の後に、前記開口の各々の内部、及び前記第２領域の絶縁体の上に第１部材を形成する工程と、
   前記第１部材のうち前記第２領域の上に配された部分の少なくとも一部を除去してスルーホールを形成しプラグを形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. 前記第１部材を形成する工程は、前記第１部材の上面の平坦化処理を行う工程を含むことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
11. 前記プラグを形成する工程の前に、前記第１部材の上に、前記第１部材とは異なる材料の絶縁膜を形成する工程を有し、
    前記プラグを形成する工程において、前記絶縁膜の少なくとも一部を除去する工程を含むことを特徴とする請求項９あるいは１０のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
12. 第１領域及び第２領域を含む半導体基板と、
    前記半導体基板の前記第１領域、及び前記第２領域に配され、第１のシリコン窒化膜と、前記第１のシリコン窒化膜の上に設けられた第１のシリコン酸化膜とを含む絶縁体と、
    前記絶縁体に囲まれ、前記第１のシリコン窒化膜の下に設けられた配線層と、を備える半導体装置の製造方法であって、
    前記絶縁体の前記第１領域に配された部分に開口を形成する工程と、
    前記開口を形成する工程の後に、前記開口の各々の内部、及び前記第２領域の絶縁体の前記第１のシリコン酸化膜の上に第２のシリコン窒化膜を含む第１部材を形成する工程と、
    前記第２領域の前記第２のシリコン窒化膜の上に第２のシリコン酸化膜を形成する工程と、
    前記第２領域において、前記第１のシリコン窒化膜と、前記第１のシリコン酸化膜と、前記第２のシリコン窒化膜と、前記第２のシリコン酸化膜とが配された部分の一部を除去して前記配線層を露出させるスルーホールを形成する工程と、を含み、
    前記スルーホールを形成する工程は、前記第１のシリコン窒化膜に開口を形成する工程と、前記第１のシリコン酸化膜に開口を形成する工程と、前記第２のシリコン窒化膜に開口を形成する工程と、前記第２のシリコン酸化膜に開口を形成する工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. 前記第２のシリコン窒化膜に開口を形成する工程よりも前記第１のシリコン窒化膜に開口を形成する工程において、還元性ガスを増やす、酸化性ガスを減らす、又は、還元性ガスを増やし酸化性ガスを減らすことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
14. シリコン酸化膜のエッチング速度をＡとし、シリコン窒化膜のエッチング速度をＢとした場合に、
    前記第１のシリコン酸化膜に開口を形成する工程におけるＡ／Ｂは、前記第２のシリコン酸化膜に開口を形成する工程におけるＡ／Ｂよりも小さいことを特徴とする請求項１２あるいは１３のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
15. 前記スルーホールを形成する工程の前に、フォトレジストパターンを形成する工程を有し、
    前記第１のシリコン酸化膜に開口を形成する工程と前記第２のシリコン窒化膜に開口を形成する工程と前記第２のシリコン酸化膜に開口を形成する工程の後で、前記第１のシリコン窒化膜に開口を形成する工程の前に、前記フォトレジストパターンを除去する工程を有することを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか１項に記載の半導体装置の製造方法。
    

Images