半导体器件及其制造方法

半导体器件及其制造方法
【专利说明】半导体器件及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]将2014年2月28日提交的日本专利申请N0.2014-038447的公开内容(包括说明书，附图和摘要)通过引用全部并入本文。
技术领域
[0003]本发明涉及一种半导体器件及其制造方法。更特别地，涉及一种具有所谓的背侧照明型光电转换元件的半导体器件及其制造方法。
【背景技术】
[0004]在包括了其中形成有多个光电转换元件的CMOS (互补金属氧化物半导体)图像传感器中，已经追求光接收表面的小型化和致密化。因此，对于借助光电转换元件上的光从其上(正表面侧)照射的现有技术中所谓的正侧照明型CMOS图像传感器，不利地是入射光被光电转换元件上的布线层阻挡，且不能完全到达光电转换元件。
[0005]在这种情况下，例如如下述专利文献I至7中所述，已经提出了借助光电转换元件上的光从其下(背表面侧)照射的所谓的背侧照明型CMOS图像传感器。
[0006][专利文献]
[0007][专利文献I]日本未审专利申请公布N0.2013-38391
[0008][专利文献2]日本未审专利申请公布N0.2013-21323
[0009][专利文献3]日本未审专利申请公布N0.2012-99742
[0010][专利文献4]日本未审专利申请公布N0.2012-84693
[0011][专利文献5]日本未审专利申请公布N0.2005-150463
[0012][专利文献6]日本未审专利申请公布N0.2011-14674
[0013][专利文献7]日本未审专利申请公布N0.2010-147230

【发明内容】

[0014]通常，半导体芯片的外周部由固定至形成半导体芯片的半导体衬底的密封环围绕。因此，设置在密封环内部的光电转换元件和其他内部电路很少受到由于外部潮气侵入而造成的故障的影响。这里，在正侧照明型CMOS图像传感器的情况下，用于为内部电路提供电信号的焊盘电极形成在正表面侧的最上层表面处。为此，通常，无需考虑潮气从焊盘电极附近侵入的可能性。
[0015]但是，在背侧照明型CMOS图像传感器的情况下，焊盘电极通常形成在形成于形成半导体芯片的半导体衬底上(其正表面侧)的布线层的堆叠结构中。因此，通常，能够从形成为自背表面侧的最下层表面朝向顶表面侧到达焊盘电极的开口提取来自焊盘电极的电信号。在这种情况下，潮气会通过开口侵入内部电路等，不利地导致CMOS图像传感器的抗潮性的劣化。
[0016]施加了给定电势的焊盘电极需要与通常固定在接地电势的半导体衬底电绝缘。但是，当例如各个专利文献中所示的绝缘保护膜用于绝缘时，潮气会穿过保护膜，侵入内部电路等。或者，当例如利用如专利文献3中的所谓的隔离绝缘膜时，具有低抗潮性的隔离绝缘膜中的潮气路径短，导致潮气通过隔离绝缘膜侵入内部的更高的可能性。
[0017]然而，在背侧照明型CMOS图像传感器中，光屏蔽膜提供在背表面侧的光接收表面处，需要设置滤色器以及微透镜以便确保相对于光电转换元件的高位置精度。为此，需要将可见的对准标记形成在背表面侧。但是，在专利文献I至7中，根本没有公开背表面侧的对准标记和焊盘电极之间的关系。因此，还存在通过使用对准标记来改善背侧照明型的焊盘电极的抗潮性的提升空间。
[0018]将从本说明书和附图的说明中使其他目的和新颖的特征变得显而易见。
[0019]根据一个实施例的半导体器件具有包括背侧照明型光电转换元件、标记状外观部、焊盘电极以及耦合部的芯片区。标记状外观部包括覆盖形成在半导体衬底中的沟槽部的全部侧表面的绝缘膜。焊盘电极设置在与标记状外观部重叠的位置处。耦合部耦合焊盘电极和标记状外观部。半导体衬底的另一主表面侧的焊盘电极的至少一部分通过从半导体衬底的另一主表面侧到达焊盘电极的开口而暴露。标记状外观部和耦合部以在平面图中围绕开口的外周的至少一部分的方式来设置。
[0020]利用制造根据另一实施例的半导体器件的方法，形成背侧照明型光电转换元件。形成覆盖形成在半导体衬底中的沟槽部的全部侧表面的绝缘膜，由此形成标记状外观部。形成耦合焊盘电极和标记状外观部的耦合部。焊盘电极形成在与标记状外观部重叠的位置处。以暴露半导体衬底的另一主表面侧的焊盘电极的至少一部分的方式来形成从半导体衬底的另一主表面侧到达焊盘电极的开口。以在平面图中围绕开口的外周的至少一部分的方式来形成标记状外观部和耦合部。
[0021]根据又一实施例，在具有背侧照明型光电转换元件，覆盖从半导体衬底的另一主表面侧到达焊盘电极的沟槽部的全部侧表面的标记状外观部，以及用于耦合焊盘电极和标记状外观部的耦合部的半导体器件中可抑制潮气通过开口侵入内部。
【附图说明】
[0022]图1是示出一个实施例的半导体器件的晶片状态的平面示意图；
[0023]图2是由图1中的虚线包围的区域II的放大平面示意图；
[0024]图3是特别示出根据第一实施例的半导体器件的图2中所示的区域A，B，C和D的构造的截面示意图；
[0025]图4是简单示出图3的焊盘区B的构造的平面示意图；
[0026]图5是简单示出根据第一实施例的半导体器件的图2中所示的区域A和B的构造的截面示意图；
[0027]图6是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第一步的截面示意图；
[0028]图7是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第二步的截面示意图；
[0029]图8是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第三步的截面示意图；
[0030]图9是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第四步的截面示意图；
[0031]图10是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第五步的截面示意图；
[0032]图11是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第六步的截面示意图；
[0033]图12是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第七步的截面示意图；
[0034]图13是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第八步的截面示意图；
[0035]图14是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第九步的截面示意图；
[0036]图15是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第十步的截面示意图；
[0037]图16是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第十一步的截面示意图；
[0038]图17是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第十二步的截面示意图；
[0039]图18是示出制造根据第一实施例的半导体器件的方法的第十三步的截面示意图；
[0040]图19是简单示出比较例的焊盘区B的构造的截面示意图；
[0041]图20是简单示出第一实施例的焊盘区B的构造的截面示意图；
[0042]图21是简单示出根据第二实施例的半导体器件的图2中所示的区域A和B的构造的截面示意图；
[0043]图22是示出制造根据第二实施例的半导体器件的方法的第一步的截面示意图；
[0044]图23是示出制造根据第二实施例的半导体器件的方法的第二步的截面示意图；
[0045]图24是示出制造根据第二实施例的半导体器件的方法的第三步的截面示意图；
[0046]图25是示出制造根据第二实施例的半导体器件的方法的第四步的截面示意图；
[0047]图26是示出制造根据第二实施例的半导体器件的方法的第五步的截面示意图；
[0048]图27是示出制造根据第二实施例的半导体器件的方法的第六步的截面示意图；
[0049]图28是示出制造根据第二实施例的半导体器件的方法的第七步的截面示意图；
[0050]图29是示出制造根据第二实施例的半导体器件的方法的第八步的截面示意图；
[0051]图30是示出制造根据第二实施例的半导体器件的方法的第九步的截面示意图；
[0052]图31是简单示出根据第三实施例的第一示例的半导体器件的图2中所示的区域A和B的构造的截面不意图；
[0053]图32是简单示出图31的焊盘区B的构造的平面示意图；
[0054]图33是示出制造根据第三实施例的第一示例的半导体器件的方法的第一步的截面示意图；
[0055]图34是简单示出根据第三实施例的第二示例的半导体器件的图2中所示的区域A和B的构造的截面不意图；
[0056]图35是示出制造根据第三实施例的第二示例的半导体器件的方法的第一步的截面示意图；
[0057]图36是特别示出根据第四实施例的半导体器件的图2中所示的区域A，B，C和D的构造的截面示意图；
[0058]图37是示出制造根据第四实施例的第一示例的半导体器件的方法的第一步的截面示意图；
[0059]图38是示出制造根据第四实施例的第二示例的半导体器件的方法的第一步的截面示意图；
[0060]图39是简单示出根据第五实施例的第一示例的半导体器件的图2中所示的区域A, B和D的构造的截面不意图；
[0061]图40是简单示出根据第五实施例的第二示例的半导体器件的图2中所示的区域A, B和D的构造的截面不意图；
[0062]图41是简单示出根据第五实施例的第三示例的半导体器件的图2中所示的区域A, B和D的构造的截面不意图；
[0063]图42是简单示出根据第五实施例的第四示例的半导体器件的图2中所示的区域A, B和D的构造的截面不意图；
[0064]图43是简单示出根据第五实施例的第五示例的半导体器件的图2中所示的区域A, B和D的构造的截面不意图；
[0065]图44是简单示出根据第五实施例的第六示例的半导体器件的图2中所示的区域A, B和D的构造的截面不意图；
[0066]图45是简单示出根据第六实施例的第一示例的焊盘区B的构造的平面示意图；
[0067]图46是简单示出根据第六实施例的第二示例的焊盘区B的构造的平面示意图；
[0068]图47是简单示出根据第六实施例的第三示例的焊盘区B的构造的平面示意图；
[0069]图48是简单示出根据第六实施例的第四示例的焊盘区B的构造的平面示意图；
[0070]图49是简单示出根据第六实施例的第五示例的焊盘区B的构造的平面示意图；以及
[0071]图50是简单示出根据第六实施例的第六示例的焊盘区B的构造的平面示意图。
【具体实施方式】
[0072]以下将参考【附图说明】实施例。
[0073]第一实施例
[0074]首先参考图1和2，将说明作为本实施例的晶片状态下的半导体器件。
[0075]参考图1，在半导体晶片WF中，形成多个CMOS图像传感器芯片区MC。多个芯片区IMC具有矩形平面构造，且彼此间隔成阵列。
[0076]参考图1和2，在多个芯片区MC的每一个中，形成由下述多个光电转换元件形成的固态图像传感器件。芯片区MC具有位于其中心部的固态图像传感器件区A，在平面图中形成在固态图像传感器件区A外部的焊盘区B，以及以在平面图中围绕固态图像传感器件区A和焊盘区B的方式形成的密封环区C。在焊盘区B中，形成焊盘电极PA。在密封环区C中，形成密封环SR。
[0077]在半导体晶片WF 中，在多个芯片区MC之中形成划片线区DLR。通过划片线区DLR来划片半导体晶片WF。因此，半导体晶片WF分成多个半导体芯片。以围绕多个芯片区MC中的每一个的方式来设置划片线区DLR(划片线区D)。
[0078]在划片线区DLR中，形成在诸如固态图像传感器件的半导体器件的形成中使用的标记MK (用于形成滤色器CFT，微透镜LNS等的对准标记，或者对准检查标记或者作为用于检查未对准的标记的所谓的BOX标记)。
[0079]随后，参考图3和4，将给出图2中所示的各区域A至D的具体构造的说明。
[0080]参考图3，包括其中形成了本实施例的固态图像传感器件的半导体器件形成在由例如硅形成的半导体衬底SI上。半导体衬底SI作为用于图1的半导体晶片WF的基底。在图3中，假设半导体衬底SI为η型。但是，半导体衬底SI可以为P型。半导体衬底SI具有一个主表面SI,以及与该一个主表面相反的另一主表面S2。半导体衬底SI沿主表面SI和S2被定义为图2的区域A至D。因此，区域A至D形成在半导体器件中。
[0081]在芯片区MC的固态图像传感器件区A中，作为光电转换元件的光电二极管H)形成在半导体衬底SI中。光电二极管ro由η型杂质区NR和P型杂质区PR形成。在图3中，仅示出一个光电二极管H)。但是，实际上，在固态图像传感器件区A中，形成了多个光电二极管PD。例如，包括P型杂质的P型阱区PWRl可形成在半导体衬底SI的主表面SI中，且η型杂质区NR可形成在P型阱区PWRl中的半导体衬底SI的主表面SI中。η型杂质区NR与P型杂质区PR形成ρη结。
[0082]在固态图像传感器件区A中，以形成传输晶体管TX的一部分的方式来设置光电二极管H)。传输晶体管TX形成为所谓的MIS(金属绝缘体半导体)晶体管，且具有在光电二极管ro接收光时将光电转换形成的电荷转换成电压(使用下述电容区FD)，且将该电压进一步传输至其他晶体管等的功能。
[0083]传输晶体管TX具有一对源/漏区，栅绝缘膜GI以及栅电极GE。源区对应于光电二极管H)，且漏区对应于电容区FD。电容区FD例如形成为η型杂质区。一对源区H)和电容区FD在半导体衬底SI的主表面SI中(例如P型阱区PWRl中)彼此间隔。顺便提及，除电容区FD之外包括与其相邻的η型杂质区NR的区域可被认为是漏区。形成η型杂质区NR以便与上层布线耦合。在插入一对源/漏区之间的半导体衬底SUB的主表面SI上，形成栅电极GE且以栅绝缘膜GI插入其间。
[0084]然而，在P型阱区PWRl中的半导体衬底SUB的主表面SI中，形成P型杂质区PR以便与上层布线耦合。
[0085]由氮化硅膜NF和氧化硅膜OF的堆叠结构形成的抗反射膜以覆盖光电二极管H)的方式形成在半导体衬底SI的主表面SI上。抗反射膜NF和OF的每一端都位于栅电极GE的一侧。此外，作为剩余的抗反射膜NF和0F，由氮化硅膜NF和氧化硅膜OF形成的侧壁绝缘层SW形成在栅电极GE的另一侧壁处。形成抗反射膜或侧壁绝缘层的氮化硅膜NF和氧化硅膜OF的堆叠顺序可与上述相反。
[0086]在固态图像传感器件区A中，在包括光电二极管ro的传输晶体管TX外部，形成用于控制多个光电二极管ro的操作的控制元件。控制元件例如包括MIS晶体管PMS。MIS晶体管PMS形成在半导体衬底SI的主表面SI处。顺便提及，例如，包括P型杂质的P型阱区PWR2形成在半导体衬底SI的主表面SI中。因此，诸如MIS晶体管PMS的源区的组成元件可形成在P型阱区PWR2中的半导体衬底SI的主表面SI中。
[0087]MIS晶体管PMS例如具有一对η型源/漏区NR和NNR，栅绝缘膜GI以及栅电极GE。形成一对源/漏区的η型杂质区NNR是形成为所谓的LDD (浅掺杂漏极)，且η型杂质浓度低于η型杂质区NR的区域。一对源/漏区在半导体衬底SI的主表面SI处分别彼此间隔。
[0088]在插入该对η型源/漏区NR和NNR之间的半导体衬底SI的主表面SI上，形成栅电极GE且以栅绝缘膜GI插入其间。在栅电极GE的各个侧壁处，形成由作为抗反射膜的剩余的氮化膜NF和氧化膜OF形成的侧壁绝缘层SW。
[0089]用于传输晶体管TX和MIS晶体管PMS的栅电极GE的材料例如可由杂质掺杂的多晶硅形成，或由诸如氮化钛(TiN)的金属形成。
[0090]传输晶体管TX和MIS晶体管PMS在平面图中通过形成在半导体衬底SI的主表面SI处的场氧化膜FO彼此隔离。例如，P型隔离区ISR能以与场氧化膜FO的底部(最接近半导体衬底SI的主表面S2的表面)接触的方式设置在场氧化膜FO外部。隔离区ISR具有增强场氧化膜FO的电隔离作用的功能。
[0091]顺便提及，η型和P型可与上述相反。
[0092]在芯片区MC的焊盘区B中，形成从半导体衬底SI的一个主表面SI朝向另一主表面S2侧延伸的标记状外观部ΜΚ。标记状外观部MK由外周绝缘膜IF (绝缘膜)和内部导电膜CF(导电膜)形成。
[0093]更特别地，在焊盘区B中的半导体衬底SI中，以在半导体衬底SI中从主表面SI朝向主表面S2侧延伸的方式形成沟槽部TH2。以全部覆盖沟槽部TH2的内部的壁表面的方式形成外周绝缘膜IF，即沟槽部TH2的内部的侧表面。在本实施例中，以不仅覆盖侧表面而且还覆盖沟槽部TH2的内部的底表面的方式形成外周绝缘膜IF。在沟槽部TH2中，在外周绝缘膜IF内部，以由外周绝缘膜IF围绕的方式形成内部导电膜CF。这里，作为外周绝缘膜IF，例如优选使用氧化硅膜，氮化硅膜或氮氧化硅膜。作为内部导电膜CF，例如优选使用杂质掺杂的多晶硅。在本实施例中，沟槽部TH2中的外周绝缘膜IF和内部导电膜CF形成标记状外观部MK。
[0094]在本实施例中，标记状外观部MK (沟槽部TH2)以在厚度方向上从半导体衬底SI的一个主表面SI至另一主表面S2贯穿半导体衬底SI的方式形成，且进一步从另一主表面S2朝向附图的底侧突出。
[0095]在芯片区IMC的密封环区C中，在半导体衬底SI的一个主表面SI处，可形成η型杂质区NR以及场氧化膜F0(类似地，例如固态图像传感器件区A)。
[0096]图3示出图1和2的半导体晶片WF在划片线区DLR处被切割成独立的芯片区MC的状态。因此，在图3中，作为芯片区MC的最外部的密封环区C的端部暴露作为边缘EGE。因此，芯片区MC(区域A至C)以及划片线区DLR(区域D)示出为彼此间隔。
[0097]在划片线区D中，图2中的划片线区DLR中所示的标记MK形成在半导体衬底SI中。标记MK至少在图3的截面图中具有与焊盘区B中的标记状外观部MK相同的形式，且由外周绝缘膜IF及其内部的内部导电膜CF形成，所述外周绝缘膜IF全部覆盖以从半导体衬底SI的主表面SI至主表面S2(超过主表面S2)贯穿半导体衬底SI的方式延伸的沟槽部TH2的内部的侧表面和底表面。
[0098]划片线区D中的标记MK形成为用于形成下述滤色器CFT，微透镜LNS等的对准标记部。随后，形成标记MK的外周绝缘膜IF和内部导电膜CF形成为与形成标记状外观部MK的外周绝缘膜IF和内部导电膜CF相同的层。因此，标记MK具有与焊盘区B中的标记状外观部MK相同的形式。
[0099]随后，在各区域A至D中，在半导体衬底SI的主表面SI上，以覆盖传输晶体管TX、MIS晶体管PMS、标记状外观部MK等的方式形成层间绝缘膜III。在芯片区A，B和C中，在层间绝缘膜IIl上，形成图案化第一层金属布线Ml。第一层金属布线Ml例如通过填充层间绝缘膜IIl的接触孔内部的接触导电层CT与P型杂质区PR，η型杂质区NR或内部导电膜CF电耦合。
[0100]在各区域A至D中，以覆盖金属布线Ml的方式在层间绝缘膜IIl上形成层间绝缘膜112。在芯片区A，B和C中，在层间绝缘膜112上，形成图案化第二层金属布线M2。第二层金属布线M2通过填充层间绝缘膜112的通路内部的导电通孔层VA与第一层金属布线Ml电親合。
[0101]在各区域A至D中，以覆盖金属布线M2的方式在层间绝缘膜112上形成层间绝缘膜113。在芯片区A，B和C中，在层间绝缘膜113上，形成图案化的第三层金属布线M3。第三层金属布线M3通过填充层间绝缘膜113中的通路内部的导电通孔层VA电耦合第二层金属布线M2。
[0102]金属布线M3形成在多个金属布线的最上层处(最远离半导体衬底SI的主表面SI的层)。因此，金属布线M3优选形成为厚于金属布线Ml和M2。
[0103]在各区域A至D中，在层间绝缘膜113上，以覆盖金属布线M3的方式形成层间绝缘膜114。对于层间绝缘膜114的最上表面(最远离半导体衬底SI的主表面SI的表面)，结合了由例如硅形成的支撑衬底SUB。顺便提及，虽未示出，层间绝缘膜114和支撑衬底SUB的结合优选通过由例如氧化硅膜形成的结合层执行。
[0104]在上述说明中，层间绝缘膜III，112，113以及114例如分别由氧化硅膜形成。金属布线Ml，M2, M3和M4分别由例如铝的薄膜形成。接触导电层CT由将要填充在接触孔中的例如钨的薄膜形成。通孔层VA由填充层间绝缘膜内部的例如钨的薄膜形成。
[0105]如目前为止的说明，在芯片区MC中的半导体衬底SI的主表面SI侧，形成由金属布线Ml至M3，接触导电层CT以及通孔层VA形成的布线层IL。布线层IL和(包括)光电二极管ro(的传输晶体管TX)彼此电耦合。这能支持包括光电二极管ro的传输晶体管TX和其他内部电路之间的电信号的输入/输出。
[0106]另一方面，在各区域A至D中，在半导体衬底SI的主表面S2侧(附图中主表面S2的底侧)，依次堆叠抗反射膜ARC和层间绝缘膜II。顺便提及，在其中形成标记(标记状外观部)MK的焊盘区B和划片线区DLR的各个区域中，当标记MK朝向附图的底侧从主表面S2突出时，抗反射膜ARC以跟随它的方式朝向图3的底侧突出(弯曲)。
[0107]抗反射膜ARC由具有硅单晶的折射率和氧化硅膜的折射率之间的中间值的折射率值的材料形成，例如氮化硅膜或金属氧化膜。层间绝缘膜II由例如氧化硅膜形成。
[0108]例如，除非设置抗反射膜ARC，否则以彼此接触的方式堆叠由硅形成的半导体衬底SI以及由氧化硅膜形成的层间绝缘膜II。为此，它们之间折射率的差会致使入射在该区域上的光以高比率被反射。但是，在半导体衬底SI和层间绝缘膜II之间，存在由具有氧化硅膜和硅单晶之间的中间值的折射率的材料形成的抗反射膜ARC，例如氮化硅膜。因此，可降低反射比。为此，可使得所需光以高效率入射在光电二极管ro上。
[0109]在层间绝缘膜II上(图3的底侧)，特别地，在重叠形成了 MIS晶体管PMS的区域的区域A的区域中，形成光屏蔽膜LSF。以覆盖光屏蔽膜LSF的方式，形成平坦化膜FF。形成光屏蔽膜LSF以特别用于抑制光侵入MIS晶体管PMS，且其由具有阻挡施加至光电二极管的光的光屏蔽特性的材料的薄膜形成，例如铝或钨的薄膜。
[0110]以如下方式形成平坦化膜FF:以覆盖光屏蔽膜LSF以及层间绝缘膜II的方式，涂布诸如SOG(旋涂式玻璃)的涂布型氧化硅膜，且循环进行这种涂布。通过循环形成之后的平坦化膜FF的顶表面(附图的底侧的表面)降低了粗糙度，并被平坦化。
[0111]特别地，在重叠形成了光电二极管ro的区域A的区域的区域中，在通过平坦化膜FF进行平坦化的表面上，虽未在图3中示出，但是形成了滤色器CFT和微透镜LNS(参见图5)。即，本实施例的CMOS图像传感器是所谓的背 侧照明型，其中光没有从其上形成用于与光电二极管F1D交换电信号的布线层IL的正表面侧(半导体衬底SI的主表面SI侧)施加至光电二极管PD，而是从其相反侧的背表面侧(半导体衬底SI的主表面S2侧)施加至光电二极管H)。
[0112]这里，参考图3和4，将更详细说明焊盘区B。
[0113]在焊盘区B中，例如与固态图像传感器件区A中的位于最上层(最远离半导体衬底SI的主表面SI的层)处的金属布线M3相同的层，形成焊盘电极PA。焊盘电极PA设置在平面图中在半导体衬底SI的主表面SI侧与标记状外观部MK重叠的位置处。
[0114]焊盘电极PA通过由接触导电层CT，金属布线Ml和M2以及形成在区域B中的通孔层VA (例如与作为区域A中的布线层IL的至少一部分的接触导电层CT，金属布线Ml和M2以及通孔层VA相同的层)形成的耦合部SR与标记状外观部MK的内部导电膜CF(电)耦入口 ο
[0115]参考图3和4，在焊盘区B中，耦合部SR形成在平面图中大致重叠标记状外观部MK的位置处。以在平面图中在焊盘区B的相对外部区域中围绕焊盘区B的中心部的方式，将区域SR和MK分别形成为例如矩形形状。随后，在焊盘区B的中心部处，形成开口 TH，其从附图的底侧的平坦膜FF的表面在附图的垂直方向上(从半导体衬底SI的另一主表面S2侦U延伸并到达焊盘电极PA。即，半导体衬底SI的主表面S2侧(底侧)上的焊盘电极PA的表面的至少一部分从开口 TH暴露，开口 TH暴露从附图的底侧的平坦膜FF的表面(从半导体衬底SI的另一主表面S2侧)到达焊盘电极PA。通过焊盘电极PA的暴露的部分，可提取电信号，或电势可施加至焊盘电极PA。
[0116]由到目前为止的说明，在焊盘区B中，以在平面图中矩形地围绕开口 TH的外周的方式分别设置标记状外观部MK以及耦合部SR。如图4中所示，在本实施例的焊盘区B中，以在平面图中全部围绕开口 TH的外周的方式，设置标记状外观部MK以及耦合部SR。S卩，以矩形地围绕开口 TH的外周一圈的方式，设置标记状外观部MK和耦合部SR。
[0117]另一方面，就参见图3的截面图而言，划片线区D中的标记MK具有与焊盘区B中的标记状外观部MK相同的形式，但是无需在平面图中具有与标记状外观部MK相同的矩形地循环的形状。
[0118]然而，参考图2和3，以例如矩形地从外部围绕区域A和B (光电二极管H)和焊盘电极PA)的方式，在芯片区MC中的最上部处的密封环区C中形成密封环SR。密封环区C中的密封环SR形成为与焊盘区B中的耦合部SR的接触导电层CT，金属布线Ml和M2以及通孔层VA以及焊盘区B中的金属布线M3相同的层。因此，密封环区C中的密封环SR基本上具有与焊盘区B中的耦合部SR相同的形式。但是，这里，区域B中的耦合部SR被定义为不包括焊盘电极PA，且区域C中的密封环SR被定义为也包括与焊盘电极PA相同的层的金属布线M3。
[0119]密封环区C中形成的密封环SR具有抑制潮气从边缘EGE侵入在划片线区D切割的芯片区MC(半导体芯片)内部的功能。
[0120]至此，已经说明了本实施例的半导体器件的构造。以下，参考图5，虽然基本上与图3和4相同，但是以更简化的形式示出图3的构造的截面示意图将用于说明。S卩，将主要给出固态图像传感器件区A中形成的多个光电二极管H)以及焊盘区B的说明。
[0121]随后，参考图6至18，将给出目前为止说明(参见图5)的本实施例的半导体器件的制造方法。但是，为了说明的便利，尽管区域A，B和D在图6至10中示出，但是仅区域A和B在图11至18中示出。
[0122]首先参考图6，提供具有一个主表面SI和另一主表面S2的半导体衬底SI。在本步骤中，优选提供SOI晶片SWF作为所谓的SOI (绝缘体上硅)衬底，其中以沿主表面SI延伸的方式形成的且例如由氧化硅膜形成的绝缘膜层BX埋入在半导体衬底SI内部。但是，这里，为了说明的便利，图6中的绝缘膜层BX的上侧的半导体衬底被称为图3中所示的半导体衬底SI等；且图6中的绝缘膜层BX的下侧的半导体衬底被称为衬底SB。因此，衬底SB由与用于半导体衬底SI相同的材料形成。此外，与绝缘膜层BX接触的半导体衬底SI的主表面被称为类似于图3的主表面S2等的另一主表面S2。
[0123]随后，例如使用CVD (化学气相沉积)方法，在SOI晶片SWF的主表面SI上形成氧化硅膜III。在氧化硅膜III上，施加光刻胶PHR作为光电导体。通过一般的照相制版工艺技术，以在平面图中重叠特别是将要形成标记(标记状外观部)MK的区域B和D的区域的区域中具有开口的方式，图案化光刻胶PHR。使用图案化的光刻胶PHR作为掩模，蚀刻氧化硅膜III。因此，在平面图中重叠将要形成标记(标记状外观部)MK的区域的区域中，形成沟槽部THl。
[0124]顺便提及，如上所述，将要形成标记MK的划片线区D中的区域不必具有与将要形成标记状外观部MK的区域相同的循环的矩形形状。但是，为了方便起见，在区域中将要形成的开口也表述为在焊盘区B中具有开口的沟槽部THl。
[0125]参考图7，通过常规灰化等移除光刻胶PHR。随后，使用所形成的氧化硅膜II的图案作为掩模，通过常规的蚀刻技术，在区域B和D中的沟槽部THl下直接形成从SOI晶片SWF的半导体衬底SI的一个主表面SI延伸至另一主表面S2的沟槽部TH2。在这个步骤中，优选以延伸超过另一主表面S2并过蚀刻直接位于其下的绝缘膜层BX的部分(例如约几十纳米的深度)的方式形成沟槽部TH2。
[0126]如到目前为止的说明，在本实施例中，同时形成用于形成焊盘区B中的标记状外观部MK的沟槽部TH2 (第二沟槽部)，以及用于形成划片线区D中的标记MK的沟槽部TH2 (第一沟槽部)。因此，用于形成焊盘区B中的标记状外观部MK的沟槽部TH2 (第二沟槽部)，以及用于形成划片线区D中的标记MK的沟槽部TH2 (第一沟槽部)两者都形成为相同深度(使得绝缘膜层BX的一部分被过蚀刻的深度)。
[0127]参考图8，例如通过CVD方法在氧化硅膜III的图案上以覆盖沟槽部TH2的全部侧表面和底表面的方式形成形成外周绝缘膜IF。随后，例如通过CVD方法以覆盖外周绝缘膜IF的顶表面的方式形成内部导电膜CF。外周绝缘膜IF以及内部导电膜CF填充沟槽部TH2的内部。
[0128]参考图9，通过被称为CMP (化学机械抛光)的化学机械抛光方法，移除氧化硅膜III的图案上的外周绝缘膜IF以及内部导电膜CF。因此，执行抛光以便已经移除了外周绝缘膜IF以及内部导电膜CF的表面变得平坦。因此，在沟槽部TH2中，形成了由外周绝缘膜IF和内部导电膜CF形成的标记MK和标记状外观部MK。
[0129]在本实施例中，标记MK和标记状外观部MK以从半导体衬底SI的主表面SI至主表面S2贯穿半导体衬底SI的方式延伸，并且以突出超过主表面S2至附图的底侧的方式延伸。
[0130]随后，参考图10，使用常规公知的MIS晶体管制造技术，在固态图像传感器件区A中的半导体衬底SI中，形成光电二极管ro，电容区FD，栅绝缘膜GI，栅电极GE，场氧化膜FO等等。因此，形成了多个传输晶体管TX。
[0131]如到目前为止的说明，在本实施例中，在光电二极管ro形成之前形成标记状外观部MK。此外，标记状外观部MK和标记MK分别通过例如由沟槽部TH2中的外周绝缘膜IF内部的杂质掺杂多晶硅形成的内部导电膜CF的形成而形成。
[0132]参考图11，在区域A和B两者中，例如通过CVD方法在半导体衬底SI的主表面SI上以覆盖传输晶体管TX的方式形成层间绝缘膜III。随后，通过CMP抛光层间绝缘膜IIl以便顶表面变得平坦。此外，通过常规的照相制版工艺技术和蚀刻技术，在层间绝缘膜IIi中以到达电容区FD (作为传输晶体管TX的漏区的η型杂质区)以及标记状外观部MK的内部导电膜CF的方式形成接触孔。随后，由例如钨形成的导电膜填充各个接触孔的内部。在处理中，例如使用CVD方法，且还在层间绝缘膜IIl上形成钨的薄膜。层间绝缘膜IIl上的钨的薄膜通过CMP移除。通过至此的步骤，接触导电层CT形成在接触孔中。
[0133]参考图12，在层间绝缘膜IIl上，例如通过溅射形成由例如铝或铜形成的薄膜。随后，通过常规的照相制版工艺技术以及蚀刻技术，在各区域A和B中，以覆盖接触导电层CT的方式形成金属布线Ml。
[0134]随后，虽然省略了详细说明，在半导体衬底SI的一个主表面SI侧，以与层间绝缘膜II1、接触导电层CT以及金属布线Ml的形成相同的方式，形成层间绝缘膜112，113和114，通孔层VA，金属布线Ml至M3以及焊盘电极PA (通孔层VA形成在与接触导电层CT相同的过程中)。因此，同时通过相同处理形成各区域A和B中的相同构成元件(区域A中的金属布线M3以及区域B中的焊盘电极PA是相同的)。即，在区域B中形成耦合部SR的至少一部分步骤同时与在区域A中形成布线层IL的步骤同步执行。因此，以包括与形成与区域A中的光电二极管H)电耦合的布线层IL (至少一部分金属布线)的金属布线Ml至M3相同的层的方式形成耦合部SR的金属布线Ml和M2以及焊盘电极PA (至少一部分耦合部)。
[0135]顺便提及，接触导电层CT和通孔层VA除钨之外例如可由钛，氮化钛或铜形成。此夕卜，在上述说明中，在半导体衬底SI的主表面SI上，形成三层层间绝缘膜112，113以及114。但是，将要形成的层间绝缘膜的数量不限于此。
[0136]因此，在区域A中，形成布线层IL。然而，在区域B中，在重叠标记状外观部MK的位置处，形成焊盘电极PA，且形成耦合焊盘电极PA和标记状外观部MK的耦合部SR。顺便提及，优选以在平面图中重叠焊盘电极PA的相对外部区域的方式形成耦合部SR和标记状外观部MK。
[0137]顺便提及，虽未示出，形成密封环区C中的密封环SR的金属布线Ml至M3，通孔层VA以及接触导电层CT也与固态图像传感器件区A中的布线层IL以及形成焊盘区B中的耦合部SR的金属布线Ml至M3，通孔层VA等同时形成并形成为与它们相同的层。
[0138]参考图13，在通过CMP抛光以便顶表面变成平坦的层间绝缘膜114的顶表面上，例如通过CVD方法形成例如由未示出的氧化硅膜形成的粘合层。
[0139]此外，提供例如不同于SOI晶片SWF的包括η型杂质的硅形成的支撑衬底SUB。在支撑衬底SUB的一个主表面上，例如通过CVD方法形成例如由未示出的氧化硅膜形成的粘合层。随后，通过常规结合技术以彼此面对的方式将层间绝缘膜114的顶表面上的粘合层与支撑衬底SUB的主表面上的粘合层结合为彼此接触。
[0140]参考图14，以至少暴露绝缘膜层BX的顶表面的方式通过例如CMP执行抛光。因此，移除了衬底SB。随后，为了移除剩余的衬底SB，例如使用碱溶液执行常规湿法蚀刻，由此几乎完全移除衬底SB。这致使具有高平坦性的绝缘膜层BX的表面的暴露。在本步骤中，绝缘膜层BX作为蚀刻终止层。
[0141]参考图15，例如通过CMP执行抛光，直至焊盘区B中的标记状外观部MK的底表面至少暴露。因此，移除了由氧化硅膜形成的绝缘膜层BX。随后，为了移除剩余的绝缘膜层BX，例如使用氢氟酸型化学溶液执行常规湿法蚀刻。顺便提及，如图15中所示，绝缘膜层BX可被完全移除直至暴露半导体衬底SI。但是，如下操作也是可接受的:移除绝缘膜层BX直至暴露标记状外观部MK的底表面，因此保留了减小了厚度的绝缘膜层BX。此外，虽未示出，也在划片线区D中，与焊盘区B相同，移除绝缘膜 层BX直至至少暴露标记MK的底表面。
[0142]参考图16，在半导体衬底SI (或者降低了厚度的绝缘膜层BX)上，以覆盖图15的步骤中暴露的标记状外观部MK的底表面的方式，依次堆叠抗反射膜ARC，层间绝缘膜II以及光屏蔽膜LSF。顺便提及，虽未示出，但是首先，可在抗反射膜ARC的形成之前形成薄氧化娃膜。
[0143]随后，通过常规照相制版工艺技术，形成光刻胶PHR的图案，其用于特别是在平面图中将要形成在没有与光电二极管ro重叠的区域中的光屏蔽膜LSF的图案。
[0144]参考图17，首先，通过使用光刻胶PHR的图案的常规蚀刻技术，形成光屏蔽膜LSF的图案。在光刻胶PHR的移除之后，以覆盖光屏蔽膜LSF的方式，在层间绝缘膜II上形成平坦化膜FF。
[0145]随后，在平坦化膜FF上，施加光刻胶PHR。通过常规的照相制版工艺技术以及蚀刻技术，以暴露另一主表面S2侧(附图的底侧)上的焊盘电极PA的表面的至少一部分的方式，形成从平坦化膜FF贯穿层间绝缘膜I1、抗反射膜ARC、半导体衬底SI以及层间绝缘膜IIl至113，并到达焊盘电极PA的一部分表面的开口 TH。开口 TH形成在标记状外观部MK和耦合部SR内部。相反地，以在平面图中覆盖开口 TH的外周的至少一部分的方式形成标记状外观部MK和耦合部SR。
[0146]参考图18，在区域A中的平坦化膜FF的顶表面处(例如在平面图中与光电二极管PD重叠的区域)，形成滤色器CFT以及微透镜LNS。例如通过从平坦化膜FF上视觉识别划片线区D中的标记MK(或者焊盘区B中的标记状外观部MK)来调整这些元件形成的位置。
[0147]随后，参考图19和20，将给出本实施例的有益效果的说明。
[0148]参考图19，在比较例中，在焊盘区B中，(与耦合部SR耦合的)焊盘电极PA，以及半导体衬底SI (固定在接地电势)通过设置在耦合部SR和半导体衬底SI之间的场氧化膜FO电绝缘。来自焊盘电极PA的电信号通过耦合部SR传输至MIS晶体管的栅电极GE。
[0149]场氧化膜FO的抗潮性低。因此，即使在密封环区C中的密封环SR可抑制潮气从边缘EGE侵入芯片区MC内部时，潮气也会沿场氧化膜FO穿过开口 TH，从而容易的侵入半导体衬底SI的光电二极管ro等的内部。例如，特别是在图19的场氧化膜FO的左手侧端部至右手侧端部的距离较短时，上述现象变得更容易发生。
[0150]因此，参考图20，在本实施例中，耦合至焊盘电极PA的耦合部SR和半导体衬底SI之间的电绝缘通过包括了覆盖沟槽部TH2的全部侧表面和底表面的绝缘膜IF的标记状外观部MK实现。例如，在这种情况下，通过开口 TH进入半导体衬底SI内部的潮气不会侵入半导体衬底SI，除非潮气在绝缘膜IF处以沿标记状外观部MK中的沟槽部TH的侧表面行进一周的方式传播。此外，在耦合部SR中，导电金属布线Ml至M3以及通孔层VA可抑制潮气的侵入。从至此的说明，与使用图19的场氧化膜FO的情况相比，本实施例可进一步增强抑制潮气提供耦合部SR和标记状外观部MK经由焊盘电极PA的开口 TH侵入半导体衬底SI的效果。
[0151]在本实施例的标记状外观部MK中，以全部覆盖沟槽部TH2的侧表面和底表面的方式形成外周绝缘膜IF。但是，即使在以仅仅全部覆盖侧表面的方式形成外周绝缘膜IF时，也形成用于潮气的路径，其至少具有等于沟槽部TH2的深度的长度(通常大于场氧化膜FO的宽度)。为此，至少与场氧化膜FO相比，进一步增强抑制潮气侵入的效果。因此，能确保半导体器件的高可靠性。
[0152]S卩，在本实施例中，通过密封环区C中的密封环SR抑制从边缘EGE侵入芯片区MC内部的潮气。此外，通过焊盘区B中的耦合部SR和标记状外观部MK抑制通过焊盘电极PA的开口 TH侵入的潮气。为此，能更可靠地抑制潮气侵入半导体器件内部。
[0153]此外，标记状外观部MK具有包括沟槽部TH2中的绝缘膜IF内部的导电膜CF的构造。导电膜CF的抗水性高于绝缘膜IF。这进一步增强阻挡潮气通过上述标记状外观部MK处的开口 TH侵入半导体衬底SI的效果。导电膜CF的存在使得不能使潮气从侧表面侵入图20的标记状外观部MK。为此，例如，在图20的构造中，潮气不能在沿覆盖沟槽部TH2的全部侧表面和底表面的外周绝缘膜IF行进一圈之后侵入半导体器件。以在平面图中围绕开口 TH的全部外周的方式，设置具有这种外周绝缘膜IF和内部导电膜CF的标记状外观部MK以及耦合部SR。这进一步增强了抑制潮气通过标记状外观部MK等经由开口 TH侵入内部。
[0154]以从半导体衬底SI的一个主表面SI至另一主表面S2贯穿半导体衬底SI的方式形成标记状外观部MK。为此，与划片线区D中的标记MK(类似地贯穿半导体衬底SI) —样，标记状外观部MK变得能够用作从半导体衬底SI的另一主表面S2侧观察时的对准标记。因此，标记状外观部MK可组合作为对准标记的功能与用作确保焊盘电极PA与半导体衬底SI的绝缘特性的功能。
[0155]贯穿半导体衬底SI的标记状外观部MK的形状通过同时在划片线区D中形成作为对准标记的相同层的标记状外观部MK以及标记MK而变得可成形。此外，通过如上所述同时形成标记MK和标记状外观部MK，能使用现有步骤(形成标记MK的步骤)形成标记状外观部MK(而不添加另一步骤)。这致使步骤简化和成本降低。
[0156]此外，以包括与固态图像传感器件区A中的布线层IL的至少一部分(例如金属布线Ml和M2)相同的层的方式形成焊盘区B中的耦合部SR的至少一部分(例如金属布线Ml和M2)。为此，能使用现有步骤(形成布线层IL的步骤)，形成耦合部SR(而不添加另一步骤)。这致使步骤简化和成本降低。
[0157]此外，在本实施例中，标记状外观部MK在光电二极管ro之前形成。因此，与上述步骤颠倒的情况相比，能更加减少步骤的数量。
[0158]此外，在本实施例中，例如，与标记状外观部MK没有形成在焊盘区B中的情况相比，当用于形成标记状外观部MK和标记MK的沟槽部TH2同时形成时，能进一步增大要被蚀刻的面积。为此，改善了蚀刻的可控性。
[0159]第二实施例
[0160]首先，参考图21，特别地，将给出本实施例的半导体器件的固态图像传感器件区A和焊盘区B的构造的说明。
[0161]参考图21，本实施例与第一实施例的主要区别在于焊盘区B中的标记状外观部MK的构造。
[0162]具体地，标记状外观部MK由沟槽部TH2中的外周绝缘膜IF (绝缘膜)以及内部金属膜MF(导电膜)形成。内部金属膜MF形成为与固态图像传感器件区A中的接触导电层CT相同的层，且由例如作为金属材料的钨的薄膜形成。
[0163]在半导体衬底SI的主表面SI上，依次堆叠层间绝缘膜IIl和112。内部金属膜MF(以及作为与此相同的层的接触导电层CT)贯穿层间绝缘膜112和层间绝缘膜III。内部金属膜MF进一步在厚度方向上从半导体衬底SI的主表面SI至主表面S2贯穿半导体衬底SI，且进一步从主表面S2朝向附图的底侧突出。
[0164]以全部覆盖层间绝缘膜IIl的内部以及从半导体衬底SI的主表面SI延伸至主表面S2的沟槽部TH2的侧表面的方式，外周绝缘膜IF形成为与层间绝缘膜112相同的层。但是，外周绝缘膜IF还能以覆盖甚至沟槽部TH2的底表面的方式来形成。
[0165]在图21中，内部金属膜MF不仅在沟槽部TH2中延伸，而且还在与层间绝缘膜112相同的层处的区域中延伸，且进一步延伸至附图中比半导体衬底SI的主表面S2更低的侧。在本实施例中，可以认为在包括的沟槽部TH2的外部的内部金属膜MF形成标记状外观部MK。或者，可以认为仅沟槽部TH2中的内部金属膜MF形成标记状外观部MK。
[0166]在本实施例中，在各区域A和B中，在层间绝缘膜112上，形成金属布线Ml ;在层间绝缘膜Π3上，形成金属布线M2 ；以及在层间绝缘膜114上，形成金属布线M3和焊盘电极PA。以親合各金属布线Ml至M3的方式形成通孔层VA。即，本实施例的每个金属布线Ml至M3分别通过层间绝缘膜中的一层而设置在比第一实施例的金属布线Ml至M3更高的层中。或者，场氧化膜FO可形成在区域B中的半导体衬底SI的主表面SI中。
[0167]而且，在本实施例中，与第一实施例相同，以从附图的底侧的平坦化膜FF的表面(从半导体衬底SI的另一主表面S2侧)在附图的垂直方向上延伸并到达焊盘电极PA的方式形成焊盘区B中的开口 TH。以在平面图中矩形地围绕开口 TH的全部外周的方式设置焊盘区B中的标记状外观部MK以及耦合部SR。
[0168]顺便提及，虽未示出，但是本实施例的密封环区C具有基本上与第一实施例的密封环区C相同的构造(参见图3)(除了每个金属布线Ml至M3分别通过层间绝缘膜中的每一层而设置在更高的层中之外)。然而，本实施例的划片线区D具有基本上与第一实施例的划片线区D相同的构造(参见图3)(除了每个金属布线Ml至M3分别通过层间绝缘膜中的每一层而设置在更高的层中之外)。但是，在划片线区D中，标记MK具有与焊盘区B中的标记状外观部MK相同的形式(沟槽部TH2中的外周绝缘膜IF以及内部金属膜MF)。场氧化膜FO形成在半导体衬底SI的主表面SI中。
[0169]顺便提及，除此之外的本实施例的其他构造几乎与第一实施例的构造相同。为此，相同元件由相同参考数字以及符号指定，且将不再重复对其的说明。
[0170]随后，参考图22至30，将给出描述至此的本实施例的半导体器件(参见图21)的制造方法。但是，为了说明的便利，在图22至27中，示出区域A，B和D。相反，在图28至30中，仅示出区域A和B。
[0171]参考图22，与第一实施例(参见图6)相同，提供具有一个主表面SI以及另一主表面S2并包括半导体衬底SI和绝缘膜层BX的SOI晶片SWF。在固态图像传感器件区A中的半导体衬底SI中，与第一实施例相同，形成光电二极管PD，电容区FD，栅绝缘膜GI，栅电极GE，场氧化膜FO等。因此，形成了多个传输晶体管TX。在本步骤中，特别地，也在区域B和D中，在平面图中与标记状外观部MK，耦合部SR以及开口 TH重叠的区域中，场氧化膜FO形成在半导体衬底SI的主表面SI处。焊盘区B中的场氧化膜FO与固态图像传感器件区A中的场氧化膜FO同时形成。
[0172]参考图23，例如使用CVD方法在SOI晶片SWF的主表面SI上以覆盖传输晶体管TX的方式形成由例如氧化硅膜形成的层间绝缘膜III。随后，通过CMP抛光层间绝缘膜IIl以便其顶表面变得平坦。
[0173]随后，在层间绝缘膜IIl上，施加光刻胶PHR作为光电导体。通过常规的照相制版工艺技术，以特别是在平面图中在与将要形成标记(标记状外观部)MK的区域B和D的区域重叠的区域中具有开口的方式，图案化光刻胶PHR。使用图案化的光刻胶PHR作为掩模，蚀刻层间绝缘膜III。因此，在平面图中与将要形成标记(标记状外观部)MK的区域重叠的区域中，形成了沟槽部TH1。顺便提及，能以到达层间绝缘膜IIl的主表面S2侧(附图的底侧)上的场氧化膜FO的方式形成沟槽部THl。
[0174]参考图24，通过常规的灰化等移除光刻胶PHR。随后，使用所形成的氧化硅膜III的图案作为掩模，通过常规蚀刻技术，在区域B和D中的沟槽部THl下直接形成从SOI晶片SffF的半导体衬底SI的一个主表面SI延伸至另一主表面S2的沟槽部TH2。在本实施例中，用于形成沟槽部TH2的蚀刻优选终止于主表面S2 (利用绝缘膜层BX作 为蚀刻终止层)处。这能使多个沟槽部TH2被精确控制，以便在它们之间的附图的垂直方向上的深度几乎均一。
[0175]参考图25，例如使用CVD方法在层间绝缘膜IIl上以覆盖沟槽部TH2的侧表面的方式形成由例如氧化硅膜形成的层间绝缘膜112。层间绝缘膜112至少覆盖沟槽部TH2的全部侧表面，且可部分或全部覆盖底表面。顺便提及，在沟槽部TH2内部，可不填充层间绝缘膜112，由此形成称为气隙AG的空隙。
[0176]随后，通过CMP抛光层间绝缘膜112以便使其顶表面变得平坦。在层间绝缘膜112上，施加光刻胶PHR。通过常规的照相制版工艺技术以及蚀刻技术，在固态图像传感器件区A中，形成用于形成执行与传输晶体管TX进行电信号的输入/输出的接触导电层CT的孔HL。以贯穿层间绝缘膜112和IIl并到达半导体衬底SI的主表面SI (例如作为漏区的电容区FD)的方式形成孔HL。
[0177]参考图26，移除图25的步骤的光刻胶PHR。随后，在层间绝缘膜112上，再次施加光刻胶PHR。通过常规的照相制版工艺技术，在沟槽部TH2中，形成以贯穿层间绝缘膜112和IIl以及半导体衬底SI并到达绝缘膜层BX内部的方式延伸的沟槽部TH3。S卩，优选以绝缘膜层BX被部分地过蚀刻(例如蚀刻至约几十纳米的深度)的方式形成沟槽部TH3的底部。通过以包括图25的步骤中的形成在沟槽部TH2中的气隙AG的方式在沟槽部TH2中形成空腔部来形成沟槽部TH3。该处理之后，优选以覆盖沟槽部TH2中的全部侧表面的方式形成层间绝缘膜Π2。
[0178]参考图27，在例如通过CVD方法移除图26的步骤的光刻胶PHR之后，以同时填充沟槽部TH3的内部以及孔HL的内部两者的方式，在层间绝缘膜112上形成例如钨的薄膜。随后，通过CMP移除位于层间绝缘膜112上的钨的薄膜。
[0179]因此，与沟槽部TH2中的内部金属膜MF相同，沟槽部TH3中的钨的薄膜设置在覆盖沟槽部TH2中的沟槽部TH2的侧表面的层间绝缘膜112内部。此外，孔HL中的钨的薄膜形成为固态图像传感器件区A中的接触导电层CT。
[0180]从至此的说明，对于作为外周绝缘膜IF的沟槽部TH2中的层间绝缘膜112，以及对于作为内部金属膜MF的外周绝缘膜IF内部的钨的薄膜，它们同时形成。外周绝缘膜IF和内部金属膜MF形成沟槽部TH2中的标记状外观部MK (区域B)以及标记MK (区域D)。
[0181]以至此描述的方式，在本实施例中，在形成光电二极管ro之后形成标记状外观部MK。此外，标记状外观部MK以及标记MK都以如下方式形成:在沟槽部TH2中，由例如钨形成的内部金属膜MF形成在外周绝缘膜IF内部。
[0182]参考图28，在层间绝缘膜112上，例如通过溅射形成例如铝或铜的薄膜。随后，通过常规照相制版工艺技术以及蚀刻技术，在各区域A和B中，以覆盖接触导电层CT的方式形成金属布线Ml。
[0183]随后，以与图12的步骤相同的方式，形成层间绝缘膜113，114和115，通孔层VA，金属布线M2和M3，以及焊盘电极PA。因此，同时通过相同的处理形成各区域A和B中的相同的组成元件(区域A中的金属布线M3以及区域B中的焊盘电极PA是相同的)。因此，以与图12的步骤相同的方式，在区域A中，形成布线层IL，且在区域B中，形成耦合部SR和焊盘电极PA。
[0184]参考图29，执彳丁与图13至15关联的相同的处理。顺便提及，在图29中，以减小厚度的方式部分移除绝缘膜层BX，直至暴露标记状外观部MK的底表面。但是，可完全移除绝缘膜层BX，直至暴露半导体衬底SI。
[0185]参考图30，执行与图16至18关联的相同的处理，由此在焊盘区B中形成开口 TH。
[0186]顺便提及，除此之外的本实施例的其它制造方法与第一实施例的制造方法相同，且因此将不再重复对其的说明。
[0187]随后，将给出本实施例的有益效果。本实施例除具有第一实施例的有益效果之外，还具有以下有益效果。
[0188]在本实施例中，与形成作为形成固态图像传感器器件区A中的接触导电层CT的金属材料的钨的薄膜的步骤同步地形成作为形成用于形成标记状外观部MK(标记MK)的内部金属膜MF的金属材料的钨的薄膜。因此，能使用现有步骤(形成接触导电层CT的步骤)，形成标记状外观部MK(而不添加另一步骤)。这致使步骤简化以及成本降低。
[0189]此外，在本实施例中，在光电二极管ro形成之后，形成标记(标记状外观部)MK。在光电二极管ro形成时，需要高温热处理。但是，在光电二极管ro形成之后，形成标记MK。这避免了标记MK经受热处理。这可降低标记MK遭受诸如由热应力造成的形变的缺陷的可能性，由此降低了对准控制。
[0190]第三实施例
[0191]首先，参考图31，特别地，将给出本实施例的半导体器件的固态图像传感器件区A以及焊盘区B的构造的说明。
[0192]参考图31，本实施例的第一示例与第二实施例的主要区别在于焊盘电极PA的位置。
[0193]具体地，焊盘电极PA形成为与固态图像传感器件区A中的最下层相同的层。在这点上，本实施例不同于第一和第二实施例的区别在于焊盘电极PA形成为与位于固态图像传感器件区A中的最上层处的金属布线M3相同的层。
[0194]因此，无需使焊盘电极PA形成为与最上层堆叠的层的金属布线M3相同的层(最远离半导体衬底SI的主表面SI的层)，且可以形成为与除最上层之外的金属布线Ml和M2相同的层。
[0195]顺便提及，通常，位于最上层的金属布线M3形成得比位于其他层的金属布线Ml和M2厚。相反，从更加小型化全部半导体器件的观点来看，金属布线Ml和M2形成得比金属布线M3薄。
[0196]为此，形成为与薄的金属布线Ml和M2相同的层的焊盘电极PA比形成为与金属布线M3相同的层的焊盘电极PA薄。在焊盘电极PA的表面处(从主表面S2侧，即附图的底侧)，设置用于测量半导体器件的探针等。当在本步骤中的焊盘电极PA薄时，探针的尖端会造成诸如焊盘电极PA破裂的缺陷。此外，也在焊盘电极PA的表面上执行诸如结合的处理时，类似地，结合引线的尖端会造成诸如焊盘电极PA破裂的缺陷。
[0197]因此，参考图31和32，在焊盘电极PA的主表面SI侧(附图的顶侧)，以接触主表面SI侧的焊盘电极PA的表面的顶部的方式，彼此间隔多个沟槽形布线TM。例如根据深度方向，以在平面图中与开口 TH全部重叠的方式，沟槽形布线TM以薄的矩形延伸。以耦合金属布线M2和金属布线Ml的方式设置沟槽形布线TM。为此，沟槽形布线TM由与在平面图中设置在金属布线Ml的相对外部的通孔层VA (与第一或第二实施例的通孔层VA的功能相同)相同的层的例如钨的薄膜形成。
[0198]沟槽形布线TM接触主表面SI侧(顶侧)上的金属布线Ml (焊盘电极PA)的表面，且由此可增强厚度方向上的金属布线Ml的强度。
[0199]顺便提及，与第一和第二实施例相同，焊盘区B中的金属布线M2和金属布线M3通过通孔层VA耦合。此外，焊盘区B中的所有金属布线Ml至M3各具有与焊盘电极Ml (PA)几乎相同的平面面积。
[0200]焊盘区B中的开口 TH形成为从平坦化膜FF的表面到达焊盘电极PA。焊盘电极PA设置在附图中比其他实施例更低的侧，且因此以在垂直方向上比其他实施例挖得更浅的方式形成开口 TH。
[0201 ] 顺便提及，在本实施例的第一示例中，假设焊盘区B中的标记状外观部MK仅包括外周绝缘膜IF(特别是在沟槽部TH2中)。假设其内部中的内部金属膜MF(也包括沟槽部TH2的外部)对应于耦合第一和第二实施例中的焊盘电极PA和标记状外观部MK的耦合部SR。
[0202]顺便提及，除此之外的本实施例的其他构造几乎与第二实施例的构造相同。为此，相同的元件由相同的参考数字和符号指定，且将不再重复对其的说明。
[0203]参考图33，本实施例的第一示例的制造方法基本上与第二实施例的制造方法相同。但是，焊盘电极PA形成为与金属布线Ml相同的层(同时)。随后，以覆盖金属布线Ml (焊盘电极PA)的方式，在层间绝缘膜112上形成层间绝缘膜113。随后，在层间绝缘膜113中，同时形成用于形成通孔层VA和沟槽形布线TM的孔。孔被同时填充钨等的导电膜。因此，形成了通孔层VA和沟槽形布线TM。
[0204]随后，通过与各实施例中相同的方法，形成金属布线M2和M3，通孔层VA以及层间绝缘膜114和115。
[0205]顺便提及，本实施例的其他制造方法几乎与第二实施例的制造方法相同。为此，将不再重复对其的说明。
[0206]参考图34，通过将本实施例的第一示例的焊盘区B的构造应用于第一实施例的构造(参考图5)而获得本实施例的第二示例。顺便提及，在本实施例的第二示例中，与第一实施例相同，焊盘区B中的标记状外观部MK由沟槽部TH2中的外周绝缘膜IF和内部导电膜CF形成。用于耦合标记状外观部MK和焊盘电极PA的接触导电层CT对应于耦合部SR。
[0207]参考图35，与图33相同，其示出图34的本实施例的第二示例的制造方法的一个步骤。因此，本实施例的构造可应用于第一实施例的构造，或可应用于第二实施例的构造。
[0208]除第一和第二实施例的有益效果之外，本实施例具有如下有益效果。
[0209]在本实施例中，焊盘电极PA形成在靠近半导体衬底SI的一侧(附图的下侧的层)，且开口 TH形成为比其他实施例浅。为此，用于形成滤色器CFT和微透镜LNS的工艺变得更容易。这是由于以下原因:开口 TH浅；因此，当滤色器CFT和微透镜LNS通过涂布膜形成时，可改善覆盖率(相对于步骤差异的填充特性，以及涂布膜的膜厚均匀性)。
[0210]此外，即使在焊盘电极PA形成在与具有小厚度的金属布线Ml和M2相同的层的下层处，焊盘电极PA也能在从附图顶侧的厚度方向上通过沟槽形布线TM支撑。为此，能确保厚度方向上的焊盘电极PA的强度。因此，能抑制例如在探针设置在焊盘电极PA上时的破裂等的发生的可能性。
[0211]第四实施例
[0212]参考图36，在本实施例中，除焊盘区B之外，也在密封环区C中，形成以从半导体衬底SI的主表面SI至主表面S2(超过主表面S2)贯穿半导体衬底SI内部的方式延伸的标记状外观部MK (位于密封环SR(附图的底侧)的主表面S2侧)。
[0213]密封环区C中的标记状外观部MK形成为另一标记状外观部，其具有与焊盘区B中的标记状外观部MK相同的形式。密封环区C中的标记状外观部MK形成为与在焊盘区B中形成标记状外观部MK的外周绝缘膜IF和内部导电膜CF相同的层。
[0214]密封环区C中的标记状外观部MK的内部导电膜CF与密封环SR的接触导电层CT
凄里A
柄口 O
[0215]顺便提及，除此之外的本实施例的其他构造几乎与第一实施例的构造相同。为此，相同的元件由相同的参考数字和符号指定，且将不再重复对其的说明。
[0216]随后，参考图37，将给出至此描述的本实施例的半导体器件的制造方法(参考图36)的说明。为了说明便利，图37示出所有区域A，B，C和D。
[0217]参考图37，例如，基本上执行与第一实施例的图6至10关联的相同的处理。但是，这里，除了区域B和D之外，也在区域C中，如区域B中那样，沟槽部TH2也形成在半导体衬底SI中。因此，包括与区域B中的标记状外观部MK相同的层的外周绝缘膜IF和内部导电膜CF的标记 状外观部MK(另一标记状外观部)与区域B中的标记状外观部MK同时形成。
[0218]图36和37各示出其中密封环区C中的标记状外观部MK应用于第一实施例的示例。但是，密封环区C中的标记状外观部MK可应用于第二或第三实施例的构造。具体地，例如，参考图38，其示出将密封环区C中的(另一)标记状外观部MK形成为与第二实施例的焊盘区B中的标记状外观部MK(如图37中所示)相同的层的步骤。
[0219]后续步骤基本上与第一实施例的图11至18以及第二实施例的图28至30相同。
[0220]在本实施例中，用于形成标记状外观部MK的沟槽部TH2除焊盘区B和划片线区D之外也形成在密封环区C中。这致使用于形成沟槽部TH2的将被蚀刻的区域的面积比第一至第三实施例大。这能改善用于形成沟槽部TH2的蚀刻的可控性。
[0221]第五实施例
[0222]以下，出于说明的便利，图39至44各示出区域A，B和D的构造。
[0223]参考图39，本实施例的第一示例基本上具有与第一实施例相同的构造(参考图5) ο但是，焊盘区B中的标记状外观部MKl形成得比划片线区D中的标记MK2浅。即，划片线区D中的标记MK2以从半导体衬底SI的主表面SI至主表面S2贯穿半导体衬底SI的方式延伸。相反，焊盘区B中的标记状外观部MKl从主表面SI在朝向主表面S2的方向上延伸，但没有到达主表面S2且具有在半导体衬底SI中的终端。
[0224]在各实施例中，用于在焊盘区B中形成标记状外观部MK的沟槽部TH2(第二沟槽部)以及用于在划片线区D中形成标记MK(对准标记部)的沟槽部TH2(第一沟槽部)同时形成。相反，在本实施例中，用于在焊盘区B中形成标记状外观部MK的沟槽部TH2 (第二沟槽部)以及用于在划片线区D中形成标记MK的沟槽部TH2(第一沟槽部)通过不同的步骤(在不同时间)形成。可首先形成第一沟槽部和第二沟槽部。
[0225]如图39中所示，当以具有与划片线区D中的标记MK2的构造不同的构造的方式形成焊盘区B中的标记状外观部MKl时(特别是当标记状外观部MKl和标记MK2在沟槽部TH2中的深度彼此不同时)，基本地，标记状外观部MKl和标记MK2的沟槽部TH2通过不同步骤形成。随后，标记状外观部MKl和标记MK2的沟槽部TH2通过不同步骤形成的其他示例在图40至44中示出。
[0226]参考图40，在本实施例的第二示例中，焊盘区B中的标记状外观部MKl与第二实施例的类似标记的MK相同。划片线区D中的标记MK2与第一实施例的标记MK相同。
[0227]参考图41，在本实施例的第三示例中，焊盘区B中的标记状外观部MKl与第一实施例的标记状外观部MK相同。划片线区D中的标记MK2与第二实施例的标记MK相同。
[0228]参考图42，本实施例的第四示例具有基本上与图40相同的构造。但是，焊盘区B中的标记状外观部MKl形成为没有到达主表面S2的形式。
[0229]参考图43，本实施例的第五示例具有基本上与图41相同的构造。但是，焊盘区B中的标记状外观部MKl形成为没有到达主表面S2的形式。
[0230]参考图44，本实施例的第六示例具有基本上与图43相同的构造。但是，与第三实施例相同，焊盘电极PA形成为与金属布线Ml相同的层。
[0231]如本实施例所述，当用于形成焊盘区B中的标记状外观部MKl的沟槽部TH2(第二沟槽部)以及用于形成划片线区D中的标记MK2的沟槽部TH2(第一沟槽部)通过不同步骤形成时，特别地，能任意控制焊盘区B中的沟槽部TH2的深度。反之，例如，如图39中所示，当焊盘区B中的沟槽部TH2形成得较浅以便没有到达主表面S2时，与沟槽部TH2形成得较深以便到达主表面S2的情况相比，变得更容易将绝缘膜和导电膜掩埋进沟槽部TH2(第二沟槽部)中。
[0232]反之，在本实施例中，焊盘区B中的标记状外观部MKl以及划片线区D中的标记MK通过不同步骤形成，且由此都能形成为具有不同形式。
[0233]第六实施例
[0234]在各实施例中，基本地，如图5和32所示，以在平面图中全部围绕开口 TH的外周的方式，焊盘区B中的开口 TH周围的耦合部SR(以及标记状外观部MK)形成为例如具有矩形平面形状。但是，如图45至50中所示，能以在平面图中仅围绕外周的一部分的方式形成焊盘区B中的开口 TH周围的耦合部SR(以及标记状外观部MK)。例如，图45至47各示出图5的焊盘区B的形式的变型例；且图48至50例如各示出图32的焊盘区B的形式的变型例。此外，虽未示出，本实施例的各个附图的形式可应用于第一至第五实施例的任意构造。
[0235]至此，已经借助实施例具体说明了本发明人完成的本发明。但是，容易理解的是本发明不限于实施例，且在不脱离其主旨的情况下可进行各种改变。
【主权项】
1.一种半导体器件，包括: 芯片区， 所述芯片区包括: 具有主表面的半导体衬底； 形成在所述半导体衬底中的光电转换元件； 标记状外观部，所述标记状外观部从所述半导体衬底的主表面中的一个主表面朝向与所述一个主表面相反的另一主表面侧延伸，并且用于将光施加至所述光电转换元件； 焊盘电极，所述焊盘电极设置在与所述半导体衬底的所述一个主表面侧的所述标记状外观部重叠的位置处；以及 用于耦合所述焊盘电极和所述标记状外观部的耦合部， 其中所述标记状外观部包括覆盖形成在所述半导体衬底中的沟槽部的全部侧表面的绝缘膜， 其中所述另一主表面侧的所述焊盘电极的至少一部分通过从所述半导体衬底的所述另一主表面侧到达所述焊盘电极的开口而暴露，并且 其中以在平面图中围绕所述开口的外周的至少一部分的方式设置所述标记状外观部和所述耦合部。2.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中所述标记状外观部从所述半导体衬底的所述一个主表面至所述另一主表面贯穿所述半导体衬底。3.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中以在平面图中围绕所述开口的全部外周的方式设置所述标记状外观部和所述耦合部。4.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中所述标记状外观部包括设置在所述绝缘膜内部的导电膜。5.根据权利要求4所述的半导体器件， 其中所述导电膜由金属材料形成。6.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中在平面图中围绕所述光电转换元件和所述焊盘电极的密封环设置在所述芯片区中的最上部处，并且 其中作为与所述标记状外观部相同的层的其他标记状外观部设置在所述密封环的所述另一主表面侧。7.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中所述光电转换元件与具有多个金属布线的布线层电耦合，并且其中以包括与所述金属布线的至少一部分相同的层的方式形成所述耦合部的至少一部分。8.根据权利要求1所述的半导体器件， 其中多个所述芯片区在所述半导体衬底处相互间隔成阵列， 其中在插入在彼此相邻的一对所述芯片区之间的划片区中，对准标记部以从所述一个主表面至所述另一主表面贯穿所述半导体衬底的方式延伸，并且 其中所述对准标记部形成为与所述标记状外观部相同的层。9.一种制造包括芯片区的半导体器件的方法， 所述方法包括以下步骤: 提供具有主表面的半导体衬底； 在所述半导体衬底中形成光电转换元件； 形成沟槽部，所述沟槽部从所述半导体衬底的主表面中的一个主表面朝向与所述一个主表面相反的另一主表面侧延伸，并且用于将光施加至所述光电转换元件； 形成覆盖所述沟槽部的全部侧表面的绝缘膜，并且由此形成标记状外观部； 形成与所述标记状外观部耦合的耦合部； 在所述半导体衬底的所述一个主表面侧，在与所述标记状外观部重叠的位置处，形成与所述耦合部耦合的焊盘电极；以及 以暴露所述焊盘电极的所述另一主表面侧的至少一部分的方式，形成从所述半导体衬底的所述另一主表面侧到达所述焊盘电极的开口， 其中以在平面图中围绕所述开口的外周的至少一部分的方式，形成所述标记状外观部和所述耦合部。10.根据权利要求9所述的制造半导体器件的方法， 其中每个都包括所述光电转换元件和所述焊盘电极的多个所述芯片区在所述半导体衬底中相互间隔地形成为阵列， 所述方法进一步包括形成对准标记部的步骤，所述对准标记部在插入在彼此相邻的一对所述芯片区之间的划片区中以从所述一个主表面至所述另一主表面贯穿所述半导体衬底的方式延伸， 其中用于形成所述对准标记部的第一沟槽部与用于形成所述标记状外观部的第二沟槽部同时形成。11.根据权利要求9所述的制造半导体器件的方法， 其中每个都包括所述光电转换元件和所述焊盘电极的多个所述芯片区在所述半导体衬底中相互间隔地形成为阵列， 所述方法进一步包括形成对准标记部的步骤，所述对准标记部在插入在彼此相邻的一对所述芯片区之间的划片区中在从所述一个主表面朝向所述另一主表面的方向上延伸，其中用于形成所述对准标记部的第一沟槽部通过与用于形成所述标记状外观部的第二沟槽部的步骤不同的步骤形成。12.根据权利要求9所述的制造半导体器件的方法， 其中形成所述标记状外观部的步骤在形成所述光电转换元件的步骤之前执行，并且 其中形成所述标记状外观部的步骤包括在所述绝缘膜内部形成导电膜的步骤。13.根据权利要求9所述的制造半导体器件的方法， 其中形成所述标记状外观部的步骤在形成所述光电转换元件的步骤之后执行，并且 其中形成所述标记状外观部的步骤包括在所述绝缘膜内部形成金属材料的导电膜的步骤。14.根据权利要求13所述的制造半导体器件的方法， 所述方法还包括形成用于形成与所述光电转换元件电耦合的接触导电层的导电膜的步骤， 其中形成金属材料的所述导电膜的步骤与形成用于形成与所述光电转换元件电耦合的接触导电层的导电膜的步骤同时执行。15.根据权利要求9所述的制造半导体器件的方法， 所述方法还包括以下步骤: 在所述芯片区的最外部处形成在平面图中围绕所述光电转换元件和所述焊盘电极的密封环；以及 形成作为与所述密封环的所述另一主表面侧的所述标记状外观部相同的层的其他标记状外观部， 其中形成所述其他标记状外观部的步骤与形成覆盖所述沟槽部的内壁表面的绝缘膜并由此形成所述标记状外观部的步骤同时执行。16.根据权利要求9所述的制造半导体器件的方法， 所述方法还包括在所述半导体衬底的所述一个主表面侧形成布线层的步骤，所述布线层包括与所述光电转换元件电耦合的多个堆叠的金属布线， 其中形成所述耦合部的步骤的至少一部分与形成所述布线层的步骤同时执行，并且由此以包括与所述金属布线的至少一部分相同的层的方式形成所述耦合部的至少一部分。17.根据权利要求16所述的制造半导体器件的方法， 其中所述焊盘电极形成为与堆叠的金属布线中的除了最远离所述一个主表面的层处的金属布线之外的金属布线相同的层。
【专利摘要】本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，该半导体器件具有包括背侧照明型光电转换元件、标记状外观部、焊盘电极以及耦合部的芯片区。标记状外观部包括覆盖形成在半导体衬底中的沟槽部的全部侧表面的绝缘膜。焊盘电极设置在与标记状外观部重叠的位置处。耦合部耦合焊盘电极和标记状外观部。衬底的另一主表面侧的焊盘的至少一部分通过从衬底的另一主表面侧到达焊盘电极的开口暴露。标记状外观部和耦合部设置为在平面图中至少部分地围绕开口的外周。
【IPC分类】H01L27/14, H01L21/768, H01L27/146
【公开号】CN104882454
【申请号】CN201510089196
【发明人】寺田隆司, 堀真也
【申请人】瑞萨电子株式会社
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年2月27日
【公告号】US20150249102