專利名稱：半導(dǎo)體制造中的測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)經(jīng)歷了快速的發(fā)展。IC材料和設(shè)計的技術(shù)進步產(chǎn)生了 IC世代，其中每一代比前一代具有更小和更復(fù)雜的電路。然而，這些進步增加了加工和制 造IC的復(fù)雜度，對于這些需要實現(xiàn)的進步，需要IC加工和制造的類似的發(fā)展。在集成電路 的演進過程中，功能密度(即每芯片區(qū)域的互連器件的數(shù)目)普遍增加了，同時幾何尺寸 (即，能夠使用制造工藝產(chǎn)生的最小元件(或線路))減小了。規(guī)?？s小的工藝通過增加生 產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本而提供了益處。為了制造半導(dǎo)體器件，在光刻工藝期間，光掩膜和晶片之間的精確對準(zhǔn)，以及半導(dǎo) 體器件中的各個層之間的良好重疊很關(guān)鍵。對準(zhǔn)或重疊標(biāo)記已經(jīng)被用于測量和調(diào)整對準(zhǔn)或 重疊。對準(zhǔn)和/或重疊標(biāo)記可以嵌入在半導(dǎo)體器件中。對于一些半導(dǎo)體器件，在加工過程 中檢測對準(zhǔn)或重疊標(biāo)記可能很困難。例如，背面照明圖像傳感器器件使用像素陣列來檢測 投射向半導(dǎo)體晶片的背面的輻射(如光)。檢測到的輻射被轉(zhuǎn)換為電信號，其可以用于限 定圖像。為了成功加工晶片的背面，嵌入的對準(zhǔn)或重疊標(biāo)記需要從晶片的背面得到精確檢 測。然而，對準(zhǔn)或重疊標(biāo)記的檢測圖像經(jīng)常不夠銳利或清析，不能滿足半導(dǎo)體制造工藝的對 準(zhǔn)或重疊需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一種較廣的形式包括一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括提供具有正 面和背面的器件襯底，該器件襯底具有第一折射率；在器件襯底的正面之上形成嵌入靶； 在所述嵌入靶之上形成反射層；在器件襯底的背面之上形成介質(zhì)層，介質(zhì)層具有小于第一 折射率的第二折射率；從背面投射輻射穿過介質(zhì)層和器件襯底，從而為半導(dǎo)體加工檢測嵌 入靶。本發(fā)明的另一種較廣的形式包括一種半導(dǎo)體器件，其包括具有正面和背面的器 件襯底，該器件襯底具有第一折射率；形成在器件襯底的正面之上的嵌入靶；形成在嵌入 靶之上的反射層，該反射層能夠反射從器件襯底的背面投射的輻射；形成在器件襯底的背 面之上的介質(zhì)層，該介質(zhì)層具有小于第一折射率的第二折射率。本發(fā)明的又一種較廣的形式包括一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其包括提供具有 正面和背面的器件襯底，該器件襯底具有第一折射率和劃線區(qū)；在器件襯底的正面之上的 柵層中形成嵌入標(biāo)記，該嵌入標(biāo)記形成在劃線區(qū)之內(nèi)；在互連結(jié)構(gòu)之內(nèi)形成反射層；將載 體襯底建和到器件襯底的正面；從背面減薄器件襯底；在減薄的器件襯底的背面之上形成 介質(zhì)層，介質(zhì)層具有小于第一折射率并大于空氣折射率的第二折射率；從背面投射輻射穿 過介質(zhì)層和器件襯底，從而為半導(dǎo)體加工檢測嵌入標(biāo)記。


本發(fā)明的方面從以下的詳細(xì)描述結(jié)合附圖可以得到更好的理解。需要強調(diào)的是， 根據(jù)行業(yè)內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)實踐，各種特征沒有按比例繪制。實際上，各種特征的尺寸可以為了描述 清楚而任意的增加或減小。圖1是根據(jù)本發(fā)明的各個方面的制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖；以及圖2A-2G示出了根據(jù)圖1的方法制造半導(dǎo)體器件的各個階段的剖面圖。
具體實施例方式可以理解的是，下面的說明書提供了很多不同的實施例，例如，用于實現(xiàn)本發(fā)明的 不同特征。以下描述了元件和排列的具體例子以簡化本說明書。當(dāng)然，這些僅僅是例子， 并不作為限制。另外，以下的描述中第一特征在第二特征之上或上面的結(jié)構(gòu)可以包括第一 和第二特征直接接觸的實施例，也可以包括附加的特征形成在第一和第二特征之間的實施 例，這樣第一和第二特征可能不是直接接觸。為了簡單和清楚，各個特征任意地按不同的比 例繪制。圖1所示為根據(jù)本發(fā)明的各個方面的制造半導(dǎo)體器件的方法100的流程圖。圖 2A-2G示出了根據(jù)圖1的方法100制造半導(dǎo)體器件200的各個階段的一個實施例的剖面圖。 為了示例的目的，圖2A-2G中示出的半導(dǎo)體器件200為背面照明(BSI)圖像傳感器器件。 BSI圖像傳感器器件200包括用于檢測和記錄指向圖像傳感器器件200的背面的輻射的強 度的像素的陣列或網(wǎng)格。圖像傳感器器件200也可以包括電荷耦合器件(CDD)、互補金屬氧 化物半導(dǎo)體(CMOS)圖像傳感器(CIS)、有源像素傳感器(APS)以及無源像素傳感器。圖像 傳感器器件200還可以包括被提供在鄰近于像素網(wǎng)格的附加的電路和輸入/輸出，用于為 像素提供運行環(huán)境以及用于支持外部與像素的通信。可以理解的是，為了更好的理解本發(fā) 明的發(fā)明構(gòu)思，圖2A-2G進行了簡化。參考圖1，方法100開始于塊100，其中提供了具有正面和背面的器件襯底。器件 襯底具有第一折射率。方法100繼續(xù)到塊120，其中在器件襯底的正面之上形成嵌入靶。方 法100繼續(xù)到塊103，其中在嵌入靶之上形成反射層。方法100繼續(xù)到塊140，其中在器件 襯底的背面之上形成介質(zhì)層。介質(zhì)層具有小于第一折射率的第二折射率。方法100繼續(xù)到 塊150，其中從背面投射輻射穿過介質(zhì)層和器件襯底，從而為半導(dǎo)體加工檢測嵌入靶。參考圖2A，示出了圖像傳感器器件200，其包括具有正面(或正表面)204和背面 (或背表面)206的襯底202。在當(dāng)前的實施例中，襯底202為摻雜P型摻雜劑如硼的硅襯 底(如P型襯底)，或摻雜N型摻雜劑如磷的硅襯底(如N型襯底)。在另外的實施例中， 襯底202可以包括其他基本半導(dǎo)體如鍺或金剛石?？蛇x擇地，襯底202可以可選地包括化 合物半導(dǎo)體和/或合金半導(dǎo)體。另外，襯底202可以包括外延層(印i層)，可以被應(yīng)力改變 以提高性能，并可以包括絕緣體上硅(S0I)結(jié)構(gòu)。襯底202也可以包括半導(dǎo)體電路。在當(dāng) 前的實施例中，襯底202包括多個具有摻雜的輻射傳感區(qū)的像素。輻射傳感區(qū)可操作以檢 測投射向襯底202的背面206的輻射，如光。與輻射相關(guān)聯(lián)的圖像通過輻射傳感區(qū)轉(zhuǎn)換為 電信號。襯底202中的像素也可以具有隔離結(jié)構(gòu)，將像素彼此隔離，以減少像素之間的噪聲 干擾。由于襯底202包括半導(dǎo)體器件如像素，所以也可以稱為器件襯底202。器件襯底202 具有范圍在大約lOOum到大約lOOOum的初始厚度210。在當(dāng)前的實施例中，初始厚度210為大約750um。可以理解的是，器件襯底202可以在輻射穿過器件襯底202時吸收輻射。輻射的吸 收量可以依賴于襯底202的材料成分以及厚度210。輻射的吸收量也決定了器件襯底202 的透光率。從而，器件襯底202的透光率可以根據(jù)器件襯底202的厚度210而變化。一般 地，器件襯底202越厚，其變得越不透光?？梢杂^察到，即使在相對薄的水平，器件襯底202 也不是完全透光的。器件襯底202缺乏良好的透光性可能導(dǎo)致檢測對準(zhǔn)或重疊標(biāo)記困難， 對準(zhǔn)或重疊標(biāo)記可以位于器件襯底202之下。這將在之后詳細(xì)描述。器件襯底202上的集成電路器件，如當(dāng)前實施例中的像素，可以分隔為不同的管 芯，其將被封裝以產(chǎn)生集成電路(IC)芯片。為了分隔管芯，可以在相鄰的管芯之間提供多 個劃線區(qū)，這樣管芯能夠被分隔，并且在加工過程中不會損壞集成電路。為了示例和簡化的 目的，圖2A中示出了器件襯底202中一個這樣的劃線區(qū)215。劃線區(qū)215的邊界由虛線標(biāo) 出。劃線區(qū)215具有寬度217。在當(dāng)前的實施例中，劃線區(qū)215的寬度217范圍為大約40um 到大約160um，例如大約為80um。在器件襯底202的正面204上形成柵電介質(zhì)層222。在當(dāng)前的實施例中，柵電介 質(zhì)層222包括氧化硅。在可選擇的實施例中，柵電介質(zhì)層222包括高K值材料如二氧化鉿 (Hf02)、硅氧化鉿(HfSiO)、氮氧硅鉿(HfSiON)、氧化鉿鉭(HfTaO)、氧化鉿鈦(HfTiO)、氧化 鉿鋯(Hf7r0)或其組合。柵電介質(zhì)層222可以由原子層沉積(ALD)或本領(lǐng)域內(nèi)其他適合的 技術(shù)而形成。柵電介質(zhì)層222具有厚度223，其范圍為從大約10埃到大約60埃。在柵電介質(zhì)層222上形成柵電極層224。在當(dāng)前的實施例中，柵電極層224包括多 晶硅。在可選擇的實施例中，柵電極層224包括功函金屬如氮化鈦(TiN)或氮化鉭(TaN)， 以及導(dǎo)電材料如鋁(A1)、銅(Cu)、鎢(W)、鎳(Ni)或其組合。柵電極層224可以通過各種 沉積技術(shù)如物理汽相沉積(PVD)、化學(xué)汽相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、電鍍或本領(lǐng)域所 知的其他適合的技術(shù)來形成。柵電極層224具有厚度225，其范圍為從大約1000埃到大約 4000 ?！，F(xiàn)在參考圖2B，柵電介質(zhì)層222和柵電極層224通過構(gòu)圖工藝228被構(gòu)圖，以形成 器件襯底202中晶體管器件的柵230A-230E。構(gòu)圖工藝228可以包括一個或多個光刻和蝕 刻過程，以形成構(gòu)圖的柵230A-230E。在當(dāng)前的實施例中，構(gòu)圖工藝228也構(gòu)圖柵電極層224 的部分，以形成靶235，其也可以稱為標(biāo)記。標(biāo)記235表示在隨后的過程中需要被檢測的標(biāo) 記。標(biāo)記235的檢測包括檢測工藝，之后將更詳細(xì)的討論。在當(dāng)前的實施例中，標(biāo)記235在 劃線區(qū)215之內(nèi)形成。在可選擇的實施例中，標(biāo)記235可以在劃線區(qū)215之外形成。標(biāo)記 235具有尺寸237，其小于劃線區(qū)215的寬度217。在當(dāng)前的實施例中，標(biāo)記235的尺寸237 范圍為從大約20um到大約80um，例如為大約40um。標(biāo)記235在隨后的過程中可以用于提供對準(zhǔn)。例如，在光刻工藝中，光掩膜可以用 于將圖像構(gòu)圖轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體晶片上。光掩膜具有對準(zhǔn)標(biāo)記，半導(dǎo)體晶片具有另一個對準(zhǔn)標(biāo) 記。為了保證光掩膜和半導(dǎo)體晶片之間的對準(zhǔn)滿足制造需求，自動器械或操作員可以相對 于半導(dǎo)體晶片以平移模式(在X方向或Y方向)或旋轉(zhuǎn)模式轉(zhuǎn)移(或移動)光掩膜，這樣光 掩膜的對準(zhǔn)標(biāo)記與晶片上的對準(zhǔn)標(biāo)記對準(zhǔn)。這稱為對準(zhǔn)工藝。類似地，重疊工藝用于保證 半導(dǎo)體晶片之內(nèi)的不同層之間的對準(zhǔn)(稱為重疊)充分滿足制造的需求。在重疊工藝中， 一個或多個重疊標(biāo)記包括在對重疊誤差敏感的層中。例如，對重疊誤差敏感的層可以在該
6層的中心區(qū)和角區(qū)具有重疊標(biāo)記。每層中的重疊標(biāo)記被調(diào)整以對準(zhǔn)它們在其他層中相對應(yīng) 的重疊標(biāo)記(之上的或之下的)。在對準(zhǔn)工藝和重疊工藝中，自動器械或操作員移動一個掩 膜與其他掩膜對準(zhǔn)的工藝都被稱為對準(zhǔn)(register)工藝。例如，對準(zhǔn)工藝可以包括相對于 第二重疊標(biāo)記移動第一重疊標(biāo)記，直到第一重疊標(biāo)記基本在第二重疊標(biāo)記的中心之上?？梢岳斫獾氖牵M行不同的工藝以完成圖像傳感器器件200的不同的集成電路器 件(如，光電二極管、晶體管、電阻、電容等等)的形成。現(xiàn)在參考圖2C，在器件襯底202的 正面204之上形成互連結(jié)構(gòu)240?；ミB結(jié)構(gòu)240包括多個層(稱為金屬層Ml、M2、M3等 等)，其提供圖像傳感器器件200的各個摻雜特征、電路和輸入/輸出特征之間的互連(如 接線)。為了示意的目的，圖2C中示出了層240A-240D。240A-240D的每個層包括導(dǎo)線，例 如，層240A和層240B中的導(dǎo)線250。在一個實施例中，互連結(jié)構(gòu)240為鋁互連結(jié)構(gòu)。對于 鋁互連結(jié)構(gòu)240，導(dǎo)線250包括鋁、鋁/硅/銅合金、鈦、氮化鈦、鎢、多晶硅、金屬硅化物，或 其組合。導(dǎo)線250可以通過包括物理汽相沉積(PVD)(或濺射)、化學(xué)汽相沉積(CVD)或其 組合的工藝形成。在另一個實施例中，互連結(jié)構(gòu)240為銅互連結(jié)構(gòu)。對于銅互連結(jié)構(gòu)240， 導(dǎo)線250包括銅、銅合金、鈦、氮化鈦、鉭、氮化鉭、鎢、多晶硅、金屬硅化物，或其組合。導(dǎo)線 250可以通過包括CVD、濺射、電鍍或其他適合工藝的工藝形成。240A-240D的每個層也包括電介質(zhì)材料255(稱為金屬間電介質(zhì))。在當(dāng)前實施 例中，電介質(zhì)材料255包括氧化硅。在其他的實施例中，電介質(zhì)材料255可以包括氟硅酸 玻璃(FSG)、低k值材料或其組合。低k值材料可以定義為介電常數(shù)小于3. 9的電介質(zhì)材 料，3. 9為熱氧化硅的介電常數(shù)。低k值材料可以包括摻雜碳的氧化硅、Black Diamond (加利福尼亞州，圣克拉拉，應(yīng)用材料公司)、干凝膠、氣凝膠、氟化非晶碳、聚對二甲苯、 BCB (bis-benzocyclobutenes)、SiLK(陶氏化學(xué)，米德蘭，密歇根)、聚酰亞胺和/或其他材 料?；ミB結(jié)構(gòu)240的層240A也包括觸點252，其提供互連結(jié)構(gòu)240和圖像傳感器器件 200中的其他晶體管器件例如柵230A-230E之間的電連接。每個觸點252可以通過使用光 刻工藝蝕刻溝槽，然后用導(dǎo)電材料如金屬填充溝槽而形成，該溝槽延伸從而穿過層240A中 的電介質(zhì)材料255。在當(dāng)前的實施例中，觸點252中的導(dǎo)電材料包括鎢。層240B-240D也 包括通孔254，其提供層240B-240D之間的電連接。通孔254使用類似于用于形成觸點254 的方法形成，也包括用導(dǎo)電材料填充的溝槽。在當(dāng)前的實施例中，通孔254中的導(dǎo)電材料包 括鎢、銅、鈦、氮化鈦或其組合。需要注意的是，每個層240A-240D中的電介質(zhì)材料用于電絕 緣互連結(jié)構(gòu)240中的導(dǎo)線250、觸點252和通孔254。在當(dāng)前的實施例中，用于形成導(dǎo)線250的工藝步驟也用于形成互連結(jié)構(gòu)240中的 反射層260。反射層260嵌入到互連結(jié)構(gòu)中，包括具有良好折射率的材料，這樣其可以用作 鏡樣(mirror-like)器件，反射回從圖像傳感器器件200的背面260投射的輻射265。(為 了簡化的目的，在下文中輻射265稱為光265)。如圖2C所示，反射層260形成在互連結(jié)構(gòu) 240的第一層240A中，包括基本與導(dǎo)線250相同的材料。在劃線區(qū)215內(nèi)標(biāo)記235之下也形 成反射層260。在可選擇的實施例中，反射層260可以在互連結(jié)構(gòu)240的其它層240B-240C 中形成，并可以在劃線區(qū)215外部形成(如在一個或多個柵230A-230E之下)。在當(dāng)前實施例中，反射層260具有幾個有益效果。一個有益效果為反射層260使 得標(biāo)記235的檢測更容易。一般，對于進行光檢測的對象，其需要自身發(fā)射光或反射光，發(fā)射的或反射的光需要通過光檢測設(shè)備進行檢測。在當(dāng)前實施例中，標(biāo)記235不發(fā)射光。從 而，標(biāo)記235的檢測涉及被標(biāo)記235反射回的光265的部分。在光265 (從器件襯底202的 背面206投射出的)穿過圖像傳感器器件200時，光265的一部分可能被圖像傳感器器件 200的不同材料吸收，所述不同材料如硅，其沒有良好的透光率。光265的吸收減少了被標(biāo) 記235反射回的光的強度，其依次增加了檢測標(biāo)記235的難度。然而，反射層260也反射回 部分光265。從而，反射光線的整體強度增加，部分由于增加了反射層260。因此，在當(dāng)前實 施例中，標(biāo)記235的構(gòu)圖或圖像具有增強的清晰度和銳度。當(dāng)前實施例的另一個有益效果 為反射層260通過與形成層240A-240D的工藝步驟相同的工藝步驟形成，因此不需要額外 的工藝步驟來形成反射層260。雖然沒有在附圖中示出，但是可以理解的是，半導(dǎo)體器件200也包括至少一個蝕 刻阻擋層。例如，蝕刻阻擋層可以設(shè)置在器件襯底202和互連結(jié)構(gòu)240的層240A之間的界 面上。蝕刻阻擋層的材料可以選自氮化硅、氮氧化硅、碳化硅和其他適合的材料?，F(xiàn)在參考圖2D，在互連結(jié)構(gòu)240之上形成緩沖層270。在當(dāng)前實施例中，緩沖層270 包括電介質(zhì)材料如氧化硅。緩沖層270也可以可選地包括氮化硅。緩沖層270通過CVD、 PVD或其他適合的技術(shù)形成。緩沖層270也被平坦化以形成平滑的表面，這樣緩沖層270具 有更好的鍵合性能。平坦化可以使用化學(xué)物理拋光(CMP)工藝或本領(lǐng)域公知的其他適合的 技術(shù)來完成。接下來，載體襯底272與緩沖層270的平滑表面鍵合，這樣，可以進行器件襯底202 的背面206的加工。在當(dāng)前實施例中，載體襯底272通過分子力鍵合到緩沖層270——一種 直接鍵合或光學(xué)融合鍵合技術(shù)，其需要平滑和平坦的鍵合表面(這是拋光緩沖層270的表 面的原因)。在另外的實施例中，載體襯底272可以通過本領(lǐng)域所知的如金屬擴散或陽極 鍵合技術(shù)鍵合到緩沖層270。載體襯底272可以類似于器件襯底202，并包括硅材料?？蛇x 擇地，載體襯底272可以可選地包括玻璃材料。載體襯底272為形成在器件襯底202中的 各個特征(如像素)提供保護，也為以下所描述的襯底202的背面206的加工提供機械強 度和支持。需要注意的是，除了提供平滑和平坦的表面以鍵合到載體襯底272之外，緩沖層 270還提供器件襯底202和載體襯底272之間的電絕緣。在鍵合之后，器件襯底202和載體襯底272可以可選地進行退火以增強鍵合強度。 然后，進行減薄工藝280以從背面206減薄器件襯底202。減薄工藝280可以包括機械研磨 步驟和化學(xué)減薄步驟。在機械研磨步驟期間，襯底材料的基本量可以從器件襯底202上移 除。此后，化學(xué)減薄步驟可以在背面206施加蝕刻化學(xué)品，以進一步減薄器件襯底202到厚 度282。在當(dāng)前實施例中，厚度282在大約1.5um到大約2. 5um的范圍內(nèi)。也可以理解的 是，此處所公開的特定厚度僅僅是示例，根據(jù)應(yīng)用的類型和圖像傳感器器件200的設(shè)計需 求，也可以采用其他的厚度?，F(xiàn)在參考圖2E，在器件襯底202的背面206上形成介質(zhì)層290。在當(dāng)前實施例中， 介質(zhì)層290為背面抗反射(BARC)層，包括紫外線氮化硅材料和氧化物材料。紫外線氮化硅 材料具有大約270埃的厚度，氧化物材料具有大約100埃的厚度。從而在當(dāng)前實施例中，介 質(zhì)層290具有大約370埃的厚度292 (紫外線氮化硅材料和氧化物材料的厚度的和)。介質(zhì) 層290可以通過CVD、PVD或本領(lǐng)域所知的其他適合的技術(shù)形成。介質(zhì)層290包括折射率。一般，介質(zhì)的折射率測量了波——如光或聲音在介質(zhì)內(nèi)部傳播(穿過)時，與真空中波傳播速度相比其速度的衰減。例如，如果介質(zhì)對于光的折射 率為2，那么光在該介質(zhì)中以真空中光速的1/2 = 0. 5倍的速度傳播。特定介質(zhì)的折射率 值還依賴于波的波長或頻率。為了簡化和示意的目的，此處所討論的折射率值是指各個介 質(zhì)對于可見光的折射率值。也為本領(lǐng)域所知的是，當(dāng)波(如光)從第一介質(zhì)傳播到第二介 質(zhì)時，如果兩種介質(zhì)具有不同的折射率值，波的入射角會變化。各個介質(zhì)的折射率值與各自 的入射角之間的關(guān)系由折射斯奈爾定律決定介質(zhì)1的折射率值*sine(入射角1)=介質(zhì) 2的折射率值*Sine(入射角2)。例如，在當(dāng)前實施例中，光265(圖2C中所討論的)穿過空氣294、介質(zhì)層290以及 器件襯底202，然后被器件襯底202之外的反射層260反射到介質(zhì)層290中，最終到達空氣 294中。標(biāo)記235的圖像可以通過反射光檢測。空氣294、介質(zhì)層290以及器件襯底202每 個具有相關(guān)的折射率值，分別稱為N1、N2和N3。N1 (空氣的折射率值)是m、N2和N3中最 小的。N2 (介質(zhì)層290的折射率值)大于m但是小于N3 (器件襯底202的折射率值)。N3 為N1、N2和N3中最大的。也就是，附< N2 < N3。在當(dāng)前實施例中，空氣的折射率值大約 為1，器件襯底202的折射率值大約為3. 9。如上所述，在當(dāng)前實施例中，介質(zhì)層290包括形 成在氧化硅層上的紫外線氮化硅層。紫外線氮化硅層包括大約為1.9的折射率值，氧化硅 層包括大約為1. 5的折射率值。從而，介質(zhì)層的有效折射率值N2仍然滿足m < N2 < N3 的關(guān)系。需要注意的是，N1和N3是基本固定的，因為它們分別表示空氣294和器件襯底 202 (在當(dāng)前實施例中為硅基材料)的折射率值。同時，選擇介質(zhì)層290的材料成分具有自 由度，以調(diào)節(jié)它的折射率值N2。選擇N2大于m但是小于N3的一個有益效果在于，上述的 反射光將具有較大的強度，因此增強了標(biāo)記235的圖像質(zhì)量。為了示意，光265在其到達空 氣294和介質(zhì)層290之間的界面時具有入射角296。根據(jù)折射斯奈爾定律，光265在其進入 介質(zhì)層290時將彎曲，從而彎曲的光265A形成滿足如下公式的入射角298。Nl*sine (入射角 296) = N2*sine (入射角 298)。因為附<N2，所以入射角298 <入射角296。因此，光265A當(dāng)其從空氣294進入 到介質(zhì)層290時更“垂直”。由于同樣的原因，光265A在其從介質(zhì)層290進入到器件襯底 202時再次彎曲到光265B。當(dāng)光265B到達反射層260時，其反射為光265C。(注意雖然光 265B在被反射層260反射之前，不僅在器件襯底202中也在之下的互連結(jié)構(gòu)240內(nèi)部傳播， 但是為了簡化的目的在當(dāng)前闡述中忽略了)。反射光265C形成與光265B形成的入射角基 本相等的相同的入射角。當(dāng)反射光265C到達器件襯底202和介質(zhì)層290之間的界面時，部 分光265C被反射回來，另外的部分穿過介質(zhì)層290并再次彎曲，之后在其離開介質(zhì)層290 時再次彎曲變?yōu)楣?65D。光265C的反射部分(在介質(zhì)層290和器件襯底202之間的界面 反射的)與光265D強度的減小相關(guān)，強度的減小與光反射量相關(guān)。最終，光265D穿出介質(zhì) 層290并進入到空氣294中，被圖2E中沒有示出的外部光檢測器檢測。標(biāo)記235的檢測圖像的質(zhì)量部分依賴于光265D的強度。從而，介質(zhì)層290和器件 襯底202之間的界面的較小量的反射光導(dǎo)致獲得標(biāo)記235的更好圖像。因為N2和N3之間 的差相對較小，所以光265C在器件襯底202和介質(zhì)層290之間的界面上反射的部分也相對 較小?，F(xiàn)在將在空氣294和器件襯底之間夾有介質(zhì)層290的當(dāng)前實施例和不使用介質(zhì)層 290的情況相對比。在那種情況下，器件襯底202與空氣294直接形成界面?？諝獾恼凵?br> 9率值m和器件襯底202的折射率值N3之間具有相對較大的差值。部分由于m和N3之間 的相對較大的差值，光265C的較多部分將向器件襯底202反射回，從而由外部光檢測器檢 測到的光265D的強度小于當(dāng)前實施例中的光265D的強度。因此，當(dāng)前的實施例的一個有 益效果在于，通過在器件襯底202和空氣294之間增加介質(zhì)層290，其中介質(zhì)層290具有小 于N3并大于m的折射率值N2，圖像傳感器器件200內(nèi)的總反射減小了?？偡瓷涞臏p小依 次減小了當(dāng)光265D被檢測時的強度損耗，從而標(biāo)記235的檢測到的圖像具有較好的對比度 并且可以更好的分辨，其使得它的檢測更加容易。從而，介質(zhì)層290減少了光從硅襯底202 的表面的反射，增加了靶235和其周圍區(qū)域的光對比度。參考圖2F，在介質(zhì)層290上形成構(gòu)圖的光致抗蝕劑層300。構(gòu)圖的光致抗蝕劑層 300可以通過在介質(zhì)層290上首先沉積光致抗蝕劑層，以及在光致抗蝕劑層上進行包括各 種曝光、烘焙和蝕刻工藝的光刻工藝而形成。構(gòu)圖的光致抗蝕劑層300包括與標(biāo)記235對 準(zhǔn)的標(biāo)記302。如上所述，標(biāo)記302和標(biāo)記235之間的對準(zhǔn)稱為重疊。標(biāo)記302和標(biāo)記235 之間的良好重疊有助于保證在其他制造工藝期間，圖像傳感器器件200的不同層之間的良 好重疊。例如，構(gòu)圖的光致抗蝕劑層300包括開口 304和306，以通過離子注入工藝經(jīng)由開 口 304和306在器件襯底202中形成摻雜區(qū)域如光傳感區(qū)。這些摻雜區(qū)域與其下的一個或 多個柵230A-230E可能需要良好的重疊。器件襯底中的摻雜區(qū)域和柵230A-230E之間的良 好重疊通過保證標(biāo)記302和235之間的重疊滿足必要條件而實現(xiàn)。另外，如果在形成標(biāo)記 302之后，發(fā)現(xiàn)標(biāo)記302和235之間的重疊不夠良好，那么可以使用反饋過程來減少未來工 藝的重疊誤差。例如，如果標(biāo)記302和235具有過大的偏移。該偏移可以被反饋到之后的 工藝中，可以在之后的工藝(如對于下一個晶片)中進行調(diào)整以解決該偏移。從而使層之 間達到較好的重疊。現(xiàn)在參考圖2G，構(gòu)圖的光致抗蝕劑層300通過本領(lǐng)域所知的工藝如灰化或去膜工 藝被移除。然后在介質(zhì)層290之上形成濾色器層310。濾色器層310能夠支持不同顏色的 濾色(如紅、綠和藍)，可以設(shè)置為使得入射光輻射指向其上并穿過其中。例如，濾色器層 310包括濾色器312，其用于過濾第一波長的光輻射，以及濾色器314，其用于過濾第二波 長的光輻射，這樣具有對應(yīng)于第一和第二波長的不同顏色的光分別被濾色器312和濾色器 314過濾。濾色器312、314可以包括染料型(或顏料型)聚合物或樹脂用于過濾特定波段。 然后在濾色器層310之上形成具有多個微鏡片的微鏡片層320，用于向器件襯底202中的 像素直射和聚焦光輻射。根據(jù)用于微鏡片的材料的折射率和與傳感器表面的距離，微鏡片 層320中的鏡片可以按不同的排列設(shè)置，并具有不同的形狀?？梢岳斫獾氖?，圖像傳感器器 件200在濾色器的形成之前也可以經(jīng)過另一個激光退火過程。應(yīng)當(dāng)注意的是，準(zhǔn)確對準(zhǔn)濾 色器層和微鏡片層的過程可以通過與以上討論的類似的方式實現(xiàn)?？傊颂幩_的方法和器件提供了用于檢測嵌入靶的有效和高效的方案。此 處所公開的方法和器件利用了在半導(dǎo)體器件中形成嵌入靶，在半導(dǎo)體器件的互連結(jié)構(gòu)中形 成反射層來反射光，在空氣和半導(dǎo)體襯底之間形成介質(zhì)層，其中介質(zhì)層具有大于空氣的折 射率值并小于半導(dǎo)體襯底的折射率值的折射率值。這樣做，本實施例與現(xiàn)有技術(shù)的器件相 比具有幾個有益效果，可以理解的是，不同的實施例可以具有不同的有益效果，沒有特定的 有益效果是對于所有實施例都必需的。本實施例的一個有益效果在于，通過使用具有介于 空氣和半導(dǎo)體襯底的折射率值之間的折射率值的介質(zhì)層290，半導(dǎo)體器件中的總反射量與不形成介質(zhì)層290的情況相比減少了。因此，離開半導(dǎo)體器件的反射光在其被檢測時具有 較少的損耗和較大的強度。本實施例的另一個有益效果在于互連結(jié)構(gòu)中的反射層反射了限 定靶圖像的入射光。因此，反射的光——當(dāng)被檢測時——由于光反射而具有增加的強度。本 實施例的又一個有益效果在于，反射層使用與形成互連結(jié)構(gòu)的導(dǎo)電層相同的工藝形成，不 需要額外的加工步驟。另外，概要的步驟與CMOS工藝流程兼容，并適于VLSI (超大規(guī)模集 成電路)工藝。 上述已經(jīng)概述了幾個實施例的特征，以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員可以更好的理解之后 的詳細(xì)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，他們可以很容易地使用本發(fā)明作為用于實現(xiàn)與此 處介紹的實施例相同的目的和/或達到相同效果的設(shè)計或改進其他工藝和結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。本 領(lǐng)域技術(shù)人員也應(yīng)當(dāng)意識到，等同的結(jié)構(gòu)沒有偏離本發(fā)明的精神和范圍，他們可以在不偏 離本發(fā)明的精神和范圍的情況下做出各種變化、替換和改造。
權(quán)利要求
一種方法，包括提供具有正面和背面的器件襯底，所述器件襯底具有第一折射率；在所述器件襯底的正面之上形成嵌入靶；在所述嵌入靶之上形成反射層；在所述器件襯底的背面之上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層具有小于所述第一折射率的第二折射率；以及從所述背面投射輻射穿過所述介質(zhì)層和所述器件襯底，從而為半導(dǎo)體加工檢測所述嵌入靶。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述器件襯底的正面之上形成柵層，所述柵層具有柵電介質(zhì)層和柵電極層； 在所述柵層之上形成互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)具有多個金屬層； 將載體襯底鍵合到所述器件襯底的正面；以及 從所述背面減薄所述器件襯底。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中形成所述嵌入靶采用與用于形成所述柵電極相 同的加工步驟，和/或其中形成所述反射層采用與用于形成所述金屬層之一相同的加工步馬聚ο
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述嵌入靶包括在所述器件襯底的劃線區(qū)之 內(nèi)形成所述靶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括 在所述器件襯底的背面上形成另外的靶；以及 將所述另外的靶與所述嵌入靶對準(zhǔn)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述介質(zhì)層使得所述第二折射率大于空氣的 折射率。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中形成所述介質(zhì)層使得所述介質(zhì)層包括氧化物材料 和紫外線氮化物材料。
8.一種半導(dǎo)體器件，包括具有正面和背面的器件襯底，所述器件襯底具有第一折射率； 形成在所述器件襯底的正面之上的嵌入靶；形成在所述嵌入靶之上的反射層，所述反射層能夠反射從所述器件的背面投射的輻 射；以及形成在所述器件襯底的背面之上的介質(zhì)層，所述介質(zhì)層具有小于所述第一折射率的第二折射率。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，還包括形成在所述器件襯底的正面之上的柵層，所述柵層具有柵電介質(zhì)層和柵電極層； 形成在所述柵層之上的互連結(jié)構(gòu)，所述互連結(jié)構(gòu)具有多個金屬層；以及 鍵合到所述器件襯底的正面的載體襯底； 其中所述器件襯底具有小于大約IOum的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體器件，其中所述嵌入靶和所述柵電極包括相同的材 料，和/或其中所述反射層和所述金屬層之一包括相同的材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述靶在所述器件襯底劃線區(qū)之內(nèi)形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，還包括形成在所述器件襯底的背面上的另外 的靴，其中所述另外的靶與所述嵌入靶對準(zhǔn)。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體器件，其中所述第二折射率大于空氣的折射率。
14.一種半導(dǎo)體制造方法，包括提供具有正面和背面的器件襯底，所述器件襯底具有第一折射率和劃線區(qū)； 在所述器件襯底的正面之上的柵層中形成嵌入標(biāo)記，所述嵌入標(biāo)記形成在所述劃線區(qū) 之內(nèi)；在互連結(jié)構(gòu)中形成反射層；將載體襯底鍵合到所述器件襯底的正面；從所述背面減薄所述器件襯底；在所述減薄的器件襯底的背面之上形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層具有小于所述第一折射率 并大于空氣的折射率的第二折射率；以及從所述背面投射輻射穿過所述介質(zhì)層和所述器件襯底，從而為半導(dǎo)體加工檢測所述嵌 入標(biāo)記。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，還包括在形成所述介質(zhì)層之后，在所述介質(zhì)層上形成構(gòu)圖的光致抗蝕劑層，所述光致抗蝕劑 層包括在所述劃線區(qū)之內(nèi)的另外的標(biāo)記；以及通過投射輻射將所述另外的標(biāo)記與所述嵌入標(biāo)記對準(zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法。該方法包括提供具有正面和背面的器件襯底，器件襯底具有第一折射率，在器件襯底的正面之上形成嵌入靶，在嵌入靶之上形成反射層，在器件襯底的背面之上形成介質(zhì)層，介質(zhì)層具有小于第一折射率的第二折射率，從背面投射輻射穿過介質(zhì)層和器件襯底，從而為半導(dǎo)體加工檢測嵌入靶。
文檔編號H01L27/146GK101853802SQ20101012808
公開日2010年10月6日 申請日期2010年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者傅士奇, 蔡嘉雄, 許家豪, 許峰嘉 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司