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