JP4849509B2

JP4849509B2 - 半導体装置およびその製造方法、電子情報機器

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Publication number: JP4849509B2
Application number: JP2005180804A
Authority: JP
Inventors: 創太郎大島
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2005-06-21
Filing date: 2005-06-21
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-06-21
Also published as: JP2007005384A

Description

本発明は、例えば固体撮像素子などの半導体素子をアクティブエリア上に形成してスクライブラインで半導体基板がダイシングされる半導体装置およびその製造方法、この半導体装置を固体撮像素子として撮像部に用いたデジタルスチルカメラおよびデジタルビデオカメラなどのデジタルカメラや、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。

この種の従来の半導体装置の製造方法は、選択的にフィールド絶縁膜が形成された半導体基板のアクティブエリアに固体撮像素子などの半導体素子を作製し、この上に平坦化膜を形成して、所定のスクライブラインにて半導体基板をダイシングしている。

図４は、従来の半導体装置の要部構成例を示す縦断面図である。

図４において、従来の半導体装置２００は、スクライブライン領域を示すスクライブライン５以外の半導体基板１上にフィールド絶縁膜２と半導体素子用の各薄膜６が隣接して設けられ、これらの間の段差部Ｃを含むフィールド絶縁膜２および各薄膜６上に、平坦化膜７、さらにオンチップレンズ膜８、カラーフィルター膜９およびフォトレジスト膜１０がこの順に設けられている。

上記構成の従来の半導体装置２００を製造する方法について説明する。

図５（ａ）〜図５（ｃ）および図６（ｄ）〜図６（ｆ）はそれぞれ、図４の半導体装置２００の製造方法を各製造工程順に示す要部縦断面図である。

図５（ａ）に示すように、まず、半導体基板１の表面部に過熱酸化によりフィールド絶縁膜２を形成する。

さらに、図５（ｂ）に示すように、このフィールド絶縁膜２上にフォトレジスト膜３を所定パターンで選択的に形成する。具体的には、半導体素子が形成されるアクティブエリア４を露出させ、それ以外の部分を覆うように所定パターンのフォトレジスト膜３を形成する。

さらに、図５（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜３をマスクとしてフィールド絶縁膜２をエッチングし、所望の半導体表面を露出させる。このとき、スクライブライン５上のフィールド絶縁膜２は除去されない。

次に、アクティブエリア４に半導体素子として、例えば固体撮像素子を形成する工程を行う。

図６（ｄ）に示すように、固体撮像素子の形成工程によってアクティブエリア４に各薄膜６を順次形成する。この各薄膜６は、例えば２種類の電極を必要とする固体撮像素子では、第１電極としてのポリシリコン膜６１と、第２電極としてのポリシリコン膜６２と、遮光膜６３との３層で構成されている。この固体撮像素子の形成工程では、ポリシリコンなどの薄膜をＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｕｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法などにより成膜し、その各薄膜６を選択的にエッチングすることが繰り返される。

さらに、図６（ｅ）に示すように、境界に段差部Ｃを有するフィールド絶縁膜２と遮光膜６３上に平坦化膜７を形成する。例えば、白黒表示を行う固体撮像素子の場合には、平坦化膜７上に、有機化合物を用いてオンチップレンズ膜８を形成する。また、カラー表示を行う固体撮像素子の場合には、平坦化膜７上に、オンチップレンズ膜８とカラーフィルター膜９との２層膜を形成する。

さらに、このカラーフィルター膜９上（白黒表示を行う固体撮像素子の場合にはオンチップレンズ膜８上）にフォトレジスト膜１０を形成し、このフォトレジスト膜１０を、図６（ｆ）に示すように、スクライブライン５上を覆わないようにパターニングして、反応性イオンエッチングによりエッチングすることによって、フィールド絶縁膜２のスクライブライン５の部分が除去される。これにより、従来の半導体装置２００の製造が完了する。
特開平７−３３５８５１号公報

しかしながら、上記従来の半導体装置２００の製造方法では、一般的に、平坦化膜７や、オンチップレンズ膜８およびカラーフィルタ膜９がスピンコート法によりその基板部上に塗布される。このため、基板部上において、フィールド絶縁膜２や、固体撮像素子を構成する各薄膜６との間に大きな凹凸部（段差部Ｃ）が存在すると、その凹凸部によって各塗布膜の厚みが不均一となり易い。

例えば、図６（ｆ）に示すように、半導体基板１の表面上に形成された各薄膜６と、フィールド絶縁膜２との境界上に段差部Ｃが形成され、その段差部Ｃが半導体基板１の表面に大きな凹凸をもたらす原因となっている。この段差部Ｃの他にも、スクライブライン５とフィールド絶縁膜２との境界で段差部Ａが生じる。

よって、フォトレジスト膜１０をスピンコート法によりコーティングしたときに、下地の凹凸による大きな段差（段差部Ａ，Ｃ）によってフォトレジスト膜１０の流れが堰き留められてコーティングむらが生じ、この結果、加工精度が低下して、配線幅やその膜厚の不均一が生じる。

特に、オンチップレンズ形成工程においては、この下地の大きな凹凸部（段差部Ａ，Ｃ）によるコーティングむらが、オンチップレンズ膜８の膜厚のばらつきとなって現れ、それが原因となって固体撮像素子の感度むらや色むらをもたらすため、画質が著しく低下するという問題が生じる。

本発明は、上記従来の問題を解決するもので、半導体素子を構成する各薄膜とフィールド絶縁膜との境界および、スクライブラインとフィールド絶縁膜との境界で大きな各段差部が生じることを軽減して、フォトレジスト膜のコーティングむらによる加工精度の低下を防ぐことができる半導体装置およびその製造方法、この半導体装置を固体撮像素子として撮像部に用いたデジタルスチルカメラおよびデジタルビデオカメラなどのデジタルカメラや、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器を提供することを目的とする。

本発明の半導体装置は、基板上に、スクライブラインエリアと、半導体素子が形成されたアクティブエリアとがフィールド絶縁膜を介して設けられ、該スクライブラインエリアで該基板がダイシングされている半導体装置において、該フィールド絶縁膜と該スクライブラインエリアとの境界に存在する該フィールド絶縁膜の段差部に沿って、該半導体素子を構成する電極層および遮光膜のうち少なくとも該電極層と同じ薄膜であって、該フィールド絶縁膜の膜厚よりも薄い膜厚の薄膜によって包囲する段差緩和用薄膜が該スクライブラインエリアの一部上に設けられ、該半導体素子、該フィールド絶縁膜、該段差緩和用薄膜および該スクライブラインエリア上に平坦化膜が設けられており、該スクライブラインエリアと該フィールド絶縁膜との段差部に沿って隣接した該スクライブラインエリアの一部上に、該各薄膜のうちの少なくとも２層の薄膜の縦断面形状が階段状に形成されており、そのことにより上記目的が達成される。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置において、前記半導体素子を構成する各薄膜の最上層以外の下側層が前記フィールド絶縁膜よりも高い場合に、該最上層が、該下側層と前記フィールド絶縁膜との境界部に沿ってかつ該境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で設けられている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置における半導体素子は固体撮像素子である。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置において、前記半導体素子を構成する各薄膜として、前記固体撮像素子の電極の２層または３層が設けられ、該２層または３層上に遮光膜が設けられている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置において、前記固体撮像素子の電極の２層または３層上を覆う遮光膜を、該電極と前記フィールド絶縁膜との境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で設けられている。また、本発明の半導体装置は、基板上に、スクライブラインエリアと、半導体素子が形成されたアクティブエリアとがフィールド絶縁膜を介して設けられ、該スクライブラインエリアで該基板がダイシングされている半導体装置において、該フィールド絶縁膜と該スクライブラインエリアとの境界に存在する該フィールド絶縁膜の段差部に沿って、該半導体素子を構成する電極層および遮光膜のうち少なくとも該電極層と同じ薄膜であって、該フィールド絶縁膜の膜厚よりも薄い膜厚の薄膜によって包囲する段差緩和用薄膜が該スクライブラインエリアの一部上に設けられており、該半導体素子、該フィールド絶縁膜、該段差緩和用薄膜および該スクライブラインエリア上に平坦化膜が設けられており、該半導体素子は固体撮像素子であって、該半導体素子を構成する各薄膜として、該固体撮像素子の電極の２層または３層が設けられ、該２層または３層上に遮光膜が設けられ、該固体撮像素子の電極の２層または３層上を覆う遮光膜を、該電極と該フィールド絶縁膜との境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で設けられているものであり、そのことにより上記目的が達成される。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置において、前記固体撮像素子が白黒表示を行う場合、前記平坦化膜上にオンチップレンズ膜が設けられている。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置において、前記固体撮像素子がカラー表示を行う場合、前記平坦化膜上にオンチップレンズ膜とカラーフィルター膜が設けられている。

本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に、スクライブラインエリアと、半導体素子が形成されたアクティブエリアとを、フィールド絶縁膜を介して形成する半導体装置の製造方法において、基板上に所定パターンのフィールド絶縁膜を形成するフィールド絶縁膜形成工程と、該アクティブエリアに該半導体素子を作製すると共に、該フィールド絶縁膜と該スクライブラインエリアとの境界に存在する該フィールド絶縁膜の段差部に沿って、該半導体素子を構成する電極層および遮光膜のうち少なくとも該電極層と同じ薄膜であって、該フィールド絶縁膜の膜厚よりも薄い膜厚の薄膜によって包囲する段差緩和用薄膜を該スクライブラインエリアの一部に形成する半導体素子作製工程と、該半導体素子、該フィールド絶縁膜、該段差緩和用薄膜および該スクライブラインエリア上に平坦化膜を形成する工程と、スクライブラインエリアにて該基板をダイシングするダイシング工程とを有し、該スクライブラインエリアと該フィールド絶縁膜との段差部に沿って隣接した該スクライブラインエリアの一部上に、該各薄膜のうちの少なくとも２層の薄膜を順次形成する際に、該２層の上層の薄膜を下層の薄膜よりも幅が狭くなるように該２層の縦断面形状を階段状に形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

また、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法における半導体素子作製工程は、該半導体素子を構成する前記各薄膜と前記フィールド絶縁膜との段差部および、該フィールド絶縁膜と前記スクライブラインエリアとの段差部に沿うように、該スクライブラインエリアの一部上および前記アクティブエリア上にフォトレジスト膜を形成する工程と、該フォトレジスト膜をマスクとして該薄膜をエッチングすることによって、該フィールド絶縁膜の段差部に隣接して該薄膜を形成する工程とを有する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記半導体素子を構成する各薄膜の最上層を、該最上層以外の下側膜と前記フィールド絶縁膜との境界部に沿ってかつ該境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で形成する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記半導体素子として前記アクティブエリア上に固体撮像素子を作製する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記半導体素子を構成する前記各薄膜として、前記固体撮像素子の電極の２層または３層を形成し、該２層または３層上に遮光膜を形成する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記固体撮像素子の電極の２層または３層上を覆う遮光膜を、該電極と前記フィールド絶縁膜との境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で形成する。また、本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に、スクライブラインエリアと、半導体素子が形成されたアクティブエリアとを、フィールド絶縁膜を介して形成する半導体装置の製造方法において、基板上に所定パターンのフィールド絶縁膜を形成するフィールド絶縁膜形成工程と、該アクティブエリアに該半導体素子を作製すると共に、該フィールド絶縁膜と該スクライブラインエリアとの境界に存在する該フィールド絶縁膜の段差部に沿って、該半導体素子を構成する電極層および遮光膜のうち少なくとも該電極層と同じ薄膜であって、該フィールド絶縁膜の膜厚よりも薄い膜厚の薄膜によって包囲する段差緩和用薄膜を該スクライブラインエリアの一部に形成する半導体素子作製工程と、該半導体素子、該フィールド絶縁膜、該段差緩和用薄膜および該スクライブラインエリア上に平坦化膜を形成する工程と、スクライブラインエリアにて該基板をダイシングするダイシング工程とを有し、該半導体素子として該アクティブエリア上に固体撮像素子を作製する半導体装置の製造方法であって、該半導体素子を構成する該各薄膜として、該固体撮像素子の電極の２層または３層を形成し、該２層または３層上に遮光膜を形成し、該固体撮像素子の電極の２層または３層上を覆う遮光膜を、該電極と該フィールド絶縁膜との境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるフィールド絶縁膜形成工程は、前記基板上にフィールド絶縁膜を成膜する工程と、前記スクライブラインエリア上と前記アクティブエリア上を露出させ、かつそれ以外の部分を覆うように該フィールド絶縁膜を選択的に除去するフィールド絶縁膜除去工程とを有する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法におけるフィールド絶縁膜除去工程は、前記スクライブラインエリア上と前記アクティブエリア上を覆い、それ以外の部分を開口するようにフォトレジスト膜を所定パターンに形成するフォトレジスト膜形成工程と、該フォトレジスト膜をマスクとして前記フィールド絶縁膜をエッチングする工程とを有する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記固体撮像素子が白黒表示を行う場合、前記平坦化膜上にオンチップレンズ膜を形成する工程をさらに有する。

さらに、好ましくは、本発明の半導体装置の製造方法において、前記固体撮像素子がカラー表示を行う場合、前記平坦化膜上にオンチップレンズ膜を形成する工程と、該オンチップレンズ膜上にカラーフィルター膜を形成する工程とをさらに有する。

本発明の電子情報機器は、本発明の上記半導体装置を固体撮像素子として撮像部に用いたものであり、そのことにより上記目的が達成される。

上記構成により、以下、本発明の作用について説明する。

本発明にあっては、フィールド絶縁膜とスクライブラインとの境界に存在するフィールド絶縁膜の段差部を、例えば固体撮像素子などの半導体素子を構成する各薄膜と同じ各薄膜によって包囲することにより、スクライブライン上とフィールド絶縁膜との境界に生じる大きな段差部を緩和することができる。また、半導体素子を構成する各薄膜の最上層がアクティブエリアからフィールド絶縁膜側にはみ出すようにフィールド絶縁膜の一部上に設けることのより、アクティブエリア上の各薄膜とフィールド絶縁膜との段差部が、その最上層とフィールド絶縁膜との段差部によって緩和することができる。

これにより、その後の工程でその上にフォトレジスト膜をコーティングしたときに、コーティングむらが生じて加工精度が低下するなどという従来技術の問題を、工程数を増加することなく解決することが可能となる。したがって、フォトレジスト膜のコーティングむらによる加工精度低下によって生じる、画素部の開口寸法、オンチップカラーフィルター膜の膜厚、オンチップレンズ膜の膜厚、オンチップレンズ形状などのばらつきを抑制して、固体撮像素子の感度むら、色むらなどを抑制し、表示画質性能の向上を図ることが可能となる。

以上により、本発明によれば、例えば固体撮像素子の電極を形成する際に、スクライブラインとフィールド絶縁膜との境界に生じる大きな段差部を数段階に緩和させることができる。また、アクティブエリアの遮光膜などの最上層を形成する際に、電極とフィールド絶縁膜との境界部を覆うように形成することによって、電極とフィールド絶縁膜との境界に生じる大きな段差を緩和させることができる。

これにより、その後の工程で、フォトレジスト膜をスピンコート法にてコーティングしたときに大きな段差部によりフォトレジスト膜の流れが堰き留められてコーティングむらが生じることを防いで、例えば線幅や膜厚の不均一などのような加工精度の低下を抑制することができる。特に、オンチップレンズ形成工程においては、このような下地の大きな段差によるコーティングむらを防ぐことによって、オンチップレンズ膜の膜厚のばらつきを抑制し、それに起因する固体撮像素子の感度むらや色むらを防止して、表示画質の向上を図ることができる。

さらに、半導体素子を構成する各薄膜によって、このようなコーティングむらを抑制することができるため、工程数を増加することなく、良好な特性を有する半導体装置を実現することができる。

以下に、本発明の半導体装置の製造方法における実施形態を固体撮像装置の製造方法に適用した場合について、図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る半導体装置の要部構成例を示す縦断面図である。

図１において、本実施形態の半導体装置２０は、スクライブラインエリアであるスクライブライン５以外の半導体基板１上にフィールド絶縁膜２と半導体素子用の各薄膜６が隣接して設けられ、これらの段差部Ａ，Ｂを有するフィールド絶縁膜２および各薄膜６上に平坦化膜７が設けられ、この平坦化膜７上に、オンチップレンズ膜８、カラーフィルター膜９および、図４に示すようなフォトレジスト膜１０がこの順に設けられている。この場合に、スクライブライン５とアクティブエリア４とがフィールド絶縁膜２を介して設けられており、このスクライブライン５で基板部をダイシングするようになっている。

段差緩和用薄膜として、フィールド絶縁膜２とスクライブライン５との境界に存在するフィールド絶縁膜２との段差部Ａに沿って、半導体素子を構成する各薄膜のうちの少なくともいずれかの薄膜と同じ薄膜であって、このフィールド絶縁膜２の膜厚よりも薄い膜厚の薄膜によって包囲する段差緩和用薄膜としての段差低減ポリシリコン膜６１Ａおよび段差低減ポリシリコン膜６２Ａがスクライブラインエリアの一部上に順次設けられている。この段差低減ポリシリコン膜６１Ａよりもその上の段差低減ポリシリコン膜６２Ａを平面視で面積的に小さくかつ幅を狭くすることによって、スクライブライン５とフィールド絶縁膜２との段差部Ａをより緩やかな段差にしている。

半導体素子を構成する各薄膜６の最上層としての遮光膜６３Ｂ以外の下側層（ポリシリコン膜６１，６２）がフィールド絶縁膜２よりも高い場合などに、遮光膜６３Ｂが、下側層のポリシリコン膜６１，６２とフィールド絶縁膜２との境界部に沿ってかつこの境界部上を覆うようにフィールド絶縁膜２側にはみ出した状態で設けられている。このように、遮光膜６３Ｂがアクティブエリア４からフィールド絶縁膜２側にはみ出すようにフィールド絶縁膜２の一部およびポリシリコン膜６１，６２上に遮光膜６３Ｂを設けることにより、アクティブエリア４上のポリシリコン膜６１，６２および遮光膜６３による各薄膜６とフィールド絶縁膜２との段差部Ｂが、遮光膜６３Ｂとフィールド絶縁膜２との段差部から、その段差部Ｂに階段状に順次緩和している。

上記構成の本実施形態の半導体装置２０を製造する方法について説明する。

図２（ａ）〜図２（ｄ）および図３（ｅ）〜図３（ｇ）はそれぞれ、図１の半導体装置２０の製造方法を各製造工程順に示す要部縦断面図である。

まず、図２（ａ）に示すように、半導体基板１の表面部上に過熱酸化によりフィールド絶縁膜２を形成する。固体撮像素子などの場合には、素子分離と、周辺部配線と基板間の耐圧を確保するために、フィールド絶縁膜２の膜厚を、例えば約０．５μｍ程度に厚く形成する必要がある。

さらに、図２（ｂ）に示すように、このフィールド絶縁膜２上にフォトレジスト膜３を所定パターンに選択的に形成する。具体的には、アクティブエリア４上とスクライブライン５上とを露出させ、それ以外の部分を覆うようにフォトレジスト膜３を所定パターンに形成する。

さらに、図２（ｃ）に示すように、フォトレジスト膜３をマスクとしてフィールド絶縁膜２をエッチングし、所望の半導体基板１上の表面（アクティブエリア４とスクライブライン５の各領域）を露出させる。このとき、アクティブエリア４とスクライブライン５以外の各領域上にフィールド絶縁膜２が形成される。このように、スクライブライン５上のフィールド絶縁膜２が除去されるため、従来技術で必要とされていたスクライブライン５上のフィールド絶縁膜２を除去するためのエッチング工程を削減することができる。

次に、アクティブエリア４上に半導体素子として、例えば固体撮像素子の各薄膜６を形成する工程を行う。本実施形態において、この固体撮像素子の各薄膜６は、ポリシリコン膜６１からなる第１電極と、ポリシリコン膜６２からなる第２電極と、遮光膜６３Ｂとの３層で構成されている。

図２（ｄ）に示すように、この固体撮像素子の第１層目の第１電極として、例えばポリシリコン膜６１となる材料をＣＶＤ法などにより堆積し、フォトレジスト工程を利用してフォトレジスト膜１１を所定パターンに選択的に形成する。この際、ポリシリコン電極形成領域上にフォトレジスト膜１１を形成すると共に、スクライブライン５とフィールド絶縁膜２との段差部Ａに沿うように、スクライブライン５のフィールド絶縁膜２側にも所定幅でフォトレジスト膜１１を形成する。

その後、フォトレジスト膜１１をマスクとしてポリシリコン膜をエッチングすることにより、アクティブエリア４に第１電極となるポリシリコン膜６１が形成され、これと同時に、スクライブライン５とフィールド絶縁膜２との段差部Ａに段差低減用のポリシリコン膜６１Ａが形成される。

さらに、図３（ｅ）に示すように、固体撮像素子の第２層目の第２電極として、例えばポリシリコン膜６２となる材料をＣＶＤ法などにより堆積し、フォトレジスト工程を利用してフォトレジスト膜１２を所定パターンで選択的に形成する。この際に、ポリシリコン電極形成領域にフォトレジスト膜１２を形成すると共に、スクライブライン５とフィールド絶縁膜２との段差部Ａに所定幅で沿うように、スクライブライン５上にもフォトレジスト膜１２を形成する。その後、フォトレジスト膜１２をマスクとしてポリシリコン膜をエッチングすることにより、アクティブエリア４に第２電極となるポリシリコン膜６２が形成され、同時にスクライブライン５とフィールド絶縁膜２との段差部Ａ（段差領域Ａ）に段差低減ポリシリコン膜６２Ａが形成される。

ここで、スクライブライン５上で、段差低減ポリシリコン膜６１Ａよりもその上の段差低減ポリシリコン膜６２Ａを面積的に小さくかつ幅を狭く形成することによって、スクライブライン５上とフィールド絶縁膜２との段差部Ａよりも緩やかな段差が、段差低減ポリシリコン膜６１Ａと段差低減ポリシリコン膜６２Ａとによって形成されている。例えば、フィールド絶縁膜２の厚みが０．５μｍ、段差低減ポリシリコン膜６１Ａの厚み０．４μｍ、段差低減ポリシリコン膜６２Ａの厚み０．４μｍである場合、スクライブライン５とフィールド絶縁膜２との段差０．５μｍと、段差低減ポリシリコン膜６１Ａと段差低減ポリシリコン膜６２Ａの２層分の膜厚０．８μｍと、段差低減ポリシリコン膜６１Ａの膜厚０．４μｍの３段階に段階的に（階段状に）徐々に緩和され、平坦化膜７の下地層の段差が軽減される。よって、その後の工程で、コーティング時にフォトレジスト膜の流れが滑らかになり、コーティングむらが生じにくくなる。

次に、図３（ｆ）に示すように、固体撮像素子の遮光膜６３Ｂとして、遮光材料膜をＣＶＤ法などにより成膜し、フォトレジスト工程を利用してフォトレジスト膜１３を所定パターンに選択的に形成する。この際に、ポリシリコン膜６１，６２上にフォトレジスト膜１３を形成すると共に、ポリシリコン膜６１，６２とフィールド絶縁膜２との段差部に沿うように、フィールド絶縁膜２の一部上にもフォトレジスト膜１３をパターン形成する。

その後、フォトレジスト膜１３をマスクとして遮光材料膜をエッチングすることにより、アクティブエリア４からフィールド絶縁膜２側にはみ出すようにアクティブエリア４とフィールド絶縁膜２の一部上に連続するように遮光膜６３Ｂを形成する。この遮光膜６３Ｂにより、アクティブエリア４上のポリシリコン膜６１，６２および遮光膜６３Ｂによる各薄膜６とフィールド絶縁膜２との段差部Ｂが、遮光膜６３Ｂとフィールド絶縁膜２との段差部から、その段差部Ｂに順次緩和されて軽減される。

この固体撮像素子の半導体素子形成工程（各薄膜６の形成工程）が終わると、図３（ｇ）に示すように、これらの半導体基板１、フィールド絶縁膜２、段差低減ポリシリコン膜６２Ａおよび遮光膜６３Ｂ上に平坦化膜７を形成する。白黒表示を行う固体撮像素子の場合には、平坦化膜７上に、有機化合物を用いてオンチップレンズ膜８を形成する。また、カラー表示を行う固体撮像素子の場合には、平坦化膜７上にオンチップレンズ膜８とカラーフィルター膜９の二層膜を形成する。なお、これらのオンチップレンズ膜８とカラーフィルター膜９が、従来技術ではフィールド絶縁膜２上のスクライブライン側まで設けられているが、本実施形態ではアクティブエリア４上だけに設けられている理由は、従来技術では、平坦化膜７だけではなくオンチップレンズ膜８とカラーフィルター膜９をも用いて段差部Ｂを平坦化しようとしているためである。

この後に、従来技術の場合には、スクライブライン５上の平坦化膜７とフィールド絶縁膜２をエッチングする工程が行われるが、本実施形態では、このエッチング工程は必要ない。

本実施形態によれば、スクライブライン５とフィールド絶縁膜２との境界に存在するフィールド絶縁膜２の段差部Ａを、固体撮像素子を構成する段差低減ポリシリコン膜６１Ａ，６２Ａによって包囲して大きな順次段差を緩和する。また、ポリシリコン膜６１，６２上の遮光膜６３Ｂをアクティブエリア４からフィールド絶縁膜２側にはみ出すように設けて、アクティブエリア４上のポリシリコン膜６１，６２および遮光膜６３Ｂによる各薄膜６とフィールド絶縁膜２との段差部Ｂが、遮光膜６３Ｂとフィールド絶縁膜２との段差部から、その段差部Ｂに階段状に順次緩和する。よって、その後の工程で、その上にフォトレジスト膜をコーティングしたときにコーティングむらが生じにくくなる。これにより、オンチップレンズ膜８やカラーフィルター膜９の膜厚ばらつきが抑制され、それに起因する固体撮像素子の感度むらや色むらによる画質の低下を防止することができる。

なお、本実施形態では、２種類の電極を必要とする固体撮像素子について説明したが、１種類もしくは３種類以上の電極が必要な固体撮像素子についても、本発明は適用可能であり、上記実施形態の場合と同様の本発明の効果が得られる。

また、本実施形態では、特に説明しなかったが、この半導体装置を固体撮像素子として、デジタルスチルカメラおよびデジタルビデオカメラなどのデジタルカメラや、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の撮像部に用いて、情報処理後に画像データをメモリに記憶したり、その画像データを表示部に表示させたり、その画像データを通信処理部を介して通信したりできる。この場合にも、オンチップレンズ膜８やカラーフィルター膜９の膜厚ばらつきが抑制され、それに起因する固体撮像素子の感度むらや色むらによる画質の低下を防止することができる本発明の効果を奏する。

以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。

本発明は、例えば固体撮像素子などの半導体素子をアクティブエリア上に形成してスクライブラインで半導体基板がダイシングされる半導体装置およびその製造方法、この半導体装置を固体撮像素子として撮像部に用いたデジタルスチルカメラおよびデジタルビデオカメラなどのデジタルカメラや、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、例えば固体撮像素子の電極を形成する際に、スクライブラインとフィールド絶縁膜との境界に生じる大きな段差部を数段階に緩和させることができる。また、アクティブエリアの遮光膜などの最上層を形成する際に、電極とフィールド絶縁膜との境界部を覆うように形成することによって、電極とフィールド絶縁膜との境界に生じる大きな段差を緩和させることができる。これにより、その後の工程で、フォトレジスト膜をスピンコート法にてコーティングしたときに大きな段差部によりフォトレジスト膜の流れが堰き留められてコーティングむらが生じることを防いで、例えば線幅や膜厚の不均一などのような加工精度の低下を抑制することができる。特に、オンチップレンズ形成工程においては、このような下地の大きな段差によるコーティングむらを防ぐことによって、オンチップレンズ膜の膜厚のばらつきを抑制し、それに起因する固体撮像素子の感度むらや色むらを防止して、表示画質の向上を図ることができる。さらに、半導体素子を構成する各薄膜によって、このようなコーティングむらを抑制することができるため、工程数を増加することなく、良好な特性を有する半導体装置を実現することができる。

本発明の実施形態に係る半導体装置の要部構成例を示す縦断面図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、図１の半導体装置の製造方法を各製造工程順（その１）に示す要部縦断面図である。（ｅ）〜（ｇ）はそれぞれ、図１の半導体装置の製造方法を各製造工程順（その２）に示す要部縦断面図である。従来の半導体装置の要部構成例を示す縦断面図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、図４の半導体装置の製造方法を各製造工程順（その１）に示す要部縦断面図である。（ｄ）〜（ｆ）はそれぞれ、図４の半導体装置の製造方法を各製造工程順（その２）に示す要部縦断面図である。

符号の説明

１半導体基板（半導体表面）
２フィールド絶縁膜
３，１１，１２，１３フォトレジスト膜
４アクティブエリア
５スクライブライン
６半導体素子を構成する薄膜
６１，６２ポリシリコン膜
６１Ａ，６２Ａ段差低減ポリシリコン膜
６３Ｂ遮光膜
７平坦化膜
８オンチップレンズ膜
９カラーフィルタ膜
Ａスクライブラインとフィールド絶縁膜との段差部
Ｂ各薄膜とフィールド絶縁膜との段差部

Claims

基板上に、スクライブラインエリアと、半導体素子が形成されたアクティブエリアとがフィールド絶縁膜を介して設けられ、該スクライブラインエリアで該基板がダイシングされている半導体装置において、
該フィールド絶縁膜と該スクライブラインエリアとの境界に存在する該フィールド絶縁膜の段差部に沿って、該半導体素子を構成する電極層および遮光膜のうち少なくとも該電極層と同じ薄膜であって、該フィールド絶縁膜の膜厚よりも薄い膜厚の薄膜によって包囲する段差緩和用薄膜が該スクライブラインエリアの一部上に設けられ、
該半導体素子、該フィールド絶縁膜、該段差緩和用薄膜および該スクライブラインエリア上に平坦化膜が設けられており、
該スクライブラインエリアと該フィールド絶縁膜との段差部に沿って隣接した該スクライブラインエリアの一部上に、該各薄膜のうちの少なくとも２層の薄膜の縦断面形状が階段状に形成されている半導体装置。
前記半導体素子を構成する各薄膜の最上層以外の下側層が前記フィールド絶縁膜よりも高い場合に、該最上層が、該下側層と前記フィールド絶縁膜との境界部に沿ってかつ該境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で設けられている請求項１に記載の半導体装置。
前記半導体素子は固体撮像素子である請求項１または２に記載の半導体装置。
前記半導体素子を構成する各薄膜として、前記固体撮像素子の電極の２層または３層が設けられ、該２層または３層上に遮光膜が設けられている請求項３に記載の半導体装置。
前記固体撮像素子の電極の２層または３層上を覆う遮光膜を、該電極と前記フィールド絶縁膜との境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で設けられている請求項４に記載の半導体装置。
前記固体撮像素子が白黒表示を行う場合、前記平坦化膜上にオンチップレンズ膜が設けられている請求項３に記載の半導体装置。
前記固体撮像素子がカラー表示を行う場合、前記平坦化膜上にオンチップレンズ膜とカラーフィルター膜が設けられている請求項４に記載の半導体装置。
基板上に、スクライブラインエリアと、半導体素子が形成されたアクティブエリアとがフィールド絶縁膜を介して設けられ、該スクライブラインエリアで該基板がダイシングされている半導体装置において、
該フィールド絶縁膜と該スクライブラインエリアとの境界に存在する該フィールド絶縁膜の段差部に沿って、該半導体素子を構成する電極層および遮光膜のうち少なくとも該電極層と同じ薄膜であって、該フィールド絶縁膜の膜厚よりも薄い膜厚の薄膜によって包囲する段差緩和用薄膜が該スクライブラインエリアの一部上に設けられており、
該半導体素子、該フィールド絶縁膜、該段差緩和用薄膜および該スクライブラインエリア上に平坦化膜が設けられており、
該半導体素子は固体撮像素子であって、該半導体素子を構成する各薄膜として、該固体撮像素子の電極の２層または３層が設けられ、該２層または３層上に遮光膜が設けられ、該固体撮像素子の電極の２層または３層上を覆う遮光膜を、該電極と該フィールド絶縁膜との境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で設けられている請求項１または２に記載の半導体装置。
基板上に、スクライブラインエリアと、半導体素子が形成されたアクティブエリアとを、フィールド絶縁膜を介して形成する半導体装置の製造方法において、
基板上に所定パターンのフィールド絶縁膜を形成するフィールド絶縁膜形成工程と、
該アクティブエリアに該半導体素子を作製すると共に、該フィールド絶縁膜と該スクライブラインエリアとの境界に存在する該フィールド絶縁膜の段差部に沿って、該半導体素子を構成する電極層および遮光膜のうち少なくとも該電極層と同じ薄膜であって、該フィールド絶縁膜の膜厚よりも薄い膜厚の薄膜によって包囲する段差緩和用薄膜を該スクライブラインエリアの一部に形成する半導体素子作製工程と、
該半導体素子、該フィールド絶縁膜、該段差緩和用薄膜および該スクライブラインエリア上に平坦化膜を形成する工程と、
スクライブラインエリアにて該基板をダイシングするダイシング工程とを有し、
該スクライブラインエリアと該フィールド絶縁膜との段差部に沿って隣接した該スクライブラインエリアの一部上に、該各薄膜のうちの少なくとも２層の薄膜を順次形成する際に、該２層の上層の薄膜を下層の薄膜よりも幅が狭くなるように該２層の縦断面形状を階段状に形成する半導体装置の製造方法。
前記半導体素子作製工程は、
該半導体素子を構成する前記各薄膜と前記フィールド絶縁膜との段差部および、該フィールド絶縁膜と前記スクライブラインエリアとの段差部に沿うように、該スクライブラインエリアの一部上および前記アクティブエリア上にフォトレジスト膜を形成する工程と、
該フォトレジスト膜をマスクとして該薄膜をエッチングすることによって、該フィールド絶縁膜の段差部に隣接して該薄膜を形成する工程とを有する請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
前記半導体素子を構成する各薄膜の最上層を、該最上層以外の下側膜と前記フィールド絶縁膜との境界部に沿ってかつ該境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で形成する請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
前記半導体素子として前記アクティブエリア上に固体撮像素子を作製する請求項９〜１１のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
前記半導体素子を構成する前記各薄膜として、前記固体撮像素子の電極の２層または３層を形成し、該２層または３層上に遮光膜を形成する請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
前記固体撮像素子の電極の２層または３層上を覆う遮光膜を、該電極と前記フィールド絶縁膜との境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で形成する請求項１３に記載の半導体装置の製造方法。
前記フィールド絶縁膜形成工程は、
前記基板上にフィールド絶縁膜を成膜する工程と、
前記スクライブラインエリア上と前記アクティブエリア上を露出させ、かつそれ以外の部分を覆うように該フィールド絶縁膜を選択的に除去するフィールド絶縁膜除去工程とを有する請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
前記フィールド絶縁膜除去工程は、
前記スクライブラインエリア上と前記アクティブエリア上を覆い、それ以外の部分を開口するようにフォトレジスト膜を所定パターンに形成するフォトレジスト膜形成工程と、
該フォトレジスト膜をマスクとして前記フィールド絶縁膜をエッチングする工程とを有する請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
前記固体撮像素子が白黒表示を行う場合、前記平坦化膜上にオンチップレンズ膜を形成する工程をさらに有する請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
前記固体撮像素子がカラー表示を行う場合、前記平坦化膜上にオンチップレンズ膜を形成する工程と、該オンチップレンズ膜上にカラーフィルター膜を形成する工程とをさらに有する請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
基板上に、スクライブラインエリアと、半導体素子が形成されたアクティブエリアとを、フィールド絶縁膜を介して形成する半導体装置の製造方法において、
基板上に所定パターンのフィールド絶縁膜を形成するフィールド絶縁膜形成工程と、
該アクティブエリアに該半導体素子を作製すると共に、該フィールド絶縁膜と該スクライブラインエリアとの境界に存在する該フィールド絶縁膜の段差部に沿って、該半導体素子を構成する電極層および遮光膜のうち少なくとも該電極層と同じ薄膜であって、該フィールド絶縁膜の膜厚よりも薄い膜厚の薄膜によって包囲する段差緩和用薄膜を該スクライブラインエリアの一部に形成する半導体素子作製工程と、
該半導体素子、該フィールド絶縁膜、該段差緩和用薄膜および該スクライブラインエリア上に平坦化膜を形成する工程と、
スクライブラインエリアにて該基板をダイシングするダイシング工程とを有し、
該半導体素子として該アクティブエリア上に固体撮像素子を作製する半導体装置の製造方法であって、該半導体素子を構成する該各薄膜として、該固体撮像素子の電極の２層または３層を形成し、該２層または３層上に遮光膜を形成し、該固体撮像素子の電極の２層または３層上を覆う遮光膜を、該電極と該フィールド絶縁膜との境界部上を覆うように該フィールド絶縁膜上の一部にはみ出した状態で形成する半導体装置の製造方法。
請求項１〜８のいずれかに記載の半導体装置を固体撮像素子として撮像部に用いた電子情報機器。