形成图像传感器的金属线的方法技术

本发明专利技术公开了一种形成金属线的方法，特别是形成图像传感器的金属线的方法。所述方法包括：制备具有第一金属线的半导体衬底，对第一金属线实施氧化工艺，实施氧化物移除工艺以移除氧化工艺中产生的氧化物，在金属线上形成蚀刻停止层，在第一金属线上形成层间介电层，在层间介电层上形成镶嵌图案，和在镶嵌图案中形成与第一金属线相连的第二金属线。用于第一金属线的氧化工艺可包括使用包含氧的溶液的过氧化氢处理工艺。氧化物移除工艺可通过使用草酸（ＨＯＯＣ－ＣＯＯＨ）溶液实施。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
CMOS图像传感器是嵌有集成电路的半导体器件，其通常具有数十万至数百万像素 以将光能转化为电信号，使得在图像传感器中将人或者物的原始影像转化为电信号。 图1是显示根据相关技术的图像传感器的结构的图。 参考图l，半导体衬底ll中形成有光电二极管PD，其上形成有多层金属线结构，所 述多层金属线结构包括多个层间介电层ILD1、 MD1、 MD2、 MD3和ILD2，以及层间介电层 内的金属线M1、M2、M3和M4。 滤色器层20在最上面的层间介电层ILD2上形成以对应于PD，微透镜30在滤色器 层20上形成，其也对应于PD。 蚀刻停止层12通常在金属线和层间介电层之间形成为层状，用于实施形成金属 线和连接金属线的通路的双镶嵌工艺。 例如，当金属线包括铜时，通过双镶嵌工艺形成通路和金属线。与铝互连相比，可 更容易地减小铜互连的厚度，所以与铝互连相比铜互连得到更广泛的应用。因此，随着图像 传感器变得更加高度集成，而且持续地包括大量金属线和层间介电层，当形成微透镜时铜 互连可有利地改善微透镜和光电二极管之间的距离。 此外，因为在通过双镶嵌工艺形成铜线中使用的蚀刻停止层可包括透光特性不如 用于绝缘层的二氧化硅(Si02)的氮化硅(Si3N4)或碳化硅(SiC)，所以光特性可劣化。 换言之，氮化硅和碳化硅的折射率分别为约2. 1和约2. 4。因此，如果在由折射率 为约1. 5的二氧化硅形成的绝缘层之间形成具有高折射率的蚀刻停止层时，光被大量金属 线层(由于大量蚀刻停止层)反射，使得光损失增加。
技术实现思路
本专利技术的实施方案提供形成金属线的方法，能够改善光电二极管光接收特性。根据一个实施方案，一种形成金属线的方法包括制备具有第一金属线的半导体衬底，对第一金属线实施氧化工艺，实施氧化物移除工艺以移除在氧化工艺中产生的氧化物，仅仅在金属线上形成蚀刻停止层，在包括蚀刻停止层的第一金属线上形成层间介电层，在层间介电层上形成镶嵌图案，和在镶嵌图案中形成与第一金属线相连的第二金属线。 在一个实施方案中，用于第一金属线的氧化工艺包括使用包含氧的溶液的过氧化氢处理工艺。 在另一实施方案中，氧化物移除工艺通过使用草酸(HOOC-COOH)溶液而实施。 附图说明 图1是显示根据相关技术的图像传感器的结构的图；禾口 图2 8是说明根据一个实施方案的截面图。具体实施例方式以下，将参考附图详细描述的实施方案。 在实施方案的描述中，应理解，当层(或膜)称为在另一层或衬底上时，其可直接在所述另一层或衬底上，或者也可存在中间层。此外，应理解，当层被称为在另一层下时，其可以直接在所述另一层下，或者也可存在一个或更多个中间层。另外，也应理解，当层被称为在两层之间时，其可以是在所述两层之间仅有的层，或也可存在一个或更多个中间层。 应理解，本专利技术实施方案的附图和描述已经进行简化以说明与清楚理解本专利技术相关的元件，而为了简洁的目的，将公知的其它元件省略。本领域技术人员应理解，为了实施本专利技术，其它元件可以是期望的和/或需要的。然而，由于这样的元件为本领域所公知，并且由于它们并不有利于更好地理解本专利技术，所以本专利技术中没有提供这样的元件的描述。 参考图2，可制备具有多个半导体结构(未显示)的半导体衬底101，并且在半导体衬底101上沉积第一层间介电层110。第一层间介质层110可包括硼磷硅酸盐玻璃(BPGS)、磷硅酸盐玻璃(PSG)、未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)、氟代硅酸盐玻璃(FSG)、 Si(^层或者通过将Si(^与氢(H)、氟(F)或者碳(C)结合而形成的氧化物层。 半导体衬底101的半导体结构可包括但不限于光电二极管、晶体管、结层、导电层和绝缘层，并可通过本领域技术人员公知的技术形成。 在形成第一层间介质层110之后，可另外实施平坦化工艺。平坦化工艺可为化学机械抛光(CMP)技术。 然后通过光刻工艺使第一层间介质层110图案化，由此形成接触孔(未显示)和接触孔上的沟槽。半导体结构之一的顶表面可通过接触孔暴露。在这种情况下，在与光电二极管非重叠区处形成接触孔和沟槽。通过在与光电二极管非重叠区处形成用于通路的接触孔和用于金属线的沟槽，可抑制从外部入射到光电二极管上的光受到在接触孔和沟槽中形成的金属层的影响。 沿着包含接触孔和沟槽的半导体结构的整个顶表面的台阶形成第一阻挡层115。第一阻挡层115可包括以下中的至少一种钽(Ta)、氮化钽(TaN)、碳化钽(TaC)、氮化钽铝(TaAlN)、氮化钽硅(TaSiN)、硅化钽(TaSi2)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、氮化钛硅(TiSiN)、氮化鸨(WN)、氮化鸨硼(WBN)、碳化鸨(WC)、钴(Co)、硅化钴(CoSi》、或者它们中的至少两层的堆叠结构。如果第一阻挡层115具有Ti/TiN的堆叠结构，则Ti层可用作粘附层。这是因为TiN层由于较差的粘合性而与下层的粘合强度低。 根据一个实施方案，第一阻挡层115可通过例如物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)或者原子层沉积(ALD)来沉积。此后，可在具有第一阻挡层115的所得结构上形成第一金属线120。 优选地，沉积用于第一金属线120的材料使得在接触孔中不产生空隙。用于第一金属线120的材料可通过例如CVD、PVD、ALD、化学镀技术或者电镀技术而沉积。 金属线120可由导电金属材料形成。金属线120可包括铝(Al)、鸨(W)、铜(Cu)或者铂(Pt)。同时，在一个实施方案中，沉积用于第一金属线120的导电金属材料之前，可在接触孔中沉积籽层(seed layer)。籽层可包括Cu或者Cu的合金。Cu的合金可包括但不限于镁(Mg)、锡(Sn)、Al、钯(Pd)、Ti、铌(Nb)、铪(Hf)、锆(Zr)、锶(Sr)、锰(Mn)、镉(Cd)、锌(Zn)或者银(Ag)。 此后，参考图3，第一金属线120的上部可通过氧化工艺而氧化。 例如，用于第一金属互连120的氧化工艺可包括使用包含氧的溶液的处理工艺。通过氧化工艺，氧化铜(铜氧化物)层121形成为从第一金属线120的顶表面开始计的预定深度。 氧化工艺可为使用H202溶液的过氧化氢处理工艺。 此后，参考图4，铜氧化物层121通过氧化物移除工艺从第一金属线120的顶表面移除。 氧化物移除工艺可通过将草酸倾倒在半导体衬底101上而实施。在一个具体的实施方案中，浓度为0. 1%的H00C-C00H溶液可以以1. Olsccm的流量倾倒到旋转的半导体衬底101上，持续30秒钟。H00C-CC0H不与铜形成结合至金属的配合物，而与铜氧化物形成螯合物。为此，H00C-C00H可溶解铜氧化物121而不损伤未氧化的铜层的表面。 因此，在不损伤第一金属线120的主体情况下，铜氧化物层121被氧化，使得在第一金属线120和第一层间介电层110之间产生具有预定深度的台阶111，如图4所示。 根据铜氧化物层121的厚度，可调节H00C-C00H的使用量以及倾倒H00C-C00H的时间。 参考图5，在已经移除铜氧化物层121的区域上沉积第一蚀刻停止层130。第一蚀刻停止层130可防止第一金属线120在后续工艺中形成通孔时受到损伤。第一蚀刻停止层130可包括具有导电性和对氧化物层具有高蚀刻选择性的氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成金属线的方法，包括：制备具有第一金属线的半导体衬底；对所述第一金属线实施氧化工艺；实施氧化物移除工艺以移除在所述氧化工艺中产生的所述第一金属线的氧化物；在所述金属线上形成蚀刻停止层；在包含所述蚀刻停止层的所述第一金属线上形成层间介电层，和在所述层间介电层上形成镶嵌图案；和在所述镶嵌图案中形成与所述第一金属线相连的第二金属线。

【技术特征摘要】
KR 2008-11-7 10-2008-0110254一种形成金属线的方法，包括制备具有第一金属线的半导体衬底；对所述第一金属线实施氧化工艺；实施氧化物移除工艺以移除在所述氧化工艺中产生的所述第一金属线的氧化物；在所述金属线上形成蚀刻停止层；在包含所述蚀刻停止层的所述第一金属线上形成层间介电层，和在所述层间介电层上形成镶嵌图案；和在所述镶嵌图案中形成与所述第一金属线相连的第二金属线。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：金相喆，
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]