專利名稱：互補金屬氧化物半導體圖像傳感器的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制造技術，更具體地，涉及用于制造包括具有多層結構的金屬互連的CMOS圖像傳感器的形成接觸插塞的方法。
背景技術：
在CMOS圖像傳感器的制造方法中，為了改善暗特性，在沉積鈍化層之后進行高溫熱處理。然而，如圖I所示，可由于高溫熱處理而發(fā)生互連分層，從而器件的產率降低且器件可能變?yōu)橛腥毕莸摹＿@是在形成鈍化層之后在高溫進行長時間的熱處理的緣故。

發(fā)明內容
技術問題進行本發(fā)明以解決現(xiàn)有技術中產生的問題，且本發(fā)明的目標是提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，該方法能夠防止由CMOS圖像傳感器的互連分層引起的小丘型缺陷。技術方案為了實現(xiàn)該目標，提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括步驟準備具有第一金屬互連的基板；在第一金屬互連之上形成層間絕緣層；通過蝕刻層間絕緣層形成接觸孔以暴露第一金屬互連的一部分；在層間絕緣層上以及在接觸孔的內表面上形成緩沖層；進行退火工藝；通過蝕刻緩沖層在接觸孔的側壁形成間隔物；在層間絕緣層的包括間隔物的表面上形成阻擋金屬層；在阻擋金屬層上形成接觸插塞以使得接觸孔被接觸插塞填充；以及在層間絕緣層上形成第二金屬互連以使得第二金屬互連與接觸插塞接觸。優(yōu)選地，緩沖層包括氮化物層。優(yōu)選地，退火工藝包括氫(H2)退火工藝。優(yōu)選地，退火工藝在400°C至700°C的溫度進行。優(yōu)選地，在氫(H2)退火工藝中H2的濃度在1%至80%的范圍內。優(yōu)選地，間隔物通過干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝形成。優(yōu)選地,干法蝕刻工藝包括回蝕工藝或毪式工藝(blanket process)。優(yōu)選地，阻擋金屬層包括從由Ti、TiN, Ta、TaN, AlSiTiN,NiTi、TiBN, ZrBN, TiAlN,TiB2、Ti/TiN以及Ta/TaN組成的組中選擇的一種。優(yōu)選地，第二金屬互連包括從由Ti/Al/TiN、Ti/Al/Ti/TiN 以及 Ti/TiN/Al/Ti/TiN組成的組中選擇的一種。有益效果根據(jù)具有上述結構的本發(fā)明的CMOS圖像傳感器的制造方法，在形成接觸孔后使用緩沖層作為保護層來進行用于改善CMOS圖像傳感器的暗特性的退火工藝，從而鈍化工藝后進行退火工藝的時間可以省去。因此，可以降低熱預算，從而可以防止互連分層。


圖I是示出根據(jù)現(xiàn)有技術的CMOS圖像傳感器的制造方法中發(fā)生的小丘型缺陷的圖；以及
圖2至8是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的CMOS圖像傳感器的制造方法的截面圖。<附圖中附圖標記的說明>100 :基板102 :第一金屬互連104 :層間絕緣層106 :接觸孔108:緩沖層112:阻擋金屬層114:接觸插塞 116:第二金屬互連
具體實施例方式在下文，將參照附圖描述本發(fā)明的示范性實施例。在附圖中，層和區(qū)域的厚度和間隔可以為了方便解釋而被夸大。當?shù)谝粚颖恢冈诘诙踊蚧濉吧稀被颉爸稀睍r，這可以表示第一層可以直接在第二層或基板上，或這也可以表示第三層可以形成在第一層和基板之間。此外，在所有附圖中相同的附圖標記表示相同的層。另外，附圖標記的英文字母指相同的層由蝕刻工藝或拋光工藝的局部修飾。實施例圖2至8是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的CMOS圖像傳感器的制造方法的截面圖。如圖2所示，第一金屬互連102形成在包括半導體結構的基板100上，該半導體結構包括多個晶體管和用于光接收器件的光電二極管。在此情況下，第一金屬互連102可以包括從由鋁(AL)、銅(Cu)、鎢(W)或鉬(Pt)組成的組中選擇的一種。優(yōu)選地，第一金屬互連102包括Al。然后，層間絕緣層104形成在基板100上以覆蓋第一金屬互連102。在此情況下，層間絕緣層104包括氧化物，優(yōu)選地，包括氧化硅(Si02)。例如，層間絕緣層104可以包括從由BPSG (硼磷硅酸鹽玻璃)膜、PSG (磷硅酸鹽玻璃)膜、BSG (硼硅酸鹽玻璃)膜、USG (未摻雜硅酸鹽玻璃)膜、PE-TEOS (等離子體增強四乙基正硅酸鹽)膜、HDP (高密度等離子體)膜以及FSG (氟化硅酸鹽玻璃)膜。另外，層間絕緣層104可以通過SOG (旋涂玻璃)基氧化層形成。另外，該膜可以具有至少兩種層的層疊結構。例如，如果該膜具有層疊結構，該膜包括 S0G/PE-TE0S 膜或 FSG/PE-TE0S 膜。隨后，盡管未示出，如果在層間絕緣層104中存在臺階，可以通過CMP(化學機械拋光)工藝來平坦化層間絕緣層104。下面，蝕刻層間絕緣層104，因而形成接觸孔106以暴露第一金屬互連106的一部分。蝕刻工藝包括干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝。
此后，如圖3所示，緩沖層108形成在層間絕緣層104上以及接觸孔106的內表面上(見圖2)。在此情況下，緩沖層108可以包括氮化物層，優(yōu)選地，包括氮化硅層(SixNy,乂和y為自然數(shù))。緩沖層108可以通過由PECVD (等離子體增強化學氣相沉積)工藝、ALD (原子層沉積)工藝和MOCVD (金屬有機CVD)工藝組成的組中選擇的一種形成。此后，如圖4所示，進行熱處理工藝110以改善暗特性。熱處理工藝110包括氫退火工藝，其在約400°C至約700°C的范圍內的溫度進行并使用緩沖層108作為保護層。在氫退火工藝中，H2的濃度在1%至80%的范圍內。此后，如圖5所示，在接觸孔106的側壁上通過蝕刻緩沖層108形成間隔物108A。蝕刻工藝包括干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝。干法蝕刻工藝可以包括回蝕工藝或毯式工藝。下面，如圖6所示，阻擋金屬層112沿接觸孔106的內表面形成在間隔物108A、第一金屬互連102以及層間絕緣層104上。阻擋金屬層112可以包括從由Ti、TiN, Ta、TaN,AlSiTiN, NiTi, TiBN, ZrBN, TiAlN, TiB2, Ti/TiN 以及 Ta/TaN 組成的組中選擇的一種。 然后，如圖7所示，在阻擋金屬層112a上沉積用于接觸插塞的導電材料，從而接觸孔106被導電材料填充，所得的結構通過回蝕工藝或CMP工藝被平坦化，從而形成接觸插塞114。在此情況下，進行平坦化工藝直到暴露層間絕緣層104的頂表面。換言之，當進行平坦化工藝時，層間絕緣層104用作蝕刻停止層或拋光停止層。在此情況下，接觸插塞114包括鎢(W)或多晶硅層。優(yōu)選地，接觸插塞114包括W。然后，如圖8所示，第二金屬互連116形成在接觸插塞114和層間絕緣層104上，使得第二金屬互連116與接觸插塞114接觸。第二金屬互連116可以包括從由Ti/Al/TiN、Ti/Al/Ti/TiN以及Ti/TiN/Al/Ti/TiN組成的組中選擇的一種。另外，第二金屬互連116可以具有阻擋金屬層/Al/阻擋金屬層的結構。在此情況下，阻擋金屬層可以包括從由Ta、TaN, AlSiTiN, NiTi, TiBN, ZrBN, TiAlN, TiB2 以及 Ta/TaN 組成的組中選擇的一種。盡管為了說明的目的對本發(fā)明的示范性實施例進行了描述，但本領域的技術人員應該了解，在不脫離所附權利要求所解釋的本發(fā)明的范圍和精神的情況下，可以進行各種修改、添加和替換。
權利要求
1.一種制造CMOS圖像傳感器的方法，該方法包括 在所述圖像傳感器的基板上形成第一金屬互連； 在所述第一金屬互連上形成層間絕緣層； 形成穿過所述層間絕緣層的接觸孔，以暴露所述第一金屬互連； 在所述接觸孔的內側壁上形成間隔物； 在所述間隔物的內側壁上形成阻擋金屬層； 用導電材料填充所述接觸孔，以在所述阻擋金屬層上形成接觸插塞。
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其中形成所述間隔物包括 在所述接觸孔的內側壁上形成緩沖層；以及 蝕刻所述緩沖層。
3.根據(jù)權利要求2所述的方法，還包括對所述緩沖層進行退火。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，所述退火包括以在1%至80%的范圍內的氫(H2)濃度進行氫(H2)退火工藝。
5.根據(jù)權利要求I的方法，其中形成所述間隔物包括 在所述接觸孔的內側壁上形成氮化物層；以及 蝕刻所述氮化物層。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中還包括對所述氮化物層進行退火。
7.根據(jù)權利要求6的方法，其中所述退火包括以在1%至80%的范圍內的氫(H2)濃度進行氫(H2)退火工藝。
8.一種CMOS圖像傳感器，包括 基板，包括光接受器件； 第一金屬互連，形成在所述基板上； 層間絕緣層，形成在所述金屬層上； 接觸孔，穿過所述層間絕緣層； 間隔物，形成在所述接觸孔的內側壁上； 阻擋金屬層，形成在所述間隔物的內側壁上；以及 導電接觸插塞，形成在所述阻擋金屬層上并構造為填充所述接觸孔。
9.根據(jù)權利要求8所述的CMOS圖像傳感器，其中所述阻擋金屬層包括從由Ti、TiN,Ta、TaN, AlSiTiN, NiTi、TiBN, ZrBN, TiAlN, TiB2, Ti/TiN 以及 Ta/TaN 組成的組中選擇的金屬層。
10.根據(jù)權利要求8所述的CMOS圖像傳感器，還包括第二金屬互連，該第二金屬互連形成在所述層間絕緣層上并耦接到所述導電接觸插塞。
11.根據(jù)權利要求10所述的CMOS圖像傳感器，其中所述第二金屬互連包括從由Ti/Al/TiN、Ti/Al/Ti/TiN以及Ti/TiN/Al/Ti/TiN組成的組中選擇的金屬互連。
12.根據(jù)權利要求10所述的CMOS圖像傳感器，其中所述間隔物包括退火的氮化物層。
全文摘要
本發(fā)明的目標是提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，該方法能夠防止在CMOS圖像傳感器中由配線升起現(xiàn)象引起的小丘缺陷。為此，本發(fā)明提供一種CMOS圖像傳感器的制造方法，包括步驟準備在其上形成有第一金屬配線的基板；在第一金屬配線上形成層間絕緣層；蝕刻層間絕緣層以形成暴露第一金屬配線的一部分的接觸孔；沿接觸孔的內表面在層間絕緣層上形成緩沖層；進行熱處理工藝；蝕刻緩沖層以在接觸孔的內壁形成間隔物；沿層間絕緣層的包括間隔物的內表面形成阻擋金屬層；在阻擋金屬層上形成接觸插塞以使得接觸孔被掩埋；以及在層間絕緣層上形成第二金屬配線以使得第二金屬配線連接到接觸插塞。
文檔編號H01L27/146GK102931132SQ201210390789
公開日2013年2月13日 申請日期2009年6月10日 優(yōu)先權日2008年6月11日
發(fā)明者表成奎 申請人:智慧投資Ii有限責任公司