專(zhuān)利名稱(chēng)：固態(tài)成像器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固態(tài)成像器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，CCD(電荷耦合器件)型或CMOS型的固態(tài)成像器件是具有光電轉(zhuǎn)換功能的光電二極管和傳送(transfer)電荷的傳送CCD或在具有柵電極的半導(dǎo)體襯底的表面上形成的選通(gate)器件和在這些元件上形成的互連層的組合(日本未決專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-229556)。日本未決專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-229556公開(kāi)了在固態(tài)成像器件的互連層上面和在互連層下面以及在栓塞層附近使用金屬Ti(鈦)或包含Ti的合金材料。
例如，CCD型固態(tài)成像器件通過(guò)下列工序制造。首先，在其中形成擴(kuò)散層的半導(dǎo)體襯底上形成柵氧化物膜，以及通過(guò)光刻和刻蝕技術(shù)有選擇地形成多晶硅電極。接下來(lái)，形成中間層膜，以及通過(guò)光刻和刻蝕技術(shù)在其中有選擇地形成接觸孔。接下來(lái)，通過(guò)濺射順序地形成Ti膜和TiN(鈦氮化物)膜。接著，通過(guò)CVD方法淀積鎢層，以及使用SF6氣體使鎢層經(jīng)過(guò)回刻蝕，由此使它僅僅留在接觸孔中。然后，通過(guò)濺射形成Al(鋁)膜，以及其通過(guò)光刻和刻蝕技術(shù)有選擇地保留Al膜。
接下來(lái)，形成中間層膜，并經(jīng)過(guò)用氫氣的燒結(jié)(sinter)處理。通過(guò)用氫氣的燒結(jié)處理，氫被摻雜到半導(dǎo)體襯底中，以引起界面能級(jí)消失，這減小了光電二極管和傳送CCD的暗電流。

發(fā)明內(nèi)容
但是，當(dāng)在金屬互連的下面存在Ti金屬或包含Ti的合金材料時(shí)，這些金屬材料吸收氫，由此難以減小暗電流。
為了解決該問(wèn)題，日本未決專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-229556公開(kāi)了一種方法，其中CMOS型圖像傳感器的抗反射涂層、阻擋層和附著(adhesive)膜使用不含鈦的材料，例如，硅的氮化物和硅的氧化物。另一方面，日本未決專(zhuān)利申請(qǐng)No.1996-37236公開(kāi)了通過(guò)具有作為底層(underlayer)和用作附著膜的鎢硅化物膜的栓塞在金屬互連層和具有穿通電極的襯底之間建立接觸的技術(shù)。但是，利用上述日本未決專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-229556和日本未決專(zhuān)利申請(qǐng)No.1996-37236中公開(kāi)的技術(shù)，接觸栓塞和與接觸栓塞的底表面接觸的導(dǎo)電區(qū)之間的接觸電阻增加，引起互連延遲。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種包括光傳感器的固態(tài)成像器件，該固態(tài)成像器件包括襯底，設(shè)置在襯底上的導(dǎo)電區(qū)，形成在導(dǎo)電區(qū)上的絕緣膜，設(shè)置在絕緣膜上的金屬互連，設(shè)置在絕緣膜中并連接金屬互連的下表面和導(dǎo)電區(qū)的接觸栓塞，以及有選擇地形成在接觸栓塞內(nèi)的含鈦膜。
根據(jù)本發(fā)明，由于在接觸栓塞內(nèi)有選擇地形成含鈦膜，因此可以抑制金屬互連下面的氫的吸收，且因此可以減小暗電流。而且，由于在接觸栓塞內(nèi)形成含鈦膜，因此可以改善接觸栓塞和導(dǎo)電區(qū)之間的附著。因此，可以減小接觸栓塞和導(dǎo)電區(qū)之間的接觸電阻。因此，互連延遲可以被抑制。在本發(fā)明中，例如，附著膜可以具有覆蓋接觸栓塞的整個(gè)底部和側(cè)表面的結(jié)構(gòu)。利用該結(jié)構(gòu)，可以更可靠地提高接觸栓塞和導(dǎo)電區(qū)之間的附著性。
在本發(fā)明中，含鈦膜可以?xún)H僅形成在接觸栓塞的下部和側(cè)面上。而且，固態(tài)成像器件可以具有絕緣膜和金屬互連互相直接接觸的結(jié)構(gòu)。利用該結(jié)構(gòu)，可以更加可靠地控制金屬互連下面的氫的吸收。
在本發(fā)明中，光傳感器(光電轉(zhuǎn)換器)可以是例如光電二極管。這里，光傳感器例如以線(xiàn)或矩陣的形式有規(guī)律地布置在半導(dǎo)體襯底上。光傳感器接收光的照射并與入射光量成正比地將光轉(zhuǎn)變?yōu)殡姾?，產(chǎn)生電荷。
本發(fā)明中的導(dǎo)電區(qū)意指具有導(dǎo)電性的區(qū)域，包括例如在半導(dǎo)體襯底的表面附近形成的擴(kuò)散層等以及互連、接觸栓塞、電極等。作為構(gòu)成導(dǎo)電區(qū)的導(dǎo)電材料，舉例為金屬、合金金屬、摻有雜質(zhì)的多晶硅等。
注意，在本發(fā)明中，含鈦膜只需形成在金屬互連的底表面和導(dǎo)電區(qū)的頂表面之間的區(qū)域中的接觸栓塞內(nèi)；例如，在金屬互連的頂表面上可以形成用作抗反射涂層的含鈦膜。
而且，根據(jù)本發(fā)明，提供一種制造固態(tài)成像器的方法，包括在其中設(shè)置了光傳感器的半導(dǎo)體襯底上形成絕緣膜；有選擇地除去絕緣膜，以形成接觸孔；在其中形成接觸孔的絕緣膜上形成包含含鈦膜的附著膜；在附著膜上形成鎢膜，使得鎢膜填充接觸孔；除去在接觸孔之外形成的鎢膜，以形成接觸栓塞；通過(guò)除去在絕緣膜上形成的附著膜，在接觸孔內(nèi)有選擇地保留附著膜；以及形成與接觸栓塞接觸的金屬互連。
根據(jù)該制造方法，可以在接觸栓塞內(nèi)穩(wěn)定地形成含鈦膜，以及可以適合地制造具有抑制的暗電流的固態(tài)成像器件。
在上述制造方法中，可以通過(guò)回刻蝕或拋光來(lái)執(zhí)行除去鎢膜和除去在絕緣膜上形成的附著膜。而且，可以通過(guò)基于回刻蝕的一系列步驟或基于拋光的一系列步驟來(lái)執(zhí)行這些工藝。在此情況下，在每個(gè)工藝中可以適當(dāng)?shù)馗淖兛涛g氣體或拋光漿料。
盡管上面解釋了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，但是上述結(jié)構(gòu)的任意組合和通過(guò)將方法轉(zhuǎn)變?yōu)槠骷约胺粗嗳粊?lái)改變其陳述的本發(fā)明的改進(jìn)作為發(fā)明的實(shí)施例是有效的。
根據(jù)本發(fā)明，由于在接觸栓塞內(nèi)有選擇地形成含鈦膜，因此可以有效地減小暗電流，而不增加接觸電阻。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明將使本發(fā)明的上述及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)更明顯，其中圖1是示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的平面圖；圖2是示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖3是示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖4A至4C是示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的固態(tài)成像器件的制造工藝的剖面圖；圖5A至5C是示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的固態(tài)成像器件的制造工藝的剖面圖；圖6A至6C是示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的固態(tài)成像器件的制造工藝的剖面圖；圖7是示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖8是示出了本發(fā)明的實(shí)施例中的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖9是示出了實(shí)例的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖；以及圖10是示出了實(shí)例的固態(tài)成像器件的暗電流的測(cè)量結(jié)果的示圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考說(shuō)明性實(shí)施例描述發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到使用本發(fā)明的講解可以完成許多選擇性的實(shí)施例，以及本發(fā)明不局限于用于說(shuō)明性目的而說(shuō)明的實(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1是示出了根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的平面圖。圖1所示的固態(tài)成像器件100是一維CCD圖像傳感器。圖2是圖1中的固態(tài)成像器件100的A-A′剖面圖。圖3是圖1中的固態(tài)成像器件100的B-B′剖面圖。
圖1至3所示的固態(tài)成像器件100包括N型半導(dǎo)體襯底101，設(shè)置在N型半導(dǎo)體襯底101上的導(dǎo)電區(qū)(第一多晶硅電極111a和第二多晶硅電極115c)，形成在導(dǎo)電區(qū)上的絕緣膜(第二絕緣中間層117)，設(shè)置在絕緣膜上的Al互連(第一Al互連127a、127b)，每個(gè)都被設(shè)置在絕緣膜中并連接Al互連的下表面和導(dǎo)電區(qū)的接觸栓塞123，以及包含Ti并有選擇地形成在每個(gè)接觸栓塞123內(nèi)的附著膜120。
而且，如圖1和2所示，在固態(tài)成像器件100中，在N型半導(dǎo)體襯底101(N型硅襯底)的表面附近設(shè)置光電二極管105和擴(kuò)散層107，以及形成P阱103以包括這些部件。而且，在半導(dǎo)體襯底的表面附近，并排地布置光電二極管部分102、讀出部分104和傳送CCD部分106。
光電二極管部分102被設(shè)置在N型半導(dǎo)體襯底101的表面上并具有光電二極管105，多個(gè)光電二極管105被布置在預(yù)定方向上，并且被元件分離層隔離。
讀出部分104具有利用光電二極管105光電地轉(zhuǎn)換光并在每一限定的時(shí)段將積累的電荷傳送到傳送CCD部分106的功能。該結(jié)構(gòu)具有在與光電二極管相反導(dǎo)電類(lèi)型的擴(kuò)散層上的第二多晶硅電極115c，以及設(shè)置在第二多晶硅電極115c上并幾乎平行于第二多晶硅電極115c延伸的第一Al互連127a。第一Al互連127a和第二多晶硅電極115c通過(guò)接觸栓塞123電氣連接。
如圖1所示，在傳送CCD部分106中，交替地設(shè)置第一多晶硅電極和第二多晶硅電極，其每個(gè)在基本上垂直于第二多晶硅電極115c的延伸方向的方向上延伸。圖1僅僅示出了遠(yuǎn)離N型半導(dǎo)體襯底101的端側(cè)(圖中的上部)的第二多晶硅電極115b、第一多晶硅電極111b、第二多晶硅電極115a和第一多晶硅電極111a。但是，如圖中的標(biāo)記″...″所示，傳送CCD部分106可以具有遠(yuǎn)離第一多晶硅電極111a(圖中的下部)設(shè)置預(yù)定數(shù)目的第一多晶硅電極和第二多晶硅電極對(duì)的結(jié)構(gòu)。
而且，如圖2和3所示，在傳送CCD部分106中，在N型半導(dǎo)體襯底101的表面上設(shè)置用作電荷傳送區(qū)的擴(kuò)散層107，以及鄰近于此，設(shè)置光電二極管105。光電二極管105中積累的電荷通過(guò)第二多晶硅電極115c傳送到第一多晶硅電極111a。
依次在擴(kuò)散層107上形成第一柵氧化物膜109和第一多晶硅電極111a。第一多晶硅電極111a用作電荷傳送電極。
在第一多晶硅電極111a、第一多晶硅電極111b、第二多晶硅電極115a以及第二多晶硅電極115b上，設(shè)置第一Al互連127b，第一Al互連127b與第一A1互連127a在相同的層中并且?guī)缀跖c其平行。在這些第一Al互連127a、127b上設(shè)置第二Al互連133。在第一Al互連127a、127b之間設(shè)置第一Al互連127c。
第二多晶硅電極115a和第一多晶硅電極111a通過(guò)接觸栓塞123與第一Al互連127b電氣連接，接觸栓塞123用作導(dǎo)電的公共接觸栓塞。第二多晶硅電極115b和第一多晶硅電極111a通過(guò)接觸栓塞123與第一Al互連127c電氣連接。第一Al互連127a、第一Al互連127b、第一Al互連127c和第二Al互連133的底表面與絕緣膜接觸，除與接觸栓塞123接觸的區(qū)域之外。
第二Al互連133是用作光遮蔽膜的平坦互連，并且被設(shè)置在從讀出部分104至傳送CCD部分106范圍的區(qū)域中，處于高于N型半導(dǎo)體襯底101的第一Al互連127a和第一Al互連127b的水平面。
用嵌入接觸孔中的W(鎢)膜139以及覆蓋其周?chē)母街?20構(gòu)成接觸栓塞123。附著膜120用導(dǎo)電的含鈦膜構(gòu)成，以及以覆蓋接觸孔的內(nèi)壁(整個(gè)底部和側(cè)表面)的形式來(lái)形成。這里，附著膜120具有從N型半導(dǎo)體襯底101側(cè)依次順序地層疊Ti膜119和TiN膜121的復(fù)合膜。
附著膜120僅僅有選擇地形成在接觸栓塞123的側(cè)面和底表面中、在第一Al互連127a和下方的第二多晶硅電極115c之間的區(qū)域中、在第一Al互連127b和下方的第一多晶電極111a之間的區(qū)域中。附著膜120的端部在接觸栓塞123中。在除接觸栓塞123的形成區(qū)域以外的區(qū)域中，在第一Al互連127a和第一Al互連127b下面不形成含鈦的附著膜120，并且這些第一Al互連127a、127b與第二絕緣中間層117直接接觸。
順便提及，盡管在圖1至3中未示出，但是在第一Al互連127a或第一Al互連127b上，例如在這些第一Al互連之一的頂表面上可以適當(dāng)?shù)匦纬珊伳ぃ鏣iN膜，用作抗反射涂層。
接下來(lái)，參考圖4A-4C，圖5A-5C以及圖6A-6C，將描述制造圖1至3所示的固態(tài)成像器件100的方法。與圖2相似，圖4A-4C，圖5A-5C以及圖6A-6C是圖1的固態(tài)成像器件100的A-A′剖面圖。
如圖4A所示，首先，離子注入諸如硼的雜質(zhì)以形成P阱103。接下來(lái)，將諸如磷的雜質(zhì)離子注入到N型半導(dǎo)體襯底101的預(yù)定區(qū)域中以構(gòu)造光電二極管105。接著，將諸如磷(P)的雜質(zhì)離子注入到N型半導(dǎo)體襯底101的預(yù)定區(qū)域中以形成用作電荷傳送溝道的擴(kuò)散層107。
此后，在其中形成擴(kuò)散層107和光電二極管105的區(qū)域中形成第一柵氧化物膜109。優(yōu)選地，通過(guò)熱處理形成第一柵氧化物膜109。通過(guò)該處理，可以穩(wěn)定第一柵氧化物膜109和N型半導(dǎo)體襯底101之間的結(jié)平面。然后，通過(guò)光刻和刻蝕技術(shù)在第一柵氧化物膜109上有選擇地形成用作柵電極的第一多晶硅電極111a和第一多晶硅電極111b(圖4B)。
接下來(lái)，通過(guò)熱氧化方法在第一多晶硅電極111a上形成第二柵氧化物膜113。接著，通過(guò)光刻和刻蝕技術(shù)，在讀出部分104的預(yù)定區(qū)域中和傳送CCD部分106的預(yù)定區(qū)域中形成第二多晶硅電極115a、115b和115c(圖4C)。
此后，通過(guò)CVD方法在其上設(shè)置有第二多晶硅電極的N型半導(dǎo)體襯底101上形成作為第二絕緣中間層117的BPSG(硼-磷-硅玻璃)膜。然后，通過(guò)光刻和刻蝕技術(shù)有選擇地除去第二絕緣中間層117，在第一多晶硅電極和第二多晶硅電極上的預(yù)定位置開(kāi)接觸孔135(圖5A)。
接下來(lái)，通過(guò)濺射，在第二絕緣中間層117的整個(gè)表面上依次順序地形成Ti膜119和TiN膜121(圖5B)。Ti膜119和TiN膜121的厚度分別被規(guī)定為例如100nm和50nm。可以通過(guò)反應(yīng)濺射方法形成TiN膜121。
接著，通過(guò)CVD方法，在N型半導(dǎo)體襯底101的整個(gè)表面上形成W膜139以填充接觸孔135(圖5C)。然后，通過(guò)使用SF6氣體等在W膜139上執(zhí)行回刻蝕來(lái)除去在除接觸孔135以外的區(qū)域中形成的W膜139(圖6A)。
此后，使用含氯的氣體或含氯化物的氣體，具體地為Cl2、BCl3的氯氣等等，來(lái)除去在第二絕緣中間層117上形成的TiN膜121和Ti膜119，以有選擇地保留接觸孔135內(nèi)的Ti膜119和TiN膜121，由此露出第二絕緣中間層117的表面(圖6B)。
接下來(lái)，通過(guò)濺射形成與第二絕緣中間層117接觸的Al膜，并且通過(guò)光刻和刻蝕技術(shù)僅僅在預(yù)定區(qū)域中有選擇地保留Al膜，由此形成與接觸栓塞123接觸的第一Al互連127a和第一Al互連127b(也共同地稱(chēng)作第一Al互連)。然后，形成第一氧化物膜125，作為使這些第一Al互連嵌入的絕緣中間層。相似地，在第一氧化物膜125上順序地形成第二Al互連133和第二氧化物膜131。通過(guò)等離子體CVD方法等淀積這些氧化物膜(圖6C)。
接著，使用被引入的氫氣在N型半導(dǎo)體襯底101上執(zhí)行燒結(jié)處理。燒結(jié)處理的條件被規(guī)定為例如約300至450攝氏度的溫度和約20至60分鐘。通過(guò)該工序，獲得具有圖1至3所示結(jié)構(gòu)的固態(tài)成像器件100。
接下來(lái)，將描述圖1至3所示的固態(tài)成像器件100的效果。固態(tài)成像器件100具有以下結(jié)構(gòu)由作為含鈦膜的Ti膜119和TiN膜121構(gòu)成的多層膜用在接觸栓塞123中，作為在(a)第一Al互連和(b)第一多晶硅電極、第二多晶電極、未示出的晶體管的源和漏區(qū)或諸如其他互連和栓塞的構(gòu)成外圍電路的導(dǎo)電區(qū)之間建立電氣接觸的附著膜120；以及用W膜139形成栓塞；以及在除上述部分以外的第一Al互連的任意部分下面不存在含鈦膜。也就是說(shuō)，在接觸栓塞123中有選擇地形成含鈦膜，而在接觸栓塞123外的區(qū)域中的第一Al互連下面不形成含鈦膜。因此，通過(guò)用氫氣執(zhí)行燒結(jié)處理，能夠?qū)溆行У匾隢型半導(dǎo)體襯底101，且因此消除在N型半導(dǎo)體襯底101中設(shè)置的光電二極管105和擴(kuò)散層107的界面能級(jí)。通過(guò)該機(jī)理，實(shí)現(xiàn)了光電二極管105和擴(kuò)散層107的暗電流減小。
盡管僅在Al互連的下表面?zhèn)鹊慕佑|栓塞形成部中有選擇地形成含鈦膜，但是也可以在Al互連的頂表面上形成諸如TiN膜的含鈦膜，作為抗反射涂層。為了使含鈦膜充分地產(chǎn)生燒結(jié)效果并通過(guò)抑制氫的吸收來(lái)減小暗電流，在金屬互連下面的區(qū)域中采用如上所述的結(jié)構(gòu)是重要的。因此，可以在互連的頂表面?zhèn)刃纬珊伳ぁ?br> 在上述的日本未決專(zhuān)利申請(qǐng)No.2003-229556和日本未決專(zhuān)利申請(qǐng)No.1996-37236中描述的技術(shù)中，使用鎢硅化物等作為覆蓋栓塞的底部和側(cè)面的覆蓋層的材料。在此情況下，接觸電阻增加并且發(fā)生互連延遲。另一方面，該實(shí)施例的固態(tài)成像器件100可以減小暗電流，同時(shí)通過(guò)充分地減小接觸電阻來(lái)抑制互連延遲，因?yàn)樗褂玫碗娮璧暮伳ぷ鳛楦街?20。在形成附著膜120以覆蓋接觸栓塞123的整個(gè)周?chē)那闆r下，該效果更顯著地產(chǎn)生。而且，由于鈦是在標(biāo)準(zhǔn)的邏輯工藝中經(jīng)常使用的材料，并且可用于現(xiàn)有設(shè)備中，因此鈦可以在不引入新材料和新設(shè)備的情況下使用。
而且，由于在固態(tài)成像器件100中，接觸栓塞123具有由W膜139制成的栓塞，與建立與構(gòu)成第一Al互連的Al膜直接連接的方法相比，制作更精細(xì)的結(jié)構(gòu)變?yōu)榭赡堋?br> 此外，固態(tài)成像器件100可以具有如下結(jié)構(gòu)也在第二Al互連133和第二Al互連133下面設(shè)置的導(dǎo)電區(qū)之間的區(qū)域中，僅僅在連接它們的接觸栓塞內(nèi)有選擇地形成含鈦膜，使得在除與接觸栓塞接觸的底表面的區(qū)域以外的第二Al互連的底表面的區(qū)域中，第二Al互連133與第一氧化物膜125接觸。利用該結(jié)構(gòu)，更顯著地產(chǎn)生如上所述的效果。
而且，在固態(tài)成像器件100中，通過(guò)與第一Al互連127a、第一Al互連127b和第二Al互連133之一所采用的相同的工藝形成的外圍電路的互連可以被設(shè)置在與這些Al互連的任意一個(gè)相同的層上。通過(guò)將該結(jié)構(gòu)修改為如下結(jié)構(gòu)，能夠更確定地控制暗電流，修改后的結(jié)構(gòu)是在連接外圍電路的互連和比該互連更接近N型半導(dǎo)體襯底101的導(dǎo)電區(qū)的接觸栓塞123內(nèi)有選擇地形成含鈦膜。
注意，在固態(tài)成像器件100的制造工藝中，作為除去W膜139的工藝(圖6A)和除去附著膜120的工藝(圖6B)的回刻蝕可以用通過(guò)CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)等的拋光來(lái)代替。
下面將針對(duì)與第一實(shí)施例不同的幾點(diǎn)來(lái)描述實(shí)施例。
(第二實(shí)施例)圖7是示出了根據(jù)該實(shí)施例的固態(tài)成像器件的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖7對(duì)應(yīng)于從與圖2相同的方向觀察的示圖。圖7所示的固態(tài)成像器件140是采用圖1至3所示的基本結(jié)構(gòu)的二維CCD圖像傳感器。
同樣，在圖7所示的固態(tài)成像器件140中，在第一Al互連127和第一多晶硅電極111之間的區(qū)域中，在連接第一多晶硅電極111和第一Al互連127的接觸栓塞123內(nèi)有選擇地形成附著膜120，并且在除第一Al互連的底表面與接觸栓塞123接觸的區(qū)域以外的任意區(qū)域中不形成附著膜120。因此，可以獲得與圖1至3所示的固態(tài)成像器件100相同的效果。
(第三實(shí)施例)在上述實(shí)施例中，說(shuō)明了固態(tài)成像器件是CCD圖像傳感器的情況。但是，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)同樣可應(yīng)用于CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器。
圖8是示出了該實(shí)施例的CMOS圖像傳感器的結(jié)構(gòu)的剖面圖。圖8對(duì)應(yīng)于從與圖2相同的方向觀察的CMOS圖像傳感器的示圖。圖8所示的固態(tài)成像器件150包括P型半導(dǎo)體襯底141、形成在P型半導(dǎo)體襯底141的表面上的光電二極管，以及形成在P型半導(dǎo)體141的表面上的與光電二極管105并排布置的N+阱145，以及鄰近N+阱145的LOCOS(硅的局部氧化)隔離。
而且，固態(tài)成像器件150具有在N+阱145上形成的柵絕緣膜(在圖中未示出)以及形成在柵絕緣膜上且用作柵電極的第一多晶硅電極111。此外，在第一多晶硅電極111上依次形成第一Al互連127和第二Al互連133，以及由絕緣膜143嵌入這些部件。對(duì)于絕緣膜143，可以采用由兩層或更多層組成的復(fù)合膜。
在固態(tài)成像器件150中，上述實(shí)施例中描述的接觸栓塞123(圖2)的結(jié)構(gòu)被應(yīng)用于連接N+阱145和第一Al互連127的接觸栓塞149、連接第一多晶硅電極111和第一Al互連127的接觸栓塞151以及連接第二Al互連133和第一Al互連127的接觸栓塞153。而且，附著膜120有選擇地形成在接觸栓塞123內(nèi)，使得在除底表面與接觸栓塞123接觸的區(qū)域以外的第一Al互連127和第二Al互連133的底表面的任意區(qū)域中不存在附著膜120。利用該結(jié)構(gòu)，在CMOS圖像傳感器中，同樣可以獲得與上述實(shí)施例相同的效果。
在上文中，參考附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)注意本發(fā)明僅僅是說(shuō)明性的，以及可以采用不同于如上所述的各種結(jié)構(gòu)。
例如，盡管上述實(shí)施例具有接觸栓塞123具有由W膜139組成的栓塞的結(jié)構(gòu)，但是可以使用具有高熔點(diǎn)溫度的其他金屬膜、Cu膜等代替W膜139。而且，附著膜120只需是含Ti的復(fù)合膜，不局限于由Ti膜119和TiN膜121構(gòu)成的多層膜。因此，它可以具有由Ti膜、Ti合金膜、或含Ti的其他導(dǎo)電膜構(gòu)成的任意結(jié)構(gòu)。此外，附著膜120可以是這些膜的任意組合，并且可以是單層或多層膜。
而且，在上述實(shí)施例中，通過(guò)例子解釋了金屬互連是Al互連的情況。但是，金屬互連的材料僅需是主要含鋁的金屬?！爸饕X”意指金屬互連的主要成分是鋁(Al)，也就是說(shuō)，金屬互連可以包含Al及其他金屬等的合金以及僅僅包含鋁。在金屬互連包含Al之外的金屬的情況下，Al與金屬互連的整個(gè)組分的比率可以是例如90at％或更多。作為這種材料，例如，給出Al和Cu的合金金屬。
(例子)在該例子中，制造圖7和9所示的固態(tài)成像器件，并評(píng)估暗電流。圖7所示的固態(tài)成像器件140具有僅僅在接觸栓塞123內(nèi)有選擇地形成含鈦膜的結(jié)構(gòu)。圖9所示的固態(tài)成像器件130具有如下結(jié)構(gòu)，其中與圖7所示的固態(tài)成像器件140中的第一Al布線(xiàn)127的整個(gè)下表面接觸地形成附著膜120。
圖10是示出了這些器件中的暗電流的測(cè)量結(jié)果的示圖。在圖中，(a)表示圖9所示的固態(tài)成像器件130的評(píng)估結(jié)果，以及(b)在圖中表示圖7所示的固態(tài)成像器件140的評(píng)估結(jié)果。如由圖10所示結(jié)果可以看到，顯然通過(guò)僅僅在接觸栓塞123內(nèi)有選擇地設(shè)置含鈦膜可以有效地減小暗電流。
很明顯本發(fā)明不局限于上述實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的范圍和精神條件下，上述實(shí)施例可以被修改和改變。
權(quán)利要求
1.一種包含光傳感器的固態(tài)成像器件，該固態(tài)成像器件包括襯底；形成在所述襯底上的導(dǎo)電區(qū)；形成在所述導(dǎo)電區(qū)上的絕緣膜；在所述絕緣膜上設(shè)置的金屬互連；在所述絕緣膜中設(shè)置并連接所述金屬互連的下表面和所述導(dǎo)電區(qū)的接觸栓塞；以及有選擇地形成在所述接觸栓塞內(nèi)的含鈦膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中僅僅在所述接觸栓塞的下部和側(cè)面上形成所述含鈦膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中所述絕緣膜和所述金屬互連彼此直接接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，還包括與所述襯底上的所述光傳感器并排布置的電荷傳送區(qū)，形成在所述電荷傳送區(qū)上的柵絕緣膜，以及在所述柵絕緣膜上設(shè)置的電荷傳送電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的固態(tài)成像器件，其中所述襯底是半導(dǎo)體襯底，以及所述導(dǎo)電區(qū)是設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的表面附近的擴(kuò)散層、所述電荷傳送電極以及比所述金屬互連更靠近所述半導(dǎo)體襯底形成的互連之一。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中所述襯底是半導(dǎo)體襯底，該固態(tài)成像器件還包括互補(bǔ)場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其包括在所述半導(dǎo)體襯底的表面上設(shè)置的所述擴(kuò)散層、形成在所述擴(kuò)散層上的柵絕緣膜以及在所述柵絕緣膜上設(shè)置的柵電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的固態(tài)成像器件，其中所述襯底是半導(dǎo)體襯底，以及所述導(dǎo)電區(qū)是設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底的表面附近的擴(kuò)散層、所述柵電極以及比所述金屬互連更靠近所述半導(dǎo)體襯底形成的互連之一。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固態(tài)成像器件，其中所述金屬互連由主要包含鋁的金屬組成。
9.一種制造固態(tài)成像器件的方法，包括在其上設(shè)置光傳感器的半導(dǎo)體襯底上設(shè)置絕緣膜；有選擇地除去所述絕緣膜，以形成接觸孔；在其中形成所述接觸孔的所述絕緣膜上形成包含含鈦膜的附著膜；形成鎢膜，使其填充所述接觸孔；除去在所述接觸孔之外形成的所述鎢膜，以形成接觸栓塞；通過(guò)除去在所述絕緣膜上形成的所述附著膜，在所述接觸孔內(nèi)有選擇地保留所述附著膜；以及形成與所述接觸栓塞接觸的金屬互連。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造固態(tài)成像器件的方法，其中所述形成接觸栓塞包括通過(guò)回刻蝕除去在所述接觸孔之外形成的所述鎢膜，以及所述有選擇地保留所述接觸孔內(nèi)的所述附著膜包括通過(guò)執(zhí)行使用含氯的氣體或含氯化物的氣體的回刻蝕，來(lái)除去在所述絕緣膜上形成的所述附著膜。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造固態(tài)成像器件的方法，其中所述形成所述接觸栓塞包括通過(guò)拋光來(lái)除去在所述接觸孔之外形成的所述鎢膜，以及所述有選擇地保留所述接觸孔內(nèi)的所述附著膜包括通過(guò)拋光來(lái)除去在所述絕緣膜上形成的所述附著膜。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的制造固態(tài)成像器件的方法，還包括在所述形成所述金屬互連之后，在所述半導(dǎo)體襯底上引入氫的同時(shí)執(zhí)行燒結(jié)。
全文摘要
本發(fā)明減小固態(tài)成像器件的暗電流。一種包含光電二極管的固態(tài)成像器件包括在N型半導(dǎo)體襯底的表面上與光電二極管并排布置的擴(kuò)散層；在擴(kuò)散層上設(shè)置的第一多晶硅電極；在第一多晶硅電極上設(shè)置的第一Al互連；連接第一Al互連的下表面和第一多晶硅電極的接觸栓塞；以及有選擇地設(shè)置在接觸栓塞內(nèi)的附著膜，該附著膜是含鈦膜。
文檔編號(hào)H04N5/372GK1763966SQ200510113430
公開(kāi)日2006年4月26日 申請(qǐng)日期2005年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月6日
發(fā)明者打矢聰, 守屋太郎, 山本淳一 申請(qǐng)人:恩益禧電子股份有限公司