JP5339576B2 - Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device that forms an integrated circuit on a semiconductor substrate including a light receiving portion, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device that forms an opening by etching an interlayer insulating film stacked on the substrate. .
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。 In recent years, optical disks such as CDs (Compact Disks) and DVDs (Digital Versatile Disks) have come to occupy a large position as information recording media. These optical disk playback devices play back recorded data based on detection by a photodetector of a change in reflected light intensity of laser light irradiated along the track of the optical disk.
図9は従来の光検出器10の概略の平面図である。
FIG. 9 is a schematic plan view of a
図10は、図9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。
FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the light receiving unit 11 and the
光検出器10は、反射光を検知するために、半導体基板14Aの表面に、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を含む受光部11を有する。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。
The
また、各PD拡散層34は分離拡散層33により分離される。
Each
ここで、光検出器10は、半導体基板14A上に、ゲート酸化膜14Bを成膜し、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。第1金属層17には、パターニングにより、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。
Here, the
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。
Thereby, the potential of the
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9に示したように、配線構造12は、受光部11を取り囲み、平面形状において角部を有するように配置される。
In the above, in order to ensure the frequency characteristics of the photoelectric conversion signal and to suppress noise superposition, each
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。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、受光部上のみ開口される。
入射効率を高めるには、開口部15はできるだけ深くエッチングする必要がある。この開口部15を形成するために層間絶縁膜等をエッチングする際、第3層間絶縁膜20上に形成されるレジストパターン25も、その表面よりエッチングされる。このため、レジストの膜厚が十分でない場合、エッチングにより第3層間絶縁膜20の上面が露出され、開口部でないところまで削られてしまう。
In order to increase the incidence efficiency, it is necessary to etch the
これに対し、レジストの膜厚を厚くすることが考えられるが、それでも、配線構造12上の一部の層間絶縁膜等がエッチングされてしまうという不具合が生じる。
On the other hand, it is conceivable to increase the thickness of the resist, but there is still a problem that a part of the interlayer insulating film on the
本発明の半導体集積回路装置の製造方法は、受光部を含む半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、前記層間絶縁膜上にレジストを塗布する工程と、前記レジストをレジストパターンに形成する工程と、前記レジストパターンを硬化する工程と、前記レジストパターンをマスクとして、前記層間絶縁膜をエッチングする工程と、を具備し、レジストパターンは、平面形状で角を有さない形状にて、受光部上が開口することを特徴とするものである。 The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention includes a step of forming an interlayer insulating film on a semiconductor substrate including a light receiving portion, a step of applying a resist on the interlayer insulating film, and forming the resist in a resist pattern. And a step of curing the resist pattern, and a step of etching the interlayer insulating film using the resist pattern as a mask. The resist pattern has a planar shape with no corners and receives light. The upper part is open.
本発明によれば、受光部を有する半導体集積回路装置の製造方法において、開口部を形成する際に、開口部以外の部分がエッチングされることを抑制することができる。 According to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a light receiving portion, it is possible to suppress etching of portions other than the opening when the opening is formed.
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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本実施の形態における光検出器50の概略の平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of a
図2は、図1に示す直線B−B’を通り半導体基板54Aに垂直な断面での受光部51及び配線構造52を示す概略の断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the
反射光を検知する光検出器50は、半導体基板54Aの表面に受光部51を有する。受光部51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74を含む。PD拡散層74は、例えば、高濃度のn型不純物を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74は分離拡散層73により分離される。分離拡散層73は、半導体基板54A表面に、例えば、高濃度のp型不純物を拡散したアノード領域として形成される。PD拡散層74をカソード領域として形成することで、レーザ光の反射光が受光部51に入射することで生成する電荷のうち、電子のみを集めることができる。
The
光検出器50は、半導体基板54A上に、ゲート酸化膜54Bを成膜し、第1層間絶縁膜56、第1金属層57、第2層間絶縁膜58、第2金属層59、第3層間絶縁膜60が順次積層される。第1金属層57及び第2金属層59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。第1金属層57には、パターニングにより、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53Bとが形成される。
In the
ここで、図1に示すように、本実施形態では、配線構造52は半導体基板54A上に形成され、平面形状で受光部51を四角形の領域で囲むように配置される。したがって、配線構造52が配置されることで形成される四隅には、角部が形成される。
Here, as shown in FIG. 1, in the present embodiment, the
さらに、配線構造52は、各PD拡散層74及び分離拡散層73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53B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で発生した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。
Furthermore, the
各PD拡散層74及び分離拡散層73と配線構造52とが接続された後、第2層間絶縁膜58を形成する。なお、本実施形態では、各層間絶縁膜は、例えば、TEOS(Tetra-ethoxy-silane)やBPSG(Borophosphosilicate Glass)、SOG(Spin on Glass)によって形成される。
After each
各金属層と層間絶縁膜とが積層された後、エッチングにより、受光部51上に開口部55を形成する。開口部55は、受光部51に対する反射光の入射効率を高めるために形成する。
After each metal layer and the interlayer insulating film are stacked, an
開口部55を形成するために、まず、第3層間絶縁膜60上にレジストを塗布する。レジストは、開口部形成時にエッチングされても、第3層間絶縁膜60が露出されない程度の厚みを有するように積層される。レジストを露光、現像して、受光部51上が開口されたレジストパターン65が形成される。その後、レジストにポストベークが施され、硬化される。硬化されたレジストをエッチングマスクとして用い、受光部51上に開口部55が形成される。
In order to form the
図3は、従来の開口部の形状、すなわちレジストパターン25の形状を表した斜視図である。図3に示されるように、従来では、開口部15は角部を有する形状、例えば四角形となるように形成されていた。これについて、以下に説明を加える。なお、図中の番号は、従来の光検出器10を表した図9及び図10と共通となるように付されている。
FIG. 3 is a perspective view showing the shape of the conventional opening, that is, the shape of the
レジストパターン25は、第3絶縁膜20上にレジストを塗布し、露光し、現像して形成される。図4は、図3のレジストにポストベークを施した後の、レジストパターン25の平面図である。図中の矢印は、応力を表す。
The
図4に示すように、ポストベーク後のレジストパターン25にはクラックが生じる。このようなクラックは、厚い膜厚のレジストを硬化したことで、レジストパターン25の開口部15の角部に集中する応力が過多となり、レジストに応力破壊が起こることで生じる。図11は、この応力破壊を説明するための、レジスト膜40の境界部分の模式的な断面図である。同図には基板42の上に積層したレジスト膜40に形成されたパターンの境界部分が示されている。図11に示すように、レジストによっては、レジスト膜40のエッジ44が尖頂形状となるものがある。尖頂形状のエッジ44では先端の厚さ(レジスト膜40の上面46と側面48とに挟まれるレジスト膜40の厚さ)が、例えば、丸まった形状のエッジなどと比べるとエッジの先端から遠い位置まで薄い状態となる。このため、開口部15の角部に対応するエッジ44から、応力破壊が生じやすい。例えば、現像後にレジストをポストベークする際に生じる応力によって、開口部15に位置するエッジ44に亀裂(クラック)が生じる。
As shown in FIG. 4, a crack occurs in the
クラックが生じたレジストパターン25をエッチングマスクとして用いてエッチングを行うと、クラック下の第3層間絶縁膜20もエッチングされる。これにより、開口部15の形状に、クラックの形状が反映されてしまう。
When etching is performed using the resist
図5は、従来の形状の開口部15を隣接して形成した場合の、レジストパターン25のクラックの発生の状況を示したものである。図5に示すように、クラックは、開口部15が隣接して配置される側(隣接開口部側)の開口部15の角部よりも、開口部15が隣接して配置されない側(非隣接開口部側)の開口部15の角部に発生しやすい。これは、隣接開口部側では(d,e)、(c、f)で応力が分散されるのに対し、非隣接開口部側ではa、b、g、hの各点に応力が集中するためである。
FIG. 5 shows the state of occurrence of cracks in the resist
図6は、本実施形態におけるレジストパターン25の平面図である。図中の矢印は応力を表す。なお、図中の番号は、本実施形態の光検出器50を表した図1及び図2と共通となるように付されている。
FIG. 6 is a plan view of the resist
図1に示すように、本実施形態では、開口部55は平面形状で角を有さない形状となるように開口される。このため、開口部55を形成するためのレジストパターン65も開口部55と同形状に形成される。したがって、図6に示すように、レジストパターン65も平面形状で角を有さない形状に形成されるため、レジストの硬化による応力が分散される。これにより、レジストパターン65に発生するクラックを抑制できる。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, the
なお、本発明は、上記実施形態に記載された、開口部55の平面形状が配線構造52の角部に対応する部分が円弧となるように、レジストパターン65が形成されるものに限定されない。配線構造52の角部に対応する部分が面取りされた開口部55の平面形状となるようにレジストパターンを形成することによっても応力を分散させることができ、レジストパターンの応力破壊を抑制できる。したがって、例えば、図7に示されるように、開口部55の平面形状が8角形となるようなレジストパターンであってもよい。また、8角形以上の多角形であってもよい。
Note that the present invention is not limited to the one in which the resist
さらに、図8に示されるように、隣接して開口部55が形成される場合、開口部55の平面形状は、隣接開口部側は下層の配線構造52と相似形状に形成され、非隣接開口部側は円弧となるように、レジストパターン65を形成することもできる。これは、隣接開口部側の角部は隣接する開口部の角部によって応力が分散されるためクラックが生じにくく、したがって、非隣接開口部側にのみ応力集中が緩和される形状が採用される。
Furthermore, as shown in FIG. 8, when the
また、以上のように、本発明は、開口部を形成する際のマスクの変更以外に、新たな装置や工程を導入する必要が無い。 Further, as described above, the present invention does not require introduction of a new apparatus or process other than changing the mask when forming the opening.
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、14A,54A 半導体基板、14B,54B ゲート酸化膜、15,55 開口部、16,56 第1層間絶縁膜、17,57 第1金属層、18,58 第2層間絶縁膜、19,59 第2金属層、20,60 第3層間絶縁膜、21 ウェハ、25,65 レジストパターン、33,73 分離拡散層、34,74 PD拡散層、40 レジスト膜、44 エッジ。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記半導体基板上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上にレジストを塗布する工程と、
前記レジストをレジストパターンに形成する工程と、
前記レジストパターンを硬化する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記層間絶縁膜をエッチングし前記受光部上に開口部を形成する工程と、
を具備する半導体集積回路装置の製造方法において、
前記レジストパターンは、前記開口部を形成するための開口を複数隣接して形成され、
前記各開口の平面形状は、他の前記開口が隣接して配置されない部分のみにて角を有さない形状であること、を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 In the semiconductor substrate including the light receiving part,
Forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate;
Applying a resist on the interlayer insulating film;
Forming the resist into a resist pattern;
Curing the resist pattern;
Etching the interlayer insulating film using the resist pattern as a mask to form an opening on the light receiving portion;
In a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device comprising:
The resist pattern is formed adjacent to a plurality of openings for forming the opening,
The planar shape of each opening, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim, that other of said opening has a shape having no corners at only the portion that is not disposed adjacent.
前記半導体基板上に、平面形状で角部を成すように前記受光部を取り囲む配線構造を形成する工程と、
前記半導体基板及び前記配線構造上に層間絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜上にレジストを塗布する工程と、
前記レジストをレジストパターンに形成する工程と、
前記レジストパターンを硬化する工程と、
前記レジストパターンをマスクとして、前記層間絶縁膜をエッチングし前記受光部上に開口部を形成する工程と、
を具備する半導体集積回路装置の製造方法において、
前記レジストパターンは、前記開口部を形成するための開口を複数隣接して形成され、
前記各開口の平面形状は、他の前記開口に隣接しない部分のみにて前記角部に対応する部分が面取りされた形状であること、を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。 In the semiconductor substrate including the light receiving part,
Forming a wiring structure that surrounds the light receiving portion so as to form a corner portion in a planar shape on the semiconductor substrate;
Forming an interlayer insulating film on the semiconductor substrate and the wiring structure;
Applying a resist on the interlayer insulating film;
Forming the resist into a resist pattern;
Curing the resist pattern;
Etching the interlayer insulating film using the resist pattern as a mask to form an opening on the light receiving portion;
In a method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device comprising:
The resist pattern is formed adjacent to a plurality of openings for forming the opening,
The planar shape of each opening, a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim, that portion corresponding to the corner portion only at the portion which is not adjacent to the other of said opening has a shape which is chamfered.
3. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 2, wherein the chamfered shape of a portion corresponding to the corner portion is an arc.
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