半导体器件及其制造方法技术

本发明专利技术涉及半导体器件及其制造方法。该半导体器件具有：包括光接收元件的半导体衬底、在该半导体衬底上形成的氧化硅膜、在该氧化硅膜上形成的多个布线层间膜、以及在最上层布线层间膜上形成的其中Ｓｉ－Ｈ浓度小于Ｎ－Ｈ浓度的硅氮化物膜，其中该多个布线层间膜中的每一个都包括作为掩埋铜的结果而形成的布线层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
需要小型化包括固态图像拾取器件(例如CCD图像传感器或 CMOS图像传感器)的半导体器件。由此，在一个芯片中形成包括微 型透镜和光接收元件(光电二极管)的光接收区域，以及包括用于执 行光电转换信号电子的读出操作等的多个层的外围电路区域。在通过相同的膜结构来形成光接收区域与外围电路区域的层间 绝缘膜的情况下，存在着这样的问题，即微型透镜与光接收元件之间 的距离被延长，并且在光接收元件上存在着不必要的层使得发生光量 的衰减，并且因此光接收元件的灵敏度下降。为了解决这样的问题，提出了一种图像传感器，其中去除了光接 收元件上有源像素区域的多个层间绝缘膜，使得透镜与光转换元件之 间的距离变得比从在外围电路区域上形成的层间绝缘膜的最上面部 分到衬底的距离要短。然而，这样的图像传感器具有问题，该问题即仅仅在透镜下方提 供具有高透水性的平坦化膜，但是不形成钝化膜。为此，存在这样的 问题，即对于来自外部的水或应力的抵抗力低使得其可靠性降低。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件，其包括 半导体衬底，包括光接收元件； 氧化硅膜，在该半导体衬底上形成；多个布线层间膜，在该氧化硅膜上形成，并且每一个布线层间膜 都包括作为掩埋铜的结果而形成的布线层；以及硅氮化物膜，在最上层的布线层间膜上形成，该硅氮化物膜中 Si-H浓度小于N-H浓度。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法， 包括如下步骤在半导体衬底的表面部分处形成光接收元件；在该半导体衬底上形成多个布线层间膜，每一个布线层间膜都包 括作为掩埋铜的结果而形成的布线层；在最上层的布线层间膜上形成第一硅氮化物膜，该第一硅氮化物 膜中Si-H浓度小于N-H浓度；在外围电路部分处形成接触塞和布线，其中该接触塞与包括在最 上层的布线层间膜中的布线层接触，该布线与该接触塞接触；以覆盖该布线的方式形成层间绝缘膜；去除该光接收元件的上部处的该层间绝缘膜；以及在该光接收元件的上部处形成第二硅氮化物膜，该第二硅氮化物 膜中Si-H浓度小于N-H浓度。根据本专利技术的又一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括如下步骤在半导体衬底的表面部分处形成光接收元件；在该半导体衬底上形成多个布线层间膜，每一个布线层间膜都包 括作为掩埋铜的结果而形成的布线层；在最上层的布线层间膜上形成硅氮化物膜，该硅氮化物膜中Si-H 浓度小于N-H浓度；在该硅氮化物膜上该光接收元件的至少上部区域内形成平坦化膜；在该平坦化膜上形成滤色器；以及 在该滤色器上形成微型透镜。附图说明图l是示出根据本专利技术实施例的半导体器件的配置概况的视图； 图2是示出硅氮化物膜所透过的光的波长与衰减因子之间关系的图3是示出硅氮化物膜的膜厚与所透过光的透射率之间关系的图4是用来解释制造根据上述实施例的半导体器件的方法的截面图5是示出在图4之后的步骤的截面图； 图6是示出在图5之后的步骤的截面图； 图7是示出在图6之后的步骤的截面图； 图8是示出在图7之后的步骤的截面图； 图9是示出在图8之后的步骤的截面图； 图10是示出在图9之后的步骤的截面图； 图11是示出在图10之后的步骤的截面图； 图12是示出根据比较实例的半导体器件的配置概况的视图； 图13是用来解释制造根据修改实施例的半导体器件的方法的工 艺步骤截面图；以及图14是示出根据修改实施例的半导体器件的配置概况的视图。具体实施例方式现在将参考附图描述本专利技术的实施例。图1中示出了根据本专利技术实施例的半导体器件的配置概况。在硅 衬底100的表面部分处，形成用于执行光电转换的光电二极管(光接 收元件)IOI。虽然仅仅示出了单个光电二极管，但是实际上例如以7阵列形式二维地形成多个光电二极管。在硅衬底100上形成多个层间绝缘膜102。层间绝缘膜102是，例 如，氧化硅膜。在层间绝缘膜102内形成布线层103,并且每一个阻挡 金属104以覆盖布线层103的侧部和底部的方式来形成。而且，在布线 层103上形成扩散防止膜105。布线层103由铜形成，且阻挡金属104和扩散防止膜105用来防止 铜被扩散到层间绝缘膜102中。阻挡金属104是例如钽和氮化钽，且扩 散防止膜105是硅氮化物膜。在最上层的层间绝缘膜102a和布线层103a上形成硅氮化物膜106 用作扩散防止膜。在外围电路部分P处，形成布线层108，其通过接触塞107与布线 层103a电连接，并且层间绝缘膜109以覆盖接触塞107和布线层108的 方式而形成。布线层108例如由铝形成。硅氮化物膜110以覆盖层间绝缘膜109和光接收区域L的扩散防 止膜106的方式而形成，并且在该硅氮化物膜110上形成平坦化膜111。 平坦化膜lll是透明的树脂状的物质。在光接收区域L中，滤色器112和微型透镜113在平坦化膜111上形成。微型透镜113用来形成光的图像，该光已经被从将在光电二极管 IOI的光接收面表面上成像的物体发射。滤色器112用来允许具有特定 波长的光从其中透射，其中例如R (红色)、G (绿色)和B (蓝色) 的三种颜色形成一纟且。已经透过微型透镜113和滤色器112的光穿过平坦化膜111、硅氮 化物膜IIO、 106和多个层间绝缘膜102而由光电二极管101接收。已经 由光电二极管101接收的光经历光电转换。因此，获得与其对应的电 荷。图2是示出透过硅氮化物膜的光的波长与衰减因子之间关系的 图。图示了关于两种硅氮化物膜的结果，其中包括在硅氮化物膜中的 Si-H键的浓度和N-H键的浓度改变。8关于其中Si-H浓度大于N-H浓度的硅氮化物膜的结果由方形标 记示出，并且关于其中Si-H浓度小于N-H浓度的硅氮化物膜的结果由 三角形标记示出。从图2中能够明白，其中Si-H浓度小于N-H浓度的硅氮化物膜的 衰减因子具有更小的衰减因子。 一般来说，在图像传感器中使用的光 波长区域是350nm ~ 750nm，且在该波长区域内的其中Si-H浓度小于 N-H浓度的硅氮化物膜的衰减因子可以被极大地减小到基本为O。因此，包括在硅氮化物膜110、 106中的Si-H浓度和N-H浓度具有 表示为Si-H浓度〈N-H浓度的关系，从而使得能够抑制光衰减。因此， 能够抑制在光电二极管101上接收到的光量的减少。而且，因为在光接收区域L内没有形成层间绝缘膜109,所以在 微型透镜113与光电二极管101之间的距离(图l中的距离hl)能够被 缩短。因此，光电二极管101的灵敏度能够被改善。此外，硅氮化物膜110和106具有卓越的防水特性，并且因此能够 执行作为钝化膜的功能。如上所述，根据本实施例的半导体器件能够防止光接收元件的灵 敏度降低，并且在微型透镜下面包括钝化膜因此具有改善可靠性的能 力。图3中示出了表示硅氮化物膜的膜厚与红色、绿色和蓝色中各个 颜色的光线的透射率之间关系的图。蓝色光通过使用菱形标记示出， 绿色光通过使用方形标记示出且红色光通过三角形标记示出。从这个 图中能够明白，光的透射率根据硅氮化物膜的膜厚而变化。即，调整 硅氮化物膜的膜厚，从而使得能够抑制入射光的衰减。从图3中能够明白，在硅氮化物膜的膜厚为110nm到140nm的范 围内，红色、绿色和蓝色中各个颜色的光线的透射率高。因此，在根据上述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：　半导体衬底，包括光接收元件；　氧化硅膜，在该半导体衬底上形成；　多个布线层间膜，在该氧化硅膜上形成，并且每一个布线层间膜都包括作为掩埋铜的结果而形成的布线层；以及　硅氮化物膜，在最上层的布线层 间膜上形成，该硅氮化物膜中Ｓｉ－Ｈ浓度比Ｎ－Ｈ浓度小。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：大塚真理，上条浩幸，原川秀明，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]