專利名稱：互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體圖像傳感器件的結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種光電二極管圖像傳感器件的結(jié)構(gòu)及其制造方法。更具體來講，本發(fā)明涉及一種具有銅互連線的光電二極管圖像傳感器件以及制造該器件的方法。
背景技術(shù)：
光電二極管圖像傳感器將光學(xué)信息轉(zhuǎn)化為電信號(hào)。目前，基本上存在兩種不同類型的固態(tài)圖像傳感器MOS(metal-oxide-semiconductor，金屬氧化物半導(dǎo)體)類型和CCD(charge coupled device，電荷耦合器件)類型。采用光電二極管的產(chǎn)品包括那些采用接觸式圖像傳感器(CISs)的產(chǎn)品，例如手持電話(HHPs)、照相機(jī)、以及掃描儀，其中的照相機(jī)也包括集成在蜂窩電話中的攝像頭。采用光電二極管的其它產(chǎn)品包括那些依賴于電荷耦合器件(CCDs)的裝置，例如CCTV攝像機(jī)、便攜式攝錄機(jī)(camcorders)、以及數(shù)碼攝像機(jī)。
近些年來，在IC行業(yè)中通常是用鋁作為制造IC器件中導(dǎo)導(dǎo)電互連線的金屬。然而，對(duì)于電路設(shè)計(jì)規(guī)格或圖形厚度小于0.13μm的半導(dǎo)體器件，形成鋁互連線通常是很困難的。但是，隨著半導(dǎo)體器件的集成度變得越來越高，更小的互連接觸點(diǎn)(interconnection contact)越來越成為必要的了。因而，隨著對(duì)更小的光電二極管圖像傳感器件的需求不斷增加，加大了制造設(shè)計(jì)規(guī)格或圖形厚度小于0.13μm的導(dǎo)電互連線的壓力。
在設(shè)計(jì)規(guī)格或圖形厚度小于0.13μm的應(yīng)用場(chǎng)合中，銅被認(rèn)為可作為鋁的替代金屬。但是，銅原子趨于擴(kuò)散到周圍的材料中，例如擴(kuò)散到層間介質(zhì)層中，并對(duì)下面的晶體管或其它元件的電特性造成不利影響。因而，為了在集成電路器件中用銅作為互連線材料，必須要設(shè)置一擴(kuò)散阻擋層，以防止銅擴(kuò)散到周圍的材料中。通常，這種擴(kuò)散阻擋層是用SiN或SiC制成的。但是，這些材料是不透明的，因而，對(duì)于具有光電二極管的圖像器件的性能會(huì)帶來不利的影響，所述圖像器件的性能完全取決于所接收到的外部光線的水平。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述的缺陷和問題，本發(fā)明一實(shí)施例的特征在于提供一種圖像傳感器件，其包括一襯底，該襯底中形成有光電二極管；一隔離區(qū)，其形成在襯底上，位于光電二極管的第一側(cè)；以及多個(gè)晶體管，其形成在襯底上，位于光電二極管的第二側(cè)，光電二極管與晶體管存在電連接；至少一個(gè)下接觸點(diǎn)，其形成在晶體管的源極/漏極區(qū)以及柵極上；至少一條導(dǎo)電互連線，其形成在所述至少一個(gè)下接觸點(diǎn)上，并與光電二極管保持電連接；一具有光線入口的光線通路，光線通路被設(shè)置成與光電二極管對(duì)正；一彩色濾光片，其被布置在光線通路的光線入口的上方；以及一透鏡，其被布置在彩色濾光片的上方，并與光線通路對(duì)正，其中，所述的至少一條導(dǎo)電互連線包括一銅互連線結(jié)構(gòu)，銅互連線結(jié)構(gòu)延伸穿過疊層構(gòu)造的多個(gè)層間介質(zhì)層，在相鄰的層間介質(zhì)層之間設(shè)置有擴(kuò)散阻擋層，且在銅互連線結(jié)構(gòu)與多個(gè)層間介質(zhì)層之間設(shè)置一阻擋金屬層，并且該銅互連線結(jié)構(gòu)穿插擴(kuò)散阻擋層。
光電二極管可以是p/n光電二極管、PIN光電二極管、或雪崩光電二極管。圖像傳感器件可以是電荷耦合器件或接觸式圖像傳感器。
圖像傳感器件還可包括一第一保護(hù)層，其覆蓋銅互連線的最上層表面，該第一保護(hù)層是從由SiC、SiN、位于SiN上的SiO2以及位于SiC上的SiO2構(gòu)成的組中選出的材料制成的。圖像傳感器件還可包括一第二保護(hù)層，其被布置在第一保護(hù)層以及光線通路的內(nèi)表面上，該第二保護(hù)層是由氧化硅系列材料制成的。在光線通路的底部，第二保護(hù)層可以具有抗反射的特性。
下接觸點(diǎn)可以是由從如下一組材料中選出的材料制成的銅、鎢以及鈦。當(dāng)下接觸點(diǎn)是由銅制成時(shí)，則可在下接觸點(diǎn)與多個(gè)層間介質(zhì)層中的第一層間介質(zhì)層之間設(shè)置一阻擋金屬層，以防止銅擴(kuò)散。圖像傳感器還可包括一抗反射層，其形成在具有光電二極管、多個(gè)晶體管、以及隔離區(qū)的襯底上，或者圖像傳感器可以包括被構(gòu)圖在光線通路下方的光電二極管上的抗反射層。在該圖像傳感器件中，可用諸如旋涂于玻璃上的SiO2乳膠(SOG)或光致抗蝕劑的透明材料來填充光線通路。彩色濾光片可包括一包含光致抗蝕劑的模片。透鏡可以是凸面形狀的微透鏡。圖像傳感器還可包括一位于光線通路的側(cè)壁上的阻擋金屬層。
本發(fā)明一實(shí)施例的另一個(gè)特征在于提供了一種用于制造圖像傳感器件的方法，該方法包括步驟在一襯底中制出一光電二極管；在位于光電二極管的一第一側(cè)的襯底中制出一隔離區(qū)；在位于光電二極管的一第二側(cè)的襯底上制出多個(gè)晶體管，晶體管具有源極/漏極區(qū)以及一柵極；在具有光電二極管的襯底上制出一層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其包括交替疊置的多個(gè)層間介質(zhì)層和擴(kuò)散阻擋層，且該結(jié)構(gòu)的最上層是一層間介質(zhì)層；與此同時(shí)，在一阻擋金屬層中形成由銅互連線制成的至少一條導(dǎo)電互連線，該導(dǎo)電互連線穿過交替疊置的層間介質(zhì)層和擴(kuò)散阻擋層并與光電二極管和至少一個(gè)晶體管保持電連接；通過去除位于光電二極管上方的層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)部分而形成一光線通路，其具有一與光電二極管對(duì)齊的光線入口；在光線通路的光線入口的上方形成一彩色濾光片；以及在彩色濾光片的上方形成一透鏡，并使其與光線通路對(duì)正。
在用于制造圖像傳感器件的方法中，光電二極管可被制成如下一組器件中的一種p/n型光電二極管、PIN型光電二極管和雪崩光電二極管。
在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)和光線通路還包括步驟A.在具有光電二極管、隔離區(qū)以及多個(gè)晶體管的襯底上形成一第一層間介質(zhì)層，該第一層間介質(zhì)層是用透明材料制成的；B.對(duì)第一層間介質(zhì)層執(zhí)行構(gòu)圖，以形成位于晶體管的源極/漏極區(qū)以及柵極上方的接觸孔；C.用金屬填充接觸孔，從而形成下接觸點(diǎn)；D.在第一層間介質(zhì)層上依次形成一第一擴(kuò)散阻擋層和一第二層間介質(zhì)層；E.對(duì)第二層間介質(zhì)層和第一擴(kuò)散阻擋層執(zhí)行構(gòu)圖，以在下接觸點(diǎn)的上方形成通路孔；F.對(duì)第二層間介質(zhì)層執(zhí)行構(gòu)圖，以在通路孔的上方形成溝槽；G.在通路孔和溝槽內(nèi)形成一阻擋金屬層；H.用銅填充通路孔和溝槽，以形成銅互連線；I.重復(fù)步驟D-H，以形成具有預(yù)定層數(shù)的層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)；J.在形成光線通路之前，在位于最上方的層間介質(zhì)層中的銅互連線上形成一第一保護(hù)層；K.在形成彩色濾光片和透鏡之前，用透明材料填充光線通路。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，形成光線通路的步驟包括依次地對(duì)位于光電二極管上方的各層間介質(zhì)層和擴(kuò)散阻擋層部分進(jìn)行蝕刻，并向下蝕刻到第一層間介質(zhì)層。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，所述制造方法還包括在E步驟中，對(duì)第二層間介質(zhì)層和第一擴(kuò)散阻擋層執(zhí)行構(gòu)圖，以在光電二極管的上方形成虛設(shè)孔；在G步驟中，在虛設(shè)孔中形成阻擋金屬層；以及在步驟H中，用銅填充虛設(shè)孔，以形成除了銅互連線之外的銅虛設(shè)圖形。形成光線通路的步驟優(yōu)選地包括執(zhí)行一濕蝕刻工藝，以去除設(shè)置在光電二極管上方的銅虛設(shè)圖形，并去除仍留在光線通路的底部和側(cè)壁上的阻擋金屬層。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，該方法還包括在步驟E中，對(duì)第二層間介質(zhì)層和第一擴(kuò)散阻擋層執(zhí)行構(gòu)圖，從而在光電二極管相對(duì)端的上方形成兩個(gè)虛設(shè)孔，由此，在位于光電二極管上方的兩虛設(shè)孔間之中形成一層間介質(zhì)虛設(shè)圖形；且在步驟G中，在虛設(shè)孔中形成阻擋金屬層；并在步驟H中用銅將虛設(shè)孔填充。優(yōu)選地是，兩虛設(shè)孔與通路孔的寬度是相同的。另外，在步驟F中，當(dāng)蝕刻溝槽時(shí)，可以對(duì)層間介質(zhì)虛設(shè)圖形進(jìn)行蝕刻，從而使層間介質(zhì)虛設(shè)圖形的高度與溝槽的深度相等。形成光線通路的步驟優(yōu)選地包括對(duì)虛設(shè)孔中的銅執(zhí)行一濕蝕刻工藝，從而去除虛設(shè)孔中的銅以及層間介質(zhì)虛設(shè)圖形。
在形成互連線的H步驟中，優(yōu)選地包括在層間介質(zhì)層上形成一銅層，以填充通路孔和溝槽，并利用化學(xué)機(jī)械拋光的方法對(duì)銅層執(zhí)行平面化，從而露出其下方層間介質(zhì)層的表面。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，在步驟C中，如果金屬是銅，則該方法還包括在用金屬填充接觸孔之前，在接觸孔中形成一阻擋金屬層。


本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀了下文參照附圖對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例所作的詳細(xì)描述之后，能很清楚地領(lǐng)會(huì)本發(fā)明上述的這些特征和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1是一剖面圖，表示了一種根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的光電二極管圖像傳感器件；圖2A-2R中的各個(gè)剖面圖表示了圖1所示的光電二極管圖像傳感器件在各個(gè)制造階段時(shí)的情形，用來說明一種根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的、用于制造圖像傳感器件的方法；圖3中的剖面圖表示了根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的光電二極管圖像傳感器件；圖4A-4J中的各個(gè)剖面圖表示了圖3所示的光電二極管圖像傳感器件在各個(gè)制造階段時(shí)的情形，用來說明一種根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的、用于制造圖像傳感器件的方法；圖5是對(duì)圖4A中的“A”部分所作的放大視圖；圖6A-6H中的各個(gè)剖面圖表示了圖3所示的光電二極管圖像傳感器件在各個(gè)制造階段時(shí)的情形，用來說明一種根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的、用于制造圖像傳感器件的方法；圖7A-7H中的各個(gè)剖面圖表示了圖1所示的光電二極管圖像傳感器件在各個(gè)制造階段時(shí)的情形，用來說明根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的、用于制造圖像傳感器件的一種替代方法；以及圖8和圖9中的剖視圖表示了一種根據(jù)本發(fā)明的、具有抗反射層的光電二極管圖像傳感器件。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明作更為全面地描述，在附圖中，表示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但本發(fā)明的實(shí)施方式可以有很多種，不應(yīng)當(dāng)僅限于按照本文所提出的這些實(shí)施例進(jìn)行制造。然而，提供這些實(shí)施例將使得本申請(qǐng)公開充分、完整，并將本發(fā)明的保護(hù)范圍完全地展現(xiàn)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚起見，各層的厚度以及各區(qū)域都被放大了，所有相同的元件都用相同的標(biāo)記指代。
另外，還可以理解盡管本發(fā)明的實(shí)施例是結(jié)合p/n型光電二極管進(jìn)行描述的，但也可采用諸如PIN型光電二極管以及雪崩型光電二極管等其它光電二極管。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了如圖1所示的圖像傳感器件。該圖像傳感器件包括一襯底100，襯底中制有一p/n型光電二極管110，該光電二極管為光接收元件；一隔離區(qū)102，其形成在襯底100中，并位于p/n光電二極管110的第一側(cè)；多個(gè)晶體管120，其形成在襯底100上，并位于p/n型光電二極管110的第二側(cè)。多個(gè)晶體管120的每一個(gè)都包括一柵極絕緣層112、一柵極電極114、一源極/漏極區(qū)122、以及間隔壁116。一導(dǎo)電互連線105利用接觸點(diǎn)140與晶體管120的源極/漏極區(qū)122和柵極電極114相接觸。一晶體管120與p/n光電二極管110連接，且當(dāng)照射到p/n二極管上的光線具有足夠的能量來產(chǎn)生電子-空穴對(duì)時(shí)，晶體管120接收由p/n光電二極管110產(chǎn)生的電子。光線是經(jīng)一光線通路272傳播到p/n光電二極管110處的，光線通路272與p/n光電二極管110相對(duì)正。由光激發(fā)的高能電荷產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)以形成電流，該電流從導(dǎo)電互連線105中流過，導(dǎo)電互連線105通過晶體管120與p/n型光電二極管110實(shí)現(xiàn)電連接。圖像傳感器件的p/n型光電二極管110利用下文將要介紹的過程將光能轉(zhuǎn)化為電能。
圖像傳感器件還包括一彩色濾光片300，其被形成在光線通路272的上方，以及一透鏡310，其形成在彩色濾光片上。導(dǎo)電互連線包括銅互連線170、200、230以及260，它們分別形成在阻擋金屬層411、421、431和441中，以防止銅原子擴(kuò)散到層間介質(zhì)層130、160、190、220以及250中，不然的話，銅原子會(huì)經(jīng)層間介質(zhì)層遷移到晶體管120中，從而帶來不利的電學(xué)效應(yīng)。銅互連線200、230和260分別由溝槽部分200b、230b、260b以及通路部分200a、230a和260a構(gòu)成的。在相鄰的層間介質(zhì)層之間形成有擴(kuò)散阻擋層150、180、210以及240。該圖像傳感器件還包括一第一保護(hù)層270，其被形成在位于最上一層的層間介質(zhì)層250中的最上方銅互連線260上，該保護(hù)層的作用在于當(dāng)在p/n型光電二極管110的上方形成光線通路272時(shí)，其用于保護(hù)導(dǎo)電互連線105。下文將針對(duì)本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例對(duì)制造光線通路272的各種方法進(jìn)行描述。最后，圖1中還表示出了一第二保護(hù)層280，其可被形成在第一保護(hù)層270上、以及光線通路272的內(nèi)表面上。
應(yīng)當(dāng)指出的是利用本發(fā)明的方法，可在圖像傳感器件中使用銅互連線，由此可制出設(shè)計(jì)規(guī)格或圖形厚度小于0.13μm的圖像傳感器件。
如圖8所示，圖像傳感器件還可包括一抗反射層500，其形成在襯底上。作為備選方案，如圖9所示，圖像傳感器件可包括一抗反射層圖形501，其位于光線通路272的下方。位于光線通路272底部的第二保護(hù)層部分可由抗反射材料制成，在此情況下，就沒有必要另外增設(shè)諸如500或510的附加抗反射層。
下面將對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)地描述，這些實(shí)施例展示了制造圖1、3、8以及9所示器件的各種不同方法。
參見圖2A，在一半導(dǎo)體襯底100中制出一p/n型光電二極管110，其是一種光接收元件，并在p/n型光電二極管110的第一側(cè)形成一隔離區(qū)102，且在p/n型光電二極管110的第二側(cè)形成多個(gè)晶體管120。每個(gè)晶體管120包括一柵極絕緣層112、一柵極電極114、一源極/漏極區(qū)122以及間隔壁116。用例如氧化硅等透明材料制出一第一層間介質(zhì)層130。利用現(xiàn)有技術(shù)對(duì)第一層間介質(zhì)層130執(zhí)行構(gòu)圖，其中的構(gòu)圖技術(shù)例如為淀積和顯影光致抗蝕劑材料以形成一掩模圖形，通過該圖形可將介質(zhì)材料去除。利用諸如等離子蝕刻或反應(yīng)離子蝕刻的蝕刻工藝將介質(zhì)材料的圖形去除，從而形成接觸孔132，這些接觸孔暴露出源極/漏極區(qū)122以及柵極電極114的一部分?？稍诘谝粚娱g介質(zhì)層130上、以及接觸孔132中制出一第一阻擋金屬層400。
如圖2B所示，然后用諸如鈦、鎢或銅的金屬138來填充接觸孔132?？赏ㄟ^電鍍、化學(xué)鍍、化學(xué)氣相淀積、物理氣相淀積或這些方法的任意組合來淀積金屬138。如果采用銅，則優(yōu)選在接觸孔中采用阻擋金屬層400，以防止銅發(fā)生擴(kuò)散。當(dāng)在接觸孔132中采用阻擋金屬層時(shí)，可利用標(biāo)準(zhǔn)的濺射方法來形成第一阻擋金屬層400。
參見圖2C，利用諸如化學(xué)-機(jī)械拋光的方法將過量的金屬138(見圖2B)以及第一阻擋金屬層400(見圖2B)去掉，從而露出第一層間介質(zhì)層130的表面，由此就在位于接觸孔132(參見圖2A)中的第一阻擋金屬層的401部分上形成了下接觸點(diǎn)140。在第一層間介質(zhì)層130上依次制出一第一擴(kuò)散阻擋層150和一第二層間介質(zhì)層160。擴(kuò)散阻擋層150用于防止銅擴(kuò)散到層間介質(zhì)層130中，從而保護(hù)了對(duì)銅擴(kuò)散極為敏感的、位于下方的晶體管120。擴(kuò)散阻擋層150還起到一個(gè)蝕刻停止層的作用?？捎肧iN或SiC來制出擴(kuò)散阻擋層150，但SiC還可包含N元素或O元素，SiN還可包含O元素。擴(kuò)散阻擋層150的厚度可在200～1000之間，優(yōu)選地是在300～700之間。因?yàn)镾iN和SiC是不透明的，所以必須要去除掉部分阻擋層，以防止光線在到達(dá)p/n型光電二極管110之前被該阻擋層過濾掉。
然后，如圖2D所示，對(duì)第二層間介質(zhì)層160和第一擴(kuò)散阻擋層150進(jìn)行蝕刻，從而形成分別位于p/n型光電二極管110和下接觸點(diǎn)140的上方的第一虛設(shè)孔164和第一溝槽162。第一溝槽162和第一虛設(shè)孔164是利用公知的鑲嵌技術(shù)(damascene technique)形成的。虛設(shè)孔164底部的寬度被制成略小于光電二極管110的寬度。如圖2E所示，在第二層間介質(zhì)層160上以及溝槽162和虛設(shè)孔164中制出一第二阻擋金屬層410。然后，如圖2F所示，在第二阻擋金屬層410上制出一第一銅層159?？赏ㄟ^首先用濺射工藝淀積一銅種子層、然后再進(jìn)行電鍍的方法來形成第一銅層159。也可用其它的方法來形成第一銅層159，這些方法例如為化學(xué)鍍、化學(xué)氣相淀積、物理氣相淀積或這些方法的組合形式。
如圖2G所示，例如可利用CMP的方法來對(duì)第一銅層159執(zhí)行平面化，從而分別在第一虛設(shè)孔164中和第一溝槽162中形成第一銅虛設(shè)圖形172和下互連線170。將第二阻擋金屬層410也去除掉，從而露出第二層間介質(zhì)層160的上表面，且留下分別位于第一虛設(shè)孔164和第一溝槽162中的第二阻擋金屬層的413部分和411部分，以防止銅原子擴(kuò)散到周圍的層間介質(zhì)層中。
如圖2H所示，然后，在第二層間介質(zhì)層160上制出一第二擴(kuò)散阻擋層180，并在第二擴(kuò)散阻擋層180上制出一第三層間介質(zhì)層190。優(yōu)選地是第三層間介質(zhì)層190的高度在2000～20000之間。
在圖2I中，利用公知的技術(shù)例如采用光致抗蝕劑對(duì)第三層間介質(zhì)層190執(zhí)行構(gòu)圖，從而暴露和定義一通路圖形。在顯影之后，光致抗蝕劑就成為了一掩模，利用該掩?？扇コ艚橘|(zhì)材料通路圖形，從而形成預(yù)通路孔192。與此同時(shí)，在位于第一銅虛設(shè)圖形172上方的第三層間介質(zhì)層190中制出一預(yù)虛設(shè)孔194。在第二預(yù)通路孔192和第二預(yù)虛設(shè)孔194的底部殘留有第二擴(kuò)散阻擋層180。原因在于第三層間介質(zhì)層190的蝕刻選擇性高于第二擴(kuò)散阻擋層180的蝕刻選擇性。
在圖2J中，利用公知的技術(shù)對(duì)第三層間介質(zhì)層190再次執(zhí)行構(gòu)圖，從而形成一第二溝槽196。如果采用了光致抗蝕劑，則在顯影之后，光致抗蝕劑就可成為一掩模，利用該掩模去除溝槽圖形的介質(zhì)材料。優(yōu)選地是，溝槽的高度在2000～10000之間。從預(yù)通路孔192和預(yù)虛設(shè)孔194的底部將第二擴(kuò)散阻擋層180去除，從而形成第二通路孔198和第二虛設(shè)孔195。
在該實(shí)施例中，首先形成預(yù)通路孔192，然后再形成溝槽196和通路孔198。但是，也可首先制出溝槽。此外，也可使用單一鑲嵌方法(damascenemethod)來形成通路孔198和溝槽196。
如圖2K所示，然后通過例如濺射的方法在構(gòu)成的結(jié)構(gòu)上形成一第三阻擋金屬層420。而后，再在構(gòu)成的結(jié)構(gòu)上、虛設(shè)孔195中、通路孔198中以及溝槽中淀積一第二銅層199。
之后，在圖2L所示的情形中，類似于對(duì)第一銅層159(見圖2G)進(jìn)行加工的方式，例如用CMP方法對(duì)第二銅層199執(zhí)行拋光。與此同時(shí)，將第三阻擋金屬層420的一部分去除掉，從而露出第三層間介質(zhì)層190的上表面。這樣，如圖2J所示，就在第三阻擋金屬層的423部分和421部分上分別制出了第二銅虛設(shè)圖形202和第一互連線200，其中的第一互連線200是由溝槽部分200b和通路部分200a構(gòu)成的。
參見圖2M，在第三層間介質(zhì)層190上依次制出第三擴(kuò)散阻擋層210和第四層間介質(zhì)層220，并按照上文中對(duì)第二擴(kuò)散阻擋層180和第三層間介質(zhì)層190進(jìn)行加工時(shí)相同的方式對(duì)其執(zhí)行構(gòu)圖，以形成通路孔、溝槽和虛設(shè)孔(圖中未示出)。然后，在第四層間介質(zhì)層220上形成一第四阻擋金屬層(圖中未示出)和一第三銅層(圖中未示出)，以填充該通路孔、溝槽和虛設(shè)孔。形成通路孔、溝槽以及虛設(shè)孔的方式與上文中對(duì)第三阻擋金屬層420和第二銅層199進(jìn)行加工的方式相同。例如用CMP工藝對(duì)第三銅層執(zhí)行拋光，從而去除掉部分第四阻擋金屬層而露出第四層間介質(zhì)層220的上表面，由此，在第四阻擋金屬層的433部分和431部分上分別形成了第三銅虛設(shè)圖形232和第二互連線230，其中的第二互連線230是由溝槽部分230b和通路部分230a構(gòu)成的。
如圖2N所示，重復(fù)執(zhí)行上述工藝，設(shè)置一第四擴(kuò)散阻擋層240和一第五層間介質(zhì)層250，對(duì)其進(jìn)行構(gòu)圖而形成通路孔、溝槽以及虛設(shè)孔(圖中未示出)。然后，在第五層間介質(zhì)層250上形成一第五阻擋金屬層9(圖中未示出)和一第四銅層(圖中未示出)，以對(duì)通路孔、溝槽以及虛設(shè)孔進(jìn)行填充。然后，例如用CMP工藝對(duì)第四銅層執(zhí)行拋光，并將第五阻擋金屬層的一部分去除，從而露出第五層間介質(zhì)層250的上表面，這樣就在第五阻擋金屬層的443部分和441部分上分別形成了第四銅虛設(shè)圖形262和第三互連線260，第三互連線260由溝槽部分260b和通路部分260a構(gòu)成。同樣的過程可以重復(fù)執(zhí)行，直到形成了具有預(yù)定層數(shù)的層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)為止。如果必要的話，可制出具有1到n層的互連線結(jié)構(gòu)，其中的n是大于1的整數(shù)。在形成了最后的銅虛設(shè)圖形和互連線之后，在最上一層層間介質(zhì)層中的銅互連線上方形成一第一保護(hù)層270，在本實(shí)施例下，最上一層層間介質(zhì)層包括第三互連線260和第五層間介質(zhì)層250。利用公知的技術(shù)例如利用光致抗蝕劑材料的工藝對(duì)第一保護(hù)層270構(gòu)圖。第一保護(hù)層270可由SiN或SiC制成。但是，SiN和SiC的淀積速率是很低的，且如果將SiN或SiC淀積得太厚，則就可能會(huì)由于應(yīng)力而產(chǎn)生裂縫。因而，如果SiN或SiC不適合，則還可采用在SiN或SiC上的SiO2。
下面參見圖2O，例如用濕蝕刻工藝對(duì)第四到第一銅虛設(shè)圖形262、232、202以及172(參見圖2N)執(zhí)行蝕刻，由此將這些虛設(shè)圖形從所述p/n型光電二極管110的上方清除掉，從而形成一光線通路272。殘留在光線通路272底部和側(cè)壁上的第五到第二阻擋金屬層443、433、423以及413被去除掉，從而，進(jìn)入到光線通路272中的光線在到達(dá)p/n型光電二極管110之前不會(huì)受到過濾。
如圖2P所示，還可在第一保護(hù)層270的上方以及光線通路272的內(nèi)表面上形成一第二保護(hù)層280。第二保護(hù)層280可由二氧化硅系列材料或例如SiON、SiC、SiCN或SiCO的抗反射層(ARL)制成。當(dāng)該保護(hù)層的厚度被制成約大于200時(shí)，則要被用作銅擴(kuò)散阻擋層，SiON、SiC、SiCN或SiCO是不透明的。因而，優(yōu)選地是將第二保護(hù)層280的厚度制得比銅擴(kuò)散阻擋層薄，即約小于100，從而使第二保護(hù)層280成為透明的。如果第二保護(hù)層280是由ARL制成的，則就不再需要一單獨(dú)的ARL層。然而，如果第二保護(hù)層是由ARL制成的，則其位于光線通路側(cè)壁上的部分就會(huì)實(shí)質(zhì)上具有反射特性，并在光線通路底部處的部分中具有抗反射特性。然后，用例如SOG(spin-on-glass，旋涂在玻璃上的SiO2乳膠)或PR(photo resist，光致抗蝕劑)的透明材料290填充光線通路272。
如圖2Q所示，在透明的填充材料290上制出一彩色濾光片300。彩色濾光片300可由含有彩色顏料例如紅色、綠色或藍(lán)色的光致抗蝕劑材料制成。然后，如圖2R所示，在位于光線通路272的光線入口上方的彩色濾光片300上形成一透鏡310，其可為凸面形狀的微透鏡。
如上所述，由于銅原子易于擴(kuò)散到周圍的材料中，因而，如果在集成電路器件中用銅作為互連線材料，則就必須要設(shè)置擴(kuò)散阻擋層以防止銅發(fā)生擴(kuò)散。通常，這樣的擴(kuò)散阻擋層是由不透明的SiN或SiC制成的，因而必須要將光電二極管上方的擴(kuò)散阻擋層去除掉，該光電二極管需要光線才能工作。盡管與擴(kuò)散阻擋層相關(guān)的一個(gè)缺點(diǎn)是必須要設(shè)置擴(kuò)散阻擋層才能防止銅原子擴(kuò)散到周圍的層中，但作為用于形成接觸結(jié)構(gòu)的材料，銅仍然優(yōu)選于其它的材料。
對(duì)于用作互連線接觸點(diǎn)的應(yīng)用，銅是一種很有吸引力的材料，由于銅的電阻率約為1.7μΩcm，該數(shù)值小于鋁合金和鎢的電阻率，其中，鋁合金材料的電阻率約為3.2μΩcm，而鎢的電阻率則大于15μΩcm。另外，如果采用了銅而并非采用其它材料，則只需要很少的金屬層，且銅要比例如鋁合金更為穩(wěn)定。銅互連線的RC延遲要小于用諸如鋁合金的其它金屬制得的互連線的RC延遲。簡(jiǎn)言之，采用銅作為互連線接觸點(diǎn)將使器件的總體性能得以改善。
如上所述，本發(fā)明使得圖像傳感器件的光電二極管被制成具有銅互連線，從而使半導(dǎo)體器件的圖形厚度可小于0.13μm，同時(shí)還保護(hù)了下面的晶體管，使其不受銅擴(kuò)散的影響。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，最終形成的結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)相同，區(qū)別僅在于在第二實(shí)施例中，殘留在光線通路側(cè)壁上的阻擋金屬層部分未被去除掉。另外，本發(fā)明第二實(shí)施例中用于制造圖像傳感器件的方法是不同的。
圖3表示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例和第三實(shí)施例的圖像傳感器。如上面指出的那樣，在第二和第三實(shí)施例中，除了阻擋金屬層的415、425、435以及445部分殘留在光線通路272的側(cè)壁上之外，圖3所示器件與圖1所示器件是相同的。
下面參見圖4A-4J，直到形成第二阻擋金屬層的那一步驟，第二實(shí)施例的圖像傳感器件的制造方式與第一實(shí)施例中的方式是相同的。也就是說，如圖4A所示那樣，在第二實(shí)施例中，順序執(zhí)行的一系列步驟與第一實(shí)施例中是完全相同的，這些步驟包括形成下接觸點(diǎn)140、第一擴(kuò)散阻擋層150、第二層間介質(zhì)層160、虛設(shè)孔164以及溝槽162的步驟。然后，利用帶有偏壓的RF再濺射(resputtering)方法，在第二層間介質(zhì)層160上形成一第二阻擋金屬層410a，從而使得位于溝槽162和虛設(shè)孔164底部的阻擋金屬層部分非常薄。也就是說，利用帶有偏壓的RF再濺射方法，在濺射過程中，位于溝槽162和虛設(shè)孔164底部的阻擋金屬被蝕刻掉，且蝕刻掉的材料粘附到溝槽162和虛設(shè)孔164的側(cè)壁上。因而，如圖4A和圖5所示，在執(zhí)行了RF再濺射之后，在溝槽162和虛設(shè)孔164的底部上只殘留了很少的阻擋金屬，其中，圖5是圖4中圓圈部分A的放大示圖。
然后，如圖4B所示，在第二層間介質(zhì)層160上以及溝槽162和虛設(shè)孔164中形成一銅層(圖中未示出)。對(duì)銅層執(zhí)行平面化并去除第二阻擋金屬層410a的一部分，從而露出第二層間介質(zhì)層160的上表面，并在殘留在虛設(shè)孔164中的第二阻擋金屬層部分413a上形成一第一銅虛設(shè)圖形172，以及在殘留在溝槽162中的第二阻擋金屬層部分411a上形成下互連線170?？赏ㄟ^例如CMP方法來執(zhí)行平面化。然后，在第二層間介質(zhì)層160上依次制出一第二擴(kuò)散阻擋層180和一第三層間介質(zhì)層190。
如圖4C所示，在下連線170的上方的第三層間介質(zhì)層190中制出預(yù)通路孔301，并在第一銅虛設(shè)圖形172相對(duì)端部的上方制出具有近似寬度的預(yù)虛設(shè)孔302。留在預(yù)虛設(shè)孔302之間的第三層間介質(zhì)層190部分被當(dāng)作第一層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190′，其位于p/n光電二極管110的上方。預(yù)虛設(shè)孔302被制成與預(yù)通路孔301具有相同的寬度。
參見圖4D，例如利用干蝕刻的方法，從預(yù)通路孔301和預(yù)虛設(shè)孔302的底部去除掉第二擴(kuò)散阻擋層180。在第三層間介質(zhì)層190上形成一光致抗蝕劑圖形304，其被用作一掩模，利用該掩模來對(duì)第一層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190′和第三層間介質(zhì)層190執(zhí)行蝕刻，從而形成一虛設(shè)孔303，在虛設(shè)孔303中制有一第二層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190″，并在通路孔308的上方形成溝槽306。溝槽306的深度被制成與第二層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190″的高度相同。
然后，如圖4E所示，在第三層間介質(zhì)層190上和虛設(shè)孔303、溝槽306以及通路孔308中形成一第三阻擋金屬層420a。由于預(yù)虛設(shè)孔302的寬度與預(yù)通路孔301的寬度相同，且由于預(yù)虛設(shè)孔302和預(yù)通路孔301的寬度很小，所以其臺(tái)階覆蓋(step coverage)也是很小的。由于預(yù)虛設(shè)孔302和預(yù)通路孔301中的阻擋金屬的厚度是相同的，所以易于對(duì)底部上殘留的阻擋金屬進(jìn)行控制。然后，如圖4E所示，在第三阻擋金屬層420a上形成一第二銅層199a，以填充虛設(shè)孔303、溝槽306、以及通路孔308。
而后，如圖4F所示，例如用CMP方法對(duì)第二銅層199a執(zhí)行平面化，從而形成第一互連線200，并在第二層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190″和第一銅虛設(shè)圖形172上形成第二銅虛設(shè)圖形312。還去除了第三阻擋金屬層的一部分，以露出第三層間介質(zhì)層190的上表面。在第二實(shí)施例中，由于在襯底上殘留有層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190″，所以可將第二銅層199a的厚度減小成小于第一實(shí)施例中第二銅層的厚度。將第二銅層以及后續(xù)銅層的厚度減薄可降低平面化工藝如即化學(xué)機(jī)械拋光工藝的復(fù)雜性，而對(duì)于制造第一互連線200和第二銅虛設(shè)圖形312的操作而言，復(fù)雜性的降低是必需的。
然后，在第二實(shí)施例利用上文所述的相同技術(shù)，形成其它的擴(kuò)散阻擋層、層間介質(zhì)層、阻擋金屬層以及銅層，從而形成圖4G所示的結(jié)構(gòu)，其具有第一、第二、第三和第四銅虛設(shè)圖形172、312、322和332，它們分別形成在阻擋金屬層的各個(gè)部分413a、423a、433a和443a上；并具有第一到第三層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190″、220″和250″，接觸點(diǎn)140，以及分別形成在阻擋金屬層的各個(gè)部分411a、421a、431a以及441a上的互連線170、200、230和260。如果接觸點(diǎn)140是用銅制成的，則可在接觸孔中制出阻擋金屬層部分401，以防止銅擴(kuò)散到第一層間介質(zhì)層130和晶體管120中。在第二實(shí)施例中，如圖5所示，通過采用RF再濺射工藝，殘留在銅虛設(shè)圖形172、312、322以及332之間的阻擋金屬層非常的薄，例如在10埃到100埃之間，或者被完全地去除掉。因而，如下文將要介紹的那樣，可在一個(gè)步驟中去除掉銅虛設(shè)圖形172、312、322以及332。
如圖4H所示，在最上一層層間介質(zhì)層250中的第三銅互連線260上形成一第一保護(hù)層270。然后，如圖4I所示，在單個(gè)步驟中，通過執(zhí)行濕蝕刻工藝，將第四到第一銅虛設(shè)圖形332、322、312和172、以及第一到第三層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190″、220″和250″去除掉，從而形成一光線通路272。阻擋金屬層的415、425、435以及445部分殘留在光線通路272的側(cè)壁以形成一阻擋金屬層405，該阻擋金屬層405只位于光線通路272的側(cè)壁上。通過僅在光線通路272的側(cè)壁上設(shè)置阻擋金屬層405，而不在光線通路的底部上設(shè)置阻擋金屬層，就不會(huì)使照射向p/n光電二極管的光線在到達(dá)p/n光電二極管110之前就被阻擋金屬擋住。另外，如圖4E-4J所示，溝槽部分200b、230b和260b的底部與通路部分200a、230a和260a的底部之間的臺(tái)階覆蓋差異(step coverage difference)、以及層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190″、220″和250″的上側(cè)與該層間介質(zhì)虛設(shè)圖形的兩側(cè)底部191、221和151之間的臺(tái)階覆蓋差約為7∶4。因而，如果在RF再濺射過程中，使用約為4的系數(shù)，將溝槽部分200a、230b和260b，通路部分200a、230a和260a，層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190″、220″和250″的上側(cè)，以及該層間介質(zhì)虛設(shè)圖形的兩側(cè)底部191、221和251蝕刻，則比率約為3的阻擋金屬應(yīng)殘留在溝槽部分200b、230b以及260b與層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190″、220″以及250″的上側(cè)面上，且在通路部分200a、230a以及260a上以及層間介質(zhì)虛設(shè)圖形的兩側(cè)底部191、221和251上將不應(yīng)當(dāng)留有任何阻擋金屬。按照這樣的方式，就可降低通路中的電阻。
形成可選的第二保護(hù)層280、透明材料290、彩色濾光片300以及透鏡310的其余步驟與第一實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)步驟相同，最后形成了圖4J所示的結(jié)構(gòu)。
除了在形成虛設(shè)圖形方面存在不同之外，本發(fā)明的第三實(shí)施例與第二實(shí)施例也是相同的。在第三實(shí)施例中，如圖6A所示，直到以及包括通路孔308、虛設(shè)孔303和第一層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190′的步驟都與第二實(shí)施例中的對(duì)應(yīng)步驟相同。
但是，如圖6B所示，在第三實(shí)施例中，在第三層間介質(zhì)層190和第一層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190′上形成一光致抗蝕劑圖形304a，其被用作一掩模，用于對(duì)第三層間介質(zhì)層190進(jìn)行蝕刻以形成溝槽306。與圖4D所示第二實(shí)施例的情況不同，第一層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190′并未被蝕刻成與溝槽306具有相同的深度。
在圖6C中，在第三層間介質(zhì)層190上和虛設(shè)孔303中、溝槽306中以及通路孔308中形成一第三阻擋金屬層420b，然后，在第三阻擋金屬層420b上形成一第二銅層199b，以填充虛設(shè)孔303、溝槽306以及通路孔308。然后，如圖6D所示，按照與第二實(shí)施例相同的方式將第二銅層199b平面化以及去除掉第三阻擋金屬層420b的某些部分，從而露出第三層間介質(zhì)層190的上表面，以及在阻擋金屬層的421a部分上形成了第一互連線200，該互連線是由溝槽部分200b和通路部分200a構(gòu)成的，并在阻擋金屬層的423a部分上形成了一第二銅虛設(shè)圖形312a。
然后，如圖6E所示，按照與制造第一層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190′、第二銅虛設(shè)圖形312a以及第一互連線200類似的方式，制出第二層間介質(zhì)虛設(shè)圖形220′、第三銅虛設(shè)圖形322a、由溝槽部分230b和通路部分230a構(gòu)成的第二互連線230、第三層間介質(zhì)虛設(shè)圖形250′、第三銅虛設(shè)圖形332a、以及由溝槽部分260b和通路部分260a構(gòu)成的第三互連線260。第三和第四銅虛設(shè)圖形322a和332a分別被形成在阻擋金屬層的433a部分和443a部分中，并且第二互連線230和第三互連線260分別形成在阻擋金屬層的431a部分和441a部分中。
在第三實(shí)施例中，如圖6F所示，在第三互連線260上形成一第一保護(hù)層270之后，在一種溶液中，例如5％到10％的H2SO4、5％的H2O2以及5％的H2O，利用濕蝕刻工藝對(duì)第四銅虛設(shè)圖形332a、第三銅虛設(shè)圖形322a、第二銅虛設(shè)圖形312a以及第一銅虛設(shè)圖形172a執(zhí)行蝕刻。如圖6G所示，在將銅虛設(shè)圖形去除時(shí)，濕蝕刻工藝使得層間介質(zhì)虛設(shè)圖形190′、220′和250′相互分離開和以整體的形式被去除掉，從而形成光線通路272。在第三實(shí)施例中，阻擋金屬層的415、425、435以及445部分組成了阻擋金屬層405，阻擋金屬層405被允許僅殘留在光線通路272的側(cè)壁上。
如圖6H所示，用于形成可選的第二保護(hù)層280、透明填充層290、彩色濾光片300和透鏡310的剩余步驟均與第一實(shí)施例相同。
在本發(fā)明的第四實(shí)施例中，在層間介質(zhì)層中不形成任何銅虛設(shè)圖形。除了這點(diǎn)區(qū)別之外，根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的、用于制造圖像傳感器件的方法與前述第一、第二以及第三實(shí)施例中的方法都是類似的。
根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例，如圖7A所示，按照與第一實(shí)施例相同的方式，在半導(dǎo)體襯底100中形成一p/n光電二極管110，并在半導(dǎo)體襯底100中形成一隔離區(qū)102，其位于p/n光電二極管110的第一側(cè)，和在半導(dǎo)體襯底100上形成多個(gè)晶體管120，這些晶體管位于p/n型光電二極管的第二側(cè)。每個(gè)晶體管120包括一柵極絕緣層112、一柵極電極114、一源極/漏極區(qū)122以及間隔壁116。用諸如氧化硅的透明材料在襯底100上制出一第一層間介質(zhì)層130。在阻擋金屬層的一部分401上制出下接觸點(diǎn)140，第一擴(kuò)散阻擋層150和第二層間介質(zhì)層160形成在襯底100上。
另外，如圖7B所示，按照與第一實(shí)施例相同的方式，在位于阻擋金屬層的411部分上的第二層間介質(zhì)層160中的溝槽162內(nèi)形成下互連線170，但并未形成任何虛設(shè)孔。
在圖7C中，按照與第一實(shí)施例相同的方式，在第二層間介質(zhì)層160上形成一第二擴(kuò)散阻擋層180和一第三層間介質(zhì)層190。
在第四實(shí)施例中，如圖7D所示，對(duì)通路孔198和溝槽196進(jìn)行構(gòu)圖，但無需對(duì)虛設(shè)孔執(zhí)行構(gòu)圖。然后，在圖7E中，在第三層間介質(zhì)層190上以及溝槽196和通路孔198中形成第三阻擋金屬層(圖中未示出)，并在第三阻擋金屬層上形成一第二銅層(圖中未示出)。如圖7E所示，例如用CMP工藝對(duì)第二銅層執(zhí)行平面化，并去除掉第三阻擋金屬層的某些部分，從而露出第三層間介質(zhì)層190的上表面，從而在阻擋金屬層的421部分上形成第一互連線200，該互連線是由溝槽部分200b和通路部分200a構(gòu)成的。
參見圖7F，在第三層間介質(zhì)層190上依次淀積一第三擴(kuò)散阻擋層210、一第四層間介質(zhì)層220、一第四擴(kuò)散阻擋層240以及一第五層間介質(zhì)層250。按照與對(duì)第二擴(kuò)散阻擋層180和第三層間介質(zhì)層190進(jìn)行蝕刻的相同方式，對(duì)第三擴(kuò)散阻擋層210、第四層間介質(zhì)層220以及第四擴(kuò)散阻擋層240和第五層間介質(zhì)層250執(zhí)行蝕刻，從而在其中形成溝槽和通路孔(二者在圖中均未示出)。在層間介質(zhì)層上、以及溝槽和通路孔中形成阻擋金屬層和銅層(二者在圖中均未示出)，并按照對(duì)第三阻擋金屬層(圖中未示出)和第二銅層(圖中未示出)進(jìn)行處理的相同方式對(duì)其執(zhí)行平面化。利用與上述形成第一互連線200相同的工藝，在阻擋金屬層的431部分和441部分中分別制出互連線230和260，它們分別是由溝槽部分230b、260b和通路部分230a、260a構(gòu)成的。然后，如圖7F所示，在最上一層層間介質(zhì)層250上形成一第一保護(hù)層270，用于當(dāng)后來在p/n型光電二極管110上方制出光線通路272時(shí)對(duì)導(dǎo)電互連線105進(jìn)行保護(hù)。
參見圖7G，在所形成的結(jié)構(gòu)上形成一光致抗蝕劑(圖中未示出)，并對(duì)其進(jìn)行曝光而形成一光致抗蝕劑掩模圖案275。而后，例如通過干蝕刻工藝，將p/n型光電二極管110上方的第五層間介質(zhì)層250、第四擴(kuò)散阻擋層240、第四層間介質(zhì)層220、第三擴(kuò)散阻擋層210、第三層間介質(zhì)層190、第二擴(kuò)散阻擋層180、第二層間介質(zhì)層160、以及第一擴(kuò)散阻擋層150依次地蝕刻掉，從而形成一光線通路272。干蝕刻工藝可包括在包括CxFy、N2、Ar和O2的一種或組合的氣體中執(zhí)行的光蝕刻工藝。在干蝕刻工藝之后，可執(zhí)行一個(gè)常規(guī)的清潔步驟，該步驟例如是在含5％到10％的H2SO4、5％的H2O2和5％H2O的溶液中執(zhí)行的濕蝕刻工藝。
去除掉光致抗蝕劑掩模圖形275，隨后的一些步驟與第一、第二和第三實(shí)施例相同，包括淀積一可選的第二保護(hù)層280，用諸如SOG或光致抗蝕劑的透明材料290填充光線通路，在透明材料290上形成一彩色濾光片300，以及在位于光線通路272的光線入口上方的彩色濾光片300上形成一透鏡310。所形成的結(jié)構(gòu)表示在圖7H中。
最后，如圖8所示，在本文的所有四個(gè)實(shí)施例中，可在具有p/n光電二極管110、隔離區(qū)102、以及多個(gè)晶體管120的襯底110上形成一抗反射層500。作為備選方案，如圖9所示，也可在光線通路272的下方構(gòu)圖一抗反射層501。
如本文所述，在本發(fā)明的實(shí)施例中，設(shè)置了用于防止銅擴(kuò)散到層間介質(zhì)層中的阻擋金屬層。可用諸如鉭、氮化鉭以及位于鉭上的氮化鉭的阻擋金屬來制造阻擋金屬層。在對(duì)第一層間介質(zhì)層執(zhí)行構(gòu)圖而形成接觸孔之后，可通過標(biāo)準(zhǔn)的濺射方法在接觸孔中形成第一阻擋金屬層。但是，如果下接觸點(diǎn)是用鎢或鈦制成的，則可省去接觸孔底部上的阻擋金屬層。
在要被銅填充的通路孔和溝槽中形成附加的阻擋金屬層，以防止銅原子擴(kuò)散到周圍的層間介質(zhì)層和下面的襯底中，銅原子擴(kuò)散到這些位置處則就會(huì)對(duì)晶體管造成不利的電學(xué)影響。如在本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例中那樣，通過帶有偏壓的RF再濺射工藝淀積附加的阻擋金屬層，而將通路孔底部上所有的或幾乎所有的阻擋金屬都去除掉，并使阻擋金屬粘附到其側(cè)壁上，由此減小了通路的接觸電阻。如上文所述那樣，本發(fā)明使得圖像傳感器件的光電二極管被制成具有銅互連線，從而獲得了制造采用了設(shè)計(jì)規(guī)劃或圖形厚度小于0.13μm的光電二極管的半導(dǎo)體器件的能力，同時(shí)還保護(hù)了下方的晶體管，使其免受銅擴(kuò)散的影響。
本文已對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，盡管本文采用了一些特定術(shù)語，但這些術(shù)語的含義只能從一般意義上、以及描述性的意義上進(jìn)行領(lǐng)會(huì)，其并不用于進(jìn)行限定。因而，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解不超出本發(fā)明設(shè)計(jì)思想和保護(hù)范圍的前提下，可對(duì)本發(fā)明的實(shí)踐形式以及細(xì)節(jié)特征作出多種改型，其中，本發(fā)明的保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書進(jìn)行限定。
權(quán)利要求
1.一種圖像傳感器件，其包括一襯底，該襯底中形成有一光電二極管，并在該襯底上形成有多個(gè)晶體管，且該光電二極管與該晶體管存在電連接；至少一個(gè)下接觸點(diǎn)，其被形成在該晶體管的源極/漏極區(qū)以及柵極上；至少一條導(dǎo)電互連線，其被形成在所述至少一個(gè)下接觸點(diǎn)上，并與該光電二極管存在電連接；一具有光線入口的光線通路，該光線通路被設(shè)置成與該光電二極管對(duì)正；一彩色濾光片，其被設(shè)置在該光線通路的光線入口的上方；以及一透鏡，其被設(shè)置在該彩色濾光片的上方，并與該光線通路對(duì)正，其中，所述至少一條導(dǎo)電互連線包括一銅互連線結(jié)構(gòu)，該銅互連線結(jié)構(gòu)延伸穿過呈現(xiàn)疊層構(gòu)造的多個(gè)層間介質(zhì)層，在相鄰的層間介質(zhì)層之間設(shè)置有一擴(kuò)散阻擋層，且在該銅互連線結(jié)構(gòu)與多個(gè)層間介質(zhì)層之間設(shè)置一阻擋金屬層，并且該銅互連線結(jié)構(gòu)穿插該擴(kuò)散阻擋層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器件，還包括一第一保護(hù)層，其覆蓋該銅互連線的最上部表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器件，其中該第一保護(hù)層是由從如下一組材料中選出的至少一種材料制成的SiC、SiN、位于SiN上的SiO2、以及位于SiC上的SiO2。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像傳感器件，還包括一第二保護(hù)層，其被設(shè)置在該第一保護(hù)層上以及該光線通路的內(nèi)表面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器件，其中該第二保護(hù)層是由氧化硅系列材料制成的。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像傳感器件，其中在該光線通路的底部處的該第二保護(hù)層具有抗反射的特性。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器件，其中該下接觸點(diǎn)是由從如下一組材料中選出的一種材料制成的銅、鎢、以及鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的圖像傳感器件，其中在該下接觸點(diǎn)是由銅制成的情況下，在該下接觸點(diǎn)與所述多個(gè)層間介質(zhì)層中的第一層間介質(zhì)層之間設(shè)置一阻擋金屬層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器件，還包括一抗反射層，其被形成在具有該光電二極管、所述多個(gè)晶體管、以及該隔離區(qū)的所述襯底上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器件，還包括一抗反射層，其被構(gòu)圖在位于該光線通路下方的該光電二極管上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器件，其中用透明材料將該光線通路填充。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像傳感器件，其中該透明材料為旋涂在玻璃上的乳膠或光致抗蝕劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器件，其中該透鏡是凸面形狀的微透鏡。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像傳感器件，還包括一位于該光線通路的側(cè)壁上的阻擋金屬層。
15.一種用于制造圖像傳感器件的方法，該方法包括步驟在一襯底中形成一光電二極管；在位于該光電二極管的一第一側(cè)的所述襯底中形成一隔離區(qū)；在位于該光電二極管的一第二側(cè)的所述襯底上形成多個(gè)晶體管，該晶體管具有源極/漏極區(qū)以及一柵極；在具有該光電二極管的所述襯底上形成一層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其包括交替疊置的多個(gè)層間介質(zhì)層和擴(kuò)散阻擋層，且該層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)的最上一層是一層間介質(zhì)層，與此同時(shí)，在一阻擋金屬層中形成至少一條由金屬構(gòu)成的導(dǎo)電互連線，該導(dǎo)電互連線穿過交替疊置的層間介質(zhì)層和擴(kuò)散阻擋層，以與該光電二極管和所述多個(gè)晶體管實(shí)現(xiàn)電連接；通過去除掉位于該光電二極管上方的該層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)部分而形成一光線通路，該光線通路具有一與該光電二極管對(duì)齊的光線入口；在該光線通路的光線入口的上方形成一彩色濾光片；以及在該彩色濾光片的上方形成一透鏡，并使其與該光線通路對(duì)正。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，其中形成該層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)和光線通路的步驟還包括A.在具有該光電二極管、該隔離區(qū)以及該多個(gè)晶體管的所述襯底上形成一由透明材料制成的第一層間介質(zhì)層；B.對(duì)該第一層間介質(zhì)層執(zhí)行構(gòu)圖，以形成位于該晶體管的源極/漏極區(qū)以及柵極上方的接觸孔；C.用金屬來填充該接觸孔，從而形成下接觸點(diǎn)；D.在該第一層間介質(zhì)層上依次形成一第一擴(kuò)散阻擋層和一第二層間介質(zhì)層；E.對(duì)該第二層間介質(zhì)層和該第一擴(kuò)散阻擋層執(zhí)行構(gòu)圖而在該下接觸點(diǎn)的上方形成通路孔；F.對(duì)該第二層間介質(zhì)層執(zhí)行構(gòu)圖而在該通路孔的上方形成溝槽；G.在該通路孔和溝槽內(nèi)形成一阻擋金屬層；H.用銅填充該通路孔和溝槽從而形成一銅互連線；I.重復(fù)步驟D-H，以形成具有預(yù)定層數(shù)的所述層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)；J.在形成該光線通路之前，在位于最上方的層間介質(zhì)層中的該銅互連線上形成一第一保護(hù)層；以及K.在形成該彩色濾光片和該透鏡之前，用透明材料填充該光線通路。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，其中形成該光線通路的步驟包括依次地對(duì)位于該光電二極管上方的各層間介質(zhì)層和擴(kuò)散阻擋層部分進(jìn)行蝕刻，并向下蝕刻到該第一層間介質(zhì)層。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，還包括在E步驟中，對(duì)該第二層間介質(zhì)層和該第一擴(kuò)散阻擋層執(zhí)行構(gòu)圖，從而在該光電二極管的上方形成虛設(shè)孔；在G步驟中，在該虛設(shè)孔中形成阻擋金屬層；以及在步驟H中用銅來填充該虛設(shè)孔，從而形成除了該銅互連線之外的該銅虛設(shè)圖形。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，其中形成該光線通路的步驟包括執(zhí)行一濕蝕刻工藝來去除位于該光電二極管上方的銅虛設(shè)圖形；以及去除仍留在該光線通路底部和側(cè)壁上的該阻擋金屬層。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，還包括在步驟E中，對(duì)該第二層間介質(zhì)層和該第一擴(kuò)散阻擋層執(zhí)行構(gòu)圖，從而在該光電二極管的相對(duì)端的上方形成兩個(gè)虛設(shè)孔，由此，在位于該光電二極管上方的兩虛設(shè)孔間之中形成一層間介質(zhì)虛設(shè)圖形；在步驟G中，在該虛設(shè)孔中形成阻擋金屬層；以及在步驟H中用銅將該虛設(shè)孔填充。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，其中形成該光線通路的步驟包括對(duì)該虛設(shè)孔中的銅執(zhí)行一濕蝕刻工藝，從而去除掉該虛設(shè)孔中的銅以及該層間介質(zhì)虛設(shè)圖形。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，還包括在步驟F中，當(dāng)蝕刻出溝槽時(shí)，對(duì)該層間介質(zhì)虛設(shè)圖形進(jìn)行蝕刻，從而使該層間介質(zhì)虛設(shè)圖形的高度與該溝槽的深度相等。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，其中形成該光線通路的步驟包括對(duì)該虛設(shè)孔中的銅執(zhí)行一濕蝕刻工藝，從而去除掉該虛設(shè)孔中的銅以及該層間介質(zhì)虛設(shè)圖形。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，其中所述兩虛設(shè)孔與該通路孔的寬度是相同的。
25.根據(jù)權(quán)利要求16所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，其中H步驟中包括在該層間介質(zhì)層上形成一銅層，以填充該通路孔和該溝槽；以及利用化學(xué)-機(jī)械拋光的方法對(duì)該銅層執(zhí)行平面化，從而露出其下方層間介質(zhì)層的表面。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的、用于制造圖像傳感器件的方法，還包括在步驟C中，如果金屬是銅，則在用金屬填充該接觸孔之前，在該接觸孔中形成一阻擋金屬層。
27.一種圖像傳感器件，其包括一襯底，其中形成有一光電二極管；一層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)，其具有至少一個(gè)不透明層和一穿過該不透明層的光線通路，該光線通路被設(shè)置成與該光電二極管對(duì)正；一透明介質(zhì)層，其填充了該光線通路；一彩色濾光片，其位于該光線通路的光線入口的上方；以及一透鏡，其位于該彩色濾光片的上方并與該光線通路對(duì)正。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像傳感器件，其中該透明介質(zhì)層的材料是旋涂在玻璃上的乳膠或光致抗蝕劑。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像傳感器件，其中該層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)具有一用于形成于其中的一銅互連線的銅接觸點(diǎn)；以及該不透明層是一銅擴(kuò)散阻擋層，用于防止該銅互連線和該銅接觸點(diǎn)的銅發(fā)生擴(kuò)散。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像傳感器件，還包括一第一層間介質(zhì)層，其位于該襯底和該層間介質(zhì)結(jié)構(gòu)之間，以覆蓋形成于該襯底中的該光電二極管。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像傳感器件，還包括一保護(hù)層，其被形成在該光線通路的側(cè)壁上。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的圖像傳感器件，其中該保護(hù)層是用抗反射材料制成的。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的圖像傳感器件，還包括一位于該光線通路的側(cè)壁上的阻擋金屬層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種CMOS圖像傳感器件的結(jié)構(gòu)及其制造方法，該傳感器件包括一形成在襯底中的光電二極管；至少一條與光電二極管電連接的導(dǎo)電互連線；一具有光線入口的光線通路，設(shè)置成與光電二極管對(duì)正；一彩色濾光片，設(shè)置在光線通路的光線入口的上方；以及一透鏡，設(shè)置在彩色濾光片的上方，并與光線通路對(duì)正，其中，所述至少一條導(dǎo)電互連線包括一銅互連線結(jié)構(gòu)，導(dǎo)電互連線具有疊層構(gòu)造的多個(gè)層間介質(zhì)層，并在相鄰的層間介質(zhì)層之間設(shè)置有一擴(kuò)散阻擋層，以及在銅互連結(jié)構(gòu)與所述多個(gè)層間介質(zhì)層之間設(shè)置一阻擋金屬層，銅互連線結(jié)構(gòu)穿插擴(kuò)散阻擋層。如果將光電二極管上方的阻擋金屬層去除，則圖像傳感器件可采用銅互連線。
文檔編號(hào)H04N5/335GK1518119SQ20031010240
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2003年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月16日
發(fā)明者李守根, 樸基徹, 李敬雨 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社