JP7282500B2 - 半導体装置、機器、半導体装置の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、半導体装置、機器、半導体装置の製造方法に関する。
光電変換装置（固定撮像装置）として用いられるような、複数の半導体層を積層し、複数の半導体層の間の複数の構造体が接合された半導体装置が知られている。特許文献１には、半導体素子層と、複数の配線層と複数の絶縁膜により形成された積層配線部と、複数の配線層のうちの一つに形成された外部接続電極と、半導体素子層から積層配線部にかけて凹状に形成された開口部４００を備える半導体装置が開示されている。
特開２０１０－１０９１３７号公報
ここで、特許文献１では、絶縁膜のはがれを防止するために、積層配線部の内部の凹部の近くにガードリングを形成している。しかし、凹部の近くにガードリングが配置されており、製造時や使用時における静電気の影響により半導体層にある素子の破壊やガードリングの破壊を引き起こし、半導体装置の信頼性が低下してしまう可能性がある。
そこで、本発明は、半導体装置の信頼性が向上することを目的とする。
本発明の第１の態様は、
基板と、
半導体層と、
前記基板と前記半導体層との間に、積層された複数の配線層と積層された複数の絶縁膜とから構成される配線構造体部と、
を備え、
前記半導体層および前記配線構造体部には、前記配線構造体部が有する外部接続電極に接続部材を接続するための開口部が形成されており、
前記半導体層は、前記開口部の外周を囲う、絶縁膜が埋め込まれている分離領域を有し、
前記配線構造体部は、前記開口部の外周を囲う、前記複数の配線層により形成されたガードリングを有し、
前記開口部に最も近い前記ガードリングと前記開口部との距離は、前記開口部に最も近い前記分離領域と前記開口部との距離よりも大きく、
前記基板と前記半導体層との積層方向から見て、前記開口部に最も近い前記分離領域の
外周を囲うように、前記開口部に最も近い前記ガードリングが構成されている、
ことを特徴とする半導体装置である。
本発明の第２の態様は、
基板と、絶縁膜が埋め込まれている分離領域を有する半導体層と、積層された複数の配線層と積層された複数の絶縁膜とから構成される配線構造体部と、を備え、前記配線構造体部が前記基板と前記半導体層との間に配された部材を用意するステップと、
前記配線構造体部に含まれる外部接続電極の一部を外部に露出させる開口部を、前記半導体層および前記配線構造体部に形成するステップと、
を有し、
前記配線構造体部は、前記複数の配線層により形成されたガードリングを有しており、
前記開口部を形成するステップでは、
１）前記開口部に最も近い前記ガードリングと前記開口部との距離が、前記開口部に最も近い前記分離領域と前記開口部との距離よりも大きくなるように、かつ、２）前記基板と前記半導体層との積層方向から見て、前記開口部に最も近い前記ガードリングが、前記開口部に最も近い前記分離領域の外周を囲うように、前記開口部を形成する、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
本発明によれば、半導体装置の信頼性が向上する。
実施形態１に係る半導体装置を示す模式図 実施形態１に係る半導体装置の断面図 実施形態１に係る半導体装置の透視平面図 実施形態１に係る半導体装置の製造方法を示すフロー 実施形態１に係る第１半導体部品の製造過程を示す断面図 実施形態１に係る第１半導体部品の製造過程を示す断面図 実施形態１に係る第２半導体部品の製造過程を示す断面図 実施形態１に係る第２半導体部品の製造過程を示す断面図 実施形態１に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 実施形態１に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 実施形態１に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例１に係る半導体装置の断面図 変形例１および変形例２に係る半導体装置の透視平面図 変形例２に係る半導体装置の断面図 変形例３に係る半導体装置の断面図 変形例３および変形例４に係る半導体装置の透視平面図 変形例４に係る半導体装置の断面図 実施形態２に係る第１，第２半導体部品の製造方法を示すフロー 実施形態２に係る半導体装置の製造方法を示すフロー 実施形態２に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 実施形態２に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 実施形態２に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 実施形態２に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 実施形態２に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 実施形態２に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例５および変形例８に係る半導体装置の製造方法を示すフロー 変形例５に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例５に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例５に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例５に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例５に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例６および変形例７に係る半導体装置の製造方法を示すフロー 変形例６に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例８に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例８に係る半導体装置の製造過程を示す断面図 変形例８に係る半導体装置の製造過程を示す断面図
以下、図面を参照して、本発明を実施するための実施形態を説明する。なお、以下の説明および図面において、複数の図面にわたって共通の構成については共通の符号を付している。そのため、複数の図面を相互に参照して共通する構成を説明し、共通の符号を付した構成については適宜説明を省略する。
＜実施形態１＞
図１は、本実施形態に係る半導体装置ＡＰＲを説明する模式図である。半導体装置ＡＰＲは、半導体層１００および半導体層２００を含む半導体デバイスＩＣのほかに、半導体デバイスＩＣを実装するためのパッケージＰＫＧを含む。本実施形態では、半導体装置ＡＰＲは、光電変換装置である。半導体デバイスＩＣは、画素回路ＰＸＣがマトリックス配列された画素領域ＰＸとその周辺の周辺領域ＰＲを有する。周辺領域ＰＲには、周辺回路を設けることができる。
また、半導体装置ＡＰＲは、機器ＥＱＰに備えられている。ここで、機器ＥＱＰは、光学系ＯＰＴ、制御装置ＣＴＲＬ、処理装置ＰＲＣＳ、表示装置ＤＳＰＬ、記憶装置ＭＭＲＹおよび機械装置ＭＣＨＮの少なくともいずれかを備え得る。機器ＥＱＰについては、後述にて詳細に説明する。
図２は、本実施形態に係る半導体装置ＡＰＲの断面図である。半導体装置ＡＰＲは、積層された半導体層１００および半導体層２００を備える。この積層されている方向（Ｚ軸方向）に半導体装置ＡＰＲが切断されたものが、図２が示す断面図である。半導体装置ＡＰＲは、半導体層１００と半導体層２００との間に配置された配線構造体０１０および配線構造体０２０を備える。ここで、半導体層１００と配線構造体０１０とを備えるものが第１半導体部品００１であり、半導体層２００と配線構造体０２０とを備えるものが第２半導体部品００２である。ここで、配線構造体０１０と配線構造体０２０はそれぞれ、後述するように、積層された複数の配線層と積層された複数の絶縁膜を有する。このため、配線構造体０１０と配線構造体０２０とが接合されたものを、半導体装置ＡＰＲにおける配線構造体部ということもできる。半導体装置ＡＰＲは、第１半導体部品００１と第２半導体部品００２とが接合されることによって構成されている。
半導体装置ＡＰＲにおいて、配線構造体０１０と配線構造体０２０とが接合されている。より詳細には、配線構造体０１０と配線構造体０２０とは、配線構造体０１０の接合領域３１１と配線構造体０２０の接合領域３２１とによって構成される接合面３００において接合される。なお、接合面３００は、接合領域３１１の表面と接合領域３２１の表面とを含むものである。
また、半導体装置ＡＰＲは、外部接続電極１１１ｂの一部を外部に露出させる、外部接続電極１１１ｂに接続部材を接続するための開口部４００を有する。開口部４００は、第２半導体部品００２の半導体層２００から第１半導体部品００１の外部接続電極１１１ｂや半導体層１００に向かって形成される空間である。
なお、図２では、半導体層１００と半導体層２００とが積層される方向を積層方向Ｚと、積層方向Ｚに直交する方向を直交方向Ｘ，Ｙとして示している。ここで、直交方向Ｘと直交方向Ｙは互いに直交する。また、以下では、Ｚ軸方向において、半導体層１００に対して半導体層２００が配置される側を「上」と定義して、Ｚ軸方向において「上」と反対の方向を「下」と定義する。
（配線構造体０１０について）
配線構造体０１０は、絶縁膜１０３、コンタクトプラグ１０４、配線層１０５、絶縁膜１０６、配線層１０７、ビアプラグ１０８、絶縁膜１０９、ビアプラグ１１０、配線層１１１ａ、外部接続電極１１１ｂを含む。また、配線構造体０１０は、配線層１１１ａの上に配置された絶縁膜１１２と、導電体部１１３ａを含む。
ビアプラグ１０８は、配線層１０５と配線層１０７を接続する。
ビアプラグ１１０は、配線層１０７と配線層１１１ａを接続する。
配線層１１１ａは、外部から接続するための外部接続電極１１１ｂと同時に形成される。
外部接続電極１１１ｂは、例えば、主成分をアルミニウムとする電極である。また、外部接続電極１１１ｂは、主成分よりも少ない副成分としてシリコンや銅を含有しうる。外部接続電極１１１ｂは、半導体装置ＡＰＲにおいて外部に露出されている必要があるため、積層方向において空間である開口部４００の下に位置する。
導電体部１１３ａは、絶縁膜１１２に設けられた凹部の中に埋め込まれたダマシン構造を有する。導電体部１１３ａの少なくとも一部は、配線層１１１ａに接続している。
導電体部１１３ａは、本実施形態では、トレンチおよびビアを有するようなデュアルダマシン構造を有している。導電体部１１３ａのうち、デュアルダマシン構造のトレンチに対応する領域の一部が、導電体部２１３ａと接合する接合領域３１１を構成する。導電体部１１３ａのうち、デュアルダマシン構造のビアに対応する領域の一部が、配線層１１１ａと接続する接続領域３１２を構成する。
（配線構造体０２０について）
配線構造体０２０は、絶縁膜２０３、コンタクトプラグ２０４、配線層２０５、絶縁膜２０６、配線層２０７、ビアプラグ２０８、絶縁膜２０９、配線層２１０、ビアプラグ２１１を含む。配線構造体０２０は、さらに、絶縁膜２１２と、導電体部２１３ａを含む。さらに、配線構造体０２０は、ガードリング２４０を有している。
ビアプラグ２０８は、配線層２０５と配線層２０７を接続し、ビアプラグ２１１は配線層２０７と配線層２１０を接続する。
ガードリング２４０は、コンタクトプラグ２０４、配線層２０５、ビアプラグ２０８、配線層２０７、ビアプラグ２１１、配線層２１０を形成する工程において形成され、開口部４００の外周を囲う構成である。従って、ガードリング２４０は、複数の配線層によって形成されている。ここで、ガードリング２４０は、半導体層２００のうちの、分離領域２３０に対して開口部４００とは反対側の部分へ電気的に接続している。
導電体部２１３ａは、絶縁膜２１２に設けられた凹部の中に埋め込まれたダマシン構造を有する。導電体部２１３ａの少なくとも一部は、配線層２１０に接続している。本実施形態では、導電体部２１３ａは、デュアルダマシン構造を有している。導電体部２１３ａのうち、デュアルダマシン構造のトレンチに対応する領域の一部が、導電体部１１３ａと接合する接合領域３２１を構成する。導電体部２１３ａのうち、デュアルダマシン構造の
ビアに対応する領域の一部が、配線層２１０と接続する接続領域３２２を構成する。
なお、導電体部１１３ａ、２１３ａの主成分は好ましくは銅であるが、これに限定されることはなく、導電体部１１３ａ、２１３ａの主成分は金や銀であってもよい。絶縁膜１１２、２１２の主成分は好ましくはシリコン化合物である。また、絶縁膜１１２、２１２は、金属の拡散を防止する膜（例えばＳＩＮ膜）と酸化膜を積層した膜構造などのように、複数の材質からなる複層構成であってもよい。これによれば、第１半導体部品００１と第２半導体部品００２との接合時に生じたアライメントズレによる導電体部１１３ａ、２１３の接合ズレによる金属の拡散の影響を防ぐことができる。なお、絶縁膜１１２、２１２の主成分は樹脂であってもよい。
（半導体層１００の構成）
半導体層１００には、素子分離１０１、複数のトランジスタのゲート電極１０２が設けられている。なお、光電変換装置としての半導体装置ＡＰＲでは、半導体層１００の集積回路には、画素信号を処理する、ＡＤ変換回路やノイズ除去回路などの信号処理回路を含むことができる。また、半導体層１００を「基板」、または「半導体基板」と呼ぶことができる。
素子分離１０１は、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）構造を有しており、半導体層１００の素子領域（活性領域）を画定する。
複数のゲート電極１０２は、ＣＭＯＳ回路を構成しうる。ゲート電極１０２のソース・ドレインは、コバルトシリサイドやニッケルシリサイドなどのシリサイド層を有しうる。ゲート電極１０２のトランジスタのゲート電極は、シリサイド層や金属層、金属化合物層を有しうる。ゲート電極１０２のゲート絶縁膜は、窒化シリコン膜あるいは金属酸化膜であり得る。
（半導体層２００について）
半導体層２００には、素子分離２０１、転送ゲート２０２、フォトダイオード２２０、フローティングディフュージョン２２１、分離領域２３０が設けられている。
素子分離２０１は、ＳＴＩ構造を有し、半導体層２００の素子領域（活性領域）を画定する。
転送ゲート２０２は、フォトダイオード２２０の電荷を、フローティングディフュージョン２２１に転送する。
また、半導体層２００には、フォトダイオード２２０で生成された電荷を画素信号に変換する画素回路ＰＸＣが設けられている。画素回路ＰＸＣは、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ、選択トランジスタなどの画素トランジスタを含むことができる。
なお、光電変換装置として用いられる半導体装置ＡＰＲでは、半導体層２００の上に、金属酸化膜３３１、反射防止膜３３２、絶縁膜３３３、カラーフィルタ３１４、マイクロレンズ３１５が配置されている。絶縁膜３３３中に、例えばタングステンなどの金属膜で形成されるＯＢ領域を形成するための遮光膜や、各画素の光が混色しないように分離のための遮光壁を含むことができる。
分離領域２３０は、絶縁膜が埋め込まれており、半導体層２００を上下方向（Ｚ軸方向）に貫通している。分離領域２３０によれば、半導体装置ＡＰＲにダメージを与える静電気やプラズマなどが半導体層２００（半導体装置ＡＰＲ）の内部に伝搬することを抑制す
ることができる。
［開口部と分離領域とガードリングとの配置関係］
図３は、図２が示す本実施形態に係る半導体装置ＡＰＲの開口部４００と分離領域２３０とガードリング２４０と外部接続電極１１１ｂの配置関係を、上（Ｚ軸方向）から透視した平面図で示している。ここでは、開口部４００の外周を囲うように分離領域２３０が設けられている。なお、分離領域２３０の外周には、ガードリング２４０が構成されており、ガードリングは半導体層２００に接続される。また、図３が示すガードリング２４０は、複数のガードリング２４０のうち、開口部４００を最も内側で囲うガードリングである。従って、図３では、開口部４００とガードリング２４０との間に、分離領域２３０が配置されている。より詳細には、開口部４００に最も近いガードリング２４０と開口部４００との距離よりも、開口部４００との距離が短い分離領域２３０が１つ以上存在している。つまり、開口部４００に最も近いガードリング２４０と開口部４００との距離は、開口部４００に最も近い分離領域２３０と開口部４００との距離よりも大きい。なお、本実施形態では、２つの構成の間の距離とは、当該２つの構成の間隔を示し、より詳細には、一方の構成における他方の構成に最も近い端から、当該他方の構成における当該一方の構成に最も近い端までの最短距離を示す。
なお、図３では、外部接続電極１１１ｂは、上から見て、分離領域２３０の内側まで広がっている構成であるが、分離領域２３０より外側まで広がっている構成でもよいし、ガードリング２４０の外側まで広がっている構成でもよい。
このようなガードリング２４０と分離領域２３０との位置関係によれば、分離領域２３０によってガードリング２４０がアンテナとして動作することを抑制できるため、静電気やプラズマを取得して半導体装置ＡＰＲにダメージを与える可能性を抑制できる。さらに、半導体層２００に対してドライエッチングを行って開口部４００を形成する際のプラズマによるチャージアップによって、半導体装置ＡＰＲの破壊やガードリング２４０の破壊を引き起こす可能性も低減することができる。従って、半導体装置ＡＰＲの信頼性が向上する。
［第１半導体部品００１、第２半導体部品００２、半導体装置ＡＰＲの製造方法］
図４Ａ～図４Ｃのフローチャートを用いて、第１半導体部品００１、第２半導体部品００２、半導体装置ＡＰＲの製造方法を説明する。以下では、第１半導体部品００１の製造方法と第２半導体部品００２の製造方法を順に説明し、その後、第１半導体部品００１と第２半導体部品００２を用いた半導体装置ＡＰＲの製造方法を説明する。なお、以下の製造方法は、人である作製者が半導体装置ＡＰＲなどを製造するものとしてもよいし、製造装置などによって当該製造方法が行われてもよい。
（第１半導体部品００１の製造方法）
まず、図４Ａのフローチャート、および第１半導体部品００１の製造工程における外観図（断面図）である図５Ａ～図６Ｂを用いて、第１半導体部品００１の製造方法を説明する。
Ｓ１１０１において、まず、図５Ａに示す第１半導体部品００１の一部である部品Ｐ１が準備（用意）される。部品Ｐ１は、半導体層１００、素子分離１０１、ゲート電極１０２、絶縁膜１０３、コンタクトプラグ１０４を有する。さらに、部品Ｐ１は、配線層１０５、絶縁膜１０６、配線層１０７、配線層１０５と配線層１０７を接続するビアプラグ１０８を有する。なお、これらの構成は半導体装置では一般的であり、ここに至るまでの製造工程の説明は省略する。
Ｓ１１０２において、絶縁膜１０６上に絶縁膜１０９が形成される。絶縁膜１０９は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、炭素含有シリコン酸化膜、フッ素含有シリコン酸化膜などである。また、絶縁膜１０９の層構成としては、１種類の材質からなる単層構成であってもよいし、複数の材質からなる複層構成であってもよい。次に、絶縁膜１０９の表面からエッチングにより溝が形成され、ＰＶＤやＣＶＤにより表面の全域にわたり導電体を形成して溝を導電体によって埋め込まれる。化学機械研磨やエッチバックなどにより表面の導電体を除去されることで、図５Ａに示すように、絶縁膜１０９の内部にビアプラグ１１０が形成される。
Ｓ１１０３において、絶縁膜１０９上に、導電体（導電体膜）が形成される。導電体の材質は、アルミニウムなどが適する。そして、導電体は、パターンニングされる。パターニングは、フォトリソグラフィとエッチングにより行われ、導電体の一部は配線層１１１ａに形成される。また、同様に、パターンニングによって、導電体の一部は外部接続電極１１１ｂに形成される。なお、本実施形態では、配線層は、配線層１０５と配線層１０７と配線層１１１ａとの３層であるが、配線層の数は任意に選択可能である。また、本実施形態では、半導体層１００の表面にＭＯＳトランジスタが配置されているものとするが、これに限ったものではない。例えば、ＭＯＳキャパシタ、トレンチキャパシタ、半導体層１００の一部を利用した抵抗、ゲート電極１０２を利用した抵抗などを当該表面に配置することも可能である。また、配線層間にＭＩＭキャパシタなどを配置することも可能である。
Ｓ１１０４において、図５Ａに示すように、絶縁膜１０９上に絶縁膜１１２が形成される。絶縁膜１１２は、例えば、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、炭素含有シリコン酸化膜、フッ素含有シリコン酸化膜などである。ここで、例えば、シリコン酸化膜を形成したのちに化学機械研磨による平坦化を行うことによって、次工程以降で、段差起因で生じる不具合を低減することができる。また、絶縁膜１１２の層構成としては、１種類の材質からなる単層構成であってもよい。また、金属の拡散を防止する層（例えばシリコン窒化層やシリコン炭化層）とシリコン酸化層を積層した膜構造などのように、複数の材質からなる複層構成であってもよい。これによれば、第１半導体部品００１と第２半導体部品００２との接合時に生じたアライメントズレによる導電体部１１３ａ、２１３の接合ズレによる金属の拡散の影響を防ぐことができる。
Ｓ１１０５において、図５Ｂに示すように、導電体部を埋め込むための複数の凹部１１３０が絶縁膜１１２に形成される。複数の凹部１１３０の少なくとも一部は、配線層１１１ａに達するビアホールを有するように形成される。なお、凹部１１３０は半導体装置ＡＰＲにおいて適切な密度であるように配置される。ここで、凹部１１３０は、トレンチおよびトレンチの底に配置されるビアホールを含む。
Ｓ１１０６において、図６Ａに示すように、絶縁膜１１２上に、導電体１１５が表面の全域にわたって形成される。この際、凹部１１３０は、導電体１１５によって埋め込まれる。導電体１１５の材質としては、銅が適している。
Ｓ１１０７において、図６Ｂに示すように、化学機械研磨法により、絶縁膜１１２よりも上部に存在する導電体１１５が除去されて、接合領域３１１および接続領域３１２を含むような導電体部１１３ａが形成される。ここで、凹部１１３０におけるトレンチは接合領域３１１に形成され、凹部１１３０におけるビアホールは接続領域３１２に形成される。以上により、接合前の第１半導体部品００１が形成される。
なお、この化学機械研磨時に、半導体装置ＡＰＲにおいて適切な密度であるように導電体部１１３ａが形成されるため、化学機械研磨によるディッシングやエロージョンが抑制
される。よって、接合前の第１半導体部品００１の表面の平坦性が向上する。従って、第１半導体部品００１と第２半導体部品００２との接合の際の段差起因により生じる不具合を低減することができる。
（第２半導体部品００２の製造方法）
つづいて、図４Ｂのフローチャート、および第２半導体部品００２の製造工程における外観図（断面図）である図７Ａ～図８Ｂを用いて、第２半導体部品００２の製造方法を説明する。
Ｓ１２０１において、図７Ａに示す、第２半導体部品００２の一部である部品Ｐ２が準備（用意）される。部品Ｐ２は、半導体層２００、素子分離２０１、転送ゲート２０２、絶縁膜２０３、コンタクトプラグ２０４を有する。部品Ｐ２は、さらに、配線層２０５、絶縁膜２０６、配線層２０７、ビアプラグ２０８とを有する。部品Ｐ２は、さらに、絶縁膜２０９、配線層２１０、ビアプラグ２１１を有する。ここで、ビアプラグ２０８は、配線層２０５と配線層２０７を接続し、ビアプラグ２１１は、配線層２０７と配線層２１０を接続する。部品Ｐ２は、さらに、コンタクトプラグ２０４、配線層２０５、ビアプラグ２０８、配線層２０７、ビアプラグ２１１、配線層２１０を形成する工程で形成されるガードリング２４０を有している。なお、これらの構成は半導体装置では一般的であり、ここに至るまでの製造工程の説明は省略する。
ここで、半導体層２００には、フォトダイオード２２０とフローティングディフュージョン２２１が設けられている。また、半導体層２００には、分離領域２３０が形成される。分離領域２３０は、Ｓ１３０２において第１半導体部品００１と第２半導体部品００２との接合時の薄化する際に露出する深さが好ましく、ＳＩＮ膜などの絶縁膜が埋め込まれて形成されている。なお、本実施形態では、配線層数は３層から構成されているが、配線層数は任意に選択可能である。
また、本実施形態では、半導体層２００の表面にＭＯＳトランジスタを配置しているものとするが、これに限ったものではない。例えば、ＭＯＳキャパシタ、トレンチキャパシタ、半導体層２００の一部を利用した抵抗、ゲート電極を利用した抵抗などを配置することも可能である。また、配線層間にＭＩＭキャパシタなども配置することも可能である。
Ｓ１２０２において、絶縁膜２０９上に絶縁膜２１２が形成される。絶縁膜２１２は、絶縁膜１１２と同様の部材である。
Ｓ１２０３において、Ｓ１１０５と同様に、図７Ｂに示すように、絶縁膜２１２に導電体部を埋め込むための複数の凹部２１３０が形成される。凹部２１３０はトレンチと、トレンチの底に配置されたビアホールを含む。複数の凹部２１３０の少なくとも一部は配線層２１０に達するビアホールを有するように形成される。なお、この凹部２１３０は、半導体装置ＡＰＲにおいて適切な密度であるように配置される。
Ｓ１２０４において、Ｓ１１０６と同様に、図８Ａに示すように、導電体２１５が、絶縁膜２１２の表面の全域にわたって形成される。この際、凹部２１３０は導電体２１５によって埋め込まれる。導電体２１５の材質としては銅が適する。
Ｓ１２０５において、Ｓ１１０７と同様に、図８Ｂに示すように、化学機械研磨により絶縁膜２１２よりも上部に存在する導電体２１５が除去されて、配線層２１０に接続される導電体部２１３ａが形成される。ここで、凹部２１３０におけるトレンチは、接合領域３２１に形成され、凹部２１３０におけるビアホールは、接続領域３２２に形成される。以上により、接合前の第２半導体部品００２が形成される。
なお、この化学機械研磨時に、凹部２１３０は半導体装置ＡＰＲにおいて適切な密度であるように配置されているので、化学機械研磨によるディッシングやエロージョンが抑制される。よって、接合前の第２半導体部品００２の表面の平坦性が向上する。
（半導体装置ＡＰＲの製造方法）
つづいて、図４Ｃのフローチャート、および半導体装置ＡＰＲの製造工程における外観図（断面図）である図９～図１１を用いて、半導体装置ＡＰＲの製造方法を説明する。
Ｓ１３０１において、図９に示すように、図８Ｂが示す第２半導体部品００２を上下反転させて、第１半導体部品００１と第２半導体部品００２を接合面３００において接合させる。当該接合によって、第１半導体部品００１の上に第２半導体部品００２が積層された構造を有する部材が形成される。この際、第１半導体部品００１と第２半導体部品００２の表面が平坦なので、接合不良の発生が低減されている。例えば、当該接合は、プラズマ活性化接合法により仮接合を行い、その後、およそ３５０℃の熱処理を行うことで接合面３００の絶縁膜１１２と絶縁膜２１２とを接合し、また、導電体部１１３ａと導電体部２１３ａとを接合することで行われる。これにより、半導体層１００と、半導体層２００と、積層された複数の配線層と積層された複数の絶縁膜とから構成される配線構造体部と、を備え、配線構造体部が半導体層１００と半導体層２００との間に配された部材を用意することができる。なお、上述のように、配線構造体部とは、配線構造体０１０と配線構造体０２０によって構成されるものである。
Ｓ１３０２において、図１０に示すように、第２半導体部品００２の半導体層２００が数十～数μｍ程度の厚さ（上下方向の長さ）まで薄化される。薄化の方法としては、バックグラインド、化学機械研磨、エッチングなどがある。また、ここでは、分離領域２３０が露出するまで薄化するのが好ましい。
Ｓ１３０３において、図１０に示すように、半導体層２００の上面に、金属酸化膜３３１、反射防止膜３３２、絶縁膜３３３が形成される。金属酸化膜３３１は、例えば、酸化ハフニウム膜、酸化アルミニウム膜などである。反射防止膜３３２は、例えば、酸化タンタル膜などである。絶縁膜３３３は、半導体装置において一般的に使用されている材質の中から任意に選択されてよい。例えば、絶縁膜３３３は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、炭素含有シリコン酸化膜、フッ素含有シリコン酸化膜などである。また、絶縁膜３３３の層構成としては、１種類の材質からなる単層構成であってもよいし、複数の材質からなる積層構成であってもよい。また図示はしないが、絶縁膜３３３中に、例えばタングステンなどの金属膜で形成されるＯＢ領域を形成するための遮光膜や、各画素の光が混色しないように分離のための遮光壁が形成されていてもよい。なお、半導体層２００の上には、カラーフィルタ３１４やマイクロレンズ３１５を形成することもできる。
Ｓ１３０４において、図１１に示すように、積層された層の最上層表面から絶縁膜１１２までの貫通するような空間である、外部接続電極１１１ｂと接続部材を接続するための開口部４００が形成される。開口部４００の形成のために、エッチングが行われており、当該エッチングのためにフォトレジスト４０００が用いられる。エッチングは、例えば、ドライエッチングにより行うことができる。なお、本実施形態では、配線構造体０２０に対するエッチングと半導体層２００に対するエッチングのいずれにおいても、ドライエッチングを用いる。
ここで、開口部４００に最も近いガードリング２４０と開口部４００との距離よりも、開口部４００との距離が短い分離領域２３０が１つ以上存在するように開口部４００が形
成されている。つまり、開口部４００に最も近いガードリング２４０と開口部４００との距離が、開口部４００に最も近い分離領域２３０と開口部４００との距離よりも大きくなるように、開口部４００が形成される。また、開口部４００を挟んだガードリング２４０の間隔Ｄ１は、開口部４００を挟んだ分離領域２３０の間隔Ｄ２よりも大きい。このように、開口部４００の外周に、分離領域２３０があることで半導体層２００にある素子へのドライエッチングで生じるチャージアップの影響を低減することができる。また、分離領域２３０の外周にガードリング２４０もあるので、ガードリング２４０がチャージアップの影響を受けて破壊される可能性を低減することができる。
Ｓ１３０５において、その後、ダイシングやワイヤボンディングにより、外部接続電極１１１ｂに接続した導電部材を開口部４００に形成するなどの後工程の組み立て工程を経て、半導体装置ＡＰＲが形成される。
なお、本実施形態では、第１半導体部品００１の配線構造体０１０に外部接続電極１１１ｂが形成されているが、これに限ったものではなく、第２半導体部品００２の配線構造体０２０に外部接続電極１１１ｂが形成されていてもよい。なお、第２半導体部品００２の配線構造体０２０に外部接続電極１１１ｂが形成されることによれば、開口部４００を浅くすることができる。また、例えば、第２半導体部品００２の配線構造体０２０に外部接続電極１１１ｂが形成されている場合には、第１半導体部品００１や半導体層１００の代わりに、単なる支持基板であるガラス基板などを用いてもよい。つまり、このような場合には、半導体層１００や配線構造体０１０は不要である。
このように、本実施形態によれば、製造工程を経る際に生じる静電気の影響で半導体層２００にある素子の破壊やガードリングの破壊を引き起こし、半導体装置の信頼性が低下する可能性を低減することができる。
（機器ＥＱＰについて）
以下、図１が示す、半導体装置ＡＰＲを備える機器ＥＱＰについて詳細に説明する。ここで、半導体装置ＡＰＲは、上述のように、半導体層１００を有する半導体デバイスＩＣのほかに、半導体デバイスＩＣを収容するパッケージＰＫＧを含むことができる。パッケージＰＫＧは、半導体デバイスＩＣが固定された基体と、半導体デバイスＩＣに対向するガラスなどの蓋体と、基体に設けられた端子と半導体デバイスＩＣに設けられた端子とを接続するボンディングワイヤやバンプなどの接続部材と、を含むことができる。
機器ＥＱＰは、光学系ＯＰＴ、制御装置ＣＴＲＬ、処理装置ＰＲＣＳ、表示装置ＤＳＰＬ、記憶装置ＭＭＲＹの少なくともいずれかを備えることができる。光学系ＯＰＴは、半導体装置ＡＰＲに結像するものであり、例えばレンズやシャッター、ミラーである。制御装置ＣＴＲＬは、半導体装置ＡＰＲを制御するものであり、例えばＡＳＩＣなどの光電変換装置である。
処理装置ＰＲＣＳは、半導体装置ＡＰＲから出力された信号を処理するものであり、ＡＦＥ（アナログフロントエンド）あるいはＤＦＥ（デジタルフロントエンド）を構成するための、ＣＰＵやＡＳＩＣなどの光電変換装置である。表示装置ＤＳＰＬは、半導体装置ＡＰＲで得られた情報（画像）を表示する、ＥＬ表示装置や液晶表示装置である。記憶装置ＭＭＲＹは、半導体装置ＡＰＲで得られた情報（画像）を記憶する、磁気デバイスや半導体デバイスである。記憶装置ＭＭＲＹは、ＳＲＡＭやＤＲＡＭなどの揮発性メモリ、あるいは、フラッシュメモリやハードディスクドライブなどの不揮発性メモリである。
機械装置ＭＣＨＮは、モーターやエンジンなどの可動部あるいは推進部を有する。機器ＥＱＰでは、半導体装置ＡＰＲから出力された信号を表示装置ＤＳＰＬに表示したり、機
器ＥＱＰが備える通信装置（不図示）によって外部に送信したりする。そのために、機器ＥＱＰは、半導体装置ＡＰＲが有する記憶回路や演算回路とは別に、記憶装置ＭＭＲＹや処理装置ＰＲＣＳをさらに備えることが好ましい。機械装置ＭＣＨＮは、半導体装置ＡＰＲから出力され信号に基づいて制御されてもよい。
また、機器ＥＱＰは、撮影機能を有する情報端末（例えばスマートフォンやウエアラブル端末）やカメラ（例えばレンズ交換式カメラ、コンパクトカメラ、ビデオカメラ、監視カメラ）などの電子機器に適する。カメラにおける機械装置ＭＣＨＮはズーミングや合焦、シャッター動作のために光学系ＯＰＴの部品を駆動することができる。
また、機器ＥＱＰは、車両や船舶、飛行体などの輸送機器であり得る。輸送機器における機械装置ＭＣＨＮは移動装置として用いられうる。輸送機器としての機器ＥＱＰは、半導体装置ＡＰＲを輸送するものや、撮影機能により運転（操縦）の補助および／または自動化を行うものに好適である。運転（操縦）の補助および／または自動化のための処理装置ＰＲＣＳは、半導体装置ＡＰＲで得られた情報に基づいて移動装置としての機械装置ＭＣＨＮを操作するための処理を行うことができる。あるいは、機器ＥＱＰは内視鏡などの医療機器や、測距センサなどの計測機器、電子顕微鏡のような分析機器であってもよい。
（効果）
本実施形態によれば、ガードリングがアンテナとして動作することを抑制できるため、静電気やプラズマを取得して半導体装置に影響を与える可能性を抑制できる。さらに、半導体層に対してドライエッチングを行って開口部を形成する際のプラズマによるチャージアップによって生じうる、半導体部品の破壊やガードリングの破壊を引き起こす可能性も低減することができる。よって、半導体装置の信頼性が向上する。
従って、本実施形態に係る半導体装置を用いれば、半導体装置の高性能化が可能である。そのため、例えば、半導体装置を輸送機器に搭載して、輸送機器の外部の撮影や外部環境の測定を行う際に優れた画質や測定精度を得ることができる。よって、輸送機器の製造、販売を行う上で、本実施形態に係る半導体装置を輸送機器へ搭載することを決定することは、輸送機器自体の性能を高める上で有利である。
［変形例１］
変形例１に係る半導体装置ＡＰＲでは、図１２が示すように、半導体装置ＡＰＲにおいて、外部接続電極１１１ｂの近傍に、導電体部１１３ａと導電体部２１３ａとの接合部３３０が設けられている。つまり、半導体装置ＡＰＲにおける第１半導体部品００１および第２半導体部品００２はそれぞれ、開口部４００に最も近いガードリング２４０と開口部４００との距離よりも、開口部４００との距離が短い導電体部１１３ａ，２１３ａを有している。なお、第１半導体部品００１および第２半導体部品００２はそれぞれ、この条件を満たす、導電体部１１３ａ、２１３ａを１つずつ有している場合に限らず、２以上有していてもよい。なお、開口部４００と導電体部１１３ａ，２１３ａとの距離は、開口部４００と分離領域２３０との距離よりも短くてもよいし長くてもよい。
図１３Ａおよび図１３Ｂは、図１２が示す半導体装置ＡＰＲの開口部４００と分離領域２３０とガードリング２４０と外部接続電極１１１ｂと接合部３３０の配置関係を上から透視した平面図を示している。図１３Ａでは、接合部３３０は一定の間隔をあけて周期的に配置されている。また、接合部３３０は、図１３Ｂが示すように、開口部４００を囲うようなリング状の形状でもよい。
絶縁体同士の接合よりも導電体同士の接合の強度は大きい傾向があるため、このように開口部４００近くに接合部３３０を設けることによれば、開口部４００にある接合界面の
接合強度を強くすることができる。よって、ワイヤボンディング時に生じるストレスによる接合界面のはがれによる不良を低減することができる。
［変形例２］
変形例２に係る半導体装置ＡＰＲでは、図１４が示すように、ガードリング３４０が、コンタクトプラグ２０４、配線層２０５、ビアプラグ２０８、配線層２０７、ビアプラグ２１１、配線層２１０、接合領域３１１を含むように構成されている。つまり、ガードリング３４０は、実施形態１におけるガードリング２４０と、導電体部１１３ａおよび導電体部２１３ａとが接続されている構成である。また、本変形例に係る半導体装置ＡＰＲでは、外部接続電極１１１ｂ上に接続される第２ガードリング３５０が形成されている。第２ガードリング３５０は、導電体部１１３ａにおける接続領域３１２および接合領域３１１と、導電体部２１３ａにおける接合領域３２１とを含むように構成されている。つまり、第２ガードリング３５０は、接続領域３１２および接合領域３１１と接合領域３２１とを接合することにより形成することができ、例えば、銅を主成分として構成される。
図１３Ｃは、図１４が示す半導体装置ＡＰＲの開口部４００と分離領域２３０とガードリング３４０と第２ガードリング３５０と外部接続電極１１１ｂの配置関係を上から透視した平面図を示している。本変形例では、上からみた半導体装置ＡＰＲの配置において、開口部４００の外周に第２ガードリング３５０が配置され、第２ガードリング３５０の外周に分離領域２３０が配置され、分離領域２３０の外周にガードリング３４０が配置されている。つまり、開口部４００に最も近いガードリング３４０と開口部４００との間に、第２ガードリング３５０が配置されている。
このように、開口部４００近くに第２ガードリング３５０を設けることにより、開口部４００にある接合界面の接合強度は強くなり、ワイヤボンディング時に生じるストレスによる接合界面のはがれによる不良を低減することができる。また、開口部４００を囲うようにガードリング３４０と第２ガードリング３５０が配置される構成となるため、素子領域への水分の侵入を抑制することができ、水分やイオンから素子を保護することができる。
［変形例３］
変形例３に係る半導体装置ＡＰＲでは、図１５が示すように、ガードリング３４０は、変形例２と同様に構成されている。また、絶縁膜１１２の構成のうち、配線層１１１ａおよび外部接続電極１１１ｂと接合領域３１１との間の一部をパッシベーション膜として機能する絶縁膜１１８が形成されている。より詳細には、ガードリング３４０と外部接続電極１１１ｂとの間に、パッシベーション膜である絶縁膜１１８が配置されている。絶縁膜１１８は、例えば窒素を含むシリコン化合物膜（例えばＳｉＮやＳｉＯＮ）である。
図１６Ａは、図１５が示す半導体装置ＡＰＲの開口部４００と分離領域２３０とガードリング３４０と外部接続電極１１１ｂの配置関係を上から透視した平面図を示している。ここで、当該配置関係は、実施形態１において図３が示す配置関係のガードリング２４０をガードリング３４０に置き換えたものと同様である。
このように、絶縁膜１１２の一部をパッシベーション膜で形成することによって、開口部４００はガードリング３４０とパッシベーション膜で囲われる構成である。このため、素子領域への水分の侵入を抑制することができ、水分やイオンから素子を保護することができる。
［変形例４］
変形例４に係る半導体装置ＡＰＲでは、図１７が示すように、変形例１～３の各構成要
素を組合わせた半導体装置を示している。具体的には、変形例４に係る半導体装置ＡＰＲは、変形例１と同様に開口部４００の近傍に接合部３３０を有し、変形例２と同様のガードリング３４０を有し、変形例３と同様に絶縁膜１１８を有する。
図１６Ｂおよび図１６Ｃは、図１７の半導体装置ＡＰＲの開口部４００と分離領域２３０とガードリング３４０と外部接続電極１１１ｂと接合部３３０の配置関係を上から透視した平面図を示している。ここで、図１６Ｂでは接合部３３０は周期的に配置されている。また、図１６Ｃのように、接合部３３０は開口部４００を囲うようにリング状の形状でもよい。これによれば、変形例１～３において説明したそれぞれの効果を一度に得ることができる。
＜実施形態２＞
実施形態１では、半導体装置ＡＰＲにおける開口部の近傍におけるガードリングと分離領域との位置関係によって、半導体層への静電気による影響を抑制していた。これに対して、実施形態２では、ウェットエッチングにより半導体層に開口部を形成することによって、当該開口部を形成する際に生じる半導体層への静電気による影響を抑制することのできる半導体装置ＡＰＲの製造方法について説明する。なお、以下では、第１半導体部品００１、第２半導体部品００２の製造方法を説明した後に、それらを用いた半導体装置ＡＰＲの製造方法について説明する。なお、以下の製造方法は、人である作製者が半導体装置ＡＰＲなどを製造するものとしてもよいし、製造装置などによって当該製造方法が行われてもよい。
なお、第１半導体部品００１および第２半導体部品００２の製造方法は、実施形態１と同様であってもかまわない。また、下記において説明する符号の付された各絶縁膜は、層間絶縁膜であって、半導体装置において一般的に使用されている材質の中から任意に選択しうる。例えば、各絶縁膜は、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、炭素含有シリコン酸化膜、フッ素含有シリコン酸化膜などである。また膜の層構成としては、１種類の材質からなる単層構成であってもよいし、複数の材質からなる積層構成であってもよい。
（第１半導体部品００１の製造方法について）
以下、図１８Ａが示すフローチャートを用いて第１半導体部品００１の製造方法について説明する。図１８Ａのフローチャートにしたがって製造される第１半導体部品００１はおおむね図６Ｂに記載された第１半導体部品と同様であり、以下の説明における符号について、図５、図６を参照することができる。
Ｓ２１０１において、まず、部品Ｐ１が準備（用意）される。部品Ｐ１は、半導体層１００、素子分離１０１、ゲート電極１０２、絶縁膜１０３、コンタクトプラグ１０４、配線層１０５、絶縁膜１０６、配線層１０７、配線層１０５と配線層１０７を接続するビアプラグ１０８から構成される。また、半導体層１００の表面にＭＯＳトランジスタを配置しているものとするが、実施形態１と同様に、本実施形態はこれに限ったものではない。
Ｓ２１０２において、絶縁膜１０６の上に絶縁膜１０９が形成される。
Ｓ２１０３において、絶縁膜１０９の表面からエッチングにより溝が形成されて、ＰＶＤやＣＶＤにより絶縁膜１０９の表面の全域にわたり導電体が形成されて、溝が導電体によって埋め込まれる。その後、化学機械研磨やエッチバックなどにより絶縁膜１０９の表面の導電体が除去されることで、絶縁膜１０９にビアプラグ１１０が形成される。
Ｓ２１０４において、絶縁膜１０９上に導電体１１１が形成される。導電体１１１の材
質はアルミニウムなどがあり得る。
Ｓ２１０５において、導電体１１１がパターニングされる。パターニングは、フォトリソグラフィとエッチングにより行うことができる。パターニングによって、導電体１１１の一部は配線層１１１ａに形成され、また一部は外部接続電極１１１ｂに形成される。
Ｓ２１０６において、絶縁膜１０９上に絶縁膜１１２が形成される。例えば、シリコン酸化膜を形成したのちに化学機械研磨による平坦化を行い、その上にシリコン窒化膜を形成することにより、２種類の膜からなり、かつ表面が平坦化された絶縁膜１１２を形成することができる。
Ｓ２１０７において、金属構造体を埋め込むための溝１１３、当該金属構造体と配線層１１１ａを接続するビアを埋め込むための溝１１４が絶縁膜１１２に形成される。なお、溝１１３と溝１１４によって、実施形態１における凹部１１３０が構成されている。なお、開口部を形成するための領域以外に、この溝１１３が適切な密度で配置される。
Ｓ２１０８において、導電体１１５が、絶縁膜１１２の表面の全域にわたって形成される。この際、溝１１３および溝１１４は、導電体１１５により埋め込まれる。導電体１１５の材質としては、銅があり得る。
Ｓ２１０９において、化学機械研磨によって絶縁膜１１２より上部の導電体１１５が除去されて、導電体部１１３ａおよびビアプラグ１１４ａが形成される。ここで、ビアプラグ１１４ａは、配線層１１１ａと導電体部１１３ａとを接続する。なお、実施形態１のように、導電体部１１３ａが、ビアプラグ１１４ａを有しているとしてもよい。以上により、接合前の、半導体層１００および配線構造体０１０を備える第１半導体部品００１が形成される。
（第２半導体部品００２の製造方法について）
以下、図１８Ｂが示すフローチャートを用いて第２半導体部品００２の製造方法について説明する。図１８Ｂのフローチャートにしたがって製造される第２半導体部品００２はおおむね図８Ｂに記載された第２半導体部品と同様であり、以下の説明における符号について、図７、図８を参照することができる。
Ｓ２２０１において、半導体層２００に開口部を形成するための領域とその他の素子を分離するための溝２１６がエッチングにより形成される。なお、この溝２１６は、数十～数μｍ程度の深さを有し、開口部を形成するための領域を取り囲むように配置されている。
Ｓ２２０２において、半導体層２００上に、絶縁膜２１７を表面の全域にわたって形成する。この際、溝２１６は絶縁膜２１７で埋め込まれる。
Ｓ２２０３において、化学機械研磨やエッチバックなどによって半導体層２００より上部の絶縁膜２１７を除去して、溝２１６に対応する箇所に、分離領域２３０が形成される。
Ｓ２２０４において、部品Ｐ２が準備（用意）される。部品Ｐ２は、Ｓ２２０３において形成された分離領域２３０を有する半導体層２００を有する。また、部品Ｐ２は、素子分離２０１、転送ゲート２０２、絶縁膜２０３、コンタクトプラグ２０４、配線層２０５、絶縁膜２０６、配線層２０７、ビアプラグ２０８、絶縁膜２０９、配線層２１０、ビアプラグ２１１を有する。ここで、ビアプラグ２０８は、配線層２０５と配線層２０７を接
続し、ビアプラグ２１１は、配線層２０７と配線層２１０を接続する。なお、コンタクトプラグ２０４の一部はガードリング２４０である。ガードリング２４０は、分離領域２３０の外周を取り囲むように配置されている。また、半導体層２００の表面にＭＯＳトランジスタを配置しているものとするが、実施形態１と同様に、本実施形態はこれに限ったものではない。
Ｓ２２０５において、絶縁膜２０９上に、絶縁膜２１２が形成される。
Ｓ２２０６において、金属構造体を埋め込むための溝２１３、当該金属構造体と配線層２１０を接続するビアを埋め込むための溝２１４が絶縁膜２１２に形成される。なお、この溝２１３は、開口部を形成するための領域以外に適切な密度で配置される。
Ｓ２２０７において、導電体２１５が、絶縁膜２１２の表面の全域にわたって形成される。この際、溝２１３および溝２１４は、導電体２１５によって埋め込まれる。導電体２１５の材質としては銅があり得る。
Ｓ２２０８において、化学機械研磨法により、絶縁膜２１２よりも上部に存在する導電体２１５が除去されて、導電体部２１３ａおよび配線層２１０と導電体部２１３ａを接続するビアプラグ２１４ａが形成される。以上により、接合前の、半導体層２００および配線構造体０２０を備える第２半導体部品００２が形成される。
（半導体装置ＡＰＲの製造方法について）
以下、図１９が示すフローチャートを用いて、本実施形態に係る半導体装置ＡＰＲの製造方法について説明する。
Ｓ２３０１において、実施形態１において図９が示したものと同様に、第２半導体部品００２を反転させて、第１半導体部品００１と第２半導体部品００２とが接合される。接合後は第１半導体部品００１の上に第２半導体部品００２が積層された構造となる。なお、接合面３００は、第１半導体部品００１と第２半導体部品００２とが接合されている面である。これにより、半導体層１００と、半導体層２００と、積層された複数の配線層と積層された複数の絶縁膜とから構成される配線構造体部と、を備え、配線構造体部が半導体層１００と半導体層２００との間に配された部材を用意することができる。
Ｓ２３０２において、図２０に示すように、半導体層２００が、分離領域２３０が貫通する数十～数μｍ程度の厚さになるまで薄化される。薄化の方法としては、バックグラインド、化学機械研磨、エッチングなどがある。
Ｓ２３０３において、半導体層２００上に、金属酸化膜３０１、反射防止膜３０２、絶縁膜３０３が形成される。金属酸化膜３０１は、例えば、酸化ハフニウム膜、酸化アルミニウム膜などである。反射防止膜３０２は、例えば、酸化タンタル膜などである。
Ｓ２３０４において、図２１に示すように、金属構造体を埋め込むための溝３０４が絶縁膜３０３に形成される。
Ｓ２３０５において、絶縁膜３０３上に、導電体３０５が表面の全域にわたって形成される。この際、溝３０４は、導電体３０５で埋め込まれる。導電体３０５の材質としては、タングステンなどがあり得る。
Ｓ２３０６において、導電体３０５がパターニングされる。パターニングは、フォトリソグラフィとエッチングにより行うことができる。パターニングによって、導電体３０５
の一部は金属膜３０５ａに形成され、また一部はガードリング３０５ｂ（メタルリング）に形成される。なお、同時に金属膜３０５ａと半導体層２００を接続するビアプラグ３０４ａとガードリング３０４ｂとが形成される。ガードリング３０４ｂは、分離領域２３０の外周を取り囲むように配置されている。
Ｓ２３０７において、絶縁膜３０３上に、絶縁膜３０６が形成される。
Ｓ２３０８において、絶縁膜３０６の表面からエッチングにより溝が形成され、次に、ＰＶＤやＣＶＤにより絶縁膜３０６の表面の全域にわたり導電体が形成されて溝が導電体で埋め込まれる。そして、化学機械研磨やエッチバックなどによって絶縁膜３０６の表面の導電体が除去されることにより、絶縁膜３０６の内部に金属膜３０７が形成される。また、金属膜の層数は任意に選択可能である。
Ｓ２３０９において、図２２に示すように、絶縁膜３０６上に、絶縁膜３０８、カラーフィルタ３０９、マイクロレンズ（不図示）が形成される。
Ｓ２３１０において、図２３に示すように、積層された層の最上層表面から外部接続電極１１１ｂの一部を露出するために、ドライエッチングにより開口部３１０が形成される。この際、金属酸化膜３０１と半導体層２００とのエッチングレート（エッチングの速度）が異なるようにエッチングをすることで、金属酸化膜３０１と半導体層２００との界面でエッチングを停止（エッチングストップ）させる。
Ｓ２３１１において、図２４に示すように、半導体層２００に対してウェットエッチングを行うことにより、開口部３１０ａが形成される。この際、半導体層２００と分離領域２３０とのエッチングレートが異なるようにエッチングをすることで、分離領域２３０で囲まれた内側のみを開口部３１０ａとすることができる。なお、ウェットエッチングに使用する薬液としては、フッ硝酸、フッ硝酸酢酸などが好ましい。
Ｓ２３１２において、図２５に示すように、エッチングがされていない第２半導体部品００２および絶縁膜１１２に対してドライエッチングが行われることにより、開口部３１０ｂが形成される。ここで、ガードリング３０５ｂ（メタルリング）は、絶縁膜３０３および絶縁膜３０６における開口部３１０の外周を囲う。また、開口部３１０ｂに最も近いガードリング２４０と開口部３１０ｂとの距離は、開口部３１０に最も近いガードリング３０５ｂ（メタルリング）と開口部３１０との距離よりも大きい。そして、開口部３１０ａを挟んだ分離領域２３０の間隔Ｄ２は、開口部３１０を挟んだガードリング３０５ｂの間隔Ｄ３よりも小さい。なお、開口部３１０および開口部３１０ａ、開口部３１０ｂを含むものが、実施形態１の開口部４００に相当する。以上により、本実施形態に係る半導体装置ＡＰＲが形成される。
なお、本実施形態では、第１半導体部品００１に外部接続電極１１１ｂが形成されているが、これに限ったものではなく、第２半導体部品００２に外部接続電極１１１ｂが形成されていてもよい。
（効果）
このように、本実施形態では、半導体層に対して開口部を形成する際には、ウェットエッチングを用いることによって、プラズマで行うドライエッチングを行う場合の際に生じる半導体層へのプラズマダメージを生じさせない。従って、半導体装置の信頼性が向上する。また、半導体層と分離領域とでエッチングレートが異なるようにウェットエッチングをすることにより、開口部用のフォトリソグラフィによるアライメント誤差が発生した場合でも、分離領域によってエッチングを停止できる。このため、半導体層の開口部の径と
開口部位置が容易に制御できるという効果がある。
［変形例５］
変形例５として、実施形態２よりも容易に半導体装置ＡＰＲを製造する方法を図２６Ａのフローチャートを用いて説明を行う。Ｓ２３０１～Ｓ２３０３までの処理は、実施形態２と同様に実施されるため、説明は省略する。以下では、Ｓ２３０３から遷移するＳ３３０４以降の処理について説明を行う。
Ｓ３３０４において、図２７に示すように、金属酸化膜３０１および反射防止膜３０２および絶縁膜３０３に、金属構造体を埋め込むための溝３０４が形成される。この際、開口部を形成するための領域にも同様の溝が形成される点が実施形態２において図２１が示したものと異なる。
Ｓ３３０５以降の工程で形成される構造を図２８に示す。Ｓ３３０５において、Ｓ２３０５と同様に、半導体層２００や反射防止膜３０２の表面の全域にわたって導電体３０５が形成される。この際、溝３０４は、導電体３０５で埋め込まれる。導電体３０５の材質としては、タングステンなどがあり得る。
Ｓ３３０６において、Ｓ２３０６と同様に、導電体３０５がパターニングされる。パターニングは、フォトリソグラフィとエッチングにより行うことができる。パターニングによって、導電体３０５の一部は金属膜３０５ａに形成される。なお、同時に金属膜３０５ａと半導体層２００を接続するビアプラグ３０４ａが形成され、開口部を形成するための領域に形成された導電体３０５が除去される。
Ｓ３３０７において、Ｓ２３０７と同様に、半導体層２００および絶縁膜３０３上に、絶縁膜３０６が形成される。
Ｓ３３０８において、Ｓ２３０８と同様に、絶縁膜３０６に対してエッチングにより溝が形成されて、次にＰＶＤやＣＶＤにより絶縁膜３０６の表面の全域にわたり導電体が形成されて、溝が導電体で埋め込まれる。そして、化学機械研磨やエッチバックなどにより絶縁膜３０６の表面の導電体が除去されることで、絶縁膜３０６の内部に金属膜３０７が形成される。
Ｓ３３０９において、図２８に示すように、絶縁膜３０６上に絶縁膜３０８が形成される。
Ｓ３３１０において、図２９に示すように、開口部を形成するための領域に形成された絶縁膜３０６、絶縁膜３０８がドライエッチングにより除去されることによって、開口部３１０が形成される。
Ｓ３３１１において、絶縁膜３０８上に、カラーフィルタ３０９、マイクロレンズ（不図示）が形成される。
Ｓ３３１２において、図３０に示すように、積層された層の最上層表面から外部接続電極１１１ｂの一部を露出するために、半導体層２００に対してウェットエッチングを行うことにより開口部３１０ａが形成される。この際、半導体層２００と分離領域２３０とでエッチグレートを異ならせるようにエッチングがされることにより、分離領域２３０で囲まれた内側のみが開口部３１０ａに形成される。
Ｓ３３１３において、図３１に示すように、Ｓ２３１２と同様に、外部接続電極１１１
ｂの一部を露出するための開口部３１０ｂがドライエッチングにより形成される。
（効果）
本変形例では、後の工程で開口部にされる箇所の金属酸化膜３０１などをあらかじめ除去しているため、実施形態２と比較して、半導体層２００より上に形成された層に対して開口部を形成する際におけるエッチングが容易である。
［変形例６］
変形例６として、実施形態２より半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる半導体装置ＡＰＲの製造方法を図３２Ａのフローチャートを用いて説明を行う。Ｓ２３０１～Ｓ２３０９までの処理は、実施形態２と同様に実施されるため、説明は省略する。以下では、Ｓ２３０９から遷移するＳ４３１０以降の処理について説明を行う。ここで、Ｓ４３１０の遷移時には、図２２が示すような半導体装置ＡＰＲが形成されている。
Ｓ４３１０において、図３３に示すように、積層された層の最上層表面から外部接続電極１１１ｂの一部を露出するためにドライエッチングにより開口部３１０が形成される。この際、金属酸化膜３０１と反射防止膜３０２とでエッチングレートが異なるようにエッチングをすることで、金属酸化膜３０１と反射防止膜３０２との界面でエッチングを停止させる。
Ｓ４３１１において、図２４を用いて説明したＳ２３１１と同様に、金属酸化膜３０１および半導体層２００に対して、ウェットエッチングが行われることにより、開口部３１０ａが形成される。この際、半導体層２００と分離領域２３０とでエッチグレートを異ならせるようにエッチングがされることにより、分離領域２３０で囲まれた内側のみが開口部３１０ａに形成される。
Ｓ４３１２において、図２５を用いて説明したＳ２３１２と同様に、外部接続電極１１１ｂの一部を露出するための開口部３１０ｂがドライエッチングにより形成される。
（効果）
半導体層２００より上に形成された層に開口部３１０に形成するドライエッチングを、半導体層２００上の金属酸化膜３０１で停止させてから、半導体層２００に対するウェットエッチングを行う。このため、実施形態２に比べてドライエッチングにより生じる半導体層２００へのプラズマダメージが抑えられる。よって、実施形態２よりも半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる。
［変形例７］
変形例７として、実施形態２より半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる半導体装置ＡＰＲの製造方法を図３２Ｂのフローチャートを用いて説明を行う。Ｓ２３０１～Ｓ２３０９までの処理は、実施形態２と同様に実施されるため、説明は省略する。以下では、Ｓ２３０９から遷移するＳ５３１０以降の処理について説明を行う。
Ｓ５３１０において、図３１Ａを用いて説明したＳ４３１０と同様に、積層された層の最上層表面から外部接続電極１１１ｂの一部を露出するために、開口部３１０がドライエッチングにより形成される。この際、Ｓ４３１０とは異なり、反射防止膜３０２と絶縁膜３０３とでエッチングレートが異なるようにエッチングをすることで、反射防止膜３０２と絶縁膜３０３との界面でエッチングを停止させる。
Ｓ５３１１において、金属酸化膜３０１、反射防止膜３０２、半導体層２００に対して、図２４を用いて説明したＳ２３１１と同様に、ウェットエッチングが行われることによ
り、開口部３１０ａが形成される。この際、半導体層２００と分離領域２３０とでエッチグレートを異ならせるようにエッチングがされることにより、分離領域２３０で囲まれた内側のみが開口部３１０ａに形成される。
Ｓ５３１２において、図２５を用いて説明したＳ２３１２と同様に、外部接続電極１１１ｂの一部を露出するための開口部３１０ｂがドライエッチングにより形成される。
（効果）
ドライエッチングを半導体層２００上の反射防止膜３０２で停止させてから、半導体層２００に対するウェットエッチングを行うため、実施形態２に比べてドライエッチングにより生じる半導体層２００へのプラズマダメージが抑えられる。よって、実施形態２よりも半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる。
［変形例８］
変形例８として、実施形態２より半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる半導体装置ＡＰＲの製造方法を図２６Ｂのフローチャートを用いて説明を行う。Ｓ２３０１～Ｓ２３０３、Ｓ３３０４～Ｓ３３０５までの処理は、変形例５と同様に実施されるため、説明は省略する。以下では、Ｓ３３０５から遷移するＳ６３０６以降の処理について説明を行う。ここで、Ｓ６３０６に遷移する時点では、図２７が示す半導体装置ＡＰＲの半導体層２００や反射防止膜３０２の表面の全域にわたって導電体３０５が形成されている状態である。
Ｓ６３０６において、図３４に示すように、導電体３０５がパターニングされる。パターニングは、フォトリソグラフィとエッチングにより行われる。パターニングによって、導電体３０５の一部は金属膜３０５ａに形成され、また一部はガードリング３０５ｂに形成され、一部はエッチングストップ膜３０５ｃに形成される。ここで、エッチングストップ膜３０５ｃは、半導体層２００に接続しているように形成される。なお、Ｓ６３０６では、金属膜３０５ａと半導体層２００を接続するビアプラグ３０４ａとガードリング３０４ｂが形成される。ガードリング３０４ｂは、分離領域２３０の外周を取り囲むように配置する。
Ｓ６３０７において、Ｓ２３０７と同様に、半導体層２００および絶縁膜３０３上に、絶縁膜３０６が形成される。
Ｓ６３０８において、絶縁膜３０６の表面に対してエッチングが行われることにより溝が形成され、ＰＶＤやＣＶＤにより絶縁膜３０６の表面の全域にわたり導電体が形成されて、溝が導電体で埋め込まれる。そして、化学機械研磨やエッチバックなどによって絶縁膜３０６の表面の導電体が除去されることにより、Ｓ２３０８と同様に、絶縁膜３０６の内部に金属膜３０７が形成される。
Ｓ６３０９において、図３５に示すように、図２２を用いて説明したＳ２３０９と同様に、絶縁膜３０６上に、絶縁膜３０８、カラーフィルタ３０９、マイクロレンズ（不図示）が形成される。
Ｓ６３１０において、図３６に示すように、図２３を用いて説明したＳ２３１０と同様に、積層された層の最上層表面から外部接続電極１１１ｂの一部を露出するために、ドライエッチングにより開口部３１０が形成される。この際、エッチングストップ膜３０５ｃと半導体層２００とでエッチングレートが異なるようにエッチングをすることで、エッチングストップ膜３０５ｃと半導体層２００との界面でエッチングを停止させる。
Ｓ６３１１において、エッチングストップ膜３０５ｃ、半導体層２００に対して、図２４を用いて説明したＳ２３１１と同様に、ウェットエッチングが行われることにより、開口部３１０ａが形成される。この際、半導体層２００と分離領域２３０とでエッチグレートを異ならせるようにエッチングがされることにより、分離領域２３０で囲まれた内側のみが開口部３１０ａに形成される。
Ｓ６３１２において図２５を用いて説明したＳ２３１２と同様に、外部接続電極１１１ｂの一部を露出するための開口部３１０ｂがドライエッチングにより形成される。
このように、ドライエッチングをエッチングストップ膜３０５ｃで停止させてから、半導体層２００に対するウェットエッチングを行うため、実施形態２に比べてドライエッチングにより生じる半導体層２００へのプラズマダメージが抑えられる。よって、実施形態２よりも半導体装置の信頼性の低下を抑制することができる。
以上、説明した実施形態および変形例は、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更が可能である。なお、実施形態および変形例の開示内容は、本明細書に明記したことのみならず、本明細書および本明細書に添付した図面から把握可能な全ての事項を含む。
ＡＰＲ：半導体装置、００１：第１半導体部品、００２：第２半導体部品、
０１０：配線構造体、０２０：配線構造体、１００：半導体層、２００：半導体層、
２３０：分離領域、２４０：ガードリング、４００：開口部

Claims (18)

  1. 基板と、
    半導体層と、
    前記基板と前記半導体層との間に、積層された複数の配線層と積層された複数の絶縁膜とから構成される配線構造体部と、
    を備え、
    前記半導体層および前記配線構造体部には、前記配線構造体部が有する外部接続電極に接続部材を接続するための開口部が形成されており、
    前記半導体層は、前記開口部の外周を囲う、絶縁膜が埋め込まれている分離領域を有し、
    前記配線構造体部は、前記開口部の外周を囲う、前記複数の配線層により形成されたガードリングを有し、
    前記開口部に最も近い前記ガードリングと前記開口部との距離は、前記開口部に最も近い前記分離領域と前記開口部との距離よりも大きく、
    前記基板と前記半導体層との積層方向から見て、前記開口部に最も近い前記分離領域の外周を囲うように、前記開口部に最も近い前記ガードリングが構成されている、
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. 前記ガードリングは、前記半導体層のうちの、前記開口部から見て前記分離領域よりも離れた部分へ電気的に接続している、
    ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
  3. 前記基板は、トランジスタが設けられた半導体基板であり、
    前記配線構造体部は、
    前記半導体基板と前記半導体層との間に位置する第１配線構造体と、
    前記半導体層と第１配線構造体との間に位置する第２配線構造体と、
    を有し、
    前記配線構造体部は、前記第１配線構造体と前記第２配線構造体とが接合している、
    ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の半導体装置。
  4. 前記外部接続電極は、前記第１配線構造体に設けられている、
    ことを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
  5. 前記第１配線構造体と前記第２配線構造体は、それぞれ導電体部を有し、
    前記第１配線構造体の前記導電体部と前記第２配線構造体の前記導電体部とが互いに接合している、
    ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の半導体装置。
  6. 前記第１配線構造体および前記第２配線構造体のそれぞれは、
    前記開口部に最も近い前記ガードリングと前記開口部との距離よりも、前記開口部との距離が短い前記導電体部を１つ以上有する、
    ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
  7. 前記ガードリングは、前記導電体部に接続して形成されている、
    ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の半導体装置。
  8. 前記ガードリングと前記開口部との間に、前記外部接続電極に接続されており、かつ、前記ガードリングが接続されている前記導電体部とは別の導電体部を含む第２ガードリングをさらに備える、
    ことを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
  9. 前記開口部を挟んだ前記ガードリングの間隔は、前記開口部を挟んだ前記分離領域の間隔よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体装置。
  10. 前記ガードリングと前記外部接続電極との間には、窒素を含むシリコン化合物膜である絶縁膜を有する、
    ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の半導体装置。
  11. 前記外部接続電極はアルミニウムを主成分とし、
    前記ガードリングは銅を主成分とする部分を含む、
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
  12. 前記半導体層に対して前記基板とは反対側に設けられた絶縁膜を備え、
    前記開口部が前記絶縁膜にも設けられており、
    前記絶縁膜の前記開口部の外周を囲う、メタルリングを有し、
    前記開口部に最も近い前記ガードリングと前記開口部との距離は、前記開口部に最も近い前記メタルリングと前記開口部との距離よりも大きい、
    ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の半導体装置。
  13. 前記開口部を挟んだ前記分離領域の間隔は、前記開口部を挟んだ前記メタルリングの間隔よりも小さい、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置。
  14. 前記半導体層には、フォトダイオードが設けられている、
    ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の半導体装置。
  15. 請求項１から１４のいずれか１項に記載の半導体装置と、
    前記半導体装置に結像する光学系、
    前記半導体装置を制御する制御装置、
    前記半導体装置から出力された信号を処理する処理装置、
    前記半導体装置が得る情報を表示する表示装置、
    前記半導体装置が得る情報を記憶する記憶装置、
    可動部または推進部を有する機械装置、
    の６つのうち少なくともいずれかと、
    を備える機器。
  16. 基板と、絶縁膜が埋め込まれている分離領域を有する半導体層と、積層された複数の配線層と積層された複数の絶縁膜とから構成される配線構造体部と、を備え、前記配線構造体部が前記基板と前記半導体層との間に配された部材を用意するステップと、
    前記配線構造体部に含まれる外部接続電極の一部を外部に露出させる開口部を、前記半導体層および前記配線構造体部に形成するステップと、
    を有し、
    前記配線構造体部は、前記複数の配線層により形成されたガードリングを有しており、
    前記開口部を形成するステップでは、
    １）前記開口部に最も近い前記ガードリングと前記開口部との距離が、前記開口部に最も近い前記分離領域と前記開口部との距離よりも大きくなるように、かつ、２）前記基板と前記半導体層との積層方向から見て、前記開口部に最も近い前記ガードリングが、前記開口部に最も近い前記分離領域の外周を囲うように、前記開口部を形成する、
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  17. 前記開口部を形成するステップでは、
    前記半導体層に対して、ドライエッチングをすることにより前記開口部を形成する、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 前記開口部を形成するステップでは、
    前記半導体層に対して、ウェットエッチングをすることにより前記開口部を形成する、
    ことを特徴とする請求項１６に記載の半導体装置の製造方法。
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