半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置及其制造方法，涉及半导体工艺技术领域。该制造方法包括：提供基板结构，基板结构包括：半导体基板，基板具有正表面和背表面，以及在基板的正表面中形成有像素区域，像素区域中形成有多个像素，每个像素包括传感器元件；在基板正表面中的像素区域之上形成金属反射层；从基板的背面对基板进行减薄；以及对减薄后的基板背表面进行掺杂并进行激光退火。本发明专利技术形成的金属反射层可以在激光退火步骤中反射激光，以及反射半导体基板背表面的半导体材料熔化产生的热辐射，从而减小在激光退火过程中对多层互连结构的损伤，并且更充分的激活基板背表面中的杂质，进而有效降低暗电流，改善器件性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术涉及半导体工艺
，尤其涉及半导体装置及其制造方法，更具体地，涉及背照式(BackIllumination)互补金属氧化物半导体(ComplementaryMetalOxideSemiconductor，简称CMOS)图像传感器装置及其制造方法。
技术介绍
现有的背照式CMOS图像传感器的一种典型的结构如图1所示，其包括半导体基板100，基板100具有正表面和背表面。其中，正表面中形成有多个像素区域，每个像素区域包括诸如光电二极管等传感器元件102和隔离结构106，以及与像素区域相邻的例如MOS器件等其他器件104。其他器件104的栅极1042和有源区上具有通孔和接触件1044，分别用于连接多层互连结构1046(即形成接触件之后的后端工序(BackEndOfLine，简称BEOL)中的金属层)至栅极1042和有源区。各层互连层之间具有电介质层112。背照式CMOS图像传感器被配置为从基板100的背面侧接收入射的光，因此需要将将基板从背面进行减薄，在减薄的过程中，会对半导体基板100背表面造成缺陷和损伤108(defectanddamage)。因此，需要对减薄后的基板背表面进行离子注入掺杂，通过在掺杂区域110形成PN结来将缺陷和损伤108进行隔离。在注入掺杂剂后，还需要进行激光退火熔化半导体衬底的背表面，来激活掺杂的杂质。由此带来了以下问题：如果激光退火工艺中激光强度不足，缺陷和损伤就不能被完全隔离，从而会进入传感器元件102中，从而带来暗电流(darkcurrent)的问题；如果激光退火工艺中激光强度过强，激光能量会透过半导体基板100进入多层互连结构1046中，并且熔化的半导体基板产生的热辐射也会进入多层互连结构1046中，破坏了多层互连结构中的金属层。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现了上述现有技术中存在问题，并针对上述问题中的至少一个问题提出了本专利技术。根据本专利技术的一个方面，提供一种半导体器件的制造方法，包括：提供基板结构，基板结构包括：半导体基板，基板具有正表面和背表面，以及在基板的正表面中形成有像素区域，像素区域中形成有多个像素，每个像素包括传感器元件；在基板正表面中的像素区域之上形成金属反射层；从基板的背面对基板进行减薄；以及对减薄后的基板背表面进行掺杂并进行激光退火，其中，传感器元件被配置为用于接收从基板背表面侧入射的光。在一个实施例中，在基板正表面中的像素区域之上形成金属反射层的步骤包括：在基板正表面中的像素区域之上以隔着绝缘电介质的方式形成金属反射层。在一个实施例中，形成金属反射层的步骤包括：在基板正表面上形成第一层间电介质层以覆盖基板正表面；刻蚀第一层间电介质层以在第一层间电介质层中形成在像素区域上方且与像素区域隔离开的凹陷；以金属材料填充凹陷以形成金属反射层。在一个实施例中，还包括：在基板结构的除像素区域之外的部分上形成多层互连结构，多层互连结构的各层之间填充有层间电介质。在一个实施例中，金属反射层是电位浮置的，并且比任何其他金属部件更靠近与该金属反射层相邻的像素区域。在一个实施例中，传感器元件包括感光元件。在一个实施例中，基板的正表面上形成有到有源区的接触件，以及形成金属反射层的步骤包括：在基板正表面上形成第一层间电介质层以覆盖基板正表面；刻蚀第一层间电介质层以在第一层间电介质层中形成在像素区域上方且与像素区域隔离开的凹陷，以及在接触件上方与接触件接触的凹陷；以金属材料填充凹陷以形成金属反射层和第一互连层，其中第一互连层为多层互连结构中的第一层。在一个实施例中，还包括：在基板正表面的除像素区域之外的部分上形成多层互连结构中除第一互连层外的其它互连层，其中多层互连结构的各层之间填充有层间电介质。在一个实施例中，从基板的背面对基板进行减薄，使得多层互连结构上表面到基板背表面之间的距离低于4微米。在一个实施例中，半导体基板为P型基板，掺杂利用P型掺杂剂进行。在一个实施例中，金属反射层的材料为钨、铝或铜。在一个实施例中，金属反射层的厚度为2000-5000埃。根据本专利技术的另一方面，提供一种半导体器件，包括：基板结构，基板结构包括：半导体基板，半导体基板具有正表面和背表面，以及在基板的正表面中形成有像素区域，像素区域中形成有多个像素，每个像素包括传感器元件；以及金属反射层，金属反射层位于基板正表面中的像素区域之上，其中，基板背表面掺杂有杂质，传感器元件被配置为用于接收从基板背表面侧入射的光。在一个实施例中，还包括多层互连结构，多层互连结构位于基板正表面的除像素区域之外的部分，各层之间填充有层间电介质。在一个实施例中，金属反射层是电位浮置的，并且比任何其他金属部件更靠近与该金属反射层相邻的像素区域。在一个实施例中，传感器元件包括感光元件。在一个实施例中，多层互连结构上表面到基板背表面之间的距离低于4微米。在一个实施例中，半导体基板为P型基板，基板背表面掺杂的杂质为P型杂质。在一个实施例中，金属反射层的材料为钨、铝或铜。在一个实施例中，金属反射层的厚度为2000-5000埃。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其他特征及其优点将会变得清楚。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本专利技术的实施例，并且连同说明书一起用于解释本专利技术的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本专利技术，其中：图1为现有技术中的半导体装置的示意图。图2为根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造方法的示意流程图。图3-图9C示意性地示出了根据本专利技术的实施例的半导体装置的制造过程若干阶段的示意图。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。图2为根据本专利技术一个实施例的半导体装置的制造方法的示意流程图。图3-图9C示意性地示出了根据本专利技术的实施例的半导体装置的制造过程若干阶段的示意图。下面将结合图2和图3-9C来进行说明。如图2所示，在步骤201，提供半导体基板。如图3所示，半导体基板300具有正表面和背表面。其中半导体基板300的材料可以包括硅、锗、锗硅、砷化镓等，基板300还可以包括P型或N型掺杂区域。在基板300的正表面中形成有像素区域，在像素区域中形成有多个像素，每个像素包括传感器元件302。传感器元件302可以包括例如光电二极管等感光元件。基板300还可以包括在其正表面中用于进行器件隔离(例如，用于各传感器元件302像素之间隔离)的隔离部件306。隔离部件30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：提供基板结构，所述基板结构包括：半导体基板，所述基板具有正表面和背表面，以及在所述基板的正表面中形成有像素区域，所述像素区域中形成有多个像素，每个像素包括传感器元件；在所述基板正表面中的像素区域之上形成金属反射层；从所述基板的背面对所述基板进行减薄；以及对减薄后的所述基板背表面进行掺杂并进行激光退火，其中，所述传感器元件被配置为用于接收从所述基板背表面侧入射的光。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：提供基板结构，所述基板结构包括：半导体基板，所述基板具有正表面和背表面，以及在所述基板的正表面中形成有像素区域，所述像素区域中形成有多个像素，每个像素包括传感器元件；在所述基板正表面中的像素区域之上形成金属反射层；从所述基板的背面对所述基板进行减薄；以及对减薄后的所述基板背表面进行掺杂并进行激光退火，其中，所述传感器元件被配置为用于接收从所述基板背表面侧入射的光。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述基板正表面中的像素区域之上形成金属反射层的步骤包括：在所述基板正表面中的像素区域之上以隔着绝缘电介质的方式形成金属反射层。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，形成金属反射层的步骤包括：在所述基板结构上形成第一层间电介质层以覆盖所述基板正表面；刻蚀所述第一层间电介质层以在所述第一层间电介质层中形成在像素区域上方且与像素区域隔离开的凹陷；以金属材料填充所述凹陷以形成所述金属反射层。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：在所述基板正表面的除所述像素区域之外的部分上形成多层互连结构，所述多层互连结构的各层之间填充有层间电介质。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属反射层是电位浮置的，并且比任何其他金属部件更靠近与该金属反射层相邻的像素区域。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述传感器元件包括感光元件。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板的正表面上形成有到有源区的接触件，以及形成金属反射层的步骤包括：在所述基板正表面上形成第一层间电介质层以覆盖所述基板正表面；刻蚀所述第一层间电介质层以在所述第一层间电介质层中形成在像素区域上方且与像素区域隔离开的凹陷，以及在所述接触件上方与所述接触件接触的凹陷；以金属材料填充凹陷以形成所述金属反射层和第一互连层，其中所述第一互连层为多层互连结构中的第一层。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭文杰，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31