(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
撮像装置の製造方法において、
複数の素子領域を有する基板の上にパッシベーション膜を形成する工程と、
前記パッシベーション膜に複数の溝を形成する工程と、
前記複数の溝を形成した前記パッシベーション膜の上にスピンコートによって膜を形成する工程と、を有し、
前記複数の素子領域は、
第１の方向に並んだ２つ以上の素子領域を含む第１の素子領域行と、
前記第１の方向に並んだ２つ以上の素子領域を含む第２の素子領域行であって、前記第１の素子領域行に並行する隣接した第２の素子領域行と、を含み、
前記複数の溝は、前記第１の素子領域行と前記第２の素子領域行との間において互いに並行する第１の溝及び第２の溝を含み、
前記第１の溝及び前記第２の溝はそれぞれ、２つ以上の素子領域にわたって連続して延びることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
前記複数の素子領域は、
前記第１の方向に交差する第２の方向に並んだ２つ以上の素子領域を含む第１の素子領域列と、
前記第２の方向に並んだ２つ以上の素子領域を含む第２の素子領域列であって、前記第１の素子領域列に並行する第２の素子領域列と、を更に含み、
前記複数の溝は、前記第１の素子領域列と前記第２の素子領域列との間において互いに並行する第３の溝及び第４の溝を更に含み、
前記第３の溝及び前記第４の溝はそれぞれ、２つ以上の素子領域にわたって連続して延びることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記パッシベーション膜のうち、前記第１の溝と前記第２の溝と前記第３の溝と前記第４の溝とに囲まれた部分の一部、又はすべてが取り除かれていることを特徴とする請求項２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記パッシベーション膜のうち、前記第１の溝と前記第２の溝と前記第３の溝と前記第４の溝とによって分割された複数の区画の角の一部又はすべてが面取りされていることを特徴とする請求項２又は３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記複数の区画のうち、前記複数の素子領域のうちの何れかの素子領域を覆う区画の角が面取りされていることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項６】
前記複数の区画のうち、前記第１の溝及び前記第２の溝にはさまれた区画と、前記第３の溝及び第４の溝にはさまれた区画との一部又はすべての角が面取りされていることを特徴とする請求項４に記載の製造方法。
【請求項７】
前記スピンコートによって膜を形成する工程の後に、前記基板を前記第１の溝と前記第２の溝との間において切断する工程を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項８】
前記スピンコートによって膜を形成する工程の後に、前記膜の上にマイクロレンズ層を形成する工程と、
前記マイクロレンズ層を形成した後に、前記基板を前記第１の溝と前記第２の溝との間において切断する工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項９】
前記膜は、平坦化膜又はカラーフィルタであることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は撮像装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１で提案されている半導体装置の製造方法では、基板上の素子領域とダイシングされるスクライブ領域とを覆い、かつ素子領域とスクライブ領域との間に素子領域の外縁に沿って溝を有するパッシベーション膜を形成する。この後、スクライブ領域をダイシングする。この製造方法によれば、ダイシングによる機械的な力によってスクライブ領域を起点とするクラックがパッシベーション膜に発生したとしても、溝によってクラックが素子領域まで広がることを防止できる。これにより、ダイシング速度に比例して増加傾向にあるクラックの発生を考慮せず、このクラック発生による歩留まりの低下を抑制し、歩留まりおよび作業性が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１９７７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者は、特許文献１に示されたパッシベーション膜の溝の形状が、パッシベーション膜の上に塗布によって膜を形成する工程において、ストリエーションを発生させうることを見出した。本発明は、塗布によって膜を形成する工程において、ストリエーションの発生を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題に鑑みて、本発明の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、複数の素子領域を有する基板の上にパッシベーション膜を形成する工程と、前記パッシベーション膜に複数の溝を形成する工程と、前記複数の溝を形成した前記パッシベーション膜の上にスピンコートによって膜を形成する工程と、を有し、前記複数の素子領域は、第１の方向に並んだ２つ以上の素子領域を含む第１の素子領域行と、前記第１の方向に並んだ２つ以上の素子領域を含む第２の素子領域行であって、前記第１の素子領域行に並行する隣接した第２の素子領域行と、を含み、前記複数の溝は、前記第１の素子領域行と前記第２の素子領域行との間において互いに並行する第１の溝及び第２の溝を含み、前記第１の溝及び前記第２の溝はそれぞれ、２つ以上の素子領域にわたって連続して延びることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
上記手段により、塗布によって膜を形成する工程において、ストリエーションの発生を抑制する技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る構造体の平面図。
【図２】図１の構造体の断面図。
【図３】本発明の他の実施形態に係る構造体の平面図。
【図４】比較例による構造体の平面図。
【図５】本発明の実施形態に係る完成後の固体撮像装置の平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明に係る半導体装置及びその製造方法の具体的な実施形態を説明する。以下の実施形態では、半導体装置の一例として固体撮像装置を扱う。しかし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明は固体撮像装置だけでなく、他の半導体装置、例えば記憶装置や演算処理装置などにも適用されうる。
【０００９】
第１の実施形態
図１および２を参照して、本発明の一部の実施形態による固体撮像装置およびその製造方法を説明する。図１は、複数の固体撮像装置を形成するために用いられる構造体１１４の平面図である。図１（ａ）は構造体１１４の全体を示し、図１（ｂ）は構造体１１４の一部を拡大したものである。図１（ａ）に示すように、構造体１１４には、１つの固体撮像装置が形成された領域である素子領域１１３が複数配列されている。後述するように、構造体１１４をダイシング（切断）することによって個別の固体撮像装置が得られる。本実施形態では、複数の素子領域１１３は、第１の方向１１６と、第１の方向とは異なる第２の方向１１７との両方向に配列されており、マトリクス形状を有する。これに代えて、複数の素子領域１１３は、第１の方向１１６のみに配列されていてもよいし、第２の方向１１７のみに配列されてもよい。第２の方向１１７は、第１の方向１１６に直交する方向であってもよい。
【００１０】
図１（ｂ）は、複数の素子領域１１３のうち、第１の素子領域１１３ａと第２の素子領域１１３ｂと第３の素子領域１１３ｃと第４の素子領域１１３ｄと、その周辺とを拡大したものである。構造体１１４は、各素子領域１１３の周囲に、ダイシング（切断）される領域であるスクライブ領域１０８を有する。具体的に、スクライブ領域１０８は、隣接する２つの素子領域１１３の間に配されてもよいし、素子領域１１３と構造体１１４の縁との間に配されてもよい。スクライブ領域１０８は、素子領域１１３の外縁に沿って形成されていてもよい。複数の素子領域１１３がマトリクス状に配列されている場合に、スクライブ領域１０８は格子状の領域となる。すなわち、スクライブ領域１０８は、第１の方向１１６に延びた複数の領域と、第２の方向１１７に延びた複数の領域とを組み合わせた領域である。例えば、スクライブ領域１０８は、その一部に、第１の方向１１６に延びた第１のスクライブ領域１０８ａを含む。第１のスクライブ領域１０８ａは、第１の素子領域１１３ａ及び第２の素子領域１１３ｂを含む素子領域１１３の行と、第３の素子領域１１３ｃ及び第４の素子領域１１３ｄを含む素子領域１１３の行との間に位置し、これらの行の両方に沿って延びる。また、スクライブ領域１０８は、その一部に、第２の方向１１７に延びた第２のスクライブ領域１０８ｂを含む。第２のスクライブ領域１０８ｂは、第１の素子領域１１３ａ及び第３の素子領域１１３ｃを含む素子領域１１３の列と、第２の素子領域１１３ｂ及び第４の素子領域１１３ｄを含む素子領域１１３の列との間に位置し、これらの列の両方に沿って延びる。第１のスクライブ領域１０８ａと第２のスクライブ領域１０８ｂとは、交差部１１５において交差する。
【００１１】
図２は、図１（ｂ）の破線Ａ−Ａ’における構造体１１４の断面構成図を示す。基板１０１の各素子領域１１３には、１つの固体撮像装置を構成する半導体素子、例えば入射した光を電気信号に変換する光電変換素子１１２やトランジスタ（不図示）などが形成されている。基板１０１の上に、複数の素子領域１１３にわたって配線層間膜１１０が形成されている。素子領域１１３において、配線層間膜１１０の内部に配線層１１１が形成され、配線層間膜１１０の上に金属などによる配線層１０２が形成されている。配線層間膜１１０及び配線層１０２は、酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの材料で形成されたパッシベーション膜１０３で覆われている。パッシベーション膜１０３は、基板１０１全体を覆う位置にある。例えば、このパッシベーション膜１０３の膜厚は０．５〜１ｕｍ程度である。このパッシベーション膜１０３の上には、下部平坦化膜１０４が形成され、その膜厚は大凡０．５ｕｍ程度である。下部平坦化膜１０４の上には任意の色構成によるカラーフィルタ１０５が形成され、カラーフィルタ１０５の上には、上部平坦化膜１０６が存在し、上部平坦化膜１０６の上にはマイクロレンズ１０７が存在する。各素子領域１１３の間の幅ｗ１は大凡１００ｕｍ程度である。素子領域１１３とスクライブ領域１０８との間の位置において、パッシベーション膜１０３に対して溝１０９が設けられている。この溝１０９の幅ｗ２は大凡１０ｕｍ、深さｄは０．４ｕｍ程度である。溝１０９はパッシベーション膜１０３を貫通していてもよいし、パッシベーション膜１０３の途中までの深さを有してもよい。
【００１２】
以下、図１を再び参照して、溝１０９の形状を詳細に説明する。複数の素子領域１１３がマトリクス状に配列されている場合に、溝１０９は格子状に配されてもよい。すなわち、溝１０９は、第１の方向１１６に延びた複数の溝と、第２の方向１１７に延びた複数の溝とを組み合わせた領域であってもよい。第１の方向１１６に延びた溝は、この方向に配列された複数の素子領域１１３の行と、この行に沿って延びるスクライブ領域１０８との間に位置し、複数の素子領域１１３に沿って連続して形成される。例えば、溝１０９は、その一部に、第１の方向１１６に延びた第１の溝１０９ａを含む。第１の溝１０９ａは、第１の素子領域１１３ａ及び第２の素子領域１１３ｂを含む素子領域１１３の行と、第１のスクライブ領域１０８ａとの間に位置し、当該素子領域１１３の行に沿って連続して形成される。溝１０９のうち、第２の方向１１７に延びた溝についても同様のことが成り立つ。また本実施形態では、スクライブ領域１０８のうち、第１の方向１１６に延びる部分と第２の方向１１７に延びる部分との交差部１１５において、この溝１０９は途切れることなく交差する。
【００１３】
次に上述した本実施形態における固体撮像装置の製造方法について述べる。基板１０１の上に、光電変換素子１１２、配線層１１１および配線層１０２を形成する。これらの構成は既存の手法を用いて形成できるので、その詳細な説明を省略する。基板１０１は、例えばシリコンなどの半導体基板でありうる。また例えば、半導体基板に代えて、ガラスやプラスチックなど材料で形成された絶縁基板や、金属基板を用いてもよい。この場合に、この基板の上に、シリコンやゲルマニウム、ガリウムヒ素などによって半導体素子が形成される。基板１０１の上には、次いで配線層１０２の上およびスクライブ領域１０８を覆うよう、ＣＶＤ装置などを用いて酸化シリコンや窒化シリコン、酸窒化シリコンなどの材料で形成されるパッシベーション膜１０３が成膜される。さらに実装時にリードワイヤーが接続されるパッド部分を電気的に導通させる必要があるため、フォトリソグラフィによりパッド部分の上を開口したマスクパターンを形成し、パッシベーション膜１０３のうちパッド部分の上の部分をエッチングする。このフォトリソグラフィを行う際、素子領域１１３とスクライブ領域１０８の間の部分についても任意の形状で開口するようデザインしたマスクパターンを用いる。これにより素子領域１１３とスクライブ領域１０８との間に溝１０９をパッド部と同時に形成することができる。
【００１４】
次に、カラーフィルタ１０５の直下に存在する配線層１０２およびパッシベーション膜１０３による凹凸を緩和するための膜として、下部平坦化膜１０４をスピンコートによりパッシベーション膜１０３の上に塗布し積層する。この下部平坦化膜１０４は、例えばＪＳＲ社製ＡＨ８５９などの有機材料によりなる。このとき塗布方法は、スピンコートに限定されるものではない。例えばスリットコートやインクジェットなどでもよい。また下部平坦化膜１０４は、有機材料に限られるものでなく、塗布に際して液体状の材料であればよい。この下部平坦化膜１０４によって、カラーフィルタ１０５の形状、さらにカラーフィルタ１０５によって決定される固体撮像素子の分光安定性が向上する。続いてカラーフィルタ１０５を各色にわたり形成し、さらに上部平坦化膜１０６が、例えば下部平坦化膜１０４と同じ材料を用いて形成される。上部平坦化膜１０６の上には、マイクロレンズ１０７をそれぞれ任意の方法で形成する。マイクロレンズ１０７は、例えば東京応化製ＴＭＲ  Ｐ−１０などの樹脂および感光材などにより形成される。以上により、図１に示した構造体１１４が製造される。その後、この構造体１１４をスクライブ領域１０８においてダイシングすることのよって、構造体１１４が個別の固体撮像装置に切り分けられる。
【００１５】
図４の比較例を参照しつつ、本実施形態の効果を説明する。図４の構造体では、素子領域１１３ごとに個別に溝１０９が形成されている。このような形状の溝１０９が形成されたパッシベーション膜１０３の上に、下部平坦化膜１０４の材料の薬液がスピンコートされる際、溝１０９の中に薬液が入る。溝１０９に入り込んだ薬剤は、遠心力によってスクライブ領域の交差部１１５の付近に存在する角部に進む。ここで材料の薬液の進行方向に存在する溝の壁によって行く手を阻まれ、局所的にあふれ出す。また図４に示すように角部の両側から流れ込む薬液１１８が溝の壁によって行く手を阻まれ、また互いに干渉し局所的にあふれ出す。これにより素子領域１１３の角部周辺を起点としてストリエーションが発生する。ストリエーションが発生すると、形成された半導体装置の特性にばらつきが生じ、歩留まりを低下させることとなる。例えば、半導体装置が固体撮像装置である場合に、パッシベーション膜の上に塗布によって平坦化膜やカラーフィルタなどを形成する際にストリエーションが発生すると、これらの膜の厚さにばらつきが生じる。この厚さのばらつきは、平坦化膜等の下に形成された光電変換素子に対する入射光量にばらつきを生じさせる。
【００１６】
これに対して、図１（ｂ）に示す本実施形態による構造では、溝１０９は２つ以上の素子領域１１３に沿って連続して形成され、またスクライブ領域１０８の交差部１１５の付近においても溝１０９は連続して形成されている。そのため薬液がスクライブ領域１０８の交差部１１５の付近を起点に局所的にあふれ出すことを抑制できる。このためストリエーション発生を抑えることが可能となり、製品性能と製造歩留り確保とを両立することができる。
【００１７】
図５に完成後の固体撮像装置の平面図を示す。図５（ａ）の固体撮像装置５００ａは、スクライブ領域１０８の中心でダイシングされた場合に得られる。また図５（ｂ）の固体撮像装置５００ｂは、スクライブ領域の中心より第1の方向１１６と第２の方向１１７とのそれぞれ正の方向にずれてダイシングされた場合に得られる。どちらの場合においても、図４の比較例の構造と異なり、溝１０９が固体撮像装置の端部まで形成される。
【００１８】
第２の実施形態
図３を参照して、本実施形態の様々な実施形態の構造体について説明する。各実施形態の構造体は、第１の実施形態の構造体１１４とは、パッシベーション膜１０３に形成される溝１０９の形状が異なり、他の部分は同様であってもよい。そのため、図３の各図では、スクライブ領域１０８の交差部１１５及びその周辺に着目する。
【００１９】
図３（ａ）に本発明に係る第２の実施形態の構造体の平面図を示す。本実施形態では、溝１０９は、パッシベーション膜１０３のうちスクライブ領域１０８の交差部１１５の上にある部分の一部を除去して形成される溝１０９ｂを含む。溝１０９ｂは、複数の素子領域１１３の列又は行に沿って形成された溝（例えば、溝１０９ａ）に対して斜めになっている。これにより交差部１１５に到達した薬液が合流する際の干渉をさらに抑制することが可能である。図３（ａ）には、斜めの溝１０９ｂを２方向に設けた場合を示すが、１方向であってもよい。
【００２０】
第３の実施形態
図３（ｂ）に本発明に係る第３の実施形態の構造体の平面図を示す。本実施形態では、スクライブ領域１０８の交差部１１５において溝１０９の幅が変化する。本実施形態ではパッシベーション膜１０３のうち交差部１１５を覆う区画をすべて取り除くことによって、このような溝１０９が形成される。これにより、第１の実施形態と比較して交差部の溝が大きくなり、薬液が広がることにより、薬液のあふれ出しを抑制することが可能となる。また、パッシベーション膜１０３のうち交差部１１５を覆う区画は図１（ｂ）、図３（ａ）に示されるように、素子領域１１３などに形成された区画と比較してサイズが小さい。このため、半導体装置完成後の基板１０１のダイシングの工程において、異物として飛散する可能性が高くなる。この実施形態によると、この異物の飛散を抑制し、結果として歩留まりが向上する。
【００２１】
第４の実施形態
図３（ｃ）に本発明に係る第４の実施形態の構造体の平面図を示す。本実施形態では、第３の実施形態に加え、溝１０９によって分割された区画の角が面取りされた構造となっている。本実施形態では、パッシベーション膜１０３の素子領域１１３ａと素子領域１１３ｂと素子領域１１３ｃと素子領域１１３ｄとのそれぞれを覆う区画の角が面取りされた構造となる。これによりスピンコートによる薬液塗布において、薬液が溝１０９からスクライブ領域１０８の交差部１１５へと進む際、溝１０９の幅が急激に広がらないため、薬液同士の粘性などによる干渉作用が緩和され、薬液のあふれ出しがさらに抑制される。これによりストリエーションの発生が抑制される。また図３（ｄ）では、スクライブ領域１０８を覆う区画の角を面取りした構造である。このようにパッシベーション膜１０３が溝１０９に分割された区画の角の一部又はすべてを面取りすることによって、薬液の流れを改善し、ストリエーションの発生を抑制することができる。
【００２２】
第５の実施形態
図３（ｅ）に本発明に係る第５の実施形態の構造体の平面図を示す。本実施形態では、溝１０９が一つの方向に少なくとも２つの素子領域１１３に沿って連続して形成される。
【００２３】
以上、本発明に係る実施形態を５形態、示したが、溝１０９の形状はこれらに限定されるものではない。少なくとも一つの方向に配列された２つ以上の素子領域１１３に沿って連続して溝が形成されていればよい。また溝の断面構造も、本実施形態では図２に示すように矩形であるが、多角形、円弧形であってもよい。また溝１０９の形成されたパッシベーション膜１０３の上に積層される膜も、塗布される膜であれば、平坦化膜に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００２４】
１０１  基板、１０３  パッシベーション膜、１０４  下部平坦化膜、１０８  スクライブ領域、１０９  溝、１１３  素子領域、１１４  構造体
【図１】
0006344991.tif 000002
【図２】
0006344991.tif 000003
【図３】
0006344991.tif 000004
【図４】
0006344991.tif 000005
【図５】
0006344991.tif 000006