(57)【要約】【課題】シールリング構造を有し、半導体基板の一部を除去した半導体チップにおいて、シールリング構造を構成するプラグが、半導体基板を除去した部分で露出することによる耐湿性の劣化を回避する。【解決手段】半導体ウエハを分割して得られる半導体チップ１００において、半導体基板１０１上に形成された機能回路を含む回路形成領域Ｃｒと、該回路形成領域の周囲の、該半導体基板の一部を除去した領域上に、該回路形成領域への水分の侵入が阻止されるよう形成されたシールリング構造Ｓｈとを備え、該シールリング構造Ｓｈは、絶縁膜内に形成され、該絶縁膜の上下に位置する導電性層を接続する導電性プラグ１０４ｃ及び１０５ｃを有し、該シールリング構造を構成する最下層の導電性プラグ１０４ｃは、該半導体基板に代わる耐湿材料層１０２ｃ上に配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体ウエハを分割して半導体チップとして得られた半導体装置であって、
該半導体チップは、
半導体基板上に形成された機能回路を含む回路形成領域と、
該回路形成領域の周囲の、該半導体基板の一部を除去した領域上に、該回路形成領域への水分の侵入が阻止されるよう形成されたシールリング構造とを備え、
該シールリング構造は、絶縁膜内に形成され、該絶縁膜の上下に位置する導電性層を接続する導電性プラグを有し、
該シールリング構造を構成する最下層の導電性プラグは、該半導体基板に代わる耐湿材料層上に配置されている、半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体基板の一部を除去した領域における、前記回路形成領域と前記シールリング構造との間の部分には、該回路形成領域の機能回路との電気的接続をとるためのボンディングパッドを構成する導電性層が配置されている、半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記耐湿材料層は、前記半導体基板の、前記シールリング構造の配置領域に対向する部分を除去する前に、該半導体基板上に形成した素子分離領域上に形成されている、半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記耐湿材料層は、前記半導体基板の、前記シールリング構造の配置領域に対向する部分を除去する前に、該半導体基板上に形成した多結晶シリコン層である、半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記耐湿材料層は、前記半導体基板の、前記シールリング構造の配置領域に対向する部分を除去する前に、該半導体基板上に形成した窒化シリコン層である、半導体装置。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体装置において、
該半導体チップは、多層配線構造を有しており、
該シールリング構造は、該多層配線構造を構成する層間絶縁膜を貫通する導電性プラグと、該層間絶縁膜の上下に位置し、該導電性プラグにより接続された配線層とを含む、半導体装置。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記半導体チップは、被写体からの光を光電変換して撮像信号を出力する固体撮像素子であり、
該固体撮像素子は、前記半導体基板の前記機能回路が形成された表面領域とは反対側の裏面側から光を入射させる裏面照射型固体撮像素子である、半導体装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記固体撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサである、半導体装置。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体装置において、
前記固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサである、半導体装置。
【請求項１０】
半導体ウエハの、半導体チップとなるチップ領域に機能回路を形成するとともに、該チップ領域の周囲に、該チップ領域に該機能回路への水分の侵入が阻止されるシールリング構造を形成し、該チップ領域を半導体チップとして分割して半導体装置を製造する方法であって、
該半導体ウエハを構成する半導体基板上に、該チップ領域が分離されるよう素子分離領域を形成するステップと、
該チップ領域内の回路形成領域に半導体素子を形成するステップと、
該半導体基板上に該絶縁膜を形成するステップと、
該絶縁膜に形成した開口内に導電性プラグを形成するステップと、
該絶縁膜上に配線層を形成するステップと、
該半導体基板の、該シールリング構造に対向する部分の領域を除去するステップとを含み、
該シールリング構造は、該絶縁膜内に形成され、該絶縁膜の上下に位置する導電性層を接続する導電性プラグを有し、
該半導体素子を形成するステップでは、
該機能回路の電極を構成する導電材料の一部を、該素子分離領域上に耐湿材料層として形成し、
該導電性プラグを形成するステップでは、
該耐湿材料層上に該シールリング構造を構成する導電性プラグを形成する、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、
該撮像部は、請求項７に記載の半導体装置である電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置、及びその製造方法、並びに電子情報機器に関し、特に、Ｓｉ基板の一部をプロセス途中で除去した構造を有する半導体装置、具体的には、裏面から光を取り込み被写体の撮像を行う、半導体素子で構成された裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサー等の固体撮像素子としての半導体装置及びその製造方法、並びに、このような固体撮像素子を画像入力デバイスとして撮像部に用いた例えばデジタルビデオカメラ及びデジタルスチルカメラ等のデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置等の電子情報機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、半導体装置には、基板上にプラグと配線とからなるシールリング構造を耐湿構造として用いたものがある。
【０００３】
図８は、このような従来の半導体装置におけるシールリング構造を説明する図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＣ−Ｃ’線断面図である。
【０００４】
図８（ａ）に示すように、半導体ウェハから切り出された半導体チップ１０は、その外周に沿ってシールリング構造（以下、耐湿リングという。）１２が形成され、耐湿リング１２の内側に回路形成領域Ａ１が配置されている。回路形成領域Ａ１には、図示はしないが、ＲＯＭ，ＲＡＭ、ロジック、入出力回路（Ｉ／Ｏ）などのブロックが形成されている。
【０００５】
また、図８（ｂ）に示すように、耐湿リング１２は、半導体チップ１０の表面領域から、回路素子が形成されている基板に達する深さまで、膜厚方向に延びている。
【０００６】
耐湿リング１２の内側に位置する回路形成領域Ａ１では、半導体基板（シリコン基板など）１１上に、複数の層間絶縁膜１４、１７、１８が積層され、各層において、能動素子、コンタクトプラグ、金属配線などが形成されている。
【０００７】
シリコン基板１１上で、素子分離領域（例えばＬＯＣＯＳ分離領域）１３で区画される領域に、能動素子としてのトランジスタ２０が形成され、シリコン基板１１に、ソース・ドレイン不純物拡散領域２１が形成されている。ここで、素子分離領域は、シリコン基板を部分的に酸化するＬＯＣＯＳ（Ｌｏｃａｌ  Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｓｉｌｉｃｏｎ）法で形成しているが、素子分離領域は、シリコン基板に形成した浅い溝（トレンチ）にシリコン酸化膜を埋め込むＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）法により形成してもよい。
【０００８】
シリコン基板１１上に、トランジスタ２０を覆って第１の層間絶縁膜１４が形成されている。第１の層間絶縁膜１４を貫通して、第１層コンタクトプラグ２２が膜厚方向に延び、トランジスタ２０のソース・ドレイン不純物拡散領域２１に接続されている。
【０００９】
第１の層間絶縁膜１４上には、第１金属配線２３が形成されている。第１金属配線２３の一部は、第１層コンタクトプラグ２２に接続されている。この第１金属配線２３を覆って、第２の層間絶縁膜１７が形成され、第２の層間絶縁膜１７上に、第２金属配線２５が形成されている。第２の層間絶縁膜１７を貫通して、第２層コンタクトプラグ２４が膜厚方向に延び、第２金属配線２５と、下層の第１金属配線２３とを接続している。
【００１０】
第２金属配線２５を覆って第３の層間絶縁膜１８が形成されている。第３の層間絶縁膜１８上には、最上層のメタル電極２７が形成されている。メタル電極２７は、第３の層間絶縁膜１８を貫通する第３層コンタクトプラグ（図示せず）により、下層の第２金属配線２５に接続されている。
【００１１】
このような回路形成領域Ａ１と、チップ外周に沿ったスクライブ領域（ダイシング領域）Ｃ１の間に、耐湿リング１２が回路形成領域Ａ１を囲むよう設けられている。耐湿リング１２は、積層された層間絶縁膜１４、１７、１８に含まれる、それぞれ膜厚方向に延びる第１導体リング１２ａ、第２導体リング１２ｃ、第３導体リング１２ｅを含む。第１導体リング１２ａと第２導体リング１２ｃを接続する第１リング配線パターン１２ｂが、第１の層間絶縁膜１４上に形成されている。第２導体リング１２ｃと第３導体リング１２ｅを接続する第２リング配線パターン１２ｄが、第２の層間絶縁膜１７上に形成されている。
【００１２】
第１導体リング１２ａは、シリコン基板１１から第１の層間絶縁膜１４の膜厚に対応する膜厚方向の寸法を有し、回路形成領域Ａ１を囲むよう形成されている。第１導体リング１２ａは、回路形成領域Ａ１の第１層コンタクトプラグ２２と同じ工程で形成される。第１導体リング１２ａと第２導体リング１２ｃを接続する第１リング配線パターン１２ｂは、回路形成領域Ａ１の第１金属配線２３と同じ工程で形成される。第２導体リング１２ｃは、第２層コンタクトプラグ２４と同じ工程で形成され、第２の層間絶縁膜１７の膜厚に対応する膜厚方向の寸法を有し、回路形成領域Ａ１を囲むよう形成されている。第３導体リング１２ｅは、第３の層間絶縁膜１８の膜厚に対応する膜厚方向の寸法を有し、回路形成領域Ａ１を囲む構造となっており、回路形成領域Ａ１の図示しない第３層コンタクトプラグと同じ工程で形成されたものである。第２導体リング１２ｃと第３導体リング１２ｅを接続する第２リング配線パターン１２ｄは、回路形成領域Ａ１の第２金属配線２５と同じ工程で形成される。
【００１３】
最上層に位置する第３リング配線パターン１２ｆは、第３導体リング１２ｅに接続されており、回路形成領域Ａ１のメタル電極２７と同じ工程で形成されたものである。
【００１４】
また、耐湿リングの最上層に位置する第３リング配線パターン１２ｆの表面領域、及びボンディングパッド３１（図９参照）の表面領域以外の領域を覆って、保護膜としてのシリコン酸化膜１５及びシリコン窒化膜１６が順次積層されている。
【００１５】
すなわち、第３リング配線パターン１２ｆの表面領域およびボンディングパッド３１の表面領域では、シリコン酸化膜１５とシリコン窒化膜１６が除去され、第３リング配線パターン１２ｆ上には開口２９が、また、ボンディングパット３１上には開口３３が形成されている。これらの開口２９および３１により、シリコン酸化膜１５を介した回路形成領域Ａ１への水分の通路が遮断される。
【００１６】
さらに、耐湿リング１２と回路形成領域Ａ１を覆って、ポリイミド膜１９が形成されている。耐湿リング１２の第３リング配線パターン１２ｆの表面は、開口２９において、直接、非透水性のポリイミド膜１９によって被覆される。
【００１７】
この構成により、図８（ｂ）に矢印で示すように、耐湿リング１２の内側と外側をつなぐ水分の通路を遮断して、耐湿リング１２の内部への水分の侵入を防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特開２００６−２６１６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
しかし、近年、特に裏面照射型撮像素子では、外部端子と接続するパッド部を露出させる開口の形成のため基板の一部を除去する構造が用いられており、この構造では、チップ周辺にはシリコン基板がなく、上述した従来型のシールリング構造では耐湿性が低下するという問題がある。
【００２０】
図１０は、このような裏面照射型撮像素子の断面構造を示す図である。
【００２１】
図１０に示すように、図８に示す回路形成領域Ａに相当する領域では、シリコン基板３１上に層間絶縁膜３４を介して第１金属配線３１ｂが形成され、さらに、その上に第２の層間絶縁膜３７を介して第２金属配線３６ａが形成されている。ここで、第１金属配線３１ｂと基板３１に形成された拡散領域や電極とは第１層コンタクトプラグ３４ｂにより接続され、第１金属配線３１ｂと第２金属配線３６ａとは第２層コンタクトプラグ３５ｂにより接続されている。
【００２２】
また、この裏面照射型撮像素子における、図８に示す回路形成領域Ａの外側に相当する領域では、層間絶縁膜３４上に第１リング配線パターン３１ｃが形成され、さらに、その上に第２の層間絶縁膜３７を介して第２リング配線パターン３６ｂが形成されている。ここで、第１リング配線パターン３１ｃと第２リング配線パターン３６ｂとは第２導体リング３５ｃにより接続されている。
【００２３】
また、これらの導体リングとリング配線パターンにより耐湿リング３２が形成されており、この耐湿リング３２と回路形成領域の第１金属配線３１ｂとの間には、ボンディングパッド３１ａが形成されており、ボンディングパッド３１ａは第２層コンタクトプラグ３５ａにより第２金属配線３６ａに接続されている。また、ボンディングパッド３１ａにはボンディングワイヤＢＷが固着されている。なお、図１０中、４０は支持基板であり、３９は耐湿性膜である。
【００２４】
このような裏面照射型固体撮像素子１０ａの構造では、チップ周辺にはシリコン基板３１がなく、シールリング構造を構成する第１導体リング３４ｃの下端部が露出した状態となり、この結果、従来型のシールリング構造では耐湿性が低下するという問題がある。
【００２５】
本発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、シールリング構造を構成するプラグが露出することによる耐湿性の劣化を回避することができる裏面照射型の固体撮像装置などの半導体装置およびその製造方法、並びにこのような固体撮像装置としての半導体装置を用いた電子情報機器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明に係る半導体装置は、半導体ウエハを分割して半導体チップとして得られた半導体装置であって、該半導体チップは、半導体基板上に形成された機能回路を含む回路形成領域と、該回路形成領域の周囲の、該半導体基板の一部を除去した領域上に、該回路形成領域への水分の侵入が阻止されるよう形成されたシールリング構造とを備え、該シールリング構造は、絶縁膜内に形成され、該絶縁膜の上下に位置する導電性層を接続する導電性プラグを有し、該シールリング構造を構成する最下層の導電性プラグは、該半導体基板に代わる耐湿材料層上に配置されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２７】
本発明は、上記半導体装置において、前記半導体基板の一部を除去した領域における、前記回路形成領域と前記シールリング構造との間の部分には、該回路形成領域の機能回路との電気的接続をとるためのボンディングパッドを構成する導電性層が配置されていることが好ましい。
【００２８】
本発明は、上記半導体装置において、前記耐湿材料層は、前記半導体基板の、前記シールリング構造の配置領域に対向する部分を除去する前に、該半導体基板上に形成した素子分離領域上に形成されていることが好ましい。
【００２９】
本発明は、上記半導体装置において、前記耐湿材料層は、前記半導体基板の、前記シールリング構造の配置領域に対向する部分を除去する前に、該半導体基板上に形成した多結晶シリコン層であることが好ましい。
【００３０】
本発明は、上記半導体装置において、前記耐湿材料層は、前記半導体基板の、前記シールリング構造の配置領域に対向する部分を除去する前に、該半導体基板上に形成した窒化シリコン層であることが好ましい。
【００３１】
本発明は、上記半導体装置において、該半導体チップは、多層配線構造を有しており、該シールリング構造は、該多層配線構造を構成する層間絶縁膜を貫通する導電性プラグと、該層間絶縁膜の上下に位置し、該導電性プラグにより接続された配線層とを含むことが好ましい。
【００３２】
本発明は、上記半導体装置において、前記半導体チップは、被写体からの光を光電変換して撮像信号を出力する固体撮像素子であり、該固体撮像素子は、前記半導体基板の前記機能回路が形成された表面領域とは反対側の裏面側から光を入射させる裏面照射型固体撮像素子であることが好ましい。
【００３３】
本発明は、上記半導体装置において、前記固体撮像素子は、ＣＭＯＳイメージセンサであることが好ましい。
【００３４】
本発明は、上記半導体装置において、前記固体撮像素子は、ＣＣＤイメージセンサであることが好ましい。
【００３５】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体ウエハの、半導体チップとなるチップ領域に機能回路を形成するとともに、該チップ領域の周囲に、該チップ領域に該機能回路への水分の侵入が阻止されるシールリング構造を形成し、該チップ領域を半導体チップとして分割して半導体装置を製造する方法であって、該半導体ウエハを構成する半導体基板上に、該チップ領域が分離されるよう素子分離領域を形成するステップと、該チップ領域内の回路形成領域に半導体素子を形成するステップと、該半導体基板上に該絶縁膜を形成するステップと、該絶縁膜に形成した開口内に導電性プラグを形成するステップと、該絶縁膜上に配線層を形成するステップと、該半導体基板の、該シールリング構造に対向する部分の領域を除去するステップとを含み、該シールリング構造は、該絶縁膜内に形成され、該絶縁膜の上下に位置する導電性層を接続する導電性プラグを有し、該半導体素子を形成するステップでは、該機能回路の電極を構成する導電材料の一部を、該素子分離領域上に耐湿材料層として形成し、該導電性プラグを形成するステップでは、該耐湿材料層上に該シールリング構造を構成する導電性プラグを形成するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
本発明に係る電子情報機器は、被写体の撮像を行う撮像部を備えた電子情報機器であって、該撮像部は、上述した固体撮像素子としての半導体装置を備えたものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３７】
次に作用について説明する。
【００３８】
本発明においては、半導体ウエハを分割して半導体チップとして得られた半導体装置において、半導体基板上に形成された機能回路を含む回路形成領域と、該回路形成領域の周囲の、該半導体基板の一部を除去した領域上に、該回路形成領域への水分の侵入が阻止されるよう形成されたシールリング構造とを備え、該シールリング構造は、絶縁膜内に形成され、該絶縁膜の上下に位置する導電性層を接続する導電性プラグを有し、該シールリング構造を構成する最下層の導電性プラグを、該半導体基板に代わる耐湿材料層上に配置しているので、シールリング構造を有する、半導体基板の一部を除去した半導体チップにおいて、シールリング構造を構成するプラグが、半導体基板を除去した部分で露出することによる耐湿性の劣化を回避することができる。
【発明の効果】
【００３９】
以上のように、本発明によれば、シリコン基板の、ボンディングための除去する部分には、この部分を除去する前に該シリコン基板上に多結晶シリコン層を形成しておくので、シールリング構造が該多結晶シリコン層上に形成されることとなり、シールリング構造を構成するプラグが露出することによる耐湿性の劣化を回避することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１は、本発明の実施形態１による半導体装置を説明する図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’部分の断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態１による半導体装置を製造する方法を、図１（ａ）のＡ−Ａ’線部分の断面構造（図２（ａ））及びＢ−Ｂ’線部分の断面構造（図２（ｂ））を用いて説明する図であり、半導体基板の表面に素子分離領域及び機能回路を形成する工程を示している。
【図３】図３は、本発明の実施形態１による半導体装置を製造する方法を、図１（ａ）のＡ−Ａ’線部分の断面構造（図３（ａ））及びＢ−Ｂ’線部分の断面構造（図３（ｂ））を用いて説明する図であり、半導体基板の表面に第１層絶縁膜、第１層導電性プラグ、及び第１層配線を形成する工程を示している。
【図４】図４は、本発明の実施形態１による半導体装置を製造する方法を、図１（ａ）のＡ−Ａ’線部分の断面構造（図４（ａ））及びＢ−Ｂ’線部分の断面構造（図４（ｂ））を用いて説明する図であり、半導体基板の表面に第２層絶縁膜、第２層導電性プラグ、第２層配線を形成する工程を示している。
【図５】図５は、本発明の実施形態１による半導体装置を製造する方法を、図１（ａ）のＡ−Ａ’線部分の断面構造（図５（ａ））及びＢ−Ｂ’線部分の断面構造（図５（ｂ））を用いて説明する図であり、半導体基板の表面側に支持基板を貼り付け、半導体基板の一部を除去する工程を示している。
【図６】図６は、本発明の実施形態１による半導体装置を製造する方法を、図１（ａ）のＡ−Ａ’線部分の断面構造（図６（ａ））及びＢ−Ｂ’線部分の断面構造（図６（ｂ））を用いて説明する図であり、半導体基板の裏面にボンディングパッドとなる導体層を露出させてボンディングを行う工程を示している。
【図７】図７は、本発明の実施形態２として、実施形態１の固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【図８】図８は、従来の半導体装置におけるシールリング構造を説明する図であり、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図９】上記従来の半導体装置におけるボンディングパッド部分の構造を示す断面図である。
【図１０】図１０は、上記半導体装置におけるシールリング構造を有する裏面照射型撮像素子の断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００４２】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１による半導体装置を説明する図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’部分の断面図である。
【００４３】
この実施形態１の半導体装置１００は、半導体ウエハを分割して半導体チップ１００として得られたものである。ここで、この半導体チップ１００は、シリコン基板などの半導体基板１０１上に形成された機能回路を含む回路形成領域Ｃｒと、該回路形成領域Ｃｒの周囲の、該半導体基板の一部を除去した領域上に、該回路形成領域Ｃｒへの水分の侵入が阻止されるよう形成されたシールリング構造Ｓｈとを備えている。
【００４４】
このシールリング構造Ｓｈは、絶縁膜内に形成され、該絶縁膜の上下に位置する導電性層を接続する導電性プラグを有している。該シールリング構造Ｓｈを構成する最下層の導電性プラグ１０４ｃは、該半導体基板に代わる耐湿材料層１０３ｃ上に配置されている。
【００４５】
ここで、回路形成領域Ｃｒは、半導体基板１０１上で、絶縁材料からなる素子分離領域１０２ｃにより電気的に分離されており、この領域Ｃｒには、機能回路を構成する半導体素子が形成されている。例えば、半導体チップが裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサである場合には、該機能回路は、図６に示すように、入射光の光電変換により信号電荷を生成する受光部ＰＤ（フォトダイオード）、受光部ＰＤで生成された信号電荷をフォローティングディフュージョンとしての拡散領域（ＦＤ領域）１０１ｃに読み出す読み出し部Ｒと、ＦＤ領域１０１ｃに読み出された信号電荷を増幅する増幅部（増幅回路）Ａｍとを有するものとなる。
【００４６】
具体的には、上記受光部ＰＤは、例えば、Ｐ型シリコン基板、あるいはＮ型シリコン基板に形成されたＰ型ウエルに形成されたＮ型拡散領域１０１ｄにより構成されたフォトダイオードである。また、ＦＤ領域１０１ｃはＮ型拡散領域であり、フォトダイオードを構成する拡散領域１０１ｄとＦＤ領域１０１ｃとの間には、ゲート絶縁膜を介して転送電極１０３ａが配置されている。
【００４７】
また、増幅部Ａｍは、Ｐ型シリコン基板１０１上の表面領域にソース領域１０１ａ及びドレイン領域１０１ｂとして形成されたＮ型拡散領域と、これらの領域の間の部分にゲート絶縁膜を介して形成された増幅ゲート１０３ａとを有する増幅トランジスタを含んでいる。
【００４８】
なお、増幅トランジスタの、ＦＤ領域１０１ｃに隣接する拡散領域１０１ａは、該ＦＤ領域１０１ｃとは、素子分離領域１０２ａにより電気的に分離されている（図６（ａ）及び（ｂ））。
【００４９】
ただし、このような図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す断面構造は、受光部ＰＤの周囲の一部、つまり受光部ＰＤを構成するフォトダイオード、読み出し部Ｒを構成する転送電極、ＦＤ領域１０１ｃ、及び増幅部Ａｍを構成する増幅トランジスタが並んでいる方向におけるものであり、その他の方向の断面構造、例えば、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示す断面と直交する断面の構造では、受光部ＰＤを構成するフォトダイオード（Ｎ型拡散領域）が素子分離領域により囲まれた構造となっている。また、このような素子分離領域には、ＬＯＣＯＳ法で形成したＬＯＣＯＳ分離領域やＳＴＩ法で形成したＳＴＩ分離領域ではなく、Ｐ型不純物領域を用いる場合もある。
【００５０】
そして、転送電極１０３ａには、その上に形成された絶縁膜１０６ａを貫通する第１層コンタクトプラグ１０４ｂ、第１層接続配線１１１ｂ、第２層コンタクトプラグ１０５ｂを介して第２層接続配線１１２ａに接続されている。また、この第２層接続配線１１２ａは第２層コンタクトプラグ１０５ａを介してボンディングパッドとしての配線層１１１ａに接続されている。このボンディングパッド１１１ａにはボンディングワイヤＢＷが固着されている。
【００５１】
また、シールリング構造Ｓｈは、半導体基板１０１の、このシールリング構造Ｓｈに対向する部分を除去する前に半導体基板表面の素子分離領域１０２ｃ上に形成した耐湿性材料層１０３ｃ上に形成されている。耐湿性材料層１０３ｃとしては多結晶シリコン層が用いられる。ただし、耐湿性材料層１０３ｃは多結晶シリコン層に限定されるものではなく、耐湿性材料層１０３ｃとしてシリコン窒化膜を用いることができる。なお、多結晶シリコン層を用いた場合は、素子分離領域との密着性を高いものとすることができる。
【００５２】
具体的には、シールリング構造Ｓｈは、該耐湿性材料層１０３ｃとしての多結晶シリコン膜上に形成された第１リング状シールプラグ１０４ｃ、該第１リング状シールプラグ１０４ｃ上に形成された第１リング状シール配線１１１ｃ、該第１シール配線１１１ｃ上に形成された第２リング状シールプラグ１０５ｃ、及び該第２リング状シールプラグ１０５ｃ上に形成された第２リング状シール配線１１２ｄを有している。
【００５３】
また、ここでは、配線構造として、配線層は２層に形成されている多層配線構造を示しているが、配線構造は３層以上の多層配線構造でも単層構造でもよい。
【００５４】
また、この固体撮像素子１００は、ＣＭＯＳイメージセンサに限定されるものではなく、ＣＣＤイメージセンサであってもよい。
【００５５】
なお、プラグとしてはタングステンなどの金属材料を用い、配線としてはアルミや銅などの金属材料を用いることができ、また、層間絶縁膜などの絶縁膜にはシリコン酸化膜を用いることができる。ただし、層間絶縁膜には、シリコン酸化膜や、例えばエッチングストッパ層として用いられるシリコン酸窒化膜、シリコン窒化膜などとの積層膜を用いることができる。
【００５６】
次に製造方法について説明する。
【００５７】
この実施形態１では、半導体装置の製造方法の一例として、裏面照射型ＣＭＯＳイメージセンサを半導体ウエハの各チップ領域に形成し、その後各チップ領域を半導体チップとして切り出す例を説明する。
【００５８】
Ｐ型シリコン基板１０１の表面領域に素子分離領域１０２ａ及び１０２ｃを形成する。このとき、素子分離領域１０２ａは、回路形成領域Ｃｒにおける、機能回路を構成する半導体素子間を電気的に分離する分離領域であり、また、素子分離領域１０２ｃは、シールリング構造Ｓｈが形成される領域に形成される。
【００５９】
その後、回路形成領域Ｃｒでは、熱酸化などによりゲート絶縁膜を形成した後、ゲート電極材料の多結晶シリコン膜のパターニングにより、電荷読み出し部の転送電極としてのゲート電極１０３ａ、及び増幅回路としての増幅トランジスタを構成するゲート電極１０３ｂを形成する。このとき、回路形成領域Ｃｒの周辺の領域（シールリング構造Ｓｈの形成領域）では、素子分離領域１０２ｃ上に、耐湿性材料層として多結晶シリコン層１０３ｃが形成される。
【００６０】
なお、シールリング構造の形成領域における多結晶シリコン膜１０３ｃは、工程簡略のため、電荷読み出し部の転送電極としての多結晶シリコン膜と同一に形成しているが、別途形成してもかまわない。
【００６１】
続いて、シリコン基板の各チップ領域の回路形成領域Ｃｒでは、不純物のイオン注入によりフォトダイオードを構成するＮ型拡散領域１０１ｂ、フローティングディフュージョンとしてのＮ型拡散領域１０１ｃ、さらに、増幅トランジスタのソース、ドレイン領域としてのＮ型拡散領域１０１ａ及び１０１ｂを形成する（図２（ａ）、（ｂ））。
【００６２】
次に、１層目の層間絶縁膜として、第１層絶縁膜１０６ａを全面に形成し、その後、該第１層絶縁膜１０６ａの、転送電極１０３ａ上の部分、及びシールリング構造Ｓｈを形成すべき領域に開口を選択的に形成し、それぞれの開口に第１層コンタクトプラグ１０４ｂ、及び第１リング状シールプラグ１０４ｃを埋め込む（図３（ａ）、（ｂ））。
【００６３】
その後、転送電極１０３ａ上に配線層１１１ｂを形成するとともに、ボンディングパッドを配置する領域に、該ボンディングパッドとして配線層１１１ａを形成し、さらに、耐湿性材料層１０３ｃ上にリング状シール配線１１１ｃを形成する。
【００６４】
次に、２層目の層間絶縁膜として、第２層絶縁膜１０６ｂを全面に形成し、その後、該第２層絶縁膜１０６ａの、転送電極１０３ａ上の部分、ボンディングパッドとしての配線層１１１ａ上の部分、及びシールリング構造を形成するリング状シール配線１１１ｃ上の部分に開口を選択的に形成し、それぞれの開口に、第２層コンタクトプラグ１０５ｂ、第２層コンタクトプラグ１０５ａ及び第２層リング状シールプラグ１０５ｃを埋め込む（図４（ａ）、（ｂ））。
【００６５】
次に、第２層絶縁膜１０６ｂ上に、第２層コンタクトプラグ１０５ｂに接続され、かつ、ボンディングパッドとしての配線層１１１ａ上のコンタクトプラグ１０５ａに接続されるよう配線層１１２ａを形成し、また、シールリング構造Ｓｈの形成領域では、リング状シールプラグ１０５ｃに接続されるようリング状シール配線１１２ｄを形成する。
【００６６】
なお、ここでは、２層配線構造としているが、さらに多層の配線構造を形成する場合は、多層配線層の必要な工程だけ、プラグ、配線の形成を行う。
【００６７】
また、上述したように、絶縁膜に埋め込むプラグ部材はタングステンなどの金属材料を用いることができ、埋め込む前には、予め開口内の底面及び側面に下層のチタン及び上層の窒化チタンの２層構造の膜を形成しておくことが好ましい。
【００６８】
その後、最上層の絶縁膜として、該配線層１１２ａ及び１１２ｄを埋め込むよう絶縁膜１０６ｃを形成し、さらにその上に耐湿膜として窒化シリコン膜１０７を形成し、該耐湿膜の表面に支持基板２０１を貼り付ける。
【００６９】
また、この実施形態では、最上層の配線層１１２ａ及び１１２ｄに耐湿膜としての窒化シリコン膜を直付けしているが、通常のプロセスでは、最上層の配線層１１２ａ及び１１２ｄを形成した後、これらの配線層を覆うよう全面にＣＶＤ法などにより酸化膜を堆積し、その後、酸化膜をその表面が平坦になるよう研磨する。このとき、この酸化膜の研磨は、最上層の配線層の表面が露出した時点で停止するのは難しいため、酸化膜が配線層１１２ａ及び１１２ｄ上に若干残る状態で止める。その後、全面に耐湿膜としての窒化シリコン膜１０７を形成する。この場合、支持基板に貼り付ける耐湿膜の表面の平坦性が確保されるため、支持基板２０１との密着性を高めることができるが、シーリング構造Ｓｈとしては、最上層の配線層１１２ａ及び１１２ｄとその上の耐湿膜１０７との間に酸化膜が介在する構造よりは、最上層の配線層１１２ａ及び１１２ｄ上に耐湿膜１０７が配線層としてのアルミ層と直付けされている構造の方が、高いシール効果が得られることから望ましい。
【００７０】
このように支持基板２０１に貼り付けた後、シリコン基板の配線層を形成した表現側とは反対側の裏面に、シリコン基板が所望の膜厚になるまで研磨あるいはエッチングなどの処理を施して、シリコン基板を薄膜化し、その後、シリコン基板１０１の、回路形成領域Ｃｒの外側の、ボンディングパッドが配置されている部分を除去する（図５（ａ）、（ｂ））。
【００７１】
さらに、シリコン基板１０１の、ボンディングパッドとしての配線層１１１ａが露出するよう、該シリコン基板の裏面側を選択的にエッチングする。その後、露出したボンディングパッドとしての配線層１１１ａにボンディングワイヤＢＷを固着する。これにより、固体撮像素子としての半導体チップと外部の回路との接続がなされる（図６（ａ）、（ｂ））。
【００７２】
このように本実施形態による半導体チップ１００では、シリコン基板の、ワイヤボンディングが可能となるように除去する部分には、この部分を除去する前に該シリコン基板上に多結晶シリコン層を形成しておくので、シールリング構造が該多結晶シリコン層Ｓｈ上に形成されることとなり、シールリング構造Ｓｈを構成するプラグ１０４ｃが露出することによる耐湿性の劣化を回避することができる。
【００７３】
つまり、近年撮像素子に使われてきている裏面照射型撮像素子では、基板シリコンの裏面の一部を除去する工程により、レイアウトによっては、シールリング構造の下側に基板が存在しない形状となり、この結果、従来構造のシールリング構造では耐湿性を維持できない場合がある。
【００７４】
これに対し、本発明の実施形態１の半導体装置１００は、シリコン基板を除去する構造を持つ半導体装置、特には、裏面照射型撮像素子１００において、シールリング構造Ｓｈの下地となる多結晶シリコン層１０３ｃなどを形成しているので、シリコン基板１０１が無くても耐湿性を維持するシールリング構造が形成可能となる。
【００７５】
さらに、上記実施形態１では、特に説明しなかったが、上記実施形態１の固体撮像素子を撮像部に用いた、例えばデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの、画像入力デバイスを有した電子情報機器について以下簡単に説明する。
（実施形態２）
図７は、本発明の実施形態２として、実施形態１の固体撮像装置を撮像部に用いた電子情報機器の概略構成例を示すブロック図である。
【００７６】
図７に示す本発明の実施形態２による電子情報機器９０は、本発明の上記実施形態１の半導体装置を、被写体の撮影を行う撮像部９１として備えたものであり、このような撮像部による撮影により得られた高品位な画像データを記録用に所定の信号処理した後にデータ記録する記録メディアなどのメモリ部９２と、この画像データを表示用に所定の信号処理した後に液晶表示画面などの表示画面上に表示する液晶表示装置などの表示部９３と、この画像データを通信用に所定の信号処理をした後に通信処理する送受信装置などの通信部９４と、この画像データを印刷（印字）して出力（プリントアウト）する画像出力部９５とのうちの少なくともいずれかを有している。
【００７７】
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、半導体装置、及びその製造方法、並びに電子情報機器の分野において、シールリング構造を構成するプラグが露出することによる耐湿性の劣化を回避することができる固体撮像装置などの半導体装置およびその製造方法、並びにこのような半導体装置を用いた電子情報機器を得ることができる。
【符号の説明】
【００７９】
９０  電子情報機器
９１  撮像部
９２  メモリ部
９３  表示手段
９４  通信手段
９５  画像出力手段
１００  半導体装置（半導体チップ）
１０１  半導体基板
１０１ｃ  拡散領域（ＦＤ領域）
１０１ｄ  Ｎ型拡散領域
１０２ａ、１０２ｃ  素子分離領域
１０３ａ  転送電極
１０３ｂ  増幅ゲート
１０３ｃ  耐湿性材料層
１０４ｂ  第１層コンタクトプラグ
１０４ｃ  第１リング状シールプラグ
１０５ａ、１０５ｂ  第２層コンタクトプラグ
１０５ｃ  第２リング状シールプラグ
１０６ａ、１０６ｂ  絶縁膜
１１１ａ  配線層（ボンディングパッド）
１１１ｂ  第１層金属配線
１１１ｃ  第１リング状シール配線
１１２ａ  第２層金属配線
１１２ｂ  第２リング状シール配線
１１３ａ  ソース領域
１１３ｂ  ドレイン領域
Ａｍ  増幅部（増幅回路）
ＢＷ  ボンディングワイヤ
Ｃｒ  回路形成領域
ＰＤ  受光部
Ｒ  読み出し部
Ｓｈ  シールリング構造
【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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