(57)【要約】【課題】パッド電極にかかるオーバーエッチング量を抑制して、後のシンター処理で発生するパッド電極上のＡｌ空洞化によるパッシベーション膜の膜剥がれを低減してパッド電極のボンディング不良を抑える。【解決手段】パッド電極上の酸化膜、前述した絶縁膜５をウェットエッチングでパッド電極上のみ取り除き、パッド電極のＴｉ系バリアメタル層３のみをドライエッチングで除去することにより、パッド電極のメタル層４に与えるドライエッチングのオーバーエッチによるダメージを大幅に抑える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェットエッチングにより、パッド電極を構成する上側バリアメタル層上でエッチングを止めて該パッド電極上の絶縁膜を全て取り除き、該上側バリアメタル層をドライエッチングで除去して該パッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有するパッド電極の開口方法。
【請求項２】
第１ドライエッチングにより、パッド電極を構成する上側バリアメタル層上に設けられたエッチングストッパー膜でエッチングを止めて該エッチングストッパー膜上の絶縁膜を全て取り除き、該エッチングストッパー膜を第２ドライエッチングで全て除去して該上側バリアメタル層を露出させ、該上側バリアメタル層を第３ドライエッチングで全て除去して該パッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有するパッド電極の開口方法。
【請求項３】
前記パッド電極開口部形成工程は、
前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を成膜し、該フォトレジスト膜にパッド開口パターンを形成するフォトレジスト膜形成工程と、
該パッド開口パターンをマスクとして該絶縁膜を選択的にウェットエッチングすることにより該パッド電極の表面を露出させるウェットエッチング工程と、
該パッド開口パターンをマスクとして、該パッド電極を構成する下側メタル層および上側バリアメタル層のうちの該上側バリアメタル層を選択的にドライエッチングして該下側メタル層の表面を露出させるドライエッチング工程とを有する請求項１に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項４】
前記パッド電極開口部形成工程は、
前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を成膜し、該フォトレジスト膜にパッド開口パターンを形成するフォトレジスト膜形成工程と、
該パッド開口パターンをマスクとして該絶縁膜を前記エッチングストッパー膜までドライエッチングすることにより該エッチングストッパー膜の表面を露出させる第１ドライエッチング工程と、
該パッド開口パターンをマスクとして該エッチングストッパー膜を、該パッド電極を構成する下側メタル層および上側バリアメタル層のうちの該上側バリアメタル層までドライエッチングすることにより該上側バリアメタル層の表面を露出させる第２ドライエッチング工程と、
該パッド開口パターンをマスクとして該上側バリアメタル層をドライエッチングして該下側メタル層の表面を露出させる第３ドライエッチング工程とを有する請求項２に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項５】
前記ドライエッチング工程後に、前記パッド電極および前記絶縁膜上にパッシベーション膜を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、
該パッシベーション膜内の残留水素を用いて熱によるシンター処理を行うシンター処理工程とを有する請求項１〜４のいずれかに記載のパッド電極の開口方法。
【請求項６】
前記ドライエッチング工程とパッシベーション膜成膜工程の間に、前記パッド電極へのオーバーエッチングによる前記絶縁膜の開口部内壁に付着した反応生成物を除去するための薬液処理を行う薬液処理工程を有する請求項５に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項７】
前記パッド電極を構成する下層メタル層はＡｌ系メタル層であり、前記上層のバリアメタル層はＴｉ系バリアメタル層である請求項１〜４のいずれかに記載のパッド電極の開口方法。
【請求項８】
前記Ａｌ系メタル層はＡｌ−Ｃｕ層であり、前記Ｔｉ系バリアメタル層はＴｉ／ＴｉＮ膜である請求項７に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項９】
前記Ｔｉ系バリアメタル層は膜厚が３００ｎｍ〜６００ｎｍである請求項７または８に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１０】
半導体ウェハの所定膜上に平坦化膜を固体撮像素子の上層として形成し、該平坦化膜上にパッド電極を形成し、該パッド電極および該平坦化膜上に前記絶縁膜を形成する請求項請求項１〜４のいずれかに記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１１】
前記ウェットエッチング工程はＨＦ系薬液を用いる請求項１または３に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１２】
前記ＨＦ系薬液はバッファードフッ酸である請求項１１に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１３】
前記バッファードフッ酸は溶媒に対して１００：０．１〜５の割合で用いる請求項１２に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１４】
前記ウェットエッチング工程は等方エッチングである請求項１、３および１１のいずれかに記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１５】
前記ドライエッチングは、ＣＦ系ガスおよびＯ２系ガスを用いる請求項１〜６のいずれかに記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１６】
前記ドライエッチングは、ＣＨＦ3/Ｏ２=１４０／３０ｓｃｃｍ、圧力６０ｍＴ、ソースパワー８００Ｗのドライエッチング条件で実施する請求項１５に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１７】
前記フォトレジスト膜形成工程において、前記パッド開口パターンの開口面積は、パッド電極面積よりも小さい開口部に形成する請求項３に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１８】
前記フォトレジスト膜形成工程において、ウェットエッチング終了時に前記パッド電極の上面端縁位置または上面角位置でエッチングが止まるように該パッド電極上の開口面積を設定する請求項１７に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項１９】
前記パッド電極上の開口面積は、該パッド電極に外部配線がボンディング可能な有効面積である請求項１８に記載のパッド電極の開口方法。
【請求項２０】
撮像素子が形成された半導体基板表面のパッド電極よりも上層に、請求項１〜１９のいずれかに記載のパッド電極の開口方法における絶縁膜を積層する固体撮像素子の製造方法。
【請求項２１】
請求項２０に記載の固体撮像素子の製造方法により製造された固体撮像素子。
【請求項２２】
チップ中央部の撮像領域に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部が設けられ、その周辺に周辺回路部が設けられ、さらにその周辺にチップ端縁領域が設けられて、該チップ端縁領域に外部配線用の前記パッド電極が複数設けられている請求項２１に記載の固体撮像素子。
【請求項２３】
請求項２１または２２に記載の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電子情報機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子の製造方法に用いるパッド電極の開口方法、この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およびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、車載用カメラおよびセキュリティカメラなどの画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来の固体撮像素子は、チップ中央部の撮像領域に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部（光電変換部）が設けられ、その周辺に周辺回路部が設けられ、さらにその周辺がチップ端縁領域になっており、このチップ端縁領域に外部配線用の複数のパッド電極が設けられている。このパッド電極は、その上を覆うように絶縁膜が積層されているが、この絶縁膜を開口（開口部；平面視矩形または正方形）してパッド電極の表面を露出させるための窓開け工程を行っている。
【０００３】
上述した従来の固体撮像素子の製造方法の一部として、従来のパッド電極の開口方法を、図６に示している。
【０００４】
図６は、従来の固体撮像素子の製造方法におけるパッド電極開口工程を複数工程に分けて示すパッド電極部の要部縦断面図であって、（ａ）は、フォトリソグラフィ工程によるパッド開口パターン形成後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｂ）は、ドライエッチング後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｃ）は、レジスト剥離、パッシベーション膜堆積後のパッド電極部の要部縦断面図である。
【０００５】
まず、図６（ａ）のフォトリソグラフィ工程に示すように、半導体基板の所定膜１上に、シリコン酸化膜からなる平坦化絶縁膜２をそのチップ端縁領域に形成する。この平坦化絶縁膜２は固体撮像素子の上層として形成される。この平坦化絶縁膜２上に、パッド電極を、パッド電極下部層としてＡｌ系メタル層４（例えばＡｌ−Ｃｕ層）、およびパッド電極上部層としてＴｉ系バリアメタル層３（例えばＴｉ／ＴｉＮ膜)の２層構造で形成する。このパッド電極（Ｔｉ系バリアメタル層３およびＡｌ系メタル層４）および平坦化絶縁膜２上に絶縁膜５（酸化膜）を成膜し、その上に、パッド電極上方の絶縁膜５のみを開口するためにフォトレジスト膜６にパッド開口パターンを形成する。
【０００６】
次に、図６（ｂ）のドライエッチング工程に示すように、パッド電極（Ｔｉ系バリアメタル層３およびＡｌ系メタル層４）上を開口するために、ドライエッチングのみで絶縁膜５およびパッド電極上部のＴｉ系バリアメタル層３（Ｔｉ／ＴｉＮ膜など)をエッチング除去して、Ａｌ系メタル層４の途中までオーバーエッチングして、開口部からＡｌ系メタル層４の表面を露出させる。
【０００７】
その後、図６（ｃ）のパッシベーション膜形成・シンター処理工程に示すように、フォトレジスト膜６を酸素系プラズマによるアッシング処理で除去し、シリコン窒化膜などのパッシベーション膜７を堆積させる。さらに、パッド電極上をパッシベーション膜７で覆った状態で、摂氏３００〜５００度（ここでは例えば摂氏４４０度）の熱によるシンター処理を行う。
【０００８】
これと同様の従来のパッド電極の開口方法としては、例えば特許文献１にも提案されている。
特許文献１では、パッド電極上に、パッシベーション膜、その上層膜となる平坦化膜、更にその上にオーバーパッシベーション膜をこの順に形成する。その後、１回のドライエッチング処理により、パッド電極上のパッシベーション膜、平坦化膜およびオーバーパッシベーション膜の複数の絶縁膜に一気に開口部を形成して、パッド電極の表面を露出させるための窓明け工程を実施している。この場合、パッド電極は、ゲート電極上に絶縁膜を介して設けられている。
【特許文献１】特開平１０−３２１８２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献１を含む従来の手法において、図６（ｂ）および上記特許文献１のドライエッチングでは、例えば図６（ｂ）の場合について説明すると、絶縁膜５とその下地となるＴｉ系バリアメタル層３（Ｔｉ／ＴｉＮ膜など)とのエッチングレート比が低いため、時間制御のみにより行われるが、この時間制御には、絶縁膜５の堆積膜厚のばらつき、ＣＭＰばらつき、エッチングばらつきおよびＴｉ系バリアメタル層３の膜厚のばらつきを全て考慮する必要がある。
【００１０】
例えば、パッド電極のＴｉ系バリアメタル層３上で絶縁膜５を膜厚が約５５０ｎｍになるように堆積させた後に、ＣＭＰ工程でパッド電極上の絶縁膜５が膜厚３５０ｎｍになるまで研磨される。このパッド電極上に開口部をドライエッチングのみで開口するときのパッド電極のＡｌ系メタル層４（Ａｌ−Ｃｕ層）にかかるオーバーエッチング量は、絶縁膜５の堆積膜厚のばらつき、ＣＭＰ工程の研磨ばらつき、エッチングばらつきおよび、パッド電極上部層のＴｉ系バリアメタル層３の膜厚のばらつきなどを全て考慮すると、約１００ｎｍもの合計ばらつきになってしまい、パッド電極下部層のＡｌ系メタル層４に対して異常なほどのオーバーエッチングになってしまっていた。このことは、上記特許文献１のドライエッチングの場合にも同様に、パッド電極に大きいオーバーエッチングが為されてしまうことになる。
【００１１】
また、パッド電極にこのように過剰なオーバーエッチングを与えると、絶縁膜５の開口部内壁に反応生成物（金属膜）が付着する。このような反応生成物（金属膜）が下地層にあると、その上のパッシベーション膜７に剥がれが生じるため、この反応生成物（金属膜）を薬液処理により開口部内壁から取り除く必要がある。この薬液処理時に、Ａｌ系メタル層４（Ａｌ−Ｃｕ層）のＣｕ原子も選択的に除去され、ここに沢山の細かい空洞ができ、その後のシンター処理時に、熱によってその空洞を塞ぐようにパッド電極のＡｌが互いに凝集してパッシベーション膜７の直下で、より大きい空洞ができる。これがひどい場合には、パッシベーション膜７の膜下に広がった空洞により、パッシベーション膜７が反って膜ハガレを引き起こしてしまう。このパッシベーション膜７が剥れた状態で、後のオンチップ工程を行うと、パッド電極表面が有機溶剤などに晒されるために、パッド電極にボンディング不良などを誘発させるなどの不具合を生じてしまう。
【００１２】
本発明は、上記従来の問題を解決するもので、パッド電極にかかるオーバーエッチング量を抑制することにより、後のシンター処理で発生するパッド電極上のＡｌ空洞化によるパッシベーション膜の膜剥がれを低減してパッド電極のボンディング不良を抑えることができる固体撮像素子およびその製造方法、この固体撮像素子の製造方法に用いるパッド電極の開口方法、この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カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器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】
【００１３】
本発明のパッド電極の開口方法は、ウェットエッチングにより、パッド電極を構成する上側バリアメタル層上でエッチングを止めて該パッド電極上の絶縁膜を全て取り除き、該上側バリアメタル層をドライエッチングで除去して該パッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１４】
本発明のパッド電極の開口方法は、第１ドライエッチングにより、パッド電極を構成する上側バリアメタル層上に設けられたエッチングストッパー膜でエッチングを止めて該エッチングストッパー膜上の絶縁膜を全て取り除き、該エッチングストッパー膜を第２ドライエッチングで全て除去して該上側バリアメタル層を露出させ、該上側バリアメタル層を第３ドライエッチングで全て除去して該パッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００１５】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるパッド電極開口部形成工程は、前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を成膜し、該フォトレジスト膜にパッド開口パターンを形成するフォトレジスト膜形成工程と、該パッド開口パターンをマスクとして該絶縁膜を選択的にウェットエッチングすることにより該パッド電極の表面を露出させるウェットエッチング工程と、該パッド開口パターンをマスクとして、該パッド電極を構成する下側メタル層および上側バリアメタル層のうちの該上側バリアメタル層を選択的にドライエッチングして該下側メタル層の表面を露出させるドライエッチング工程とを有する。
【００１６】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるパッド電極開口部形成工程は、前記絶縁膜上にフォトレジスト膜を成膜し、該フォトレジスト膜にパッド開口パターンを形成するフォトレジスト膜形成工程と、該パッド開口パターンをマスクとして該絶縁膜を前記エッチングストッパー膜までドライエッチングすることにより該エッチングストッパー膜の表面を露出させる第１ドライエッチング工程と、該パッド開口パターンをマスクとして該エッチングストッパー膜を、該パッド電極を構成する下側メタル層および上側バリアメタル層のうちの該上側バリアメタル層までドライエッチングすることにより該上側バリアメタル層の表面を露出させる第２ドライエッチング工程と、該パッド開口パターンをマスクとして該上側バリアメタル層をドライエッチングして該下側メタル層の表面を露出させる第３ドライエッチング工程とを有する。
【００１７】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるドライエッチング工程後に、前記パッド電極および前記絶縁膜上にパッシベーション膜を成膜するパッシベーション膜成膜工程と、
該パッシベーション膜内の残留水素を用いて熱によるシンター処理を行うシンター処理工程とを有する。
【００１８】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるドライエッチング工程とパッシベーション膜成膜工程の間に、前記パッド電極へのオーバーエッチングによる前記絶縁膜の開口部内壁に付着した反応生成物を除去するための薬液処理を行う薬液処理工程を有する。
【００１９】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるパッド電極を構成する下層メタル層はＡｌ系メタル層であり、前記上層のバリアメタル層はＴｉ系バリアメタル層である。
【００２０】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるＡｌ系メタル層はＡｌ−Ｃｕ層であり、前記Ｔｉ系バリアメタル層はＴｉ／ＴｉＮ膜である。
【００２１】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるＴｉ系バリアメタル層は膜厚が３００ｎｍ〜６００ｎｍである。
【００２２】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法における半導体ウェハの所定膜上に平坦化膜を固体撮像素子の上層として形成し、該平坦化膜上にパッド電極を形成し、該パッド電極および該平坦化膜上に前記絶縁膜を形成する。
【００２３】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるウェットエッチング工程はＨＦ系薬液を用いる。
【００２４】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるＨＦ系薬液はバッファードフッ酸である。
【００２５】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるバッファードフッ酸は溶媒に対して１００：０．１〜５の割合で用いる。
【００２６】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるウェットエッチング工程は等方エッチングである。
【００２７】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるドライエッチングは、ＣＦ系ガスおよびＯ２系ガスを用いる。
【００２８】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるドライエッチングは、ＣＨＦ3/Ｏ２=１４０／３０ｓｃｃｍ、圧力６０ｍＴ、ソースパワー８００Ｗのドライエッチング条件で実施する。
【００２９】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるフォトレジスト膜形成工程において、前記パッド開口パターンの開口面積は、パッド電極面積よりも小さい開口部に形成する。
【００３０】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるフォトレジスト膜形成工程において、ウェットエッチング終了時に前記パッド電極の上面端縁位置または上面角位置でエッチングが止まるように該パッド電極上の開口面積を設定する。
【００３１】
さらに、本発明のパッド電極の開口方法におけるパッド電極上の開口面積は、該パッド電極に外部配線がボンディング可能な有効面積である。
【００３２】
本発明の固体撮像素子は、本発明の上記本発明の固体撮像素子の製造方法におけるパッド電極の開口方法を含めて製造したものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３３】
また、本発明の固体撮像素子において、チップ中央部の撮像領域に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部が設けられ、その周辺に周辺回路部が設けられ、さらにその周辺にチップ端縁領域が設けられて、該チップ端縁領域に外部配線用の前記パッド電極が複数設けられている。
【００３４】
本発明の固体撮像素子の製造方法は、撮像素子が形成された半導体基板表面のパッド電極よりも上層に、本発明の上記パッド電極の開口方法における絶縁膜を積層するものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３５】
本発明の電子情報機器は、本発明の上記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ものであり、そのことにより上記目的が達成される。
【００３６】
上記構成により、以下、本発明の作用を説明する。
【００３７】
本発明においては、パッド電極の開口方法として、ウェットエッチングにより、パッド電極を構成する上側バリアメタル層上でエッチングを止めてパッド電極上の絶縁膜を全て取り除き、上側バリアメタル層をドライエッチングで除去してパッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有するか、または、第１ドライエッチングにより、パッド電極を構成する上側バリアメタル層上に設けられたエッチングストッパー膜でエッチングを止めてエッチングストッパー膜上の絶縁膜を全て取り除き、エッチングストッパー膜を第２ドライエッチングで全て除去して上側バリアメタル層を露出させ、上側バリアメタル層を第３ドライエッチングで全て除去してパッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有している。これによって、パッド電極にかかるオーバーエッチング量を抑制することにより、後のシンター処理で発生するパッド電極上のＡｌ空洞化によるパッシベーション膜の膜剥がれを低減してパッド電極のボンディング不良を抑えることができる本発明の目的を達成することが可能となる。
【発明の効果】
【００３８】
以上により、本発明によれば、パッド電極にかかるオーバーエッチング量を抑制することにより、後のシンター処理で発生するパッド電極上のＡｌ空洞化によるパッシベーション膜の膜ハガレを低減してパッド電極のボンディング不良を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下に、本発明のパッド電極の開口方法の実施形態１〜３を、本発明の固体撮像素子およびその製造方法に適用した場合について図面を参照しながら説明し、さらに、この固体撮像素子を撮像部に用いた電子情報機器を実施形態４として、図面を参照しながら説明する。
【００４０】
（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係る固体撮像素子におけるパッド電極部の要部構成例を示す縦断面図である。
【００４１】
図１において、本実施形態１の固体撮像素子１０は、ここでは特に図示していないが、半導体チップ中央部の撮像領域に、被写体からの画像光を光電変換して撮像する複数の受光部（光電変換部）が設けられ、その周辺に周辺回路部が設けられ、さらにその周辺がチップ端縁領域になっており、このチップ端縁領域に外部配線用の複数のパッド電極が設けられている。このパッド電極は、その上を覆うように絶縁膜が積層されているが、この絶縁膜を開口（開口部；平面視矩形または正方形）してパッド電極の表面を露出させるための窓開け工程を行っている。
【００４２】
複数の半導体チップが配設された半導体ウェハの所定膜１上にシリコン酸化膜からなる平坦化絶縁膜２が、固体撮像素子の上層として設けられている。この平坦化絶縁膜２上に、パッド電極として、パッド電極下部のメタル層４（例えばＡｌ−Ｃｕ層）およびパッド電極上部の配線信頼性のためのバリアメタル層３（Ｔｉ系バリアメタルで例えばＴｉ／ＴｉＮ膜)が順次形成されている。このバリアメタル層３上が開口された絶縁膜５上に、酸素や水分を透過しないシンター処理用のパッシベーション膜７が形成されている。この場合、パッド電極上の絶縁膜５の開口部は、上方向に開放した形状で大きく開いている。
【００４３】
複数の受光部が設けられた固体撮像素子となる領域が形成される半導体装置を用意する。前述したように、平坦化絶縁膜２は半導体ウェハの表面に形成された所定膜１上の絶縁膜であり、バリアメタル層３およびメタル層４により構成されるパッド電極は下地層の平坦化絶縁膜２を介して配線と接続されている。絶縁膜５は、固体撮像素子となる領域全体を覆う絶縁膜である。この絶縁膜５は、ＳｉＯ系からなる絶縁膜からなることを特徴とする。具体的にはＣＶＤ法で形成されるＳｉＯ２膜、ＳｉＯＦ系膜およびＳｉＯＣ系膜などである。上記窓開け工程は、所望のパッド開口パターンをフォトリソグラフィ工程により絶縁膜５上に形成することにより実施する。
【００４４】
ここで、図１の固体撮像素子の製造方法におけるチップ端縁領域のパッド電極開口工程について説明する。
【００４５】
図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図１の固体撮像素子の製造方法におけるパッド電極開口工程を複数工程に分けて示すパッド電極部の要部縦断面図であって、（ａ）は、フォトリソグラフィ工程によるパッド開口パターン形成後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｂ）は、ウェットエッチング後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｃ）は、ドライエッチング後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｄ）は、レジストハクリ、パッシベーション膜堆積後のパッド電極部の要部縦断面図である。
【００４６】
まず、図２（ａ）のフォトリソグラフィ工程に示すように、半導体ウェハの所定膜１上にシリコン酸化膜からなる平坦化絶縁膜２が、固体撮像素子の上層として設けられ、この平坦化絶縁膜２上に、パッド電極として、パッド電極下部のＡｌ系メタル層４（例えばＡｌ−Ｃｕ層）およびパッド電極上部のバリアメタル層３（例えばＴｉ／ＴｉＮ膜；膜厚３００ｎｍ〜６００ｎｍ)の積層構造が形成される。このパッド電極（バリアメタル層３およびＡｌ系メタル層４）および平坦化絶縁膜２上に絶縁膜５（酸化膜）を成膜し、その上に、上記窓開け工程を実施するべくパッド電極上方のみ開口するように、フォトレジスト膜６にパッド開口パターンを形成する。
【００４７】
次に、図２（ｂ）のウェットエッチング工程に示すように、バリアメタル３と絶縁膜５との間でエッチングレート比のあるＨＦ系の薬液（例えばバッファードフッ酸；ＢＨＦ、１００：０．１〜５、ここでは１００：１）によりウェットエッチングを行い、その後、パッド電極のバリアメタル３の表面を露出させる。このとき、絶縁膜５はウェットエッチングにより等方的にエッチングされるので、エッチング中またはそのエッチング終了時にパッド電極のＡｌ系メタル層４（Ａｌ−Ｃｕ層）の表面が露出しないように制御する必要がある。よって、フォトリソグラフィ工程で開口するパッド電極上の開口面積は、ウェットエッチングにより開口部が大きくなる分だけパッド電極よりも小さくして（狭くして）、ウェットエッチング終了時にパッド電極側壁まで露出させないように調整する必要がある。ウェットエッチングの薬液がパッド電極側壁から染み込むと、絶縁膜５がさらに横方向にエッチング除去されてしまい、Ａｌ系メタル層４が露出しかねないからである。
【００４８】
続いて、図２（ｃ）のドライエッチング工程に示すように、ドライエッチングによりＴｉ系からなるバリアメタル３をエッチング除去し、Ａｌ系メタル層４（Ａｌ−Ｃｕ層）からなるパッド電極部の表面として露出させ、酸素系プラズマによるアッシング処理によってフォトレジスト膜６を取り除き、エッチ後処理（薬液処理）を施すことにより、エッチング時に絶縁膜５の開口部内壁に付着した反応性生物（金属膜）を取り除く。この場合、ドライエッチングは、例えば、ＣＨＦ3/Ｏ２=１４０／３０ｓｃｃｍ、圧力６０ｍＴ、ソースパワー８００Ｗのようなドライエッチング条件で行う。
【００４９】
さらに、図２（ｄ）のパッシベーション膜形成・シンター処理工程に示すように、シリコン窒化膜などのパッシベーション膜７を堆積させて成膜し、パッド電極上を覆った状態で、摂氏３００〜５００度の熱でシンター処理を行う。この場合、ウェットエッチングにより開口部が大きく開いているので熱処理が有効に行われ得る。なお、このパッシベーション膜７は、後のオンチップ工程で除去して、Ａｌ系メタル層４の表面を露出させて外部配線とのボンディングが可能なようにする。
【００５０】
即ち、チップ端縁領域のパッド電極の開口方法は、ウェットエッチングにより、パッド電極を構成する上側のバリアメタル層３上でエッチングを止めてパッド電極上の絶縁膜５を全て取り除き、上側のバリアメタル層３をドライエッチングで除去してパッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有している。このパッド電極開口部形成工程は、絶縁膜５上にフォトレジスト材料を成膜し、このフォトレジスト膜６にパッド開口パターンを形成するフォトレジスト膜形成工程と、フォトレジスト膜６をマスクとして絶縁膜５を選択的にウェットエッチングすることによりパッド電極の表面を露出させるウェットエッチング工程と、フォトレジスト膜６をマスクとして、パッド電極を構成する下側のメタル層４および上側のバリアメタル層３のうちの上側のバリアメタル層３を選択的にドライエッチングして下側のメタル層４の表面を露出させるドライエッチング工程とを有する。
【００５１】
ここで、効果について説明する。
【００５２】
図３は、オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）に対する薬液処理・シンター処理後のＡｌ凝集による空洞欠陥数を示す図であり、図４は、オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）に対す空洞欠陥の様子を模式的に示す資料平面図である。この場合の空洞欠陥の様子を見る検査装置は、ウェハ表面を顕微鏡で撮像し、画像比較して基準画面を差し引いた画像を表示部に映し出すことができ、顕微鏡写真として出力することができる。
【００５３】
図３および図４（ａ）に示すように、オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）が２５ｓｅｃ後には「０」ｓｅｃのときに空洞欠陥数も「０」、図３および図４（ｂ）に示すように、オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）が１０３ｓｅｃ後には空洞欠陥数が１２００個程度、図３および図４（ｃ）に示すように、オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）が２０８ｓｅｃ後には空洞数が５８００個程度であった。このように、オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）が１０３ｓｅｃ後の資料表面を顕微鏡でみると図４（ｂ）のようになり、オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）が２０８ｓｅｃ後のウェハ資料表面を光学顕微鏡でみると、オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）が図４（ｂ）の１０３ｓｅｃ後のウェハ資料表面に比べて、図４（ｃ）のように空洞欠陥数が大幅に増加していることが分かる。本発明のパッド電極開口工程を用いれば、オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）が２５ｓｅｃ程度に抑えることができる。
【００５４】
以上のように、本実施形態１によれば、パッド電極上の酸化膜、前述した絶縁膜５をウェットエッチングでパッド電極上のみ取り除き、パッド電極のＴｉ系バリアメタル層３のみをドライエッチングで除去することでパッド電極のメタル層４に与えるドライエッチングのオーバーエッチングによるダメージを大幅に抑えることができる。これによって、シンター後に発生するパッド電極上の欠陥（膜剥がれの原因になる空洞欠陥）を低減することができる。
（実施形態２）
上記実施形態１では、図２（ｂ）のウェットエッチング工程において、パッド電極のバリアメタル３の表面を露出させ場合に、絶縁膜５はウェットエッチングにより等方的にエッチングされ、エッチング終了時にパッド電極のＡｌ系メタル層４（Ａｌ−Ｃｕ層）の表面および側面が露出しない程度にエッチング時間を制御する場合について説明したが、本実施形態２では、フォトリソグラフィ工程で開口するパッド電極上の開口面積を狭くして、ウェットエッチングにより絶縁膜５で開口部が大きくエッチング除去されても、ウェットエッチング終了時にパッド電極のバリアメタル３の表面位置で止まるようにパッド電極上の開口面積を設定するようにしてもよい。パッド電極のバリアメタル３の露出面積はボンディング可能な有効面積が確保されていればよい。
【００５５】
この場合には、ウェットエッチングの薬液がパッド電極側壁から染み込んで、絶縁膜５がさらに横方向に拡大してエッチング除去され、Ａｌ系メタル層４までが露出するという事態は全くなくなる。
（実施形態３）
上記実施形態１では、図２（ｂ）のウェットエッチング工程を実施して絶縁膜５を上方向に広がるように開放する開口部（例えばおわん状）を形成してパッド電極のバリアメタル３の表面を露出させたが、本実施形態３では、バリアメタル３上に、ドライエッチングによるエッチングレートの高いエッチングストッパー膜（膜厚５０ｎｍ程度）を設けて、フォトリソグラフィ工程でエッチングストッパー膜まで絶縁膜５を開口するようにエッチング除去してもよい。さらに、次の別工程で、ドライエッチングにより、エッチングストッパー膜をエッチング除去し、さらに、ドライエッチングにより、バリアメタル３をエッチング除去してＡｌ系メタル層４の表面を開口部を介して露出させるようにしてもよい。
【００５６】
即ち、パッド電極の開口方法は、第１ドライエッチングにより、パッド電極を構成する上側のバリアメタル層３上に設けられたエッチングストッパー膜（図示せず）でエッチングを止めてエッチングストッパー膜上の絶縁膜５を全て取り除き、エッチングストッパー膜を第２ドライエッチングで全て除去して上側のバリアメタル層３を露出させ、上側のバリアメタル層３を第３ドライエッチングで全て除去してパッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有している。このパッド電極開口部形成工程は、絶縁膜５上にフォトレジスト膜６を成膜し、フォトレジスト膜６にパッド開口パターンを形成するフォトレジスト膜形成工程と、このパッド開口パターンをマスクとして絶縁膜５をエッチングストッパー膜までドライエッチングすることによりエッチングストッパー膜の表面を露出させる第１ドライエッチング工程と、パッド開口パターンをマスクとして、エッチングストッパー膜を、パッド電極を構成する下側のメタル層４および上側のバリアメタル層３のうちの上側のバリアメタル層３までドライエッチングすることにより上側のバリアメタル層３の表面を露出させる第２ドライエッチング工程と、パッド開口パターンをマスクとして、上側のバリアメタル層３をドライエッチングして下側のメタル層４の表面を露出させる第３ドライエッチング工程とを有する。
【００５７】
この場合には、エッチングストッパー膜を設ける工程が増加するものの、上記実施形態１，２の場合と同様に、Ａｌ系メタル層４へのオーバーエッチングを大幅に抑制することができる。これによって、パッド電極にかかるオーバーエッチング量を抑制することにより、後のシンター処理で発生するパッド電極上のＡｌ空洞化によるパッシベーション膜の膜ハガレを低減してパッド電極のボンディング不良を抑えることができる。ドライエッチングばかりで開口処理を行うことができるため、エッチングガスを入れ替えることだけでよく、量産性がよい。
【００５８】
したがって、上記実施形態１〜３では、従来、考慮していた絶縁膜５の堆積膜厚ばらつきおよびＣＭＰばらつきを考慮する必要がなくなり、Ｔｉ系のバリアメタル３の膜厚ばらつきおよびエッチングばらつきのみを考慮すればよいので、上記でのオーバーエッチング量は約５０ｎｍと、ドライエッチングのみで行うときのオーバーエッチ量（約１００ｎｍ）の半分程度までに抑えることができ、後のシンターでＡｌ凝集による空洞化や膜剥がれを低減することが可能となって、パッド電極のボンディング不良を抑えることができる。
【００５９】
なお、上記実施形態１〜３では特に説明しなかったが、の固体撮像素子およびその製造方法は、ＣＭＯＳ型固体撮像素子に限らず、ＣＣＤ型固体撮像素子にも同様に適用可能である。また、本発明のパッド電極の開口方法は、本発明の固体撮像素子の製造方法に限るものではない。
（実施形態４）
図５は、本発明の実施形態４として、本発明の実施形態１〜３の固体撮像素子１０を含む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。
【００６０】
図５において、本実施形態４の電子情報機器９０は、上記実施形態１〜３の固体撮像素子１０からの撮像信号を各種信号処理してカラー画像信号を得る固体撮像装置９１と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を記録用に所定の信号処理した後にデータ記録可能とする記録メディアなどのメモリ部９２と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号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可能とする液晶表示装置などの表示手段９３と、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号を通信用に所定の信号処理をした後に通信処理可能とする送受信装置などの通信手段９４とを有している。なお、この電子情報機器９０として、これに限らず、固体撮像装置９１の他に、メモリ部９２と、表示手段９３と、通信手段９４と、プリンタなどの画像出力装置９５とのうちの少なくともいずれかを有していてもよい。
【００６１】
この電子情報機器９０としては、前述したように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、監視カメラ、ドアホンカメラ、車載用後方監視カメラなどの車載用カメラおよびテレビジョン電話用カメラなどの画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置および携帯端末装置（ＰＤＡ）などの画像入力デバイスを有した電子機器が考えられる。
【００６２】
したがって、本実施形態４によれば、この固体撮像装置９１からのカラー画像信号に基づいて、これを表示画面上に良好に表示したり、これを紙面にて画像出力装置９５により良好にプリントアウト（印刷）したり、これを通信データとして有線または無線にて良好に通信したり、これをメモリ部９２に所定のデータ圧縮処理を行って良好に記憶したり、各種データ処理を良好に行うことができる。
【００６３】
なお、本実施形態１〜３では、特に説明しなかったが、上記実施形態１，２のように、パッド電極の開口方法として、ウェットエッチングにより、パッド電極を構成する上側バリアメタル層上でエッチングを止めてパッド電極上の絶縁膜を全て取り除き、上側バリアメタル層をドライエッチングで除去してパッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有するか、または、上記実施形態３のように、第１ドライエッチングにより、パッド電極を構成する上側バリアメタル層上に設けられたエッチングストッパー膜でエッチングを止めてエッチングストッパー膜上の絶縁膜を全て取り除き、エッチングストッパー膜を第２ドライエッチングで全て除去して上側バリアメタル層を露出させ、上側バリアメタル層を第３ドライエッチングで全て除去してパッド電極上に開口部を形成するパッド電極開口部形成工程を有していれば、パッド電極にかかるオーバーエッチング量を抑制することにより、後のシンター処理で発生するパッド電極上のＡｌ空洞化によるパッシベーション膜の膜剥がれを低減してパッド電極のボンディング不良を抑えることができる本発明の目的を達成することができる。
【００６４】
以上のように、本発明の好ましい実施形態１〜４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１〜４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１〜４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、特許出願および文献は、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】
【００６５】
本発明は、被写体からの画像光を光電変換して撮像する半導体素子で構成された固体撮像素子およびその製造方法、この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およびデジタルスチルカメラなどのデジタルカメラや、車載用カメラおよびセキュリティカメラなどの画像入力カメラ、スキャナ、ファクシミリ、カメラ付き携帯電話装置などの電子情報機器の分野において、パッド電極にかかるオーバーエッチング量を抑制することにより、後のシンター処理で発生するパッド電極上のＡｌ空洞化によるパッシベーション膜の膜剥がれを低減してパッド電極のボンディング不良を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施形態１に係る固体撮像素子におけるパッド電極部の要部構成例を示す縦断面図である。
【図２】図１の固体撮像素子の製造方法におけるパッド電極開口工程を複数工程に分けて示すパッド電極部の要部縦断面図であって、（ａ）は、フォトリソグラフィ工程によるパッド開口パターン形成後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｂ）は、ウェットエッチング後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｃ）は、ドライエッチング後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｄ）は、レジスト剥離、パッシベーション膜堆積後のパッド電極部の要部縦断面図である。
【図３】オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）に対する薬液処理・シンター処理後のＡｌ凝集による空洞欠陥数を示す図である。
【図４】オーバーエッチング時間（ｓｅｃ）に対す空洞欠陥の様子を模式的に示す資料平面図である。
【図５】本発明の実施形態２として、本発明の実施形態１の固体撮像素子を含む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６】従来の固体撮像素子の製造方法におけるパッド電極開口工程を示すパッド電極部の要部縦断面図であって、（ａ）は、フォトリソグラフィ工程によるパッド開口パターン形成後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｂ）は、ドライエッチング後のパッド電極部の要部縦断面図、（ｃ）は、レジストハクリ、パッシベーション膜堆積後のパッド電極部の要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１  所定層
２  絶縁膜
３  パッド電極のＴｉ系のバリアメタル層
４  パッド電極のＡｌ系のメタル層
５  パッド電極上の絶縁膜
６  パッド開口パターンを有するフォトレジスト膜
７  パッシベーション膜
１０  固定撮像素子
【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】
2009200297.tif 000007
【図６】
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