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      Cmos圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu)及其制作方法

      文檔序號:7210821閱讀:458來源:國知局
      專利名稱:Cmos圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu)及其制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本發(fā)明涉及一種CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)圖像傳感器集成電 路,尤其涉及一種CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu);此外, 本發(fā)明還涉及該CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu)的制作方 法。
      背景技術(shù)
      近年來,CMOS圖像傳感器(有源像素)技術(shù)迅速發(fā)展。CMOS圖像傳 感器的制造工藝與信號處理芯片的CMOS電路制造工藝完全兼容,因此可 以很方便的將圖像傳感器與信號處理集成在同一芯片上,不僅降低了系統(tǒng) 成本,而且使系統(tǒng)的功耗降低,系統(tǒng)集成方案更加簡單,并更加微型化。在CM0S圖像傳感器集成電路中,后道工序的金屬互連結(jié)構(gòu)對圖像傳 感器的性能有重要的影響。主要體現(xiàn)在金屬互連的層間絕緣材料層的總厚 度對入射光的吸收造成對圖像傳感器的光響應(yīng)性能的影響。集成度的不斷 提高有時(shí)需要增加金屬連線的層數(shù),光電二極管上面的介質(zhì)層厚度隨之增 加,使得圖像傳感器的光響應(yīng)性能顯著降低。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種CMOS圖像傳感器集成電路中的 金屬連線結(jié)構(gòu),它能顯著降低層間介質(zhì)膜厚度并能降低制造成本。為此, 本發(fā)明還要提供該CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu)的制作方法。為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明提供一種CMOS圖像傳感器集成電路中的全屬連線結(jié)構(gòu),包括由全屬阻擋層和僉屬鎢構(gòu)成的第一層金屬連線層, 以及與柵層和硅襯底有源區(qū)互連的接觸孔。所述的第一層金屬連線層和接觸孔是通過刻蝕覆蓋在晶體管柵極上 的層間介質(zhì)膜,形成溝槽和接觸孔,并在溝槽中填入金屬阻擋層和金屬鎢 形成。在所述的層間介質(zhì)膜底部加入刻蝕停止層來實(shí)現(xiàn)所述的第一層金屬 連線層與柵層和硅襯底有源區(qū)的電學(xué)絕緣隔離。本發(fā)明還提供一種CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu)的制作方法,包括如下步驟步驟l,在硅片上完成MOS晶體管、二極管元器件制作的前道工序; 步驟2,在硅片上淀積刻蝕停止層;步驟3,在硅片上淀積層間介質(zhì)膜,并用CMP方法減薄其厚度并使之 表面平坦化;步驟4,用光刻和刻蝕方法,在層間介質(zhì)膜中分別形成溝槽和接觸孔 結(jié)構(gòu);步驟5,在硅片上淀積金屬阻擋層和金屬鎢;步驟6,用CMP方法磨掉或反刻方法刻掉硅片表面的金屬阻擋層和金 屬鉤,留在溝槽和接觸孔中的金屬阻擋層和金屬鎢即構(gòu)成第一層金屬連線 層以及與柵層及硅襯底有源區(qū)的互連接觸,即完成第一層金屬連線層及與 柵層及硅襯底有源區(qū)互連的接觸孔的金屬連線結(jié)構(gòu); 步驟7,再淀積層間介質(zhì)膜,無需額外的CMP平坦化工序,即可進(jìn)行 第二層接觸孔及后續(xù)的集成電路制造工序。歩驟2中,所逑的刻蝕停止層采用單層膜或復(fù)合膜,以保證溝槽與柵 層和硅襯底有源區(qū)的最小隔離厚度,刻蝕停止層的總厚度為200 4000埃, 該單層膜或復(fù)合膜為二氧化硅膜和/或氮化硅膜和/或氮氧化硅膜。步驟3中,淀積厚度為5000 15000埃的層間介質(zhì)膜,并用CMP方法 將其厚度減薄到2000 8000埃使之表面平坦化。步驟4中,所述溝槽的深度與層間介質(zhì)膜上表面到步驟2所述的覆蓋 在柵層上方的刻蝕停止層上表面的距離相當(dāng),所述的接觸孔穿透所述的刻 蝕停止層,到達(dá)柵層及硅襯底有源區(qū)。本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明采用金屬阻擋層和金屬鉤作為第一 層金屬連線層,采用在層間介質(zhì)膜上刻蝕溝槽和接觸孔,然后填入金屬的 方法來實(shí)現(xiàn)第一層金屬連線層并實(shí)現(xiàn)該金屬連線層和柵層及硅襯底有源 區(qū)的互連;利用單層或多層復(fù)合的刻蝕停止層來保證溝槽即該層金屬連線 和下層(即柵層及硅襯底有源區(qū))的電學(xué)絕緣隔離,并有效控制該金屬連 線層和下層(即柵層及硅襯底有源區(qū))的層間寄生電容;在保證與下層的 電學(xué)絕緣和控制層間寄生電容的前提下,最大限度地降低了該金屬連線層 和襯底間層間介質(zhì)膜的厚度。本發(fā)明可以用相對簡單的工藝步驟來完成第 一層的接觸孔和金屬連線層,有效地降低了層間介質(zhì)層的厚度,并能降低 制造成本。
      以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
      對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明


      圖1是本發(fā)明實(shí)施例中步驟3完成后CMOS圖像傳感器中晶體管的結(jié) 構(gòu)示意圖;圖2是本發(fā)明實(shí)施例中步驟4完成后CMOS圖像傳感器中晶體管的結(jié) 構(gòu)示意圖;圖3是本發(fā)明實(shí)施例中步驟6完成后CMOS圖像傳感器中晶體管的結(jié) 構(gòu)示意圖,即本發(fā)明CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu)示意圖。
      具體實(shí)施方式
      本發(fā)明采用如下方法制作CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié) 構(gòu),包括如下步驟步驟1,在硅片上完成MOS晶體管,二極管等元器件制作的前道工序;步驟2,然后在硅片上淀積單層或多層復(fù)合膜,如二氧化硅膜和/或氮 化硅膜和/或氮氧化硅膜,作為刻蝕停止層;步驟3,在硅片上淀積層間介質(zhì)膜,并用CMP方法減薄其厚度并使之 表面平坦化,如圖l所示;步驟4,用光刻和刻蝕方法,在層間介質(zhì)膜中分別形成溝槽和接觸孔 結(jié)構(gòu),溝槽的深度與層間介質(zhì)膜上表面到覆蓋在柵層上方的刻蝕停止層的 上表面的距離相當(dāng),接觸孔則穿透刻蝕停止層,到達(dá)柵層及硅襯底有源區(qū), 如圖2所示;步驟5,在硅片上淀積金屬阻擋層和金屬媽;步驟6,用CMP或反刻方法磨掉硅片表面的金屬阻擋層和金屬鉤,留 在溝槽中的金屬阻擋層和金屬鎢即構(gòu)成第一層金屬連線層以及與柵層及 硅襯底有源區(qū)的互連接觸,即完成第一層金屬連線層及與柵層及硅襯底有
      源區(qū)互連的接觸孔的金屬連線結(jié)構(gòu),如圖3所示;步驟7,再淀積層間介質(zhì)膜,無需額外的CMP平坦化工序,即可進(jìn)行 第二層接觸孔及后續(xù)的集成電路制造工序。本發(fā)明采用金屬阻擋層和金屬鎢作為第一層金屬連線層,采用在層間 介質(zhì)膜上刻蝕溝槽和接觸孔,然后填入金屬的方法來實(shí)現(xiàn)第一層金屬連線 層并實(shí)現(xiàn)該金屬連線層和柵層及硅襯底有源區(qū)的互連;利用單層或多層復(fù) 合的刻蝕停止層來保證溝槽即該層金屬連線和下層(即柵層及硅襯底有源 區(qū))的電學(xué)絕緣隔離,并有效控制該金屬連線層和下層(即柵層及硅襯底 有源區(qū))的層間寄生電容;在保證與下層的電學(xué)絕緣和控制層間寄生電容 的前提下,最大限度地降低了該金屬連線層和襯底間層間介質(zhì)膜的厚度。 本發(fā)明可以用相對簡單的工藝步驟來完成第一層的接觸孔和金屬連線層, 有效地降低了層間介質(zhì)膜的厚度,并能降低制造成本。
      權(quán)利要求
      1、一種CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu),其特征在于,包括由金屬阻擋層和金屬鎢構(gòu)成的第一層金屬連線層,以及與柵層和硅襯底有源區(qū)互連的接觸孔。
      2、 如權(quán)利要求1所述的CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu), 其特征在于,所述的第一層金屬連線層和接觸孔是通過刻蝕覆蓋在晶體管 柵極上的層間介質(zhì)膜,形成溝槽和接觸孔,并在溝槽中填入金屬阻擋層和 金屬鉤形成。
      3 、如權(quán)利要求2所述的CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu), 其特征在于,在所述的層間介質(zhì)膜底部加入刻蝕停止層來實(shí)現(xiàn)所述的第一 層金屬連線層與柵層和硅襯底有源區(qū)的電學(xué)絕緣隔離。
      4、一種如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的CMOS圖像傳感器集成電路中的 金屬連線結(jié)構(gòu)的制作方法,包括如下步驟步驟l,在硅片上完成MOS晶體管、二極管元器件制作的前道工序;步驟2,在硅片上淀積刻蝕停止層;步驟3,在硅片上淀積層間介質(zhì)膜,并用CMP方法減薄其厚度并使之 表面平坦化;步驟4,用光刻和刻蝕方法,在層間介質(zhì)膜中分別形成溝槽和接觸孔 結(jié)構(gòu);步驟5,在硅片上淀積金屬阻擋層和金屬與;步驟6,用CMP方法磨掉或反刻方法刻掉硅片表面的金屬阻擋層和金 屬鎢,留在溝槽和接觸孔中的金屬阻擋層和金屬鉤即構(gòu)成第一層金屬連線層以及與柵層及硅襯底有源區(qū)的互連接觸,即完成第一層金屬連線層及與 柵層及硅襯底有源區(qū)互連的接觸孔的金屬連線結(jié)構(gòu);步驟7,再淀積層間介質(zhì)膜,無需額外的CMP平坦化工序,即可進(jìn)行第二層接觸孔及后續(xù)的集成電路制造工序。
      5、 如權(quán)利要求4所述的CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線方法, 其特征在于,步驟2中,所述的刻蝕停止層采用單層膜或復(fù)合膜,以保證 溝槽與柵層和硅襯底有源區(qū)的最小隔離厚度,刻蝕停止層的總厚度為 200 4000埃,該單層膜或復(fù)合膜為二氧化硅膜和/或氮化硅膜和/或氮氧 化硅膜。
      6、 如權(quán)利要求4所述的CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線方法, 其特征在于,步驟3中,淀積厚度為5000 15000埃的層間介質(zhì)膜,并用 CMP方法將其厚度減薄到2000 8000埃使之表面平坦化。
      7、 如權(quán)利要求4所述的CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線方法, 其特征在于,步驟4中,所述溝槽的深度與層間介質(zhì)膜上表面到覆蓋在柵 層上方的步驟2所述的刻蝕停止層上表面的距離相當(dāng),所述的接觸孔穿透 所述的刻蝕停止層,到達(dá)柵層及硅襯底有源區(qū)。
      全文摘要
      本發(fā)明公開了一種CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu)。該金屬連線結(jié)構(gòu)包括由金屬阻擋層和金屬鎢構(gòu)成的第一層金屬連線層,以及與柵層及硅襯底有源區(qū)互連的接觸孔。該金屬連線層通過刻蝕覆蓋在晶體管柵極層上的層間介質(zhì)膜,形成溝槽和接觸孔,并在溝槽中填入金屬阻擋層和金屬鎢形成。在層間介質(zhì)膜底部加入刻蝕停止層來實(shí)現(xiàn)第一層金屬連線層與柵層及硅襯底有源區(qū)的電學(xué)絕緣隔離。本發(fā)明還公開了上述CMOS圖像傳感器集成電路中的金屬連線結(jié)構(gòu)的制作方法。本發(fā)明可以用相對簡單的工藝步驟來完成金屬連線和接觸孔結(jié)構(gòu),能降低層間介質(zhì)膜厚度并能降低制造成本。
      文檔編號H01L27/146GK101150136SQ20061011615
      公開日2008年3月26日 申請日期2006年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月18日
      發(fā)明者杰 李, 李文強(qiáng), 趙立新 申請人:格科微電子(上海)有限公司;格科微電子有限公司
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