(57)【要約】【課題】ガス透過性の低い遮蔽膜を設けた半導体装置において、遮蔽膜の存在により半導体基板のダングリングボンド終端に生じる悪影響を低減する。【解決手段】半導体基板と、前記半導体基板の一方の面の側に積層された絶縁層と、前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面の一部領域を覆うように設けられたガス遮蔽膜と、前記ガス遮蔽膜に覆われた絶縁層の中に形成された通気路と、を備え、前記通気路は、前記ガス遮蔽膜と前記絶縁層の境界に沿う方向に延びる第１通気路と、前記第１通気路と連通し前記境界に沿わない方向に延びる第２通気路と、を有し、前記第２通気路は、前記ガス遮蔽膜が覆わない前記絶縁層の表面の開口に連通している、半導体装置。【選択図】図１
2017228599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板の一方の面の側に積層された絶縁層と、
前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面の一部領域を覆うように設けられたガス遮蔽膜と、
前記ガス遮蔽膜に覆われた絶縁層の中に形成された通気路と、
を備え、
前記通気路は、前記ガス遮蔽膜と前記絶縁層の境界に沿う方向に延びる第１通気路と、前記第１通気路と連通し前記境界に沿わない方向に延びる第２通気路と、を有し、
前記第２通気路は、前記ガス遮蔽膜が覆わない前記絶縁層の表面の開口に連通している、半導体装置。
【請求項２】
前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面には有機膜が積層されており、
前記開口から前記通気路の中に前記有機膜の一部が入り込んでいる、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記通気路は、空洞である、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記通気路は、前記絶縁層に比べてガス透過性が高い材料が充填されている、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記開口は、前記第１通気路の断面積と同等以上の開口面積を有する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１通気路は、前記ガス遮蔽膜から離間するほど徐々に幅広になる断面略台形状である、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１通気路は、前記ガス遮蔽膜から離間するほど徐々に幅狭になる断面略逆台形状である、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記通気路は、前記ガス遮蔽膜の第１縁部から第２縁部まで前記ガス遮蔽膜を略横断する形状を有する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１通気路は、前記ガス遮蔽膜の第１縁部を超える位置から、前記ガス遮蔽膜の第２縁部を超える位置まで、前記ガス遮蔽膜を略横断する形状を有する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記ガス遮蔽膜は、前記半導体基板の有効画素が形成された有効画素領域を囲う枠部と、画素境界に沿って画素境界を覆うように前記枠部の内側を横断して形成された線状部とを有し、
前記通気路は、前記矩形枠部の一方の外縁から他方の外縁まで前記線状部に沿って延びる形状を有する、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１１】
前記ガス遮蔽膜は、前記半導体基板の有効画素が形成された有効画素領域を囲う枠部を有し、
前記第１通気路は、前記枠部を内外に横断する方向に延びる形状である、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１２】
前記ガス遮蔽膜は、前記半導体基板の有効画素が形成された有効画素領域を囲う枠部を有し、
前記第１通気路は、前記枠部の枠辺方向に沿って延びる形状である、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
前記通気路は、複数形成されており、
前記ガス遮蔽膜の被覆面積内に占める前記通気路の面積割合が１６％以上である
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１４】
前記半導体基板の他方の面の側に積層された配線層と、
前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面の前記一部領域と異なる領域に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの前記半導体基板と反対側の面に積層形成されたマイクレンズと、
を更に備える、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１５】
前記半導体基板の一方の面の側と前記絶縁層の間に積層形成された配線層と、
前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面の前記一部領域と異なる領域に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの前記半導体基板と反対側の面に積層形成されたマイクレンズと、
を更に備える、
請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１６】
半導体基板の一方の面の側に絶縁層を積層する工程と、
前記第２絶縁層の上の一部領域にガス遮蔽膜を積層する工程と、
前記ガス遮蔽膜の下の前記絶縁層に、前記ガス遮蔽膜と前記絶縁層の境界に沿う方向に延びる第１通気路を形成する工程と、
前記第１通気路と連通し、前記境界に沿わない方向に延び、前記ガス遮蔽膜が覆わない前記絶縁層の表面の開口に連通する第２通気路を形成する工程と、
を含んで構成される、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、半導体装置、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサ等の固体撮像装置においては、画質を劣化させる要因となる半導体基板表面の暗電流低減や画素トランジスタのフリッカーノイズ、ランダムテレグラフノイズ特性の改善が重要である。
【０００３】
固体撮像素子の製造過程におけるプラズマ処理（ＣＶＤやドライエッチング）でのチャージアップやＵＶ照射などのプラズマダメージなどにより、半導体基板の界面準位が増大することが暗電流の要因の一つになっている。
【０００４】
この暗電流を低減させてイメージセンサの画素特性を改善するために、水素やフッ素といった終端用原子でデバイス界面のダングリングボンドを終端する手法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
例えば、パッシベーション膜（ＳｉＮ膜）から水素を脱離させて半導体基板の受光素子であるフォトダイオードの表面のダングリングボンドと結合させて表面の暗電流を低減させる技術がある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２８２８５６号公報
【特許文献２】特開２０１５−１６５５３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
固体撮像装置の光学的黒画素は、タングステンやアルミニウム等の金属製の遮光膜で覆われている。遮光膜はガス透過性が低いため、遮光膜下の半導体基板へのダングリングボンド終端用ガスの供給が妨げられ、遮光膜下に形成された光学的黒画素におけるダングリングボンドの終端が十分にできない可能性がある。
【０００８】
また逆に、ダングリングボンド終端用ガスの余剰ガスの放出時には、遮光膜下の余剰ガスが遮光膜の切れ目で一気に放出してしまい、遮光膜の切れ目付近の層境界に膜剥がれ等のダメージを負わせる可能性がある。
【０００９】
膜剥がれが生じた箇所の半導体基板では、新たなダングリングボンドの形成、終端済みダングリングボンドからの水素脱離、等が発生し、半導体中を流れる電子がダングリングボンドに捕獲されたり、半導体中を流れる電子の移動度が低下したりして、半導体装置の素子特性を悪化させる可能性がある。
【００１０】
このようにガス透過性の低い遮蔽膜を設けることは、固体撮像装置に限らず半導体装置全般において、上述したダングリングボンド終端用ガスが供給されない問題や、余剰ガスの放出時に発生する膜剥がれ、等のダングリングボンドの終端に関連する悪影響が生じる可能性がある。
【００１１】
本技術は、前記課題に鑑みてなされたもので、ガス透過性の低い遮蔽膜を設けた半導体装置において、遮蔽膜の存在により半導体基板のダングリングボンド終端に生じる悪影響を低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本技術の態様の１つは、半導体基板と、前記半導体基板の一方の面の側に積層された絶縁層と、前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面の一部領域を覆うように設けられたガス遮蔽膜と、前記ガス遮蔽膜に覆われた絶縁層の中に形成された通気路と、を備え、前記通気路は、前記ガス遮蔽膜と前記絶縁層の境界に沿う方向に延びる第１通気路と、前記第１通気路と連通し前記境界に沿わない方向に延びる第２通気路と、を有し、前記第２通気路は、前記ガス遮蔽膜が覆わない前記絶縁層の表面の開口に連通している、半導体装置である。
【００１３】
本技術の他の態様は、半導体基板の一方の面の側に絶縁層を積層する工程と、前記第２絶縁層の上の一部領域にガス遮蔽膜を積層する工程と、前記ガス遮蔽膜の下の前記絶縁層に、前記ガス遮蔽膜と前記絶縁層の境界に沿う方向に延びる第１通気路を形成する工程と、前記第１通気路と連通し、前記境界に沿わない方向に延び、前記ガス遮蔽膜が覆わない前記絶縁層の表面の開口に連通する第２通気路を形成する工程と、を含んで構成される、半導体装置の製造方法である。
【００１４】
なお、以上説明した半導体装置は、他の機器に組み込まれた状態で実施されたり他の方法とともに実施されたりする等の各種の態様を含む。また、上述した半導体装置の製造方法は、他の方法の一環として実施されたり各工程に対応する手段を備えた半導体装置の製造装置として実現されたりする等の各種の態様を含む。
【発明の効果】
【００１５】
本技術によれば、ガス透過性の低い遮蔽膜を設けた半導体装置において、遮蔽膜の存在により半導体基板のダングリングボンド終端に生じる悪影響を低減することが可能となる。なお、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものでは無く、また付加的な効果があってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の断面構成の概略を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る半導体装置の平面構成の概略を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る半導体装置の断面構成の概略を示す図である。
【図４】複数の通気路のレイアウトバリエーションを説明する図である。
【図５】複数の通気路のレイアウトバリエーションを説明する図である。
【図６】複数の通気路のレイアウトバリエーションを説明する図である。
【図７】複数の通気路のレイアウトバリエーションを説明する図である。
【図８】複数の通気路のレイアウトバリエーションを説明する図である。
【図９】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１０】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１１】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１２】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１３】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１４】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１５】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１６】第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１７】第２の実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図１８】第２の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図１９】第３の実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図２０】第３の実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【図２１】第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図２２】第３の実施形態に係る半導体装置の製造方法を説明する図である。
【図２３】第４の実施形態に係る半導体装置の概略断面構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、下記の順序に従って本技術を説明する。
（１）第１の実施形態：
（２）第２の実施形態：
（３）第３の実施形態：
（４）第４の実施形態：
【００１８】
（１）第１の実施形態： 
図１，図２は、本実施形態に係る半導体装置１００の断面構成の概略を示す図、図３は、本実施形態に係る半導体装置１００の平面構成の概略を示す図である。以下では、図１〜図３の上下に即して上方／下方と表現することがあり、また、図１〜図３に示す各構成の上側面を裏面、下側面を表面と記載する場合がある。
【００１９】
半導体装置１００は、半導体基板１０、半導体基板１０の一方の面（裏面１０ｂ）の上に積層された絶縁層４０、及び、絶縁層４０の半導体基板１０と反対側の面（裏面４０ｂ）の一部領域を覆うように設けられたガス遮蔽膜５０、を備える。図１，図２に示す例では、半導体基板１０と絶縁層４０の間に、負の固定電荷を持つ固定電荷膜３０が設けてある。
【００２０】
なお、図１〜図３には固体撮像素子としての半導体装置１００を示してあり、配線層２０、有機平坦化膜６０、カラーフィルタ７０、マイクロレンズ８０、も示してある。配線層２０は半導体基板１０の他方の面（表面１０ａ）の上に積層される。有機平坦化膜６０は絶縁層４０やガス遮蔽膜５０の半導体基板１０と反対側の面を覆うように設けられる。カラーフィルタ７０は有機平坦化膜６０の上に形成され、マイクロレンズ８０はカラーフィルタ７０の上に設けられる。
【００２１】
半導体基板１０は、例えば、シリコン基板等の半導体基体、化合物半導体及びその他の一般的な半導体装置に適用される半導体基体を用いることができる。
【００２２】
配線層２０に面する表面１０ａの側に、ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域を構成する不純物拡散層（不図示）や、フォトダイオード（不図示）、等が設けられている。ＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域の間のチャネルとなる部位を覆う配線層２０には、ゲート絶縁膜を介してＭＯＳトランジスタのゲート電極（不図示）が形成されている。フォトダイオードは、半導体基板１０の裏面１０ｂ側からの入射光に応じた電荷（電子・ホール対）を生成することができる。
【００２３】
配線層２０は、配線や電極等を構成する複数層の導体層と、導体層間を絶縁する層間絶縁層とからなる多層配線層の構成を有する。
【００２４】
絶縁層４０は、例えば、ＳｉＯ２等の絶縁材料で半導体基板１０の裏面１０ｂの全体を覆うように形成されている。負の固定電荷を持つ固定電荷膜３０を設けることで、絶縁層４０と半導体基板１０の界面におけるフェルミ準位のピニングを強化できる。固定電荷膜３０としては、例えばＨｆＯ２やＡｌ２Ｏ３、ＴａＯ５、ＺｒＯ２、ＳｉＮがある。固定電荷膜３０と絶縁層４０の間には、更に反射防止膜を設けてもよい。なお、固定電荷膜３０は設けなくてもよい。
【００２５】
ガス遮蔽膜５０は、絶縁層４０の上の一部領域に設けられる。ガス遮蔽膜５０は、固体撮像素子としての半導体装置１００において、メタル遮光膜を兼ねており、例えば、タングステン膜、アルミニウム膜が用いられる。メタル遮光膜を兼ねるガス遮蔽膜５０は、縁部５１と縁部５２の間の幅ｗ１が数十μｍ程度である。
【００２６】
絶縁層４０には、ガス遮蔽膜５０の下に通気路４１が形成されている。本実施形態において、通気路４１は、後述する有機膜６１による閉塞部分を除いて空洞になっている。通気路４１は、ガス遮蔽膜５０と絶縁層４０の境界に沿う方向に延びる第１通気路４１ａと、第１通気路４１ａに連通し、ガス遮蔽膜５０と絶縁層４０の境界に沿わない方向（略直交する方向）に延びる第２通気路４１ｂと、を有する。第２通気路４１ｂは、ガス遮蔽膜５０によって覆われていない絶縁層４０の裏面の開口４２に連通している。
【００２７】
通気路４１は、開口４２から入り込んだ有機膜６１によって開口４２から奥方に続く一部領域が閉塞されている。有機膜６１は、第２通気路４１ｂの一部範囲に入り込む形状でもよいし、第２通気路４１ｂ及び第１通気路４１ａの一部範囲に入り込む形状であってもよい。有機膜６１は、絶縁層４０の裏面に積層された有機平坦化膜６０の形成時に、その有機平坦化膜６０の一部が開口４２から入り込んで形成された部位であり、有機平坦化膜６０の下面に一体化されている。このことから、有機平坦化膜６０の形成順序は、通気路４１が絶縁層４０に形成された後であることが分かる。
【００２８】
第１通気路４１ａは、絶縁層４０の表面及び裏面から離間した中間的な位置に、ガス遮蔽膜５０の一方の縁部５１から、ガス遮蔽膜５０の形成範囲を略横断して、他方の縁部５２へ至る方向が長さ方向となるように形成されている。第１通気路４１ａは、縁部５１の側では、ガス遮蔽膜５０の縁部５１を超えてガス遮蔽膜５０の外側まで延設されている。第１通気路４１ａの幅ｗ２及び高さｈ２は、絶縁層４０の構成材料の格子数個〜十数個分ほどであり、例えば、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍの範囲である。
【００２９】
固体撮像素子としての半導体装置１００において、半導体基板１０は、ガス遮蔽膜５０に覆われた遮光領域Ｒ２と、縁部５２の外側においてガス遮蔽膜５０に覆われていない画素領域Ｒ１と、を有する。画素領域Ｒ１の半導体基板１０には、複数の画素ＰＸが形成されており、各画素ＰＸには上述したフォトダイオード及び画素トランジスタとてしてのＭＯＳトランジスタが形成されている。画素領域Ｒ１の画素ＰＸは、全ての画素ＰＸをその出力を絵作りに使用する有効画素とする場合と、ガス遮蔽膜５０の縁部５２近傍の数画素をその出力を絵作りに使用しない不使用画素とする場合とがある。
【００３０】
縁部５２の外側に不使用画素領域Ｒ１２を設ける場合、ガス遮蔽膜５０の縁部５２側において、第１通気路４１ａは、ガス遮蔽膜５０の範囲内の長さで形成されてもよいし、第１通気路４１ａは縁部５２を超えてガス遮蔽膜５０と不使用画素領域Ｒ１２の範囲内の長さで形成されてもよい。一方、縁部５２の外側に不使用画素領域Ｒ１２が設けない場合、第１通気路４１ａは、ガス遮蔽膜５０の範囲内の長さで形成される。すなわち、第１通気路４１ａは、有効画素領域Ｒ１１の範囲外で形成される。
【００３１】
第２通気路４１ｂは、ガス遮蔽膜５０の縁部５１の外側において、縁部５１近傍の絶縁層４０の裏面に形成される開口４２から下方に連続する縦穴形状であり、絶縁層４０の表面に達しない深さで形成される。ガス遮蔽膜５０の縁部５１側において、第１通気路４１ａは縁部５１を超えてガス遮蔽膜５０の外側に延びる長さで形成されており、第２通気路４１ｂは、その深さ方向の途中で第１通気路４１ａに連通している。開口４２の開口面積及びこれと略同径で形成される第２通気路４１ｂの深さ方向に直交する断面積は、第１通気路４１ａの長さ方向に直交する断面積と同等以上である。
【００３２】
通気路４１は、ガス遮蔽膜５０に覆われた絶縁層４０の略全域に略均等に分布するように複数形成される。平面視、通気路４１の面積がガス遮蔽膜５０の被覆面積内に占める割合は１６％以上とする。この数値は実験的に算出したものであり、ガス遮蔽膜５０に覆われた絶縁層４０の縁部に沿って発生したガス放出に起因する負の固定電荷を持つ固定電荷膜３０の膜剥がれが集中発生した部位において、膜剥がれが、縁部の３７８．９μｍの範囲内に約９μｍ径で７個発生していたことによる。
【００３３】
次に、複数の通気路４１を設ける場合の、平面視におけるレイアウトのバリエーションについて説明する。図３に示す例では、通気路４１は、矩形枠状に形成されたガス遮蔽膜５０の枠辺部５３を、枠内側の縁部５２から枠外側の縁部５１へ、枠辺と略直交する方向に延びる第１通気路４１ａが複数形成されている。
【００３４】
図４〜図８は、複数の通気路４１の他のレイアウトバリエーションを説明する図である。
【００３５】
図４〜図７に示す例では、矩形枠状に形成されたガス遮蔽膜５０の枠角部５４にも通気路４１を設けてある。枠角部５４に設けた通気路４１は、枠角部５４の略全域を網羅するように形成されている。
【００３６】
図４では、枠角部５４の外角から内角に向かう対角線方向に延びる形状に形成されている。図５では、枠角部５４の一方の外辺５４ａの外に開口４２を設け、開口４２から他方の外辺５４ｂに沿う方向に延びる形状に形成されている。図６では、枠角部５４の外辺５４ａ，５４ｂの双方から各辺に略直交する方向に延びる通気路４１が形成されており、枠角部５４の外角から内角に向かう対角線の辺りで、枠角部５４の外辺５４ａ，５４ｂの双方から延設された第１通気路４１ａが交差連通している。更に、図７では、図４に示す例の通気路４１と図６に示す例の通気路４１との双方を同時に設けてある。
【００３７】
図８に示す例では、第１通気路４１ａは、矩形枠状のガス遮蔽膜５０の枠辺方向に沿って延びる形状に形成されている。
【００３８】
以下、半導体装置１００の製造方法の一例を説明する。図９〜図１６は、半導体装置１００の製造方法を説明する図である。
【００３９】
まず、半導体基板１０を用意し、半導体基板１０の表面１０ａ側から複数の画素を形成する。画素は、フォトダイオード及び複数の画素トランジスタ（図には、１個のＭＯＳトランジスタを例示してある）を有する。
【００４０】
画素トランジスタは、例えば４トランジスタ構成の場合、読出しトランジスタ、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタの４つのトランジスタで構成される。読出しトランジスタは、フォトダイオードで生成される電荷をフローティングディフュージョンへ転送する。リセットトランジスタは、フローティングディフュージョンを定電圧源に接続して電圧をリセットする。アンプトランジスタは、フローティングディフュージョンの電圧を増幅出力する。選択トランジスタは、アンプトランジスタと垂直信号線との接続を切り替える。
【００４１】
読出しトランジスタは、半導体基板１０に形成されたフォトダイオードを兼ねる不純物拡散層を一方のソース／ドレイン領域とし、半導体基板１０に形成されたフローティングディフュージョンを兼ねる不純物拡散層を他方のソース／ドレイン領域とし、これらソース／ドレイン領域の間の位置において、半導体基板１０の表面１０ａの上にゲート絶縁膜を介してゲート電極が積層形成されている。同様に、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ、選択トランジスタも、他の不純物拡散層で構成される他のソース・ドレイン領域とその間の半導体基板１０の表面１０ａの上にゲート絶縁膜を介して積層形成されたゲート電極によりそれぞれ構成される。
【００４２】
次に、半導体基板１０の表面１０ａの上に、多層配線層である配線層２０を形成する（図９）。
【００４３】
次に、配線層２０の表面に、例えばシリコン基板などによる支持基板ＳＢを貼り合わせて、半導体基板１０を表裏反転させ、半導体基板１０の裏面１０ｂを化学機械研磨（ＣＭＰ）、ドライエッチング、ウェットエッチングの少なくとも１つを用いて、縦型トランジスタの底面まで精度良く研削する。（図１０）。
【００４４】
次に、半導体基板１０の裏面１０ｂに、ＣＶＤ法又はスパッタ法を用いて、負の固定電荷を持つ固定電荷膜３０を成膜し、固定電荷膜３０の上に絶縁層４０Ａを成膜する（図１１）。なお、固定電荷膜３０の上に更に反射防止膜を成膜してから絶縁層４０Ａを成膜してもよい。
【００４５】
次に、絶縁層４０Ａの上の全面に有機膜を成膜し、上述した通気路４１（特に第１通気路４１ａ）を形成したい領域の有機膜４１Ａを残して、他の部位に成膜した有機膜を除去する（図１２）。有機膜４１Ａは、有機溶剤に対して可溶性を有するレジスト、特開２０１１−２３３９２６号公報に記載のポロゲン材、等とする。
【００４６】
次に、有機膜４１Ａの上から絶縁層４０Ａの全面を覆うように、絶縁層４０Ｂを成膜する（図１３）。絶縁層４０Ａと絶縁層４０Ｂは、絶縁層４０を構成する。絶縁層４０Ａと絶縁層４０Ｂは、同じ組成で形成されてもよいし、異なる組成で形成されてもよい。
【００４７】
次に、絶縁層４０Ａ，４０Ｂに比べてガスの透過率が低い材料を、絶縁層４０Ｂの上の全面に成膜し、上述したガス遮蔽膜５０の形成範囲を残して、他の部位に形成した膜を除去する（図１４）。絶縁層４０Ａ，４０Ｂに比べてガスの透過率が低い材料としては、タングステンやアルミニウム等の金属膜が例示され、これら金属材料はＣＶＤ法又はスパッタ法等で積層することができる。
【００４８】
次に、ガス遮蔽膜５０の縁部５１外側の絶縁層４０の裏面４０ｂの一部を、絶縁層４０の表面４０ａに達しない深さまでエッチング等で掘削して、第２通気路４１ｂを形成する（図１５）。第２通気路４１ｂは、絶縁層４０の裏面４０ｂに開口４２を有する。第２通気路４１ｂは、その途中で第１通気路４１ａに連通する。
【００４９】
次に、開口４２からシンナー等の有機溶剤を供給し、第１通気路４１ａ内に残る有機膜４１Ａを除去して、第１通気路４１ａを空隙とする（図１６）。これにより、第１通気路４１ａと第２通気路４１ｂが全体として通気路４１となる。
【００５０】
このようにして形成した通気路４１に、ダングリングボンドの終端用ガス（水素を含むガス等）を供給することで、ガス遮蔽膜５０に覆われた半導体基板１０の裏面１０ｂへ向けてダングリングボンドの終端用ガスを送り込むことができる。また、通気路４１を形成した後に行う加熱工程の際に、ガス遮蔽膜５０の下層で発生するガス（水素ガス等）を通気路４１を通して排出することができる。ガス遮蔽膜５０の下層で発生するガスの起源は、例えば、成膜中に使用する有機物、ダングリングボンドの終端用に送りこまれたガス、吸湿されたＨ２Ｏ等である。
【００５１】
次に、ガス遮蔽膜５０及び絶縁層４０の上に有機膜を積層して有機平坦化膜６０を形成する。このとき、有機平坦化膜６０の一部は、開口４２から通気路４１の中に入りこむことになる。従って、通気路４１の開口４２から奥方に続く一部に、有機平坦化膜６０の下面から開口４２に向けて突出する有機膜６１が入り込んで閉塞することになる。その後、有機平坦化膜６０の上に、カラーフィルタ７０やマイクロレンズ８０等を形成することで固体撮像素子としての半導体装置１００が製造される。
【００５２】
なお、本実施形態では、固体撮像素子としての半導体装置１００として、図１，図２には裏面照射型の固体撮像素子の構成を示して説明したが、固体撮像素子としての半導体装置１００は表面照射型の固体撮像素子の構成であってもよい。表面照射型の固体撮像素子の場合、半導体基板１０の表面１０ａの上に配線層２０が積層され、配線層２０の上にカラーフィルタ７０とマイクレンズ８０が積層形成される。この場合、ガス遮蔽膜としてのメタル遮光膜は、配線層２０とカラーフィルタ７０の間に形成され、配線層２０の上層部分が絶縁層４０を構成することになる。
【００５３】
（２）第２の実施形態： 
図１７は、実施形態に係る半導体装置２００の断面構成の概略を示す図である。
【００５４】
なお、半導体装置２００は、通気路の内部が空洞でない点を除くと、上述した半導体装置１００と同様であるため、通気路に関係する構成以外については、半導体装置１００と同じ符号を付して説明を省略する。また、製造方法の説明についても、半導体装置１００の製造方法と異なる工程のみを説明する。
【００５５】
本実施形態において、通気路２４１は、第１通気路２４１ａに、絶縁層４０に比べてガス透過性が高い材料（高透過性材料）が充填されている。絶縁層４０に比べてガス透過性が高い材料としては、ポーラスシリコン等のポーラス膜、ガス透過性を有するパラジウム等の金属材料、ジメチルシロキサン等の高分子材料、レジスト等の有機膜、が例示される。ポーラスシリコンは、例えば、特開２００７−１３４４２０号公報に記載の材料を利用可能である。第２通気路２４１ｂは、上述した第１の実施形態の場合と同様に、有機平坦化膜６０の下面から開口４２に向けて突出する有機膜６１が入り込んで閉塞することになる。
【００５６】
図１８は、半導体装置２００の製造方法を説明する図である。
【００５７】
半導体装置２００は、上述した第１の実施形態と同様の方法で絶縁層４０Ａを形成した後、絶縁層４０Ａの上の全面に高透過性材料膜を成膜し、上述した通気路４１（特に第１通気路４１ａ）を形成したい領域の高透過性材料膜２４１Ａのみを残して、他の部位に成膜した高透過性材料膜を除去する（図１８）。
【００５８】
その後、高透過性材料膜２４１Ａの上から絶縁層４０Ａの全面を覆うように絶縁層４０Ｂを成膜し、絶縁層４０Ｂの上にガス遮蔽膜５０を形成し、第２通気路４１ｂを形成する点は、上述した第１の実施形態と同様である。なお、第１通気路４１ａ内の高透過性材料膜２４１Ａの除去は、本実施形態では不要である。また、有機平坦化膜６０、カラーフィルタ７０、マイクロレンズ８０の形成についても、上述した第１の実施形態と同様である。
【００５９】
このようにして製造される半導体装置２００も、半導体装置１００と同様に、通気路２４１を介して、半導体基板１０の裏面１０ｂにダングリングボンドの終端用ガスを供給したり、通気路２４１形成後に行う加熱工程の際にガス遮蔽膜５０の下層で発生するガス（水素ガス等）を、通気路２４１を通して排出したりすることができる。
【００６０】
（３）第３の実施形態： 
図１９，図２０は、実施形態に係る半導体装置３００の断面構成の概略を示す図である。
【００６１】
なお、半導体装置３００は、通気路の断面形状及び製造方法を除くと、上述した半導体装置１００と同様であるため、通気路に関係する構成以外については、半導体装置１００と同じ符号を付して説明を省略する。また、製造方法の説明についても、半導体装置１００の製造方法と異なる工程のみを説明する。
【００６２】
本実施形態において、通気路３４１は、第１通気路３４１ａの断面形状が略矩形以外の形状となっている。具体的には、第１通気路３４１ａは、条溝の埋め込み時に条溝の長さ方向に沿って延びるボイド（空隙）により構成される。
【００６３】
図２１〜図２２は、半導体装置３００の製造方法を説明する図である。
【００６４】
半導体装置３００は、上述した第１の実施形態と同様の方法で絶縁層３４０Ａを形成した後、絶縁層３４０Ａに上述した条溝３４１Ａを形成し、その上から低カバレッジな絶縁層４０Ｂを成膜して、条溝３４１Ａ内にボイドＶを形成する。
【００６５】
具体的には、絶縁層３４０を、下層の絶縁層３４０Ａと上層の絶縁層３４０Ｂの積層構造で実現し、まず、絶縁層３４０Ａの裏面に、第１通気路３４１ａの長さ方向に沿って延びる条溝３４１Ａをドライエッチング、ナノインプリント転写、等により形成する（図２１）。
【００６６】
このように、条溝３４１Ａを形成された絶縁層３４０Ａの上から低カバレッジな絶縁層３４０Ｂを積層する（図２２）。すると、低カバレッジな絶縁層３４０Ｂは条溝３４１Ａの上開口付近に多く付着し、条溝３４１Ａの内部への絶縁層３４０Ｂの堆積前に条溝３４１Ａの上開口を閉塞し、条溝３４１Ａの中に条溝３４１Ａの長さ方向に沿って延びるボイドＶが形成される。
【００６７】
低カバレッジな絶縁層３４０Ｂを成膜する材料ガスには、シラン系、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌ ｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）系、アミノシラン系があり、それぞれ成膜条件を制御することで、低カバレッジな成膜が可能である。また、これら材料ガスの中では、シラン系を用いた場合に最もカバレッジを低く制御可能である。
【００６８】
絶縁層４０に形成する条溝３４１Ａの断面形状は、略矩形でもよいし、ガス遮蔽膜５０から離間するほど徐々に幅広になる断面略台形状や、ガス遮蔽膜５０から離間するほど徐々に幅狭になる断面略逆台形状でもよい。条溝３４１Ａを断面略台形状とすることで、ボイドＶの形成が容易となる。条溝３４１Ａのサイズと絶縁層３４０Ｂの成膜条件次第では、第１通気路３４１ａの断面形状が条溝３４１Ａの形状に影響を受けた略矩形状、略台形状、略逆台形状等になる。
【００６９】
その後、絶縁層３４０Ｂの上にガス遮蔽膜５０を形成し、第２通気路４１ｂを形成する点は、上述した第１の実施形態と同様である。なお、第１通気路３４１ａ内には有機膜を形成しないので、有機膜の除去は本実施形態では不要である。また、有機平坦化膜６０、カラーフィルタ７０、マイクロレンズ８０の形成についても、上述した第１の実施形態と同様である。
【００７０】
このようにして製造される半導体装置３００も、半導体装置１００と同様に、通気路３４１を介して、半導体基板１０の裏面１０ｂにダングリングボンドの終端用ガスを供給したり、通気路３４１形成後に行う加熱工程の際にガス遮蔽膜５０の下層で発生するガス（水素ガス等）を、通気路３４１を通して排出したりすることができる。
【００７１】
（４）第４の実施形態： 
図２３は、実施形態に係る半導体装置４００の平面構成の概略を示す図である。
【００７２】
なお、半導体装置４００は、矩形枠状に形成されたガス遮蔽膜５０の矩形枠内の有効画素領域Ｒ１１において、画素の間隙に沿って形成された遮光膜の下に沿って通気路を設ける点を除くと、上述した半導体装置１００と同様であるため、これら遮光膜及び通気路に関係する構成以外については、半導体装置１００と同じ符号を付して説明を省略する。また、製造方法の説明についても、半導体装置１００の製造方法と異なる工程のみを説明する。
【００７３】
図２３に示すように、半導体装置４００では、絶縁層４０の上に矩形枠状に形成されるガス遮蔽膜５０の矩形枠内に、線上部としての遮光膜４５５が形成されている。遮光膜４５５は、ガス遮蔽膜５０の矩形枠内の半導体基板１０に形成される画素の間隙に沿う位置に形成されている。画素が二次元マトリクス状に配列されている場合、画素の間隙に沿う位置に形成される遮光膜４５５は、矩形枠内を横切る細線形状であり、矩形枠内には細線形状が碁盤目状に縦横に形成されることになる。遮蔽膜４５５は、画素の間隙以下の幅で形成され、例えば、数十μｍの幅で形成される。
【００７４】
絶縁層４０には、ガス遮蔽膜５０及び遮光膜４５５の下に通気路４１が形成されている。ガス遮蔽膜５０の下に形成される複数の通気路４１のうち、平面視、遮光膜４５５の延長線上に第１通気路４１ａが位置する場合は、その第１通気路４１ａと連続して遮光膜４５５の下に第３通気路４４１ｃが形成されている。すなわち、ガス遮蔽膜５０の互いに対向する枠辺の下に形成された第１通気路４１ａが第３通気路４４１ｃによって一体化され、ガス遮蔽膜５０の矩形枠部の一方の外縁（縁部５１）から他方の外縁（縁部５１）まで遮光膜４５５に沿って延びる形状を有する、
【００７５】
このように、有効画素領域Ｒ１１まで含めて通気路４１を形成することで、第３通気路４４１ｃを介して、有効画素領域Ｒ１１における半導体基板１０の裏面１０ｂにも、ダングリングボンドの終端用ガスを供給したり、第３通気路４４１ｃ形成後に行う加熱工程の際に遮光膜４５５の下層で発生するガス（水素ガス等）を通気路４４１を通して排出することができる。
【００７６】
なお、本技術は上述した各実施形態に限られず、上述した各実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した各実施形態の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。また，本技術の技術的範囲は上述した実施形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。
【００７７】
そして、本技術は、以下のような構成を取ることができる。
【００７８】
（１）
半導体基板と、
前記半導体基板の一方の面の側に積層された絶縁層と、
前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面の一部領域を覆うように設けられたガス遮蔽膜と、
前記ガス遮蔽膜に覆われた絶縁層の中に形成された通気路と、
を備え、
前記通気路は、前記ガス遮蔽膜と前記絶縁層の境界に沿う方向に延びる第１通気路と、前記第１通気路と連通し前記境界に沿わない方向に延びる第２通気路と、を有し、
前記第２通気路は、前記ガス遮蔽膜が覆わない前記絶縁層の表面の開口に連通している、半導体装置。
【００７９】
（２）
前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面には有機膜が積層されており、
前記開口から前記通気路の中に前記有機膜の一部が入り込んでいる、
前記（１）に記載の半導体装置。
【００８０】
（３）
前記通気路は、空洞である、
前記（１）又は前記（２）に記載の半導体装置。
【００８１】
（４）
前記通気路は、前記絶縁層に比べてガス透過性が高い材料が充填されている、
前記（１）又は前記（２）に記載の半導体装置。
【００８２】
（５）
前記開口は、前記第１通気路の断面積と同等以上の開口面積を有する、
前記（１）〜前記（４）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００８３】
（６）
前記第１通気路は、前記ガス遮蔽膜から離間するほど徐々に幅広になる断面略台形状である、
前記（１）〜前記（５）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００８４】
（７）
前記第１通気路は、前記ガス遮蔽膜から離間するほど徐々に幅狭になる断面略逆台形状である、
前記（１）〜前記（６）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００８５】
（８）
前記通気路は、前記ガス遮蔽膜の第１縁部から第２縁部まで前記ガス遮蔽膜を略横断する形状を有する、
前記（１）〜前記（７）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００８６】
（９）
前記第１通気路は、前記ガス遮蔽膜の第１縁部を超える位置から、前記ガス遮蔽膜の第２縁部を超える位置まで、前記ガス遮蔽膜を略横断する形状を有する、
前記（１）〜前記（８）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００８７】
（１０）
前記ガス遮蔽膜は、前記半導体基板の有効画素が形成された有効画素領域を囲う枠部と、画素境界に沿って画素境界を覆うように前記枠部の内側を横断して形成された線状部とを有し、
前記通気路は、前記矩形枠部の一方の外縁から他方の外縁まで前記線状部に沿って延びる形状を有する、
前記（１）〜前記（９）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００８８】
（１１）
前記ガス遮蔽膜は、前記半導体基板の有効画素が形成された有効画素領域を囲う枠部を有し、
前記第１通気路は、前記枠部を内外に横断する方向に延びる形状である、
前記（１）〜前記（９）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００８９】
（１２）
前記ガス遮蔽膜は、前記半導体基板の有効画素が形成された有効画素領域を囲う枠部を有し、
前記第１通気路は、前記枠部の枠辺方向に沿って延びる形状である、
前記（１）〜前記（９）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００９０】
（１３）
前記通気路は、複数形成されており、
前記ガス遮蔽膜の被覆面積内に占める前記通気路の面積割合が１６％以上である
前記（１）〜前記（１２）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００９１】
（１４）
前記半導体基板の他方の面の側に積層された配線層と、
前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面の前記一部領域と異なる領域に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの前記半導体基板と反対側の面に積層形成されたマイクレンズと、
を更に備える、
前記（１）〜前記（１３）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００９２】
（１５）
前記半導体基板の一方の面の側と前記絶縁層の間に積層形成された配線層と、
前記絶縁層の前記半導体基板と反対側の面の前記一部領域と異なる領域に形成されたカラーフィルタと、
前記カラーフィルタの前記半導体基板と反対側の面に積層形成されたマイクレンズと、
を更に備える、
前記（１）〜前記（１３）の何れか１つに記載の半導体装置。
【００９３】
（１６）
半導体基板の一方の面の側に絶縁層を積層する工程と、
前記第２絶縁層の上の一部領域にガス遮蔽膜を積層する工程と、
前記ガス遮蔽膜の下の前記絶縁層に、前記ガス遮蔽膜と前記絶縁層の境界に沿う方向に延びる第１通気路を形成する工程と、
前記第１通気路と連通し、前記境界に沿わない方向に延び、前記ガス遮蔽膜が覆わない前記絶縁層の表面の開口に連通する第２通気路を形成する工程と、
を含んで構成される、半導体装置の製造方法。
【符号の説明】
【００９４】
１０…半導体基板、１０ａ…表面、１０ｂ…裏面、２０…配線層、３０…固定電荷膜、４０…絶縁層、４０Ａ…絶縁層、４０Ｂ…絶縁層、４０ａ…表面、４０ｂ…裏面、４１…通気路、４１Ａ…有機膜、４１ａ…第１通気路、４１ｂ…第２通気路、４２…開口、５０…ガス遮蔽膜、５１…縁部、５２…縁部、５３…枠辺部、５４…枠角部、５４ａ…外辺、５４ｂ…外辺、６０…有機平坦化膜、６１…有機膜、７０…カラーフィルタ、８０…マイクロレンズ、１００…半導体装置、２００…半導体装置、２４１…通気路、２４１Ａ…高透過性材料膜、２４１ａ…第１通気路、２４１ｂ…第２通気路、３００…半導体装置、３４１…通気路、３４１ａ…第１通気路、３５５…遮蔽膜、４００…半導体装置、４４１…通気路、４４１Ａ…条溝、４４１ｃ…第３通気路、４５５…遮光膜、Ｖ…ボイド、ＰＸ…画素、Ｒ１…画素領域、Ｒ１１…有効画素領域、Ｒ１２…不使用画素領域、Ｒ２…遮光領域、ＳＢ…支持基板
【図１】
2017228599.tif 000003
【図２】
2017228599.tif 000004
【図３】
2017228599.tif 000005
【図４】
2017228599.tif 000006
【図５】
2017228599.tif 000007
【図６】
2017228599.tif 000008
【図７】
2017228599.tif 000009
【図８】
2017228599.tif 000010
【図９】
2017228599.tif 000011
【図１０】
2017228599.tif 000012
【図１１】
2017228599.tif 000013
【図１２】
2017228599.tif 000014
【図１３】
2017228599.tif 000015
【図１４】
2017228599.tif 000016
【図１５】
2017228599.tif 000017
【図１６】
2017228599.tif 000018
【図１７】
2017228599.tif 000019
【図１８】
2017228599.tif 000020
【図１９】
2017228599.tif 000021
【図２０】
2017228599.tif 000022
【図２１】
2017228599.tif 000023
【図２２】
2017228599.tif 000024
【図２３】
2017228599.tif 000025