半导体器件及其制造方法技术

一种半导体器件及其制造方法，该半导体器件包括：像素阵列区，形成在半导体衬底之上，所述像素阵列区包括光电二极管和晶体管；逻辑区，形成在所述半导体衬底之上，所述逻辑区包括多个晶体管；金属互连和绝缘层结构，连接到所述晶体管并覆盖所述像素阵列区和所述逻辑区；以及滤色镜层，形成在所述像素阵列区之上，其中，所述像素阵列区的所述绝缘层结构在所述金属互连之间包括气隙。本发明专利技术可以基本避免因为绝缘层所导致的光线吸收和／或光线反射，量子效应可以被相对最大化和／或光敏度可以被最大化。

【技术实现步骤摘要】

实施例涉及电子器件及其方法。半导体器件包括图像传感器。些实施例涉及，所述
技术介绍
图像传感器可以是半导体器件，并可以将光学图像转换为电信号。图像传感器可 以分类为电荷耦合器件(CCD)。 CCD器件可包括多个独立的金属氧化物半导体(MOS)电容 器，它们位置相互靠近，因此电荷载流子可存储在电容器中或者从中释放出来。图像传感器 还可以分类为互补MOS (CMOS)图像传感器。CMOS可采用切换方法，通过利用外围设备(例 如控制电路和/或信号处理电路)的CMOS技术设置与像素数量对应的MOS晶体管，依次检 测输出。 由于掩模工艺步骤较多，CCD可能需要比较复杂的驱动方法，和/或产生较大的功 耗。在CCD芯片中不一定能实现信号处理电路。为了克服CCD的这种缺陷，可对CMOS图像 传感器的使用加以研究。CMOS图像传感器集成度较高，同时功耗较低。CMOS图像传感器的 像素可包括光电二极管及至少一个MOS晶体管，其中该光电二极管用于将外部光线转换为 电信号，所述MOS晶体管用于处理从光电二极管产生的信号电荷。 CMOS图像传感器可包括多层互连，用于形成像素和/或外围电路。在CMOS图像传 感器的像素的光电二极管之中和/或之上可形成多种类型的绝缘层。光电二极管之中和/ 或之上形成的绝缘层中有一些可提供相比外部光线较低的透射率。此外，还有一些绝缘层 可吸收和/或反射外部光线。因此，如果在光电二极管之中和/或之上形成这些绝缘层，那 么量子效应会相对降低，和/或图像传感器的光敏度会下降。 因此，需要用到能将光电二极管的相对光敏度最大化的器件及其制造方法。还需 要用到能充分防止透射率实质上相对降低的器件及其制造方法。
技术实现思路
实施例涉及一种。根据实施例，半导体器件及其制造方 法可以将光电二极管的相对光敏度最大化。在实施例中，可以将 光电二极管的相对光敏度最大化，同时充分防止光线透射率实质上相对降低。在实施例中， 在形成于光电二极管之中和/或之上的绝缘层之中和/或之上可形成气隙(air g即)。 实施例涉及一种半导体器件。根据实施例，半导体器件可包括在下衬底之中和/ 或之上形成的金属互连。在实施例中，半导体器件可包括在金属互连之中和/或之上形成 的硬掩模。在实施例中，半导体器件可包括在下衬底的表面(可以是整个表面)之中和/ 或之上形成的绝缘层，该下衬底包括设置在金属互连之间的气隙。 实施例涉及一种制造半导体器件的方法。根据实施例，制造半导体器件的方法可 包括如下步骤在下衬底之中和/或之上形成金属层。在实施例中，制造半导体器件的方法 可包括在金属层之中和/或之上形成掩模层，和/或例如通过图案化该掩模层而形成硬掩模。在实施例中，制造半导体器件的方法可例如包括使用硬掩模来蚀刻金属层，从而形成金属互连。 根据实施例，制造半导体器件的方法可包括在硬掩模和/或金属互连之中和/或之上沿着凹入-凸出部形成第一绝缘层。在实施例中，制造半导体器件的方法可包括在第一绝缘层之中和/或之上形成第二绝缘层。根据实施例，例如可在金属互连之间形成气隙。在实施例中，制造半导体器件的方法可包括将第二绝缘层平坦化。 实施例涉及一种半导体器件。根据实施例，半导体器件在半导体衬底之中和/或之上可包括像素阵列区和/或逻辑区。在实施例中，像素阵列区可包括光电二极管和/或晶体管。在实施例中，逻辑区可包括多个晶体管。 根据实施例，半导体器件可包括金属互连和/或绝缘层结构，其中金属互连和/或绝缘层结构连接到晶体管，同时覆盖像素阵列区和/或逻辑区至少之一。在实施例中，半导体器件在像素阵列区之中和/或之上可包括滤色镜层。在实施例中，像素阵列区的绝缘层结构可包括气隙，所述气隙可形成在金属互连之间。 实施例涉及一种制造半导体器件的方法。根据实施例，制造半导体器件的方法可包括形成像素阵列区，像素阵列区可具有光电二极管和/或晶体管。在实施例中，制造半导体器件的方法可包括在半导体衬底之中和/或之上形成逻辑区，逻辑区可具有多个晶体管。在实施例中，制造半导体器件的方法可包括在半导体衬底的表面(可以是整个表面)之中和/或之上形成金属前介电(pre-metal dielectric,PMD)层。在实施例中，可以用PMD层覆盖像素阵列区和/或逻辑区。 根据实施例，制造半导体器件的方法可包括在PMD层之中和/或之上形成连接到晶体管的金属互连。在实施例中，制造半导体器件的方法可包括形成包括气隙的绝缘层结构，气隙可形成在对应于光电二极管的金属互连之间。根据实施例，在像素阵列区之中和/或之上可形成滤色镜层。 根据实施例，所述气隙可形成在形成于图像传感器的光电二极管之中和/或之上的绝缘层之中和/或之上。在实施例中，从微透镜入射到光电二极管的光的传输效应可以被最大化。在实施例中，可以基本避免因为绝缘层所导致的光线吸收和/或光线反射。在实施例中，量子效应可以被相对最大化和/或光敏度可以被最大化。附图说明 示例性图1至图5示出根据实施例的制造图像传感器的方法的剖视图。 示例性图6示出根据实施例的图像传感器的平面图。具体实施例方式实施例涉及一种制造图像传感器的方法。示例性图1至图5示出根据实施例的制造图像传感器的方法的剖视图。参照图l，在下衬底110之中和/或之上可形成第一阻挡层121a、金属层120a、第二阻挡层122a、和/或掩模图案130。在实施例中，在下衬底110之中和/或之上可依次形成第一阻挡层121a、金属层120a、第二阻挡层122a、和/或掩模图案130。在实施例中，掩模图案130可充当硬掩模。 根据实施例，在第二阻挡层122a之中和/或之上可形成掩模层、抗反射层和/或5光致抗蚀剂层，这些层可依次形成。在实施例中，可将光致抗蚀剂层选择性地曝光和显影。在实施例中，可用光致抗蚀剂图案作为掩模，对抗反射层和/或掩模层进行蚀刻，并形成掩模图案(例如掩模图案130)。在实施例中，可将剩余的光致抗蚀剂图案和/或抗反射层图案去除。 根据实施例，下衬底110可包括半导体衬底。在实施例中，下衬底110可包括半导体衬底和/或在半导体衬底之中和/或之上形成的多个晶体管。在实施例中，下衬底110可包括半导体衬底、在半导体衬底之中和/或之上形成的多个晶体管、和/或在半导体衬底之中和/或之上形成的覆盖一个或多个晶体管的金属前介电(PMD)层。在实施例中，下衬底110可包括半导体衬底、例如通过离子注入工艺而在半导体衬底之中和/或之上形成的光电二极管区、多个晶体管、和/或在半导体衬底之中和/或之上形成的覆盖一个或多个晶体管的PMD层。 根据实施例，PMD层可包括Si02层。在实施例中，第一阻挡层121a和/或第二阻挡层122a可包括Ta、TaN、TaAlN、TaSiN、Ti、TiN、WN、TiSiN、以及TCu的至少之一。在实施例中，第一阻挡层121a和/或第二阻挡层122a可包括例如使用了上述元素等的单层结构或多层结构。 根据实施例，第一阻挡层121a和/或第二阻挡层122a可将金属层120a的填充特性最大化，该金属层120a可以是铝金属层120a。在实施例中，第一阻挡层121a和/或第二阻挡层122a可以当互连的线宽相对縮小时将互连的可靠性最大化。在实施例中，第一阻挡层121a和/或第二阻挡层122a可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种装置，包括：像素阵列区，形成在半导体衬底之上，所述像素阵列区包括光电二极管和晶体管；逻辑区，形成在所述半导体衬底之上，所述逻辑区包括多个晶体管；金属互连和绝缘层结构，连接到所述晶体管并覆盖所述像素阵列区和所述逻辑区；以及滤色镜层，形成在所述像素阵列区之上，其中，所述像素阵列区的所述绝缘层结构在所述金属互连之间包括气隙。

【技术特征摘要】
KR 2008-10-1 10-2008-0096409一种装置，包括像素阵列区，形成在半导体衬底之上，所述像素阵列区包括光电二极管和晶体管；逻辑区，形成在所述半导体衬底之上，所述逻辑区包括多个晶体管；金属互连和绝缘层结构，连接到所述晶体管并覆盖所述像素阵列区和所述逻辑区；以及滤色镜层，形成在所述像素阵列区之上，其中，所述像素阵列区的所述绝缘层结构在所述金属互连之间包括气隙。2. 如权利要求1所述的装置，其中，所述晶体管布置在所述像素阵列区之上并具有大约为90nm的设计尺度。3. 如权利要求1所述的装置，其中，所述晶体管布置在所述逻辑区之上并具有大约为110nm的设计尺度。4. 如权利要求1所述的装置，其中，所述绝缘层结构包括第一绝缘层，沿着所述金属互连的凹入-凸出部形成在所述半导体衬底的整个表面之上，其中，所述第一绝缘层具有大约为 。至1000/4的厚度；以及200 A第二绝缘层，形成在所述第一绝缘层之上，其中所述第二绝缘层包括所述气隙。5. 如权利要求4所述的装置，其中在所述金属互连之间的间隔大约为0. lliim至O. 16iim之间；以及所述第一绝缘层在所述金属互连之间的间隙大约为0. 06 ii m至0. 11 ii m之间。6. 如权利要求1所述的装置，包括硬掩模，以形成所述金属互连。7. 如权利要求4所述的装置，其中，所述第一绝缘层的厚度大约为2GG A至1...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑伍珍，
申请(专利权)人：东部高科股份有限公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]