(57)【要約】【課題】膜をエッチングにより除去する際に生じ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。【解決手段】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。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第１工程によって形成された前記傾斜面は、傾斜が４５°以下である、
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。
【請求項３】
前記部材は、有機材料で構成されており、
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。
【請求項４】
前記第３工程は、前記膜をエッチングする工程と、前記膜をエッチングする工程の後に前記部材をエッチングする工程と、を含む、
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。
【請求項５】
前記膜をエッチングする工程は、ドライエッチングで行い、
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。
【請求項６】
前記部材は、感光性の部材で構成されており、
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。
【請求項７】
前記部材は、熱可塑性の部材で構成されており、
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。
【請求項８】
前記半導体装置は、
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。
【請求項９】
前記第２工程では、前記膜には酸化シリコン及び窒化シリコンの少なくとも一方が用いられる
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２９５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。
【発明の効果】
【０００７】
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。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】エッチングの際に生じうるパーティクルを説明する図。
【図２Ａ】、
【図２Ｂ】、
【図２Ｃ】、
【図２Ｄ】、
【図２Ｅ】半導体装置の製造方法の参考例を説明する図。
【図３】第１実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一例を説明する図。
【図４】第２実施形態にかかる半導体装置の製造方法の一例を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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）。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
（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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
（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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
（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。
【図１】
2015005577.tif 000003
【図２Ａ】
2015005577.tif 000004
【図２Ｂ】
2015005577.tif 000005
【図２Ｃ】
2015005577.tif 000006
【図２Ｄ】
2015005577.tif 000007
【図２Ｅ】
2015005577.tif 000008
【図３】
2015005577.tif 000009
【図４】
2015005577.tif 000010