(57)【要約】      （修正有）【課題】従来の半導体イメージセンサＩＣでは、ウェハ状態で大気中に存在する僅かな水分の影響により意図しないウェハ表面部分での少数キャリアが発生し、前記ＩＣ上に存在する複数個のフォトダイオードあるいはフォトトランジスタの光電変換（受光）素子間の出力にばらつきが発生してしまう。【解決手段】有機シリコン化合物としてＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン：（ＣＨ３）３Ｓｉ−Ｓｉ（ＣＨ３）３）をシリコン原子未結合手と反応させて化学的にシリコン未結合手を安定化させて少数キャリアの発生を抑制した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン半導体基板表面近傍に設けられたＰＮ接合によるフォトダイオードあるいはＮＰＮ接合またはＰＮＰ接合によるフォトトランジスタを利用して、前記各ＰＮ接合間に発生する空乏層に少数キャリアを蓄えることにより光電変換効果を利用してデータを読み取る半導体イメージセンサＩＣにおいて、前記フォトダイオードあるいはフォトトランジスタ領域以外の半導体基板表面上で発生する余剰な少数キャリアを抑制するために、前記半導体基板表面を化学的に不活性にする薬品で被覆する工程を半導体製造最終工程とウェハ電気特性テスト工程間に有することを特徴とする半導体イメージセンサＩＣの製造方法。
【請求項２】
前記化学的に不活性にする薬品によって被覆される半導体イメージセンサＩＣ表面部分が、表面保護用パッシベ−ション膜である窒化シリコン膜表面あるいは前記表面保護用パッシベ−ション膜および配線間絶縁膜であるＢＰＳＧ膜あるいはＰＳＧ膜がエッチングされることによって大気中にさらされる、ＩＣを切り離すために設けられるスクライブライン領域のシリコン基板表面である請求項1記載の半導体イメージセンサＩＣの製造方法。
【請求項３】
前記請求項２記載の半導体イメージセンサＩＣの窒化シリコン膜表面あるいはシリコン基板表面表面を化学的に不活性にする薬品として、有機シリコン化合物が用いられる請求項1記載の半導体イメージセンサＩＣの製造方法。
【請求項４】
前記請求項３記載の半導体イメージセンサＩＣ表面を前記化学的に不活性にする有機シリコン化合物としてＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）が用いられる請求項1記載の半導体イメージセンサＩＣの製造方法。
【請求項５】
フォトレジストをシリコンウェハ表面に被覆するレジストコーティング装置を利用して、フォトレジスト被覆工程の前処理として一般に行われているＨＭＤＳ被覆工程を前記化学的不活性薬品被覆工程として用いる請求項1記載の半導体イメージセンサＩＣの製造方法。
【請求項６】
前記ＨＭＤＳ被覆工程が、摂氏２５±５℃の環境に置かれたＨＭＤＳ薬液容器中に窒素ガスを導入することによってＨＭＤＳ含有ガスを発生させ、摂氏１００±５℃の加熱体の上に置かれた前記半導体イメージセンサＩＣを作製したウェハ表面に対して前記ＨＭＤＳガスを３０〜６０秒間吹き付ける請求項５記載の半導体イメージセンサＩＣの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＯＳ型半導体イメージセンサＩＣに関する。特に画素とＩＣを切り離すために設けられているスクライブライン領域の相対位置が、エリアセンサと比べて格段に近い、画像情報を読み取り電送するファクシミリやイメージスキャナに好適な、密着型リニア半導体イメージセンサＩＣの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図３は従来の半導体イメージセンサＩＣ（半導体装置）の構造の一例を示す断面図である。この構造例の半導体リニアイメージセンサＩＣは光電変換（受光）素子としてフォトトランジスタ構造を利用しているものである。フォトトランジスタのコレクタ部分に相当するＮ型半導体基板３０１の表面近傍の一部分に、ベース部分に相当するＰ型ウェル領域３０２が設けられている。更に、前記Ｐウェル領域３０２の表面近傍の一部分にエミッタ部分に相当するＮ型拡散領域３０３が存在する。Ｎ型拡散領域３０３の周辺にはゲート絶縁膜３０４を介してベース電位に接続されたガード用のポリシリコン電極３０５が存在し、その上部にポリシリコンとメタル配線間絶縁膜であるＢＰＳＧ膜３０６が設けられている。メタル配線３０７で受光素子が電気的に接続され、最後に表面保護用パッシベーション膜であるシリコン窒化膜３０８が形成されている。
【０００３】
また、ＩＣを切り離すために設けられるスクライブライン領域３０９の表面近傍にはＮ型半導体基板３０１の電位を安定して固定するためにＮ型拡散領域３１０が存在する。Ｎ型拡散領域３１０の表面は、ＩＣを切り離すダイシング用歯（ブレード）の消耗を低減させるためにＢＰＳＧ膜３０６及びシリコン窒化膜３０８がエッチングされて除去され、直接大気中に晒されている。
【０００４】
従来の半導体イメージセンサＩＣでは、スクライブライン領域３０９上のＮ型拡散領域３１０が形成されず、さらにこの領域のＮ型半導体基板３０１表面をエッチングで意図的に結晶性を荒らした状態にして少数キャリアの発生を防止しているものもある（例えば、特許文献１  参照。）。
【特許文献１】特開２００２−１３４７２７号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来の半導体イメージセンサＩＣ構造では、ウェハ電気特性テスト工程を行う。半導体装置は、ウェハ状態での製造工程完成品を窒素雰囲気内に密閉して氷点下２０度以下になるような航空貨物として輸送される。この密閉雰囲を開封してウェハの電気特性テストを行うと、窒素雰囲気中に存在する僅かな水分の影響により意図しないウェハ表面部分での少数キャリアが発生し、半導体イメージセンサＩＣ上に存在する複数個のフォトダイオードあるいはフォトトランジスタの光電変換（受光）素子間の出力にばらつきが発生してしまうという問題があった。
【０００６】
この光電変換出力のばらつきは隣接する半導体イメージセンサＩＣの構造パターンの影響を受け、ある一定の類似した固定出力パターンを生じるという特徴を持っている。
【０００７】
また、このウェハ状態で発生する前記固定出力パターンはＩＣを切り離してチップ状態に加工すると消失してしまう特性も持っている。ウェハ状態とＩＣチップ状態の光電変換出力差が必ずしも一定していないために簡単な変換係数を用いてウェハテスト規格値を設定することが困難であり、ＩＣチップ状態でなければ正確なテストができないという課題があった。しかし、リニア型半導体イメージセンサＩＣのサイズは短辺方向で０．５ｍｍ以下しかなく、センサヘッドに直接実装されるのでパッケージも存在しないので、ＩＣ状態でテストを行うことは現時点の技術ではプロービング精度上ほぼ不可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記の課題を解決するためのものである。水分の影響により意図しないウェハ表面部分での少数キャリアの発生を防止する。大気中の水分に晒される半導体イメージセンサＩＣの表面保護用パッシベ−ション膜（窒化シリコン膜表面）及びスクライブ領域の半導体基板表面に対して、有機シリコン系化合物を前記半導体イメージセンサの表面に被覆（コーティング）する工程をウェハ電気特性テスト工程の前に追加した。
窒化シリコン膜表面近傍あるいは半導体基板表面近傍に存在するシリコン原子の未結合手に対して大気中の水分の水酸基（-OH基）が影響を与え、上記の意図しない少数キャリアが過剰に発生していると考えられる。従って、前記シリコン原子の未結合手に対して化学反応を起こさせ化学エネルギー的に安定状態にすることにより少数キャリアの発生を抑制することが可能となる。本発明の例では有機シリコン化合物としてＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン：(CH3)3Si-Si(CH3)3）をシリコン原子未結合手と反応させた。
【発明の効果】
【０００９】
図２は本発明の製造工程で作製された９６個の光電変換（受光）素子をもつ半導体リニアイメージセンサＩＣが形成されたウェハ上に、水分の代わりに同じ水酸基（-OH基）をもつイソプロパノール（CH3CH(CH3)OH）を滴下して少数キャリアが発生しやすい状態にしたとき、各受光素子（横軸）の出力電圧（縦軸）がどう変化するかをイソプロパノール滴下前後及び経過時間でプロットした図である。経過時間は、黒○、黒△、黒□の順に時間経過している。この結果は本発明の製造工程で用いられたＨＭＤＳによって小数キャリアの発生が抑えられ、受光素子の出力がイソプロパノール（-OH基）の影響をほとんど受けないことを示している。
一方、図４は従来の製造工程で作製された９６個の光電変換（受光）素子をもつ半導体リニアイメージセンサＩＣが形成されたウェハ上に、同様にイソプロパノールを滴下した場合の各受光素子の出力電圧がどう変化するかをイソプロパノール滴下前後及び経過時間でプロットした図である。イソプロパノール（-OH基）の影響で小数キャリアが大量に発生し、イソプロパノール滴下前後で各受光素子の出力が大きく変化することを示している。
【００１０】
以上のように、本発明を用いることにより、水分の影響により意図しないウェハ表面部分での少数キャリアの発生を防止し、ウェハ表面上の半導体イメージセンサＩＣに存在する複数個のフォトダイオードあるいはフォトトランジスタの光電変換（受光）素子間の出力にばらつきが発生してしまうという問題を解決することができた。従って、ウェハ状態とＩＣチップ状態の光電変換出力差がほとんどなく、常時、ウェハテストで正確にＩＣの電気特性テストができるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態例を、図面を用いて詳細に説明する。
【実施例】
【００１２】
図１は本発明の実施形態を示す半導体イメージセンサＩＣの製造工程断面図である。図１（ａ）は、光電変換（受光）素子としてフォトトランジスタ構造を利用している半導体リニアイメージセンサＩＣで、表面保護用パッシベーション膜のパターニングまでは従来の製造工程と全く同じである。フォトトランジスタのコレクタ部分に相当するＮ型半導体基板１０１の表面近傍の一部分に、ベース部分に相当するＰ型ウェル領域１０２が設けられており、更に前記Ｐウェル領域１０２の表面近傍の一部分にエミッタ部分に相当するＮ型拡散領域１０３が存在する。前記Ｎ型拡散領域１０３の周辺にはゲート絶縁膜１０４を介してベース電位に接続されたガード用のポリシリコン電極１０５が存在し、その上部にポリシリコンとメタル配線間絶縁膜であるＢＰＳＧ膜１０６が設けられている。メタル配線１０７で前記受光素子が電気的に接続され、最後に表面保護用パッシベーション膜であるシリコン窒化膜１０８が形成されている。また、ＩＣを切り離すために設けられるスクライブライン領域１０９の表面近傍には前記Ｎ型半導体基板１０１の電位を安定して固定するためにＮ型拡散領域１１０が存在する。前記Ｎ型拡散領域１１０の表面は、ＩＣを切り離すダイシング用歯の消耗を低減させるために前記ＢＰＳＧ膜１０６及び前記シリコン窒化膜１０８がエッチングされて除去されている。
【００１３】
図１（ａ）の前記半導体リニアイメージセンサＩＣ構造を形成した後、摂氏２５±５℃の環境に置かれたＨＭＤＳ薬液容器中に窒素ガスを導入することによってＨＭＤＳ含有ガス１１１を発生させ、摂氏１００±５℃の加熱体の上に置かれた前記半導体リニアイメージセンサＩＣを作製したウェハ表面に対して前記ＨＭＤＳガス１１１を３０〜６０秒間吹き付ける工程を行う。（図１（ｂ））
このＨＭＤＳガス吹き付け工程が終了した時点で、窒化シリコン膜表面近傍あるいは半導体基板表面近傍に存在するシリコン原子の未結合手に対して有機シリコン基（トリメチルシリコン基：(CH3)3Si-）が化学反応し、化学エネルギー的に安定状態にすることが可能になる。このようにしてシリコン原子の未結合手を大幅に削減することにより、大気中の水分の影響による、シリコン原子の未結合手と化学反応をして発生する少数キャリアを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は本発明の実施形態を示す半導体イメージセンサＩＣの製造工程断面図である。
【図２】本発明の製造工程で作製された半導体リニアイメージセンサＩＣの各受光素子の出力電圧がどう変化するかをイソプロパノール滴下前後及び経過時間でプロットした図である。
【図３】従来の半導体イメージセンサＩＣの構造の一例を示す断面図である。
【図４】従来の製造工程で作製された半導体リニアイメージセンサＩＣの各受光素子の出力電圧がどう変化するかをイソプロパノール滴下前後及び経過時間でプロットした図である。
【符号の説明】
【００１５】
１０１  …      Ｎ型半導体基板
１０２  …      Ｐ型ウェル領域
１０３  …      Ｎ型拡散領域
１０４  …      ゲート絶縁膜
１０５  …      ポリシリコン電極
１０６  …      ＢＰＳＧ膜
１０７  …      メタル配線
１０８  …      シリコン窒化膜
１０９  …      スクライブライン領域
１１０  …      Ｎ型拡散領域
１１１  …      ＨＭＤＳ含有ガス
【図１】
2005072222.tif 000003
【図２】
2005072222.tif 000004
【図３】
2005072222.tif 000005
【図４】
2005072222.tif 000006