半导体结构、CMOS图像传感器及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种半导体结构、CMOS图像传感器及其制备方法，包括如下步骤：1）提供半导体衬底，半导体衬底的上表面依次形成第一介质层及第二介质层；2）于第一介质层及第二介质层内形成沟槽；3）于沟槽的底部、侧壁及第二介质层的上表面形成第一金属阻挡层；4）于第一金属阻挡层的表面形成导电金属层；5）采用回刻工艺去除部分导电金属层以形成导电插塞；6）于第一金属阻挡层的表面及导电插塞的上表面形成第二金属阻挡层；7）于第二金属阻挡层的表面形成金属连线层；8）去除位于第二介质层上表面的第一金属阻挡层、第二金属阻挡层及所述金属连线层。本发明专利技术可以大大节约生产成本；相较于现有技术工艺步骤更少，工艺更简单。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构、CMOS图像传感器及其制备方法
本专利技术属于半导体制造
，特别是涉及一种半导体结构、CMOS图像传感器及其制备方法。
技术介绍
CMOS图像传感器是将光学图像转换为电信号的半导体器件，目前已在各个领域得到了广泛的应用。在现有工艺中，在半导体衬底形成CMOS图像传感器之后，会在后段通过形成钝化保护层对CMOS图像传感器进行保护，此时，需要制备导电插塞及金属连线层以将所述CMOS图像传感器连接引出，现有制备导电插塞及金属连线层的过程包括如下步骤：1)提供一半导体衬底10，所述半导体衬底10内制备有若干个CMOS图像传感器单元，如图1所示；2)于所述半导体衬底10内形成TEOS(正硅酸乙酯)层11，并与所述TEOS层11内形成第一通孔12，如图2所示；3)于所述第一通孔12的底部、侧壁及所述TEOS层11的上表面形成第一金属阻挡层13，如图3所示；4)于所述第一金属阻挡层13的上表面形成W(钨)金属层14，如图4所示；5)采用化学机械研磨工艺(CMP)去除位于所述TEOS层11上表面的所述第一金属阻挡层13及所述W金属层14，以形成W塞15，如图5所示；6)于步骤5)得到的结构的上表面形成SiN层16及等离子体增强未掺杂硅玻璃(USG)层17，如图6所示；7)于所述SiN层16及未掺杂硅玻璃层17内形成第二通孔18，所述第二通孔18暴露出所述W塞15，如图7所示；由于所述未掺杂硅玻璃层17与所述TEOS层11主要为二氧化硅，与所述未掺杂硅剥离层17及所述TEOS层11之间设置所述SiN层16，有利于刻蚀终点(endpoint)的捕捉；8)于所述第二通孔18的底部、侧壁及所述未掺杂硅玻璃层17的上表面形成第二金属阻挡层19，如图8所示；9)于所述第二金属阻挡层19的上表面形成Cu金属层110，如图9所示；10)采用化学机械研磨工艺去除位于所述未掺杂硅玻璃层17上表面的所述Cu金属层110以形成金属连线层111，如图10所示。然而，上述方法的工艺步骤比较繁琐，且上述方法中使用到对W进行化学机械研磨的工艺，又W化学机械研磨的设备在使用的过程中耗水耗电比较严重，使得整个方法的成本较高。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种半导体结构、CMOS图像传感器及其制备方法，用于解决现有技术中先有技术中存在的工艺步骤比较繁琐，成本较高的问题。为实现上述目的及其它相关目的，本专利技术提供一种半导体结构的制备方法，所述半导体结构的制备方法包括如下步骤：1)提供半导体衬底，所述半导体衬底的上表面依次形成第一介质层及第二介质层；2)于所述第一介质层及所述第二介质层内形成沟槽，所述沟槽露出部分所述半导体衬底；3)于所述沟槽的底部、侧壁及所述第二介质层的上表面形成第一金属阻挡层；4)于所述第一金属阻挡层的表面形成导电金属层，所述导电金属层填满所述沟槽；5)采用回刻工艺去除部分所述导电金属层以形成导电插塞，所述导电插塞的上表面低于所述沟槽的上表面；6)于所述第一金属阻挡层的表面及所述导电插塞的上表面形成第二金属阻挡层；7)于所述第二金属阻挡层的表面形成金属连线层，所述金属连线层填满所述沟槽；8)去除位于所述第二介质层上表面的所述第一金属阻挡层、所述第二金属阻挡层及所述金属连线层。作为本专利技术的一种优选方案，步骤2)包括如下步骤：2-1)于所述第一介质层及所述第二介质层内形成第一沟槽部，所述第一沟槽部贯穿所述第二介质层并延伸至所述第一介质层内；2-2)于所述第一沟槽部底部下方形成第二沟槽部，所述第二沟槽部与所述第一沟槽部相连通，且贯穿所述第一介质层；所述第二沟槽部的横向尺寸小于所述第一沟槽部的横向尺寸。作为本专利技术的一种优选方案，步骤8)中，采用化学机械抛光工艺去除位于所述第二介质层上表面的所述第一金属阻挡层、所述第二金属阻挡层及所述金属连线层。作为本专利技术的一种优选方案，所述第一介质层与所述第二介质层均为未掺杂硅玻璃层、所述导电金属层为钨金属层，所述金属连线层为铜金属层。本专利技术还提供一种半导体结构，位于一半导体衬底的上表面，所述半导体结构包括：第一介质层，位于所述半导体衬底的上表面；第二介质层，位于所述第一介质层的上表面；沟槽，位于所述第一介质层及第二介质层内，且上下贯穿所述第一介质层及所述第二介质层，以露出部分所述半导体衬底；第一金属阻挡层，位于所述沟槽的侧壁上；导电插塞，位于所述第一金属阻挡层内侧的所述沟槽内，且所述导电插塞的上表面低于所述沟槽的上表面；第二金属阻挡层，位于所述导电插塞的上表面及所述导电插塞上方的所述第一金属阻挡层表面；金属连线层，填充于所述第二金属阻挡层内侧的所述沟槽内。作为本专利技术的一种优选方案，所述沟槽包括第一沟槽部及位于所述第一沟槽部上方且与所述第一沟槽部相连通的第二沟槽部，其中，所述第一沟槽部的横向尺寸小于所述第二沟槽部的横向尺寸。作为本专利技术的一种优选方案，所述导电插塞的上表面与所述第一沟槽部的上表面相平齐。作为本专利技术的一种优选方案，所述第一介质层与所述第二介质层均为未掺杂硅玻璃层、所述导电插塞为钨金属塞，所述金属连线层为铜金属层。作为本专利技术的一种优选方案，所述金属连线层的上表面与所述第二介质层的上表面相平齐。本专利技术还提供一种CMOS图像传感器的制备方法，所述CMOS图像传感器的制备方法包括如下步骤：1)提供一半导体衬底；2)于所述半导体衬底内形成CMOS图像传感器单元，所述CMOS图像传感器单元内形成有与其内部功能器件电连接的连接焊垫；3)于所述半导体衬底的上表面形成第一介质层，并于所述第一介质层的上表面形成第二介质层；4)于所述第一介质层及所述第二介质层内形成沟槽，所述沟槽露出所述连接焊垫；5)于所述沟槽的底部、侧壁及所述第二介质层的上表面形成第一金属阻挡层；6)于所述第一金属阻挡层的表面形成导电金属层，所述导电金属层填满所述沟槽；7)采用回刻工艺去除部分所述导电金属层以得到导电插塞，所述导电插塞的上表面低于所述沟槽的上表面；8)于所述第一金属阻挡层的表面及所述导电插塞的上表面形成第二金属阻挡层；9)于所述第二金属阻挡层的表面形成金属连线层，所述金属连线层填满所述沟槽；10)去除位于所述第二介质层上表面的所述第一金属阻挡层、所述第二金属阻挡层及所述金属连线层。作为本专利技术的一种优选方案，步骤4)包括如下步骤：4-1)于所述第一介质层及所述第二介质层内形成第一沟槽部，所述第一沟槽部贯穿所述第二介质层并延伸至所述第一介质层内；4-2)于所述第一沟槽部底部下方形成第二沟槽部，所述第二沟槽部与所述第一沟槽部相连通，且贯穿所述第一介质层；所述第二沟槽部的横向尺寸小于所述第一沟槽部的横向尺寸。作为本专利技术的一种优选方案，步骤7)中，所述导电插塞的上表面与所述第一沟槽部的上表面相平齐。作为本专利技术的一种优选方案，步骤10)中，采用化学机械抛光工艺去除位于所述第二介质层上表面的所述第一金属阻挡层、所述第二金属阻挡层及所述金属连线层。作为本专利技术的一种优选方案，所述第一介质层与所述第二介质层均为未掺杂硅玻璃层、所述导电金属层为钨金属层，所述金属连线层为铜金属层。本专利技术还提供一种CMOS图像传感器，所述CMOS图像传感器包括：半导体衬底，所述半导体衬底内形成有CMOS图像传感器单元，所述C本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的制备方法，其特征在于，所述半导体结构的制备方法包括如下步骤：1)提供半导体衬底，所述半导体衬底的上表面依次形成第一介质层及第二介质层；2)于所述第一介质层及所述第二介质层内形成沟槽，所述沟槽露出部分所述半导体衬底；3)于所述沟槽的底部、侧壁及所述第二介质层的上表面形成第一金属阻挡层；4)于所述第一金属阻挡层的表面形成导电金属层，所述导电金属层填满所述沟槽；5)采用回刻工艺去除部分所述导电金属层以形成导电插塞，所述导电插塞的上表面低于所述沟槽的上表面；6)于所述第一金属阻挡层的表面及所述导电插塞的上表面形成第二金属阻挡层；7)于所述第二金属阻挡层的表面形成金属连线层，所述金属连线层填满所述沟槽；8)去除位于所述第二介质层上表面的所述第一金属阻挡层、所述第二金属阻挡层及所述金属连线层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，所述半导体结构的制备方法包括如下步骤：1)提供半导体衬底，所述半导体衬底的上表面依次形成第一介质层及第二介质层；2)于所述第一介质层及所述第二介质层内形成沟槽，所述沟槽露出部分所述半导体衬底；3)于所述沟槽的底部、侧壁及所述第二介质层的上表面形成第一金属阻挡层；4)于所述第一金属阻挡层的表面形成导电金属层，所述导电金属层填满所述沟槽；5)采用回刻工艺去除部分所述导电金属层以形成导电插塞，所述导电插塞的上表面低于所述沟槽的上表面；6)于所述第一金属阻挡层的表面及所述导电插塞的上表面形成第二金属阻挡层；7)于所述第二金属阻挡层的表面形成金属连线层，所述金属连线层填满所述沟槽；8)去除位于所述第二介质层上表面的所述第一金属阻挡层、所述第二金属阻挡层及所述金属连线层。2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，步骤2)包括如下步骤：2-1)于所述第一介质层及所述第二介质层内形成第一沟槽部，所述第一沟槽部贯穿所述第二介质层并延伸至所述第一介质层内；2-2)于所述第一沟槽部底部下方形成第二沟槽部，所述第二沟槽部与所述第一沟槽部相连通，且贯穿所述第一介质层；所述第二沟槽部的横向尺寸小于所述第一沟槽部的横向尺寸。3.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，步骤8)中，采用化学机械抛光工艺去除位于所述第二介质层上表面的所述第一金属阻挡层、所述第二金属阻挡层及所述金属连线层。4.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述第一介质层与所述第二介质层均为未掺杂硅玻璃层、所述导电金属层为钨金属层，所述金属连线层为铜金属层。5.一种半导体结构，位于一半导体衬底的上表面，其特征在于，所述半导体结构包括：第一介质层，位于所述半导体衬底的上表面；第二介质层，位于所述第一介质层的上表面；沟槽，位于所述第一介质层及第二介质层内，且上下贯穿所述第一介质层及所述第二介质层以露出部分所述半导体衬底；第一金属阻挡层，位于所述沟槽的侧壁上；导电插塞，位于所述第一金属阻挡层内侧的所述沟槽内，且所述导电插塞的上表面低于所述沟槽的上表面；第二金属阻挡层，位于所述导电插塞的上表面及所述导电插塞上方的所述第一金属阻挡层表面；金属连线层，填充于所述第二金属阻挡层内侧的所述沟槽内。6.根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述沟槽包括第一沟槽部及位于所述第一沟槽部上方且与所述第一沟槽部相连通的第二沟槽部，其中，所述第一沟槽部的横向尺寸小于所述第二沟槽部的横向尺寸。7.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述导电插塞的上表面与所述第一沟槽部的上表面相平齐。8.根据权利要求6所述的半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭琬婷，林宗德，黄仁德，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32