半導体装置およびその製造方法
【課題】半導体装置が傾いたり、パッシベーション膜の厚さがばらついても、アライメントマーカー部を精度良く認識すること。回路上に散在するコンタクトホールと明確に区別して、アライメントマーカー部を精度良く認識すること。
【解決手段】層間絶縁膜４に多数の開口部５を形成し、その表面を金属膜６で被うことにより、金属膜６の表面を凹凸状にし、反射光を散乱させる。開口部５の大きさは、素子のコンタクトホールと同程度の大きさであり、画像認識装置で認識できない程度である。金属膜６の大きさは、画像認識装置で認識できる程度にする。
【解決手段】層間絶縁膜４に多数の開口部５を形成し、その表面を金属膜６で被うことにより、金属膜６の表面を凹凸状にし、反射光を散乱させる。開口部５の大きさは、素子のコンタクトホールと同程度の大きさであり、画像認識装置で認識できない程度である。金属膜６の大きさは、画像認識装置で認識できる程度にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置およびその製造方法に関するものであり、特に、ワイヤボンディングやダイボンディングなどのアセンブリ工程における位置認識用のアライメントマーカー部に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の基板上には、能動素子および受動素子が設けられている。能動素子は、たとえば、トランジスタやダイオードなどである。また、受動素子は、たとえば、抵抗やコンデンサなどである。さらに、一般的には、半導体装置の基板上には、これらの素子とは別に、アライメントマーカー部が設けられている。
【０００３】
アライメントマーカー部は、ウェハ工程で素子を作製する際に、フォトマスクとウェハとの位置合わせを自動でおこなうための位置認識用のパターンとして用いられる。また、アライメントマーカー部は、アセンブリ工程における半導体チップのダイボンディング工程やワイヤボンディング工程において、チップの位置やチップ上の座標を自動認識するためのパターンとして用いられる。
【０００４】
一般に、ウェハ工程では、アライメントマーカー部は、１００〜４００倍程度のレンズを有する画像認識装置により認識される。それに対して、アセンブリ工程では、ウェハ工程での倍率よりも低い、１０〜１００倍程度のレンズを有する画像認識装置が用いられる。その理由は、以下の通りである。
【０００５】
すなわち、レンズの倍率が大きくなると、解像度が高くなり、処理すべき画像データの量が増えるので、一回のアライメント作業に要する時間が長くなる。また、ウェハ工程では、一回のフォト工程につき一回のアライメント作業をおこなえばよいが、アセンブリ工程では、半導体チップの数だけアライメント作業をおこなう必要があるため、アライメント作業の回数が大幅に増える。したがって、アセンブリ工程では、レンズの倍率を小さくして、一回のアライメント作業に要する時間を短縮する必要がある。
【０００６】
このような理由から、アセンブリ工程において、アライメントマーカー部の認識精度を向上させるには、アライメントマーカー部のパターンを認識されやすい構造にするのが好ましいと考えられている。その一つの方法として、金属膜下にコンタクトホールを設けることによって、金属膜に凹凸をつける方法が提案されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。この方法によれば、製造工程においてＣＭＰ（化学的機械的研磨）によって金属膜が平坦化されていても、レーザ光による認識が容易になり、フォトレジスト膜をパターニングすることができる。
【０００７】
別の方法として、能動層と金属膜層との間にある絶縁膜にコンタクトホールを設けることによって、金属膜に凹凸をつける方法が提案されている（たとえば、下記特許文献２参照。）。この方法によれば、液相法によって基板上に絶縁膜が形成された場合でも、金属膜の凹凸をアライメントマーカーとして用いることによって、パターニングをおこなうことができる。
【０００８】
さらに別の方法として、数字、文字、記号、図形からなる群から選択された一つもしくは複数のアライメントマーカー部を、ボンディングパッド領域内の配線層と、絶縁膜との、一方もしくは両方の積層構造に凹凸を設けることによって形成する方法がある（たとえば、下記特許文献３、下記特許文献４参照。）。この方法によれば、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させるとともに、ボンディングパッドとアライメントマーカー部との領域を共有させることで、省スペース化することができる。
【０００９】
しかしながら、ボンディングパッドに凹凸を設けると、ワイヤとパッドとの密着面積が減り、パッドにワイヤが着きにくくなるおそれがある。また、パッドに対するワイヤの密着強度が不足するおそれがある。
【００１０】
ここで、たとえば、特許文献３に記載の技術において、ボンディングパッドとアライメントマーカー部が別々に設けられている場合について説明する。図１２は、従来の半導体装置のアライメントマーカー部を示す平面図である。図１２に示すように、アライメントマーカー部は、たとえば、＋の形状である。そして、＋の形状の金属膜１０５には、その下のポリシリコン膜１０３によって＋の形状の段差がつけられている。
【００１１】
図１３は、図１２の切断線Ｂ−Ｂ’における断面の構造を示す断面図である。図１３に示すように、従来の半導体装置のアライメントマーカー部は、シリコン基板等の半導体基板１０１を用いて作製されている。半導体基板１０１の表面には、ＳｉＯ2層１０２が設けられている。ＳｉＯ2層１０２の表面の一部には、たとえば、＋の平面形状（図１２参照）をしたポリシリコン膜１０３が設けられている。
【００１２】
ＳｉＯ2層１０２およびポリシリコン膜１０３の表面には、層間絶縁膜１０４が設けられている。層間絶縁膜１０４の表面の一部には、たとえば、＋の平面形状（図１２参照）をしたアルミニウム等の金属膜１０５が設けられている。金属膜１０５および層間絶縁膜１０４の表面には、水分などによる金属の腐食を防止するために、パッシベーション膜１０６が設けられている。このように、図１２または図１３に示す半導体装置のアライメントマーカー部によれば、ワイヤボンディングの密着強度を落とすことなく、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させ、かつ腐食に対する信頼性を向上させることができる。
【００１３】
つぎに、図１２および図１３に示すアライメントマーカー部に光が照射された場合について、図１４および図１５を用いて説明する。図１４は、半導体装置が傾いていない場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。アライメントマーカー部を認識するにあたり、画像認識装置からアライメントマーカー部に対して光が照射される。そして、アライメントマーカー部の金属膜１０５において反射した光が、画像認識装置のカメラに戻り、画像認識装置によりアライメントマーカー部のパターンとして認識される。
【００１４】
従来のアライメントマーカー部では、金属膜１０５の表面の大部分が平坦である。この平坦な領域に照射された光（入射光）の角度（入射角）に対して、金属膜１０５において反射する光（反射光）の角度（反射角）は、同じになる。一方、金属膜１０５の、ポリシリコン膜１０３によって生じる段差の領域では、金属膜１０５が湾曲しているので、ここに照射された光の反射光は散乱している状態になる。つまり、入射角と反射角とが規則正しく一定方向を向いている領域と、段差により散乱を起こす領域と、がともにアライメントマーカー部に存在することとなる。この違いを見分けさせることによって、アライメントマーカー部の認識精度が向上する。
【００１５】
図１５は、半導体装置が傾いている場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。図１５に示すように、従来のアライメントマーカー部では、金属膜１０５に平坦な領域が多いため、半導体装置が傾いている場合でも、ほとんどの入射角と反射角とが規則正しく一定方向を向く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第２５９０７１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６１８７号公報
【特許文献３】特開平１１−１３５３９１号公報
【特許文献４】特開２００１−３２６２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述した特許文献１または２の技術では、いずれもコンタクトホールによって金属膜に段差が設けられ、この金属膜の段差がアライメントマーカー部として用いられている。半導体装置において、一般に、コンタクトホールの大きさは、０．５〜２．０μｍ程度である。一方、アセンブリ工程に用いられるレンズの倍率は、上述したように、たとえば、１０〜１００倍程度であり、このレンズで認識できる最小の大きさ、つまり、一画素の大きさの限界は、８μｍ程度である。したがって、アセンブリ工程に用いられる画像認識装置では、コンタクトホールが小さすぎるため、コンタクトホールによる段差を利用したアライメントマーカー部を認識できないという問題がある。
【００１８】
また、コンタクトホールは、ＭＯＳトランジスタや抵抗などでも用いられているため、半導体装置上のほぼ全面に非常に多く散在している。このため、１０〜１００倍程度のレンズを用いた画像認識装置では、仮にコンタクトホールを認識できたとしても、アライメントマーカー部とは別のコンタクトホールを誤ってアライメントマーカー部と認識する可能性がある。したがって、このようなコンタクトホールは、アセンブリ工程に用いるアライメントマーカー部としては、不適切である。
【００１９】
さらに、半導体装置が傾いている場合、アライメントマーカー部に照射された光のほとんどが、光を照射した画像認識装置のカメラとは別の方向へ反射されてしまう。したがって、半導体装置が傾いていないときと比べると、アライメントマーカー部の見え方が大幅に異なるといった問題がある。
【００２０】
また、金属膜の上にパッシベーション膜が設けられている場合、パッシベーション膜において光の屈折が発生する。光の屈折は、画像認識装置からの入射光と、金属膜における反射光と、の両方で発生し、パッシベーション膜の厚さによって変化する。したがって、ウェハ工程においてパッシベーション膜の厚さにばらつきが発生すると、入射光、反射光ともに場所によって屈折の程度が変化することとなり、アライメントマーカー部の見え具合が不安定になるという問題がある。
【００２１】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、半導体装置が傾いたり、パッシベーション膜の厚さがばらついても、精度良く認識され得るアライメントマーカー部を有する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。また、回路上に散在するコンタクトホールと明確に区別されて、精度良く認識され得るアライメントマーカー部を有する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、半導体基板上にアライメントマーカー部が設けられている。アライメントマーカー部は、半導体基板の表面に層間絶縁膜が設けられている。この層間絶縁膜には、複数の開口部が設けられている。また、層間絶縁膜と、開口部と、の表面には、位置検出用の金属膜が選択的に設けられている。層間絶縁膜と、金属膜と、の表面には、パッシベーション膜が設けられている。そして、開口部は、半導体基板に近い部分よりもパッシベーション膜に近い部分の方が広く開口するような断面形状になっていることを特徴とする。
【００２３】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、一つの開口部の大きさは、同一の半導体基板上に形成される素子のコンタクトホールと同程度であり、位置検出するために用いる画像認識装置の一画素の大きさよりも小さいことを特徴とする。
【００２４】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、アライメントマーカー部の大きさは、位置検出するために用いる画像認識装置の一画素の大きさよりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、開口部間の距離は、それぞれ等しいことを特徴とする。
【００２６】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、金属膜の端から最も近傍の開口部と、この金属膜の端と、の距離は、開口部間の距離と等しいことを特徴とする。
【００２７】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、少なくとも一つのアライメントマーカー部は、他のアライメントマーカー部と異なる形状をしていることを特徴とする。
【００２８】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、まず、半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する。ついで、層間絶縁膜を、等方性のエッチングによって選択的にエッチングする。さらに、等方性のエッチングによってエッチングされた領域に、異方性のエッチングによって開口部を形成する。ついで、開口部と、層間絶縁膜と、の表面に位置検出用の金属膜を選択的に形成する。そして、位置検出用の金属膜と、層間絶縁膜と、の表面にパッシベーション膜を形成することを特徴とする。
【００２９】
上記各発明によれば、金属膜に複数の凹凸が設けられているため、照射された光がそれぞれの凹凸で散乱する。したがって、半導体装置が傾いている場合でも、半導体装置が傾いていない場合と同様のパターンが画像認識装置によって認識される。また、たとえば、パッシベーション膜の厚さのばらつきによる光の屈折に違いがあっても、画像認識装置による認識に影響を与えない。これによって、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００３０】
また、上述した発明によれば、金属膜の凹凸が光の散乱しやすい構造であるため、さらに、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００３１】
また、上述した発明によれば、開口部や素子のコンタクトホールの大きさは、画像認識装置によって認識可能な大きさより小さい。また、アライメントマーカー部の大きさは、画像認識装置によって認識可能な大きさより大きい。このため、アライメントマーカー部を素子のコンタクトホールと明確に区別可能であり、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００３２】
また、上述した発明によれば、異なる形状のアライメントマーカー部を有することで、相対的に位置を判断することができる。
【００３３】
また、上述した発明によれば、金属膜の凹凸を照射された光の散乱しやすい形状に形成することができる。このため、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にかかる半導体装置およびその製造方法によれば、半導体装置が傾いたり、パッシベーション膜の厚さがばらついても、アライメントマーカー部が精度良く認識されるという効果を奏する。また、この発明は、アライメントマーカー部が、回路上に散在するコンタクトホールと明確に区別されて、精度良く認識されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の構造について示す平面図である。
【図２】図１の切断線Ａ−Ａ’における断面の構造を示す断面図である。
【図３】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図４】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図５】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図６】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図７】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図８】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図９】実施の形態１にかかる半導体装置が傾いていない場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。
【図１０】実施の形態１にかかる半導体装置が傾いている場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。
【図１１】実施の形態２にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の構造を示す平面図である。
【図１２】従来の半導体装置のアライメントマーカー部を示す平面図である。
【図１３】図１２の切断線Ｂ−Ｂ’における断面の構造を示す断面図である。
【図１４】半導体装置が傾いていない場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。
【図１５】半導体装置が傾いている場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置およびその製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の構造について示す平面図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部は、金属膜６の全面に開口部５が設けられている。金属膜６の下には、金属膜６と同様の形状をしたポリシリコン膜３が設けられている。ここで、開口部５間の距離は、等しいのが好ましい。また、金属膜６端部から最も近傍にある開口部５と、金属膜６端部との距離は、開口部５間の距離と等しいのが好ましい。なお、図１においては、金属膜６は、＋の平面形状をしているが、これに限るものではない。
【００３８】
一つの開口部５の大きさは、画像認識装置の一画素サイズよりも小さい。つまり、画像認識装置は、一つ一つの開口部５を認識できない。一方、金属膜６は、画像認識装置で十分に認識される大きさである。具体的には、アセンブリ工程で用いられる画像認識装置の最小分解能は、たとえば、８μｍである。一方、開口部５の直径は、素子に形成される通常のコンタクトホールと同程度の寸法であり、たとえば、１．２μｍ程度である。また、開口部５間の距離は、開口部５を形成するためのラウンドエッチングによる横方向への広がりを考慮して、たとえば、１．２μｍ程度、またはそれよりも大きい。
【００３９】
また、一般に、ポリシリコン膜３の幅は、たとえば、５０〜２００μｍ程度である。したがって、切断線Ａ−Ａ’方向の一列分で、２０〜１００個程度の開口部５が設けられていることとなる。また、平面方向すべてでは、数百個〜数千個程度の開口部５が設けられていることとなる。
【００４０】
図２は、図１の切断線Ａ−Ａ’における断面の構造を示す断面図である。図２に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部は、半導体基板１を用いて作製されている。半導体基板１の表面には、ＳｉＯ2層２が設けられている。ポリシリコン膜３は、ＳｉＯ2層２の表面の一部に設けられている。ポリシリコン膜３は、たとえば、図１に示したような＋の平面形状をしている。なお、ポリシリコン膜３は、半導体装置の図示しない領域でゲート電極として用いられていてもよい。
【００４１】
層間絶縁膜４は、ポリシリコン膜３およびＳｉＯ2層２の表面に設けられている。この層間絶縁膜４は、選択的に除去され、開口部５が複数設けられている。この開口部５は、ポリシリコン膜３に達するように設けられている。金属膜６は、開口部５の設けられた層間絶縁膜４の表面に設けられている。したがって、金属膜６は、連続的に凹凸のある形状となる。開口部５は、ポリシリコン膜３に近い部分よりもポリシリコン膜３から遠い部分の方が広く開口するような断面形状になっている。さらに、開口部５の、ポリシリコン膜３から遠ざかるに連れて開口部が広がる部分の面は、曲面になっている。開口部５をこのような形状にすることで、その上に設けられた金属膜６の形状が、画像認識装置から入射された光を散乱しやすい形状となる。また、金属膜６は、たとえば、アルミニウムである。
【００４２】
金属膜６は、開口部５においてポリシリコン膜３の表面に接するように設けられている。このことにより開口部５は、コンタクトホールとしての機能を果たすことができる。また、パッシベーション膜７は、金属膜６および層間絶縁膜４の表面に設けられている。パッシベーション膜７があることで、アライメントマーカー部とボンディングパッドとが区別される。
【００４３】
このように、実施の形態１によれば、画像認識装置で一つ一つの開口部５を認識することはできないが、開口部５の部分で反射した光が散乱するので、金属膜６に開口部５を多数個並べて模様状に配置すると、光を散乱している箇所が金属膜６の部分に集中する。また、光を散乱している箇所の面積が拡大する。これらのことから、画像認識装置は、散乱光を集中して発している模様を認識することができる。この開口部５による模様を、画像認識装置の最小分解能より大きくすることで、アライメントマーカー部としての機能を果たすことができる。このようなアライメントマーカー部が半導体装置に少なくとも２つ以上設けられている。これによって、相対的に位置が判断される。
【００４４】
また、開口部５や素子のコンタクトホールの大きさが、画像認識装置の最小分解能よりも小さいので、画像認識装置で、素子のコンタクトホールを認識することはできない。したがって、アライメントマーカー部と素子のコンタクトホールとの明確な区別が可能であり、素子のコンタクトホールを誤ってアライメントマーカー部と認識してしまうことがない。
【００４５】
つぎに、図３〜図８を用いて、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造方法について説明する。図３〜図８は、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。まず、図３に示すように、半導体基板１の表面層にＳｉＯ2層２を形成する。半導体基板１は、たとえば、シリコン基板である。ＳｉＯ2層２の表面には、ポリシリコン膜３が形成される。さらに、パターニングとエッチングにより、ポリシリコン膜３の平面形状を、＋の形状に形成する。
【００４６】
ついで、図４に示すように、ポリシリコン膜３の形成されたＳｉＯ2層２の全面に層間絶縁膜４を堆積する。ついで、図５に示すように、層間絶縁膜４をラウンドエッチングと呼ばれる等方性エッチングにより選択的に、かつ浅く除去する。ここでは、層間絶縁膜４を選択的に除去する間隔を等間隔にすることが好ましい。ついで、図６に示すように、図４において層間絶縁膜４が浅く除去された領域を、コンタクトエッチングと呼ばれる異方性エッチングにより、ポリシリコン膜３に到達するまで除去する。これによって、層間絶縁膜４に、半導体基板１に近い部分よりも半導体基板１から遠い部分の方が広く開口するような断面形状の開口部５が形成される。
【００４７】
ついで、図７に示すように、図６において開口部５の形成された層間絶縁膜４の表面に金属膜６を形成する。そして、パターニングとエッチングにより、金属膜６をポリシリコン膜３と同様の平面形状にする。ここで、金属膜６は、層間絶縁膜４に開口部５が形成されているため、全面が連続的な凹凸のある形状となる。ついで、図８に示すように、図７において金属膜６の形成された層間絶縁膜４の全面にパッシベーション膜７を形成する。
【００４８】
ここで、半導体基板１、ＳｉＯ2層２、ポリシリコン膜３、層間絶縁膜４、金属膜６、パッシベーション膜７は、ＭＯＳトランジスタを製造する際に形成される層を流用することができる。具体的には、たとえば、ＳｉＯ2層２は、ＭＯＳトランジスタを製造する際の、ＬＯＣＯＳ層を流用することができる。また、ポリシリコン膜３は、ＭＯＳトランジスタのゲート電極に用いるポリシリコン膜を流用することができる。層間絶縁膜４は、一般的に、ＨＴＯ膜、ＢＰＳＧ膜またはＴＥＯＳ膜などと呼ばれるＳｉＯ2膜を流用することができる。金属膜６は、ＭＯＳトランジスタを製造する際の、配線などに用いるアルミニウム膜を流用することができる。パッシベーション膜７についても、ＭＯＳトランジスタで用いるものをそのまま流用することができる。本実施の形態のパッシベーション膜７は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜である。さらに、開口部５については、ポリシリコンのゲート電極に金属のゲート電極を接続するためのコンタクトホールを形成する際に、同時に形成することができる。したがって、実施の形態１にかかる半導体装置の構造は、ＭＯＳトランジスタを製造するプロセスであれば、容易に集積可能な構造である。
【００４９】
なお、実施の形態１にかかる半導体装置において、アライメントマーカー部には、ＳｉＯ2層２およびポリシリコン膜３がなくてもよい。この場合、半導体基板１の表面に層間絶縁膜４が設けられた構造となる。また、層間絶縁膜４に形成された開口部５は、半導体基板１まで到達しないように形成される。このようにすることで、半導体基板１が電位的な影響を受けないため、信頼性を保つことができる。また、このため、半導体基板１に拡散抵抗などの他の素子を形成することができる。
【００５０】
つぎに、図９および１０を用いて、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部に光が照射された場合について説明する。図９は、実施の形態１にかかる半導体装置が傾いていない場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。図９に示すように、画像認識装置から半導体装置に入射光が照射されると、金属膜６の凹凸の一つ一つで反射光の散乱が発生する。ここで、凹凸は、金属膜６の全面に形成されている。したがって、反射光の散乱は、金属膜６の全面で発生することとなる。つまり、金属膜６の全面で反射光が均等に散乱される。
【００５１】
図１０は、実施の形態１にかかる半導体装置が傾いている場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。図１０に示すように、半導体装置が傾いている場合でも、金属膜６の凹凸の一つ一つで反射光の散乱が発生しているため、画像認識装置のカメラ方向への散乱光を安定して確保することができる。
【００５２】
このことから、実施の形態１によれば、たとえば、アセンブリ工程の際に、半導体装置が傾いた場合でも、半導体装置が傾いていない場合と同様に、アライメントマーカー部が認識される。これによって、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００５３】
ここで、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部においてもパッシベーション膜７によって、光が屈折する。図９に示すように、半導体装置が傾いていない場合でも、反射光の散乱が発生するので、パッシベーション膜７の厚さによって光の屈折の程度が変わったとしても、散乱状態であることに変わりはないので、ほとんど影響がない。したがって、実施の形態１によれば、パッシベーション膜７の厚さのばらつきによる影響を受けない。これによって、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の構造を示す平面図である。図１１に示すように、実施の形態２にかかる半導体装置のアライメントマーカー部は、断面の構造が実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部と同様であり、平面形状が台形状である。具体的には、半導体基板１０の回路領域１１が設けられていない四隅のうち三カ所に、台形状を二つ並べた二重線のような第１のパターン１２が設けられており、残りの一カ所に台形状を三つ並べた三重線のような第２のパターン１３が設けられている。
【００５５】
なお、実施の形態２においては、半導体基板１０の四隅にアライメントマーカーが設けられているが、これに限るものではない。たとえば、四隅のうちの一カ所に第２のパターン１３が設けられ、残りの三カ所のうち、少なくとも一カ所に第１のパターン１２が設けられていてもよい。また、実施の形態２においては、第１のパターン１２および第２のパターン１３の平面形状を台形状としているが、これに限るものではない。具体的には、たとえば、第１のパターン１２と、第２のパターン１３と、が異なるパターンであってもよい。
【００５６】
実施の形態２によれば、半導体基板１０の最外周にアライメントマーカー部が設けられているため、チップのθ方向の位置ズレ（面内における回転のズレ）が最も精度よく認識される。また、異なるタイプのパターンを有しているため、たとえば、チップが９０度、１８０度、もしくは２７０度回転した状態で搭載された場合でも、この角度のズレが検出される。したがって、アセンブリ工程における不良低減、不良検出感度の向上に非常に有効である。また、一般的に、半導体基板１０の四隅は、欠陥が多いなどの理由で、回路領域１１として用いられないことが多い。したがって、回路領域１１を狭めることなく、アライメントマーカー部が設けられる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明にかかる半導体装置およびその製造方法は、車載用、産業用、医療用などに用いられる半導体装置の製造に有用であり、特に、ワイヤボンディングやダイボンディングなどのアセンブリ工程に適している。
【符号の説明】
【００５８】
１ 半導体基板
２ ＳｉＯ2層
３ ポリシリコン膜
４ 層間絶縁膜
５ 開口部
６ 金属膜
７ パッシベーション膜
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置およびその製造方法に関するものであり、特に、ワイヤボンディングやダイボンディングなどのアセンブリ工程における位置認識用のアライメントマーカー部に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置の基板上には、能動素子および受動素子が設けられている。能動素子は、たとえば、トランジスタやダイオードなどである。また、受動素子は、たとえば、抵抗やコンデンサなどである。さらに、一般的には、半導体装置の基板上には、これらの素子とは別に、アライメントマーカー部が設けられている。
【０００３】
アライメントマーカー部は、ウェハ工程で素子を作製する際に、フォトマスクとウェハとの位置合わせを自動でおこなうための位置認識用のパターンとして用いられる。また、アライメントマーカー部は、アセンブリ工程における半導体チップのダイボンディング工程やワイヤボンディング工程において、チップの位置やチップ上の座標を自動認識するためのパターンとして用いられる。
【０００４】
一般に、ウェハ工程では、アライメントマーカー部は、１００〜４００倍程度のレンズを有する画像認識装置により認識される。それに対して、アセンブリ工程では、ウェハ工程での倍率よりも低い、１０〜１００倍程度のレンズを有する画像認識装置が用いられる。その理由は、以下の通りである。
【０００５】
すなわち、レンズの倍率が大きくなると、解像度が高くなり、処理すべき画像データの量が増えるので、一回のアライメント作業に要する時間が長くなる。また、ウェハ工程では、一回のフォト工程につき一回のアライメント作業をおこなえばよいが、アセンブリ工程では、半導体チップの数だけアライメント作業をおこなう必要があるため、アライメント作業の回数が大幅に増える。したがって、アセンブリ工程では、レンズの倍率を小さくして、一回のアライメント作業に要する時間を短縮する必要がある。
【０００６】
このような理由から、アセンブリ工程において、アライメントマーカー部の認識精度を向上させるには、アライメントマーカー部のパターンを認識されやすい構造にするのが好ましいと考えられている。その一つの方法として、金属膜下にコンタクトホールを設けることによって、金属膜に凹凸をつける方法が提案されている（たとえば、下記特許文献１参照。）。この方法によれば、製造工程においてＣＭＰ（化学的機械的研磨）によって金属膜が平坦化されていても、レーザ光による認識が容易になり、フォトレジスト膜をパターニングすることができる。
【０００７】
別の方法として、能動層と金属膜層との間にある絶縁膜にコンタクトホールを設けることによって、金属膜に凹凸をつける方法が提案されている（たとえば、下記特許文献２参照。）。この方法によれば、液相法によって基板上に絶縁膜が形成された場合でも、金属膜の凹凸をアライメントマーカーとして用いることによって、パターニングをおこなうことができる。
【０００８】
さらに別の方法として、数字、文字、記号、図形からなる群から選択された一つもしくは複数のアライメントマーカー部を、ボンディングパッド領域内の配線層と、絶縁膜との、一方もしくは両方の積層構造に凹凸を設けることによって形成する方法がある（たとえば、下記特許文献３、下記特許文献４参照。）。この方法によれば、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させるとともに、ボンディングパッドとアライメントマーカー部との領域を共有させることで、省スペース化することができる。
【０００９】
しかしながら、ボンディングパッドに凹凸を設けると、ワイヤとパッドとの密着面積が減り、パッドにワイヤが着きにくくなるおそれがある。また、パッドに対するワイヤの密着強度が不足するおそれがある。
【００１０】
ここで、たとえば、特許文献３に記載の技術において、ボンディングパッドとアライメントマーカー部が別々に設けられている場合について説明する。図１２は、従来の半導体装置のアライメントマーカー部を示す平面図である。図１２に示すように、アライメントマーカー部は、たとえば、＋の形状である。そして、＋の形状の金属膜１０５には、その下のポリシリコン膜１０３によって＋の形状の段差がつけられている。
【００１１】
図１３は、図１２の切断線Ｂ−Ｂ’における断面の構造を示す断面図である。図１３に示すように、従来の半導体装置のアライメントマーカー部は、シリコン基板等の半導体基板１０１を用いて作製されている。半導体基板１０１の表面には、ＳｉＯ2層１０２が設けられている。ＳｉＯ2層１０２の表面の一部には、たとえば、＋の平面形状（図１２参照）をしたポリシリコン膜１０３が設けられている。
【００１２】
ＳｉＯ2層１０２およびポリシリコン膜１０３の表面には、層間絶縁膜１０４が設けられている。層間絶縁膜１０４の表面の一部には、たとえば、＋の平面形状（図１２参照）をしたアルミニウム等の金属膜１０５が設けられている。金属膜１０５および層間絶縁膜１０４の表面には、水分などによる金属の腐食を防止するために、パッシベーション膜１０６が設けられている。このように、図１２または図１３に示す半導体装置のアライメントマーカー部によれば、ワイヤボンディングの密着強度を落とすことなく、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させ、かつ腐食に対する信頼性を向上させることができる。
【００１３】
つぎに、図１２および図１３に示すアライメントマーカー部に光が照射された場合について、図１４および図１５を用いて説明する。図１４は、半導体装置が傾いていない場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。アライメントマーカー部を認識するにあたり、画像認識装置からアライメントマーカー部に対して光が照射される。そして、アライメントマーカー部の金属膜１０５において反射した光が、画像認識装置のカメラに戻り、画像認識装置によりアライメントマーカー部のパターンとして認識される。
【００１４】
従来のアライメントマーカー部では、金属膜１０５の表面の大部分が平坦である。この平坦な領域に照射された光（入射光）の角度（入射角）に対して、金属膜１０５において反射する光（反射光）の角度（反射角）は、同じになる。一方、金属膜１０５の、ポリシリコン膜１０３によって生じる段差の領域では、金属膜１０５が湾曲しているので、ここに照射された光の反射光は散乱している状態になる。つまり、入射角と反射角とが規則正しく一定方向を向いている領域と、段差により散乱を起こす領域と、がともにアライメントマーカー部に存在することとなる。この違いを見分けさせることによって、アライメントマーカー部の認識精度が向上する。
【００１５】
図１５は、半導体装置が傾いている場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。図１５に示すように、従来のアライメントマーカー部では、金属膜１０５に平坦な領域が多いため、半導体装置が傾いている場合でも、ほとんどの入射角と反射角とが規則正しく一定方向を向く。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第２５９０７１１号公報
【特許文献２】特開２００５−２３６１８７号公報
【特許文献３】特開平１１−１３５３９１号公報
【特許文献４】特開２００１−３２６２４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、上述した特許文献１または２の技術では、いずれもコンタクトホールによって金属膜に段差が設けられ、この金属膜の段差がアライメントマーカー部として用いられている。半導体装置において、一般に、コンタクトホールの大きさは、０．５〜２．０μｍ程度である。一方、アセンブリ工程に用いられるレンズの倍率は、上述したように、たとえば、１０〜１００倍程度であり、このレンズで認識できる最小の大きさ、つまり、一画素の大きさの限界は、８μｍ程度である。したがって、アセンブリ工程に用いられる画像認識装置では、コンタクトホールが小さすぎるため、コンタクトホールによる段差を利用したアライメントマーカー部を認識できないという問題がある。
【００１８】
また、コンタクトホールは、ＭＯＳトランジスタや抵抗などでも用いられているため、半導体装置上のほぼ全面に非常に多く散在している。このため、１０〜１００倍程度のレンズを用いた画像認識装置では、仮にコンタクトホールを認識できたとしても、アライメントマーカー部とは別のコンタクトホールを誤ってアライメントマーカー部と認識する可能性がある。したがって、このようなコンタクトホールは、アセンブリ工程に用いるアライメントマーカー部としては、不適切である。
【００１９】
さらに、半導体装置が傾いている場合、アライメントマーカー部に照射された光のほとんどが、光を照射した画像認識装置のカメラとは別の方向へ反射されてしまう。したがって、半導体装置が傾いていないときと比べると、アライメントマーカー部の見え方が大幅に異なるといった問題がある。
【００２０】
また、金属膜の上にパッシベーション膜が設けられている場合、パッシベーション膜において光の屈折が発生する。光の屈折は、画像認識装置からの入射光と、金属膜における反射光と、の両方で発生し、パッシベーション膜の厚さによって変化する。したがって、ウェハ工程においてパッシベーション膜の厚さにばらつきが発生すると、入射光、反射光ともに場所によって屈折の程度が変化することとなり、アライメントマーカー部の見え具合が不安定になるという問題がある。
【００２１】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、半導体装置が傾いたり、パッシベーション膜の厚さがばらついても、精度良く認識され得るアライメントマーカー部を有する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。また、回路上に散在するコンタクトホールと明確に区別されて、精度良く認識され得るアライメントマーカー部を有する半導体装置およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置は、半導体基板上にアライメントマーカー部が設けられている。アライメントマーカー部は、半導体基板の表面に層間絶縁膜が設けられている。この層間絶縁膜には、複数の開口部が設けられている。また、層間絶縁膜と、開口部と、の表面には、位置検出用の金属膜が選択的に設けられている。層間絶縁膜と、金属膜と、の表面には、パッシベーション膜が設けられている。そして、開口部は、半導体基板に近い部分よりもパッシベーション膜に近い部分の方が広く開口するような断面形状になっていることを特徴とする。
【００２３】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、一つの開口部の大きさは、同一の半導体基板上に形成される素子のコンタクトホールと同程度であり、位置検出するために用いる画像認識装置の一画素の大きさよりも小さいことを特徴とする。
【００２４】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、アライメントマーカー部の大きさは、位置検出するために用いる画像認識装置の一画素の大きさよりも大きいことを特徴とする。
【００２５】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、開口部間の距離は、それぞれ等しいことを特徴とする。
【００２６】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、金属膜の端から最も近傍の開口部と、この金属膜の端と、の距離は、開口部間の距離と等しいことを特徴とする。
【００２７】
また、この発明にかかる半導体装置は、上述した発明において、少なくとも一つのアライメントマーカー部は、他のアライメントマーカー部と異なる形状をしていることを特徴とする。
【００２８】
また、上述した課題を解決し、目的を達成するため、この発明にかかる半導体装置の製造方法は、まず、半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する。ついで、層間絶縁膜を、等方性のエッチングによって選択的にエッチングする。さらに、等方性のエッチングによってエッチングされた領域に、異方性のエッチングによって開口部を形成する。ついで、開口部と、層間絶縁膜と、の表面に位置検出用の金属膜を選択的に形成する。そして、位置検出用の金属膜と、層間絶縁膜と、の表面にパッシベーション膜を形成することを特徴とする。
【００２９】
上記各発明によれば、金属膜に複数の凹凸が設けられているため、照射された光がそれぞれの凹凸で散乱する。したがって、半導体装置が傾いている場合でも、半導体装置が傾いていない場合と同様のパターンが画像認識装置によって認識される。また、たとえば、パッシベーション膜の厚さのばらつきによる光の屈折に違いがあっても、画像認識装置による認識に影響を与えない。これによって、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００３０】
また、上述した発明によれば、金属膜の凹凸が光の散乱しやすい構造であるため、さらに、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００３１】
また、上述した発明によれば、開口部や素子のコンタクトホールの大きさは、画像認識装置によって認識可能な大きさより小さい。また、アライメントマーカー部の大きさは、画像認識装置によって認識可能な大きさより大きい。このため、アライメントマーカー部を素子のコンタクトホールと明確に区別可能であり、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００３２】
また、上述した発明によれば、異なる形状のアライメントマーカー部を有することで、相対的に位置を判断することができる。
【００３３】
また、上述した発明によれば、金属膜の凹凸を照射された光の散乱しやすい形状に形成することができる。このため、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明にかかる半導体装置およびその製造方法によれば、半導体装置が傾いたり、パッシベーション膜の厚さがばらついても、アライメントマーカー部が精度良く認識されるという効果を奏する。また、この発明は、アライメントマーカー部が、回路上に散在するコンタクトホールと明確に区別されて、精度良く認識されるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の構造について示す平面図である。
【図２】図１の切断線Ａ−Ａ’における断面の構造を示す断面図である。
【図３】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図４】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図５】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図６】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図７】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図８】実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。
【図９】実施の形態１にかかる半導体装置が傾いていない場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。
【図１０】実施の形態１にかかる半導体装置が傾いている場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。
【図１１】実施の形態２にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の構造を示す平面図である。
【図１２】従来の半導体装置のアライメントマーカー部を示す平面図である。
【図１３】図１２の切断線Ｂ−Ｂ’における断面の構造を示す断面図である。
【図１４】半導体装置が傾いていない場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。
【図１５】半導体装置が傾いている場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置およびその製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００３７】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の構造について示す平面図である。図１に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部は、金属膜６の全面に開口部５が設けられている。金属膜６の下には、金属膜６と同様の形状をしたポリシリコン膜３が設けられている。ここで、開口部５間の距離は、等しいのが好ましい。また、金属膜６端部から最も近傍にある開口部５と、金属膜６端部との距離は、開口部５間の距離と等しいのが好ましい。なお、図１においては、金属膜６は、＋の平面形状をしているが、これに限るものではない。
【００３８】
一つの開口部５の大きさは、画像認識装置の一画素サイズよりも小さい。つまり、画像認識装置は、一つ一つの開口部５を認識できない。一方、金属膜６は、画像認識装置で十分に認識される大きさである。具体的には、アセンブリ工程で用いられる画像認識装置の最小分解能は、たとえば、８μｍである。一方、開口部５の直径は、素子に形成される通常のコンタクトホールと同程度の寸法であり、たとえば、１．２μｍ程度である。また、開口部５間の距離は、開口部５を形成するためのラウンドエッチングによる横方向への広がりを考慮して、たとえば、１．２μｍ程度、またはそれよりも大きい。
【００３９】
また、一般に、ポリシリコン膜３の幅は、たとえば、５０〜２００μｍ程度である。したがって、切断線Ａ−Ａ’方向の一列分で、２０〜１００個程度の開口部５が設けられていることとなる。また、平面方向すべてでは、数百個〜数千個程度の開口部５が設けられていることとなる。
【００４０】
図２は、図１の切断線Ａ−Ａ’における断面の構造を示す断面図である。図２に示すように、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部は、半導体基板１を用いて作製されている。半導体基板１の表面には、ＳｉＯ2層２が設けられている。ポリシリコン膜３は、ＳｉＯ2層２の表面の一部に設けられている。ポリシリコン膜３は、たとえば、図１に示したような＋の平面形状をしている。なお、ポリシリコン膜３は、半導体装置の図示しない領域でゲート電極として用いられていてもよい。
【００４１】
層間絶縁膜４は、ポリシリコン膜３およびＳｉＯ2層２の表面に設けられている。この層間絶縁膜４は、選択的に除去され、開口部５が複数設けられている。この開口部５は、ポリシリコン膜３に達するように設けられている。金属膜６は、開口部５の設けられた層間絶縁膜４の表面に設けられている。したがって、金属膜６は、連続的に凹凸のある形状となる。開口部５は、ポリシリコン膜３に近い部分よりもポリシリコン膜３から遠い部分の方が広く開口するような断面形状になっている。さらに、開口部５の、ポリシリコン膜３から遠ざかるに連れて開口部が広がる部分の面は、曲面になっている。開口部５をこのような形状にすることで、その上に設けられた金属膜６の形状が、画像認識装置から入射された光を散乱しやすい形状となる。また、金属膜６は、たとえば、アルミニウムである。
【００４２】
金属膜６は、開口部５においてポリシリコン膜３の表面に接するように設けられている。このことにより開口部５は、コンタクトホールとしての機能を果たすことができる。また、パッシベーション膜７は、金属膜６および層間絶縁膜４の表面に設けられている。パッシベーション膜７があることで、アライメントマーカー部とボンディングパッドとが区別される。
【００４３】
このように、実施の形態１によれば、画像認識装置で一つ一つの開口部５を認識することはできないが、開口部５の部分で反射した光が散乱するので、金属膜６に開口部５を多数個並べて模様状に配置すると、光を散乱している箇所が金属膜６の部分に集中する。また、光を散乱している箇所の面積が拡大する。これらのことから、画像認識装置は、散乱光を集中して発している模様を認識することができる。この開口部５による模様を、画像認識装置の最小分解能より大きくすることで、アライメントマーカー部としての機能を果たすことができる。このようなアライメントマーカー部が半導体装置に少なくとも２つ以上設けられている。これによって、相対的に位置が判断される。
【００４４】
また、開口部５や素子のコンタクトホールの大きさが、画像認識装置の最小分解能よりも小さいので、画像認識装置で、素子のコンタクトホールを認識することはできない。したがって、アライメントマーカー部と素子のコンタクトホールとの明確な区別が可能であり、素子のコンタクトホールを誤ってアライメントマーカー部と認識してしまうことがない。
【００４５】
つぎに、図３〜図８を用いて、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造方法について説明する。図３〜図８は、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の製造過程について示す断面図である。まず、図３に示すように、半導体基板１の表面層にＳｉＯ2層２を形成する。半導体基板１は、たとえば、シリコン基板である。ＳｉＯ2層２の表面には、ポリシリコン膜３が形成される。さらに、パターニングとエッチングにより、ポリシリコン膜３の平面形状を、＋の形状に形成する。
【００４６】
ついで、図４に示すように、ポリシリコン膜３の形成されたＳｉＯ2層２の全面に層間絶縁膜４を堆積する。ついで、図５に示すように、層間絶縁膜４をラウンドエッチングと呼ばれる等方性エッチングにより選択的に、かつ浅く除去する。ここでは、層間絶縁膜４を選択的に除去する間隔を等間隔にすることが好ましい。ついで、図６に示すように、図４において層間絶縁膜４が浅く除去された領域を、コンタクトエッチングと呼ばれる異方性エッチングにより、ポリシリコン膜３に到達するまで除去する。これによって、層間絶縁膜４に、半導体基板１に近い部分よりも半導体基板１から遠い部分の方が広く開口するような断面形状の開口部５が形成される。
【００４７】
ついで、図７に示すように、図６において開口部５の形成された層間絶縁膜４の表面に金属膜６を形成する。そして、パターニングとエッチングにより、金属膜６をポリシリコン膜３と同様の平面形状にする。ここで、金属膜６は、層間絶縁膜４に開口部５が形成されているため、全面が連続的な凹凸のある形状となる。ついで、図８に示すように、図７において金属膜６の形成された層間絶縁膜４の全面にパッシベーション膜７を形成する。
【００４８】
ここで、半導体基板１、ＳｉＯ2層２、ポリシリコン膜３、層間絶縁膜４、金属膜６、パッシベーション膜７は、ＭＯＳトランジスタを製造する際に形成される層を流用することができる。具体的には、たとえば、ＳｉＯ2層２は、ＭＯＳトランジスタを製造する際の、ＬＯＣＯＳ層を流用することができる。また、ポリシリコン膜３は、ＭＯＳトランジスタのゲート電極に用いるポリシリコン膜を流用することができる。層間絶縁膜４は、一般的に、ＨＴＯ膜、ＢＰＳＧ膜またはＴＥＯＳ膜などと呼ばれるＳｉＯ2膜を流用することができる。金属膜６は、ＭＯＳトランジスタを製造する際の、配線などに用いるアルミニウム膜を流用することができる。パッシベーション膜７についても、ＭＯＳトランジスタで用いるものをそのまま流用することができる。本実施の形態のパッシベーション膜７は、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の積層膜である。さらに、開口部５については、ポリシリコンのゲート電極に金属のゲート電極を接続するためのコンタクトホールを形成する際に、同時に形成することができる。したがって、実施の形態１にかかる半導体装置の構造は、ＭＯＳトランジスタを製造するプロセスであれば、容易に集積可能な構造である。
【００４９】
なお、実施の形態１にかかる半導体装置において、アライメントマーカー部には、ＳｉＯ2層２およびポリシリコン膜３がなくてもよい。この場合、半導体基板１の表面に層間絶縁膜４が設けられた構造となる。また、層間絶縁膜４に形成された開口部５は、半導体基板１まで到達しないように形成される。このようにすることで、半導体基板１が電位的な影響を受けないため、信頼性を保つことができる。また、このため、半導体基板１に拡散抵抗などの他の素子を形成することができる。
【００５０】
つぎに、図９および１０を用いて、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部に光が照射された場合について説明する。図９は、実施の形態１にかかる半導体装置が傾いていない場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。図９に示すように、画像認識装置から半導体装置に入射光が照射されると、金属膜６の凹凸の一つ一つで反射光の散乱が発生する。ここで、凹凸は、金属膜６の全面に形成されている。したがって、反射光の散乱は、金属膜６の全面で発生することとなる。つまり、金属膜６の全面で反射光が均等に散乱される。
【００５１】
図１０は、実施の形態１にかかる半導体装置が傾いている場合の、アライメントマーカー部の反射光について示す断面図である。図１０に示すように、半導体装置が傾いている場合でも、金属膜６の凹凸の一つ一つで反射光の散乱が発生しているため、画像認識装置のカメラ方向への散乱光を安定して確保することができる。
【００５２】
このことから、実施の形態１によれば、たとえば、アセンブリ工程の際に、半導体装置が傾いた場合でも、半導体装置が傾いていない場合と同様に、アライメントマーカー部が認識される。これによって、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００５３】
ここで、実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部においてもパッシベーション膜７によって、光が屈折する。図９に示すように、半導体装置が傾いていない場合でも、反射光の散乱が発生するので、パッシベーション膜７の厚さによって光の屈折の程度が変わったとしても、散乱状態であることに変わりはないので、ほとんど影響がない。したがって、実施の形態１によれば、パッシベーション膜７の厚さのばらつきによる影響を受けない。これによって、アライメントマーカー部の認識の精度を向上させることができる。
【００５４】
（実施の形態２）
図１１は、実施の形態２にかかる半導体装置のアライメントマーカー部の構造を示す平面図である。図１１に示すように、実施の形態２にかかる半導体装置のアライメントマーカー部は、断面の構造が実施の形態１にかかる半導体装置のアライメントマーカー部と同様であり、平面形状が台形状である。具体的には、半導体基板１０の回路領域１１が設けられていない四隅のうち三カ所に、台形状を二つ並べた二重線のような第１のパターン１２が設けられており、残りの一カ所に台形状を三つ並べた三重線のような第２のパターン１３が設けられている。
【００５５】
なお、実施の形態２においては、半導体基板１０の四隅にアライメントマーカーが設けられているが、これに限るものではない。たとえば、四隅のうちの一カ所に第２のパターン１３が設けられ、残りの三カ所のうち、少なくとも一カ所に第１のパターン１２が設けられていてもよい。また、実施の形態２においては、第１のパターン１２および第２のパターン１３の平面形状を台形状としているが、これに限るものではない。具体的には、たとえば、第１のパターン１２と、第２のパターン１３と、が異なるパターンであってもよい。
【００５６】
実施の形態２によれば、半導体基板１０の最外周にアライメントマーカー部が設けられているため、チップのθ方向の位置ズレ（面内における回転のズレ）が最も精度よく認識される。また、異なるタイプのパターンを有しているため、たとえば、チップが９０度、１８０度、もしくは２７０度回転した状態で搭載された場合でも、この角度のズレが検出される。したがって、アセンブリ工程における不良低減、不良検出感度の向上に非常に有効である。また、一般的に、半導体基板１０の四隅は、欠陥が多いなどの理由で、回路領域１１として用いられないことが多い。したがって、回路領域１１を狭めることなく、アライメントマーカー部が設けられる。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
以上のように、本発明にかかる半導体装置およびその製造方法は、車載用、産業用、医療用などに用いられる半導体装置の製造に有用であり、特に、ワイヤボンディングやダイボンディングなどのアセンブリ工程に適している。
【符号の説明】
【００５８】
１ 半導体基板
２ ＳｉＯ2層
３ ポリシリコン膜
４ 層間絶縁膜
５ 開口部
６ 金属膜
７ パッシベーション膜
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上にアライメントマーカー部の設けられた半導体装置において、
前記アライメントマーカー部は、
前記半導体基板の表面に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられた複数の開口部と、
前記層間絶縁膜と、前記開口部と、の表面に選択的に設けられた位置検出用の金属膜と、
前記層間絶縁膜と、前記金属膜と、の表面に設けられたパッシベーション膜と、
を備え、
前記開口部は、前記半導体基板に近い部分よりも前記パッシベーション膜に近い部分の方が広く開口するような断面形状になっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
一つの前記開口部の大きさは、同一の前記半導体基板上に形成される素子のコンタクトホールと同程度であり、位置検出するために用いる画像認識装置の一画素の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記アライメントマーカー部の大きさは、位置検出するために用いる画像認識装置の一画素の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記開口部間の距離は、それぞれ等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属膜の端から最も近傍の前記開口部と、当該金属膜の端と、の距離は、当該開口部間の距離と等しいことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
少なくとも一つの前記アライメントマーカー部は、他の前記アライメントマーカー部と異なる形状をしていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜形成工程によって形成された層間絶縁膜を、等方性のエッチングによって選択的にエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程によってエッチングされた領域に、異方性のエッチングによって開口部を形成する第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程によって形成された開口部と、前記層間絶縁膜と、の表面に位置検出用の金属膜を選択的に形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜形成工程によって形成された位置検出用の金属膜と、前記層間絶縁膜と、の表面にパッシベーション膜を形成する保護膜形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１】
半導体基板上にアライメントマーカー部の設けられた半導体装置において、
前記アライメントマーカー部は、
前記半導体基板の表面に設けられた層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜に設けられた複数の開口部と、
前記層間絶縁膜と、前記開口部と、の表面に選択的に設けられた位置検出用の金属膜と、
前記層間絶縁膜と、前記金属膜と、の表面に設けられたパッシベーション膜と、
を備え、
前記開口部は、前記半導体基板に近い部分よりも前記パッシベーション膜に近い部分の方が広く開口するような断面形状になっていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
一つの前記開口部の大きさは、同一の前記半導体基板上に形成される素子のコンタクトホールと同程度であり、位置検出するために用いる画像認識装置の一画素の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記アライメントマーカー部の大きさは、位置検出するために用いる画像認識装置の一画素の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記開口部間の距離は、それぞれ等しいことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記金属膜の端から最も近傍の前記開口部と、当該金属膜の端と、の距離は、当該開口部間の距離と等しいことを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
少なくとも一つの前記アライメントマーカー部は、他の前記アライメントマーカー部と異なる形状をしていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の半導体装置。
【請求項７】
半導体基板の表面に層間絶縁膜を形成する絶縁膜形成工程と、
前記絶縁膜形成工程によって形成された層間絶縁膜を、等方性のエッチングによって選択的にエッチングする第１のエッチング工程と、
前記第１のエッチング工程によってエッチングされた領域に、異方性のエッチングによって開口部を形成する第２のエッチング工程と、
前記第２のエッチング工程によって形成された開口部と、前記層間絶縁膜と、の表面に位置検出用の金属膜を選択的に形成する金属膜形成工程と、
前記金属膜形成工程によって形成された位置検出用の金属膜と、前記層間絶縁膜と、の表面にパッシベーション膜を形成する保護膜形成工程と、
を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【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】
【公開番号】特開２０１２−６４９６７（Ｐ２０１２−６４９６７Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９５４８（Ｐ２０１１−２５９５４８）
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【分割の表示】特願２００７−１９９３９４（Ｐ２００７−１９９３９４）の分割
【原出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２８日（２０１１．１１．２８）
【分割の表示】特願２００７−１９９３９４（Ｐ２００７−１９９３９４）の分割
【原出願日】平成１９年７月３１日（２００７．７．３１）
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【Ｆターム（参考）】
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