JP2015005577A - Method of manufacturing semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.
半導体装置には、パッド部が設けられている。特許文献1の固体撮像装置の場合には、パッド部の上には、平坦化層と、カラーフィルタ膜と、オンチップマイクロレンズが設けられている。特許文献1において、オンチップマイクロレンズの層と平坦化層にはパッド部を露出させるような開口が形成されている。
A pad portion is provided in the semiconductor device. In the case of the solid-state imaging device disclosed in
半導体装置には、パッド部の周りにスクライブ領域等の段差を有する部分が設けられている場合がある。特許文献1のように開口を形成する際には、この段差にパーティクルが発生する可能性がある。
In some cases, a semiconductor device is provided with a stepped portion such as a scribe region around the pad portion. When an opening is formed as in
本発明の目的は、膜をエッチングにより除去する際に発生しうるパーティクルを低減するのに有利な技術を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a technique advantageous for reducing particles that may be generated when a film is removed by etching.
本発明の一つの側面は半導体装置の製造方法にかかり、前記半導体装置の製造方法は、互いに高さが異なる第1の上面及び第2の上面並びに前記第1の上面と前記第2の上面とを接続する接続面を含む段差を有する部材を準備し、前記接続面を傾斜させて傾斜面を形成する第1工程と、前記部材の前記第1の上面、前記第2の上面及び前記傾斜面の上に、前記部材とは異なる材料からなる膜を形成する第2工程と、前記傾斜面を含む領域の前記部材及び前記膜をエッチングにより除去する第3工程と、を含むことを特徴とする。 One aspect of the present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and the method for manufacturing a semiconductor device includes a first upper surface, a second upper surface, the first upper surface, and the second upper surface having different heights. A first step of preparing a member having a step including a connection surface that connects the first and second surfaces, and forming the inclined surface by inclining the connection surface; and the first upper surface, the second upper surface, and the inclined surface of the member A second step of forming a film made of a material different from that of the member, and a third step of removing the member and the film in the region including the inclined surface by etching. .
本発明によれば、膜をエッチングにより除去する際に発生しうるパーティクルを低減するのに有利である。 The present invention is advantageous for reducing particles that may be generated when the film is removed by etching.
(参考例)
まず、図1を参照しながら参考例を説明する。図1(a)は、段差hを有する部材Mの上に、部材Mとは異なる材料の膜厚tの膜N(例えば保護膜等)が形成された構造を示している。膜Nは、部材Mの上面m1及びm2の上では膜厚がtであるが、段差部分では膜厚がt’(t’はt+hに略等しい)となる。図1(b)は、図1(a)の構造のうち、領域Rの膜Nをエッチングにより除去した後、領域Rの部材Mをエッチングにより除去した場合の構造を示している。段差部分では膜Nの膜厚t’が他の部分の膜厚tよりも大きいため、残渣M’が生じる。その後、部材Mをエッチングしても、膜Nとは異なる材料であるため、残渣M’は残り続ける。このことは特に、段差hが大きく、部材Mのエッチングにおいて、膜Nが部材Mよりもエッチングレートが小さい場合には、所望の開口を形成する過程で顕著に表れうる。この残渣M’は、パーティクルを生じさせうるため、歩留まりの低下をもたらしうる。 次に、図2A〜図2Eを参照しながら参考例として固体撮像装置ISDを例示して、図1を用いて述べた半導体装置の製造方法の課題をより具体的に説明する。図2A(a)は、固体撮像装置ISDの製造工程の途中段階における構造を模式的に示している。固体撮像装置ISDは、撮像領域10、電極領域20およびスクライブ領域30を有する。図2A(b)は、図2A(a)におけるカットラインA−A’の断面構造を示しており、図2A(c)は、図2A(a)におけるカットラインB−B’の断面構造を示している。
(Reference example)
First, a reference example will be described with reference to FIG. FIG. 1A shows a structure in which a film N (for example, a protective film) having a film thickness t of a material different from that of the member M is formed on the member M having the level difference h. The film N has a film thickness t on the upper surfaces m1 and m2 of the member M, but has a film thickness t ′ (t ′ is substantially equal to t + h) at the stepped portion. FIG. 1B shows a structure of the structure of FIG. 1A when the film N in the region R is removed by etching and then the member M in the region R is removed by etching. Since the film thickness t ′ of the film N is larger than the film thickness t of other parts at the stepped portion, a residue M ′ is generated. Thereafter, even if the member M is etched, the residue M ′ remains because the material is different from that of the film N. This is particularly noticeable in the process of forming a desired opening when the level difference h is large and the film N is etched at a lower etching rate than the member M. Since the residue M ′ can generate particles, the yield can be reduced. Next, an example of the solid-state imaging device IS D as a reference example with reference to FIGS 2A~ Figure 2E, will be described more specifically the problem of the method of manufacturing the semiconductor device described with reference to FIG. Figure 2A (a) is a structure in the middle stage of the manufacturing process of the solid-state imaging device IS D are schematically shown. The solid-state imaging device IS D includes an
撮像領域10には、例えば半導体基板100(以下、基板100)に光電変換部110が設けられている。電極領域20には、基板100の上に構造120を介して、光電変換部110から信号を読み出すための電極180(パッド)が設けられる。なお、電極180は、光電変換部110からの信号を出力するための電極の他、例えば、光電変換部110を駆動する制御信号を入力するための電極、電源供給用の電極をも含みうる。また、構造120は、絶縁部材および当該絶縁部材の中に設けられた配線パターンを含み、例えば、絶縁層と配線層とが交互に設けられて構成された多層構造を採りうる。電極180は、例えば、当該多層構造における複数の配線層のうちの最上層に設けられうる。
In the
第1の有機膜130が、構造120及び電極180を覆うように形成されている。また、有機膜130のうち撮像領域10の部分を覆うようにカラーフィルタ140が形成されている。カラーフィルタ140は、例えばベイヤ配列にしたがって各光電変換部110に対応して設けられうる。第2の有機膜150が、有機膜130及びカラーフィルタ140を覆うように形成されている。なお、有機膜130及び150は、例えばアクリル系樹脂を用いて設けられ、平坦化層として機能しうる。
A first
有機膜150の上には、撮像領域10ではマイクロレンズ160が形成され、電極領域20ではレンズ部材165が形成されている。これらは、ポリヒドロキシスチレン系樹脂等、感光性のレンズ部材165を有機膜150の上に堆積した後に、フォトマスク800を用いた露光処理及び現像処理によって形成されうる。例えば、レンズ部材165は、撮像領域10では階調マスクパターン800aにより光電変換部110に対応するようにレンズ形状に成形され、マイクロレンズ160が形成されうる。また、例えば、電極領域20では遮光マスクパターン800bにより露光光が遮光されてレンズ部材165が残存し、一方、スクライブ領域30では露光光が照射されてレンズ部材165が除去されうる。つまり、レンズ部材165によって、固体撮像装置の上面に段差が形成された状態である。以上の構成は、公知の半導体製造プロセスを用いて形成されるため、ここでは製造工程の詳細な説明を省略する。
On the
このように、固体撮像装置ISDの製造工程の途中段階において、上面に段差を有する構造が形成される場合が考えられる。 Thus, in the middle stage of the manufacturing process of the solid-state imaging device IS D, considered is a case where a structure having a step on the upper surface is formed.
その後、図2B(a)〜(c)に例示されるように、当該段差を有する構造(マイクロレンズ160を含む)の上に、例えば、酸化シリコンや窒化シリコン等の無機部材で構成された無機膜170が形成されうる。無機膜170は、例えば、その後に為される工程(電極180を露出させる開口形成)を行う際においてレンズ保護膜として機能し、また、マイクロレンズ160に入射する光の反射を防止する反射防止膜としても機能しうる。なお、図2B(a)〜(c)は、図2A(a)〜(c)に対応させて示している(以下、図2C〜2Eについて同様である)。
After that, as illustrated in FIGS. 2B (a) to 2 (c), an inorganic material composed of an inorganic member such as silicon oxide or silicon nitride on the structure having the step (including the microlens 160). A
次に、図2C(a)〜(c)に例示されるように、電極180を露出させる開口形成のためのレジストパターン210が、無機膜170の上に形成されうる。ここでは、無機膜170のうち、直下に電極180を有する電極領域20の部分と、スクライブ領域30の部分と、が露出されるようにレジストパターン210が設けられている。
Next, as illustrated in FIGS. 2C (a) to 2 (c), a
その後、図2D(a)〜(c)に例示されるように、レジストパターン210をマスクとするエッチングにより、無機膜170、レンズ部材165、有機膜150及び有機膜130が除去され、電極180が露出されるように開口が設けられうる。ここで、前述の段差部分において、このエッチングによって無機膜170を除去しきれなかった場合には残渣173が生じうる。なお、ここでは、図2D(b)に示されている残渣173と、図2D(c)に示されている残渣173とは、図2D(a)に示されるように、基板100の上面に平行な面の方向において一体に繋がっているものとして示している。また、図2D(b)において、残渣173は構造120の上に距離をあけて位置しているが、構造120の上面に接して位置している場合もある。この残渣173は、例えば図2E(a)〜(c)に示されるようにレジストパターン210を除去する際にパーティクルとなり、固体撮像装置ISDの製造における歩留まりの低下をもたらしうる。
2D (a) to 2 (c), the
(第1実施形態)
以下、図3を参照しながら、第1実施形態にかかる固体撮像装置IS1の製造方法を述べる。図3(a)〜(f)は、固体撮像装置IS1の製造工程のそれぞれにおける断面図を、図2A〜Eの(b)(即ち、カットラインA−A’の断面構造)に対応させて模式的に示している。まず、図3(a)に例示されるように、参考例の固体撮像装置ISDと同様にして、光電変換部110が設けられた基板100の上に構造120、電極180、第1の有機膜130、カラーフィルタ140及び第2の有機膜150が設けられる。
(First embodiment)
Hereinafter, a method of manufacturing the solid-state imaging device IS 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. 3A to 3F correspond to the cross-sectional views in the respective manufacturing steps of the solid-state imaging device IS 1 corresponding to (b) in FIGS. 2A to 2E (that is, the cross-sectional structure of the cut line AA ′). This is shown schematically. First, as illustrated in FIG. 3 (a), in the same manner as the solid-state imaging device IS D of Reference Example, the
次に、図3(b)に例示されるように、有機膜150の上にレンズ部材165が堆積され、フォトマスク800を用いて撮像領域10にはマイクロレンズ160が形成される。例えば、レンズ部材165は、撮像領域10では階調マスクパターン800aにより光電変換部110に対応するようにレンズ形状に成形され、マイクロレンズ160が形成されうる。一方、例えば、電極領域20では遮光マスクパターン800bにより露光光が遮光されてレンズ部材165が残存し、スクライブ領域30では露光光が照射されてレンズ部材165が除去されうる。
Next, as illustrated in FIG. 3B, the
ここで、電極領域20とスクライブ領域30との境界付近において、レンズ部材165の端部が傾斜面Sを有するように、スクライブ領域30のレンズ部材165が除去される。即ち、互いに高さが異なる第1の上面と第2の上面とを接続する面(接続面)が傾斜を有するようにレンズ部材165が除去される。傾斜面Sの形成は、例えば、階調マスクパターン800cを用いて為されうる。
Here, the
以上、本工程では、上面に段差を有する構造が準備され、当該段差の接続面を傾斜させて傾斜面Sが形成される。なお、準備とは、半導体製造プロセスを用いて当該段差を有する構造が形成される場合を含む他、既に段差が設けられている構造が用意される場合をも含み、また、当該準備と傾斜面Sの形成とは同時に為されてもよい。傾斜面Sの傾斜は、例えば45°以下にするとよい。 As described above, in this step, a structure having a step on the upper surface is prepared, and the inclined surface S is formed by inclining the connection surface of the step. The preparation includes not only the case where a structure having the step is formed using a semiconductor manufacturing process, but also the case where a structure in which a step is already provided is prepared. The formation of S may be performed at the same time. The inclination of the inclined surface S may be 45 ° or less, for example.
次に、図3(c)に例示されるように、当該段差を有する構造(マイクロレンズ160を含む)の上に無機膜170が形成され、さらに、図3(d)に例示されるように、レジストパターン210が無機膜170の上に形成される。これらは、参考例と同様の手順で為されればよい。
Next, as illustrated in FIG. 3C, an
その後、図3(e)に例示されるように、レジストパターン210をマスクとするエッチングにより、無機膜170、レンズ部材165、有機膜150及び有機膜130が除去され、電極180が露出されるように開口が設けられる。無機膜170のエッチングは、例えば、ドライエッチングによって為される。具体的には、無機膜170のエッチングは、例えば、ガスCF4及びArを用いて、電力300〜1500W、圧力30〜230mTorr、並びに時間40〜120秒の条件の下で、プラズマエッチングにより為されうる。レンズ部材165並びに有機膜150及び130のエッチングは、例えば、ガスO2、N2及びArを用いて、電力300〜1500W、圧力1000〜2000mTorr、並びに時間120〜250秒の条件の下で、プラズマエッチングにより為されうる。
Thereafter, as illustrated in FIG. 3E, the
以上のようにして、電極180が露出され、その後、図3(f)に例示されるように、レジストパターン210を除去することによって固体撮像装置IS1が得られる。
As described above, the
本実施形態によると、無機膜170は、図3(b)に例示されるように、傾斜の緩い傾斜面Sを覆うように形成されるため、無機膜170の段差部分における膜厚は、傾斜が急な場合に比べて薄くなる。例えば、傾斜が45°の場合には、水平部分における膜厚をtとしたときに、傾斜面S上に配された無機膜170の膜厚(段差部分における膜厚)はt×21/2程度である。よって、本実施形態によると、エッチングにより生じうる無機膜170の残渣173が低減され、パーティクルの発生を防止するのに有利である。
According to the present embodiment, as illustrated in FIG. 3B, the
(第2実施形態)
以下、図4を参照しながら、第2実施形態にかかる固体撮像装置IS2の製造方法を述べる。第1実施形態では、階調マスクパターンを用いて傾斜面Sを形成したが、傾斜面Sの形成方法は、この方法に限られず、本実施形態のように、レンズ部材165の熱可塑性を利用して熱処理によって傾斜面Sを形成してもよい。まず、図4(a)に例示されるように、参考例の固体撮像装置ISDないしIS1と同様にして、光電変換部110が設けられた基板100の上に構造120、電極180、第1の有機膜130、カラーフィルタ140及び第2の有機膜150が設けられる。
(Second Embodiment)
Hereinafter, with reference to FIG. 4, describes a method for manufacturing the solid-state imaging device IS 2 according to the second embodiment. In the first embodiment, the inclined surface S is formed using the gradation mask pattern. However, the method of forming the inclined surface S is not limited to this method, and the thermoplasticity of the
次に、図4(b)に例示されるように、有機膜150の上にレンズ部材165が堆積され、フォトマスク800を用いて撮像領域10にはマイクロレンズ160が形成される。例えば、レンズ部材165は、撮像領域10では階調マスクパターン800aにより光電変換部110に対応するようにレンズ形状に成形され、マイクロレンズ160が形成されうる。一方、例えば、電極領域20では遮光マスクパターン800bにより露光光が遮光されてレンズ部材165が残存し、スクライブ領域30では露光光が照射されてレンズ部材165が除去されうる。
Next, as illustrated in FIG. 4B, a
次に、図4(c)に例示されるように、マイクロレンズ160及びレンズ部材165の一部に紫外光500を照射して架橋反応を生じさせる。この工程は、例えば光を透過させる透過パターン801a及び光を遮断する遮光パターン801bを有するフォトマスク801を用いて為されうる。これにより、マイクロレンズ160及びレンズ部材165の一部は熱硬化性を有する。一方、レンズ部材165の他の部分(電極領域20とスクライブ領域30との境界付近の部分)では紫外光500は遮光されており、架橋反応が生じないため、熱可塑性の部分168が得られる。
Next, as illustrated in FIG. 4C, the
その後、図4(d)に例示されるように、熱処理を行って、レンズ部材165及びマイクロレンズ160を熱硬化させ、一方、部分168では当該熱処理によって熱ダレが生じるため傾斜面Sを有する部分169が形成される。
Thereafter, as illustrated in FIG. 4D, heat treatment is performed to thermally cure the
次に、図4(e)に例示されるように、当該段差を有する構造(マイクロレンズ160を含む)の上に無機膜170が形成され、さらに、図4(f)に例示されるように、レジストパターン210が無機膜170の上に形成される。これらは、参考例や第1実施形態と同様の手順で為されればよい。
Next, as illustrated in FIG. 4E, an
その後、図4(g)に例示されるように、レジストパターン210をマスクとするエッチングにより、無機膜170、レンズ部材165、有機膜150及び有機膜130が除去され、電極180が露出されるように開口が設けられる。無機膜170のエッチングは、例えば、ドライエッチングによって為される。具体的には、無機膜170のエッチングは、例えば、ガスCF4及びArを用いて、電力300〜1500W、圧力30〜230mTorr、並びに時間40〜120秒の条件の下で、プラズマエッチングにより為されうる。なお、無機膜170のエッチングは、例えば、ウェットエッチングによってなされてもよい。このような条件によると、無機膜170のエッチングの際に、レンズ部材165並びに有機膜150及び130に対して十分な選択比が得られる。レンズ部材165並びに有機膜150及び130のエッチングは、例えば、ドライエッチングによってなされる。具体的には、これらのエッチングは、ガスO2、N2及びArを用いて、電力300〜1500W、圧力1000〜2000mTorr、並びに時間120〜250秒の条件の下で、プラズマエッチングにより為されうる。
Thereafter, as illustrated in FIG. 4G, the
以上のようにして、電極180が露出され、その後、図4(h)に例示されるように、レジストパターン210を除去することによって固体撮像装置IS2が得られる。本実施形態によると、傾斜の緩い傾斜面Sを覆うように無機膜170が形成されるため、エッチングにより生じうる無機膜170の残渣173が低減され、パーティクルの発生を防止するのに有利であり、第1実施形態と同様の効果が得られうる。
As described above, the
以上の2つの実施形態を述べたが、本発明はこれらに限られるものではなく、目的、状態、用途及び機能その他の仕様に応じて、適宜、変更が可能であり、他の実施形態によっても為されうる。例えば、以上の各実施形態では、本発明を、段差を有する構造(マイクロレンズ160を含む有機材料の部材)の上に、レンズ保護膜として無機材料で構成された無機膜170を形成する場合を例示して説明した。しかしながら、製造工程の途中段階で段差を有する構造で、異なる材料であれば、前述の残渣173ないしパーティクルが生じうるため、上述の各実施形態の構成に限られるものではない。また、上述の各実施形態における露光処理及び現像処理ではポジ型レジストを用いた場合について考えたが、本発明は、ネガ型レジストを用いた場合も同様である。
The above two embodiments have been described. However, the present invention is not limited to these embodiments, and can be appropriately changed according to the purpose, state, application, function, and other specifications. Can be done. For example, in each of the embodiments described above, the present invention is applied to the case where the
(撮像システム)
また、以上の実施形態は、カメラ等に代表される撮像システムに含まれる固体撮像装置について述べた。撮像システムの概念には、撮影を主目的とする装置のみならず、撮影機能を補助的に備える装置(例えば、パーソナルコンピュータ、携帯端末)も含まれる。撮像システムは、上記の実施形態として例示された本発明に係る固体撮像装置と、この固体撮像装置から出力される信号を処理する処理部とを含みうる。この処理部は、例えば、A/D変換器、および、このA/D変換器から出力されるデジタルデータを処理するプロセッサを含みうる。
(Imaging system)
Moreover, the above embodiment described the solid-state imaging device contained in the imaging system represented by the camera etc. The concept of the imaging system includes not only a device mainly for photographing, but also a device (for example, a personal computer or a portable terminal) that is supplementarily provided with a photographing function. The imaging system may include a solid-state imaging device according to the present invention exemplified as the above-described embodiment, and a processing unit that processes a signal output from the solid-state imaging device. The processing unit may include, for example, an A / D converter and a processor that processes digital data output from the A / D converter.
Claims (9)
前記部材の前記第1の上面、前記第2の上面及び前記傾斜面の上に、前記部材とは異なる材料からなる膜を形成する第2工程と、
前記傾斜面を含む領域の前記部材及び前記膜をエッチングにより除去する第3工程と、を含む、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 A member having a step including a first upper surface and a second upper surface having different heights and a connection surface connecting the first upper surface and the second upper surface is prepared, and the connection surface is inclined to be inclined. A first step of forming a surface;
A second step of forming a film made of a material different from that of the member on the first upper surface, the second upper surface, and the inclined surface of the member;
A third step of removing the member and the film in the region including the inclined surface by etching,
A method for manufacturing a semiconductor device.
ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。 The inclined surface formed by the first step has an inclination of 45 ° or less.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
前記膜は、無機材料で構成されている、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置の製造方法。 The member is made of an organic material,
The film is made of an inorganic material,
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項3に記載の半導体装置の製造方法。 The third step includes a step of etching the film, and a step of etching the member after the step of etching the film.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 3.
前記部材をエッチングする工程は、ドライエッチングで行う、
ことを特徴とする請求項4に記載の半導体装置の製造方法。 The step of etching the film is performed by dry etching,
The step of etching the member is performed by dry etching.
The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4.
前記第1工程では、階調マスクパターンを用いた露光処理及び現像処理によって前記傾斜面を形成する、
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の製造方法。 The member is composed of a photosensitive member,
In the first step, the inclined surface is formed by an exposure process and a development process using a gradation mask pattern.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
前記第1工程では、熱処理によって前記傾斜面を形成する、
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の製造方法。 The member is composed of a thermoplastic member,
In the first step, the inclined surface is formed by heat treatment.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
半導体基板に設けられた光電変換部と、前記半導体基板の上に絶縁部材を介して設けられ、前記光電変換部から信号を読み出すための電極と、前記光電変換部に対応して配され、前記絶縁部材の上に設けられたマイクロレンズと、を有する固体撮像装置を含み、
前記第2工程では、前記マイクロレンズを保護する保護膜として前記膜が形成され、
前記第3工程では、前記電極が露出するように開口が形成される、
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の製造方法。 The semiconductor device includes:
A photoelectric conversion unit provided on a semiconductor substrate; an electrode provided on the semiconductor substrate via an insulating member; and an electrode for reading a signal from the photoelectric conversion unit; and arranged corresponding to the photoelectric conversion unit, A solid-state imaging device having a microlens provided on the insulating member,
In the second step, the film is formed as a protective film for protecting the microlens,
In the third step, an opening is formed so that the electrode is exposed.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein:
ことを特徴とする請求項8に記載の半導体装置の製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein in the second step, at least one of silicon oxide and silicon nitride is used for the film.
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