半導体素子、撮像素子、撮像モジュール、撮像装置、並びに、製造装置および方法
【課題】パッドの腐食を抑制することにより、金属材料とパッドとの接続性を向上させることができるようにする。
【解決手段】本開示の半導体素子は、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを備える。本開示は、半導体素子、撮像素子、撮像モジュール、撮像装置、並びに、製造装置および方法に適用することができる。
【解決手段】本開示の半導体素子は、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを備える。本開示は、半導体素子、撮像素子、撮像モジュール、撮像装置、並びに、製造装置および方法に適用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体素子、撮像素子、撮像モジュール、撮像装置、並びに、製造装置および方法に関し、特に、パッドの腐食を抑制することにより、金属材料とパッドとの接続性を向上させることができるようにした半導体素子、撮像素子、撮像モジュール、撮像装置、並びに、製造装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置へ通電するために、通常、半導体装置には電極(パッド)が設けられている。パッドの材料には、一般的に、アルミニウム(Al)またはシリコン(Si)、銅(Cu)などを含有したアルミニウム合金が用いられている。そのパッドは外部のボード基板、パッケージ、チップなどの部品と接続される。外部装置の接続には、金(Au)を主体としたワイヤーボンディング(WB)、錫(Sn)を主体とした半田リフローなどが用いられている。
【０００３】
このように、パッドは、金属材料(Au, Snなど)を通して、半導体装置と外部装置との電気的な接続を行う機能を有しており、パッドと金属材料との接続性には十分に注意を払う必要があった。
【０００４】
パッドの主体となるアルミニウムは、比較的融点が低い材料で、酸、アルカリに溶解する材料であるため、腐食を起こしやすかった。以下に腐食の例を説明する。
【０００５】
(1) 析出腐食
半導体装置の製造では、一般的に、パッド電極を含む金属形成、水分などの進入を防止する保護膜形成、最後にパッド(電極)となる部分のみ開口する工程でパッドは形成される。パッド開口時においては４フッ化メタン（CF4）などのフッ素(F)の含有されたガス系が用いられる。そのため、パッド表面及び表面近傍にはフッ素（F）が存在する。フッ素（F）の存在により、パッドの主成分であるアルミニウム(Al)とフッ素(F)の反応物が成長し、異物としてパッドに残存する恐れがあった(例えば、非特許文献１参照)。
【０００６】
(2) ガルバニック腐食
従来、エレクトロマイグレーション(EM)やストレスマイグレーション(SM)などの配線信頼性を向上させるために、主成分のアルミニウム(Al)の中に、シリコン(Si)、銅(Cu)などの金属を含有させることが一般的であった。特に銅(Cu)を含有させる配線材料が広く使用されていた。アルミニウム(Al)と銅(Cu)にはその材料固有で有する標準電極電位を有しており、両金属が導電性を有する水溶液中に存在すると、卑なる金属であるアルミニウム(Al)が溶解する恐れがあった（ガルバニック腐食）。半導体工程においては、個片化工程であるダイシング工程において発現する現象であり、アルミニウム(Al)が溶解するだけでなく、溶解したアルミニウム(Al)がシリコンなどのダイシング切削屑と化合物を形成し、絶縁性の高い異物がパッド表面に付着する恐れがあった（例えば、非特許文献２参照）。
【０００７】
このように、半導体装置と外部装置とを電気的に接続するパッドに異物や欠損(アルミニウムの溶解)が存在すると、ワイヤーボンディングや半田バンプなどの金属材料とパッドとの接続性を劣化させ、高抵抗化や信頼性不良になる恐れがあった。
【０００８】
そこで、特開２００５−１５０５０８号公報（以下、特許文献１と称する）には、析出腐食に関して、開口後にアルカリ溶液で洗浄を行う手法が開示されている。また、特開２００９−２７０３０号公報（以下、特許文献２と称する）には、ガルバニック腐食に関して、ダイシング装置のパラメータの最適化などで対応する方法が開示されている。しかしながらこれらの方法では、一方の問題点に対しては解決できるが、他方の問題点に対しては解決が困難であった。したがって、両方の問題点を解決するためには、両方の方法を適用する必要があり、その場合、製造の工程数やコストが増大する恐れがあった。
【０００９】
これに対して、特開２０１０−１４７３５７号公報（以下、特許文献３と称する）には、パッド部開口後、ドライエッチング処理時のエッチングガスを堆積させて成膜したフロロカーボンを形成する手法が開示されている。
【００１０】
このフロロカーボンは、絶縁膜をエッチング除去する際に用いたフッ素系ガスを堆積することにより形成される保護膜であり、耐湿性を有しているので、パッド電極表面に残留されたフッ素成分と大気中の水分と反応することを防ぐことができ、パッド電極の腐食を抑制することができる。このフロロカーボンの膜厚は、耐湿性と撮像特性を両立させるために５０乃至１００ｎｍ程度とされる。フロロカーボンの膜厚を５０ｎｍ未満とした場合には、耐湿性が充分では無く、パッド電極表面に残留したフッ素成分と大気中の水分との接触を充分に断つことが困難になる恐れがある。逆に、フロロカーボンの膜厚を１００ｎｍよりも厚くした場合、パッド電極とワイヤーボンド若しくはバンプとの間の接合強度が低下し、更に、パッド電極とワイヤーボンド若しくはバンプとの間の電気伝導性に悪影響を及ぼしてしまう恐れがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Investigation and Failure Analysis of "Flower-like" Defects on Microchip Aluminum Bondpads in Wafer Fabrication, ICSE2006 Proc.2006, pp626-629
【非特許文献２】A Study on Al Bondpad Grain Boundaries and Galvanic Corrosion in Wafer Fabrication, ICSE2004 Proc. 2004, Kuala Lumpur, Malaysia
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、パッド表面を薄膜で覆ってしまう構造の場合、水分を起因として生成する析出腐食、ガルバニック腐食を抑制することができる。しかしながら、パッド表面に比較的厚い(50nm)絶縁物を形成することは、ワイヤーボンディング、半田バンプとの接合性が低下する恐れがあった。
【００１３】
例えば、パッド上に半田バンプを形成する場合、パッド上にUBM(アンダーバリアメタル)及びシード層が形成され、マスク形成され、半田バンプ材がめっきにてパッド内にのみ形成される。パッド表面に絶縁物が存在すると、パッドとUBMとの電気的な接続性を確保できない恐れがある。
【００１４】
そのため、UBM形成前に絶縁物を除去する工程が行われる。固体撮像素子の場合、表面には有機系材料(例えば、レンズ、反射防止膜など)が形成されている場合が多い。フロロカーボンは、カーボン(C)、フッ素(F)をベースにした有機材料である。ウエット(湿式)の手法で除去するならば強アルカリ薬液が用いられ、ドライ(乾式)の手法ならばバックスパッタリングなどの物理的手法で用いられることになる。
【００１５】
しかしながら、いずれの手法の場合も、フロロカーボンの保護膜の、固体撮像素子の最表面層に存在する有機系材料との選択比が略１となる等、選択比を十分に確保することが困難であるため、ロバストな製造フロー構築は困難であった。
【００１６】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、パッドの腐食を抑制することにより、金属材料とパッドとの接続性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本開示の一側面は、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを備える半導体素子である。
【００１８】
前記保護膜は、前記電極を含む前記半導体素子の表面全体に形成されるようにすることができる。
【００１９】
前記保護膜は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系にて形成されるようにすることができる。
【００２０】
前記保護膜は、シリコンおよび酸素を主体とする薄膜であるようにすることができる。
【００２１】
前記保護膜は、前記保護膜を前記電極から剥離せずに、金属材料を前記電極に接合可能な程度の厚さに形成されるようにすることができる。
【００２２】
本開示の他の側面は、入射光を光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを備える撮像素子である。
【００２３】
前記保護膜の屈折率は、前記レンズの屈折率より小さいようにすることができる。
【００２４】
前記レンズ表面に、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜がさらに形成され、前記保護膜は、前記反射防止膜の表面に形成されるようにすることができる。
【００２５】
前記保護膜の屈折率は、前記反射防止膜の屈折率より小さいようにすることができる。
【００２６】
前記保護膜は、前記電極を露出させる開口部の側壁にもさらに形成されるようにすることができる。
【００２７】
本開示のさらに他の側面は、入射光を光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを有する撮像素子と、前記撮像素子を収納するパッケージとを備える撮像モジュールである。
【００２８】
本開示のさらに他の側面は、入射光を光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを有する撮像素子が収納されたパッケージを含む撮像モジュールを備える撮像装置である。
【００２９】
本開示のさらに他の側面は、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成する半導体素子生成部と、前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する保護膜形成部とを備える製造装置である。
【００３０】
前記保護膜形成部は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系を分解させることにより、前記電極の表面に前記保護膜を形成することができる。
【００３１】
前記保護膜形成部は、前記半導体素子が有する有機膜が破壊されない程度の温度で、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系を分解させることができる。
【００３２】
前記保護膜形成部は、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系をプラズマにより分解させることができる。
【００３３】
前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極を露出させるように開口する開口部をさらに備え、前記保護膜形成部は、前記開口部により開口され、露出された前記電極の表面に、前記保護膜を形成することができる。
【００３４】
前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面にも前記保護膜を形成することができる。
【００３５】
前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面に形成される、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜の表面にも前記保護膜を形成することができる。
【００３６】
本開示のさらに他の側面は、また、製造装置の製造方法であって、半導体素子生成部が、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成し、保護膜形成部が、生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する製造方法である。
【００３７】
本開示の一側面においては、内部回路の外部端子となる電極と、電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とが備えられる。
【００３８】
本開示の他の側面においては、入射光を光電変換する光電変換素子と、光電変換素子に入射される入射光を光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、電極およびレンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とが備えられる。
【００３９】
本開示のさらに他の側面においては、入射光を光電変換する光電変換素子と、光電変換素子に入射される入射光を光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、電極およびレンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを有する撮像素子と、撮像素子を収納するパッケージとが備えられる。
【００４０】
本開示のさらに他の側面においては、入射光を光電変換する光電変換素子と、光電変換素子に入射される入射光を光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、電極およびレンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを有する撮像素子が収納されたパッケージを含む撮像モジュールとが備えられる。
【００４１】
本開示のさらに他の側面においては、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子が生成され、生成された半導体が有する電極の表面に、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜が形成される。
【発明の効果】
【００４２】
本開示によれば、パッドの腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本技術を適用した表面照射型の撮像素子の主な構成例を示す図である。
【図２】パッドの腐食を説明する図である。
【図３】保護膜膜圧と接合強度の関係の例を説明する図である。
【図４】膜厚と膜密度の関係の例を説明する図である。
【図５】保護膜膜種と接合強度の関係の例を説明する図である。
【図６】側壁の保護膜について説明する図である。
【図７】本技術を適用した裏面照射型の撮像素子の主な構成例を示す図である。
【図８】本技術を適用した製造装置の主な構成例を示す図である。
【図９】製造処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１０】製造工程を説明する図である。
【図１１】製造工程を説明する図である。
【図１２】製造工程を説明する図である。
【図１３】製造工程を説明する図である。
【図１４】製造工程を説明する図である。
【図１５】製造工程を説明する図である。
【図１６】製造工程を説明する図である。
【図１７】本技術を適用した表面照射型の撮像素子の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本技術を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（撮像素子）
２．第２の実施の形態（製造装置・製造方法）
３．第３の実施の形態（撮像素子）
【００４５】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像素子］
図１は本技術を適用した半導体素子である撮像素子の主な構成例を示す図である。図１には、撮像素子１００の断面図が示されている。撮像素子１００は、表面照射型の撮像素子であり、図１に示されるように、半導体基板１１０、配線層１２０、絶縁層１３０、パッシベーション層１４０、平坦化層１５０、カラーフィルタ１６０、およびマイクロレンズ１７０等の各層が積層される。
【００４６】
半導体基板１１０には、入射光を光電変換して得られた電荷を蓄積するフォトダイオード１１１が画素毎に形成される。
【００４７】
配線層１２０には、フォトダイオード１１１から電荷を抽出する回路の配線１２１が、多層構造に形成される。
【００４８】
フォトダイオード１１１が形成される画素領域においては、配線層１２０の上に、絶縁層１３０、パッシベーション層１４０、平坦化層１５０、カラーフィルタ１６０、およびマイクロレンズ１７０等が積層される。
【００４９】
また、配線層１２０の図中上側の、フォトダイオードが形成されない領域には、パッド１８１が形成される。パッド１８１は、配線層１２０に形成される回路（内部回路）を撮像素子１００の外部の装置に接続するための外部端子となる電極である。つまりパッド１８１は、配線１２１に電気的に接続される。パッド１８１の素材は任意であるが、例えば、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)、銅(Cu)などを含有したアルミニウム合金等が用いられている。
【００５０】
パッド１８１は、図中上側に開口される。すなわち、図１に示されるように、パッド１８１の図中上側においては、絶縁層１３０乃至マイクロレンズ１７０が除去され、露出する。この開口部分（露出部分）に、金(Au)を主体としたワイヤーボンディング(WB)や、錫(Sn)を主体とした半田リフローが行われ、そのパッド１８１が外部のボード基板、パッケージ、若しくはチップなどの部品と接続される。
【００５１】
このままだと、図２Ａに示されるように、ダイシング工程等により、パッド１８１の露出部分が大幅に腐食する恐れがある。そこで、図１に示されるように、画素領域を含む撮像素子１００の表面全体を覆うように、保護膜(保護層)１８２が形成される。
【００５２】
この保護膜１８２は無機材料を主体としたものであり、大気中の水分、若しくは、製造工程において使用される水分等に代表される外部水分に対するブロッキング作用（防水効果・防湿効果）を有し、パッドの露出部の腐食を抑制することができる。
【００５３】
図２はパッドの腐食の様子の例を示している。図２Ａに示されるように、保護膜１８２が形成されていないパッドの場合、ダイシング工程によって、露出部分に大規模なガルバニック腐食が発生する。このガルバニック腐食により、ワイヤーボンディングや半田バンプ等の金属材料とパッド１８１との接合性が大幅に劣化する。
【００５４】
これに対して、図１の例のように保護膜１８２が形成されるパッド１８１の場合、図２Ｂに示されるように、ダイシング工程が行われても、ガルバニック腐食が略発生しない。つまり、図２Ｂの場合、保護膜１８２によりダイシング工程で使用される純水がブロッキングされ、アルミニウム(Al)と銅(Cu)の異種金属によるガルバニック効果がほとんど発生しない。
【００５５】
なお、実際には、後述するプローブ検査工程において、保護膜１８２の一部が破壊される。したがって、図２Ｂに示されるように、保護膜１８２が形成される場合であっても、パッドの一部（破壊された部分）は、腐食する。ただし、図２Ａと比較して明らかなように、この場合、腐食する面積は、極めて小さく、ワイヤーボンディングや半田バンプ等の金属材料とパッド１８１との接合性に影響を及ぼすほどではない。
【００５６】
なお、保護膜１８２の素材は、このような防水・防湿効果を有する無機材料であれば任意であるが、例えば、シリコンや酸素を主成分とした材料であってもよい。
【００５７】
また、この無機材料の保護膜１８２の厚さは、望ましい結果が得られる所定の厚さに設定される。例えばフロロカーボンのような有機材料の保護膜の場合と比べて大幅に薄くすることができる。例えば、保護膜１８２の膜圧は、有機材料の保護膜の約１０分の１程度とすることができる。
【００５８】
保護膜１８２が薄すぎる場合、外部水分に対するブロッキング作用（防水効果や防湿効果）が不要に低減する恐れがある。また、保護膜１８２が厚すぎる場合、ワイヤーボンディングや半田バンプ等の金属材料とパッド１８１との接合性を不要に劣化させる恐れがある。
【００５９】
この保護膜１８２の適切な膜圧は、保護膜１８２の材質などによって決定される。
【００６０】
図３は保護膜膜厚に対する金属材料とパッド１８１との接合の強さ（接合強度）の例を示したものである。接合強度は、シェア接合強度と比例する単位であるurb.unitで示される。パッドが大きいボール径の場合、保護膜１８２の膜厚と、金属材料とパッド１８１との接合強度との関係は、例えば、図３Ａに示されるグラフのようになる。図３Ａのグラフにおいて、各縦線分は、それぞれ、各膜厚の接合強度のバラつきの幅（大きさ）を示し、各縦線分上の点は、それぞれ、各膜厚の接合強度の平均値が示されている。
【００６１】
図３Ａに示されるように、パッド１８１が大きいボール径の場合、保護膜１８２の膜厚が大きくなるに従い、金属材料とパッド１８１との接合強度の平均値とばらつきが大きくなる。
【００６２】
また、パッド１８１が小さいボール径の場合、所定の膜厚において接合強度の平均値が小さくなったり、バラつきが小さくなったりする。安定した接合強度を得るためには、ばらつきは小さい方が望ましい。また、接合性を向上させるためには、接合強度は強い程よい。したがって、接合強度のばらつきがより小さく、かつ、接合強度の平均値がより大きくなる膜圧が適切な膜圧として選択される。
【００６３】
なお、図１の例の場合、マイクロレンズ１７０上に保護膜１８２が形成されている。有機膜で形成されたマイクロレンズの屈折率は比較的大きい。これに対して、シリコンと酸素で構成された無機系材料の屈折率は、マイクロレンズ１７０の屈折率より小さい。したがって、マイクロレンズ１７０上に形成された保護膜１８２による、反射防止効果が期待できる。
【００６４】
保護膜１８２の素材が無機材料であるので、保護膜１８２が形成される撮像素子１００などの最表面層の有機材料（マイクロレンズ１７０）にダメージを与えずに半田バンプ形成を行うことができる。
【００６５】
撮像素子１００において、保護膜１８２は、パッドの露出部分だけでなく、上層に形成される有機膜のマイクロレンズ１７０の上にも、その表面を覆うように形成される。したがって、保護膜１８２は、有機膜（マイクロレンズ１７０）が耐えられる温度で形成する必要がある。
【００６６】
半導体素子の生成において、成膜方法には、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)、ALD(Atomic Layer Deposition)、またはCoating(塗布)などがある。各成膜方法には、下記に示されるような制約条件がある。
【００６７】
（１）ALD
比較的低温で形成し、膜厚制御も容易であるが、成膜速度が小さい。
（２）Coating
コンフォーマルな形成ができない。そのため、パッド内には多量の膜が形成される。
（３）CVD
一般的には、350-400℃の成膜温度であり、有機材料形成後に保護膜を形成することは難しい。200℃前後で形成する低温形成方法がある。
【００６８】
無機膜の形成には、一般的に、CVD法が用いられるが、CVD法は350-400℃であり、マイクロレンズ１７０などの有機膜上に形成するには高すぎる温度である。
【００６９】
そこで、四塩化シリコン（SiCl4）と酸素（O2）の混合ガスを100℃以下のプラズマCVD（Chemical Vapor Deposition）することにより、保護膜１８２の薄膜を形成するようにする。
【００７０】
例えば、保護膜１８２は、以下のような条件で形成することができる。
【００７１】
・パワー 350-800W,
・ガスフロー
四塩化シリコン 20-50sccm
酸素 30-100sccm
・ガス圧力 5-15mTorr
・温度 50-100℃
・成膜時間 4-15sec
【００７２】
より具体的には、これらの各条件は、形成する保護膜１８２の膜厚の目標値（設定膜厚）に応じて調整する。
【００７３】
成膜装置は一般的なCVD装置でよい。ドライエッチング装置もプラズマ生成装置であり、CVD装置と原理的には同じである。パッドをCF4などのフロロカーボン系のガスにてドライエッチングで開口した後、レジストをアッシング(O2プラズマ)にて剥離し、続いて、薄膜形成を行うことで、真空プロセスを大気ブレークすることなくでき、効率の良い製造工程になる。
【００７４】
上記には、固体撮像素子のような比較的低温を必要とする半導体装置について記載したが、メモリー製品やロジック製品などの場合、400℃程度まで耐えられる膜で構成されている。その場合については、前述した350-400℃で形成可能なCVD法にて形成することが可能である。しかしながら、高温で形成されたCVD膜は非常に緻密な膜であり、膜質をコントロールすることが困難である。
【００７５】
例えば、図４に膜密度を測定した結果を示す。図４の上側に示される高温で形成されたCVD膜の場合、図４の下側に示される本技術の保護膜１８２の場合と比較して膜密度が高くなってしまう。つまり、高温で形成されたCVD膜の場合、保護膜１８２の場合よりも金属材料とパッドの接合性が劣化する。
【００７６】
また、膜種毎の接合強度を図５に示す。図５に示されるように、高温で形成されたCVD膜であるCVD酸化シリコンやCVD窒化シリコン膜種の場合、本開示の保護膜１８２の場合よりも、平均結合強度が低下し、かつ、ばらつきが大きい。つまり、保護膜１８２の場合の方が、高温で形成されたCVD膜の場合よりも、好適な接合強度が得られる。
【００７７】
図４に示されるように、膜密度が大きくなると接合強度が劣化するため、その劣化分を膜厚で調整する必要があるが、300mmウエハまたはそれ以上のような大面積に均一な膜厚を形成することは非常に困難である。
【００７８】
以上のように、撮像素子１００において、パッド１８１開口後に保護膜１８２が形成されるため、パッド１８１に残存する僅かなフッ素(F)、または、アルミニウム(Al)と結合されたフッ化アルミニウム(AlFx)は、保護膜１８２のブロッキング作用により、大気中、または、製造工程中の水分との接触が抑制される。そのため、フッ素を起因とした析出腐食の成長が抑制され、外観的な異常や、接合を阻害するような異物の発生が抑制される。また、その保護膜１８２は非常に薄いので、その後に行われるワイヤーボンディングなどの接合性の劣化やパッド１８１の信頼性の低下を抑制することができる。
【００７９】
また、保護膜１８２の存在により、ダイシング工程などの導電性液体(CO2含有の純水など)とパッド１８１との接触が抑制されるので、パッド１８１の材料として一般的に適用されているAlSiCu, AlCuなどのCuを含んだアルミニウム合金は、異種金属の存在によるガルバニック腐食の発生が抑制される。また、その保護膜１８２は非常に薄いので、その後に行われるワイヤーボンディングなどの接合性の劣化やパッド１８１の信頼性の低下を抑制することができる。
【００８０】
また、図６に示されるように、保護膜１８２は、パッド開口部の側壁部分にも形成される（点線の楕円１８２Ａおよび１８２Ｂで囲まれた部分）。
【００８１】
このようにすることにより、例えば、大気放置時の水分などの画素領域への進入を抑制することができる。したがって、撮像素子１００のデバイスとしての信頼性の向上が期待される。
【００８２】
また、このようにすることにより、例えば、パッド開口部の側壁からの光入射を抑制することができる。したがって、撮像素子１００は、光の回り込み等による誤動作の発生を抑制することが期待される。
【００８３】
さらに、このようにすることにより、例えば、パッド１８１のエッチング工程において生成されるパッド開口部の側壁に付着したフロロカーボン系のデポから発生するF系物質を保護膜１８２で覆うことができる。したがって、撮像素子１００は、パッド１８１の腐食（ハロゲンによる金属腐食）を抑制することができる。
【００８４】
［裏面照射型の撮像素子］
なお、以上においては、本技術を適用した半導体素子の例として表面照射型の撮像素子を説明したが、本技術は、任意の半導体素子に適用することができる。つまり、保護膜１８２は、図１の撮像素子１００に限らず、外部出力端子であるパッドを有するものであれば任意の半導体素子に形成することができる。
【００８５】
例えば、保護膜１８２は、図７に示されるような裏面照射型の撮像素子に形成するようにしてもよい。図７の例の場合、撮像素子２００は、土台となる半導体基板に対して、多層構造の配線層２１０、フォトダイオード２２１が形成される半導体基板２２０、カラーフィルタ２３０、およびマイクロレンズ２４０が積層される。
【００８６】
また、撮像素子２００には、撮像素子１００の場合と同様に、保護膜１８２が、パッド１８１の開口部（露出部分）だけでなく、フォトダイオード２２１が形成される画素領域の、マイクロレンズ２４０上や、パッド開口部の側壁等にも形成される。
【００８７】
この保護膜１８２が形成されることにより、撮像素子２００は、撮像素子１００の場合と同様に、ワイヤーボンディングなどの接合性の劣化やパッド１８１の信頼性の低下を抑制することができる。
【００８８】
また、以上においては、撮像素子１００がCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである場合について説明したが、これに限らず、撮像素子１００はCCD（Charge Coupled Device）イメージセンサであってもよい。
【００８９】
＜２．第２の実施の形態＞
［製造装置］
図８は、撮像素子１００を製造する製造装置の主な構成例を示すブロック図である。図８に示されるように、製造装置３００は、制御部３０１、入力部３１１、出力部３１２、記憶部３１３、通信部３１４、およびドライブ３１５を有する。また、製造装置３００は、撮像素子製造部３３１、パッド開口部３３２、保護膜形成部３３３、特性測定部３３４、裏面研磨部３３５、および個片化部３３６を有する。
【００９０】
制御部３０１は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、およびRAM（Random Access Memory）等を有し、その他の各部を制御し、撮像素子１００の製造に関する処理を行う。例えば、制御部３０１のCPUは、ROMに記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。また、CPUは、記憶部３１３からRAMにロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAMにはまた、CPUが各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【００９１】
入力部３１１は、キーボード、マウス、タッチパネル、および外部入力端子などよりなり、ユーザ指示や外部からの情報の入力を受け付け、制御部３０１に供給する。出力部３１２は、CRT（Cathode Ray Tube）ディスプレイやLCD（Liquid Crystal Display）等のディスプレイ、スピーカ、並びに外部出力端子などよりなり、制御部３０１から供給される各種情報を画像、音声、若しくは、アナログ信号やデジタルデータとして出力する。
【００９２】
記憶部３１３は、フラッシュメモリ等SSD（Solid State Drive）やハードディスクなどよりなり、制御部３０１から供給される情報を記憶したり、制御部３０１からの要求に従って、記憶している情報を読み出して供給したりする。
【００９３】
通信部３１４は、例えば、有線LAN（Local Area Network）や無線LANのインタフェースやモデムなどよりなり、インターネットを含むネットワークを介して、外部の装置との通信処理を行う。例えば、通信部３１４は、制御部３０１から供給される情報を通信相手に送信したり、通信相手から受信した情報を制御部３０１に供給したりする。
【００９４】
ドライブ３１５は、必要に応じて制御部３０１に接続される。そして、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア３２１がそのドライブ３１５に適宜装着される。そして、そのドライブ３１５を介してリムーバブルメディア３２１から読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部３１３にインストールされる。
【００９５】
撮像素子製造部３３１乃至個片化部３３６は、制御部３０１に制御され、撮像素子１００を製造する各工程の処理を行う。
【００９６】
［製造処理の流れ］
図９のフローチャートを参照して、製造処理の流れの例を説明する。なお、適宜、図１０乃至図１６を参照して説明する。図１０乃至図１６は、製造処理の各工程の様子を説明する図である。なお、図１０乃至図１６は、製造される撮像素子（撮像素子４００）の断面の一部の構成を模式的に示しており、説明に不要な部分は適宜省略している。
【００９７】
製造処理が開始されると、ステップＳ１０１において、撮像素子製造部３３１は、制御部３０１に制御されて、撮像素子４００を製造する。図１０には、撮像素子４００のパッド４５１の部分が示されている。図１０に示されるように、撮像素子４００は、基板層４１０、パッド４５１、パッシベーション層４２０、平坦化層４３０、図示せぬカラーフィルタ、およびレンズ層４４０が積層されている。
【００９８】
撮像素子製造部３３１は、アルミニウム(Al)またはアルミニウム合金を形成した後、リソグラフィ及びドライエッチングによりパッド４５１を含む配線パターンを形成後、パッシベーション層４２０、および平坦化層４３０を順次形成する。そして、撮像素子製造部３３１は、その上部に、図示せぬカラーフィルタやレンズ層４４０を形成する。
【００９９】
パッド４５１を構成する配線の主配線には、例えば、アルミニウム(Al)またはアルミニウム合金が用いられる。これらの主配線には、エレクトロマイグレーション(EM)、ストレスマイグレーション(SM)などの配線信頼性を考慮して、アルミニウム合金が用いられることが一般的である。アルミニウム合金には主材料のアルミニウムに1%(重量換算)以下のシリコン(Si)、銅(Cu)、チタン(Ti)などの金属が混入されている。一般的には、このようなアルミニウム合金AlSi、AlSiCu、またはAlCuなどが使用されている。また、パッド４５１にはアルミニウムまたはアルミニウム合金の主配線のほかに、アルミニウムまたはアルミニウム合金の上下層にチタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、チタンタングステン(TiW)、窒化タングステン(WN)などを代表とする高融点金属を含むバリアメタルが設けられる。なお、配線層の材質および構成は、任意であり、上述した例に限らない。
【０１００】
上述したように、ガルバニック腐食は異種金属の標準電極電位の違いで発生することから、AlSi、AlSiCu、AlCuを代表とするアルミニウム合金で構成されたパッド電極にてガルバニック腐食が発生しやすい。
【０１０１】
パッシベーション層４２０には、例えば窒化シリコン(SixNy)が適用される。窒化シリコン(SixNy)単層でもよいが、ストレス緩和をするために酸化シリコン(SiO2)が積層されるようにしてもよい。
【０１０２】
図示せぬカラーフィルタは、シリコン基板に形成されたフォトダイオードに対して正確に対面関係にあることが望ましい。平坦化層４３０の１つの役割はフォトダイオードとカラーフィルタの対面性を上げることである。また、カラーフィルタの材質によるが、カラーフィルタの密着性向上も平坦膜の役割の一つである。カラーフィルタは赤、青、緑の３色を用いるのが一般的であるが、マツェンダ、シアン、イエローの３色でもかまわないし、４色以上であってもよい。カラーフィルタは所望する画像に合わせて材料を選択することができる。なお、図１０においては、カラーフィルタの図示を省略しているが、パッド４５１が形成される領域にはカラーフィルタを残さないようにするのが一般的である。
【０１０３】
レンズ層４４０のマイクロレンズはカラーフィルタ上に形成される。基本的には、カラーフィルタとマイクロレンズも正確に対面関係にするが、例えば、画像内の画素間の補正にマイクロレンズの位置で補正することが可能であり、必ずしも正確な対面関係を必要するわけではない。図示は省略するが、例えば、３色のカラーフィルタに大きな段差（厚さの違い）がある場合、レンズ層４４０のマイクロレンズのフォトダイオードに対する対面性を確保するために平坦化膜がカラーフィルタ上に形成されるようにしてもよい。マイクロレンズの形成には、例えば、リフロー法、エッチバック法、およびインプリント法などがあるが、その形成方法は任意である。
【０１０４】
なお、図示は省略するが、マイクロレンズ（レンズ層４４０）の上に集光効率を向上させるための導波路構造が形成されるようにしてもよい。
【０１０５】
このようにレンズ層４４０が形成されると、ステップＳ１０２において、パッド開口部３３２は、制御部３０１に制御されて、図１１に示されるように、撮像素子４００のパッド４５１の上方を開口し、パッド４５１を上側に露出させる。
【０１０６】
より具体的には、パッド開口部３３２は、レジスト塗布形成後、リソグラフィにてパッド４５１のマスクを露光し、レジスト加工を行う。パッド４５１部のみレジスト開口された後、パッド開口部３３２は、ドライエッチングにより、レンズ層４４０、平坦化層４３０、およびパッシベーション層４２０をエッチングする。ドライエッチング終了後、パッド開口部３３２は、表面に残されたレジストをアッシング、または、湿式手法によりレジスト剥離を行う。
【０１０７】
エッチング後の断面を示す図を図１１に示す。有機系膜、無機系膜の複数層を一括してエッチングすることが望ましいが、それぞれの膜ごと加工してもかまわない。エッチングガスには、CF4, C2F6, C3F8, CHF3, SF6などのフッ素(F)系ガスを主体とし、酸素(O), アルゴン(Ar)などのガスを適宜導入してもよい。これらのガスはプラズマ化され、活性なイオン、ラジカルになり、被エッチング膜とケミカル反応し、エッチングされる。
【０１０８】
図１１に示されるように、撮像素子４００のパッド４５１の上方に開口部４６０が形成されると、処理はステップＳ１０３に進められる。
【０１０９】
ステップＳ１０３において、保護膜形成部３３３は、制御部３０１に制御されて、図１２に示されるように、撮像素子４００の最上位層の上から保護膜４７１を形成する。この処理（保護膜形成）により、開口部４６０でない部分のレンズ層４４０、開口部４６０のパッド４５１、および、開口部４６０の側壁部分の各表面に保護膜４７１が形成される。このように保護膜４７１を形成することにより、パッド４５１の露出部分が保護膜４７１により覆われる。つまり、パッド４５１が外部水分と接触しないように保護される。
【０１１０】
また、このように開口部４６０だけでなく、開口部４６０以外も一様に保護膜４７１を形成することにより、マスク処理等が不要になり、保護膜形成部３３３は、容易に保護膜４７１を形成することができる。
【０１１１】
なお、保護膜形成部３３３は、保護膜４７１を形成する前に、アルゴン(Ar)イオンによるバックスパッタリング(逆スパッタリング)を行った後、真空をブレークせずに保護膜を形成すると、接合性及び後述する測定時プローブ特性に有効な効果を与えることができる。一般に、アルミニウム(Al)は大気にさらすと、すぐに不動態層、すなわち、酸化アルミニウム層が形成される。酸化アルミニウム層は絶縁性を有しているので、その上層に形成される保護膜４７１とあわせた比較的厚い絶縁層が形成されることになってしまう。絶縁層はできる限り薄いほうが接合性などには良い方向であるので、このような酸化アルミニウム層の形成は望ましく無い。したがって、上述したように処理することにより、保護膜形成部３３３は、接合性およびプローブ特性を向上させることができる。
【０１１２】
なお、不動態層として形成される酸化アルミニウム層のパッド腐食の抑制効果は非常に小さいので、できるだけ除去したほうが望ましいが、必ずしも不動態層を除去しなければならないということではない。つまり、参加アルミニウム層が形成されていてもよい。
【０１１３】
ステップＳ１０４において、特性測定部３３４は、制御部３０１に制御されて、図１３に示されるように、プローブ４８１を用いて特性測定を行う。この処理（プローブ測定）において、プローブ４８１は、パッド４５１に電気的に接触するように、開口部４６０のパッド４５１上に形成された保護膜４７１の一部を破壊する。
【０１１４】
パッド４５１の表面に形成された保護膜４７１は非常に薄いので測定のプローブ４８１がコンタクトされる際に、保護膜４７１は容易に破壊される。特に、保護膜４７１は膜密度も比較的小さいので、プローブコンタクトに弊害を及ぼすようなことはない。
【０１１５】
ステップＳ１０５において、裏面研磨部３３５は、制御部３０１に制御されて、図１４Ａに示されるように、撮像素子４００に表面側からバックグラインド（BG）保護テープを貼り付け、図１４Ｂに示されるように、基板層４１０の裏面側を研削する。
【０１１６】
この処理は、基板(シリコン)の薄肉化工程であり、最初に表面を保護するためのバックグラインド（BG）保護テープがウエハ表面に貼り付けられた後、ウエハの裏面、すなわち、基板の厚さの中でデバイス性能に寄与しない部分が除去される。薄肉化することにより、ウエハ/チップの軽量化、後述するパッケージの薄肉化を実現することができる。
【０１１７】
ステップＳ１０６において、個片化部３３６は、制御部３０１に制御されて、図１５Ａに示されるように、バックグラインド（BG）保護テープを剥離し、図１５Ｂに示されるように、ウェハ４９１を複数のチップ４９２に個片化する。
【０１１８】
より具体的には、個片化部３３６は、薄肉化されたウエハをシートに貼り付けた後、前工程で行われたBG保護テープを剥離する。その後、個片化部３３６は、ダイシング装置(ソーイング装置)により、ウエハ４９１を個片化し複数のチップ４９２に分割する。
【０１１９】
ダイシングはダイアモンド砥粒が電着されたブレードによるカッティングにより行われる。ダイシングはブレードとウエハの摩擦による発熱防止、スムーズなカッティングなどを目的として、純水中で行われる。純水の比抵抗が高いと半導体装置は静電破壊するため、個片化部３３６は、純水に二酸化炭素(CO2)などを混入させ、比抵抗を低くする。
【０１２０】
AlとCuなどの異種金属を含むパッド４５１が比抵抗の低い純水に浸漬されると、それぞれの金属が有する標準電極電位の違いにより、卑なる金属が溶解するガルバニック現象が発現する。例えば、AlとCuの系においては、貴なる金属はCu(標準電極電位 +0.334V)であり、卑なる金属はAl(標準電極電位 -1.68V)である。パッド４５１に対策が施されてない場合、比抵抗の低い純水に浸漬されると、卑なる金属であるAlが溶解する。保護膜４７１がパッド４５１の表面に形成されることにより、AlとCuの異種金属を含むパッド４５１の表面の、比抵抗の低い純水(溶解のドライビングフォース)への接触が抑制されるので、Alの溶解が抑制される。
【０１２１】
ステップＳ１０７において、個片化部３３６は、制御部３０１に制御されて、図１６に示されるように、個片化されたチップ（すなわち撮像素子４００）を所定のパッケージ４９３に配置し、ワイヤボンディングを行い、開口部４６０のパッド４５１に金属ワイヤ４９４を、半田付け等により電気的に接続する。
【０１２２】
個片化されたチップ４９２はリプレイス装置にてパッケージに運ばれ、パッケージに運ばれたチップはダイボンド材にてパッケージに貼り付けられる。次に、パッケージとチップを電気的に接続するためのワイヤーボンディング工程が行われる。パッケージ側の電極(リードフレーム)とチップ側の電極であるパッドをAuなどを代表とする金属ワイヤーで接続する。
【０１２３】
パッド４５１での接合は、熱、超音波(振動)などのエネルギーを印加することにより行われる。パッド４５１の表面には保護膜４７１が形成されているが、その保護膜４７１は非常に薄いので、金属ワイヤーを接合させる際に、その保護膜はブレークし、その下部にあるパッド４５１と正確な合金層を形成し、十分な接合性を有することになる。
【０１２４】
ステップＳ１０７の処理が終了すると、製造処理が終了される。
【０１２５】
以上のようにして、図１に示されるような構成の撮像素子１００が製造される。つまり、製造装置３００は、特別に複雑な工程を必要とせずに、撮像素子１００を容易に製造することができる。
【０１２６】
より具体的には、保護膜４７１はCVDにて形成されることから、パッドのドライエッチングによる開口、その後、アッシング(O2プラズマ)によるレジスト剥離、保護膜形成を１つの装置で真空のブレークなく、連続的に行うことができる。すなわち、真空装置での一貫処理が可能であり、製造工程のスループット改善や、ウエハ処理の高効率化を実現することができる。
【０１２７】
＜３．第３の実施の形態＞
［撮像素子］
なお、図１の撮像素子１００において、さらに、マイクロレンズ１７０上に反射防止膜が形成されるようにしても良い。図１７は、その場合の撮像素子の構成例を示す断面図である。
【０１２８】
図１７に示される撮像素子５００は、基本的に図１に示される撮像素子１００と同様の構成を有する撮像素子であるが、マイクロレンズ１７０の上にさらに、反射防止膜５１１が形成される。反射防止膜５１１は、マイクロレンズ１７０よりも屈折率が小さい。したがって、反射防止膜５１１は、マイクロレンズ１７０の表面における光の反射を抑制することができる。
【０１２９】
このように反射防止膜５１１を設け、その上に保護膜１８２が積層されるようにしても、保護膜１８２自体が非常に薄い膜であり、画素特性には影響を及ぼさない。また、反射防止膜５１１の屈折率より保護膜１８２の屈折率が小さい場合、撮像素子５００は、その反射防止効果をさらに向上させることができ、画像性能をさらに向上させることができる。
【０１３０】
本発明は、撮像素子に限らず、任意の半導体素子、その半導体素子を用いたモジュール、または、そのモジュールを用いた装置に適用することができる。例えば、上述した撮像素子は、図１６に示されるように、パッケージに設置し、撮像モジュールとしてもよいし、さらにその撮像モジュールを用いた撮像装置としてもよい。
【０１３１】
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１３２】
この記録媒体は、例えば、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されているリムーバブルメディア３２１（図８）により構成される。このリムーバブルメディア３２１には、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）や光ディスク（CD-ROMやDVDを含む）が含まれる。さらに、光磁気ディスク（MD（Mini Disc）を含む）や半導体メモリ等も含まれる。また、上述した記録媒体は、このようなリムーバブルメディア３２１だけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されている制御部３０１（図８）のROMや、記憶部３１３（図８）に含まれるハードディスクなどにより構成されるようにしてもよい。
【０１３３】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１３４】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１３５】
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表すものである。
【０１３６】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成が、複数の装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成が、まとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成が付加されるようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部が他の装置（または他の処理部）の構成に含まれるようにしてもよい。つまり、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１３７】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１） 内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を備える半導体素子。
（２） 前記保護膜は、前記電極を含む前記半導体素子の表面全体に形成される
前記（１）に記載の半導体素子。
（３） 前記保護膜は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系にて形成される
前記（１）または（２）に記載の半導体素子。
（４） 前記保護膜は、シリコンおよび酸素を主体とする薄膜である
前記（３）に記載の半導体素子。
（５） 前記保護膜は、前記保護膜を前記電極から剥離せずに、金属材料を前記電極に接合可能な程度の厚さに形成される
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の半導体素子。
（６） 入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を備える撮像素子。
（７） 前記保護膜の屈折率は、前記レンズの屈折率より小さい
前記（６）に記載の撮像素子。
（８） 前記レンズ表面に、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜がさらに形成され、
前記保護膜は、前記反射防止膜の表面に形成される
前記（７）に記載の撮像素子。
（９） 前記保護膜の屈折率は、前記反射防止膜の屈折率より小さい
前記（８）に記載の撮像素子。
（１０） 前記保護膜は、前記電極を露出させる開口部の側壁にもさらに形成される
前記（６）乃至（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１） 入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を有する撮像素子と、
前記撮像素子を収納するパッケージと
を備える撮像モジュール。
（１２） 入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を有する撮像素子が収納されたパッケージを含む撮像モジュール
を備える撮像装置。
（１３） 内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成する半導体素子生成部と、
前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する保護膜形成部と
を備える製造装置。
（１４） 前記保護膜形成部は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系を分解させることにより、前記電極の表面に前記保護膜を形成する
前記（１３）に記載の製造装置。
（１５） 前記保護膜形成部は、前記半導体素子が有する有機膜が破壊されない程度の温度で、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系を分解させる
前記（１４）に記載の製造装置。
（１６） 前記保護膜形成部は、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系をプラズマにより分解させる
前記（１５）に記載の製造装置。
（１７） 前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極を露出させるように開口する開口部をさらに備え、
前記保護膜形成部は、前記開口部により開口され、露出された前記電極の表面に、前記保護膜を形成する
前記（１３）乃至（１６）のいずれかに記載の製造装置。
（１８） 前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面にも前記保護膜を形成する
前記（１３）乃至（１７）のいずれかに記載の製造装置。
（１９） 前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面に形成される、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜の表面にも前記保護膜を形成する
前記（１３）乃至（１８）に記載の製造装置。
（２０） 製造装置の製造方法であって、
半導体素子生成部が、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成し、
保護膜形成部が、生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する
製造方法。
【符号の説明】
【０１３８】
１００ 撮像素子， １７０ マイクロレンズ， １８１ パッド， １８２ 保護膜， ２００ 撮像素子， ３００ 製造装置， ３３３ 保護膜形成部， ４００ 撮像素子， ４５１ パッド， ４７１ 保護膜， ５００ 撮像素子， ５１１ 反射防止膜
【技術分野】
【０００１】
本開示は、半導体素子、撮像素子、撮像モジュール、撮像装置、並びに、製造装置および方法に関し、特に、パッドの腐食を抑制することにより、金属材料とパッドとの接続性を向上させることができるようにした半導体素子、撮像素子、撮像モジュール、撮像装置、並びに、製造装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置へ通電するために、通常、半導体装置には電極(パッド)が設けられている。パッドの材料には、一般的に、アルミニウム(Al)またはシリコン(Si)、銅(Cu)などを含有したアルミニウム合金が用いられている。そのパッドは外部のボード基板、パッケージ、チップなどの部品と接続される。外部装置の接続には、金(Au)を主体としたワイヤーボンディング(WB)、錫(Sn)を主体とした半田リフローなどが用いられている。
【０００３】
このように、パッドは、金属材料(Au, Snなど)を通して、半導体装置と外部装置との電気的な接続を行う機能を有しており、パッドと金属材料との接続性には十分に注意を払う必要があった。
【０００４】
パッドの主体となるアルミニウムは、比較的融点が低い材料で、酸、アルカリに溶解する材料であるため、腐食を起こしやすかった。以下に腐食の例を説明する。
【０００５】
(1) 析出腐食
半導体装置の製造では、一般的に、パッド電極を含む金属形成、水分などの進入を防止する保護膜形成、最後にパッド(電極)となる部分のみ開口する工程でパッドは形成される。パッド開口時においては４フッ化メタン（CF4）などのフッ素(F)の含有されたガス系が用いられる。そのため、パッド表面及び表面近傍にはフッ素（F）が存在する。フッ素（F）の存在により、パッドの主成分であるアルミニウム(Al)とフッ素(F)の反応物が成長し、異物としてパッドに残存する恐れがあった(例えば、非特許文献１参照)。
【０００６】
(2) ガルバニック腐食
従来、エレクトロマイグレーション(EM)やストレスマイグレーション(SM)などの配線信頼性を向上させるために、主成分のアルミニウム(Al)の中に、シリコン(Si)、銅(Cu)などの金属を含有させることが一般的であった。特に銅(Cu)を含有させる配線材料が広く使用されていた。アルミニウム(Al)と銅(Cu)にはその材料固有で有する標準電極電位を有しており、両金属が導電性を有する水溶液中に存在すると、卑なる金属であるアルミニウム(Al)が溶解する恐れがあった（ガルバニック腐食）。半導体工程においては、個片化工程であるダイシング工程において発現する現象であり、アルミニウム(Al)が溶解するだけでなく、溶解したアルミニウム(Al)がシリコンなどのダイシング切削屑と化合物を形成し、絶縁性の高い異物がパッド表面に付着する恐れがあった（例えば、非特許文献２参照）。
【０００７】
このように、半導体装置と外部装置とを電気的に接続するパッドに異物や欠損(アルミニウムの溶解)が存在すると、ワイヤーボンディングや半田バンプなどの金属材料とパッドとの接続性を劣化させ、高抵抗化や信頼性不良になる恐れがあった。
【０００８】
そこで、特開２００５−１５０５０８号公報（以下、特許文献１と称する）には、析出腐食に関して、開口後にアルカリ溶液で洗浄を行う手法が開示されている。また、特開２００９−２７０３０号公報（以下、特許文献２と称する）には、ガルバニック腐食に関して、ダイシング装置のパラメータの最適化などで対応する方法が開示されている。しかしながらこれらの方法では、一方の問題点に対しては解決できるが、他方の問題点に対しては解決が困難であった。したがって、両方の問題点を解決するためには、両方の方法を適用する必要があり、その場合、製造の工程数やコストが増大する恐れがあった。
【０００９】
これに対して、特開２０１０−１４７３５７号公報（以下、特許文献３と称する）には、パッド部開口後、ドライエッチング処理時のエッチングガスを堆積させて成膜したフロロカーボンを形成する手法が開示されている。
【００１０】
このフロロカーボンは、絶縁膜をエッチング除去する際に用いたフッ素系ガスを堆積することにより形成される保護膜であり、耐湿性を有しているので、パッド電極表面に残留されたフッ素成分と大気中の水分と反応することを防ぐことができ、パッド電極の腐食を抑制することができる。このフロロカーボンの膜厚は、耐湿性と撮像特性を両立させるために５０乃至１００ｎｍ程度とされる。フロロカーボンの膜厚を５０ｎｍ未満とした場合には、耐湿性が充分では無く、パッド電極表面に残留したフッ素成分と大気中の水分との接触を充分に断つことが困難になる恐れがある。逆に、フロロカーボンの膜厚を１００ｎｍよりも厚くした場合、パッド電極とワイヤーボンド若しくはバンプとの間の接合強度が低下し、更に、パッド電極とワイヤーボンド若しくはバンプとの間の電気伝導性に悪影響を及ぼしてしまう恐れがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Investigation and Failure Analysis of "Flower-like" Defects on Microchip Aluminum Bondpads in Wafer Fabrication, ICSE2006 Proc.2006, pp626-629
【非特許文献２】A Study on Al Bondpad Grain Boundaries and Galvanic Corrosion in Wafer Fabrication, ICSE2004 Proc. 2004, Kuala Lumpur, Malaysia
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
このように、パッド表面を薄膜で覆ってしまう構造の場合、水分を起因として生成する析出腐食、ガルバニック腐食を抑制することができる。しかしながら、パッド表面に比較的厚い(50nm)絶縁物を形成することは、ワイヤーボンディング、半田バンプとの接合性が低下する恐れがあった。
【００１３】
例えば、パッド上に半田バンプを形成する場合、パッド上にUBM(アンダーバリアメタル)及びシード層が形成され、マスク形成され、半田バンプ材がめっきにてパッド内にのみ形成される。パッド表面に絶縁物が存在すると、パッドとUBMとの電気的な接続性を確保できない恐れがある。
【００１４】
そのため、UBM形成前に絶縁物を除去する工程が行われる。固体撮像素子の場合、表面には有機系材料(例えば、レンズ、反射防止膜など)が形成されている場合が多い。フロロカーボンは、カーボン(C)、フッ素(F)をベースにした有機材料である。ウエット(湿式)の手法で除去するならば強アルカリ薬液が用いられ、ドライ(乾式)の手法ならばバックスパッタリングなどの物理的手法で用いられることになる。
【００１５】
しかしながら、いずれの手法の場合も、フロロカーボンの保護膜の、固体撮像素子の最表面層に存在する有機系材料との選択比が略１となる等、選択比を十分に確保することが困難であるため、ロバストな製造フロー構築は困難であった。
【００１６】
本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、パッドの腐食を抑制することにより、金属材料とパッドとの接続性を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本開示の一側面は、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを備える半導体素子である。
【００１８】
前記保護膜は、前記電極を含む前記半導体素子の表面全体に形成されるようにすることができる。
【００１９】
前記保護膜は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系にて形成されるようにすることができる。
【００２０】
前記保護膜は、シリコンおよび酸素を主体とする薄膜であるようにすることができる。
【００２１】
前記保護膜は、前記保護膜を前記電極から剥離せずに、金属材料を前記電極に接合可能な程度の厚さに形成されるようにすることができる。
【００２２】
本開示の他の側面は、入射光を光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを備える撮像素子である。
【００２３】
前記保護膜の屈折率は、前記レンズの屈折率より小さいようにすることができる。
【００２４】
前記レンズ表面に、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜がさらに形成され、前記保護膜は、前記反射防止膜の表面に形成されるようにすることができる。
【００２５】
前記保護膜の屈折率は、前記反射防止膜の屈折率より小さいようにすることができる。
【００２６】
前記保護膜は、前記電極を露出させる開口部の側壁にもさらに形成されるようにすることができる。
【００２７】
本開示のさらに他の側面は、入射光を光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを有する撮像素子と、前記撮像素子を収納するパッケージとを備える撮像モジュールである。
【００２８】
本開示のさらに他の側面は、入射光を光電変換する光電変換素子と、前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを有する撮像素子が収納されたパッケージを含む撮像モジュールを備える撮像装置である。
【００２９】
本開示のさらに他の側面は、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成する半導体素子生成部と、前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する保護膜形成部とを備える製造装置である。
【００３０】
前記保護膜形成部は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系を分解させることにより、前記電極の表面に前記保護膜を形成することができる。
【００３１】
前記保護膜形成部は、前記半導体素子が有する有機膜が破壊されない程度の温度で、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系を分解させることができる。
【００３２】
前記保護膜形成部は、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系をプラズマにより分解させることができる。
【００３３】
前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極を露出させるように開口する開口部をさらに備え、前記保護膜形成部は、前記開口部により開口され、露出された前記電極の表面に、前記保護膜を形成することができる。
【００３４】
前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面にも前記保護膜を形成することができる。
【００３５】
前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面に形成される、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜の表面にも前記保護膜を形成することができる。
【００３６】
本開示のさらに他の側面は、また、製造装置の製造方法であって、半導体素子生成部が、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成し、保護膜形成部が、生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する製造方法である。
【００３７】
本開示の一側面においては、内部回路の外部端子となる電極と、電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とが備えられる。
【００３８】
本開示の他の側面においては、入射光を光電変換する光電変換素子と、光電変換素子に入射される入射光を光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、電極およびレンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とが備えられる。
【００３９】
本開示のさらに他の側面においては、入射光を光電変換する光電変換素子と、光電変換素子に入射される入射光を光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、電極およびレンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを有する撮像素子と、撮像素子を収納するパッケージとが備えられる。
【００４０】
本開示のさらに他の側面においては、入射光を光電変換する光電変換素子と、光電変換素子に入射される入射光を光電変換素子に集光するレンズと、内部回路の外部端子となる電極と、電極およびレンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜とを有する撮像素子が収納されたパッケージを含む撮像モジュールとが備えられる。
【００４１】
本開示のさらに他の側面においては、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子が生成され、生成された半導体が有する電極の表面に、外部水分が接触しないように電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜が形成される。
【発明の効果】
【００４２】
本開示によれば、パッドの腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本技術を適用した表面照射型の撮像素子の主な構成例を示す図である。
【図２】パッドの腐食を説明する図である。
【図３】保護膜膜圧と接合強度の関係の例を説明する図である。
【図４】膜厚と膜密度の関係の例を説明する図である。
【図５】保護膜膜種と接合強度の関係の例を説明する図である。
【図６】側壁の保護膜について説明する図である。
【図７】本技術を適用した裏面照射型の撮像素子の主な構成例を示す図である。
【図８】本技術を適用した製造装置の主な構成例を示す図である。
【図９】製造処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１０】製造工程を説明する図である。
【図１１】製造工程を説明する図である。
【図１２】製造工程を説明する図である。
【図１３】製造工程を説明する図である。
【図１４】製造工程を説明する図である。
【図１５】製造工程を説明する図である。
【図１６】製造工程を説明する図である。
【図１７】本技術を適用した表面照射型の撮像素子の他の構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４４】
以下、本技術を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（撮像素子）
２．第２の実施の形態（製造装置・製造方法）
３．第３の実施の形態（撮像素子）
【００４５】
＜１．第１の実施の形態＞
［撮像素子］
図１は本技術を適用した半導体素子である撮像素子の主な構成例を示す図である。図１には、撮像素子１００の断面図が示されている。撮像素子１００は、表面照射型の撮像素子であり、図１に示されるように、半導体基板１１０、配線層１２０、絶縁層１３０、パッシベーション層１４０、平坦化層１５０、カラーフィルタ１６０、およびマイクロレンズ１７０等の各層が積層される。
【００４６】
半導体基板１１０には、入射光を光電変換して得られた電荷を蓄積するフォトダイオード１１１が画素毎に形成される。
【００４７】
配線層１２０には、フォトダイオード１１１から電荷を抽出する回路の配線１２１が、多層構造に形成される。
【００４８】
フォトダイオード１１１が形成される画素領域においては、配線層１２０の上に、絶縁層１３０、パッシベーション層１４０、平坦化層１５０、カラーフィルタ１６０、およびマイクロレンズ１７０等が積層される。
【００４９】
また、配線層１２０の図中上側の、フォトダイオードが形成されない領域には、パッド１８１が形成される。パッド１８１は、配線層１２０に形成される回路（内部回路）を撮像素子１００の外部の装置に接続するための外部端子となる電極である。つまりパッド１８１は、配線１２１に電気的に接続される。パッド１８１の素材は任意であるが、例えば、アルミニウム(Al)、シリコン(Si)、銅(Cu)などを含有したアルミニウム合金等が用いられている。
【００５０】
パッド１８１は、図中上側に開口される。すなわち、図１に示されるように、パッド１８１の図中上側においては、絶縁層１３０乃至マイクロレンズ１７０が除去され、露出する。この開口部分（露出部分）に、金(Au)を主体としたワイヤーボンディング(WB)や、錫(Sn)を主体とした半田リフローが行われ、そのパッド１８１が外部のボード基板、パッケージ、若しくはチップなどの部品と接続される。
【００５１】
このままだと、図２Ａに示されるように、ダイシング工程等により、パッド１８１の露出部分が大幅に腐食する恐れがある。そこで、図１に示されるように、画素領域を含む撮像素子１００の表面全体を覆うように、保護膜(保護層)１８２が形成される。
【００５２】
この保護膜１８２は無機材料を主体としたものであり、大気中の水分、若しくは、製造工程において使用される水分等に代表される外部水分に対するブロッキング作用（防水効果・防湿効果）を有し、パッドの露出部の腐食を抑制することができる。
【００５３】
図２はパッドの腐食の様子の例を示している。図２Ａに示されるように、保護膜１８２が形成されていないパッドの場合、ダイシング工程によって、露出部分に大規模なガルバニック腐食が発生する。このガルバニック腐食により、ワイヤーボンディングや半田バンプ等の金属材料とパッド１８１との接合性が大幅に劣化する。
【００５４】
これに対して、図１の例のように保護膜１８２が形成されるパッド１８１の場合、図２Ｂに示されるように、ダイシング工程が行われても、ガルバニック腐食が略発生しない。つまり、図２Ｂの場合、保護膜１８２によりダイシング工程で使用される純水がブロッキングされ、アルミニウム(Al)と銅(Cu)の異種金属によるガルバニック効果がほとんど発生しない。
【００５５】
なお、実際には、後述するプローブ検査工程において、保護膜１８２の一部が破壊される。したがって、図２Ｂに示されるように、保護膜１８２が形成される場合であっても、パッドの一部（破壊された部分）は、腐食する。ただし、図２Ａと比較して明らかなように、この場合、腐食する面積は、極めて小さく、ワイヤーボンディングや半田バンプ等の金属材料とパッド１８１との接合性に影響を及ぼすほどではない。
【００５６】
なお、保護膜１８２の素材は、このような防水・防湿効果を有する無機材料であれば任意であるが、例えば、シリコンや酸素を主成分とした材料であってもよい。
【００５７】
また、この無機材料の保護膜１８２の厚さは、望ましい結果が得られる所定の厚さに設定される。例えばフロロカーボンのような有機材料の保護膜の場合と比べて大幅に薄くすることができる。例えば、保護膜１８２の膜圧は、有機材料の保護膜の約１０分の１程度とすることができる。
【００５８】
保護膜１８２が薄すぎる場合、外部水分に対するブロッキング作用（防水効果や防湿効果）が不要に低減する恐れがある。また、保護膜１８２が厚すぎる場合、ワイヤーボンディングや半田バンプ等の金属材料とパッド１８１との接合性を不要に劣化させる恐れがある。
【００５９】
この保護膜１８２の適切な膜圧は、保護膜１８２の材質などによって決定される。
【００６０】
図３は保護膜膜厚に対する金属材料とパッド１８１との接合の強さ（接合強度）の例を示したものである。接合強度は、シェア接合強度と比例する単位であるurb.unitで示される。パッドが大きいボール径の場合、保護膜１８２の膜厚と、金属材料とパッド１８１との接合強度との関係は、例えば、図３Ａに示されるグラフのようになる。図３Ａのグラフにおいて、各縦線分は、それぞれ、各膜厚の接合強度のバラつきの幅（大きさ）を示し、各縦線分上の点は、それぞれ、各膜厚の接合強度の平均値が示されている。
【００６１】
図３Ａに示されるように、パッド１８１が大きいボール径の場合、保護膜１８２の膜厚が大きくなるに従い、金属材料とパッド１８１との接合強度の平均値とばらつきが大きくなる。
【００６２】
また、パッド１８１が小さいボール径の場合、所定の膜厚において接合強度の平均値が小さくなったり、バラつきが小さくなったりする。安定した接合強度を得るためには、ばらつきは小さい方が望ましい。また、接合性を向上させるためには、接合強度は強い程よい。したがって、接合強度のばらつきがより小さく、かつ、接合強度の平均値がより大きくなる膜圧が適切な膜圧として選択される。
【００６３】
なお、図１の例の場合、マイクロレンズ１７０上に保護膜１８２が形成されている。有機膜で形成されたマイクロレンズの屈折率は比較的大きい。これに対して、シリコンと酸素で構成された無機系材料の屈折率は、マイクロレンズ１７０の屈折率より小さい。したがって、マイクロレンズ１７０上に形成された保護膜１８２による、反射防止効果が期待できる。
【００６４】
保護膜１８２の素材が無機材料であるので、保護膜１８２が形成される撮像素子１００などの最表面層の有機材料（マイクロレンズ１７０）にダメージを与えずに半田バンプ形成を行うことができる。
【００６５】
撮像素子１００において、保護膜１８２は、パッドの露出部分だけでなく、上層に形成される有機膜のマイクロレンズ１７０の上にも、その表面を覆うように形成される。したがって、保護膜１８２は、有機膜（マイクロレンズ１７０）が耐えられる温度で形成する必要がある。
【００６６】
半導体素子の生成において、成膜方法には、例えば、CVD(Chemical Vapor Deposition)、ALD(Atomic Layer Deposition)、またはCoating(塗布)などがある。各成膜方法には、下記に示されるような制約条件がある。
【００６７】
（１）ALD
比較的低温で形成し、膜厚制御も容易であるが、成膜速度が小さい。
（２）Coating
コンフォーマルな形成ができない。そのため、パッド内には多量の膜が形成される。
（３）CVD
一般的には、350-400℃の成膜温度であり、有機材料形成後に保護膜を形成することは難しい。200℃前後で形成する低温形成方法がある。
【００６８】
無機膜の形成には、一般的に、CVD法が用いられるが、CVD法は350-400℃であり、マイクロレンズ１７０などの有機膜上に形成するには高すぎる温度である。
【００６９】
そこで、四塩化シリコン（SiCl4）と酸素（O2）の混合ガスを100℃以下のプラズマCVD（Chemical Vapor Deposition）することにより、保護膜１８２の薄膜を形成するようにする。
【００７０】
例えば、保護膜１８２は、以下のような条件で形成することができる。
【００７１】
・パワー 350-800W,
・ガスフロー
四塩化シリコン 20-50sccm
酸素 30-100sccm
・ガス圧力 5-15mTorr
・温度 50-100℃
・成膜時間 4-15sec
【００７２】
より具体的には、これらの各条件は、形成する保護膜１８２の膜厚の目標値（設定膜厚）に応じて調整する。
【００７３】
成膜装置は一般的なCVD装置でよい。ドライエッチング装置もプラズマ生成装置であり、CVD装置と原理的には同じである。パッドをCF4などのフロロカーボン系のガスにてドライエッチングで開口した後、レジストをアッシング(O2プラズマ)にて剥離し、続いて、薄膜形成を行うことで、真空プロセスを大気ブレークすることなくでき、効率の良い製造工程になる。
【００７４】
上記には、固体撮像素子のような比較的低温を必要とする半導体装置について記載したが、メモリー製品やロジック製品などの場合、400℃程度まで耐えられる膜で構成されている。その場合については、前述した350-400℃で形成可能なCVD法にて形成することが可能である。しかしながら、高温で形成されたCVD膜は非常に緻密な膜であり、膜質をコントロールすることが困難である。
【００７５】
例えば、図４に膜密度を測定した結果を示す。図４の上側に示される高温で形成されたCVD膜の場合、図４の下側に示される本技術の保護膜１８２の場合と比較して膜密度が高くなってしまう。つまり、高温で形成されたCVD膜の場合、保護膜１８２の場合よりも金属材料とパッドの接合性が劣化する。
【００７６】
また、膜種毎の接合強度を図５に示す。図５に示されるように、高温で形成されたCVD膜であるCVD酸化シリコンやCVD窒化シリコン膜種の場合、本開示の保護膜１８２の場合よりも、平均結合強度が低下し、かつ、ばらつきが大きい。つまり、保護膜１８２の場合の方が、高温で形成されたCVD膜の場合よりも、好適な接合強度が得られる。
【００７７】
図４に示されるように、膜密度が大きくなると接合強度が劣化するため、その劣化分を膜厚で調整する必要があるが、300mmウエハまたはそれ以上のような大面積に均一な膜厚を形成することは非常に困難である。
【００７８】
以上のように、撮像素子１００において、パッド１８１開口後に保護膜１８２が形成されるため、パッド１８１に残存する僅かなフッ素(F)、または、アルミニウム(Al)と結合されたフッ化アルミニウム(AlFx)は、保護膜１８２のブロッキング作用により、大気中、または、製造工程中の水分との接触が抑制される。そのため、フッ素を起因とした析出腐食の成長が抑制され、外観的な異常や、接合を阻害するような異物の発生が抑制される。また、その保護膜１８２は非常に薄いので、その後に行われるワイヤーボンディングなどの接合性の劣化やパッド１８１の信頼性の低下を抑制することができる。
【００７９】
また、保護膜１８２の存在により、ダイシング工程などの導電性液体(CO2含有の純水など)とパッド１８１との接触が抑制されるので、パッド１８１の材料として一般的に適用されているAlSiCu, AlCuなどのCuを含んだアルミニウム合金は、異種金属の存在によるガルバニック腐食の発生が抑制される。また、その保護膜１８２は非常に薄いので、その後に行われるワイヤーボンディングなどの接合性の劣化やパッド１８１の信頼性の低下を抑制することができる。
【００８０】
また、図６に示されるように、保護膜１８２は、パッド開口部の側壁部分にも形成される（点線の楕円１８２Ａおよび１８２Ｂで囲まれた部分）。
【００８１】
このようにすることにより、例えば、大気放置時の水分などの画素領域への進入を抑制することができる。したがって、撮像素子１００のデバイスとしての信頼性の向上が期待される。
【００８２】
また、このようにすることにより、例えば、パッド開口部の側壁からの光入射を抑制することができる。したがって、撮像素子１００は、光の回り込み等による誤動作の発生を抑制することが期待される。
【００８３】
さらに、このようにすることにより、例えば、パッド１８１のエッチング工程において生成されるパッド開口部の側壁に付着したフロロカーボン系のデポから発生するF系物質を保護膜１８２で覆うことができる。したがって、撮像素子１００は、パッド１８１の腐食（ハロゲンによる金属腐食）を抑制することができる。
【００８４】
［裏面照射型の撮像素子］
なお、以上においては、本技術を適用した半導体素子の例として表面照射型の撮像素子を説明したが、本技術は、任意の半導体素子に適用することができる。つまり、保護膜１８２は、図１の撮像素子１００に限らず、外部出力端子であるパッドを有するものであれば任意の半導体素子に形成することができる。
【００８５】
例えば、保護膜１８２は、図７に示されるような裏面照射型の撮像素子に形成するようにしてもよい。図７の例の場合、撮像素子２００は、土台となる半導体基板に対して、多層構造の配線層２１０、フォトダイオード２２１が形成される半導体基板２２０、カラーフィルタ２３０、およびマイクロレンズ２４０が積層される。
【００８６】
また、撮像素子２００には、撮像素子１００の場合と同様に、保護膜１８２が、パッド１８１の開口部（露出部分）だけでなく、フォトダイオード２２１が形成される画素領域の、マイクロレンズ２４０上や、パッド開口部の側壁等にも形成される。
【００８７】
この保護膜１８２が形成されることにより、撮像素子２００は、撮像素子１００の場合と同様に、ワイヤーボンディングなどの接合性の劣化やパッド１８１の信頼性の低下を抑制することができる。
【００８８】
また、以上においては、撮像素子１００がCMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）イメージセンサである場合について説明したが、これに限らず、撮像素子１００はCCD（Charge Coupled Device）イメージセンサであってもよい。
【００８９】
＜２．第２の実施の形態＞
［製造装置］
図８は、撮像素子１００を製造する製造装置の主な構成例を示すブロック図である。図８に示されるように、製造装置３００は、制御部３０１、入力部３１１、出力部３１２、記憶部３１３、通信部３１４、およびドライブ３１５を有する。また、製造装置３００は、撮像素子製造部３３１、パッド開口部３３２、保護膜形成部３３３、特性測定部３３４、裏面研磨部３３５、および個片化部３３６を有する。
【００９０】
制御部３０１は、例えば、CPU（Central Processing Unit）、ROM（Read Only Memory）、およびRAM（Random Access Memory）等を有し、その他の各部を制御し、撮像素子１００の製造に関する処理を行う。例えば、制御部３０１のCPUは、ROMに記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。また、CPUは、記憶部３１３からRAMにロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAMにはまた、CPUが各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【００９１】
入力部３１１は、キーボード、マウス、タッチパネル、および外部入力端子などよりなり、ユーザ指示や外部からの情報の入力を受け付け、制御部３０１に供給する。出力部３１２は、CRT（Cathode Ray Tube）ディスプレイやLCD（Liquid Crystal Display）等のディスプレイ、スピーカ、並びに外部出力端子などよりなり、制御部３０１から供給される各種情報を画像、音声、若しくは、アナログ信号やデジタルデータとして出力する。
【００９２】
記憶部３１３は、フラッシュメモリ等SSD（Solid State Drive）やハードディスクなどよりなり、制御部３０１から供給される情報を記憶したり、制御部３０１からの要求に従って、記憶している情報を読み出して供給したりする。
【００９３】
通信部３１４は、例えば、有線LAN（Local Area Network）や無線LANのインタフェースやモデムなどよりなり、インターネットを含むネットワークを介して、外部の装置との通信処理を行う。例えば、通信部３１４は、制御部３０１から供給される情報を通信相手に送信したり、通信相手から受信した情報を制御部３０１に供給したりする。
【００９４】
ドライブ３１５は、必要に応じて制御部３０１に接続される。そして、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア３２１がそのドライブ３１５に適宜装着される。そして、そのドライブ３１５を介してリムーバブルメディア３２１から読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部３１３にインストールされる。
【００９５】
撮像素子製造部３３１乃至個片化部３３６は、制御部３０１に制御され、撮像素子１００を製造する各工程の処理を行う。
【００９６】
［製造処理の流れ］
図９のフローチャートを参照して、製造処理の流れの例を説明する。なお、適宜、図１０乃至図１６を参照して説明する。図１０乃至図１６は、製造処理の各工程の様子を説明する図である。なお、図１０乃至図１６は、製造される撮像素子（撮像素子４００）の断面の一部の構成を模式的に示しており、説明に不要な部分は適宜省略している。
【００９７】
製造処理が開始されると、ステップＳ１０１において、撮像素子製造部３３１は、制御部３０１に制御されて、撮像素子４００を製造する。図１０には、撮像素子４００のパッド４５１の部分が示されている。図１０に示されるように、撮像素子４００は、基板層４１０、パッド４５１、パッシベーション層４２０、平坦化層４３０、図示せぬカラーフィルタ、およびレンズ層４４０が積層されている。
【００９８】
撮像素子製造部３３１は、アルミニウム(Al)またはアルミニウム合金を形成した後、リソグラフィ及びドライエッチングによりパッド４５１を含む配線パターンを形成後、パッシベーション層４２０、および平坦化層４３０を順次形成する。そして、撮像素子製造部３３１は、その上部に、図示せぬカラーフィルタやレンズ層４４０を形成する。
【００９９】
パッド４５１を構成する配線の主配線には、例えば、アルミニウム(Al)またはアルミニウム合金が用いられる。これらの主配線には、エレクトロマイグレーション(EM)、ストレスマイグレーション(SM)などの配線信頼性を考慮して、アルミニウム合金が用いられることが一般的である。アルミニウム合金には主材料のアルミニウムに1%(重量換算)以下のシリコン(Si)、銅(Cu)、チタン(Ti)などの金属が混入されている。一般的には、このようなアルミニウム合金AlSi、AlSiCu、またはAlCuなどが使用されている。また、パッド４５１にはアルミニウムまたはアルミニウム合金の主配線のほかに、アルミニウムまたはアルミニウム合金の上下層にチタン(Ti)、窒化チタン(TiN)、タンタル(Ta)、窒化タンタル(TaN)、チタンタングステン(TiW)、窒化タングステン(WN)などを代表とする高融点金属を含むバリアメタルが設けられる。なお、配線層の材質および構成は、任意であり、上述した例に限らない。
【０１００】
上述したように、ガルバニック腐食は異種金属の標準電極電位の違いで発生することから、AlSi、AlSiCu、AlCuを代表とするアルミニウム合金で構成されたパッド電極にてガルバニック腐食が発生しやすい。
【０１０１】
パッシベーション層４２０には、例えば窒化シリコン(SixNy)が適用される。窒化シリコン(SixNy)単層でもよいが、ストレス緩和をするために酸化シリコン(SiO2)が積層されるようにしてもよい。
【０１０２】
図示せぬカラーフィルタは、シリコン基板に形成されたフォトダイオードに対して正確に対面関係にあることが望ましい。平坦化層４３０の１つの役割はフォトダイオードとカラーフィルタの対面性を上げることである。また、カラーフィルタの材質によるが、カラーフィルタの密着性向上も平坦膜の役割の一つである。カラーフィルタは赤、青、緑の３色を用いるのが一般的であるが、マツェンダ、シアン、イエローの３色でもかまわないし、４色以上であってもよい。カラーフィルタは所望する画像に合わせて材料を選択することができる。なお、図１０においては、カラーフィルタの図示を省略しているが、パッド４５１が形成される領域にはカラーフィルタを残さないようにするのが一般的である。
【０１０３】
レンズ層４４０のマイクロレンズはカラーフィルタ上に形成される。基本的には、カラーフィルタとマイクロレンズも正確に対面関係にするが、例えば、画像内の画素間の補正にマイクロレンズの位置で補正することが可能であり、必ずしも正確な対面関係を必要するわけではない。図示は省略するが、例えば、３色のカラーフィルタに大きな段差（厚さの違い）がある場合、レンズ層４４０のマイクロレンズのフォトダイオードに対する対面性を確保するために平坦化膜がカラーフィルタ上に形成されるようにしてもよい。マイクロレンズの形成には、例えば、リフロー法、エッチバック法、およびインプリント法などがあるが、その形成方法は任意である。
【０１０４】
なお、図示は省略するが、マイクロレンズ（レンズ層４４０）の上に集光効率を向上させるための導波路構造が形成されるようにしてもよい。
【０１０５】
このようにレンズ層４４０が形成されると、ステップＳ１０２において、パッド開口部３３２は、制御部３０１に制御されて、図１１に示されるように、撮像素子４００のパッド４５１の上方を開口し、パッド４５１を上側に露出させる。
【０１０６】
より具体的には、パッド開口部３３２は、レジスト塗布形成後、リソグラフィにてパッド４５１のマスクを露光し、レジスト加工を行う。パッド４５１部のみレジスト開口された後、パッド開口部３３２は、ドライエッチングにより、レンズ層４４０、平坦化層４３０、およびパッシベーション層４２０をエッチングする。ドライエッチング終了後、パッド開口部３３２は、表面に残されたレジストをアッシング、または、湿式手法によりレジスト剥離を行う。
【０１０７】
エッチング後の断面を示す図を図１１に示す。有機系膜、無機系膜の複数層を一括してエッチングすることが望ましいが、それぞれの膜ごと加工してもかまわない。エッチングガスには、CF4, C2F6, C3F8, CHF3, SF6などのフッ素(F)系ガスを主体とし、酸素(O), アルゴン(Ar)などのガスを適宜導入してもよい。これらのガスはプラズマ化され、活性なイオン、ラジカルになり、被エッチング膜とケミカル反応し、エッチングされる。
【０１０８】
図１１に示されるように、撮像素子４００のパッド４５１の上方に開口部４６０が形成されると、処理はステップＳ１０３に進められる。
【０１０９】
ステップＳ１０３において、保護膜形成部３３３は、制御部３０１に制御されて、図１２に示されるように、撮像素子４００の最上位層の上から保護膜４７１を形成する。この処理（保護膜形成）により、開口部４６０でない部分のレンズ層４４０、開口部４６０のパッド４５１、および、開口部４６０の側壁部分の各表面に保護膜４７１が形成される。このように保護膜４７１を形成することにより、パッド４５１の露出部分が保護膜４７１により覆われる。つまり、パッド４５１が外部水分と接触しないように保護される。
【０１１０】
また、このように開口部４６０だけでなく、開口部４６０以外も一様に保護膜４７１を形成することにより、マスク処理等が不要になり、保護膜形成部３３３は、容易に保護膜４７１を形成することができる。
【０１１１】
なお、保護膜形成部３３３は、保護膜４７１を形成する前に、アルゴン(Ar)イオンによるバックスパッタリング(逆スパッタリング)を行った後、真空をブレークせずに保護膜を形成すると、接合性及び後述する測定時プローブ特性に有効な効果を与えることができる。一般に、アルミニウム(Al)は大気にさらすと、すぐに不動態層、すなわち、酸化アルミニウム層が形成される。酸化アルミニウム層は絶縁性を有しているので、その上層に形成される保護膜４７１とあわせた比較的厚い絶縁層が形成されることになってしまう。絶縁層はできる限り薄いほうが接合性などには良い方向であるので、このような酸化アルミニウム層の形成は望ましく無い。したがって、上述したように処理することにより、保護膜形成部３３３は、接合性およびプローブ特性を向上させることができる。
【０１１２】
なお、不動態層として形成される酸化アルミニウム層のパッド腐食の抑制効果は非常に小さいので、できるだけ除去したほうが望ましいが、必ずしも不動態層を除去しなければならないということではない。つまり、参加アルミニウム層が形成されていてもよい。
【０１１３】
ステップＳ１０４において、特性測定部３３４は、制御部３０１に制御されて、図１３に示されるように、プローブ４８１を用いて特性測定を行う。この処理（プローブ測定）において、プローブ４８１は、パッド４５１に電気的に接触するように、開口部４６０のパッド４５１上に形成された保護膜４７１の一部を破壊する。
【０１１４】
パッド４５１の表面に形成された保護膜４７１は非常に薄いので測定のプローブ４８１がコンタクトされる際に、保護膜４７１は容易に破壊される。特に、保護膜４７１は膜密度も比較的小さいので、プローブコンタクトに弊害を及ぼすようなことはない。
【０１１５】
ステップＳ１０５において、裏面研磨部３３５は、制御部３０１に制御されて、図１４Ａに示されるように、撮像素子４００に表面側からバックグラインド（BG）保護テープを貼り付け、図１４Ｂに示されるように、基板層４１０の裏面側を研削する。
【０１１６】
この処理は、基板(シリコン)の薄肉化工程であり、最初に表面を保護するためのバックグラインド（BG）保護テープがウエハ表面に貼り付けられた後、ウエハの裏面、すなわち、基板の厚さの中でデバイス性能に寄与しない部分が除去される。薄肉化することにより、ウエハ/チップの軽量化、後述するパッケージの薄肉化を実現することができる。
【０１１７】
ステップＳ１０６において、個片化部３３６は、制御部３０１に制御されて、図１５Ａに示されるように、バックグラインド（BG）保護テープを剥離し、図１５Ｂに示されるように、ウェハ４９１を複数のチップ４９２に個片化する。
【０１１８】
より具体的には、個片化部３３６は、薄肉化されたウエハをシートに貼り付けた後、前工程で行われたBG保護テープを剥離する。その後、個片化部３３６は、ダイシング装置(ソーイング装置)により、ウエハ４９１を個片化し複数のチップ４９２に分割する。
【０１１９】
ダイシングはダイアモンド砥粒が電着されたブレードによるカッティングにより行われる。ダイシングはブレードとウエハの摩擦による発熱防止、スムーズなカッティングなどを目的として、純水中で行われる。純水の比抵抗が高いと半導体装置は静電破壊するため、個片化部３３６は、純水に二酸化炭素(CO2)などを混入させ、比抵抗を低くする。
【０１２０】
AlとCuなどの異種金属を含むパッド４５１が比抵抗の低い純水に浸漬されると、それぞれの金属が有する標準電極電位の違いにより、卑なる金属が溶解するガルバニック現象が発現する。例えば、AlとCuの系においては、貴なる金属はCu(標準電極電位 +0.334V)であり、卑なる金属はAl(標準電極電位 -1.68V)である。パッド４５１に対策が施されてない場合、比抵抗の低い純水に浸漬されると、卑なる金属であるAlが溶解する。保護膜４７１がパッド４５１の表面に形成されることにより、AlとCuの異種金属を含むパッド４５１の表面の、比抵抗の低い純水(溶解のドライビングフォース)への接触が抑制されるので、Alの溶解が抑制される。
【０１２１】
ステップＳ１０７において、個片化部３３６は、制御部３０１に制御されて、図１６に示されるように、個片化されたチップ（すなわち撮像素子４００）を所定のパッケージ４９３に配置し、ワイヤボンディングを行い、開口部４６０のパッド４５１に金属ワイヤ４９４を、半田付け等により電気的に接続する。
【０１２２】
個片化されたチップ４９２はリプレイス装置にてパッケージに運ばれ、パッケージに運ばれたチップはダイボンド材にてパッケージに貼り付けられる。次に、パッケージとチップを電気的に接続するためのワイヤーボンディング工程が行われる。パッケージ側の電極(リードフレーム)とチップ側の電極であるパッドをAuなどを代表とする金属ワイヤーで接続する。
【０１２３】
パッド４５１での接合は、熱、超音波(振動)などのエネルギーを印加することにより行われる。パッド４５１の表面には保護膜４７１が形成されているが、その保護膜４７１は非常に薄いので、金属ワイヤーを接合させる際に、その保護膜はブレークし、その下部にあるパッド４５１と正確な合金層を形成し、十分な接合性を有することになる。
【０１２４】
ステップＳ１０７の処理が終了すると、製造処理が終了される。
【０１２５】
以上のようにして、図１に示されるような構成の撮像素子１００が製造される。つまり、製造装置３００は、特別に複雑な工程を必要とせずに、撮像素子１００を容易に製造することができる。
【０１２６】
より具体的には、保護膜４７１はCVDにて形成されることから、パッドのドライエッチングによる開口、その後、アッシング(O2プラズマ)によるレジスト剥離、保護膜形成を１つの装置で真空のブレークなく、連続的に行うことができる。すなわち、真空装置での一貫処理が可能であり、製造工程のスループット改善や、ウエハ処理の高効率化を実現することができる。
【０１２７】
＜３．第３の実施の形態＞
［撮像素子］
なお、図１の撮像素子１００において、さらに、マイクロレンズ１７０上に反射防止膜が形成されるようにしても良い。図１７は、その場合の撮像素子の構成例を示す断面図である。
【０１２８】
図１７に示される撮像素子５００は、基本的に図１に示される撮像素子１００と同様の構成を有する撮像素子であるが、マイクロレンズ１７０の上にさらに、反射防止膜５１１が形成される。反射防止膜５１１は、マイクロレンズ１７０よりも屈折率が小さい。したがって、反射防止膜５１１は、マイクロレンズ１７０の表面における光の反射を抑制することができる。
【０１２９】
このように反射防止膜５１１を設け、その上に保護膜１８２が積層されるようにしても、保護膜１８２自体が非常に薄い膜であり、画素特性には影響を及ぼさない。また、反射防止膜５１１の屈折率より保護膜１８２の屈折率が小さい場合、撮像素子５００は、その反射防止効果をさらに向上させることができ、画像性能をさらに向上させることができる。
【０１３０】
本発明は、撮像素子に限らず、任意の半導体素子、その半導体素子を用いたモジュール、または、そのモジュールを用いた装置に適用することができる。例えば、上述した撮像素子は、図１６に示されるように、パッケージに設置し、撮像モジュールとしてもよいし、さらにその撮像モジュールを用いた撮像装置としてもよい。
【０１３１】
上述した一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０１３２】
この記録媒体は、例えば、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されているリムーバブルメディア３２１（図８）により構成される。このリムーバブルメディア３２１には、磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）や光ディスク（CD-ROMやDVDを含む）が含まれる。さらに、光磁気ディスク（MD（Mini Disc）を含む）や半導体メモリ等も含まれる。また、上述した記録媒体は、このようなリムーバブルメディア３２１だけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されている制御部３０１（図８）のROMや、記憶部３１３（図８）に含まれるハードディスクなどにより構成されるようにしてもよい。
【０１３３】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０１３４】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０１３５】
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表すものである。
【０１３６】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成が、複数の装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成が、まとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成が付加されるようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部が他の装置（または他の処理部）の構成に含まれるようにしてもよい。つまり、本開示の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０１３７】
なお、本技術は以下のような構成も取ることができる。
（１） 内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を備える半導体素子。
（２） 前記保護膜は、前記電極を含む前記半導体素子の表面全体に形成される
前記（１）に記載の半導体素子。
（３） 前記保護膜は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系にて形成される
前記（１）または（２）に記載の半導体素子。
（４） 前記保護膜は、シリコンおよび酸素を主体とする薄膜である
前記（３）に記載の半導体素子。
（５） 前記保護膜は、前記保護膜を前記電極から剥離せずに、金属材料を前記電極に接合可能な程度の厚さに形成される
前記（１）乃至（４）のいずれかに記載の半導体素子。
（６） 入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を備える撮像素子。
（７） 前記保護膜の屈折率は、前記レンズの屈折率より小さい
前記（６）に記載の撮像素子。
（８） 前記レンズ表面に、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜がさらに形成され、
前記保護膜は、前記反射防止膜の表面に形成される
前記（７）に記載の撮像素子。
（９） 前記保護膜の屈折率は、前記反射防止膜の屈折率より小さい
前記（８）に記載の撮像素子。
（１０） 前記保護膜は、前記電極を露出させる開口部の側壁にもさらに形成される
前記（６）乃至（９）のいずれかに記載の撮像素子。
（１１） 入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を有する撮像素子と、
前記撮像素子を収納するパッケージと
を備える撮像モジュール。
（１２） 入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を有する撮像素子が収納されたパッケージを含む撮像モジュール
を備える撮像装置。
（１３） 内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成する半導体素子生成部と、
前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する保護膜形成部と
を備える製造装置。
（１４） 前記保護膜形成部は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系を分解させることにより、前記電極の表面に前記保護膜を形成する
前記（１３）に記載の製造装置。
（１５） 前記保護膜形成部は、前記半導体素子が有する有機膜が破壊されない程度の温度で、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系を分解させる
前記（１４）に記載の製造装置。
（１６） 前記保護膜形成部は、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系をプラズマにより分解させる
前記（１５）に記載の製造装置。
（１７） 前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極を露出させるように開口する開口部をさらに備え、
前記保護膜形成部は、前記開口部により開口され、露出された前記電極の表面に、前記保護膜を形成する
前記（１３）乃至（１６）のいずれかに記載の製造装置。
（１８） 前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面にも前記保護膜を形成する
前記（１３）乃至（１７）のいずれかに記載の製造装置。
（１９） 前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面に形成される、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜の表面にも前記保護膜を形成する
前記（１３）乃至（１８）に記載の製造装置。
（２０） 製造装置の製造方法であって、
半導体素子生成部が、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成し、
保護膜形成部が、生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する
製造方法。
【符号の説明】
【０１３８】
１００ 撮像素子， １７０ マイクロレンズ， １８１ パッド， １８２ 保護膜， ２００ 撮像素子， ３００ 製造装置， ３３３ 保護膜形成部， ４００ 撮像素子， ４５１ パッド， ４７１ 保護膜， ５００ 撮像素子， ５１１ 反射防止膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を備える半導体素子。
【請求項２】
前記保護膜は、前記電極を含む前記半導体素子の表面全体に形成される
請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記保護膜は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系にて形成される
請求項１に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記保護膜は、シリコンおよび酸素を主体とする薄膜である
請求項３に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記保護膜は、前記保護膜を前記電極から剥離せずに、金属材料を前記電極に接合可能な程度の厚さに形成される
請求項１に記載の半導体素子。
【請求項６】
入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を備える撮像素子。
【請求項７】
前記保護膜の屈折率は、前記レンズの屈折率より小さい
請求項６に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記レンズ表面に、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜がさらに形成され、
前記保護膜は、前記反射防止膜の表面に形成される
請求項７に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記保護膜の屈折率は、前記反射防止膜の屈折率より小さい
請求項８に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記保護膜は、前記電極を露出させる開口部の側壁にもさらに形成される
請求項６に記載の撮像素子。
【請求項１１】
入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を有する撮像素子と、
前記撮像素子を収納するパッケージと
を備える撮像モジュール。
【請求項１２】
入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を有する撮像素子が収納されたパッケージを含む撮像モジュール
を備える撮像装置。
【請求項１３】
内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成する半導体素子生成部と、
前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する保護膜形成部と
を備える製造装置。
【請求項１４】
前記保護膜形成部は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系を分解させることにより、前記電極の表面に前記保護膜を形成する
請求項１３に記載の製造装置。
【請求項１５】
前記保護膜形成部は、前記半導体素子が有する有機膜が破壊されない程度の温度で、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系を分解させる
請求項１４に記載の製造装置。
【請求項１６】
前記保護膜形成部は、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系をプラズマにより分解させる
請求項１５に記載の製造装置。
【請求項１７】
前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極を露出させるように開口する開口部をさらに備え、
前記保護膜形成部は、前記開口部により開口され、露出された前記電極の表面に、前記保護膜を形成する
請求項１３に記載の製造装置。
【請求項１８】
前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面にも前記保護膜を形成する
請求項１３に記載の製造装置。
【請求項１９】
前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面に形成される、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜の表面にも前記保護膜を形成する
請求項１３に記載の製造装置。
【請求項２０】
製造装置の製造方法であって、
半導体素子生成部が、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成し、
保護膜形成部が、生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する
製造方法。
【請求項１】
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極の表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を備える半導体素子。
【請求項２】
前記保護膜は、前記電極を含む前記半導体素子の表面全体に形成される
請求項１に記載の半導体素子。
【請求項３】
前記保護膜は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系にて形成される
請求項１に記載の半導体素子。
【請求項４】
前記保護膜は、シリコンおよび酸素を主体とする薄膜である
請求項３に記載の半導体素子。
【請求項５】
前記保護膜は、前記保護膜を前記電極から剥離せずに、金属材料を前記電極に接合可能な程度の厚さに形成される
請求項１に記載の半導体素子。
【請求項６】
入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を備える撮像素子。
【請求項７】
前記保護膜の屈折率は、前記レンズの屈折率より小さい
請求項６に記載の撮像素子。
【請求項８】
前記レンズ表面に、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜がさらに形成され、
前記保護膜は、前記反射防止膜の表面に形成される
請求項７に記載の撮像素子。
【請求項９】
前記保護膜の屈折率は、前記反射防止膜の屈折率より小さい
請求項８に記載の撮像素子。
【請求項１０】
前記保護膜は、前記電極を露出させる開口部の側壁にもさらに形成される
請求項６に記載の撮像素子。
【請求項１１】
入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を有する撮像素子と、
前記撮像素子を収納するパッケージと
を備える撮像モジュール。
【請求項１２】
入射光を光電変換する光電変換素子と、
前記光電変換素子に入射される前記入射光を前記光電変換素子に集光するレンズと、
内部回路の外部端子となる電極と、
前記電極および前記レンズの表面に形成され、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜と
を有する撮像素子が収納されたパッケージを含む撮像モジュール
を備える撮像装置。
【請求項１３】
内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成する半導体素子生成部と、
前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する保護膜形成部と
を備える製造装置。
【請求項１４】
前記保護膜形成部は、四塩化シリコンガスと酸素ガスが混入されたガス系を分解させることにより、前記電極の表面に前記保護膜を形成する
請求項１３に記載の製造装置。
【請求項１５】
前記保護膜形成部は、前記半導体素子が有する有機膜が破壊されない程度の温度で、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系を分解させる
請求項１４に記載の製造装置。
【請求項１６】
前記保護膜形成部は、前記四塩化シリコンガスと前記酸素ガスが混入されたガス系をプラズマにより分解させる
請求項１５に記載の製造装置。
【請求項１７】
前記半導体素子生成部により生成された前記半導体が有する前記電極を露出させるように開口する開口部をさらに備え、
前記保護膜形成部は、前記開口部により開口され、露出された前記電極の表面に、前記保護膜を形成する
請求項１３に記載の製造装置。
【請求項１８】
前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面にも前記保護膜を形成する
請求項１３に記載の製造装置。
【請求項１９】
前記保護膜形成部は、前記電極の表面だけでなく、前記半導体素子が有する、入射光を光電変換素子に集光するレンズの表面に形成される、屈折率が前記レンズよりも小さい薄膜である反射防止膜の表面にも前記保護膜を形成する
請求項１３に記載の製造装置。
【請求項２０】
製造装置の製造方法であって、
半導体素子生成部が、内部回路の外部端子となる電極を備える半導体素子を生成し、
保護膜形成部が、生成された前記半導体が有する前記電極の表面に、外部水分が接触しないように前記電極を保護する無機材料の薄膜である保護膜を形成する
製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【公開番号】特開２０１３−８９７５６（Ｐ２０１３−８９７５６Ａ）
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２８７６０（Ｐ２０１１−２２８７６０）
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１３日（２０１３．５．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月１８日（２０１１．１０．１８）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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