JP2007043056A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】短絡や断線のおそれがなく、高精度で信頼性の高い半導体装置を提供する。特に側面から外部取出しを行うに際し、半導体装置の信頼性の向上をはかる。
【解決手段】素子領域の形成された半導体基板表面に、層間絶縁膜と外部取り出し用の配線層とを備えた半導体装置であって、前記半導体基板端縁部で、前記配線層下に、前記層間絶縁膜に対してエッチング選択性のある下地層が形成され、不純物を含む層間絶縁膜が選択的に除去されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体装置およびその製造方法にかかり、特にチップサイズパッケージ（CSP）タイプの固体撮像装置などに有効なチップ周縁部の配線構造に関する。

CCD（Charge Coupled Device）を含む固体撮像素子は、携帯電話やデジタルカメラなどへの適用の必要性から小型化への要求が高まっている。そのひとつとして、半導体チップの受光エリアにマイクロレンズを設けたCSPタイプの固体撮像素子が提案されている。（特許文献１）。

CSPタイプの固体撮像素子によれば、実装面積の低減をはかることができ、また、気密封止部の表面に、フィルタ、レンズ、プリズムなどの光学部品を接着することが可能となり、マイクロレンズの集光能力の低下を招くことなく、実装サイズの小型化を図ることが可能となる。

しかしながら、このような固体撮像装置の実装に際しては、信号の外部への取り出しに際して、固体撮像装置を実装する支持基板上に搭載し、ボンディングなどの方法により電気的接続を図るとともに封止を行う必要があり、工数が多いことから、実装に多大な時間を要するという問題があった。

特開平７−２０２１５２号公報

そこで、近年、半導体基板の配線領域を含むようにダイシングし、基板側面から外部取り出しを行うようにする方法が提案されている。この一例を図１０（ａ）および（ｂ）に示す。この図から明らかなように、平坦化膜としてのＢＰＳＧ膜１０上にアルミニウム層からなる配線層１１が形成され、その上層を保護膜８で被覆された配線構造をなしており、これをダイシングラインＤＬで半導体基板を分断した場合、ＢＰＳＧ膜１０が露呈することになる。このとき、ＢＰＳＧ膜はボロンＢやリンＰなどの不純物を含有しているため、水分を取り込みやすく、この水分との反応により酸となり、導通しやすくなり、短絡の恐れがある。また、配線にアルミニウムなどの酸化されやすい材料を用いた場合には断線の原因となりやすい。

さらにまた、上層にカラーフィルタを形成するが、このとき周縁部が高いと段差に起因する塗布むらが生じやすいという問題もある。

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、短絡や断線のおそれがなく、高精度で信頼性の高い半導体装置を提供することを目的とする。
特に側面から外部取出しを行うに際し、半導体装置の信頼性の向上を目的とする。

そこで本発明では、素子領域の形成された半導体基板表面に、不純物を含む層間絶縁膜と配線層とを備えた半導体装置であって、前記半導体基板端縁部で、前記配線層下に、前記層間絶縁膜に対してエッチング選択性のある下地層が形成されている。

この構成により、半導体（基板）チップ断面で、配線層下にある、ＢＰＳＧ（boro phospho silicate glass）膜などの不純物を含む層間絶縁膜が除去され、配線層は下地層と当接しているため、配線の劣化を防止することができ、ボンディング不良を抑制することができる。なお下地層を、配線層よりも若干幅広に形成しておくことにより、配線層の周縁全体をパッシベーション膜で覆うように構成することができる。

また本発明では、上記半導体装置において、前記不純物を含む層間絶縁膜がＢＰＳＧ膜またはＰＳＧ膜であるものを含む。

また本発明では、上記半導体装置において、前記半導体基板端縁部で、前記層間絶縁膜の下層にシリコン系導電性膜を具備したものを含む。

この構成により、この導電性膜が層間絶縁膜のエッチングに際しストッパとして作用し、また、導電性膜であるため、この導電性膜の分だけ、外部取り出し端子となる領域すなわちコンタクト面積が増大する。したがって、配線層側方に、不純物を含む層間絶縁膜が存在し側方からのドーピングによる若干の配線層の劣化があったとしても、配線層下の導電性膜の存在により、実質的なコンタクト不良は回避可能である。また、層間絶縁膜をエッチングして配線層形成のための凹部を形成する結果、この凹部に配線層が形成されることになり周縁部における段差を低減することができるため、カラーフィルタ形成時にフィルタ材料を塗布する際、塗布むらを防止することができる。

また本発明では、上記半導体装置において、前記半導体基板端縁部で前記層間絶縁膜の下層にシリコン系導電性膜を具備したものを含む。
この構成により、シリコン系導電性膜をストッパとして層間絶縁膜を形成することができるため、フィールド酸化膜をエッチングすることなく形成可能であり、信頼性の向上をはかることができる。またアモルファスシリコンや多結晶シリコンなどのシリコン系導電性膜はゲート電極あるいは固体撮像素子では電荷転送電極などに用いられているため、基板内部の素子領域で用いられる膜のパターニングマスクを若干変更するのみでよく製造工数の増大なしに信頼性の高い半導体装置を得ることができる。

また本発明では、上記半導体装置において、前記下地層がノンドープの絶縁膜であるものを含む。
この構成により、ノンドープの絶縁膜をストッパとして基板端縁部で層間絶縁膜を除去することができるため、フィールド酸化膜をエッチングすることなく形成可能であり、信頼性の向上をはかることができる。

また本発明では、上記半導体装置において、前記ストッパが多結晶シリコンであるものを含む。

この構成により、ＢＰＳＧやＰＳＧなどの層間絶縁膜に対して良好なエッチングストッパとして作用するため、信頼性の向上を図ることができる。また、この多結晶シリコンが配線層と当接し外部取り出し用の配線層の実質的な膜厚の増大となるため、配線リードとの接触面積も増大し信頼性の高い膜形成が可能である。

また本発明では、上記半導体装置において、前記配線層が、前記半導体基板周縁部に露呈しており、前記半導体基板の側面に形成された配線リードを介して外部接続されたものを含む。

この構成により、効率よく、配線長の短縮をおこなうことができ、配線抵抗の低減を図るとともに、特性の良好な半導体装置を提供することができる。

また本発明では、上記配線層の上層に保護膜が形成されており、前記配線層は前記半導体基板周縁部断面において、前記下地層と前記保護膜とで囲まれているものを含む。
この構成によれば、配線層の周囲が保護膜と下地層とで囲まれ不純物を含む絶縁膜と当接することのないようにしているため、極めて信頼性の高いものとなる。

また本発明では、上記半導体装置において、前記配線層が、金属層で構成されたものを含む。

また本発明では、上記半導体装置において、前記金属層がアルミニウムまたはアルミニウム合金であるものを含む。

不純物イオンとともに空気中に露呈していると、アルミニウムは酸化されやすく、断線しやすいという問題があるが、この構成により、信頼性の向上をはかることができる。

また本発明では、上記半導体装置において、前記半導体装置が固体撮像素子であり、チップサイズパッケージを構成するものを含む。

この構成により、より小型化をはかることができる。

また本発明の方法は、素子領域の形成された半導体基板表面に、不純物を含む層間絶縁膜およびこの上層に外部取り出し用の配線層を備えた半導体装置の製造方法であって、外部取り出し用の配線層を形成する領域に対応して、前記層間絶縁膜の下層にシリコン系導電膜を形成する工程を含み、前記シリコン系導電性膜をエッチングストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去する工程と、この上層に前記外部取り出し用の配線層を形成する工程とを含み、
前記半導体基板端縁部で、前記半導体基板端面における前記配線層と前記層間絶縁膜との距離が、前記配線層の幅よりも大きくなるように、前記層間絶縁膜が選択的に除去されるようにしたものである。

この方法により、前記シリコン系導電性膜をエッチングストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去するようにしているため、層間絶縁膜のパターニングの際のマスクパターンを変更するのみで工数を増大することなくＢＰＳＧ（boro phospho silicate glass）膜などの不純物を含む層間絶縁膜の半導体基板端面における前記配線層と前記層間絶縁膜との距離が、当該位置における前記配線層の幅よりも十分に大きい配線構造を形成することができる。従って、空気に触れたとしても空気中の水分を取り込み配線の短絡を生じることがないように配線することができ、ボンディング性に優れた外部取り出し構造を形成することができる。

また本発明は、上記方法において、前記層間絶縁膜の形成に先立ち、前記層間絶縁膜とはエッチング速度の異なるシリコン系導電性膜を形成する工程を含み、前記除去する工程は、前記シリコン系導電性膜をストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去する工程を含む。

この構成により、層間絶縁膜の除去に際し、新たな工程を付加することなく、ゲート電極や電荷転送電極などの電極を構成する多結晶シリコン膜などのシリコン系導電性膜のパターニングにおけるマスクパターンを変更するだけで安全に除去することができる。

また本発明は、上記方法において、前記層間絶縁膜の形成に先立ち、前記層間絶縁膜とはエッチング速度の異なるノンドープの絶縁膜を形成する工程を含み、前記除去する工程は、前記ノンドープの絶縁膜をストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去する工程を含む。

また本発明は、上記方法において、前記配線層のパターンを形成した後、少なくとも前記基板周縁部の前記配線層のパターンを覆うように保護膜を形成する工程を含む。
この構成により、配線層のパターンは周りを下地層と保護膜とで囲まれることになり、より信頼性の高い半導体装置を形成することが可能となる。

また本発明は、上記方法において、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、前記電荷転送部が、第１層導電性膜からなる第１層電極と、前記第１層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第２層導電性膜からなる第２層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を製造するに際し、前記第２層電極のパターニング工程において、前記半導体基板周縁部に第２層導電性膜を残留させるようにパターニングし、これを下地層としたものを含む。
この構成により、固体撮像素子の製造方法において、第２層導電性膜のパターニング用のマスクを変更するのみでなんら工程を付加することなく信頼性の高い固体撮像素子を提供することが可能となる。

また本発明は、上記方法において、光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、前記電荷転送部が、第１層導電性膜からなる第１層電極と、前記第１層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第２層導電性膜からなる第２層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を製造するに際し、前記第２層電極の形成に先立ち、前記半導体基板周縁部に伸長せしめられたノンドープト絶縁膜を形成し、前記下地層を構成する工程を含む。

また本発明は、上記方法において、前記半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、前記固体撮像素子の各受光領域に対向して間隙をもつように、前記半導体基板表面に透光性部材を接合する工程と、前記半導体基板の前記配線層の一部が側面で露呈するように前記半導体基板をダイシングする工程と、前記固体撮像素子に対応して前記半導体基板の側面に外部接続端子を形成する工程と、前記接合工程で接合され、外部接続端子の形成された接合体を、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含む。

この方法により、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。

以上説明してきたように、本発明によれば、半導体基板の外部取り出し部で、配線層下に、不純物を含む層間絶縁膜に対してエッチング選択性のある下地層が形成されているため、この下地層をエッチングストッパとしてこの領域の層間絶縁膜を除去することができるため、異常原因となるＢＰＳＧ膜などの層間絶縁膜から配線層までの距離が所定の値以上となるように形成することができ、水分の浸透による短絡を防止することによって、信頼性の向上をはかることができる。また、配線による段差が軽減されることにより、後続工程のレジスト塗布むらを抑制することが可能となる。
また本発明の方法によれば、なんら付加工程を必要とすることなく、パターンを変更するのみで信頼性の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつ説明する。
（実施の形態１）
まず本発明の半導体装置の外部取り出し構造を固体撮像素子に用いた例について説明する。この固体撮像素子は、図１（ａ）および（ｂ）に断面図を示すように、光電変換部（フォトダイオード）及び電荷転送部の形成されたシリコン基板１表面に形成される配線構造の端面に特徴を有するもので、前記半導体基板端縁部で、アルミニウム配線層１１下に、平坦化のためのリフロー膜としての層間絶縁膜（ＢＰＳＧ膜）に対してエッチング選択性のある下地層としての多結晶シリコン層３が形成され、その領域で、層間絶縁膜１０が、選択的に除去されている。半導体基板の周端部に配線層１１の存在しない領域は、そのままＢＰＳＧ膜が形成されている。そしてこの上層をプラズマＣＶＤ法で形成した窒化シリコン膜からなる保護膜８で被覆している。図１（ａ）は配線のある部分の断面図、図１（ｂ）は配線のない部分の断面図を示す。ここでは図２に各チップに分断する前の半導体ウェハの説明図を示すように、ダイシングラインＤＬからラインＬ０の間の領域のうちの配線層がダイシングラインＤＬ上に存在する領域では、下地層に多結晶シリコン層（外部取り出し用パッド）３が形成され層間絶縁膜としてのＢＰＳＧ膜１０は除去されているものとする。

この構成によれば、ＢＰＳＧ膜１０中の不純物イオンに起因する短絡或いはこれら不純物イオンが水分を取り込んで酸となり、アルミニウム配線層を劣化させるのを防止することができる。また、この構成によれば、配線の信頼性の向上だけでなく、周縁部が高くなり段差ができるのを防止することができるため、カラーフィルタを塗布する際にも、段差に起因する塗布むらをなくすることができる。
なおこの固体撮像素子は、ダイシングラインＤＬで切断され、側面すなわち切断面にアルミニウム配線層が露呈するように形成されており、側面から外部取り出しがなされるように構成される。この場合、多結晶シリコン層とアルミニウム配線層との２層の厚さ分の領域が配線リードとのコンタクト面積となり、良好なコンタクト特性を得ることができる。

実装に際しては、ウェハレベルで実装を行い分断することによってＣＳＰ構造をもつように形成される。図３はこの固体撮像素子を用いた実装構造を示す概要説明図である。シリコン基板１に形成された固体撮像素子１００の、受光領域に相対向する領域に間隙をもつように、封止用カバーガラス２０１が形成されるとともに、裏面側に配線パターンの形成された背面カバーグラス３０１が形成されて耐湿構造をとるように構成されてなるものである。

すなわち、固体撮像素子１００の形成された半導体基板としてのシリコン基板１からなる固体撮像素子基板表面に、この固体撮像素子の受光領域に相当して間隙をもつように、スペーサ（図示せず）を介して、封止用カバーガラス２００を構成する透光性部材としてのガラス基板２０１が接合されている。これらは、複数の素子を一括実装するように、ウェハレベルで接合され、シリコン基板１の周縁がダイシングによって個別に分離され、シリコン基板の側壁から背面カバーガラス３０１側面をとおり、裏面側に形成されたボンディングパッド３０４を介してバンプ３０５に形成された配線リード３０２で電気的接続がなされている。このバンプ３０５を介して実装基板上に面実装がなされる。３０３はパッシベーション膜である。

ここでこの固体撮像素子基板は、他は通例の構造をなすものであるが、図４に撮像領域の要部拡大断面図、図５に平面図を示すように、表面に、固体撮像素子が配列されるとともに、ＲＧＢカラーフィルタ５０（５０Ｇ，５０Ｂ，５０Ｒ）およびマイクロレンズ６０が形成されたシリコン基板１で構成されている。

ｎ型のシリコン基板１表面部に光電変換部であるフォトダイオード３０が配列形成され、各フォトダイオード３０で発生した信号電荷を列方向（図５中のＹ方向）に転送するための電荷転送部４０が、列方向に配設された複数のフォトダイオード３０からなる複数のフォトダイオード列の間を蛇行して形成される。そして、奇数列のフォトダイオード列が、偶数列のフォトダイオード列に対して、列方向に配列されるフォトダイオード３０の配列ピッチの略１／２列方向にずれるように形成されている。

電荷転送部４０は、複数のフォトダイオード列の各々に対応してシリコン基板１表面部の列方向に形成された複数本の電荷転送チャネル３３と、電荷転送チャネル３３の上層に形成された電荷転送電極３（第１層電極３ａ、第２層電極３ｂ）と、フォトダイオード３０で発生した電荷を電荷転送チャネル３３に読み出すための電荷読み出し領域３４とを含む。電荷転送電極３は、行方向に配設された複数のフォトダイオード３０からなる複数のフォトダイオード行の間を全体として行方向（図５中のＸ方向）に延在する蛇行形状となっている。ここで電荷転送電極３は第１層電極上に電極間絶縁膜を介して第２層電極を形成しＣＭＰにより平坦化して単層電極構造としたものであるが、単層電極構造に限らず、第１層電極の一部を第２層電極が覆うように形成した二層電極構造であっても良い。

図４に示すように、シリコン基板１の表面にはｐウェル層１Ｐが形成され、ｐウェル層１Ｐ内に、ｐｎ接合を形成するｎ領域３０ｂが形成されると共に表面にｐ領域３０ａが形成され、フォトダイオード３０を構成しており、このフォトダイオード３０で発生した信号電荷は、ｎ領域３０ｂに蓄積される。

そしてこのフォトダイオード３０の右方には、少し離間してｎ領域からなる電荷転送チャネル３３が形成される。ｎ領域３０ｂと電荷転送チャネル３３の間のｐウェル層１Ｐに電荷読み出し領域３４が形成される。

シリコン基板１表面にはゲート酸化膜２が形成され、電荷読み出し領域３４と電荷転送チャネル３３の上には、ゲート酸化膜２を介して、第１の電極３ａと第２の電極３ｂが形成される。第１の電極３ａと第２の電極３ｂの間は電極間絶縁膜５が形成されている。垂直転送チャネル３３の右側にはｐ^＋領域からなるチャネルストップ３２が設けられ、隣接するフォトダイオード３０との分離がなされている。

電荷転送電極３の上層には酸化シリコン膜などの絶縁膜６、反射防止層７が形成され、更にその上に中間層７０が形成される。中間層７０のうち、７１は遮光膜、１０はＢＰＳＧ（borophospho silicate glass）からなる層間絶縁膜、８はＰ−ＳｉＮからなる絶縁膜（パッシベーション膜）、７４は透明樹脂等からなるフィルタ下平坦化膜である。遮光膜７１は、フォトダイオード３０の開口部分を除いて設けられる。中間層７０上方には、カラーフィルタとマイクロレンズ６０が設けられる。カラーフィルタ５０とマイクロレンズ６０との間には、絶縁性の透明樹脂等からなるフィルタ上平坦化膜６１が形成される。

本実施の形態の固体撮像素子は、フォトダイオード３０で発生した信号電荷がｎ領域３０ｂに蓄積され、ここに蓄積された信号電荷が、電荷転送チャネル３３によって列方向に転送され、転送された信号電荷が図示しない水平電荷転送路（ＨＣＣＤ）によって行方向に転送され、転送された信号電荷に応じた色信号が図示しないアンプから出力されるように構成されている。すなわちシリコン基板１上に、光電変換部、電荷転送部、ＨＣＣＤ、及びアンプを含む領域である固体撮像素子部と、固体撮像素子の周辺回路（ＰＡＤ部等）が形成される領域である周辺回路部とが形成されて固体撮像素子を構成している。

次に、この固体撮像装置の製造工程について説明する。まず、固体撮像素子の製造工程について説明する。固体撮像素子の光電変換部及び電荷転送電極については通例の方法で形成するが、ここでは配線層の形成特に、基板周縁部に特徴を有するため基板周縁部を中心に説明する。図中図６（ａ）乃至（ｅ）は配線のある部分の断面図、図７（ａ）乃至（ｅ）は配線のない部分の断面図であり、図６及び図７の（ａ）乃至（ｅ）はそれぞれ対応する。
まず、ｎ型のシリコン基板１を用意し、フィールド酸化膜９を形成するとともに、電荷転送チャネル、チャネルストップ領域、電荷読み出し領域が形成された、ｎ型のシリコン基板１表面に、ゲート酸化膜２を形成する。ここではゲート酸化膜として酸化シリコン膜と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との３層構造膜を用いる。

続いて、このゲート酸化膜２上に、リンドープの多結晶シリコン膜３を堆積し、フォトリソグラフィにより電荷転送電極および周辺回路の配線および外部取出し用のパッド３を形成する。なお、図示しないがこのとき基板中心部では第１層めのリンドープの多結晶シリコン膜３の成膜、パターニング工程、第２層めのリンドープの多結晶シリコン膜３の成膜、ＣＭＰ、フォトリソグラフィによるパターニング工程を経て電荷転送電極のパターニングがなされるが、いずれかの工程で、ダイシングラインＤＬ近傍にもこのリンドープの多結晶シリコン膜３を残留させるようにパターニングする(図６（ａ）、図７（ａ）)。そしてこの電荷転送電極の上層には、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などの絶縁膜が通例の方法によって形成される。

そして、この上層にＣＶＤ法により密着性層としてのＴｉＮ層、遮光膜としてのＷ層（図４参照：７１）を順次形成する。

次に、レジストを塗布すると共にフォトリソグラフィを行い、遮光膜をパターニングする。

そしてＣＶＤ法によりＢＰＳＧ膜１０を堆積し、リフローを行い表面を平坦化する((図６（ｂ）、図７（ｂ）)。ここでは例えば８００から９００℃の高温熱処理により、リフローを行う。こののち、基板周縁部ではフォトリソグラフィによりこのＢＰＳＧ膜１０をパターニングする(図６（ｃ）、図７（ｃ）)。このとき、評価用パッドを形成するための開口を形成するとともに、配線層下の層間絶縁膜を除去する。ここでは多結晶シリコン膜３をエッチング停止層として用いる。
ここで光導波路構造を形成する際には、光導波路となる柱状の高屈折材料層を形成するためのエッチング工程で同時に開口を形成するとよい。

そしてこの上層に、アルミニウム層からなる配線層１１を形成する(図６（ｄ）、図７（ｄ）)。そして、プラズマＣＶＤ法により保護膜としての窒化シリコン膜８を形成し、基板周縁部では配線層１１の端縁を覆うように形成する(図６（ｅ）、図７（ｅ）)。

そしてボンディングパッドとなる領域のアルミニウム層を露呈せしめるように窒化シリコン膜をエッチングし、開口した後、水素を含む不活性ガス雰囲気中でシンター処理を行い、透明樹脂膜からなる（フィルタ下）平坦化膜７４（図４参照）を形成する。

このようにして固体撮像素子の作りこまれたシリコンウェハを用いて、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、ダイシングによりダイシングラインＤＬに沿って固体撮像素子ごとに分離する、いわゆるウェハレベルＣＳＰ法に基づいて実装がなされる（図３参照）。
このようにして極めて容易に作業性よく固体撮像装置を形成することが可能となる。このように、本発明によれば、ウェハレベルで位置決めし、一括して実装することにより一体化してから、固体撮像素子ごとに分離するようにしているため、製造が容易でかつ信頼性の高い固体撮像装置を形成することが可能となる。また接合により素子形成面を間隙Ｃ内に封止込めた状態で、分離あるいは研磨するのみで個々の固体撮像装置を形成することができるため、素子へのダメージも少なく、塵埃の混入のおそれもなく信頼性の高い固体撮像装置を提供することが可能となる。

（実施の形態２）
次に本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態では図８（ａ）および（ｂ）に示すように、ＢＰＳＧ膜１０のパターニングに際して、ダイシング領域においては、配線層のパターンに対応して、配線層のパターンよりも若干幅広に残留させた下地の多結晶シリコン膜３をエッチングストッパとしてＢＰＳＧ膜１０を選択的に除去し、配線層１１のパターンよりもやや大きめの凹部Ｔを形成し、配線層１１を埋め込むようにしたことを特徴とするものである。そしてこの後パッシベーション膜としての窒化シリコン膜８を形成する。このとき、配線層１１のパターンの側壁にも窒化シリコン膜８が形成されることになり、配線層１１の回りが窒化シリコン膜８に覆われた構造となる。図８（ｂ）は図８（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
この構成により、半導体基板周縁部表面の平坦化をはかることができる。また外部取り出し領域では、配線層の下層は多結晶シリコン層であり、側壁はＢＰＳＧ膜に代えてＣＶＤ法により形成した緻密な絶縁膜（窒化シリコン膜）で覆われた状態となっており、ＢＰＳＧからの水分の侵入を阻止することができる。

なお前記実施の形態ではパッシベーション膜を十分に厚く形成し、配線層１１のパターンの側壁空間に十分に窒化シリコン膜が埋め込まれるようにしたが、図８（ｃ）に示すように、配線層１１の側壁を覆うように窒化シリコン膜を形成し表面に凹凸が形成されていてもよい。

（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態では図９（ａ）および（ｂ）に示すように、ＢＰＳＧ膜１０のパターニングに際して、ダイシング領域の、配線層のパターンに対応した凹部Ｔを形成し、この後この凹部Ｔの内部にラジカル酸化膜とＣＶＤ法による窒化シリコン膜との２層膜８Ｎを形成し、この上層に配線層１１を形成するようにしている。図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ断面図である。これにより、外部取り出し領域では、配線層の周りが緻密な２層構造の絶縁膜で覆われた状態となっており、ＢＰＳＧからの水分などを阻止することができる。

（実施の形態４）
次に本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態では図１０（ａ）および（ｂ）に示すように、固体撮像素子の電荷転送電極を構成する第１層電極および第２層電極としてのドープトアモルファスシリコン層３ａ、３ｂをダイシング領域近傍すなわち基板端縁部にも残留するようにパターニングし、ＢＰＳＧ膜１０のパターニングに際して、ダイシング領域においては、配線層のパターンに対応して、配線層のパターンよりも若干幅広に残留させた下地の多結晶シリコン膜３をエッチングストッパとしてＢＰＳＧ膜１０を選択的に除去し、配線層１１のパターンを形成するようにしたことを特徴とするものである。そしてこの後配線層１１のパターンを囲むようにパッシベーション膜としての窒化シリコン膜８を形成する。このとき、配線層１１のパターンの側壁にも窒化シリコン膜８が形成されることになり、配線層１１の回りが窒化シリコン膜８に覆われた構造となる。図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
この構成により、外部取り出し領域では、配線層の下層は多結晶シリコン層であり、側壁はＢＰＳＧ膜に代えてＣＶＤ法により形成したパッシベーション膜８としての緻密な絶縁膜（窒化シリコン膜）で覆われた状態となっており、ＢＰＳＧからの水分の侵入を阻止することができる。

（実施の形態５）
次に本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態では図１１（ａ）および（ｂ）に示すように、ノンドープの酸化シリコン膜などの絶縁膜１９をダイシング領域近傍すなわち基板端縁部にも残留するようにパターニングし、ＢＰＳＧ膜１０のパターニングに際して、ダイシング領域においては、配線層１１のパターンに対応して、配線層のパターンよりも若干幅広に残留させた下地のノンドープの酸化シリコン膜１９をエッチングストッパとしてＢＰＳＧ膜１０を選択的に除去し、配線層１１のパターンを形成するようにしたことを特徴とするものである。そしてこの後配線層１１のパターンを囲むようにパッシベーション膜としての窒化シリコン膜８を形成する。このとき、配線層１１のパターンの側壁にも窒化シリコン膜８が形成されることになり、配線層１１の回りが窒化シリコン膜８に覆われた構造となる。図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
この構成により、外部取り出し領域では、配線層の下層はノンドープの酸化シリコン膜１９であり、側壁はＢＰＳＧ膜に代えてＣＶＤ法により形成したパッシベーション膜８としての緻密な絶縁膜（窒化シリコン膜）で覆われた状態となっており、ＢＰＳＧからの水分の侵入を阻止することができる。

なお、前記実施の形態では、ボンディングパッドを含む配線層はアルミニウム層で構成したが、アルミニウム層に限定されることなく、金など他の金属、あるいはシリサイドなど他の導体層でも良いことはいうまでもない。
またこの配線リードの形成に際してはディスペンサでの供給、スクリーン印刷、スタンプ転写など適宜選択可能である。
さらにまた、前記実施の形態では、固体撮像素子について説明したが、固体撮像素子に限定されることなく、ロジック回路などを構成するＬＳＩなど通常の半導体装置にも適用可能であることはいうまでもない。

この構成によれば、小型化が可能であり、携帯電話などの電子機器における固体撮像素子として有用である。また、ウェハレベルで位置決めし、外部取り出し用電極端子の形成を含めて、一括して実装することにより一体化してから、素子ごとに分離するようにしているため、製造が容易でかつ信頼性の高い半導体装置を形成することが可能となる。

本発明の実施の形態１の固体撮像素子を示す要部説明図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子を搭載したウェハを示す斜視図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の実装構造を示す図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の要部断面図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の平面図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態１の固体撮像素子の製造工程を示す断面図である。 本発明の実施の形態２の固体撮像素子を示す断面図である。 本発明の実施の形態３の固体撮像素子を示す断面図である。 本発明の実施の形態４の固体撮像素子を示す断面図である。 本発明の実施の形態５の固体撮像素子を示す断面図である。 従来例の固体撮像素子の要部説明図である。

符号の説明

１ シリコン基板
２ ゲート酸化膜
３ 電荷転送電極（ドープト多結晶シリコン層）
４ 酸化シリコン膜
５ 窒化シリコン膜
６ 絶縁膜
７ 酸化シリコン膜
８ 保護膜
９ フィールド酸化膜
１０ 層間絶縁膜（ＢＰＳＧ膜）
１１ アルミニウム配線層
１９ ノンドープの酸化シリコン膜
５０ カラーフィルタ
６０ マイクロレンズ
７０ 中間層
７１ 遮光膜
７４ フィルタ下平坦化膜

Claims (20)

1. 素子領域の形成された半導体基板表面に、不純物を含む層間絶縁膜と外部取り出し用の配線層とを備えた半導体装置であって、
   前記半導体基板端縁部で、前記配線層下に、前記層間絶縁膜に対してエッチング選択性のある下地層が形成された半導体装置。
2. 請求項１に記載の半導体装置であって、
   前記不純物を含む層間絶縁膜はＢＰＳＧ膜またはＰＳＧ膜である半導体装置。
3. 請求項１または２に記載の半導体装置であって、
   前記半導体基板端縁部で、前記層間絶縁膜の下層にシリコン系導電性膜を具備した半導体装置。
4. 請求項１または２に記載の半導体装置であって、
   前記下地層は、ノンドープの絶縁膜である半導体装置。
5. 請求項３に記載の半導体装置であって、
   前記シリコン系導電性膜は多結晶シリコンである半導体装置。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載の半導体装置であって、
   前記配線層は、前記半導体基板周縁部に露呈しており、前記半導体基板の側面に形成された配線リードを介して外部接続された半導体装置。
7. 請求項６に記載の半導体装置であって、
   前記配線層の上層に保護膜が形成されており、
   前記配線層は、前記半導体基板周縁部断面において、前記下地層と前記保護膜とで囲まれている半導体装置。
8. 請求項７に記載の半導体装置であって、
   前記半導体装置は、
   光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、
   前記電荷転送部が、第１層導電性膜からなる第１層電極と、前記第１層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第２層導電性膜からなる第２層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を構成し、
   前記下地層は、前記半導体基板周縁部に伸長せしめられた前記第１層導電性膜または第２層導電性膜であり、
   前記配線層は、前記半導体基板周縁部断面において、前記第１層導電性膜または第２層導電性膜と前記保護膜とで囲まれている半導体装置。
9. 請求項７に記載の半導体装置であって、
   前記半導体装置は、
   光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、
   前記電荷転送部が、第１層導電性膜からなる第１層電極と、前記第１層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第２層導電性膜からなる第２層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を構成し、
   前記下地層は、前記半導体基板周縁部に伸長せしめられたノンドープト絶縁膜であり、
   前記配線層は、前記半導体基板周縁部断面において、前記層間絶縁膜と前記保護膜とで囲まれている半導体装置。
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の半導体装置であって、
    前記配線層は、金属層で構成された半導体装置。
11. 請求項１０に記載の半導体装置であって、
    前記金属層はアルミニウムまたはアルミニウム合金である半導体装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれかに記載の半導体装置であって、
    前記半導体装置は固体撮像素子であり、チップサイズパッケージを構成する半導体装置。
13. 素子領域の形成された半導体基板表面に、不純物を含む層間絶縁膜およびこの上層に外部取り出し用の配線層を備えた半導体装置の製造方法であって、
    外部取り出し用の配線層を形成する領域に対応して、前記層間絶縁膜の下層にシリコン系導電膜を形成する工程を含み、
    前記シリコン系導電性膜をエッチングストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去する工程と、
    この上層に前記外部取り出し用の配線層を形成する工程とを含み、
    前記半導体基板端縁部で、前記層間絶縁膜が選択的に除去された半導体装置の製造方法。
14. 請求項１３に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記層間絶縁膜の形成に先立ち、前記層間絶縁膜とはエッチング速度の異なるシリコン系導電性膜を形成する工程を含み、
    前記除去する工程は、前記シリコン系導電性膜をストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去する工程を含む半導体装置の製造方法。
15. 請求項１４に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記層間絶縁膜の形成に先立ち、前記層間絶縁膜とはエッチング速度の異なるノンドープの絶縁膜を形成する工程を含み、
    前記除去する工程は、前記ノンドープの絶縁膜をストッパとして前記層間絶縁膜を選択的に除去する工程を含む半導体装置の製造方法。
16. 請求項１３乃至１５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記配線層のパターンを形成した後、少なくとも前記基板周縁部の前記配線層のパターンを覆うように保護膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法。
17. 請求項１４に記載の半導体装置の製造方法であって、
    光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、
    前記電荷転送部が、第１層導電性膜からなる第１層電極と、前記第１層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第２層導電性膜からなる第２層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を製造するに際し、
    前記第２層電極のパターニング工程において、前記半導体基板周縁部に第１層導電性膜または第２層導電性膜を残留させるようにパターニングし、これを下地層とした半導体装置の製造方法。
18. 請求項１５に記載の半導体装置の製造方法であって、
    光電変換部と、前記光電変換部で生起せしめられた電荷を転送する電荷転送電極を備えた電荷転送部とを具備し、
    前記電荷転送部が、第１層導電性膜からなる第１層電極と、前記第１層電極に対して電極間絶縁膜を介して当接せしめられた、第２層導電性膜からなる第２層電極とを備えた電荷転送電極で構成される固体撮像素子を製造するに際し、
    前記第２層電極の形成に先立ち、前記半導体基板周縁部に伸長せしめられたノンドープト絶縁膜を形成し、前記下地層を構成する工程を含む半導体装置の製造方法。
19. 請求項１７または１８に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記半導体基板表面に複数の固体撮像素子を形成する工程と、
    前記固体撮像素子の各受光領域に対向して、前記半導体基板表面に透光性部材を接合する工程と、
    前記半導体基板の前記配線層の一部が側面で露呈するように前記半導体基板をダイシングする工程と、
    前記固体撮像素子に対応して前記半導体基板の側面に外部接続端子を形成する工程と、
    前記接合工程で接合され、外部接続端子の形成された接合体を、固体撮像素子ごとに分離する工程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
20. 請求項１９に記載の半導体装置の製造方法であって、
    前記外部接続端子を形成する工程は、
    インクジェット法により、前記半導体基板の側面で前記配線層の側面に当接するように端子パターンを形成する工程を含む半導体装置の製造方法。

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