專利名稱：光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和制造光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和制造這樣的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，具體來說，涉及包括用于抑制布線材料擴散到層間絕緣膜中的擴散抑制膜的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，并涉及制造這樣的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法。
背景技術(shù)：
近年來，已經(jīng)廣泛地開發(fā)了使用MOS晶體管的MOS型的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。在這樣的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，正在開發(fā)縮小像素的大小并增大像素的數(shù)量的實現(xiàn)方法。追隨這一趨勢，正在研究采用將布線材料從鋁改變?yōu)殂~的方法。
作為使用銅布線的現(xiàn)有技術(shù)的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，已提出了如在專利文獻I (日本專利申請公開出版物N0.2005-311015)中公開的這樣的結(jié)構(gòu)。在銅布線用于一般的半導(dǎo)體器件中的情況下，由于一般被用作層間絕緣膜的氧化物膜中的擴散系數(shù)比較大，因此，必須配置用于抑制銅擴散的擴散抑制層。作為銅布線的上層的擴散抑制膜，在許多情況下使用SiN膜。此外，在布線材料的層間絕緣膜中的擴散系數(shù)比較大的情況下，必須使用SiN膜，而不限于銅的情況。
然而，在光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中使用了擴散抑制膜的情況下，導(dǎo)致層間絕緣膜和擴散抑制膜的多層結(jié)構(gòu)。通過基于由這樣的多層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的層間絕緣膜和擴散抑制膜之間的界面處的反射或多重干涉的影響，入射到光電轉(zhuǎn)換元件上的光量降低。因此，在專利文獻I中，去除了對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域中的擴散抑制膜。
通過去除擴散抑制膜，可以減小由于在層間絕緣膜和擴散抑制膜之間的界面處的反射或多重干涉的影響而導(dǎo)致的入射光量降低的程度。然而，諸如用于去除光接收單元上的擴散抑制膜的光刻和蝕刻之類的工藝增多。此外，存在在等離子氣體環(huán)境中進行蝕刻的許多情況。在這樣的情況下，存在對于光電轉(zhuǎn)換元件的蝕刻損壞會導(dǎo)致光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的特性降低的情況。
此外，在如專利文獻I所描述的去除了擴散抑制膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域的情況下，難以維持共面性。因而，在透鏡被置于對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域內(nèi)的情況下，或在配置了濾色鏡的情況下，形成表面必須是平坦的。進一步產(chǎn)生了形成層間絕緣膜或平坦化膜的必要性。在這樣的膜層疊在一起的情況下，光接收單元中的總的膜厚度增大，以致于擔(dān)心入射光量會減少。這樣的擔(dān)心不僅限于最上面的布線上的擴散抑制膜，而且對于相對于它下面的布線層的擴散抑制膜也會類似地發(fā)生。尤其是在最上面的布線層的情況下，其影響是大的。
鑒于上述問題，本發(fā)明的一個目的是提供合適的聚光結(jié)構(gòu)，以便在即使提供了用于抑制布線材料擴散的擴散抑制膜的 情況下，擴散抑制膜和層間絕緣膜的總的膜厚度也不會增大。
此外，本發(fā)明的一個目的是提供在即使提供了擴散抑制膜的情況下也能夠通過簡單的過程減小入射光量降低程度的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，以及制造這樣的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法。發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備是包括下列各項的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備:置于半導(dǎo)體襯底上的光電轉(zhuǎn)換元件；以及多層布線結(jié)構(gòu)，該多層布線結(jié)構(gòu)包括在半導(dǎo)體襯底上方配置的多個布線層，所述多個布線層被配置為以便在它們之間夾著層間絕緣膜，
其中，至少在最上面的一個布線層上配置擴散抑制膜，擴散抑制膜用于抑制形成最上面的布線層的材料的擴散，
擴散抑制膜覆蓋最上面的布線層和層間絕緣膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域，以及
相對于擴散抑制膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域配置有透鏡，以便該透鏡由最上面的布線層上配置的擴散抑制膜的一部分制成，或直接與最上面的布線層上配置的擴散抑制膜接觸。
通過下面的結(jié)合附圖進行的描述，本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將變得顯而易見，在附圖中，類似的附圖標(biāo)記在所有圖中表示相同或類似的部分。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一示例性實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的光接收單元的外周的截面圖。
圖2是用于描述制造圖1中所示的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法的截面圖。
圖3是用于描述制造圖1中所示的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法的截面圖。
圖4是用于描述制造圖1中所示的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法的截面圖。
圖5是用于描述制造圖1中所示的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法的截面圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的像素區(qū)的截面視圖。
圖7是用于描述制造圖6中所示的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法的截面圖。
圖8是用于描述制造 圖6中所示的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法的截面圖。
圖9是用于描述制造圖6中所示的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法的截面圖。
圖10是本發(fā)明的第三示例性實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面視圖。
圖11是本發(fā)明的第三示例性實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的平面布置圖。
圖12是本發(fā)明的第四示例性實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面圖。
圖13是本發(fā)明的第四實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的變型例的截面圖。
并入本說明書并構(gòu)成本說明書的一部分的附圖示出了本發(fā)明的實施例，并且與說明書一起，用于說明本發(fā)明的原理。
具體實施方式
下面將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選的示例性實施例。
(第一示例性實施例)
圖1示出了本發(fā)明的第一示例性實施例中的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)。應(yīng)該注意的是，在對本實施例的詳細(xì)配置的描述和相應(yīng)的圖中，將省略在半導(dǎo)體襯底上形成的元件區(qū)域和元件隔離區(qū)域等等的描述，以便簡化描述。
在半導(dǎo)體襯底111中，布置了多個光電二極管112，每一個光電二極管112都充當(dāng)用于執(zhí)行光電轉(zhuǎn)換的光電轉(zhuǎn)換元件。布置有這樣的光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域被稱為像素區(qū)。此夕卜，在半導(dǎo)體襯底111上方布置了稍后將描述的包括埋于層間絕緣膜中的布線層114、117的多層布線結(jié)構(gòu)。
在半導(dǎo)體襯底的上表面上，布置了第一層間絕緣膜113?？梢允褂醚趸枘ぷ鳛榈谝粚娱g絕緣膜113。第一布線層114嵌入在第一層間絕緣膜中。通過在第一層間絕緣膜113中形成溝，以將諸如銅之類的導(dǎo)體埋到此溝中，通過CMP工藝(鑲嵌工藝，damasceneprocess)去除溝部分之外的導(dǎo)體,從而形成此第一布線層114。
此外，還配置了第一擴散抑制膜115，用于覆蓋第一布線層，并用于抑制形成第一布線層的材料的擴散。作為擴散抑制膜，可以使用氮化硅膜或碳化硅膜。此第一擴散抑制膜115被配置為使得在對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域中有選擇地去除膜體，如此降低了在層間絕緣膜和擴散抑制膜之間的界面處的入射光的反射。
此外，還在第一擴散抑制膜115上配置了包含氧化硅膜的第二層間絕緣膜116。此夕卜，充當(dāng)最上面的布線層的第二布線層117被埋于第二層間絕緣膜116中作為布置于像素區(qū)的布線層。此第二布線層也可以通過類似于第一布線層的形成工藝的形成工藝來形成。
在第二布線層117的上部配置了氮化硅膜118作為第二擴散抑制膜。此外，在第二擴散抑制膜上的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域中配置了對應(yīng)于每一個光電轉(zhuǎn)換元件的層內(nèi)透鏡119。此外，氮化硅膜還充當(dāng)?shù)诙U散抑制膜和保護膜。
在本實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，在對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域內(nèi)也配置了布置于多層布線結(jié)構(gòu)的最上面的布線層上的擴散抑制膜，并配置了利用擴散抑制膜的透鏡。作為替換方案，透鏡可以置于通過不同于擴散抑制膜的層直接與擴散抑制膜接觸的狀態(tài)。由于擴散抑制膜被配置為覆蓋層間絕緣膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域，因此，不會發(fā)生由于去除了擴散抑制膜而產(chǎn)生的偏離。結(jié)果，可以形成具有這樣的配置的透鏡。
如此，可以省略只去除擴散抑制膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件區(qū)域的區(qū)域的工序，以及形成進一步置于其上層的層間絕緣膜的工序。這里，對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域是對應(yīng)于當(dāng)光入射到光電轉(zhuǎn)換設(shè)備上 時的光路的區(qū)域。相應(yīng)地，沒有被遮光部件進行遮光的部分對應(yīng)于像素區(qū)內(nèi)的此區(qū)域。通過配置透鏡，可以增強光接收單元(光電轉(zhuǎn)換元件)上的入射效率。
現(xiàn)在將描述制造本實施例中的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法。將描述其中銅被用作布線材料并且線路被埋于層間絕緣膜中的結(jié)構(gòu)。
首先，在半導(dǎo)體襯底上方形成多個半導(dǎo)體區(qū)域以及用于隔離它們之間的元件的元件隔離區(qū)，其中每一個半導(dǎo)體區(qū)域都充當(dāng)光電轉(zhuǎn)換元件112和晶體管(未示出)的電極區(qū)域。
此外，在半導(dǎo)體襯底上形成充當(dāng)晶體管的柵電極的多晶硅(未示出)，通過CVD工藝(化學(xué)蒸汽淀積工藝)來淀積氧化硅膜。此后，通過CMP工藝(化學(xué)機械拋光工藝)來實現(xiàn)平坦化，從而形成第一層間絕緣膜113。
接下來，通過鑲嵌工藝，第一銅線114被埋入第一層間絕緣膜中(圖2)。此后，通過氮化硅膜，在整個表面上形成第一擴散抑制膜115，此后，通過光刻技術(shù)和干蝕刻技術(shù)，去除對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域中配置的擴散抑制膜115 (圖3)。然而，在擴散抑制膜115和層間絕緣膜之間的折射率差別不是那么大的情況下，擴散抑制膜115可以按照原樣保留。
接下來，通過CVD工藝形成氧化硅膜以形成第二層間絕緣膜116。在希望減小在形成第二層間絕緣膜時的第一擴散抑制膜的偏離的影響的情況下，可以通過CPM工藝平坦化第二層間絕緣膜。
接下來，通過像素區(qū)內(nèi)的鑲嵌工藝形成充當(dāng)最上面的布線層的第二布線層117(圖4)。此外，還通過CVD工藝形成充當(dāng)?shù)诙U散抑制膜的氮化硅膜118。由于使第二擴散抑制膜還作為保護膜，因此，使其膜厚度比第一擴散抑制膜的厚度更厚，以增強保護功能(圖5)。此外，為了增強保護特性，還需要如此配置第二擴散抑制膜，以便覆蓋包括對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域的整個表面。
此后，通過在對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域內(nèi)使用光刻技術(shù)和干蝕刻技術(shù)，形成層內(nèi)透鏡119，從而形成本實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
應(yīng)該注意的是，雖然在本實施例中被省略，但是可以在第一層間絕緣膜113和半導(dǎo)體襯底111之間使用防反射膜，以便降低入射光在層間絕緣膜和半導(dǎo)體襯底之間的界面處的反射。作為防反射膜，例如可以使用氮化硅膜。此外，在形成銅布線中，可以通過使用單鑲嵌工藝和雙鑲嵌工藝中的任何一種來形成這樣的銅布線，布線層的數(shù)量不限于兩個。
此外，盡管作為層內(nèi)透鏡119形成凸透鏡，但是也可以使用凹透鏡。此外，作為形成透鏡的方法，厚厚地形成充當(dāng)?shù)诙U散抑制膜的氮化硅膜，此后將具有透鏡形狀的光致抗蝕劑圖案對于氮化硅膜進行轉(zhuǎn)印。如此，可以使氮化硅膜的一部分具有透鏡形狀。如此，可以進一步縮短工序步驟。此外，本實施例還可以類似地應(yīng)用于其中在層內(nèi)透鏡的上部按場合需要而提供濾色鏡或微透鏡的結(jié)構(gòu)。由于也在這樣的配置中在對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域內(nèi)也沒有去除第二擴散抑制膜，因此，可以配置這些部件，而不單獨地提供層間絕緣膜或平坦化膜。如此，可以縮小設(shè)備的高度。此外，由于第二擴散抑制膜被配置為覆蓋對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域，因此，可以提供兼作保護膜和擴散抑制膜的結(jié)構(gòu)。如此，可以去除可使擴散抑制膜接受圖案化的工序步驟，而同時保持作為保護層的功能。
(第二實施例)
圖6是本發(fā)明的第二示例性實施例中的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面結(jié)構(gòu)圖。本實施例是第一實施例的變型例。在其中埋入了最上面的布線層的層間絕緣膜(氧化硅膜)和其上部配置的擴散抑制膜(氮化硅膜)之間的界面處，配置了防反射膜(氮氧化硅膜)。氮氧化硅膜用于抑制入射光在氧化硅膜216和氮化硅膜219之間的界面處的反射。相應(yīng)地，防反射膜不限于氮氧化硅膜，而是可以采用用于降低界面處的反射的任何材料。
將描述本實施例的制造方法。首先形成第一布線層214、并隨后形成第一擴散抑制膜215的工序步驟類似于第一實施例的工序步驟。
此后，通過CVD工藝形成氧化硅膜216。在希望減小第一擴散抑制膜215的偏離的影響的情況下，通過CMP工藝執(zhí)行平坦化。
然后，通過CVD工藝在氧化硅膜216 (層間絕緣膜)上形成氮氧化硅膜218 (圖7)。如此，形成了氧化硅膜216和氮氧化硅膜218的雙層結(jié)構(gòu)(層疊結(jié)構(gòu))。即，在層間絕緣膜上形成了用于降低入射光在層 間絕緣膜和擴散抑制膜之間的界面處的反射的防反射膜。如此，形成了層間絕緣膜和防反射膜的層疊結(jié)構(gòu)。此后，對于布置了雙層結(jié)構(gòu)的線路的區(qū)域，執(zhí)行蝕刻。如此，形成了布線溝210 (圖8)。此時，同時，也可以通過蝕刻(雙鑲嵌)形成通孔部分。此外，還通過電鍍在布線溝210和通孔中形成銅，以通過CMP工藝去除溝210部分之外的銅，從而形成第二布線層217 (圖9)。此外，還形成充當(dāng)保護膜和第二布線層的材料的擴散抑制膜的氮化硅膜219。此外，還在氮化硅膜219上的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域內(nèi)形成層內(nèi)透鏡220。如此，提供了圖6的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
在本實施例中，在形成了第二層間絕緣膜216的氧化硅膜和第二布線層217上的氮化硅膜219之間布置了通過氮氧化硅膜制成的防反射膜218。如此，抑制了氧化硅膜216和氮化硅膜219之間的界面上的反射。結(jié)果，可以進一步降低光損失。
此外，根據(jù)本實施例的制造方法，在形成氧化硅膜216和氮氧化硅膜218的雙層結(jié)構(gòu)并且此后形成布線溝的工序步驟中，也與氧化硅膜同時蝕刻防反射膜。如此，可以縮短工序步驟。結(jié)果，可以在其中沒有配置包括對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的光接收單元的區(qū)域的布線層的整個區(qū)域(沒有形成布線溝的區(qū)域)內(nèi)，形成防反射膜。
(第三實施例)
圖10和11分別是本發(fā)明的第三示例性實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面圖和平面布置圖。首先將描述圖11的平面布置圖。
本實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括光 電轉(zhuǎn)換區(qū)域811。使從單個光電轉(zhuǎn)換元件中讀出的信號的單位作為一個像素，其中配置了光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域也可以叫做像素區(qū)。像素是用于將信號從光電轉(zhuǎn)換元件讀出到輸出線的單個光電轉(zhuǎn)換元件和元件集的最小單位。在此元件集內(nèi)，包括了諸如傳輸MOS晶體管之類的傳輸單元，諸如放大器MOS晶體管之類的放大器單元，以及諸如復(fù)位MOS晶體管之類的復(fù)位單元。盡管在相鄰光電轉(zhuǎn)換元件中，可以共享那些元件，在此情況下，像素也是由用于讀出單個光電轉(zhuǎn)換元件的信號的元件集的最小單位進行定義的。
光電轉(zhuǎn)換設(shè)備進一步包括信號處理電路812，用于放大從光電轉(zhuǎn)換區(qū)域讀出的信號。應(yīng)該注意的是，信號處理電路812不限于放大器電路，也可以是用于通過CDS處理去除像素噪聲的電路。此外，信號處理電路812可以是用于僅僅將并行地從多個列中讀出的信號轉(zhuǎn)換為串行信號的電路。光電轉(zhuǎn)換設(shè)備進一步包括用于驅(qū)動置于像素區(qū)域內(nèi)的MOS晶體管的垂直移位寄存器813，以及用于驅(qū)動信號處理電路的MOS晶體管的水平移位寄存器814。電路組件812到814可以包括在外圍電路內(nèi)。配置了這些電路組件的區(qū)域被稱為外圍電路區(qū)域。一般而言，可以說，這些外圍電路用于控制從光電轉(zhuǎn)換元件輸出的信號。此外，在其中在光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中執(zhí)行AD轉(zhuǎn)換的情況下，可以在其內(nèi)包括AD轉(zhuǎn)換電路。在同一個半導(dǎo)體襯底上方配置像素區(qū)811和外圍電路812到814。
現(xiàn)在將參照圖10進行描述。在半導(dǎo)體襯底311上配置了像素區(qū)312，在該像素區(qū)，以陣列形式配置了多個光電二極管314，每一個都充當(dāng)光電轉(zhuǎn)換元件。此像素區(qū)312是圖11中的對應(yīng)于像素區(qū)811的區(qū)域。
此外，在同一個襯底上還配置了外圍電路313。此外圍電路313對應(yīng)于圖11中的外圍電路812到814中的任何一個或全部。外圍電路區(qū)域的布線層的數(shù)量大于像素區(qū)的布線層的數(shù)量。
將描述制造本實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法。由于可以通過使用第一實施例的工序步驟等來實現(xiàn)直到形成充當(dāng)像素區(qū)的最上面的布線層的第二布線層320的工序步驟，因此，將不再對它們進行描述。
在形成第二布線層320之后，形成用于覆蓋第二布線層320并充當(dāng)擴散抑制膜的氮化硅膜321。在外圍電路區(qū)域313中，使此第一氮化硅膜321充當(dāng)層間絕緣膜。在第一氮化娃膜321處形成第一插塞(via pulg) 322,以在外圍電路區(qū)域313內(nèi)進一步形成第三布線層323。希望使用鋁作為第三布線層的布線材料。使用鋁的原因是，通過第三布線層來形成用于電連接到外部的焊盤，因而與銅相比，焊盤和用于電連接到外部設(shè)備的布線之間的連接是容易的。
然后，在第三布線層323上形成包含第二氮化硅膜324的保護膜。
相應(yīng)地，使像素區(qū)具有其中第一氮化硅膜321和第二氮化硅膜324層疊在一起的結(jié)構(gòu)。此外，通過如上所述的對于氮化硅膜的層疊結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)印蝕刻，形成層內(nèi)透鏡325。
在本實施例中的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備中，使像素區(qū)的最上面的布線層上的氮化硅膜兼作擴散抑制膜和外圍電路區(qū)域的層間絕緣膜。也是在本實施例中，可以省略只去除擴散抑制膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域的工序步驟。結(jié)果，形成當(dāng)已經(jīng)去除了擴散抑制膜時所必要的層間絕緣膜也變得不必要。因此，可以減小像素區(qū)的光電轉(zhuǎn)換元件上的總的膜厚度。此外，通過形成層內(nèi)透鏡，可以增強光接收單元上的入射效率。
此外，由于在外圍電路區(qū)域內(nèi)，第二和第三布線層之間配置的層間絕緣膜充當(dāng)?shù)弈螌?，因此，形成連接窗(via contact)變得容易。
現(xiàn)在將描述制造本實施例中的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法。
在半導(dǎo)體襯底311上，形成像素區(qū)312以及外圍電路區(qū)域313，在該像素區(qū)，以陣列形式配置光電轉(zhuǎn)換元件。通過與現(xiàn)有技術(shù)相同的工藝形成構(gòu)成了外圍電路的光電轉(zhuǎn)換元件和晶體管就足夠了。通過利用例如CVD工藝淀積氧化硅膜，此后通過CMP工藝平坦化該氧化娃膜，形成第一層間絕緣膜316。
接下來，通過鑲嵌工藝，將第一布線層317埋入第一層間絕緣膜316中。進而，在整個表面上形成第一擴散抑制膜318，此后，通過光刻技術(shù)和干蝕刻技術(shù)等等，去除光接收單元上的這部分。
可以在外圍電 路區(qū)域的整個表面上方形成外圍電路區(qū)域的第一擴散抑制膜318。進而，例如通過CVD工藝形成包含氧化硅膜的第二層間絕緣膜319。在形成第二層間絕緣膜319時，在希望抑制第一擴散抑制膜318的偏離的影響的情況下，可以通過CMP工藝來平坦化第二層間絕緣膜319。
接下來，通過鑲嵌工藝，形成充當(dāng)像素區(qū)域內(nèi)的最上面的布線層的第二布線層320。接下來，通過CVD工藝，形成充當(dāng)擴散抑制膜和第三層間絕緣膜的第一氮化硅膜321。此后，在外圍電路區(qū)域內(nèi)，在氮化硅膜321上形成第一插塞。此后，形成第三布線層323，然后在像素區(qū)和外圍電路區(qū)域的整個區(qū)域上形成第二氮化硅膜324。
此后，在像素區(qū)內(nèi)層疊的第一和第二氮化硅膜321和324用于在對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域內(nèi)形成層內(nèi)透鏡325，從而形成本實施例中的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。
在本實施例中，像素區(qū)包括兩層的布線層，而外圍電路區(qū)域包括三層的布線層。外圍電路區(qū)域中的布線層的數(shù)量大于像素區(qū)中的布線層的數(shù)量。進而，如此配置外圍電路區(qū)域，以便包括雙層的銅布線層和單層的鋁布線層。此外，像素區(qū)的布線層的數(shù)量不限于兩層。此外，在外圍電路部分中，相對于像素區(qū)中配置的布線層的上層的布線材料不限于鋁。在外圍電路區(qū)域中，通過相對于像素區(qū)域的最上面的布線層的上層上的氮化硅膜所形成的中間絕緣膜，可以形成多個銅布線。
(第四實施例)
在上面所提及的第一到第三實施例中，已經(jīng)描述了在像素區(qū)的最上面的布線層上配置的擴散抑制膜。在第四實施例中，將描述多層布線結(jié)構(gòu)的最上面的布線層之外的布線層及其擴散抑制膜。
圖12示出了本發(fā)明的第四實施例的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的截面圖。在本實施例中，采用了這樣的結(jié)構(gòu):相對于第二實施例的配置，在像素區(qū)的最上面的布線層之外的布線層(例如，第一布線層)的擴散抑制膜，以及與該擴散抑制膜接觸的層間絕緣膜之間，提供了防反射膜。進而，還采用了這樣的配置，將此擴散抑制膜置于在對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域也不接受圖案化的狀態(tài)。根據(jù)這樣的配置，可以消除對第一擴散抑制膜進行圖案化的工序步驟。如此，可以有助于工序的進行。此外，不存在在蝕刻第一擴散抑制膜時產(chǎn)生的蝕刻損壞會被傳到光電轉(zhuǎn)換元件的可能性。將參照圖12描述本實施例的光電轉(zhuǎn)換元件。類似的附圖標(biāo)記分別被附加到類似于圖6的那些組件的組件，將省略對它們的詳細(xì)描述。
在圖12中，如此配置第一布線層214上配置的第一擴散抑制膜221，以便覆蓋整個基底膜。即，采用了這樣的配置，在對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域內(nèi)，也配置了第一擴散抑制膜221。然后，在對應(yīng)于第一擴散抑制膜221的下部的光電轉(zhuǎn)換元件212的區(qū)域內(nèi)，配置防反射膜222?？梢酝ㄟ^與第二實施例相同的工藝形成防反射膜222。
根據(jù)本實施例，由于也不需要對第一擴散抑制膜進行圖案化，因此，可以有助于工序的進行。此外，由于同時可以消除用于對第一擴散抑制膜進行圖案化的刻蝕過程，因此，也可以消除對于光電轉(zhuǎn)換元件的蝕刻損壞。
此外，在圖13中示出了本實施例的變型例。該變型例與第四實施例的不同之處在于，像素區(qū)的最上面的布線層上的擴散抑制膜218和保護膜219是通過不同組成部件形成的。
應(yīng)該注意的是，本發(fā)明不限于這些示例性實施例，在需要時，可以將多個示例性實施例組合起來。此外，作為布線形成工藝描述了將布線埋入層間絕緣膜的鑲嵌工藝，但是，布線形成工藝不限于這樣的鑲嵌工藝。在例如使用諸如銅之類的在層間絕緣膜內(nèi)擴散的具有大擴散系數(shù)的材 料作為布線材料的情況下，可以應(yīng)用使用擴散抑制材料的任何光電轉(zhuǎn)換設(shè)備。此外，布線材料也不限于銅，本發(fā)明也可以應(yīng)用于使用其中層間絕緣膜內(nèi)的擴散成為問題的布線材料的配置。
雖然參照示例性實施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于所公開的示例性實施例。下列權(quán)利要求的范圍應(yīng)該被給予最廣泛的解釋，以便包含所有這樣的變型以及等同結(jié)構(gòu)和功能。
權(quán)利要求
1.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括: 置于半導(dǎo)體襯底上的光電轉(zhuǎn)換元件；以及 多層布線結(jié)構(gòu)，包括布置為在半導(dǎo)體襯底上方將層間絕緣膜夾在其間的多個布線層，在布線層之中的最上面的布線層上配置有擴散抑制膜，以抑制形成最上面的布線層的材料的擴散， 擴散抑制膜覆蓋最上面的布線層和層間絕緣膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域， 在對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域處配置有透鏡，該透鏡由最上面的布線層上配置的擴散抑制膜的一部分制成，或直接與擴散抑制膜接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，布線層由Cu制成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，至少一個布線層形成鑲嵌結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中 擴散抑制膜包含氮化硅膜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中 在層間絕緣膜和 擴散抑制膜之間的界面處配置有防反射膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備,其中 防反射膜包含氮化硅膜。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，進一步包括半導(dǎo)體襯底上配置的用于控制來自光電轉(zhuǎn)換元件的輸出信號的外圍電路，其中，擴散抑制膜的第一部分是在外圍電路中的不同布線層之間配置的層間絕緣膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中 擴散抑制膜的第一部分也用作保護膜。
9.一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括: 其中配置了多個光電轉(zhuǎn)換元件的像素區(qū)；以及 其中配置了用于控制來自光電轉(zhuǎn)換元件的輸出信號的電路的外圍電路區(qū)域，其中 所述像素區(qū)和外圍電路區(qū)域配置在共同的半導(dǎo)體襯底上， 在半導(dǎo)體襯底上方配置了多層布線結(jié)構(gòu)，該多層布線結(jié)構(gòu)包括被配置為將層間絕緣膜夾在其間的多個布線層， 外圍電路區(qū)域的布線層數(shù)量大于像素區(qū)的布線層的數(shù)量， 在所述像素區(qū)的布線層之中的最上面的布線層上配置有擴散抑制膜，以抑制形成最上面的布線層的材料的擴散，以及 擴散抑制膜是外圍電路區(qū)域中的層間絕緣膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中 在擴散抑制膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域中配置透鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中，透鏡由最上面的布線層上配置的擴散抑制膜的一部分形成，或直接與擴散抑制膜接觸。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的光電轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中 布線層由Cu制成。
13.—種制造光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，該光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括: 置于半導(dǎo)體襯底上的光電轉(zhuǎn)換元件，多層布線結(jié)構(gòu)，包括被埋入半導(dǎo)體襯底上方的層間絕緣膜中的多個布線層，以及在布線層之中的最上面的布線層上配置的擴散抑制膜，以抑制形成最上面的布線層的材料的擴散， 其中，該方法包括下列步驟: 形成層間絕緣膜； 在層間絕緣膜上形成防反射膜，該防反射膜用于減小入射到層間絕緣膜和擴散抑制膜之間的界面中的光的反射，以便形成層間絕緣膜和防反射膜的層疊結(jié)構(gòu)； 去除層疊結(jié)構(gòu)中將形成布線的一部分，以便形成布線溝；以及用布線材料填充布線溝，以形成布 線。
全文摘要
本發(fā)明公開一種光電轉(zhuǎn)換設(shè)備和制造光電轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法。該光電轉(zhuǎn)換設(shè)備包括置于半導(dǎo)體襯底上的光電轉(zhuǎn)換元件，以及多層布線結(jié)構(gòu)，該多層布線結(jié)構(gòu)包括在半導(dǎo)體襯底上方配置的多個布線層，所述多個布線層被配置為以便在它們之間夾著層間絕緣膜。至少在最上面的一個布線層上配置擴散抑制膜，該擴散抑制膜用于抑制形成最上面的布線層的材料的擴散；擴散抑制膜覆蓋最上面的布線層和層間絕緣膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域；以及對擴散抑制膜的對應(yīng)于光電轉(zhuǎn)換元件的區(qū)域配置透鏡。
文檔編號H01L27/146GK103219351SQ201310098789
公開日2013年7月24日 申請日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月23日
發(fā)明者三島隆一, 成瀨裕章 申請人:佳能株式會社