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JP2005268738A - Solid-state imaging device and manufacturing method thereof, and semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof - Google Patents

Solid-state imaging device and manufacturing method thereof, and semiconductor integrated circuit device and manufacturing method thereof Download PDF

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JP2005268738A
JP2005268738A JP2004142529A JP2004142529A JP2005268738A JP 2005268738 A JP2005268738 A JP 2005268738A JP 2004142529 A JP2004142529 A JP 2004142529A JP 2004142529 A JP2004142529 A JP 2004142529A JP 2005268738 A JP2005268738 A JP 2005268738A
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JP
Japan
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silicon
layer
alignment mark
groove
substrate
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Application number
JP2004142529A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koji Yokoyama
孝司 横山
Kojiro Nagaoka
弘二郎 長岡
Toshiaki Shiraiwa
利章 白岩
Yasutaka Yamamoto
康隆 山本
Hajime Ugajin
肇 宇賀神
Tomohiro Sugiyama
知広 杉山
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

【課題】 基板両面に構成要素を形成した固体撮像素子、半導体集積回路装置における高信頼性化を図る。
【解決手段】 半導体基板2に、該半導体基板2と識別可能な材料による埋め込み層19からなり、埋め込み層19の面を半導体基板2の面と同一面としたアライメントマーク17が形成され、半導体基板2の表面側及び裏面側に、アライメントマーク17を基準に形成した構成要素9、PD、14、15等が設けられて成る。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To achieve high reliability in a solid-state imaging device and a semiconductor integrated circuit device in which constituent elements are formed on both surfaces of a substrate.
An alignment mark 17 comprising a buried layer 19 made of a material distinguishable from the semiconductor substrate 2 and having a surface of the buried layer 19 flush with the surface of the semiconductor substrate 2 is formed on the semiconductor substrate 2. 2 are provided with components 9, PD, 14, 15 and the like formed with the alignment mark 17 as a reference.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、半導体基板の表裏両面に構成要素を形成して成る、固体撮像素子とその製造方法、及び半導体集積回路装置とその製造方法に関する。   The present invention relates to a solid-state imaging device and a method for manufacturing the same, and a semiconductor integrated circuit device and a method for manufacturing the same.

固体撮像素子としては、電荷転送型であるCCD固体撮像素子(いわゆるCCDイメージセンサ)と、XーYアドレスを指定して読み出すCMOS固体撮像素子(いわゆるCMOSイメージセンサ)が代表的である。これら何れの固体撮像素子も2次元に配置されたフォトダイオードに入射した光を光電変換し、そのうちの一方の電荷(例えば電子)を信号電荷とする点で類似している。   Typical examples of the solid-state image pickup device include a charge transfer type CCD solid-state image pickup device (so-called CCD image sensor) and a CMOS solid-state image pickup device (so-called CMOS image sensor) which reads by specifying an XY address. Each of these solid-state imaging devices is similar in that light incident on a two-dimensionally arranged photodiode is photoelectrically converted, and one of the charges (for example, electrons) is used as a signal charge.

例えばCMOS固体撮像素子の場合には、各画素内に読出しトランジスタ、リセットトランジスタ、増幅トランジスタ等のMOSトランジスタを有し、フォトダイオードで光電変換した信号電荷を処理している。また、各画素の選択を垂直方向の配線(X方向の配線)と水平方向の配線(Y方向の配線)で行っており、各画素の上部にはアルミニウム(Al)や銅(Cu)などの金属配線が多層で存在している。CMOS固体撮像素子では、画素上に形成したオンチップレンズからフォトダイオードに光を集光する際に、多層配線により光が蹴られ感度が低下することが知られている。さらに、これらの多層配線で蹴られた光が、隣接画素に入射して混色等の原因とる可能性がある。   For example, in the case of a CMOS solid-state imaging device, each pixel has a MOS transistor such as a read transistor, a reset transistor, or an amplification transistor, and processes signal charges photoelectrically converted by a photodiode. Each pixel is selected by a vertical wiring (X-direction wiring) and a horizontal wiring (Y-direction wiring), and aluminum (Al), copper (Cu), or the like is placed above each pixel. Metal wiring exists in multiple layers. In a CMOS solid-state imaging device, it is known that when light is collected from an on-chip lens formed on a pixel to a photodiode, the light is kicked by a multilayer wiring and sensitivity is lowered. Furthermore, the light kicked by these multilayer wirings may enter adjacent pixels and cause color mixing or the like.

また、CCD固体撮像素子においても、素子上の層間絶縁層膜に光が吸収されて感度が低下することが知られている(特許文献1参照)。これら撮像素子では、シリコン半導体基板の裏面側を研磨して薄膜化し、基板裏面側から光を入射して光電変換する構造が提案されている(特許文献参照1)。さらに、CCD固体撮像素子において、半導体基板の表面側に電荷転送部が形成され、裏面側に電荷蓄積部が形成された構成を有し、これら電荷転送部及び電荷蓄積部の形成の際に、表裏面のパターンのアライメントを行うために専用の凹凸状のアライメントマークを形成するようにした製造方法が提案されている(特許文献2参照)。
特開平6ー29506号公報 特開2002ー151676号公報
Also in a CCD solid-state imaging device, it is known that light is absorbed by an interlayer insulating film on the device and sensitivity is lowered (see Patent Document 1). In these imaging devices, a structure has been proposed in which the back side of a silicon semiconductor substrate is polished to form a thin film, and light is incident from the back side of the substrate to perform photoelectric conversion (see Patent Document 1). Furthermore, the CCD solid-state imaging device has a configuration in which a charge transfer portion is formed on the front surface side of the semiconductor substrate and a charge accumulation portion is formed on the back surface side. When forming these charge transfer portion and charge accumulation portion, A manufacturing method has been proposed in which dedicated concave and convex alignment marks are formed in order to align front and back patterns (see Patent Document 2).
JP-A-6-29506 JP 2002-151676 A

ところで、従来例の半導体基板の裏面あるいは表面に形成した凹凸状のアライメントマークを用いて、基板の裏面、あるいは表面にそれぞれカラーフィルタ、オンチップレンズ、あるいはフォトダイオード、MOSトランジスタ、多層配線の層間絶縁膜等を形成する際に、フォトレジストやSOG(Spin On Glass)等の塗布系材料を塗布する工程で、凹凸状のアライメントマークが塗布むらを誘起する。この塗布むらは、例えばフォトレジストパターンの解像性に影響を与えたり、均一な厚さの層間膜の形成ができず、固体撮像素子の各構成要素のパターンの不良につながる虞れがあった。とりわけ、半導体基板の表面側に形成される各構成要素のパターン精度が重要であった。したがって、少なくとも半導体基板の表面側の各構成要素のパターン不良は避けねばならない。   By the way, using the uneven alignment marks formed on the back surface or the front surface of the conventional semiconductor substrate, the interlayer insulation of the color filter, on-chip lens, photodiode, MOS transistor, or multilayer wiring on the back surface or the front surface of the substrate, respectively. When forming a film or the like, uneven alignment marks induce uneven coating in a step of applying a coating material such as a photoresist or SOG (Spin On Glass). This coating unevenness may affect the resolution of the photoresist pattern, for example, and it may not be possible to form an interlayer film with a uniform thickness, leading to a defect in the pattern of each component of the solid-state imaging device. . In particular, the pattern accuracy of each component formed on the surface side of the semiconductor substrate was important. Therefore, it is necessary to avoid a pattern defect of each component at least on the surface side of the semiconductor substrate.

このような問題は、固体撮像素子に限らず、例えば半導体基板の表裏両面に半導体素子又は/及び配線を形成するようにした半導体集積回路装置においても、起こり得る。   Such a problem is not limited to a solid-state image sensor, and may occur in a semiconductor integrated circuit device in which semiconductor elements and / or wirings are formed on both front and back surfaces of a semiconductor substrate, for example.

本発明は、上述の点に鑑み、半導体基板の表裏両面側に精度良く各構成要素が形成された固体撮像素子とその製造方法、及び半導体集積回路装置とその製造方法を提供するものである。   In view of the above, the present invention provides a solid-state imaging device in which each component is accurately formed on both front and back sides of a semiconductor substrate, a manufacturing method thereof, a semiconductor integrated circuit device, and a manufacturing method thereof.

本発明に係る固体撮像素子は、半導体基板に基板面と同一面とした識別可能な材料の埋め込み層からなるアライメントマークを形成し、半導体基板の表面側及び裏面側にアライメントマークを基準に形成した構成要素を設けられて成ることを特徴とする。   In the solid-state imaging device according to the present invention, an alignment mark made of an embeddable layer of an identifiable material that is flush with the substrate surface is formed on a semiconductor substrate, and the alignment mark is formed on the front side and the back side of the semiconductor substrate. A component is provided.

本発明に係る半導体集積回路装置は、半導体基板に基板面と同一面とした埋め込み層からなるアライメントマークを有し、半導体基板の表面側及び裏面側にアライメントマークを基準に形成した構成要素を設けられて成ることを特徴とする。   A semiconductor integrated circuit device according to the present invention has an alignment mark made of a buried layer on the same surface as a substrate surface on a semiconductor substrate, and is provided with components formed on the front side and the back side of the semiconductor substrate based on the alignment mark. It is characterized by being made.

本発明の好ましい形態としては、上記半導体基板にシリコン基板を用い、アライメントマークをシリコン基板に形成した溝内にシリコンと異なる材料の埋め込み層を形成して構成する。このシリコンと異なる材料としては、SiO,SiN,SiC,SiON,SiOC,SiCN,ポリシリコンのいずれかの材料を用いることができる。
アライメントマークを形成する溝の開口幅または開口径に対する溝深さのアスペクト比としては、1.0以上とするのが好ましい。
As a preferred embodiment of the present invention, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate, and a buried layer made of a material different from silicon is formed in a groove in which alignment marks are formed in the silicon substrate. As a material different from this silicon, any material of SiO, SiN, SiC, SiON, SiOC, SiCN, and polysilicon can be used.
The aspect ratio of the groove depth to the opening width or opening diameter of the groove forming the alignment mark is preferably 1.0 or more.

本発明の好ましい形態としては、SOI基板を用い、SOI基板の少なくとも他方のシリコン層を除去し後の一方のシリコン層で半導体基板を形成し、アライメントマークをSOI基板の絶縁層に達する溝に埋め込まれた埋め込み層で形成する。   As a preferred embodiment of the present invention, an SOI substrate is used, at least the other silicon layer of the SOI substrate is removed, a semiconductor substrate is formed with one silicon layer after that, and an alignment mark is embedded in a groove reaching the insulating layer of the SOI substrate. The buried layer is formed.

アライメントマークとしては、半導体基板の表面側から裏面側に到達するように形成される。
アライメントマークとしては、溝内に形成した基板のシリコンと異なる第1材料の薄膜と、第1材料と異なる第2材料の埋め込み層とからなる多層構造で形成することができる。第1材料の薄膜としては、溝の開口付近の側壁部を除いて形成すること好ましい。
The alignment mark is formed so as to reach the back surface side from the front surface side of the semiconductor substrate.
The alignment mark can be formed in a multilayer structure including a thin film of a first material different from silicon of the substrate formed in the groove and a buried layer of a second material different from the first material. The thin film of the first material is preferably formed excluding the side wall near the opening of the groove.

薄膜の第1材料としては、SiO,SiN,SiCN,SiC,SiOC,SiOまたはSiONのいずれかの材料を用い、埋め込み層の第2材料としては、薄膜とエッチング選択比がとれる材料を用いることができる。   As the first material of the thin film, any material of SiO, SiN, SiCN, SiC, SiOC, SiO or SiON is used, and as the second material of the buried layer, a material having an etching selectivity with respect to the thin film is used. it can.

SOI基板を用いた場合、必要に応じて絶縁層を除去し、あるいは残すようにして構成することができる。
アライメントマークとしては、平面的にみて、各辺が離れた状態の角形形状に形成することができる。
When an SOI substrate is used, the insulating layer can be removed or left as necessary.
The alignment mark can be formed in a square shape with each side being separated in plan view.

本発明の好ましい形態としては、半導体基板にシリコン基板を用い、アライメントマークがシリコン基板深さ方向の溝の開口部側に形成したシリコンと異なる材料の第1埋め込み層と溝内に形成した第1埋め込み層と異なる材料の第2埋め込み層で構成される。
第1埋め込み層の膜厚としては、5nm以上とするのが好ましい。
第1埋め込み層の材料としては、窒化シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、カーボンを含むシリコンのいずれかを用いることができる。
In a preferred embodiment of the present invention, a silicon substrate is used as a semiconductor substrate, and an alignment mark is formed in a first buried layer made of a material different from silicon formed on the opening side of the groove in the depth direction of the silicon substrate and in the groove. The second buried layer is made of a material different from that of the buried layer.
The thickness of the first buried layer is preferably 5 nm or more.
As the material of the first buried layer, any one of silicon nitride, polysilicon, amorphous silicon, and silicon containing carbon can be used.

本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、半導体基板に、この半導体基板と識別可能な材料による埋め込み層からなり、埋め込み層の面が半導体基板の面と同一面とされたアライメントマークを形成する工程と、半導体基板の最終的に得られる所要の厚みの半導体基板の表面側及び裏面側にアライメントマークを基準にして、構成要素を形成する工程を有することを特徴とする。   In the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, an alignment mark is formed on a semiconductor substrate, which includes an embedded layer made of a material distinguishable from the semiconductor substrate, and the surface of the embedded layer is flush with the surface of the semiconductor substrate. And a step of forming components on the front surface side and the back surface side of the semiconductor substrate having a required thickness finally obtained from the semiconductor substrate with reference to the alignment mark.

本発明に係る半導体集積回路装置の製造方法は、半導体基板に、この半導体基板と識別可能な材料による埋め込み層からなり、埋め込み層の面が半導体基板の面と同一面とされたアライメントマークを形成する工程と、半導体基板の最終的に得られる所要の厚みの半導体基板の表面側及び裏面側にアライメントマークを基準にして、構成要素を形成する工程を有することを特徴とする。   In the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, an alignment mark is formed on a semiconductor substrate. The alignment mark includes a buried layer made of a material distinguishable from the semiconductor substrate, and the surface of the buried layer is flush with the surface of the semiconductor substrate. And a step of forming a component on the front side and the back side of the semiconductor substrate having a required thickness finally obtained from the semiconductor substrate with reference to the alignment mark.

上記製造方法の好ましい形態としては、半導体基板にシリコン基板を用い、溝内にシリコンと異なる材料の埋込み層を形成してアライメントマークを形成する。
このシリコンと異なる材料としては、SiO,SiN,SiC,SiON,SiOC,SiCN,ポリシリコンのいずれかの材料を用いることができる。
アライメントマークを形成するための溝のアスペクト比、すなわち溝幅または溝径Bに対する溝深さAの比A/Bを、1,0以上にすることが好ましい。
As a preferred form of the manufacturing method, a silicon substrate is used as a semiconductor substrate, and an embedded layer made of a material different from silicon is formed in the groove to form an alignment mark.
As a material different from this silicon, any material of SiO, SiN, SiC, SiON, SiOC, SiCN, and polysilicon can be used.
The aspect ratio of the groove for forming the alignment mark, that is, the ratio A / B of the groove depth A to the groove width or the groove diameter B is preferably set to 10 or more.

上記製造方法の好ましい形態としては、半導体基板としてSOI基板を用い、その絶縁層をエッチング阻止層として、最終的に得られる半導体基板となる一方のシリコン層に絶縁層に達する溝を形成し、溝内に埋込み層を形成してアライメントマークを形成する工程を有する。   As a preferred form of the manufacturing method, an SOI substrate is used as a semiconductor substrate, and the insulating layer is used as an etching stop layer, and a groove reaching the insulating layer is formed in one silicon layer to be a finally obtained semiconductor substrate. Forming a buried layer therein to form an alignment mark.

アライメントマークは、最終的に得られる半導体基板の表面側から裏面側に到達するように形成することが好ましい。   The alignment mark is preferably formed so as to reach the rear surface side from the front surface side of the finally obtained semiconductor substrate.

上記製造方法の好ましい形態としては、シリコン基板の溝にシリコンと異なる第1材料の薄膜と第1の材料と異なる第2材料の埋込み層を形成して多層構造のアライメントマークを形成する。
上記第1材料の薄膜としては、溝の開口付近の側壁部分を除いて形成することが好ましい。
As a preferred form of the above manufacturing method, a thin film of a first material different from silicon and a buried layer of a second material different from the first material are formed in the groove of the silicon substrate to form an alignment mark having a multilayer structure.
The thin film of the first material is preferably formed excluding the side wall near the opening of the groove.

上記薄膜の第1材料として、SiO,SiN,SiCN,SiC,SiOC,SiOまたはSiONのいずれかの材料を用い、埋め込み層の第2材料として、薄膜とエッチング選択比がとれる材料を用いることができる。   Any material of SiO, SiN, SiCN, SiC, SiOC, SiO, or SiON can be used as the first material of the thin film, and a material having an etching selectivity with respect to the thin film can be used as the second material of the buried layer. .

SOI基板を用いた場合、必要に応じて絶縁層を除去してもよいし、絶縁層を残しすこともできる。
アライメントマークとしては、平面的に見て各辺が離れた状態の角形形状に形成することもできる。
When an SOI substrate is used, the insulating layer may be removed as necessary, or the insulating layer may be left.
The alignment mark may be formed in a square shape with each side being separated in plan view.

本発明の好ましい形態は、絶縁層の両面にシリコン層を有するSOI基板を用い、
最終的に得られる所要の厚みの一方のシリコン層に絶縁層をエッチング阻止層として、一方のシリコン層の主面から絶縁層に達する溝を形成する工程と、溝内に、溝開口部分を除いてシリコンと異なる材料の第2埋め込み層を形成する工程と、溝開口部分にシリコン及び第2埋め込み層と異なる材料の第1埋め込み層を形成する工程とを有し、溝と、溝内の第1埋め込み層及び第2埋め込み層とによりアライメントマークを形成する。
第1埋め込み層の材料としては、窒化シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、カーボンを含むシリコンのいずれかを用い、第2埋め込み層の材料としては、酸化シリコンを用いることができる。
A preferred embodiment of the present invention uses an SOI substrate having silicon layers on both sides of an insulating layer,
The step of forming a groove reaching the insulating layer from the main surface of one of the silicon layers, using the insulating layer as an etching blocking layer in one silicon layer of the required thickness finally obtained, and removing the groove opening in the groove Forming a second buried layer made of a material different from silicon, and forming a first buried layer made of a material different from silicon and the second buried layer in the groove opening portion. An alignment mark is formed by the first buried layer and the second buried layer.
As the material of the first buried layer, any one of silicon nitride, polysilicon, amorphous silicon, and silicon containing carbon can be used, and as the material of the second buried layer, silicon oxide can be used.

本発明に係る固体撮像素子によれば、半導体基板に、識別可能な材料による埋込み層の面を半導体基板の面と同一面としたアライメントマークを有することにより、半導体基板の表裏両面からそれぞれ所要の構成要素を形成する際の、塗布材料の塗布むらが回避される。従って、半導体基板の表面側及び裏面側にパターン不良がない精度のよい構成要素、特に光学特性に優れたカラーフィルタ、オンチップレンズを有した信頼性の高い固体撮像素子を提供することができる。   According to the solid-state imaging device according to the present invention, the semiconductor substrate has the alignment mark in which the surface of the buried layer made of an identifiable material is flush with the surface of the semiconductor substrate. Uneven application of the coating material when forming the component is avoided. Therefore, it is possible to provide a highly reliable solid-state imaging device having a highly accurate component without pattern defects on the front surface side and the back surface side of the semiconductor substrate, in particular, a color filter having excellent optical characteristics and an on-chip lens.

本発明に係る半導体集積回路装置によれば、半導体基板に、識別可能な材料による埋込み層の面を半導体基板の面と同一面としたアライメントマークを有することにより、半導体基板の表裏両面からそれぞれ所要の構成要素を形成する際の、塗布材料の塗布むらが回避される。従って、半導体基板の表面側及び裏面側にパターン不良がない精度のよい構成要素、例えば特性に優れたトランジスタ、あるいは多層の配線層などを有した信頼性の高い半導体集積回路装置を提供することができる。   According to the semiconductor integrated circuit device of the present invention, the semiconductor substrate has the alignment mark in which the surface of the embedment layer made of an identifiable material is flush with the surface of the semiconductor substrate, so that it is necessary from both the front and back surfaces of the semiconductor substrate. When the components are formed, uneven application of the coating material is avoided. Accordingly, it is possible to provide a highly reliable semiconductor integrated circuit device having a high-precision component without pattern defects on the front surface side and the back surface side of the semiconductor substrate, for example, a transistor having excellent characteristics or a multilayer wiring layer. it can.

アライメントマークとして、半導体基板好ましくはシリコン基板の厚み方向に形成した溝内に、シリコンと異なる材料、例えばSiO,SiN,SiC,SiON,SiOC,SiCN,ポリシリコンのいずれかの材料による埋込み層を埋設して構成するときは、表裏両面から識別可能な精度のよいアライメントマークとなる。
アライメントマークを形成するための溝のアスペクト比、すなわち溝幅または溝径Bに対する溝深さAの比A/Bを1.0以上にすることにより、アライメントマークの露出面に凹凸、あるいはボイド等が発生しない良好なアライメントマークが得られる。
As an alignment mark, a buried layer made of a material different from silicon, for example, any material of SiO, SiN, SiC, SiON, SiOC, SiCN, or polysilicon is embedded in a groove formed in the thickness direction of a semiconductor substrate, preferably a silicon substrate. Therefore, the alignment mark can be accurately identified from both the front and back surfaces.
By setting the aspect ratio of the groove for forming the alignment mark, that is, the ratio A / B of the groove depth A to the groove width or the groove diameter B to 1.0 or more, the exposed surface of the alignment mark is uneven, voids, etc. A good alignment mark that does not occur is obtained.

SOI基板を用いて本発明の固体撮像素子を構成するときは、アライメントマークが、一方のシリコン層の主面からエッチング阻止層となる絶縁層に達する溝内部に埋め込まれた埋込み層で形成されるので、アライメントマークの一方のシリコン層の裏面表層では凹凸が発生しない。
アライメントマークとして、平面的に見て各辺が離れた状態の角形形状に形成するときは、4隅部分でのボイドの発生が回避し、良好な構成要素を形成することができる。
When the solid-state imaging device of the present invention is configured using an SOI substrate, the alignment mark is formed by a buried layer embedded in the groove reaching the insulating layer serving as an etching blocking layer from the main surface of one silicon layer. Therefore, unevenness does not occur on the back surface layer of one silicon layer of the alignment mark.
When the alignment mark is formed in a square shape in which each side is separated as viewed in a plan view, generation of voids at the four corner portions can be avoided, and a favorable component can be formed.

アライメントマークを、シリコン基板の深さ方向の溝の開口部側に形成した第1埋め込み層と、溝内に形成した第1埋め込み層と異なる材料の第2埋め込み層で構成するときは、
シリコン基板の表面側に所要の構成要素を形成する際に、アライメントマーク中に埋設した第2埋め込み層が第1埋め込み層によってエッチングされることを防止することができる。また、シリコン基板の裏面の構成要素を作り込む際に懸念される表面側の構成要素、特に第2埋め込み層と同材料の構成要素のエッチングも同時に防止することができる。
第1埋め込み層の膜厚が5nm以上であると、充分にエッチングストッパとしての役割を果たし、表面側の構成要素を損なうことがない。
第1埋め込み層の材料に、窒化シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、カーボンを含むシリコンのいずれかを用い、第2埋め込み層の材料に、酸化シリコンを用いるときは、表裏両面から識別可能な精度のよいアライメントマークとなる。
When the alignment mark is composed of a first embedded layer formed on the opening side of the groove in the depth direction of the silicon substrate and a second embedded layer made of a material different from the first embedded layer formed in the groove,
When a required component is formed on the surface side of the silicon substrate, the second buried layer embedded in the alignment mark can be prevented from being etched by the first buried layer. In addition, it is possible to simultaneously prevent the etching of the components on the front side, particularly the components of the same material as the second buried layer, which are concerned when the components on the back surface of the silicon substrate are formed.
When the film thickness of the first buried layer is 5 nm or more, it sufficiently serves as an etching stopper and does not damage the components on the surface side.
When silicon nitride, polysilicon, amorphous silicon, or silicon containing carbon is used as the material of the first buried layer and silicon oxide is used as the material of the second buried layer, it is possible to distinguish between both front and back surfaces. A good alignment mark.

本発明に係る固体撮像素子の製造方法によれば、半導体基板に識別可能な材料による埋込み層の面を半導体基板の面と同一面としたアライメントマークを形成するので、製造に際して塗布材料の塗布むらを生じさせることなく、半導体基板の表裏両面に所要の構成要素を形成することができる。   According to the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, the alignment mark is formed so that the surface of the buried layer made of an identifiable material on the semiconductor substrate is flush with the surface of the semiconductor substrate. The required constituent elements can be formed on both the front and back surfaces of the semiconductor substrate without causing the above.

本発明に係る半導体集積回路装置の製造方法によれば、半導体基板に識別可能な材料による埋込み層の面を半導体基板の面と同一面としたアライメントマークを形成するので、製造に際して塗布材料の塗布むらを生じさせることなく、半導体基板の表裏両面に所要の構成要素を形成することができる。   According to the method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, the alignment mark is formed so that the surface of the buried layer made of an identifiable material on the semiconductor substrate is flush with the surface of the semiconductor substrate. Necessary components can be formed on both the front and back surfaces of the semiconductor substrate without causing unevenness.

上記製造方法において、半導体基板にシリコン基板を用い、基板の厚み方向に溝を形成してこの溝内にシリコンと異なる材料、例えばSiO,SiN,SiC,SiON,SiOC,SiCN,ポリシリコンのいずれかの材料による埋込み層を埋設してアライメントマークを形成することにより、表裏両面から識別可能な精度のよいアライメントマークを形成することができる。
上記製造方法において、アライメントマークを形成する溝のアスペクト比(A/B比)を1.0以上に設定することにより、アライメントマークの露出面に凹凸、あるいはボイド等が発生しないアライメントマークを形成することができる。
In the above manufacturing method, a silicon substrate is used as the semiconductor substrate, a groove is formed in the thickness direction of the substrate, and a material different from silicon, such as SiO, SiN, SiC, SiON, SiOC, SiCN, or polysilicon, is formed in the groove. By embedding a buried layer of the above material to form an alignment mark, an accurate alignment mark that can be identified from both the front and back surfaces can be formed.
In the above manufacturing method, by setting the aspect ratio (A / B ratio) of the groove for forming the alignment mark to 1.0 or more, an alignment mark that does not generate irregularities or voids on the exposed surface of the alignment mark is formed. be able to.

SOI基板を用い、一方にシリコン層にその主面からエッチング阻止層となる絶縁層に達する溝を形成し、この溝内に埋込み層を埋設してアライメントマークを形成することにより、信頼性の高い固体撮像素子、あるいは半導体集積回路装置を形成するコトガえきる。
アライメントマークを、最終的に得られる半導体基板の表面側から裏面側に到達するように形成することにより、基板の表裏両面への構成要素の形成の際のアライメンを容易、正確に行うことができる。
By using a SOI substrate and forming a groove in the silicon layer on one side from the main surface to the insulating layer that serves as an etching stop layer, and by embedding a buried layer in the groove to form an alignment mark, high reliability is achieved. Kotoga can be used to form a solid-state imaging device or a semiconductor integrated circuit device.
By forming the alignment mark so as to reach the back surface side from the front surface side of the finally obtained semiconductor substrate, alignment can be performed easily and accurately when components are formed on both the front and back surfaces of the substrate. .

上記製造方法において、アライメントマークをシリコンと異なる第1材料の薄膜と第1材料と異なる第2材料の埋込み層とによる多層構造で形成するときは、特にSOI基板を用いたときの他方のシリコン層及び絶縁層の除去工程で、アライメントマークの埋込み層を除去することがない。
第1材料としてSiO,SiN,SiCN,SiC,SiOC,SiOまたはSiONのいずれかの材料を用い、埋め込み層の第2材料として薄膜とエッチング選択比がとれる材料を用いることにより、多層構造のアライメントマークを精度良く形成することができる。
さらに第1材料の薄膜を、溝の開孔付近の側壁部分を除いて形成するときは、第1材料の薄膜が基板表面に延在せず、基板表面の平坦性を確保することができる。
In the above manufacturing method, when the alignment mark is formed with a multilayer structure of a thin film of a first material different from silicon and an embedded layer of a second material different from the first material, the other silicon layer particularly when an SOI substrate is used. In addition, the buried layer of the alignment mark is not removed in the step of removing the insulating layer.
By using any material of SiO, SiN, SiCN, SiC, SiOC, SiO or SiON as the first material, and using a material having an etching selectivity with respect to the thin film as the second material of the buried layer, an alignment mark having a multilayer structure Can be formed with high accuracy.
Further, when the thin film of the first material is formed excluding the side wall near the opening of the groove, the thin film of the first material does not extend to the substrate surface, and the flatness of the substrate surface can be ensured.

アライメントマークを、平面的に見て各辺が離れた状態の角形形状に形成するときは、角形形状の4隅で発生し易いボイドの発生を阻止することができる。   When the alignment mark is formed in a square shape in which each side is separated when seen in a plan view, it is possible to prevent the occurrence of voids that are likely to occur at the four corners of the square shape.

SOI基板を用いて、一方のシリコン層に絶縁層に達する溝を形成し、溝内に、溝開口部分を除いてシリコンと異なる材料の第2埋め込み層を形成し、溝開口部分にシリコン及び前記第2埋め込み層と異なる材料の第1埋め込み層を形成して、アライメントマークを形成することにより、シリコン層の表面側に所要の構成要素を形成する際に、アライメントマーク中に埋設した第2埋め込み層のエッチングを第1埋め込み層によって防止することができる。また、シリコン層の裏面の構成要素を作り込む際も、懸念される表面側の構成要素、特に第2埋め込み層と同材料の構成要素のエッチングを防止することができる。
第1埋め込み層の材料として窒化シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、カーボンを含むシリコンのいずれかを用い、第2埋め込み層の材料として酸化シリコンを用いることにより、アライメントマークを精度良く形成することができる。
Using an SOI substrate, a groove reaching the insulating layer is formed in one silicon layer, a second embedded layer made of a material different from silicon is formed in the groove except for the groove opening, and silicon and the above-described silicon are formed in the groove opening. By forming a first buried layer made of a material different from that of the second buried layer and forming an alignment mark, a second buried layer embedded in the alignment mark is formed when a required component is formed on the surface side of the silicon layer. Etching of the layer can be prevented by the first buried layer. In addition, when the constituent elements on the back surface of the silicon layer are formed, it is possible to prevent etching of constituent elements on the front surface side, which are concerned, in particular, constituent elements of the same material as the second buried layer.
By using any one of silicon nitride, polysilicon, amorphous silicon, and silicon containing carbon as the material of the first embedded layer and using silicon oxide as the material of the second embedded layer, the alignment mark can be formed with high accuracy. .

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明に係る固体撮像素子を、裏面照射型のCMOS固体撮像素子に適用した場合の一実施の形態を示す。なお、図1は、画素がマトリックスじょうに配列された撮像領域とその周辺に形成された周辺回路部と含む要部の概略構成を示している。
本実施の形態に係る裏面照射型のCMOS固体撮像素子1は、半導体基板、例えばシリコン半導体基板2の撮像領域3に1つのフォトダイオードPDと複数のMOSトランジスタTr1 で構成された単位画素5がマトリックス状に複数形成され、周辺領域4に複数のCMOSトランジスタからなる周辺回路部6が形成されて成る。
FIG. 1 shows an embodiment in which the solid-state imaging device according to the present invention is applied to a backside illumination type CMOS solid-state imaging device. FIG. 1 shows a schematic configuration of a main part including an imaging region in which pixels are arranged in a matrix and a peripheral circuit unit formed around the imaging region.
In the backside illuminated CMOS solid-state imaging device 1 according to the present embodiment, a unit pixel 5 composed of one photodiode PD and a plurality of MOS transistors Tr1 is formed in a matrix in an imaging region 3 of a semiconductor substrate, for example, a silicon semiconductor substrate 2. A plurality of peripheral circuit portions 6 each including a plurality of CMOS transistors are formed in the peripheral region 4.

半導体基板2は薄膜化されており、フォトダイオードPDは半導体基板2の表面側から裏面側に至るように形成される。また、周辺回路部6のCMOSトランジスタTr2 も、それぞれ半導体基板2に形成した対のソース・ドレイン領域間上にゲート絶縁膜を介してゲート電極21を形成して構成される。半導体基板2の撮像領域3及び周辺領域4の表面上には、層間絶縁膜8を介して多層の配線層9は形成される。この多層配線層9は、フォトダイオードPD上に重なるように形成されて良い。さらに、配線層9上には固体撮像素子の機械的強度を保持するために、例えばシリコン基板などによる支持基板10が接着層11を介して貼り合わされる。一方、半導体基板2の裏面側には、反射防止膜12を介してカラーフィルタ14及びその上に各画素5に対応したオンチップレンズ15が形成される。このCMOS固体撮像素子1においては、基板裏面からオンチップレンズ15を通じてフォトダイオードPDに対して光が照射されるようになされる。   The semiconductor substrate 2 is thinned, and the photodiode PD is formed so as to extend from the front surface side to the back surface side of the semiconductor substrate 2. The CMOS transistor Tr2 in the peripheral circuit section 6 is also configured by forming a gate electrode 21 between a pair of source / drain regions formed on the semiconductor substrate 2 via a gate insulating film. A multilayer wiring layer 9 is formed on the surfaces of the imaging region 3 and the peripheral region 4 of the semiconductor substrate 2 via an interlayer insulating film 8. The multilayer wiring layer 9 may be formed so as to overlap the photodiode PD. Further, a support substrate 10 made of, for example, a silicon substrate is bonded to the wiring layer 9 via the adhesive layer 11 in order to maintain the mechanical strength of the solid-state imaging device. On the other hand, on the back side of the semiconductor substrate 2, a color filter 14 and an on-chip lens 15 corresponding to each pixel 5 are formed on the color filter 14 via an antireflection film 12. In the CMOS solid-state imaging device 1, light is irradiated to the photodiode PD from the back surface of the substrate through the on-chip lens 15.

そして、本実施の形態においては、特に、半導体基板2に表裏両面を平坦化したアライメントマーク17が形成される。このアライメントマーク17は、基板表面側から各画素5のフォトダイオードPDやMOSトランジスタTr1 、周辺回路部6のCMOSトランジスタTr2 、多層配線層9等の構成要素を形成するときと、これら基板表面側の構成要素のパターンに合わせて基板裏面側からカラーフィルタ14、オンチップレンズ15等の構成要素を形成するときのパターン合せに用いられる。アライメントマーク17は、半導体基板2の厚み方向(すなわち深さ方向)に基板表面から基板裏面に達するように形成した溝(いわゆるトレンチまたはヴィアホール)8内に、半導体基板2の例えばシリコンと識別可能な材料の埋込み層19を形成し、埋込み層19の表面及び裏面を半導体基板2の表面及び裏面と同一面となるようにして構成される。   In the present embodiment, in particular, the alignment mark 17 in which both the front and back surfaces are flattened is formed on the semiconductor substrate 2. The alignment mark 17 is formed on the substrate surface side when forming components such as the photodiode PD and the MOS transistor Tr1 of each pixel 5, the CMOS transistor Tr2 of the peripheral circuit section 6, and the multilayer wiring layer 9 from the substrate surface side. It is used for pattern matching when forming components such as the color filter 14 and the on-chip lens 15 from the back side of the substrate in accordance with the pattern of the components. The alignment mark 17 is distinguishable from, for example, silicon of the semiconductor substrate 2 in a groove (so-called trench or via hole) 8 formed so as to reach the substrate rear surface from the substrate surface in the thickness direction (that is, depth direction) of the semiconductor substrate 2. A buried layer 19 made of an appropriate material is formed, and the front and back surfaces of the buried layer 19 are configured to be flush with the front and back surfaces of the semiconductor substrate 2.

アライメントマーク17は、固体撮像素子内のいずれかの部分に形成されてもよいが、好ましくは撮像領域3及び周辺回路部6から離れた周辺のフィールド領域に20形成するのが適当である。製造時には、このアライメントマーク17を基準にして、すなわち、基板の表面側及び裏面側からアライメントマーク17を識別してパターン合わせが行われ、各フォトダイオード、MOSトランジスタ、多層配線層、カラーフィルタ、オンチップレンズ等の構成要素が形成される。   The alignment mark 17 may be formed in any part of the solid-state imaging device, but it is preferable to form 20 in a peripheral field region away from the imaging region 3 and the peripheral circuit unit 6. At the time of manufacture, the alignment mark 17 is used as a reference, that is, the alignment mark 17 is identified from the front surface side and the back surface side of the substrate, and pattern matching is performed. Each photodiode, MOS transistor, multilayer wiring layer, color filter, ON Components such as a chip lens are formed.

アライメントマーク17としては、シリコンと異なる材料、例えば酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、炭化シリコン(SiC)、酸化窒化シリコン(SiON)、酸化炭化シリコン(SiOC)、炭化窒化シリコン(SiCN),ポリシリコン等により形成することができる。   The alignment mark 17 is made of a material different from silicon, for example, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon carbide (SiC), silicon oxynitride (SiON), silicon oxide carbide (SiOC), silicon carbonitride (SiCN). , Polysilicon or the like.

本実施の形態のCMOS固体撮像素子1は、絶縁層を挟んで両面にシリコン層を有したいわゆるSOI基板を用いて構成することができる。SOI基板は、一方のシリコン層を支持基板としてその上面に絶縁層を介して素子形成部となる薄膜の他方のシリコン層を形成した通常のSOI基板で形成される。SOI基板を用いた場合は、薄膜のシリコン層が上記した半導体基板2に相当する。このときのアライメントマーク17は、絶縁層をエッチング阻止層として薄膜のシリコン層に、表面から絶縁層に達するようにエッチングにより溝18を形成し、この溝18内にシリコンと異なる上記材料の埋込み層19を埋め込んで形成される。薄膜のシリコン層の表面側からフォトダイオードPD、MOSトランジスタTr1 ,Tr2 、多層配線層9等の構成要素を形成し、支持基板10を貼り合せた後、他方のシリコン層、従ってシリコン基板を研磨、エッチング等により除去し、薄膜のシリコン層の裏面を露出させる。この裏面側にカラーフィルタ14、オンチップレンズ15等の構成要素が形成される。
なお、SOI基板を用いた場合、必要に応じて絶縁層を最終的に残すようにして固体撮像素子1を構成することができる。
The CMOS solid-state imaging device 1 according to the present embodiment can be configured using a so-called SOI substrate having silicon layers on both sides with an insulating layer interposed therebetween. The SOI substrate is formed of a normal SOI substrate in which one silicon layer is used as a supporting substrate and the other silicon layer of a thin film serving as an element forming portion is formed on an upper surface of the SOI substrate via an insulating layer. When an SOI substrate is used, a thin silicon layer corresponds to the semiconductor substrate 2 described above. At this time, the alignment mark 17 has a groove 18 formed by etching in a thin silicon layer using the insulating layer as an etching stop layer so as to reach the insulating layer from the surface, and an embedded layer of the above material different from silicon in the groove 18 19 is embedded. Components such as photodiode PD, MOS transistors Tr1, Tr2 and multilayer wiring layer 9 are formed from the surface side of the thin film silicon layer, and the supporting substrate 10 is bonded together, and then the other silicon layer, and hence the silicon substrate, is polished. The back surface of the thin silicon layer is exposed by etching or the like. Components such as the color filter 14 and the on-chip lens 15 are formed on the back side.
Note that when an SOI substrate is used, the solid-state imaging device 1 can be configured such that an insulating layer is finally left as necessary.

図2に裏面照射型のCMOS固体撮像素子1の単位画素5の具体的一例を示す。この例では、第1導電型、例えばn型のシリコン基板2に各画素領域31を区画するように第2導電型であるp型の半導体領域からなる画素分離領域32が形成される。画素領域31のn型半導体基板2は比較的に低不純物濃度のp型半導体領域で形成される。画素領域31のn型半導体基板2には、その表面にp型画素分離領域32に接続して一部画素領域31内に延在するようにp型半導体ウェル領域33が形成される。光電変換部となるフォトダイオードPDは、p型画素分離領域32及びp型半導体ウェル領域33により囲まれたn型半導体基板2で形成される。すなわち、フォトダイオードPDは、n型半導体領域2Aとその表面側の高不純物濃度のn+半導体領域2Bとにより形成される。n+半導体領域2Bの表面側の界面には、暗電流発生を抑制するための高不純物濃度のp型半導体領域からなるp+アキュミュレーション層34が形成される。さらに、各画素領域31に共通に、n型半導体基板2の裏面、すなわちn型半導体領域2Aの裏面側の界面に暗電流発生を抑制するための高不純物濃度のp半導体領域からなるp+アキュミュレーション層35が形成される。   FIG. 2 shows a specific example of the unit pixel 5 of the backside illumination type CMOS solid-state imaging device 1. In this example, a pixel isolation region 32 made of a p-type semiconductor region of the second conductivity type is formed so as to partition each pixel region 31 on a first conductivity type, eg, n-type silicon substrate 2. The n-type semiconductor substrate 2 in the pixel region 31 is formed of a p-type semiconductor region having a relatively low impurity concentration. A p-type semiconductor well region 33 is formed on the surface of the n-type semiconductor substrate 2 in the pixel region 31 so as to connect to the p-type pixel isolation region 32 and partially extend into the pixel region 31. The photodiode PD serving as a photoelectric conversion unit is formed of an n-type semiconductor substrate 2 surrounded by a p-type pixel isolation region 32 and a p-type semiconductor well region 33. That is, the photodiode PD is formed by the n-type semiconductor region 2A and the high impurity concentration n + semiconductor region 2B on the surface side thereof. A p + accumulation layer 34 made of a high impurity concentration p-type semiconductor region for suppressing dark current generation is formed at the interface on the surface side of the n + semiconductor region 2B. Further, in common with each pixel region 31, a p + accumulator made of a high impurity concentration p semiconductor region for suppressing dark current generation on the back surface of the n-type semiconductor substrate 2, that is, the interface on the back surface side of the n-type semiconductor region 2 A. The formation layer 35 is formed.

このフォトダイオードPDは、n+半導体領域2Bの表面及びn半導体領域2Aの裏面にp+アキュミュレーション層34及び35を有するので、いわゆるHAD(Hole Accumulation Diode)センサとして構成される。また、フォトダイオードPDは、n半導体領域2Aがp型半導体ウェル領域33の下方に延在するので、画素領域の全体にわたるように大面積で形成される。   Since the photodiode PD includes p + accumulation layers 34 and 35 on the front surface of the n + semiconductor region 2B and the back surface of the n semiconductor region 2A, the photodiode PD is configured as a so-called HAD (Hole Accumulation Diode) sensor. The photodiode PD is formed in a large area so as to cover the entire pixel region because the n semiconductor region 2A extends below the p-type semiconductor well region 33.

一方、MOSトランジスタTr1 は、p型半導体ウェル領域33に形成される。すなわち、1画素を1フォトダイオードPDと4つのMOSトランジスタで構成するときは、MOSトランジスタTr1 は、読出しトランジスタ、リセットトランジスタ、アンプトランジスタ及び垂直選択トランジスタを有する。図2では、p型半導体ウェル領域33内にフォトダイオードに近接して一方のn+ソース・ドレイン領域37が形成され、この一方のn+ソース・ドレイン領域37と他方のソース・ドレイン領域を兼ねるフォトダイオードPDのn+半導体領域2B間のp型半導体ウェル領域33上にゲート絶縁膜を介してゲート電極7が形成されて読出しトランジスタTr11が形成される。p型半導体ウェル領域3の他部には、各対応したn+ソース・ドレイン領域38、39が形成され、両n+ソース・ドレイン領域38及び39間のp型半導体ウェル領域33上にゲート絶縁膜を介してゲート電極7が形成されて、他のMOSトランジスタ、すなわちリセットトランジスタTr12,アンプトランジスタTr13,垂直選択トランジスタTr14が形成される。   On the other hand, the MOS transistor Tr 1 is formed in the p-type semiconductor well region 33. That is, when one pixel is composed of one photodiode PD and four MOS transistors, the MOS transistor Tr1 has a read transistor, a reset transistor, an amplifier transistor, and a vertical selection transistor. In FIG. 2, one n + source / drain region 37 is formed in the p-type semiconductor well region 33 in the vicinity of the photodiode, and the photodiode serving as one n + source / drain region 37 and the other source / drain region is formed. A gate electrode 7 is formed on the p-type semiconductor well region 33 between the n + semiconductor region 2B of the PD via a gate insulating film, and a read transistor Tr11 is formed. Corresponding n + source / drain regions 38 and 39 are formed in the other part of the p-type semiconductor well region 3, and a gate insulating film is formed on the p-type semiconductor well region 33 between the n + source / drain regions 38 and 39. Thus, the gate electrode 7 is formed, and other MOS transistors, that is, a reset transistor Tr12, an amplifier transistor Tr13, and a vertical selection transistor Tr14 are formed.

そして、半導体基板2の表面には、例えば酸化シリコン膜等による層間絶縁膜8を介して多層配線9が形成され、層間絶縁膜8上に例えばシリコン基板による支持基板10が接合される。半導体基板2の裏面の光照射面41には、反射防止膜12が形成され、この反射防止膜12の上にカラーフィルタ14を介してオンチップレンズ15が形成される。   A multilayer wiring 9 is formed on the surface of the semiconductor substrate 2 via an interlayer insulating film 8 made of, for example, a silicon oxide film, and a support substrate 10 made of, for example, a silicon substrate is bonded onto the interlayer insulating film 8. An antireflection film 12 is formed on the light irradiation surface 41 on the back surface of the semiconductor substrate 2, and an on-chip lens 15 is formed on the antireflection film 12 via a color filter 14.

次に、図3〜図7を用いて上述した裏面照射型のCMOS固体撮像素子1の製造方法の一実施の形態を説明する。
本実施の形態においては、先ず、図3Aに示すように、絶縁層51の両面にシリコン層52及び53を有するSOI基板54を用いる。ここでは、シリコン層53がシリコン基板となり、この基板53上に絶縁層51を介して薄膜のシリコン層52を形成したSOI基板54を用いる。この絶縁層53は、シリコン層52をエッチングする後工程でエッチング阻止層となるもので、シリコンと異なるエッチング比をもつ材料で形成する。本例では絶縁層51をシリコン酸化層で形成される。
Next, an embodiment of a method of manufacturing the backside illumination type CMOS solid-state imaging device 1 described above will be described with reference to FIGS.
In the present embodiment, first, as shown in FIG. 3A, an SOI substrate 54 having silicon layers 52 and 53 on both surfaces of an insulating layer 51 is used. Here, an SOI substrate 54 in which a silicon layer 53 is a silicon substrate and a thin silicon layer 52 is formed on the substrate 53 with an insulating layer 51 interposed therebetween is used. This insulating layer 53 becomes an etching stop layer in a later process of etching the silicon layer 52, and is formed of a material having an etching ratio different from that of silicon. In this example, the insulating layer 51 is formed of a silicon oxide layer.

次に、図3Bに示すように、SOI基板54の一方のシリコン層(表面側のシリコン層)52にアライメントマークのパターンと同じパターンの溝18をシリコン層52の厚さ方向(いわゆる深さ方向)に形成する。すなわち、シリコン層52の所要の領域、本例では各撮像チップの周辺部のフィールド領域に対応する領域20に、シリコン層52の表面52aから裏面52bに達するように、アライメントマークと同じパターンの溝18を形成する。このとき、絶縁層51がエッチング阻止層として作用し、絶縁層51上までエッチングして溝18を形成する。   Next, as shown in FIG. 3B, a groove 18 having the same pattern as the alignment mark pattern is formed in one silicon layer (surface-side silicon layer) 52 of the SOI substrate 54 in the thickness direction of the silicon layer 52 (so-called depth direction). ) To form. That is, a groove having the same pattern as the alignment mark is formed so as to reach a required region of the silicon layer 52, in this example, the region 20 corresponding to the field region in the peripheral portion of each imaging chip so as to reach the back surface 52b from the front surface 52a of the silicon layer 52 18 is formed. At this time, the insulating layer 51 acts as an etching stop layer, and the groove 18 is formed by etching up to the insulating layer 51.

次に、図4Cに示すように、シリコン層52の溝18内に例えばCVD法等によりシリコンと識別可能でかつシリコンとエッチング比がとれる材料、本例では酸化シリコン膜19aを埋め込む。このとき、酸化シリコン膜19aは、溝18内を充填すると共に、シリコン層52の表面上にも堆積する。
次いで、図4Dに示すように、シリコン層52の上面の酸化シリコン膜19aをエッチバック等により除去して、酸化シリコン膜19aによる埋込み層19を形成してアライメントマーク17を形成する。このとき、アライメントマーク17の面はシリコン層の表面52aと同一面となる。
Next, as shown in FIG. 4C, a material that can be distinguished from silicon and has an etching ratio with silicon, for example, a silicon oxide film 19a in this example, is buried in the groove 18 of the silicon layer 52. At this time, the silicon oxide film 19 a fills the trench 18 and is also deposited on the surface of the silicon layer 52.
Next, as shown in FIG. 4D, the silicon oxide film 19a on the upper surface of the silicon layer 52 is removed by etching back or the like to form the buried layer 19 with the silicon oxide film 19a, thereby forming the alignment mark 17. At this time, the surface of the alignment mark 17 is flush with the surface 52a of the silicon layer.

次に、図5Eに示すように、アライメントマーク17を基準として、シリコン層52の撮像領域3に表面側から画素分離領域、半導体ウェル領域、フォトダイオードPD、MOSトランジスタTr1 、周辺領域4のCMOSトランジスタTr2 等を形成し、さらに、アライメントマーク17を基準として、撮像領域3及び周辺領域4上に層間絶縁膜8を介して多層の配線層9を形成する。   Next, as shown in FIG. 5E, the pixel separation region, the semiconductor well region, the photodiode PD, the MOS transistor Tr1, and the CMOS transistor in the peripheral region 4 from the surface side to the imaging region 3 of the silicon layer 52 with the alignment mark 17 as a reference. Tr2 and the like are formed, and a multilayer wiring layer 9 is formed on the imaging region 3 and the peripheral region 4 via the interlayer insulating film 8 with the alignment mark 17 as a reference.

次に、図5Fに示すように、シリコン層52側の層間絶縁膜8上に、支持基板10を貼り合せるために例えば有機膜や、SOG材料からなる接着層11を形成する。
次に、図6Gに示すように、接着層11を介して例えばシリコンSiや酸化シリコンSiO等からなる支持基板11とSOI基板54の上の層間絶縁膜8とを貼り合せる。
Next, as shown in FIG. 5F, for example, an organic film or an adhesive layer 11 made of an SOG material is formed on the interlayer insulating film 8 on the silicon layer 52 side in order to bond the support substrate 10.
Next, as shown in FIG. 6G, the support substrate 11 made of, for example, silicon Si or silicon oxide SiO 2 and the interlayer insulating film 8 on the SOI substrate 54 are bonded via the adhesive layer 11.

次に、図6Hに示すように、SOI基板54を反転させる。
次に、図7Iに示すように、シリコン層(シリコン基板)53をフォトダイオードPDが表層に臨むように、研磨、エッチング等により酸化シリコン層51とエッチング選択比を取りながら精度良く除去氏、続いてエッチング阻止層である酸化シリコン層51をシリコンとエッチング選択比を取りながら除去する。これによって、薄膜のシリコン層52の裏面52bが露出する。
Next, as shown in FIG. 6H, the SOI substrate 54 is inverted.
Next, as shown in FIG. 7I, the silicon layer (silicon substrate) 53 is removed with high precision while taking the etching selectivity with the silicon oxide layer 51 by polishing, etching or the like so that the photodiode PD faces the surface layer. Then, the silicon oxide layer 51, which is an etching stop layer, is removed while maintaining an etching selectivity with silicon. As a result, the back surface 52b of the thin silicon layer 52 is exposed.

次に、図7Jに示すように、薄膜のシリコン層52の裏面52bの全面に反射防止膜12を形成し、さらにアライメントマーク17を基準にしてフォトダイオードPDと位置整合するように、カラーフィルタ14及びオンチップレンズ15を形成する。   Next, as shown in FIG. 7J, the antireflection film 12 is formed on the entire back surface 52b of the thin silicon layer 52, and the color filter 14 is aligned with the photodiode PD with the alignment mark 17 as a reference. And the on-chip lens 15 is formed.

次に、図示せざるも、このウェハをスクライブラインから分離して各撮像チップ、すなわち図1に示す裏面照射型のCMOS固体撮像素子1を得る。   Next, although not shown, the wafer is separated from the scribe line to obtain each imaging chip, that is, the back-illuminated CMOS solid-state imaging device 1 shown in FIG.

なお、アライメントマーク17は、各撮像チップ毎に形成する以外に、露光工程でのステッパーの各1ショット露光領域毎に、撮像素子に影響を与えない複数箇所に形成することも可能である。また、アライメントマーク17の形成場所としては、各撮像チップを分離するためのスクライブライン上に形成するようにしても良い。   In addition to forming the alignment mark 17 for each imaging chip, it is also possible to form the alignment mark 17 at a plurality of locations that do not affect the imaging device for each one-shot exposure area of the stepper in the exposure process. The alignment mark 17 may be formed on a scribe line for separating each imaging chip.

上例では、裏面52b側から形成する構成要素は、カラーフィルタ14、オンチップレンズ15としたが、原理的には表面52a側から形成したフォトダイオードPD等の構成要素を、裏面52b側から形成することも可能である。
上例では、SOI基板を用いて固体撮像素子1を製造したが、シリコンのバルク基板を用いて同様に製造することが可能である。その場合、溝18は基板の一定深さまで形成するようになし、シリコン基板の薄膜化では、フォトダイオードPDが表層にくるように基板裏面を研磨、エッチングして薄膜化する。
In the above example, the components formed from the back surface 52b side are the color filter 14 and the on-chip lens 15. However, in principle, the components such as the photodiode PD formed from the front surface 52a side are formed from the back surface 52b side. It is also possible to do.
In the above example, the solid-state imaging device 1 is manufactured using the SOI substrate, but it can be manufactured similarly using a silicon bulk substrate. In that case, the groove 18 is formed to a certain depth of the substrate, and when the silicon substrate is thinned, the back surface of the substrate is polished and etched so that the photodiode PD is on the surface layer.

上述の本実施の形態に係る裏面照射型のCMOS固体撮像素子1によれば、シリコン基板2に基板両面と同一面を有するように形成した埋込み層19によるアライメントマーク17を設けることにより、表面側からフォトダイオードPD、MOSトランジスタTr1 ,CMOSトランジスタTr2 、多層の配線層9などの構成要素を形成する際、また裏面側からカラーフィルタ14、オンチップレンズ15等の構成要素を形成する際に、塗布材料の塗布むらの発生がなく、パターン不良が発生しない精度の良いこれらの構成要素を形成することができる。また、光学的にコントラストが取れるシリコン以外の材料で埋込み層19を埋設してアライメントマーク17を形成することにより、通常の露光装置において表裏面のアライメントを実施することができる。従って、構成要素のパターン不良がなく、信頼性の高い裏面照射型のCMOS固体撮像素子を提供することができる。
SOI基板54を用いて裏面照射型のCMOS固体撮像素子1を構成するときは、SOI基板54の絶縁層51が溝18の形成に際のエッチング阻止層として作用し、溝18を一定深さで形成することができる。そしてこの溝18内に埋込み層を埋設してアライメントマーク17が形成されるので、表面側のシリコン層53を薄膜化した際に、裏面側の薄膜のシリコン層42の裏面表層に凹凸が発生せず、平坦化された基板面となる。従って、構成要素のパターン不良がなく、信頼性の高い裏面照射型のCMOS固体撮像素子を提供することができる。
According to the back-illuminated CMOS solid-state imaging device 1 according to the above-described embodiment, the surface side is provided by providing the alignment mark 17 with the embedded layer 19 formed on the silicon substrate 2 so as to have the same surface as both surfaces of the substrate. When forming components such as photodiode PD, MOS transistor Tr1, CMOS transistor Tr2 and multilayer wiring layer 9 from the back, and when forming components such as color filter 14 and on-chip lens 15 from the back side These constituent elements can be formed with high accuracy so that there is no occurrence of uneven application of the material and no pattern defect occurs. Further, by embedding the buried layer 19 with a material other than silicon that can be optically contrasted to form the alignment mark 17, the front and back surfaces can be aligned in a normal exposure apparatus. Therefore, it is possible to provide a highly reliable back-illuminated CMOS solid-state imaging device that has no pattern defects in the constituent elements.
When the back-illuminated CMOS solid-state imaging device 1 is configured using the SOI substrate 54, the insulating layer 51 of the SOI substrate 54 acts as an etching blocking layer when forming the groove 18, and the groove 18 is formed at a constant depth. Can be formed. Then, since the buried layer is buried in the groove 18 to form the alignment mark 17, when the silicon layer 53 on the front surface side is thinned, irregularities are generated on the back surface layer of the silicon layer 42 of the thin film on the back surface side. Instead, it becomes a flattened substrate surface. Therefore, it is possible to provide a highly reliable back-illuminated CMOS solid-state imaging device that has no pattern defects in the constituent elements.

次に、図8から図10を用いてアライメントマーク17の構造に関してさらに説明する。図8Aは、アライメントマーク17の断面構造を示し、前述の図3Dの工程に相当する。フォトダイオードPDが形成されるシリコン層52の表面側からエッチングで溝(いわゆるトレンチ、あるいはヴィアホール)18を形成する。SOI基板54を用いた場合には、絶縁層(例えばSiO層)51とエッチング選択比をとることができるため、精度よく溝18の深さを制御することができる。 Next, the structure of the alignment mark 17 will be further described with reference to FIGS. FIG. 8A shows a cross-sectional structure of the alignment mark 17 and corresponds to the process of FIG. 3D described above. A groove (so-called trench or via hole) 18 is formed by etching from the surface side of the silicon layer 52 where the photodiode PD is formed. When the SOI substrate 54 is used, the depth of the groove 18 can be controlled with high accuracy because the etching selectivity with the insulating layer (for example, SiO 2 layer) 51 can be obtained.

溝18を形成した後、シリコン以外の材料、例えば酸化シリコン(SiO)、窒化シリコン(SiN)、酸化窒化シリコン(SiON)、炭化シリコン(SiC)、酸化炭化シリコン(SiOC)、炭化窒化シリコン(SiCN),ポリシリコンなどの材料を溝18内に、例えばCVD法や塗布法によって埋設する。このとき、溝18に起因した段差を発生させないために、アライメントマーク17のアスペクト比A:B(図10参照)は、1:1以上(つまり、溝18の溝幅Bに対する溝深さAの比=A/Bが1.0以上)に設定することが好ましい。これは次のような理由による。アスペクト比(A/B比)が1.0以上のときは、図10Aに示すように、埋込み層19の材料を溝深さAの1/2の膜厚(A/2)で成膜しも段差が発生しない。これに対して、アスペクト比(A/B比)が1.0より小さくなると、図10Bに示すように、埋込み層19の材料を溝深さAの1/2の膜厚(A/2)で成膜すると段差が発生する。
アライメントマーク17のアスペクト比の上限は、絶縁膜の埋め込みの特性限界からA/B=50とするのが好ましい。
なお、シリコン層52の表面上に成膜されたアライメントマーク部以外の上記材料膜は、例えばCMP(化学的機械的研磨)法やEB(エッチバック)法で除去する(図4C,D参照)。
After the groove 18 is formed, a material other than silicon, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon carbide (SiC), silicon oxycarbide (SiOC), silicon carbonitride ( A material such as SiCN) or polysilicon is buried in the groove 18 by, for example, a CVD method or a coating method. At this time, in order not to generate a step due to the groove 18, the aspect ratio A: B (see FIG. 10) of the alignment mark 17 is 1: 1 or more (that is, the groove depth A with respect to the groove width B of the groove 18). The ratio is preferably set to A / B is 1.0 or more. This is due to the following reason. When the aspect ratio (A / B ratio) is 1.0 or more, as shown in FIG. 10A, the material of the buried layer 19 is formed with a film thickness (A / 2) that is ½ of the groove depth A. No step occurs. On the other hand, when the aspect ratio (A / B ratio) is smaller than 1.0, as shown in FIG. 10B, the material of the buried layer 19 is ½ of the groove depth A (A / 2). When forming a film, a step is generated.
The upper limit of the aspect ratio of the alignment mark 17 is preferably set to A / B = 50 from the characteristic limit of embedding an insulating film.
The material film other than the alignment mark portion formed on the surface of the silicon layer 52 is removed by, for example, a CMP (Chemical Mechanical Polishing) method or an EB (etchback) method (see FIGS. 4C and D). .

このように、アライメントマーク17の溝18のアスペクト比(A/B)を1.0以上に選定することにより、基板を裏面側からシリコンを薄膜化してアライメントマーク17が露出しても、アライメントマーク17の露出面に凹凸が発生しない。さらにシリコンとのコントラストがとれるため、裏面形成時の塗布膜系の不良が発生せず、精度よく表面側のパターンとアライメントすることができる。
なお、図10において、場合によっては、溝18を絶縁層51内に入るように、少しオーバーエッチングして形成し、アライメントマークを出っ張らすこともできる。この方が、良好にアライメントがとれる場合がある。
As described above, by selecting the aspect ratio (A / B) of the groove 18 of the alignment mark 17 to be 1.0 or more, the alignment mark 17 is exposed even if the silicon is thinned from the back side and the alignment mark 17 is exposed. No unevenness occurs on the exposed surface of 17. Further, since contrast with silicon can be obtained, there is no defect in the coating film system at the time of forming the back surface, and alignment with the pattern on the front surface side can be performed with high accuracy.
In FIG. 10, depending on the case, the groove 18 may be formed by slightly over-etching so as to enter the insulating layer 51, and the alignment mark may be projected. This may provide better alignment.

図8B及び図8Cに、図8Aのアライメントマーク17を上面から見たパターン形状の例を示す。図8Bのアライメントマーク17は、細長い長方形をなす複数の線状部17aを平行配列したパターン形状とした場合である。図8Cのアライメントマーク17は、円形の複数の粒状部17bを配列したパターン形状とすいた場合である。この場合、複数の粒状部17bを縦方向に配列した粒状列17bbを複数配列したパターン形状としており、複数(例えば5つ)の粒状列17bbで、図8Bの1本分の線状部17aに相当する。図10Bに示すような段差を発生させないためにアスペクト比A/Bを大きくした場合、シリコン酸化膜19aの埋設が厳しくなる可能性がある。このような場合には、図8Cに示す円形の粒状部17bによるパターンを適用することが好ましい。粒状部17aを並べることにより、あたかも1つの細長い長方形にパターンのように検出される。   8B and 8C show examples of pattern shapes when the alignment mark 17 of FIG. 8A is viewed from above. The alignment mark 17 in FIG. 8B is a case where a plurality of linear portions 17a having a long and narrow rectangular shape are formed in parallel. The alignment mark 17 in FIG. 8C is a case where the pattern shape is an array of a plurality of circular granular portions 17b. In this case, a pattern shape is formed by arranging a plurality of granular rows 17bb in which a plurality of granular portions 17b are arranged in the vertical direction, and a plurality of (for example, five) granular rows 17bb are formed on one linear portion 17a in FIG. 8B. Equivalent to. When the aspect ratio A / B is increased so as not to cause a step as shown in FIG. 10B, the burying of the silicon oxide film 19a may become severe. In such a case, it is preferable to apply a pattern formed by circular granular portions 17b shown in FIG. 8C. By arranging the granular portions 17a, it is detected as a pattern in one elongated rectangle.

また、アスペクト比A/Bが大きい場合には、図9Aに示すように、中間を除いた環状長方形のパターンにアライメントマーク17を形成することができる。さらに、図9Aのパターンにおいて、4隅部分Qにボイド発生の虞がある。このときには、図9Bに示すように、ボイド発生を抑制するために、4隅部分を削除した長方形パターンのアライメントマーク17とすることができる。この場合には、各辺へのシリコン酸化膜17aが埋設し易くなる。   When the aspect ratio A / B is large, as shown in FIG. 9A, the alignment mark 17 can be formed in an annular rectangular pattern excluding the middle. Furthermore, in the pattern shown in FIG. 9A, there is a risk of voids occurring at the four corners Q. At this time, as shown in FIG. 9B, in order to suppress the generation of voids, the alignment mark 17 can be a rectangular pattern from which the four corner portions are deleted. In this case, the silicon oxide film 17a is easily embedded in each side.

図11は、本発明に係る固体撮像素子のアライメントマークの部分の他の実施の形態を示す。前述の図8Aで示すアライメントマーク17をシリコン酸化膜で埋設して形成した場合、SOI基板54の裏面側を薄膜化する工程の中で、エッチング阻止層であるシリコン層51をエッチングする際に、アライメントマーク17となるシリコン酸化層52をも一部同時にエッチングしてしまう虞がある。この対策に適した構成を図11に示す。   FIG. 11 shows another embodiment of the alignment mark portion of the solid-state imaging device according to the present invention. When the alignment mark 17 shown in FIG. 8A described above is formed by being embedded with a silicon oxide film, during the process of thinning the back surface side of the SOI substrate 54, when etching the silicon layer 51 as an etching blocking layer, There is a possibility that a part of the silicon oxide layer 52 to be the alignment mark 17 is etched at the same time. A configuration suitable for this measure is shown in FIG.

本実施の形態においては、SOI基板54の素子形成部となる一方のシリコン層52側に形成した溝18の内面に、シリコン酸化層51とエッチング選択比を有する第1材料による薄膜57をライナー(裏打ち)膜として形成し、その後溝17内に第1材料の薄膜57と異なる第2材料の埋め込み層19を埋設形成して、多層構造のアライメントマーク17を形成する。第1材料としては、SiN,SiC,SiOC等の絶縁材料を用いることができる。第2材料は、第1材料と異なり且つ第1材料とエッチング選択比を有する材料、本例ではSiOを用いることができる。SOI基板54の絶縁層51としてSiO層以外の絶縁層で形成されるときは、第1材料としてSiOを用いることができる。第1材料、第2材料は、上記の材料に限定されるものではない。
本実施の形態の多層構造のアライメントマーク17によれば、SOI基板54の裏面からシリコン酸化層51をエッチングする際に、埋め込み層19であるリコン酸化膜19aがエッチングされることがなく、正常なアライメントマーク17が形成できる。
In the present embodiment, a thin film 57 made of a first material having an etching selectivity with respect to the silicon oxide layer 51 is provided on the inner surface of the groove 18 formed on the side of one silicon layer 52 to be an element forming portion of the SOI substrate 54 (liner ( Then, a buried layer 19 made of a second material different from the thin film 57 made of the first material is buried in the groove 17 to form an alignment mark 17 having a multilayer structure. As the first material, an insulating material such as SiN, SiC, or SiOC can be used. As the second material, a material different from the first material and having an etching selectivity with the first material, in this example, SiO can be used. When the insulating layer 51 of the SOI substrate 54 is formed of an insulating layer other than the SiO 2 layer, SiO can be used as the first material. The first material and the second material are not limited to the above materials.
According to the alignment mark 17 having the multilayer structure of the present embodiment, when the silicon oxide layer 51 is etched from the back surface of the SOI substrate 54, the recon oxide film 19a as the buried layer 19 is not etched, and the normal alignment mark 17 is normal. An alignment mark 17 can be formed.

図12は、本発明に係る固体撮像素子のアライメントマークの部分の他の実施の形態を示す。本実施の形態においては、前述の図11の多層構造のアライメントマーク17において、その溝18内の開口付近の第1材料の薄膜57を除去して構成される。
本実施の形態の多層構造のアライメントマーク17によれば、第1材料の薄膜57の形成において、この薄膜57がシリコン層52の表面に一部延長して形成されたとしても、最終的に溝18内の開口付近には薄膜57が形成されないようにしたので、シリコン層52の表面の平坦性を確保することができる。
FIG. 12 shows another embodiment of the alignment mark portion of the solid-state imaging device according to the present invention. In the present embodiment, the multi-layered alignment mark 17 shown in FIG. 11 is formed by removing the first material thin film 57 in the vicinity of the opening in the groove 18.
According to the alignment mark 17 of the multilayer structure of the present embodiment, even when the thin film 57 is formed to extend partially on the surface of the silicon layer 52 in the formation of the thin film 57 of the first material, the groove is finally formed. Since the thin film 57 is not formed in the vicinity of the opening in 18, the flatness of the surface of the silicon layer 52 can be ensured.

図13〜図16は、本発明に係る固体撮像素子、すなわち前述と同様の裏面照射型のCMOS固体撮像素子の更に他の実施の形態を示す。同図ではアライメントマークの部分のみを、その製造工程と共に示す。
前述のアライメントマーク17をシリコン酸化膜で埋設して形成した場合、アライメントマーク形成後の素子、配線層を形成する工程において、アライメントマーク17となる溝18中に埋設したシリコン酸化膜19aがエッチングされ、膜はがれ、層間膜のエッチングなどが発生する虞がある。さらに、裏面素子を作り込む際に、シリコン層52の表面側に素子、多層配線層などを形成したSOI基板54と、支持基板10とを貼り合わせた後、裏面研削工程(シリコン基板を機械的に削り、薄くする工程)や裏面研削工程後のCMP(化学的機械的研磨)工程、その後にSi剥離の為の薬液処理を行い、その後、SOI基板のエッチング阻止層であるシリコン酸化層51を濃度の高いフッ酸を用いて剥離する。このフッ酸によるシリコン酸化層51のエッチング除去のとき、図17に示すように、アライメントマーク17となる溝18内のシリコン酸化膜19aがエッチングされ、さらにはシリコン層52の表面側に形成した層間絶縁膜、多層配線からなる表面形成層79までもエッチングし、空洞82が形成されてしまう虞がある。本実施の形態は、この対策に適するものである。
13 to 16 show still another embodiment of the solid-state imaging device according to the present invention, that is, a back-illuminated CMOS solid-state imaging device similar to that described above. In the figure, only the alignment mark portion is shown together with its manufacturing process.
When the alignment mark 17 is formed by being embedded with a silicon oxide film, the silicon oxide film 19a embedded in the groove 18 to be the alignment mark 17 is etched in the step of forming the element and the wiring layer after the alignment mark is formed. The film may be peeled off and the interlayer film may be etched. Further, when the back surface element is formed, the SOI substrate 54 on which the element, the multilayer wiring layer and the like are formed on the surface side of the silicon layer 52 and the support substrate 10 are bonded together, and then the back surface grinding process (the silicon substrate is mechanically bonded). A chemical mechanical polishing (CMP) process after the back grinding process, a chemical treatment for removing Si, and then a silicon oxide layer 51 which is an etching prevention layer of the SOI substrate. Peel off using highly concentrated hydrofluoric acid. When the silicon oxide layer 51 is removed by this hydrofluoric acid, as shown in FIG. 17, the silicon oxide film 19a in the groove 18 to be the alignment mark 17 is etched, and further, an interlayer formed on the surface side of the silicon layer 52. Even the surface forming layer 79 made of the insulating film and the multilayer wiring may be etched to form the cavity 82. The present embodiment is suitable for this countermeasure.

すなわち、本実施の形態においては、先ず、図13Aに示すように、前述と同様のシリコン酸化層51を挟んで両面にシリコン層52及び53を有したSOIキバン4を用いる。このSOI基板54の一方のシリコン層52の表面に熱シリコン酸化膜71、シリコン窒化膜72及びシリコン酸化膜73を形成し、このシリコン酸化膜73上にアライメントマークを形成するための所望パターンのレジストマスク(図示せず)を形成する。レジストマスクは、フォトレジスト膜を形成し、リソグラフィ法を用いパターニングして形成される。このレジストマスクを介して、下層に形成されているシリコン酸化膜73、シリコン窒化膜72からなるいわゆるハードマスク75をドライエッチング法でパターニングし、アライメントマークのパターンに対応した開口74を形成する。このときのハードマスク75は、後述する深い溝18を形成するために必要となる。   That is, in the present embodiment, first, as shown in FIG. 13A, an SOI substrate 4 having silicon layers 52 and 53 on both sides with a silicon oxide layer 51 similar to the above is used. A thermal silicon oxide film 71, a silicon nitride film 72, and a silicon oxide film 73 are formed on the surface of one silicon layer 52 of the SOI substrate 54, and a resist having a desired pattern for forming an alignment mark on the silicon oxide film 73. A mask (not shown) is formed. The resist mask is formed by forming a photoresist film and patterning using a lithography method. Through this resist mask, a so-called hard mask 75 made of a silicon oxide film 73 and a silicon nitride film 72 formed in the lower layer is patterned by a dry etching method to form an opening 74 corresponding to the pattern of the alignment mark. The hard mask 75 at this time is necessary to form the deep groove 18 described later.

次に、図13Bに示すように、シリコン酸化膜73及びシリコン窒化膜72からなるハードマスク75を介して、素子を形成する活性層となるシリコン層72を選択エッチングしてシリコン酸化層51に達する溝18を形成する。そして、ハードマスク65を例えば薬液処理などで一部シリコン窒化膜72が薄く残るように剥離する。なお、ハードマスク75は、剥離を行わずに次の工程処理を行ってもよい。   Next, as shown in FIG. 13B, the silicon layer 72 that becomes an active layer for forming an element is selectively etched through the hard mask 75 including the silicon oxide film 73 and the silicon nitride film 72 to reach the silicon oxide layer 51. A groove 18 is formed. Then, the hard mask 65 is peeled off such that a part of the silicon nitride film 72 remains thin by, for example, chemical treatment. Note that the hard mask 75 may be subjected to the next process without being peeled off.

次に、図13Cに示すように、溝18内に例えば減圧TEOS(有機シラン)膜、すなわち減圧CVDのシリコン酸化膜19aを充填する。このとき、ハードマスクとして用いたシリコン窒化膜72上にもシリコン酸化膜18aは堆積する。   Next, as shown in FIG. 13C, the trench 18 is filled with, for example, a low pressure TEOS (organosilane) film, that is, a low pressure CVD silicon oxide film 19a. At this time, the silicon oxide film 18a is also deposited on the silicon nitride film 72 used as the hard mask.

次に、図14Dに示すように、溝18内のシリコン酸化膜18aのみを残し、CMP(化学的機械的研磨)法を用いて、表面に堆積されているシリコン酸化膜19aを、ハードマスクとして用いたシリコン窒化膜72が露出するまで研磨する。   Next, as shown in FIG. 14D, only the silicon oxide film 18a in the trench 18 is left, and the silicon oxide film 19a deposited on the surface is used as a hard mask by CMP (Chemical Mechanical Polishing) method. Polishing is performed until the used silicon nitride film 72 is exposed.

次に、図14Eに示すように、フッ酸などの薬液処理を行い、溝18内に埋設されているシチコン酸化膜19aの一部を所要の深さまで除去する。本例では溝18に埋設したシリコン酸化膜19aの表面を、SOI基板54側のシリコン層52が露出程度までエッチングし、溝18の開口に段差66を形成する。   Next, as shown in FIG. 14E, a chemical solution treatment such as hydrofluoric acid is performed to remove a part of the silicon oxide film 19a embedded in the groove 18 to a required depth. In this example, the surface of the silicon oxide film 19 a embedded in the groove 18 is etched to the extent that the silicon layer 52 on the SOI substrate 54 side is exposed, and a step 66 is formed in the opening of the groove 18.

次に、図14Fに示すように、溝18の段差66を埋め込むように全面にSOI基板54のエッチング阻止層となるシリコン酸化層51及び溝18に埋設されたシリコン酸化膜18aとエッチング選択比が異なる材料層、例えばシリコン窒化膜78を形成する。本例では減圧CVD法を用いてシリコン窒化膜78を形成する。   Next, as shown in FIG. 14F, the etching selectivity ratio between the silicon oxide layer 51 serving as an etching stop layer of the SOI substrate 54 and the silicon oxide film 18a buried in the groove 18 is filled on the entire surface so as to fill the step 66 of the groove 18. A different material layer, for example, a silicon nitride film 78 is formed. In this example, the silicon nitride film 78 is formed by using a low pressure CVD method.

次に、図15Gに示すように、溝18内(すなわち溝開口付近)のシリコン窒化膜78が残るようにシリコン層52表面上のシリコン窒化膜78及びハードマスクとして用いたシリコン窒化膜52を例えば熱リン酸処理により剥離する。残すシリコン窒化膜78の膜厚は、後述のシリコン酸化膜19aがエッチングされるときに充分エッチングストッパとなり得る5nm以上とする。シリコン窒化膜78の膜厚の上限は、アライメントマークのバリエーションと、SiNCVD特性を考慮して1000nm程度とすることができる。なお、熱リン酸処理に限らず、例えばフッ酸グリセロール、フッ酸エチレングリコールなどの混合液を用いてもよい。このようにして、溝18内にシリコン酸化膜19a及びシリコン窒化膜78が充填されアライメントマーク17が形成される。   Next, as shown in FIG. 15G, for example, the silicon nitride film 78 on the surface of the silicon layer 52 and the silicon nitride film 52 used as a hard mask are formed so that the silicon nitride film 78 in the groove 18 (that is, near the groove opening) remains. Peel off by hot phosphoric acid treatment. The film thickness of the remaining silicon nitride film 78 is set to 5 nm or more that can sufficiently serve as an etching stopper when a silicon oxide film 19a described later is etched. The upper limit of the thickness of the silicon nitride film 78 can be about 1000 nm in consideration of alignment mark variations and SiNCVD characteristics. It should be noted that the present invention is not limited to hot phosphoric acid treatment, and a mixed liquid such as glycerol hydrofluoric acid or ethylene glycol hydrofluoric acid may be used. In this way, the trench 18 is filled with the silicon oxide film 19a and the silicon nitride film 78, and the alignment mark 17 is formed.

次に、アライメントマーク17を用いてシリコン層52に素子分離領域を形成し、さらに図15Hに示すように、シリコン層52の表面側に素子(例えばMOSトランジスタ、フォトダイオードなど)を形成し、さらにゲート絶縁膜、ゲート電極、層間前絶縁膜を介して多層配線を形成した、いわゆる表面形成層79を形成する。   Next, an element isolation region is formed in the silicon layer 52 using the alignment mark 17, and an element (for example, a MOS transistor, a photodiode, or the like) is formed on the surface side of the silicon layer 52 as shown in FIG. 15H. A so-called surface formation layer 79 in which a multilayer wiring is formed through a gate insulating film, a gate electrode, and an interlayer pre-insulating film is formed.

次に、図15Iに示すように、SOI基板54の表面形成層79側に接着層11を介して支持基板10を貼り合わせる。
次にで、図16Jに示すように、裏面研削処理、CMP処理、薬液によるエッチング処理などを行い、エッチング阻止層であるシリコン酸化層51が露出するまで、シリコン層53を除去する。
Next, as shown in FIG. 15I, the support substrate 10 is bonded to the surface formation layer 79 side of the SOI substrate 54 via the adhesive layer 11.
Next, as shown in FIG. 16J, a back surface grinding process, a CMP process, an etching process using a chemical solution, and the like are performed, and the silicon layer 53 is removed until the silicon oxide layer 51 as an etching prevention layer is exposed.

次に、シリコン酸化層51をエッチング除去する。このエッチングを濃度の高いフッ酸で処理した場合、図16Kに示すように、溝18の底が露出して溝18内に埋設されているシリコン酸化膜19aがエッチングされたとても、溝18の開口側にシリコン窒化膜78が埋設されているので、このシリコン窒化膜68により、エッチング液のそれ以上の侵入を防止し、表面形成層79をエッチングすることはない。   Next, the silicon oxide layer 51 is removed by etching. When this etching is performed with high concentration hydrofluoric acid, as shown in FIG. 16K, the bottom of the groove 18 is exposed and the silicon oxide film 19a embedded in the groove 18 is etched. Since the silicon nitride film 78 is buried on the side, the silicon nitride film 68 prevents further penetration of the etchant and does not etch the surface forming layer 79.

これ以後は、前述と同様に、シリコン層52の裏面側に反射防止膜を形成し、さらにアライメントマーク17を基準にフォトダイオードPDと位置整合するように、カラーフィルタ及びオンチップレンズを形成する。   Thereafter, as described above, an antireflection film is formed on the back side of the silicon layer 52, and a color filter and an on-chip lens are formed so as to be aligned with the photodiode PD with the alignment mark 17 as a reference.

これにより、裏面側からSOI基板を薄膜化してアライメントマーク17が露出しても、アライメントマーク17はシリコン(Si)とコントラストがとれるので、裏面形成時の塗布膜系の不良及びが発生せず、精度よく表面側のパターンとアライメントができる。   As a result, even if the SOI substrate is thinned from the back side and the alignment mark 17 is exposed, the alignment mark 17 can be contrasted with silicon (Si), so that the coating film system is not defective and does not occur when the back side is formed. Precise alignment with the surface pattern.

本実施の形態にかかる裏面照射型のCMOS固体撮像素子によれば、シリコン層52に基板面と同一面を有するように形成した埋め込み層19a、78によるアライメントマーク17を設けることにより、表面側からフォトダイオード、MOSトランジスタ、多層配線層の表面形成層79などの構成要素を形成する際に、塗布材料の塗布むらの発生がなく、パターン不良が発生しない精度の良いこれらの構成要素を形成することができる。また、光学的ニコントラストが取れるシリコン以外に材料で埋め込み層19a、78を埋設してアライメントマーク17を形成することにより、通常の露光装置において表裏面のアライメントを実施することができる。裏面側にカラーフィルタ、オンチップレンズを形成するが、このときにアライメントマーク17に空洞が露出しても(図16K参照)、カラーフィルタ、オンチップレンズのパターン精度に大きな問題は生じない。従って、構成要素のパターン不良がなく、信頼性の高い裏面照射型のCMOS固体撮像素子を提供することができる。
そして、本実施の形態では、上述したようにアライメンマークを構成する溝18内にシリコン酸化膜19aと共にシリコン窒化膜78が埋め込まれているので、フォトダイオード、MOSトランジスタなどの素子、多層配線などの表面形成層79を形成する際に、アライメントマーク17中に埋設したシリコン酸化膜19aがエッチングされることを防止することができる。アライメントマークの平坦性を維持することができる。さらに、裏面の構成要素(反射防止膜、カラーフィルタ、オンチップレンズなど)などを作り込む際に懸念される表面形成層79、特にその層間絶縁膜のエッチングも同時に防止することができる。
According to the backside illumination type CMOS solid-state imaging device according to the present embodiment, by providing the alignment mark 17 with the embedded layers 19a and 78 formed on the silicon layer 52 so as to have the same surface as the substrate surface, from the front surface side. When forming components such as a photodiode, a MOS transistor, and a surface forming layer 79 of a multilayer wiring layer, forming these components with high accuracy that does not cause uneven coating of the coating material and does not cause pattern defects. Can do. Further, by embedding the buried layers 19a and 78 with a material other than silicon capable of obtaining an optical contrast, the alignment mark 17 is formed, whereby the front and back surfaces can be aligned in a normal exposure apparatus. A color filter and an on-chip lens are formed on the back surface side, but even if a cavity is exposed in the alignment mark 17 at this time (see FIG. 16K), no major problem occurs in the pattern accuracy of the color filter and the on-chip lens. Therefore, it is possible to provide a highly reliable back-illuminated CMOS solid-state imaging device that has no pattern defects in the constituent elements.
In this embodiment, as described above, the silicon nitride film 78 is buried together with the silicon oxide film 19a in the groove 18 constituting the alignment mark, so that an element such as a photodiode or a MOS transistor, a multilayer wiring, etc. When the surface formation layer 79 is formed, the silicon oxide film 19a embedded in the alignment mark 17 can be prevented from being etched. The flatness of the alignment mark can be maintained. Furthermore, etching of the surface forming layer 79, particularly its interlayer insulating film, which is a concern when forming components on the back surface (antireflection film, color filter, on-chip lens, etc.) can be prevented at the same time.

図18は、本発明に係る固体撮像素子のアライメントマークの部分のさらに他の実施の形態を示す。本実施の形態においては、図18A(図16J工程に対応する)に示すように、シリコン層52に溝18を形成し、溝18の表面側開口付近にシリコン窒化膜78を埋設すると共に、溝18の内壁にもシリコン窒化膜を形成し、シリコン窒化膜78,80で囲まれるように溝18内にシリコン酸化膜19aを埋設してアライメントマーク17を形成する。この場合、シリコン酸化膜19aの底もシリコン窒化膜80で被覆され、アライメントマーク17はシリコン層52の面と同一面に形成される。   FIG. 18 shows still another embodiment of the alignment mark portion of the solid-state imaging device according to the present invention. In the present embodiment, as shown in FIG. 18A (corresponding to the step of FIG. 16J), the groove 18 is formed in the silicon layer 52, the silicon nitride film 78 is embedded in the vicinity of the opening on the surface side of the groove 18, and the groove A silicon nitride film is also formed on the inner wall of 18, and a silicon oxide film 19 a is buried in the groove 18 so as to be surrounded by the silicon nitride films 78 and 80, thereby forming an alignment mark 17. In this case, the bottom of the silicon oxide film 19 a is also covered with the silicon nitride film 80, and the alignment mark 17 is formed on the same surface as the surface of the silicon layer 52.

次に、図18Bに示すように、濃度の高いフッ酸でシリコン酸化層51を除去する。このとき、アライメントマーク17の内壁、特に溝底に形成したシリコン窒化膜80が破綻して(図18Bの符号83参照)、埋設されているシリコン酸化膜19aがエッチングされても、溝開口付近に形成したシリコン窒化膜78により、表面形成層79へのフッ酸の侵入を抑制できる。   Next, as shown in FIG. 18B, the silicon oxide layer 51 is removed with high-concentration hydrofluoric acid. At this time, even if the silicon nitride film 80 formed on the inner wall of the alignment mark 17, particularly on the groove bottom (see reference numeral 83 in FIG. 18B) breaks down and the embedded silicon oxide film 19 a is etched, The formed silicon nitride film 78 can suppress intrusion of hydrofluoric acid into the surface formation layer 79.

図18の実施の形態にかかる裏面照射型のCMOS固体撮像素子によれば、シリコン層52に基板両面と同一面を有するように形成した埋め込み層19a、78、80によるアライメントマーク17を設けることにより、表面側からフォトダイオード、MOSトランジスタ、多層配線層の表面形成層79などの構成要素を形成する際に、また裏面側からマラーフィルタ、オンチップレンズなどの構成要素を形成する際に、塗布材料の塗布むらの発生がなく、パターン不良が発生しない精度の良いこれらの構成要素を形成することができる。また、光学的ニコントラストが取れるシリコン以外に材料で埋め込み層19a、78を埋設してアライメントマーク17を形成することにより、通常の露光装置において表裏面のアライメントを実施することができる。裏面側にカラーフィルタ、オンチップレンズを形成するが、このときにアライメントマーク17に空洞が露出しても(図16K参照)、カラーフィルタ、オンチップレンズのパターン精度に大きな問題は生じない。従って、構成要素のパターン不良がなく、信頼性の高い裏面照射型のCMOS固体撮像素子を提供することができる。
そして、本実施の形態では、上述したようにアライメンマークを構成する溝18内にシリコン酸化膜19aと供に、シリコン酸化膜19aを取り囲むようにシリコン窒化膜78が埋め込まれているので、フォトダイオード、MOSトランジスタなどの素子、多層配線などの表面形成層79を形成する際に、アライメントマーク17中に埋設したシリコン酸化膜19aがエッチングされることを防止することができる。アライメントマークの平坦性を維持することができる。さらに、裏面の構成要素(反射防止膜、カラーフィルタ、オンチップレンズなど)などを作り込む際に、図18Bに示すように、溝底のシリコン窒化膜80が破綻したとしても(図18Bの符号83参照)、シリコン窒化膜78により懸念される表面形成層79、特にその層間絶縁膜のエッチングも同時に防止することができる。このときにアライメントマーク17に空洞が露出しても(図18B参照)、カラーフィルタ、オンチップレンズのパターン精度に大きな問題は生じない。
According to the back-illuminated CMOS solid-state imaging device according to the embodiment of FIG. 18, by providing the alignment mark 17 with the embedded layers 19a, 78, and 80 formed on the silicon layer 52 so as to have the same surface as both surfaces of the substrate. When forming components such as photodiodes, MOS transistors, and surface forming layer 79 of the multilayer wiring layer from the front side, and when forming components such as a muller filter and an on-chip lens from the back side Therefore, it is possible to form these constituent elements with high accuracy so that there is no occurrence of coating unevenness and pattern defects do not occur. Further, by embedding the buried layers 19a and 78 with a material other than silicon capable of obtaining an optical contrast, the alignment mark 17 is formed, whereby the front and back surfaces can be aligned in a normal exposure apparatus. A color filter and an on-chip lens are formed on the back surface side, but even if a cavity is exposed in the alignment mark 17 at this time (see FIG. 16K), no major problem occurs in the pattern accuracy of the color filter and the on-chip lens. Therefore, it is possible to provide a highly reliable back-illuminated CMOS solid-state imaging device that has no pattern defects in the constituent elements.
In this embodiment, since the silicon nitride film 78 is embedded so as to surround the silicon oxide film 19a together with the silicon oxide film 19a in the groove 18 constituting the alignment mark as described above, the photodiode It is possible to prevent the silicon oxide film 19a embedded in the alignment mark 17 from being etched when the surface formation layer 79 such as an element such as a MOS transistor or a multilayer wiring is formed. The flatness of the alignment mark can be maintained. Furthermore, even if the silicon nitride film 80 at the bottom of the groove breaks down as shown in FIG. 18B when forming the constituent elements on the back surface (antireflection film, color filter, on-chip lens, etc.) (reference numeral in FIG. 18B). 83), etching of the surface forming layer 79, particularly the interlayer insulating film, which is concerned by the silicon nitride film 78, can be prevented at the same time. At this time, even if the cavity is exposed in the alignment mark 17 (see FIG. 18B), no significant problem occurs in the pattern accuracy of the color filter and the on-chip lens.

上例では、シリコン窒化膜78を用いたが、シリコン窒化膜78に代えて、ポリシリコン膜ヤ、アモルファスシリコン膜を用いることもできる。さらに、シリコン窒化膜78に代えて、SiOC、SiCなど、カーボンを含む膜を用いることもできる。   Although the silicon nitride film 78 is used in the above example, a polysilicon film or an amorphous silicon film can be used instead of the silicon nitride film 78. Further, instead of the silicon nitride film 78, a film containing carbon such as SiOC or SiC can be used.

上述の実施の形態では、裏面照射型のCMOS固体撮像素子に適用したが、その他の固体撮像素子、例えば裏面照射型のCCD固体撮像素子に適用することもできる。   In the above-described embodiment, the present invention is applied to the back-illuminated CMOS solid-state image sensor. However, the present invention can also be applied to other solid-state image sensors, for example, a back-illuminated CCD solid-state image sensor.

また、本発明は、半導体基板、例えばシリコン基板の両面側に夫々半導体素子及び/または配線層を形成する、半導体集積回路装置に適用することができる。半導体集積回路装置に適用した場合は、半導体基板の両面に形成する半導体素子、配線層の具体的構成が異なるだけで、アライメントマーク17に関しては上例と同様である。   The present invention can also be applied to a semiconductor integrated circuit device in which semiconductor elements and / or wiring layers are formed on both sides of a semiconductor substrate, for example, a silicon substrate. When applied to a semiconductor integrated circuit device, the alignment mark 17 is the same as the above example except that the specific configurations of the semiconductor elements and wiring layers formed on both surfaces of the semiconductor substrate are different.

図19に、本発明を半導体集積回路装置に適用した場合の実施の形態を示す。本実施の形態に係る半導体集積回路装置61は、薄膜化されたシリコン基板62に、その厚み方向の溝18に埋込み層19を埋設したアライメントマーク17を形成し、このアライメントマーク17を基準に基板62の表面側にゲート電極64を有するMOSトランジスタ群Tr31及び層間絶縁膜65を介しての多層構造(本例では3層構造)の配線層66を形成し、また、アライメントマーク17を基準に基板62の裏面側にゲート電極67を有するMOSトランジスタ群Tr32及び層間絶縁膜68を介しての多層構造(本例では3層構造)の配線層69を形成して構成される。   FIG. 19 shows an embodiment when the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device. In the semiconductor integrated circuit device 61 according to the present embodiment, an alignment mark 17 in which a buried layer 19 is embedded in a groove 18 in the thickness direction is formed on a thinned silicon substrate 62, and the substrate is based on the alignment mark 17. A wiring layer 66 having a multilayer structure (three-layer structure in this example) is formed on the surface side of 62 through a MOS transistor group Tr31 having a gate electrode 64 and an interlayer insulating film 65, and the substrate is formed with reference to the alignment mark 17 A wiring layer 69 having a multilayer structure (three-layer structure in this example) is formed on the back surface side of 62 through a MOS transistor group Tr32 having a gate electrode 67 and an interlayer insulating film 68.

図19の例では、シリコン基板62の両面側のそれぞれにMOSトランジスタ群及び多層構造の配線層を形成した構成の半導体集積回路装置に適用したが、その他、シリコン基板62の一方の面側にMOSトランジスタあるいは他の半導体素子を形成し、他方の面側に配線層を形成するなど、種々の形態の半導体集積回路装置にも適用できる。   In the example of FIG. 19, the present invention is applied to a semiconductor integrated circuit device having a structure in which a MOS transistor group and a multilayer wiring layer are formed on both sides of the silicon substrate 62. The present invention can also be applied to various types of semiconductor integrated circuit devices such as forming a transistor or other semiconductor element and forming a wiring layer on the other surface side.

かかる半導体集積回路装置及びその製造方法においても、前述した固体撮像素子の場合と同様の作用・効果を奏するものである。   Such a semiconductor integrated circuit device and a method for manufacturing the same also exhibit the same operations and effects as those of the solid-state imaging device described above.

本発明に係る固体撮像素子の一実施の形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the solid-state image sensor which concerns on this invention. 本発明に係る裏面照射型の固体撮像素子の1画素の具体的構成例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the specific structural example of 1 pixel of the backside illumination type solid-state image sensor which concerns on this invention. A,B 本発明に係る固体撮像素子の製造方法の一実施の形態を示す工程図(その1)である。FIGS. 3A and 3B are process diagrams (part 1) illustrating an embodiment of a method for producing a solid-state imaging device according to the present invention. FIGS. C,D 本発明に係る固体撮像素子の製造方法の一実施の形態を示す工程図(その2)である。C, D It is process drawing (the 2) which shows one Embodiment of the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on this invention. E,F 本発明に係る固体撮像素子の製造方法の一実施の形態を示す工程図(その3)である。E, F It is process drawing (the 3) which shows one Embodiment of the manufacturing method of the solid-state image sensor concerning this invention. G,H 本発明に係る固体撮像素子の製造方法の一実施の形態を示す工程図(その4)である。G and H are process diagrams (part 4) showing an embodiment of a method for producing a solid-state imaging device according to the present invention. I,J 本発明に係る固体撮像素子の製造方法の一実施の形態を示す工程図(その5)である。I, J is a process diagram (part 5) showing an embodiment of a method for producing a solid-state imaging device according to the present invention. A 本発明に係るアライメントマークの要部の断面図である。 B 本発明に係るアライメントマークの一例を示す平面図である。 C 本発明に係るアライメントマークの他の例を示す平面図である。A It is sectional drawing of the principal part of the alignment mark which concerns on this invention. B is a plan view showing an example of an alignment mark according to the present invention. FIG. It is a top view which shows the other example of the alignment mark which concerns on C this invention. A 本発明に係るアライメントマークの他の例を示す平面図である。 B 本発明に係るアライメントマークの他の例を示す平面図である。A is a top view which shows the other example of the alignment mark which concerns on this invention. B is a plan view showing another example of the alignment mark according to the present invention. FIG. A,B アライメントマークにおける溝のアスペクト比の説明に供する断面図である。It is sectional drawing with which it uses for description of the aspect-ratio of the groove | channel in A and B alignment mark. 本発明に係る多層構造のアライメントマークの一例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows an example of the alignment mark of the multilayered structure which concerns on this invention. 本発明に係る多層構造のアライメントマークの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of the alignment mark of the multilayered structure which concerns on this invention. A〜C 本発明に係る固体撮像素子の製造方法の他の実施の形態を示す工程図(その1)である。AC is process drawing (the 1) which shows other embodiment of the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on this invention. D〜F 本発明に係る固体撮像素子の製造方法の他の実施の形態を示す工程図(その2)である。DF is process drawing (the 2) which shows other embodiment of the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on this invention. G〜I 本発明に係る固体撮像素子の製造方法の他の実施の形態を示す工程図(その3)である。GI is process drawing (the 3) which shows other embodiment of the manufacturing method of the solid-state image sensor which concerns on this invention. J〜K 本発明に係る固体撮像素子の製造方法の他の実施の形態を示す工程図(その4)である。J to K are process diagrams (part 4) illustrating another embodiment of the method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention. 本発明の説明に供する断面図である。It is sectional drawing with which it uses for description of this invention. A〜B 本発明に係る固体撮像素子の製造方法のさらに他の実施の形態を示す工程図である。A to B are process diagrams illustrating still another embodiment of a method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention. 本発明に係る半導体集積回路装置の実施の形態を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing an embodiment of a semiconductor integrated circuit device according to the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1・・裏面照射型の固体撮像素子、2・・半導体基板、3・・撮像領域、4・・周辺領域、5・・画素部、6・・周辺回路部、7、21・・ゲート電極、8・・層間絶縁膜、9・・多層構造の配線層、10・・支持基板、11・・接着層、12・・反射防止膜、14・・カラーフィルタ、15・・オンチップレンズ、17・・アライメントマーク、18・・溝、19・・埋込み層、20・・フィールド領域、PD・・フォトダイオード、Tr1 ,Tr2 ・・MOSトランジスタ、Tr13,Tr14・・MOSトランジスタ群、51・・絶縁層、52、53・・シリコン層、SOI基板・・54、57・・薄膜、61・・半導体集積回路装置、62・・半導体基板、64、67・・ゲート電極、65、68・・層間絶縁膜、66、69・・多層構造の配線層、71・・シリコン熱酸化膜、72・・シリコン窒化膜、73・・シリコン酸化膜、75・・ハードマスク、78,80・・シリコン窒化膜、79・・表面形成層   1 .. Backside illuminated solid-state imaging device 2.. Semiconductor substrate 3.. Imaging area 4.. Peripheral region 5.. Pixel part 6.. Peripheral circuit part 7, 21. 8 .. Interlayer insulating film, 9 .. Multi-layer wiring layer, 10.. Support substrate, 11 .. Adhesive layer, 12 .. Antireflection film, 14 .. Color filter, 15. ... Alignment mark, 18 .. groove, 19 .. buried layer, 20 .. field region, PD, photodiode, Tr1, Tr2 .. MOS transistor, Tr13, Tr14 .. MOS transistor group, 51 .. insulating layer, 52, 53 .. Silicon layer, SOI substrate... 54, 57 .. Thin film, 61 .. Semiconductor integrated circuit device, 62 .. Semiconductor substrate, 64, 67 .. Gate electrode, 65, 68. 66, 69 ... Multi-layer structure Wiring layer, 71 ... silicon thermal oxide film, 72 ... silicon nitride film, 73 ... silicon oxide film, 75 ... hard mask, 78, 80 ... silicon nitride film, 79 ... surface layer

Claims (58)

半導体基板に、該半導体基板と識別可能な材料による埋め込み層からなり、前記埋め込み層の面を前記半導体基板の面と同一面としたアライメントマークが形成され、
前記半導体基板の表面側及び裏面側に、前記アライメントマークを基準に形成した構成要素が設けられている
ことを特徴とする固体撮像素子。
The semiconductor substrate is formed of an embedded layer made of a material distinguishable from the semiconductor substrate, and an alignment mark is formed with the surface of the embedded layer being the same as the surface of the semiconductor substrate,
A solid-state imaging device, characterized in that constituent elements formed with reference to the alignment mark are provided on the front surface side and the back surface side of the semiconductor substrate.
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記アライメントマークが、前記シリコン基板に厚み方向に形成した溝内にシリコンと異なる材料の埋め込み層を形成して構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the alignment mark is configured by forming a buried layer made of a material different from silicon in a groove formed in the thickness direction on the silicon substrate.
前記シリコンと異なる材料は、SiO,SiN,SiC,SiON,SiOC,SiCN,ポリシリコンのいずれかの材料が用いられる
ことを特徴とする請求項2記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 2, wherein the material different from silicon is any one of SiO, SiN, SiC, SiON, SiOC, SiCN, and polysilicon.
前記アライメントマークを形成する前記溝の開口幅または開口径に対する溝深さのアスペクト比が1以上である
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein an aspect ratio of a groove depth to an opening width or an opening diameter of the groove forming the alignment mark is 1 or more.
絶縁層の両面にシリコン層を有したSOI基板が用いられ、
前記SOI基板の少なくとも他方のシリコン層が除去された後の一方のシリコン層で前記半導体基板が形成され、
前記アライメントマークが、一方のシリコン層の主面からエッチング阻止層となる前記絶縁層に達する溝の内部に埋め込まれた前記埋め込み層で形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
An SOI substrate having silicon layers on both sides of the insulating layer is used,
The semiconductor substrate is formed with one silicon layer after removing at least the other silicon layer of the SOI substrate;
2. The solid-state imaging according to claim 1, wherein the alignment mark is formed by the embedded layer embedded in a groove reaching the insulating layer serving as an etching prevention layer from a main surface of one silicon layer. element.
前記アライメントマークが半導体基板の表面側から裏面側に到達するように形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the alignment mark is formed so as to reach the back surface side from the front surface side of the semiconductor substrate.
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記アライメントマークが、前記シリコン基板の深さ方向の溝の内面に形成したシリコンと異なる第1材料の薄膜と、前記溝内に埋設した前記第1材料と異なる第2材料の埋め込み層とからなる多層構造で構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
The alignment mark includes a thin film made of a first material different from silicon formed on the inner surface of the groove in the depth direction of the silicon substrate, and a buried layer made of a second material different from the first material embedded in the groove. The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the solid-state imaging device has a multilayer structure.
前記多層構造のアライメントマークの第1材料の薄膜が、前記溝の開口付近の側壁部分を除いて形成されている
ことを特徴とする請求項7記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the thin film of the first material of the alignment mark having the multilayer structure is formed except for a side wall portion in the vicinity of the opening of the groove.
前記薄膜の第1材料として、SiO,SiN,SiCN,SiC,SiOC,SiOまたはSiONのいずれかの材料が用いられ、
前記埋め込み層の第2材料として、前記薄膜とエッチング選択比がとれる材料が用いられている
ことを特徴とする請求項7記載の固体撮像素子。
As the first material of the thin film, any material of SiO, SiN, SiCN, SiC, SiOC, SiO or SiON is used,
The solid-state imaging device according to claim 7, wherein the second material of the buried layer is made of a material having an etching selectivity with respect to the thin film.
前記SOI基板の他方のシリコン層及び前記絶縁層が除去された後の一方のシリコン層で前記半導体基板が形成され、
前記半導体基板に前記アライメントマークが形成されている
ことを特徴とする請求項5記載の固体撮像素子。
The semiconductor substrate is formed with one silicon layer after the other silicon layer and the insulating layer of the SOI substrate are removed,
The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the alignment mark is formed on the semiconductor substrate.
前記SOI基板の絶縁層を残して他方のシリコン層が除去された後の一方のシリコン層で半導体基板が形成され、
前記半導体基板に前記アライメントマークが形成されている
ことを特徴とする請求項5記載の固体撮像素子。
A semiconductor substrate is formed with one silicon layer after the other silicon layer is removed leaving the insulating layer of the SOI substrate;
The solid-state imaging device according to claim 5, wherein the alignment mark is formed on the semiconductor substrate.
前記アライメントマークが、平面的に見て各辺が離れた状態の角形形状に形成されている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 1, wherein the alignment mark is formed in a square shape in which each side is separated in plan view.
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記アライメントマークが、前記シリコン基板の深さ方向の溝の開口部側に形成したシリコンと異なる材料の第1埋め込み層と、前記溝内に形成した第1埋め込み層と異なる材料の第2埋め込み層で構成されている
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像素子。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
The alignment mark is a first buried layer made of a material different from silicon formed on the opening side of the groove in the depth direction of the silicon substrate, and a second buried layer made of a material different from the first buried layer formed in the groove. It is comprised by these. The solid-state image sensor of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記第1埋め込み層の膜厚が5nm以上である
ことを特徴とする請求項13記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 13, wherein the film thickness of the first buried layer is 5 nm or more.
前記第1埋め込み層の材料として、窒化シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、カーボンを含むシリコンのいずれかを用いる
ことを特徴とする請求項13記載の固体撮像素子。
The solid-state imaging device according to claim 13, wherein any one of silicon nitride, polysilicon, amorphous silicon, and silicon containing carbon is used as a material for the first buried layer.
半導体基板に、該半導体基板と識別可能な材料による埋め込み層からなり、前記埋め込み層の面を前記半導体基板の面と同一面としたアライメントマークが形成され、
前記半導体基板の表面側及び裏面側に、前記アライメントマークを基準に形成した構成要素が設けられている
ことを特徴とする半導体集積回路装置。
The semiconductor substrate is formed of an embedded layer made of a material distinguishable from the semiconductor substrate, and an alignment mark is formed with the surface of the embedded layer being the same as the surface of the semiconductor substrate,
2. A semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein components formed with reference to the alignment mark are provided on a front surface side and a back surface side of the semiconductor substrate.
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記アライメントマークが、前記シリコン基板に厚み方向に形成した溝内にシリコンと異なる材料の埋め込み層を形成して構成されている
ことを特徴とする請求項16記載の半導体集積回路装置。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein the alignment mark is configured by forming a buried layer made of a material different from silicon in a groove formed in the thickness direction in the silicon substrate.
前記シリコンと異なる材料は、SiO,SiN,SiC,SiON,SiOC,SiCN、ポリシリコンのいずれかの材料が用いられる
ことを特徴とする請求項16記載の半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein the material different from silicon is any one of SiO, SiN, SiC, SiON, SiOC, SiCN, and polysilicon.
前記アライメントマークを形成する前記溝の開口幅または開口径に対する溝深さのアスペクト比が1以上である
ことを特徴とする請求項16記載の半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein an aspect ratio of a groove depth to an opening width or an opening diameter of the groove forming the alignment mark is 1 or more.
絶縁層の両面にシリコン層を有したSOI基板が用いられ、
前記SOI基板の少なくとも他方のシリコン層が除去された後の一方のシリコン層で前記半導体基板が形成され、
前記アライメントマークが、一方のシリコン層の主面からエッチング阻止層となる前記絶縁層に達する溝の内部に埋め込まれた前記埋め込み層で形成されている
ことを特徴とする請求項16記載の半導体集積回路装置。
An SOI substrate having silicon layers on both sides of the insulating layer is used,
The semiconductor substrate is formed with one silicon layer after removing at least the other silicon layer of the SOI substrate;
17. The semiconductor integrated circuit according to claim 16, wherein the alignment mark is formed of the buried layer buried in a groove reaching the insulating layer serving as an etching stop layer from the main surface of one silicon layer. Circuit device.
前記アライメントマークが半導体基板の表面側から裏面側に到達するように形成されている
ことを特徴とする請求項16記載の半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein the alignment mark is formed so as to reach the back surface side from the front surface side of the semiconductor substrate.
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記アライメントマークが、前記シリコン基板の深さ方向の溝の内面に形成したシリコンと異なる第1材料の薄膜と、前記溝内に埋設した前記第1材料と異なる第2材料の埋め込み層とからなる多層構造で構成されている
ことを特徴とする請求項16記載の半導体集積回路装置。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
The alignment mark includes a thin film made of a first material different from silicon formed on the inner surface of the groove in the depth direction of the silicon substrate, and a buried layer made of a second material different from the first material embedded in the groove. The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein the semiconductor integrated circuit device has a multilayer structure.
前記多層構造のアライメントマークの第1材料の薄膜が、前記溝の開口付近の側壁部分を除いて形成されている
ことを特徴とする請求項22記載の半導体集積回路装置。
23. The semiconductor integrated circuit device according to claim 22, wherein the thin film of the first material of the alignment mark having the multilayer structure is formed except for a side wall portion in the vicinity of the opening of the groove.
前記薄膜の第1材料として、SiO,SiN,SiCN,SiC,SiOC,SiOまたはSiONのいずれかの材料が用いられ、
前記埋め込み層の第2材料として、前記薄膜とエッチング選択比がとれる材料が用いられている
ことを特徴とする請求項22記載の半導体集積回路装置。
As the first material of the thin film, any material of SiO, SiN, SiCN, SiC, SiOC, SiO or SiON is used,
23. The semiconductor integrated circuit device according to claim 22, wherein a material having an etching selectivity with respect to the thin film is used as the second material of the buried layer.
前記SOI基板の他方のシリコン層及び前記絶縁層が除去された後の一方のシリコン層で前記半導体基板が形成され、
前記半導体基板に前記アライメントマークが形成されている
ことを特徴とする請求項20記載の半導体集積回路装置。
The semiconductor substrate is formed with one silicon layer after the other silicon layer and the insulating layer of the SOI substrate are removed,
The semiconductor integrated circuit device according to claim 20, wherein the alignment mark is formed on the semiconductor substrate.
前記SOI基板の絶縁層を残して他方のシリコン層が除去された後の一方のシリコン層で半導体基板が形成され、
前記半導体基板に前記アライメントマークが形成されている
ことを特徴とする請求項20記載の半導体集積回路装置。
A semiconductor substrate is formed with one silicon layer after the other silicon layer is removed leaving the insulating layer of the SOI substrate;
The semiconductor integrated circuit device according to claim 20, wherein the alignment mark is formed on the semiconductor substrate.
前記アライメントマークが、平面的に見て各辺が離れた状態の角形形状に形成されている
ことを特徴とする請求項16記載の半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, wherein the alignment mark is formed in a square shape in which each side is separated as viewed in a plan view.
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記アライメントマークが、前記シリコン基板の深さ方向の溝の開口部側に形成したシリコンと異なる材料の第1埋め込み層と、前記溝内に形成した第1埋め込み層と異なる材料の第2埋め込み層で構成されている
ことを特徴とする請求項16記載の半導体集積回路装置。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
The alignment mark is a first buried layer made of a material different from silicon formed on the opening side of the groove in the depth direction of the silicon substrate, and a second buried layer made of a material different from the first buried layer formed in the groove. The semiconductor integrated circuit device according to claim 16, comprising:
前記第1埋め込み層の膜厚が5nm以上である
ことを特徴とする請求項28記載の半導体集積回路装置。
The semiconductor integrated circuit device according to claim 28, wherein the film thickness of the first buried layer is 5 nm or more.
前記第1埋め込み層の材料として、窒化シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、カーボンを含むシリコンのいずれかを用いる
ことを特徴とする請求項28記載の半導体集積回路装置。
29. The semiconductor integrated circuit device according to claim 28, wherein any one of silicon nitride, polysilicon, amorphous silicon, and silicon containing carbon is used as a material for the first buried layer.
半導体基板に、該半導体基板と識別可能な材料による埋め込み層からなり、前記埋め込み層の面が前記半導体基板の面と同一面とされたアライメントマークを形成する工程と、
前記半導体基板の最終的に得られる所要の厚みの半導体基板の表面側及び裏面側に前記アライメントマークを基準にして、構成要素を形成する工程を有する
ことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Forming an alignment mark on a semiconductor substrate, which is made of a buried layer made of a material distinguishable from the semiconductor substrate, and the surface of the buried layer is flush with the surface of the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a solid-state imaging device, comprising: forming components on the front surface side and the back surface side of a semiconductor substrate having a required thickness finally obtained from the semiconductor substrate with reference to the alignment mark.
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記シリコン基板に厚み方向の溝を形成し、該溝内にシリコンと異なる材料の埋め込み層を形成して、前記アライメントマークを形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項31記載の固体撮像素子の製造方法。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
32. The solid-state imaging device according to claim 31, further comprising a step of forming a groove in the thickness direction in the silicon substrate, forming a buried layer of a material different from silicon in the groove, and forming the alignment mark. Manufacturing method.
前記シリコンと異なる材料として、SiO,SiN,SiC,SiON,SiOC,SiCN,ポリシリコンのいずれかの材料を用いる
ことを特徴とする請求項32記載の固体撮像素子の製造方法。
33. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 32, wherein any material different from silicon is SiO, SiN, SiC, SiON, SiOC, SiCN, or polysilicon.
前記アライメントマークを形成するための前記溝のアスペクト比を1以上にする
ことを特徴とする請求項32記載の固体撮像素子の製造方法。
The method for manufacturing a solid-state imaging device according to claim 32, wherein an aspect ratio of the groove for forming the alignment mark is 1 or more.
前記半導体基板として絶縁層の両面にシリコン層を有するSOI基板を用い、
前記最終的に得られる所要の厚みの半導体基板となる一方のシリコン層に、前記絶縁層をエッチング阻止層として、前記一方のシリコン層の主面から前記絶縁層に達する溝を形成し、
該溝内に前記埋め込み層を形成して前記アライメントマークを形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項31記載の固体撮像素子の製造方法。
An SOI substrate having silicon layers on both sides of an insulating layer is used as the semiconductor substrate,
Forming a groove reaching the insulating layer from the main surface of the one silicon layer, using the insulating layer as an etching stop layer in one silicon layer to be a semiconductor substrate having a required thickness finally obtained;
32. The method of manufacturing a solid-state imaging element according to claim 31, further comprising a step of forming the buried layer in the groove to form the alignment mark.
前記アライメントマークを最終的に得られる半導体基板の表面側から裏面側に到達するように形成する
ことを特徴とする請求項31記載の固体撮像素子の製造方法。
32. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 31, wherein the alignment mark is formed so as to reach from the front surface side to the back surface side of the finally obtained semiconductor substrate.
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記シリコン基板に深さ方向の溝を形成し、
前記溝の内面にシリコンと異なる第1材料の薄膜を形成した後、溝内に前記第1材料と異なる第2材料の埋め込み層を埋設して多層構造のアライメントマークを形成する
ことを特徴とする請求項31記載の固体撮像素子の製造方法。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
Forming a groove in the depth direction in the silicon substrate;
A thin film of a first material different from silicon is formed on the inner surface of the groove, and then a buried layer of a second material different from the first material is buried in the groove to form a multi-layer alignment mark. The manufacturing method of the solid-state image sensor of Claim 31.
前記多層構造のアライメントマークの第1材料の薄膜が、前記溝の開口付近の側壁部分を除いて形成する
ことを特徴とする請求項37記載の固体撮像素子の製造方法。
38. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 37, wherein the thin film of the first material of the alignment mark having the multilayer structure is formed except for a side wall portion in the vicinity of the opening of the groove.
前記薄膜の第1材料として、SiO,SiN,SiCN,SiC,SiOC,SiOまたはSiONのいずれかの材料を用い、
前記埋め込み層の第2材料として、前記薄膜とエッチング選択比がとれる材料を用いる
ことを特徴とする請求項37記載の固体撮像素子の製造方法。
As the first material of the thin film, any material of SiO, SiN, SiCN, SiC, SiOC, SiO or SiON is used,
38. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 37, wherein a material capable of obtaining an etching selectivity with respect to the thin film is used as the second material of the buried layer.
前記アライメントマークを形成した後、前記SOI基板の他方のシリコン層及び前記絶縁層を除去して、一方のシリコン層を残す
ことを特徴とする請求項35記載の固体撮像素子の製造方法。
36. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 35, wherein after the alignment mark is formed, the other silicon layer and the insulating layer of the SOI substrate are removed to leave one silicon layer.
前記アライメントマークを形成した後、前記SOI基板の他方のシリコン層を除去して、前記絶縁層及び一方のシリコン層を残す
ことを特徴とする請求項35記載の固体撮像素子の製造方法。
36. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 35, wherein after the alignment mark is formed, the other silicon layer of the SOI substrate is removed to leave the insulating layer and one silicon layer.
前記アライメントマークを、平面的に見て各辺が離れた状態の角形形状に形成する
ことを特徴とする請求項31記載の固体撮像素子の製造方法。
32. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 31, wherein the alignment mark is formed in a square shape with each side being separated when viewed in plan.
絶縁層の両面にシリコン層を有するSOI基板を用い、
前記最終的に得られる所要の厚みの一方のシリコン層に、前記絶縁層をエッチング阻止層として、前記一方のシリコン層の主面から前記絶縁層に達する溝を形成する工程と、
前記溝内に、溝開口部分を除いてシリコンと異なる材料の第2埋め込み層を形成する工程と、
前記溝開口部分にシリコン及び前記第2埋め込み層と異なる材料の第1埋め込み層を形成する工程とを有し、
前記溝と、前記溝内の第1埋め込み層及び第2埋め込み層とによりアライメントマークを形成する
ことを特徴とする請求項31記載の固体撮像素子の製造方法。
Using an SOI substrate having silicon layers on both sides of the insulating layer,
Forming a groove reaching the insulating layer from the main surface of the one silicon layer, using the insulating layer as an etching stop layer, in the one finally obtained silicon layer having a required thickness;
Forming a second buried layer made of a material different from silicon except for the groove opening in the groove;
Forming a first buried layer of a material different from silicon and the second buried layer in the groove opening portion,
32. The method of manufacturing a solid-state imaging device according to claim 31, wherein an alignment mark is formed by the groove and the first and second embedded layers in the groove.
前記第1埋め込み層の材料として、窒化シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、カーボンを含むシリコンのいずれかを用い、
前記第2埋め込み層の材料として、酸化シリコンを用いる
ことを特徴とする請求項43記載の固体撮像素子の製造方法。
As a material for the first buried layer, any one of silicon nitride, polysilicon, amorphous silicon, and silicon containing carbon is used.
44. The method of manufacturing a solid-state imaging element according to claim 43, wherein silicon oxide is used as a material of the second embedded layer.
半導体基板に、該半導体基板と識別可能な材料による埋め込み層からなり、前記埋め込み層の面が前記半導体基板の面と同一面とされたアライメントマークを形成する工程と、
前記半導体基板の最終的に得られる所要の厚みの半導体基板の表面側及び裏面側に前記アライメントマークを基準にして、構成要素を形成する工程を有する
ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
Forming an alignment mark on a semiconductor substrate, which is made of a buried layer made of a material distinguishable from the semiconductor substrate, and the surface of the buried layer is flush with the surface of the semiconductor substrate;
A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising: forming a component on the front surface side and the back surface side of a semiconductor substrate having a required thickness finally obtained from the semiconductor substrate with reference to the alignment mark. .
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記シリコン基板に厚み方向の溝を形成し、該溝内にシリコンと異なる材料の埋め込み層を形成して、前記アライメントマークを形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項45記載の半導体集積回路装置の製造方法。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
46. The semiconductor integrated circuit according to claim 45, further comprising a step of forming a groove in the thickness direction in the silicon substrate, forming a buried layer made of a material different from silicon in the groove, and forming the alignment mark. Device manufacturing method.
前記シリコンと異なる材料として、SiO,SiN,SiC,SiON,SiOC,SiCN、ポリシリコンのいずれかの材料を用いる
ことを特徴とする請求項46記載の半導体集積回路装置の製造方法。
47. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 46, wherein any one of SiO, SiN, SiC, SiON, SiOC, SiCN, and polysilicon is used as the material different from the silicon.
前記アライメントマークを形成するための前記溝のアスペクト比を1以上にする
ことを特徴とする請求項46記載の半導体集積回路装置の製造方法。
47. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 46, wherein an aspect ratio of the groove for forming the alignment mark is 1 or more.
前記半導体基板として絶縁層の両面にシリコン層を有するSOI基板を用い、
前記最終的に得られる所要の厚みの半導体基板となる一方のシリコン層に、前記絶縁層をエッチング阻止層として、前記一方のシリコン層の主面から前記絶縁層に達する溝を形成し、
該溝内に前記埋め込み層を形成して前記アライメントマークを形成する工程を有する
ことを特徴とする請求項45記載の半導体集積回路装置の製造方法。
An SOI substrate having silicon layers on both sides of an insulating layer is used as the semiconductor substrate,
Forming a groove reaching the insulating layer from the main surface of the one silicon layer, using the insulating layer as an etching stop layer in one silicon layer to be a semiconductor substrate having a required thickness finally obtained;
46. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 45, further comprising: forming the buried layer in the groove to form the alignment mark.
前記アライメントマークを最終的に得られる半導体層の表面側から裏面側に到達するように形成する
ことを特徴とする請求項45記載の半導体集積回路装置の製造方法。
46. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 45, wherein the alignment mark is formed so as to reach from the front surface side to the back surface side of the finally obtained semiconductor layer.
前記半導体基板にシリコン基板を用い、
前記シリコン基板に深さ方向の溝を形成し、
前記溝の内面にシリコンと異なる第1材料の薄膜を形成した後、溝内に前記第1材料と異なる第2材料の埋め込み層を埋設して多層構造のアライメントマークを形成する
ことを特徴とする請求項45記載の半導体集積回路装置の製造方法。
A silicon substrate is used as the semiconductor substrate,
Forming a groove in the depth direction in the silicon substrate;
A thin film of a first material different from silicon is formed on the inner surface of the groove, and then a buried layer of a second material different from the first material is buried in the groove to form a multi-layer alignment mark. 46. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 45.
前記多層構造のアライメントマークの第1材料の薄膜が、前記溝の開口付近の側壁部分を除いて形成する
ことを特徴とする請求項51記載の半導体集積回路装置の製造方法。
52. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 51, wherein the thin film of the first material of the alignment mark having the multilayer structure is formed except for a side wall portion in the vicinity of the opening of the groove.
前記薄膜の第1材料として、SiO,SiN,SiCN,SiC,SiOC,SiOまたはSiONのいずれかの材料を用い、
前記埋め込み層の第2材料として、前記薄膜とエッチング選択比がとれる材料を用いる
ことを特徴とする請求項51記載の半導体集積回路装置の製造方法。
As the first material of the thin film, any material of SiO, SiN, SiCN, SiC, SiOC, SiO or SiON is used,
52. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 51, wherein a material having an etching selectivity with respect to the thin film is used as the second material of the buried layer.
前記アライメントマークを形成した後、前記SOI基板の他方のシリコン層及び前記絶縁層を除去して、一方のシリコン層を残す
ことを特徴とする請求項49記載の半導体集積回路装置の製造方法。
50. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 49, wherein after the alignment mark is formed, the other silicon layer and the insulating layer of the SOI substrate are removed to leave one silicon layer.
前記アライメントマークを形成した後、前記SOI基板の他方のシリコン層を除去して、前記絶縁層及び一方のシリコン層を残す
ことを特徴とする請求項49記載の半導体集積回路装置の製造方法。
50. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 49, wherein after the alignment mark is formed, the other silicon layer of the SOI substrate is removed to leave the insulating layer and the one silicon layer.
前記アライメントマークを、平面的に見て各辺が離れた状態の角形形状に形成する
ことを特徴とする請求項45記載の半導体集積回路装置の製造方法。
46. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 45, wherein the alignment mark is formed in a square shape in which each side is separated in plan view.
絶縁層の両面にシリコン層を有するSOI基板を用い、
前記最終的に得られる所要の厚みの一方のシリコン層に、前記絶縁層をエッチング阻止層として、前記一方のシリコン層の主面から前記絶縁層に達する溝を形成する工程と、
前記溝内に、溝開口部分を除いてシリコンと異なる材料の第2埋め込み層を形成する工程と、
前記溝開口部分にシリコン及び前記第2埋め込み層と異なる材料の第1埋め込み層を形成する工程とを有し、
前記溝と、前記溝内の第1埋め込み層及び第2埋め込み層とによりアライメントマークを形成する
ことを特徴とする請求項44記載の半導体集積回路装置の製造方法。
Using an SOI substrate having silicon layers on both sides of the insulating layer,
Forming a groove reaching the insulating layer from the main surface of the one silicon layer, using the insulating layer as an etching stop layer, in the one finally obtained silicon layer having a required thickness;
Forming a second buried layer made of a material different from silicon except for the groove opening in the groove;
Forming a first buried layer of a material different from silicon and the second buried layer in the groove opening portion,
45. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 44, wherein an alignment mark is formed by the groove and the first embedded layer and the second embedded layer in the groove.
前記第1埋め込み層の材料として、窒化シリコン、ポリシリコン、アモルファスシリコン、カーボンを含むシリコンのいずれかを用い、
前記第2埋め込み層の材料として、酸化シリコンを用いる
ことを特徴とする請求項57記載の半導体集積回路装置の製造方法。
As a material for the first buried layer, any one of silicon nitride, polysilicon, amorphous silicon, and silicon containing carbon is used.
58. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 57, wherein silicon oxide is used as a material of the second buried layer.
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