專利名稱：集成電路及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及具備微透鏡的集成電路，尤其涉及透鏡陣列和布線的形成。
背景技術(shù)：
近幾年，CCD(Charge Coupled Device)攝像元件和CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor)攝像元件正在被要求高像素化。特別是，如在用于移動電話等移動設備中的小型攝像裝置中被要求的那樣，為了保持攝像元件小型化，或者達到更加小型化，并且實現(xiàn)高像素的攝像元件，需要減小單位像素的面積。
伴隨著該單位像素的面積縮小，單位像素內(nèi)的受光部的面積也縮小，攝像元件的靈敏度會降低。作為對此問題的對策，對應于攝像裝置的各個受光像素而形成微透鏡的結(jié)構(gòu)是眾所周知的。通過形成微透鏡，能夠?qū)⒈仁芄獠康拿娣e廣的區(qū)域的光集聚在該受光部上并生成信息電荷，所以能夠抑制攝像裝置的靈敏度降低。
作為微透鏡的形成方法，除了利用在形成攝像元件的布線后層疊的透明樹脂層形成的方法以外，還有在完成布線形成前，例如用層間絕緣膜形成的方法。圖5是用后一方法形成的固體攝像元件的示意的剖面圖。在硅半導體基板2上形成受光部，在該半導體基板2的表面上形成硅氧化膜4。在該硅氧化膜4上，通過形成鋁(Al)等的金屬膜，該金屬膜形成第一布線層(布線膜)。在對該布線層進行圖案形成，形成第一層布線6后，層疊透明的層間絕緣膜8。
該層間絕緣膜8由光的折射率比氧化硅(SiO2)大的氮化硅(Si3N4)形成。在攝像元件的攝像部中，在層間絕緣膜8的表面形成多個凸部10，它們分別構(gòu)成透鏡陣列的凸透鏡。另外，在形成布線的電路區(qū)域中，層間絕緣膜8被配置在第一層布線6與其上形成的第二層布線12之間，實現(xiàn)兩布線間的絕緣。用于形成第二層布線12的由金屬構(gòu)成的布線膜，不僅被成膜在電路區(qū)域，還被成膜在形成有透鏡陣列的攝像部上。第二層布線12是通過對該布線膜進行圖案形成而蝕刻除去不要部分形成的。在形成第二層布線12后，在攝像元件的表面上形成由樹脂等構(gòu)成的平坦化膜16，進而在其上形成濾色器(未圖示)。
這里，構(gòu)成平坦化膜的樹脂的折射率比氮化硅小，根據(jù)該折射率的不同，由氮化硅形成的各凸部10發(fā)揮著通過在其表面上使入射到攝像部的光折射，且朝向分別對應的受光部聚光的透鏡功能。這樣，在攝像元件的攝像部中，與半導體基板2上的受光部的排列對應地排列該凸透鏡構(gòu)造，由此形成透鏡陣列。這里，為了提高聚光效率，優(yōu)選盡可能增大各透鏡面積。因此，透鏡陣列以使相鄰的透鏡彼此之間盡可能靠近的方式密集地配置。
此外，在圖5中，表示了在形成第二層布線12后，在形成平坦化膜16前，在元件表面上形成比較薄的硅氮化膜14的結(jié)構(gòu)。在該情況下，層間絕緣膜8和硅氮化膜14成為一體，由此構(gòu)成凸透鏡。
與硅氮化膜接觸而形成的布線，存在著由形成元件時或經(jīng)時變化而比較容易引起斷線等缺陷的問題。這被認為是硅氮化膜的熱膨脹系數(shù)比較大，機械應力周期地作用于布線，容易引起應力遷移的緣故。特別是，這種應力遷移在Al布線中容易發(fā)生。進一步，在密集配置的透鏡陣列中，在硅氮化膜上成膜的布線膜的圖案中，存在著凸部10的透鏡形狀容易崩裂的問題。具體地說，在構(gòu)成透鏡陣列的層間絕緣膜8的表面上，在相互靠近的凸透鏡的邊界，形成由透鏡的凸面夾持的狹窄的谷狀的溝18，例如V字型的溝，在對此上成膜的布線膜進行圖案形成時的蝕刻中，布線膜容易殘留在該溝18中。這里，硅氮化膜存在通過蝕刻方法比較容易被侵蝕的情形，因此，若為了很好地除去溝18的布線膜而較多地進行蝕刻，則在硅氮化膜上也產(chǎn)生被蝕刻的部分。其結(jié)果，會產(chǎn)生透鏡形狀發(fā)生變化，聚光率降低等不良情況。這些問題，不限定于形成透鏡陣列的層間絕緣膜是純粹的硅氮化膜的情形中，例如，即便是混合了氮化硅和氧化硅的硅氧氮化物(silicon oxy nitride)也會發(fā)生，在將具有可折射率較大地形成透鏡、且另一方面熱膨脹率和對布線膜的蝕刻的蝕刻速率也大的性質(zhì)的其它材料用作層間絕緣膜的情況下也會發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決上述問題而實現(xiàn)，目的為在固體攝像元件等的集成電路中，以簡易的構(gòu)成適宜地形成透鏡陣列和布線雙方。
本發(fā)明的集成電路在基板上并設形成透鏡陣列的透鏡區(qū)域、和對布線膜進行圖案形成而形成布線的電路區(qū)域，該集成電路具有第一透明絕緣膜，其層疊在所述透鏡區(qū)域和所述電路區(qū)域中，在所述透鏡區(qū)域中構(gòu)成表面分別為凸面或凹面的多個透鏡；和第二透明絕緣膜，其層疊在所述第一透明絕緣膜的表面，在所述透鏡陣列中相鄰的所述透鏡密集配置，所述布線膜層疊在所述第二透明絕緣膜的表面，所述第二透明絕緣膜，比所述第一透明絕緣膜氧化硅的含有率高，且對于所述布線膜的圖案形成中的蝕刻，比所述第一透明絕緣膜蝕刻速率低。
在本發(fā)明的其它集成電路中，在所述透鏡陣列中相鄰的所述透鏡，密集配置為使相互的所述凸面或凹面的邊緣相接。
本發(fā)明的適合的方式是如下集成電路所述基板是半導體基板，所述透鏡區(qū)域構(gòu)成攝像部，其為按每個所述透鏡在所述半導體基板上形成受光像素，所述受光像素產(chǎn)生與受光量對應的信號電荷。
本發(fā)明的集成電路的制造方法是在基板上并設形成透鏡陣列的透鏡區(qū)域、和對布線膜進行圖案形成而形成布線的電路區(qū)域的集成電路的制造方法，該制造方法具有在所述透鏡區(qū)域及所述電路區(qū)域中層疊第一透明絕緣膜的工序；在層疊于所述透鏡區(qū)域中的所述第一透明絕緣膜的表面形成凹凸，從而形成密集配置有多個透鏡的所述透鏡陣列的工序；在所述透鏡區(qū)域和所述電路區(qū)域的第一透明絕緣膜的表面層疊第二透明絕緣膜的工序；在所述第二透明絕緣膜的表面層疊所述布線膜的工序；和蝕刻除去至少包含所述透鏡區(qū)域的不要區(qū)域的所述布線膜，從而形成所述布線的工序，所述第二透明絕緣膜，由比所述第一透明絕緣膜氧化硅的含有率高，且對于所述布線膜的所述蝕刻，比所述第一透明絕緣膜蝕刻速率低的材料形成。
根據(jù)本發(fā)明，則在形成透鏡的凹凸的第一透明絕緣膜的表面上，形成含有氧化硅的第二透明絕緣膜。布線膜形成在該第二透明絕緣膜的表面，并被形成圖案。氧化硅的折射率歷來，接近與第一透明絕緣膜的表面接觸而配置的平坦化膜的折射率，因此，基本上，氧化硅的含有率比第一透明絕緣膜高的第二透明絕緣膜的折射率變小。因此，在第二透明絕緣膜上形成的凸透鏡的聚光功能不受損害。進而，氧化硅熱膨脹率比較小，并且對于一般布線材料的蝕刻的蝕刻速率也比較小。因此，第二透明絕緣膜能夠抑制在其上形成的布線的應力遷移，并且即使為了除去容易殘留在凸透鏡的邊界相接的V字型的溝部中的布線膜而進行過蝕刻，也能夠抑制凸透鏡形狀的崩裂。


圖1是說明本發(fā)明的實施方式的固體攝像元件的剖面構(gòu)造的示意圖；圖2是表示本發(fā)明的實施方式的固體攝像元件的主要制造工序中的剖面構(gòu)造的示意圖；圖3是表示本發(fā)明的實施方式的固體攝像元件的主要制造工序中的剖面構(gòu)造的示意圖；圖4是表示本發(fā)明的實施方式的固體攝像元件的主要制造工序中的剖面構(gòu)造的示意圖；圖5是在形成最上層的布線前形成透鏡陣列的固體攝像元件的示意剖面圖。
圖中20-半導體基板，22-受光部，24-攝像部，26、28-布線，30-電路區(qū)域，40、48-硅氧化膜，42、62、66-硅氮化膜，44-凸透鏡，46-溝，50-平坦化膜，60、70-Al膜，62-層間絕緣膜，64、68-凸部，72-抗蝕膜。
具體實施例方式
下面，根據(jù)

本發(fā)明的實施的方式(以下稱為實施方式)。
圖1是說明本發(fā)明的實施方式的固體攝像元件的剖面構(gòu)造的示意圖。在該圖中，在硅半導體基板20上設置有在該半導體基板20的表面排列了多個受光部22的攝像部24、和攝像部24的外側(cè)即配置有布線26、28的電路區(qū)域30。
在半導體基板20的表面，由熱氧化等處理形成硅氧化膜40。此外，由其它工序形成攝像部24及3電路區(qū)域30各自的硅氧化膜40，從而能夠在攝像部24使硅氧化膜40成為薄的柵極氧化膜，在電路區(qū)域30使硅氧化膜40成為厚的局部氧化膜(LOCOS)。
在電路區(qū)域30中，在硅氧化膜40的表面上形成由第一布線層構(gòu)成的布線26。在布線26、28相互之間形成硅氮化膜42，作為使布線26、和進而在其上層形成的由第二布線層構(gòu)成的布線28之間絕緣的層間絕緣膜。
硅氮化膜42也層疊在攝像部24上。硅氮化膜42是透明的，并且折射率比硅氧化膜、和構(gòu)成平坦化膜的樹脂大，在攝像部24中構(gòu)成透鏡陣列。攝像部24上的硅氮化膜42在表面上形成凹凸，凸部形成為表面基本向上凸的曲面，從而構(gòu)成凸透鏡44，凹部在凸透鏡44相互鄰接的邊界上形成為大致V字型的溝46。凸透鏡44配置在各受光部22的上方，具有將從外部入射到攝像部24的光集聚到受光部22的功能。
在硅氮化膜42的表面上，通過CVD(Chemical Vapor Deposition)法等層疊硅氧化膜48。硅氧化膜48構(gòu)成布線26、28相互之間的層間絕緣膜的一部分，在該硅氧化膜48的表面上形成布線28。
在形成布線28后，為了使元件表面的凹凸平坦化，層疊由硅氧化膜等構(gòu)成的平坦化膜50。進而根據(jù)需要層疊濾色器陣列(未圖示)。
下面，說明本固體攝像元件的上述構(gòu)成的制造方法。圖2～圖4是表示該制造方法的主要工序中的固體攝像元件的剖面構(gòu)造的示意圖。這里，說明用公知的制造方法在半導體基板20上形成受光部22，進而層疊硅氧化膜40的狀態(tài)(圖2(a))以后的工序。在硅氧化膜40的表面上例如由PVD(Physical Vapor Deposition)法等生長Al膜60，作為第一布線層。在Al膜60上涂敷抗蝕劑，該抗蝕膜通過利用了光掩模(photomask)的曝光和顯影工序被加工成與布線26對應的形狀。將該抗蝕膜作為掩模，對Al膜60進行蝕刻，在電路區(qū)域30上形成布線26(圖2(b))。此外，在對Al膜60的蝕刻結(jié)束后除去抗蝕膜。
在形成布線26后，形成第一硅氮化膜62(圖2(c))。該第一硅氮化膜62能夠用CVD法或PVD法等各種成膜技術(shù)形成。在硅氮化膜62的表面上，通過與對上述Al膜60的情形相同的技術(shù)形成制成了圖案的抗蝕膜。抗蝕膜被殘留在與各受光部22對應的位置及電路區(qū)域30中。將該殘留的抗蝕膜作為掩模，對硅氮化膜62實施蝕刻，按每個受光部22形成凸部64。這里，蝕刻既可以是干蝕刻，也可以是濕蝕刻。用該蝕刻形成的硅氮化膜62的凸部64通過以后的工序，成為攝像部24的透鏡陣列中的凸透鏡形狀的基礎。因此，硅氮化膜62的蝕刻量取決于所需的凸透鏡的高度。在圖2(d)中，例示了通過干蝕刻處理沿與半導體基板20的表面大致垂直的方向蝕刻硅氮化膜62的例子，但是也能夠通過濕蝕刻處理將凸部64形成為圓錐狀。
凸部64的平面形狀能夠根據(jù)所希望的凸透鏡的平面形狀確定。從盡可能增大透鏡面積而提高聚光效率的觀點出發(fā)，透鏡的平面形狀適合與單位像素的形狀相似，與此相伴，凸部64的平面形狀也能夠根據(jù)受光像素的形狀確定。例如，當受光像素為長方形時適宜形成長方體的凸部64。
在攝像部24中形成凸部64后，在硅氮化膜62的表面上形成第二硅氮化膜66(圖3(a))。第二硅氮化膜66是利用CVD法對形成了凸部64的攝像部24、及電路區(qū)域30的第一硅氮化膜62的露出的表面以大致均勻的膜厚形成的。在第二硅氮化膜66的形成中，除了CVD法以外，只要是對露出的表面能夠以大致均勻的膜厚形成的成膜方法即能夠適用。
凸部64上被覆第二硅氮化膜66，形成大出一圈的凸部68。對具有該凸部68的第二硅氮化膜66照射氣體離子。實施該氣體離子照射的目的是削除凸部68的角部。這里，優(yōu)選氣體離子為惰性的氣體離子，作為惰性的氣體離子可使用氬離子，但也可照射其它惰性氣體離子。當照射氬離子時，生成氬離子等離子體，通過對生成的等離子體施加電場，使氬離子照射(撞擊)在第二硅氮化膜66上。這時，氬離子的動能切斷第二硅氮化膜66的表面原子或分子的結(jié)合，并且允許照射方向的其它原子或分子的再結(jié)合(表面原子或分子只在凸部68的附近移動)，由此對其大小進行調(diào)整。
由照射氬離子后的硅氮化膜62、66構(gòu)成的光透過膜，如圖3(b)所示，第二硅氮化膜66的凸部68的角部被削除，該被削除的部分移動到凸部68的周邊部分。這樣，在凸部64上的第二硅氮化膜66的表面上形成曲部，使第一及第二硅氮化膜62、66成為一體，構(gòu)成凸透鏡44。在形成該第二硅氮化膜66的基礎上，通過照射氣體離子的工序，形成擴大到凸部68相互間的溝的部分的凸透鏡44的曲面，從而能夠高效率地形成受光面廣的透鏡。
順便提及，第一硅氮化膜62的凸部64的間隔，取決于對形成該間隔時的蝕刻作為掩膜的抗蝕圖案的間隔。該抗蝕圖案的間隔受到光刻技術(shù)的制約，從而在減小該間隔方面存在極限。因此，即使對凸部64照射氣體離子，削去角而擴大透鏡面積，也未必能夠以相鄰的透鏡彼此邊界相連的方式較小地設定凸部68的間隔。對此，在本構(gòu)成中，由第二硅氮化膜66覆蓋凸部64，形成更大的凸部68，從而能夠使凸部68的間隔比凸部64的間隔窄，容易形成相鄰的透鏡彼此邊界相連而密集配置的透鏡陣列。
在這里所示的制造方法中，圖1所示的構(gòu)造的硅氮化膜42層疊兩層硅氮化膜62、66而構(gòu)成，利用這些硅氮化膜62、66，在攝像部24中形成密集配置有多個凸透鏡的透鏡陣列(圖3(b))。在形成該透鏡形狀后，在硅氮化膜66的表面上形成硅氧化膜48(圖3(c))。
在硅氧化膜48的表面上作為第二布線層，例如，由PVD法等生長出Al膜70。在Al膜70上涂敷抗蝕劑，通過利用了光掩膜的曝光和顯影工序，形成與要形成的布線28所對應的形狀的抗蝕膜72(圖4(a))。將該抗蝕膜72作為掩膜，進行Al膜70的蝕刻，在電路區(qū)域30中，在硅氧化膜48的表面上形成布線28(圖4(b))。
作為Al等的布線層的蝕刻方法，可以是濕蝕刻及干蝕刻中的任一種，但是伴隨著布線的微細化，現(xiàn)在，主要利用加工精度比濕蝕刻高的干蝕刻。在本制造方法中，也由干蝕刻進行布線26、28的圖案形成。這里，干蝕刻的蝕刻速率，一般地說硅氧化膜比硅氮化膜要小。例如，已知在等離子體蝕刻中，即使改變氣體組成、或種類、條件等，硅氧化膜的蝕刻速率比硅氮化膜小的關系也基本上成立。另外，已知在化學干蝕刻中同樣的關系也成立。在本固體攝像元件中，通過在硅氮化膜42的表面上形成硅氧化膜48，當蝕刻除去Al膜70時，能夠防止因蝕刻攝像部24的凸透鏡44而造成形狀崩裂。
在結(jié)束Al膜70的蝕刻后，除去其表面的抗蝕劑，并層疊平坦化膜50(圖4(c))，從而形成本固體攝像元件的基本構(gòu)造。這里，平坦化膜50的折射率與現(xiàn)有的同樣，比硅氮化膜42小，另外，硅氧化膜48的折射率也是接近平坦化膜50的值，比硅氮化膜42小。因此，從外部入射到半導體基片20的表面的光，在凸透鏡44的表面上折射，向受光部22集聚。即，硅氧化膜48不損傷凸透鏡44的聚光功能。
在本固體攝像元件中，由硅氮化膜42形成凸透鏡44，并由硅氧化膜48覆蓋其表面。該硅氧化膜48為了防止由硅氮化膜42引起的布線28的應力遷移，該硅氧化膜48與在硅氮化膜42和布線28之間形成的硅氧化膜是通用的。即，能夠由同一工序形成用于防止電路區(qū)域30中的布線28的應力遷移的硅氧化膜、和用于保護攝像部24中的凸透鏡44的形狀的硅氧化膜。
這里，層疊在硅氮化膜42上的膜設為硅氧化膜48，但除氧化硅以外，還可由含有其它成分的材料形成。另外，代替硅氮化膜42，除氮化硅以外，還可由含有其它成分的材料的膜形成凸透鏡44及布線26、28的層間絕緣膜。例如，可分別將硅氮化膜42、硅氧化膜48設為硅氧氮化物，在該情況下，使代替硅氮化膜42的下層膜中的氮化硅的含有率比代替硅氧化膜48的上層膜更大，另外，使上層膜中的氧化硅的含有率比下層膜大，由此可實現(xiàn)防止上述布線28的應力遷移、保護凸透鏡44的形狀及確保聚光功能。另外，由硅氮化膜42等形成的密集配置的透鏡的形狀不限于凸透鏡，也可以是凹透鏡。在該情況下，在透鏡陣列部分中，由表面凹凸引起，在進行用于形成布線的Al膜的蝕刻中會發(fā)生偏差。因此，在硅氮化膜42等的透鏡形成膜的表面上，層疊硅氧化膜48等蝕刻速率比較低的膜，從而防止透鏡形狀的崩裂。
上述本發(fā)明的實施方式是固體攝像元件，但本發(fā)明也能夠用于具備微透鏡陣列的其它集成電路，例如顯示裝置等中。
權(quán)利要求
1.一種集成電路，其在基板上并設形成透鏡陣列的透鏡區(qū)域、和對布線膜進行圖案形成而形成布線的電路區(qū)域，該集成電路具有第一透明絕緣膜，其層疊在所述透鏡區(qū)域和所述電路區(qū)域中，并在所述透鏡區(qū)域中構(gòu)成表面分別為凸面或凹面的多個透鏡；和第二透明絕緣膜，其層疊在所述第一透明絕緣膜的表面，在所述透鏡陣列中相鄰的所述透鏡被密集配置，所述布線膜層疊在所述第二透明絕緣膜的表面，所述第二透明絕緣膜，比所述第一透明絕緣膜氧化硅的含有率高，且對于所述布線膜的圖案形成中的蝕刻，比所述第一透明絕緣膜蝕刻速率低。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成電路，其特征在于，在所述透鏡陣列中相鄰的所述透鏡被密集配置為使相互的所述凸面或凹面的邊緣相接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成電路，其特征在于，所述第一透明絕緣膜比所述第二透明絕緣膜氮化硅的含有率高。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的集成電路，其特征在于，所述第一透明絕緣膜是硅氮化膜，所述第二透明絕緣膜是硅氧化膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4的任一項所述的集成電路，其特征在于，所述布線膜是鋁膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5的任一項所述的集成電路，其特征在于，所述基板是半導體基板，所述透鏡區(qū)域構(gòu)成攝像部，其為按每個所述透鏡在所述半導體基板上形成受光像素，所述受光像素產(chǎn)生與受光量對應的信號電荷。
7.一種集成電路的制造方法，所述集成電路在基板上并設形成透鏡陣列的透鏡區(qū)域、和對布線膜進行圖案形成而形成布線的電路區(qū)域，該制造方法具有在所述透鏡區(qū)域及所述電路區(qū)域中層疊第一透明絕緣膜的工序；在層疊于所述透鏡區(qū)域中的所述第一透明絕緣膜的表面形成凹凸，從而形成密集配置有多個透鏡的所述透鏡陣列的工序；在所述透鏡區(qū)域和所述電路區(qū)域的第一透明絕緣膜的表面層疊第二透明絕緣膜的工序；在所述第二透明絕緣膜的表面層疊所述布線膜的工序；和對至少包含所述透鏡區(qū)域的不要區(qū)域的所述布線膜進行蝕刻去除，從而形成所述布線的工序，所述第二透明絕緣膜，由比所述第一透明絕緣膜氧化硅的含有率高、且對于所述布線膜的所述蝕刻比所述第一透明絕緣膜蝕刻速率低的材料形成。
全文摘要
一種集成電路及其制造方法，其中，在半導體基板(20)上形成硅氮化膜(42)，作為第一層布線(26)和第二層布線(28)的層間絕緣膜。在攝像部(24)中，使硅氮化膜(42)的表面形成透鏡形狀，從而形成密集配置有凸透鏡(44)的透鏡陣列。在該硅氮化膜(42)的表面成膜硅氧化膜(48)。第二層Al膜形成在硅氧化膜(48)的表面上。Al膜被從透鏡陣列表面等不要部分蝕刻除去，從而形成布線(28)。由此，在使用Al布線的層間絕緣膜即硅氮化膜形成微透鏡陣列的集成電路中，防止Al布線的應力遷移和透鏡形狀的崩裂。
文檔編號H01L21/82GK1941395SQ20061015347
公開日2007年4月4日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者山口惠一, 甲斐誠二 申請人:三洋電機株式會社