【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及半导体图像传感器，更具体地说，涉及表现出减小的反射率和增加的光敏性的新的CMOS(互补金属氧化物半导体)图像传感器阵列结构和用于制造这样的图像传感器阵列的工艺。
技术介绍
CMOS图像传感器开始替代传统的CCD传感器用于如数码相机，蜂窝电话，PDA(个人数字助理)，个人计算机等的要求图像获取的应用中。有利地，通过应用用于如光电二极管或类似的半导体器件的现有CMOS制造工艺，在低成本下制造CMOS图像传感器。另外，可以采用单电源操作CMOS图像传感器，这样可以将对其的功耗限制到低于CCD传感器的功耗，并且进一步，CMOS逻辑电路和类似的逻辑处理器件可以容易地集成到传感器芯片中，并且从而可以微型化CMOS图像传感器。图1描述了根据现有技术的CMOS图像传感器像素阵列10。如所示，该阵列包括多个微透镜12，每一个都是半球形，排列在如旋涂聚合体的光滑平整化层17上，其在能够形成微透镜阵列的颜色滤镜阵列15上形成。颜色滤镜阵列15包括独立的红色，绿色和蓝色滤镜元件25(原色滤镜)或可选地，青色，红紫色和黄色滤镜元件(补色滤镜)。微透镜阵列12的每个微透镜2...
【技术保护点】
一种包括像素阵列的图像传感器，包括：半导体衬底，包括在其中形成的光敏元件，所述元件位于所述阵列中的对应像素的每个位置，用于接收入射光；第一级间介质层，在所述衬底上形成；至少一个金属互连层，在所述第一级间介质层上形成， 所述金属互连层包括在所述阵列中的每个光敏元件之间形成的Ｃｕ金属布线结构；以及第二级间介质层，在所述阵列中的所述Ｃｕ金属互连层和用于接收入射光的顶层之间形成，其中所述Ｃｕ金属互连层促使薄第一和第二级间介质层缩短光路并且从而增加 由在所述阵列中的每个光敏元件接收的光的量。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-12-23 10/905,2771.一种包括像素阵列的图像传感器，包括半导体衬底，包括在其中形成的光敏元件，所述元件位于所述阵列中的对应像素的每个位置，用于接收入射光；第一级间介质层，在所述衬底上形成；至少一个金属互连层，在所述第一级间介质层上形成，所述金属互连层包括在所述阵列中的每个光敏元件之间形成的Cu金属布线结构；以及第二级间介质层，在所述阵列中的所述Cu金属互连层和用于接收入射光的顶层之间形成，其中所述Cu金属互连层促使薄第一和第二级间介质层缩短光路并且从而增加由在所述阵列中的每个光敏元件接收的光的量。2.根据权利要求1的图像传感器，其中所述第一和第二级间介质层的每一个都具有在2k到20k之间的厚度范围。3.根据权利要求1的图像传感器，还包括在每个所述Cu金属布线结构上形成的阻挡材料层，所述阻挡材料层经过所述阵列的每个像素的光路。4.根据权利要求1的图像传感器，还包括在所述衬底和所述第一级间介质层之间形成的阻挡材料层。5.根据权利要求3的图像传感器，其中在所述金属互连层中的所述形成的Cu布线上形成的所述阻挡材料包括选自SiN，SiON，SiC，SiCN，SiCON或SiCO的材料。6.根据权利要求3的图像传感器，其中在所述金属互连层中的所述形成的Cu布线上形成的所述阻挡材料的厚度范围在20到2k之间。7.根据权利要求3的图像传感器，其中从与所述阵列的每个像素的光路一致的区域选择除去在所述形成的金属互连层上形成的所述阻挡材料的一部分。8.根据权利要求7的图像传感器，还包括在每个像素的所述光敏元件上的所述衬底中形成的绝缘材料结构。9.根据权利要求8的图像传感器，还包括在所述衬底和所述第一级间介质层之间形成的阻挡材料层，所述阻挡材料层在每个像素的所述光敏元件上形成的对应绝缘材料结构上的一部分被选择除去。10.根据权利要求7的图像传感器，其中对于所述阵列的每个像素，在像素侧壁上形成光反射材料层，所述光反射材料层使由所述光敏元件接收的光的量增加。11.根据权利要求10的图像传感器，其中对于所述阵列的每个像素，还在所述像素中的所述光敏元件上的所述半导体衬底的表面上形成所述反射材料层。12.根据权利要求10的图像传感器，其中加衬每个像素的侧壁的所述反射材料层包括SiN，SiC，Al，TiN，或钨，Ru，多晶Si，多晶Ge。13.根据权利要求11的图像传感器，其中加衬每个像素的侧壁的所述反射材料层沉积的厚度范围在50到2k之间。14.根据权利要求1的图像传感器，其中所述第一和第二级间介质层材料包括低k有机材料。15.根据权利要求1的图像传感器，其中所述第一和第二级间介质层材料包括低k无机材料。16.根据权利要求1的图像传感器，还包括顶层，所述顶层包括滤镜元件阵列，每个滤镜元件对应于一个阵列像素。17.根据权利要求16的图像传感器，还包括在所述顶层上形成的与所述滤镜元件阵列对准的像素微透镜阵列，每个微透镜对应于一个滤镜元件。18.一种用于制造像素图像传感器阵列的方法，包括如下步骤a.在半导体衬底中为每个阵列像素形成对应的光敏元件，所述元件适于接收入射到各自像素的光；b.形成在所述衬底上形成的第一级间介质层；c.形成在所述第一级间介质层上形成的至少一个金属互连层，所述形成的金属互连层包括在所述阵列中的每个光敏元件之间形成的Cu金属布线结构；以及d.在所述阵列的所述Cu金属互连层上形成第二级间介质层，其中所述Cu金属互连层促使形成薄第一和第二级间介质层以缩短光路并且从而增加由所述阵列中的每个光敏元件接收的光的量。19.根据权利要求18的方法，其中形成包括在所述阵列中的每个光敏元件之间的位置形成的Cu金属布线结构的金属互连层的所述步骤c包括在所述第一级间介质层上提供掩模，所述掩模构图为在所述第一级间介质层中的每个光电二极管之间打开沟槽；进行蚀刻工艺以在每个光电二极管之间的所述位置打开所述沟槽；以及在所述沟槽中沉积Cu金属以形成所述金属布线结构。20.根据权利要求19的方法，其中所述步骤c还包括进行所述金属布线结构的化学机械抛光步骤的步骤。21.根据权利要求20的方法，还包括在所述金属互连层的每个所述Cu金属布线结构上形成阻挡材料层的步骤，所述形成包括执行自对准工艺以在所述金属互连层的每个形成的所述Cu金属布线结构上沉积所述阻挡材料层。22.根据权利要求21的方法，其中在每个所述Cu金属布线结构上在自对准工艺中沉积阻挡材料的所述步骤还包括执行无电镀工艺。23.根据权利要求12的方法，其中在所述无电镀工艺中沉积的所述阻挡材料包括NiWP，CoWP或CoWB。24.根据权利要求18的方法，还包括如下步骤通过在所述Cu金属布线结构上和所述第一级间介质层上覆盖沉积阻挡材料层，在所述金属互连层的所述Cu金属布线结构上形成阻挡材料层，从而经过每个阵列像素的光路。25.根据权利要求24的方法，还包括从与所述阵列的每个像素的光路一致的区域选择除去所述阻挡材料的一部分的步骤。26.根据权利要求25的方法，其中在覆盖沉积所述阻挡材料层后，从与光路一致的区域选择除去所述阻挡材料的一部分的所述步骤包括如下步骤提供掩模结构，所述掩模结构光刻构图为在经过每个像素的所述光路的位置打开所述阻挡材料层的区域；以及进行蚀刻工艺以在所述区域除去所述阻挡材料层。27.根据权利要求25的方法，其中在所述阵列中的所述Cu金属互连层上形成第二级间介质层后，在与光路一致的区域选择除去所述阻挡材料的一部分的所述步骤包括如下步骤提供掩模结构，所述掩模结构光刻构图为在经过每个像素的所述光路的位置打开孔；进行蚀刻工艺以在所述区域选择除去第二级间介质层和阻挡...
【专利技术属性】
技术研发人员：JW阿基森，JP甘比诺，MD贾菲，RK莱迪，RJ拉斯尔，AK斯坦珀，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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