TWI324803B - Method for making integrated circuits - Google Patents

Description

九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 * 本發明是關於在半導體基板等之上形成積體電路的製 k方法，尤其是有關在基板上積層的層間絕緣膜等的上部 結構層具有開口部分的結構中，在上部結構層上形成保護 膜的方法。 【先前技術】 近年來，作為資訊記錄媒體，以CDCCompact Disk)和 DVDCDigitai Versatile Disk)等的光碟佔據了較大的市 場。這些光碟的再生裝置，藉由光拾取機構[沿光碟的磁轨 照射雷射光並且檢測其反射光。]於是，根據反射光強度的 變化而再生記錄數據。 • 由於從光碟讀出的數據傳輸率非常高，因此檢測反射 光的光檢測器是由採用對應速度快的piN光電二極管的半 導體元件而構成。在該半導體元件的受光部中產生的微弱 鲁光電變換信號是由放大器來放大後，向後段的信號處理電 路輸出。在此’從確保光電變換信號的頻率特性和抑制噪 曰重$的觀點來看’受光部和放大器之間的配線長度應盡 可能縮短。根據該觀點和光檢測器的製造成本降低的觀 點，以受光部和[包括放大器等的電路部]在相同的半導體 晶片（ship)上形成為適宜。 第1圖為在同一半導體基板上鄰接配置受光部和電路 部的光檢測器受光部附近之示意剖面圖。在與受光部4對 應的區域之半導體基板2上形成pin光電二極管（pj))8的 319016 6 1324803 結構’在與電路部6對應的區域上形成日i體管（transi stor) ''等的電路元件。 第1圖的光檢測器為兩層配線結構，作為半導體基板 2上的上部結構層1G，積層有層間絕緣膜12、分別由銘⑼ 膜構成的配線層14以及遮光層16、以切氧化膜Μ和石夕 •氮化膜2〇。層間絕緣膜12是採用所謂的S0G(SPin on

Glass) > BPSG(Borophosphosilicate Glass) ^ TEOS (jretra-eth〇xy-siiane)的材料來形成。矽氮化膜2〇與矽 氧化膜18是-起構成針對其下層的保護膜。為了提高對 PIN光電二極管8的光入射效率，而將上部結構部中對 應受光部4的區域蝕刻’由此在該區域形成開口部分3〇。 進一步在上部結構層10之上，堆積聚醯亞胺而形成聚 亞胺膜32。該聚酿亞胺膜32係作成對石夕氮化膜2〇有保 賴之功能。藉由設置聚醒亞胺膜32，例如可以抑制石夕乱 化膜2 0產生裂縫，還能提高财濕性。 • f 2A圖至帛2C圖為說明帛1圖所示光檢測器的現有 製造方法的示意圖，其表示主要步驟的剖面圖。在形成pD8 等的半導體基板2上積層上部結構層1{)，在對應受光部* 的部分形成開口部分30(第2A圖）。 形成開口部分30後’藉由旋塗法塗布聚酿亞胺，形成 聚醯亞胺膜40(第2B圖）。 在該聚醯亞胺膜40上塗布/成膜光阻膜。藉由光微影 蝕刻法（photo lithography)將該光阻膜圖案化，形成[覆 蓋電路部6且在對應受光部4區域上形成開口]的光阻膜i 319016 7 1324803 42(第 2C 圖）。 之後’採用光阻膜42作為蝕刻遮罩，對聚醯亞胺膜 4 〇進行姓刻’除去開口部分3 〇内的部分。由此，形成覆 盍上部結構層1〇之上面的聚醯亞胺膜32。然後，藉由除 去光阻膜42 ’得到第1圖所示的結構。 聚醯亞胺膜40是與光阻膜42相同的有機膜。因此， 如果藉由乾式蝕刻對聚醯亞胺膜4〇進行蝕刻時，可以容易 _地蝕刻到光阻膜42。於是，從開口部分3〇除去聚醯亞胺 膜40的钱刻，係以藉由濕式蝕刻法進行為宜。 在該蝕刻步驟中，會有在開口部分3〇内容易產生聚醯 亞胺膜40的殘渣和擦痕（striati〇n)的問題。第3圖為表 示聚醯亞胺膜40在蝕刻後的狀態之示意剖面圖，例如，如 '該圖所示，在開口部分30的底部的角落得到產生由蝕刻引 •起的聚醯亞胺的殘渣44。尤其開口部分3〇的縱橫比、即 開口邛刀30的沬度對寬度的比越大，聚醯亞胺膜越容 φ易在開口部分30内埋藏較厚，上述問題變得越明顯。在對 應受光部4而設置開口部分30的光檢測器中，會有開口部 分30内的聚醯亞胺之殘渣和擦痕對pD8的入射光量產生不 均勻的問題。 由此，在[基板上積層而設置開口部分的上部結構層] 之上面形成表面被覆膜時，由於該表面被覆膜的特性，或 較厚地填埋在開口部分，導致對可能使用的蝕刻法產生了 限制。因此，會有很困難自開口部分適當地去除該表面被 覆膜’在上部結構層的上面選擇性地形成表面被覆膜等的 319016 問題發生。 方面’如果聚醯亞胺膜的表面被覆膜之塗布厚度 則在開口部分内難以產生嶋，但會產生在 覆㈣謀求的針對上部結構層的上面之保護功能 難以確保的問題。 【發明内容】 供一是為了解決上述問題而提出的，其目的在於提 葙^開口部分形成後可從該開口部分適當地除去所堆 積的表面破覆膜之積體電路製造方法。 本^相_積體電路製造方法，為具有下述步驟的 声進行成步驟，對在基板上已積層的上部結構 .開°部分;平滑膜堆積步驟，在上述上 積戶τ:=’於上述開口部分的開口端拐角部分上堆 _ ί::: 化膜；開口端擴大步驟，實施對上述平 11= 述上部結構層均可進行侵㈣關處理，除去 籲攸滑化膜露出的上述拐角部分，擴大上述開Π端·平 = 匕膜剝離步驟，剝離在上述開口端 刻處理殘存的上述平滑㈣；表面被覆步驟，在= 化膜剝離步驟後，對上述上部結構層的表面塗布表面被覆 步驟，在上述表面被覆膜上形二 罩，以及表面被覆膜儀刻步驟，採用上述 表面被覆膜進行钱刻而將其從上述開口部分除去罩對上述 【實施方式】 以下’參照附圖對本發明的實施形態（以下稱作實施形 3J90J6 9 1324803 態）進行說明。 本實施形態，為搭載在CD或DVD等所謂的光碟之再生 -裝置的光拾取器機構的光檢測器。 第4圖為本實施形態相關的光檢測器之半導體元件的 概略俯視圖。本光檢測器50是在由矽構成的半導體基板上 形成。光檢測器50是由受光部52和電路部54構成。受光 部52例如包括2x2配列的四個pin光電二極管（pD)56^其 癱將從光學系統向基板表面入射的光分割為四段並進行受八 光。電路部54例如配置在受光部52的周圍。電路部^ 上例如形成晶體管等的電路元件。採用電路部54中的這虺 電路元件’可以在與受光部52相同的半導體晶片上形^ 對來自受光部52的輸出信號的放大電路和其他的信號處 理電路。另外，雖然第4圖沒有圖示，但在電路部上， 配置有與電路元件連接的配線及與構成受光部52的擴散 層連接的配線。將在半導體基板上積層的M膜圖案化來形 $成這些配線。 •第5圖表示貫通第4圖所示的直線a—a，，在垂直於半 導體基板的剖面中的受光部52以及電路部54之結構示专 剖面圖。 ~ 使用半導體基板60製作光檢測器5〇，而該半導體基 板60是在導入p型雜質的p型石夕基板，即在卜_層= 上，讓雜質濃度低於？1沘層7〇且具有高電阻率的^晶 (epitoxial)層72成長。P_sub層7〇對各pD56而言，係 構成共通的陽極，例如，從基板背面施加接地電位。分= 319016 10 1324803 區域電位’與p，b層70共同構成陽極。 在又先部52中，蟲晶層72是構成PD 光部52中，在磊晶層72 層在文 和陰極區域7卜 ㈣成上述的分離區域74 在半導體基板60的表面形成構成柵極氧 氧化膜⑽GS)㈣氧化膜。在柵極氧化膜上，例如 ^^(P〇lysilic〇n),^(W)^^^M〇SFET#^ ^ ^並且純覆蓋其上的方式在基板表面上形切氧化膜 =成石夕氧化膜84後，在半導體基板上形成由配線 和保瘦膜㈣成的上部結構層86。光檢_ Μ的配 雙層結構’作為配線結構，在半導體基板Μ上，依屏 有第一層間絕緣膜92、第一 A1層94、第_ js Μ# & 、曰 ^ , A1 R ΛΟ s y4弟一層間絕緣膜96、 第- AM 98ι三層間絕緣膜⑽。分別採用光微影 技術對第一 A1層94以及第二A1層98進行圖案化，在電 路部54上形成配線。此外，層間絕緣膜是採用s〇g、b TESO等的材料而形成。 積層乃為了遮光的“層 以及矽氮化膜114作為保 在電路部54的配線結構上 110’並且依次積層矽氧化膜112 護膜。 、在與受光部52對應的區域上，蝕刻上部結構層“並 形成開口部分116。由此，藉由在受光部52形成開口部分 116，以提高光對pD56的透過率，確保由雷射光反射光所 產生的光電變換信號的振幅。 319016 • 光檢測器50的開口部分116的下部，在具有以接近垂 直的角度登立側壁118。相對與此，開口部分116的上部 疋具有朝向開口端末部擴大的形狀面(張開形狀面120)。 例如，在從開口部分116的底部到下部的側壁118的高度 為止的乾圍内，配置有第一 A1層94和第二A1層98的結 構中可將配線接近f光部4來進行配置，而使對P㈣ 的配線的連接變得容易。 Φ 在上。卩、纟β構層86的上面積層聚醯亞胺膜122。聚醯亞 胺膜122是被石夕氮化膜114覆蓋，以緩和石夕氮化膜ιΐ4的 應力並抑制裂縫的產生。此外，聚酿亞胺膜122係輔助石夕 氣化膜114的防濕功能，提高上部結構層86的耐濕性。

第6Α圖至第6Ε圖以及第7八圖至第7D圖為說明本實 -施形態相關的光檢測器的製造方法的示意圖，表示在主要 步驟中的剖面圖。在形成PD56、電路元件和石夕氧化膜^ 的半導體基板60上，依次積層構成上述結構層86的各層 鲁（第6A圖）。上部結構層86的各結構層可採用cVD (Chemical Vapor DeP〇sitlon)法或 m(physical v_r

Dep〇Slti〇n)法來進行堆積。另外，上述結構層86中各ai 層是被圖案化後從受光部52上除去。 接下來，在上述結構層86的最上層之矽氮化膜ιΐ4 上，藉由例如旋塗法塗布光阻膜而成膜。藉由光微影㈣ 法使光阻膜圖案化，形成在與受光部52的對應位置上具有 開口 132的光阻膜130(第6B圖）。 採用該光阻膜130作為該姓刻遮罩，對上部結構層如 319016 12 1324803 進—行蝕刻，在與受光部52的對應位置上形成開口部分 (第6 C圖）。該蝕刻係可以採用例如乾式蝕刻技術在異向方 式進行，由此將開口部分116形成從其開口端到底面為止 以接近垂直的角度豎立侧壁134所包圍的形狀。 ， 如果形成開口部分116的飯刻結束時，則除去光阻膜 130。並且’塗布具有使基底的凹凸平滑化性質的平滑化膜 ⑽（第6D圖）。例>’可以對由日產化學工業株式會社所 提供的半導體光微影㈣用反射防止膜材膽 塗來形成平滑化膜140。 仃疋 平滑化膜140是平滑地覆蓋在開口部分116的開 的拐角部分142。即，拐角部分142是以接近直角的角产 劇烈地彎曲’相對與此，平滑化膜14Gi比其緩和地彎曲又， 由^從開口部分116的内部到開口端的外側形成張開形狀 之膜，144。此之結果，覆蓋拐角部分142的平滑化膜140 膜厚’與開口端遠離外側的位置上所積層在上部結構層 ^上的平滑化膜⑷的膜厚、或與開口端遠離内側位置 勺開口部分116的底面上積層之平滑化膜14〇的膜 比，係變薄。 、 接下來’對平滑化膜14Q的表面進㈣刻處理。該餘 讀理的方法以及條件被規定為，在開口端以外較厚積層 的平滑化膜140藉由絲刻處理被完全除去之前門: 端中結束平滑化膜140的蝕刻，並 幵 149 . L ^ u 、步蝕刻到拐角部分 Z為止。因此，例如姓刻方法等，被設定為能夠以相同 度的㈣速率侵財滑倾㈣Μ 319016 13 膜Π 4以及矽氧化膜丨丨2。 ^藉由該蝕刻處理削除上部結構層86的拐角部分142， ，成除去面146。例如，以相同程度設定平滑化膜14〇、石夕 氮化膜114以及；^氧化膜丨12的#刻速率並進行上述飯刻 處理’因而將開口端的平滑化膜14〇之表面144的張開形 狀在除去面146上複製，可以形成第5圖所示的張開形狀 面 120。 除去拐角I42後，停止該蝕刻處理，藉由其他方 法選擇性地除去在該狀態下殘存的平滑化膜刚。例如藉 由乾式㈣將平滑切14Q從上述結構⑽的上面以及開 口部分116的内部剝離除去（第7A圖）。 由此將開口端擴大的開口部分i! 6在上部結構層Μ ^形成。藉由旋塗法在該上部結構層δ6的表面塗布聚醒亞 :二而形成表面被覆膜的聚醯亞胺膜15〇(第。在此 k布的聚臨亞胺，例如可接田 ㈠木用日立化成杜邦微系統株式會 丨杜獒供的非感光性聚醯亞胺“pix/piQ，，系列品等。 擴大開口端後的開σ 八·β 被丄、， 瓦〕開口 ^刀116之侧壁118的高度，比

擴大珂的側壁134低。哕貼n L -^開 ^的擴大和側壁的高度的降 低具有貫際降低開口部分丨丨6的 刀11 b的縱杈比的效果。因此，聚 ^亞胺膜150難以停留在開邱 加八η。, 牡间0p刀116上，可抑制在開口 部分116内外的膜厚差。 在該聚酿亞胺膜15〇上塗布· _ ^^^,1 ^ j. 布成膑先阻膜。精由光微 衫触刻法使該光阻臈圖牵仆 ^ 攸而形成覆蓋上部結構層86 的表面之矽氮化膜丨丨4，# 且在與叉光部52對應區域形成 319016 14 1324803 開口的光阻膜152(第7C圖）。 之後，採用光阻膜152作為蝕刻遮罩，對聚醯亞胺膜 進灯濕式姓刻。由此，除去開口部分η 6内的聚酿亞 胺膜150 ’形成覆盍矽氮化膜114的聚醯亞胺膜I”（第π 圖）。然後’藉由除去光阻膜劑152，得到第5圖所示的構 . 可將開口部分116内的聚醯亞胺膜150的膜厚抑制到 與上部結，層86上面的聚醯亞胺膜15()之膜厚相等程度。 因此，可藉由該蝕刻處理將該聚醯亞胺膜】5〇從開口部分 116内良好地除去’由此不易產生殘渣和擦痕等的問題。 此外，措由從開口部分116的底面均去聚酿亞胺 ，’使得配置在受光部52上之各PD56的人射光透過率均 等’由此提高各PD56的光檢測精度。 附帶提-下’在上述的製造方法中，開口端的擴大範 圍’係根據在最初開口端的拐角部分平滑化膜的表面具有 f之錐形範圍、即張開形狀的擴大範圍而決定。即根據最初 開口端的形狀以自動調整方式設定擴大的開口端的形狀。 由此，另外由於不需要蝕刻遮罩’也不需要目冑， 以用簡單的方法以確保加工精度。 在削除拐角部分142的蝕刻處理中，將平滑化膜“ο 和上部結構層86的飯刻速率設定為如上述相同程产的产 況下’可形成複製平滑化膜!針平滑張開形狀二去月面 146。另一方面，在平滑化膜14〇、出 H4以及石夕氧化膜112的餘刻速率有差異的情况，並不限 319016 15 1324803 疋—定要將平滑化膜的表面形狀適當地複製到除去面146 上。但是’即使在該情況下，也可能擴大開口部分，可以 防止在開口部分116内較厚地積存聚醯亞胺膜150，因此 由其後的蝕刻可自開口部分i i 6内良好地去除聚醯亞胺膜 150。 . 以上’藉由光檢測器相關的實施形態對本發明加以說 明’但本發明的適用範圍並不侷限於在基板内形成如PD56 的受光元件的情況。即也可適用在基板上具有類似結構的 其他積體電路。 以上，如實施形態所說明之方式，本發明相關的積體 電路製造方法，具有：開口部分形成步驟，對在基板上已 積層的上部結構層進行蝕刻而形成開口部分；平滑膜堆積 .步驟，在上述上部結構層的表面，於上述開口部分的開口 .端之拐角部分堆積厚度變薄的平滑化膜；開口端擴大步 驟，實施均可對上述平滑化膜和上述上部結構層進 籲的㈣處理，除去從該平滑化膜露出的上述拐角部分1 大上述開口 ％，平滑化膜剝離步驟，剝離上述開口端把少 步驟中，由上述钱刻處理殘存的上述平滑化膜；表面^覆 步驟，在上述平滑化膜剝離步驟後，在上述上部結構層的 表面塗布表面被覆膜；蝕刻遮罩形成步驟， 曰 覆膜上形成钱刻遮罩；以及，表面被覆膜姓刻步 上述飯刻遮罩對上述表面被覆膜進行餘刻而從 分除去。 、闻口部 上述本發明可用於下述情況：即上述上部結構層具有 319016 ^+〇uj :層在其上的矽氮化膜，上述表面被覆膜由具 2㈣的應力功能W亞胺構成，上述 ^ 刻步驟係藉㈣式_法進行。 破覆純 上述本發明’藉由上述平滑化膜，在對應上述開 上返拐角部分的位置’形成從該開口部分 卜側擴大之張開形狀的表面，在上述開口部分： 的除去面形成張心㈣表㈣狀將上述拐角部分 ^ 在上述本發明的上述平滑化膜剝離步驟中，可 錯由乾式姓刻法剝離上述平滑化膜。 本發明相關的積體電路製造方法，可用於 路的製造中：在作為上述基板的半導體基板上 受光部和電路部，上述上部 /丨接配置 構層為包括在其上面積層矽 =化膜和構成上料料的金屬配m層間絕緣膜之構 上述開口部分為設置在與上述受光部的對應位置 f成該受光部的光入射窗。 、右依本發明，藉由利用在開口端的拐角上厚度變薄之 平滑化膜表面形狀來削除開口部分的拐角部分，在塗布表 面被覆膜之時，表面被覆膜難以停留在開口部分。由此， 可容易地將表面被覆膜從開σ部分良好地㈣除去。此 外’可將表面被覆膜從開口部分良好地㈣，並且可增加 =述結構層上的表面被覆膜的厚度，可提高由該表面被覆 膜所產生的針對上述結構層表面的保護功能。 【圖式簡單說明】 319016 17 第i圖為在同一丰蓮雇 部的光檢測器的A 祖基板上鄰接配置受光部和電路 筮？A罔°。〖光部附近的示意剖面圖。 第2A圖至第2「闰主_ 造步驟中的剖面結構 第^所示光檢測器的現有製 第3圖說明第】— 題點的示意圖广所示光檢測器之現有製造方法之問 第4圖為作為本發明的實施形態相關的光 體元件之概要俯視目。 千導 第5圖表示作為本發明實施形態之光檢測器的受光部 和電路部之構造示意剖面圖。 弟6A圖至第6E圖表示本發明實施形態的光檢測器之 主要製造步驟中的剖面構造示意圖。 ° 第7A圖至第7D圖表示本發明實施形態的光檢測器之 主要製造步驟中的剖面構造示意圖。 【主要元件符號說明】 50 光檢測器 52 受光部 54 電路部 56 PIN光電二極管 60 半導體基板 70 P-sub 層 72 蟲晶層 74 分離區域 78 陰極區域 84、112 矽氧化膜 86 上部結構層 92 第一層間絕緣膜 94 第一 A1層 96 第二層間絕緣膜 98 第二A1層 100 第三層間絕緣膜 110 遮光A1層 114 矽氮化膜 319016 1324803 116 開口部 118 、 134 、120 張開（f 1 are)形狀面 122 、 150 * 130 光阻膜 132 140 平滑化膜 142 144 表面 146 側壁 聚醯亞胺膜 開口 拐角部分 除去面

Claims (1)

1. 十、申請專利範園： .種積肢電路製造方法，其特徵 開口部分形& + _ /、百下述之步驟·· 刀I成步騍’對在基板 層進行钱刻而形成開口部分；已積層的上部結構 平滑膜堆積步騾’在上述上 述開口部分的開Π端之、 層的表面，於上 化膜； b角。卜刀堆積厚度變薄的平滑 開口端擴大步驟，實施均 上部結構層進彳于P黏Μ "、处平h化膜和上述 屮^ + _處理，除去從該平滑化膜露 出的上述拐角部分，以擴大上述開口端；“匕膜路 平滑膜剝離步驟，剝離在上 上述韻刻處理所殘存的上述平滑化膜；b驟中之 上上 =驟’在上述平滑化膜剝離步驟後對上述 上U層的表面塗布表面被覆膜； 飯刻遮罩形成步驟， 遮罩；以及 述表面被攸膜上形成蝕刻 表面被復膜姓刻步驟，採用上述姓刻遮罩，對上述 表面被覆膜進行刻而/ 而將其自上述開口部分除去。 如申請專利範圍第1項之積體電路製造方法，其中， 上述上4結構層，係具有在其上面積層的石夕氣化 膜， id表面被仅膜’係由具有緩和上述石夕氛化膜的應 力功此之I自&亞胺所形成， 上述表面被覆膜蝕刻步驟，係由濕式蝕刻法進行。 319016 20 1324803 3·如申請專利範圍第1項之積體電路製造方法，其中 域平滑化膜，在與上述開σ端的上述拐角部分之 置，形成自該開口部分的内部向上述開口端的外 側擴大之張開（flare)形狀的表面， 上述開口部分擴大步驟，對應上述平滑化膜的表面 形狀，將上述拐角部分的除去面形成為張開形狀。 4. 如申請專利範圍第！項之積體電路製造方法，盆中， 上述平滑化膜祕步驟，係藉由乾式_ 述平滑化膜。 5. 如申請專利範圍第；1項之積體電路製造方法，其中， 、在上述開口端擴大步驟中的上述蝕刻處理，係將上 述平滑化膜的银刻速率設定為與上述上部結構層的姓 刻速率相同。 6.如申明專利範圍第丨項之積體電路製造方法，其中，在 作為上it基板的半導體基板上鄰接配置受光部和 • 部的積體電路之製造中， 上述上部結構層，係包括在其上面積層的矽氮化膜 孝構成上述電路部的金屬配線以及層間絕緣膜之結構， I開口邛分係設置在與上述受光部的對 上’形成對該受光部的光入射窗。 1 319016 2]