(57)【要約】【課題】受光部上に開口部を形成するためのレジスト膜にクラックが生じることにより、意図しない部分の層間絶縁膜まで、エッチングされる。【解決手段】エッチングマスクとして用いるレジストパターンの形状を、応力を分散させる形状に形成する。応力はレジストを露光し、現像した後にポストベークを施すことによってレジストが硬化されるために生じる。この応力を分散させるために、レジストパターンは平面形状で角を有しない形状に形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光部を含む半導体基板において、
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、平面形状で角を有さない形状にて、前記受光部上が開口することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項２】
受光部を含む半導体基板において、
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、平面形状で前記角部に対応する部分が面取りされた形状に開口することを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体集積回路の製造方法において、
前記開口部は平面形状で８角形以上の多角形とすることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項４】
請求項２に記載の半導体集積回路装置の製造方法において、前記角部に対応する前記開口部の形状を円弧とすることを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
図９は従来の光検出器１０の概略の平面図である。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
また、各ＰＤ拡散層３４は分離拡散層３３により分離される。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【特許文献１】特開２００１-６０７１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の光検出器の概略の平面図である。
【図２】本発明の光検出器の概略の断面図である。
【図３】従来のポストベーク前のレジストパターンの斜視図である。
【図４】従来のポストベーク後のレジストパターンの平面図である。
【図５】従来において開口部が隣接して形成される場合の平面図である。
【図６】本発明のポストベーク後のレジストパターンの平面図である。
【図７】本発明の光検出器の概略の平面図である。
【図８】本発明において開口部が隣接して形成される場合の平面図である。
【図９】従来の光検出器の概略の平面図である。
【図１０】従来の光検出器の概略の断面図である。
【図１１】レジスト膜の境界部分の模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００３６】
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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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