專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法，更為具體而言，本發(fā)明涉及包括諸如光電二極管之類的光電轉(zhuǎn)換器的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
對于在數(shù)碼相機(jī)特別是單鏡頭反光數(shù)碼相機(jī)中使用的圖像傳感器而言，對外部光的感光性的改善是理想的。例如，當(dāng)在圖像傳感器中使用光電二極管時(shí)，光電二極管的頂部通常覆有層疊結(jié)構(gòu)，在該層疊結(jié)構(gòu)中堆疊了包括層間絕緣膜的薄膜。在制作這種層疊結(jié)構(gòu)的過程中，使用之前形成的層來作為用于對準(zhǔn)的標(biāo)記，以根據(jù)期望對在后一步驟中形成的薄膜進(jìn)行構(gòu)圖。此處，用于對準(zhǔn)的標(biāo)記例如是在金屬層的一部分中制作的凹陷。例如，日本未審專利公開No. Hei 3(1991)-138920公開了其中制作這樣的對準(zhǔn)標(biāo)記的半導(dǎo)體器件。

發(fā)明內(nèi)容
為了讓圖像傳感器提升對接收的外部光的感光性，理想的是降低位于例如作為圖像傳感器構(gòu)成物的光電二極管之上的層疊結(jié)構(gòu)的厚度(高度)。通過降低作為層疊結(jié)構(gòu)構(gòu)成物的層間絕緣膜的厚度，可以減小由于層間絕緣膜所導(dǎo)致的從外部進(jìn)入光電二極管的光強(qiáng)度降低的可能性。然而，當(dāng)層疊結(jié)構(gòu)的高度降低時(shí)，在金屬膜的上表面中制作的凹陷的深度同樣降低，在穿入層疊結(jié)構(gòu)中的孔中填充該金屬膜。因而，如果層疊結(jié)構(gòu)的高度降低，則將難于在孔中制作像在足夠厚的金屬膜中的凹陷那樣的清楚的對準(zhǔn)標(biāo)記。如果對準(zhǔn)標(biāo)記凹陷不夠深并且不夠清楚，則在后期光刻工藝的曝光步驟中將難于對準(zhǔn)。另一方面，如果增加層疊結(jié)構(gòu)的高度，則將易于制作足夠深且充足清楚的凹陷，但是從外部進(jìn)入光電二極管的光強(qiáng)度將降低。這可以導(dǎo)致對進(jìn)入光電二極管的外部光的感光性惡化。在日本未審專利公開No. Hei 3 (1991)-138920中描述的半導(dǎo)體器件中，用于對準(zhǔn)標(biāo)記的孔到達(dá)半導(dǎo)體襯底的表面。從而對準(zhǔn)標(biāo)記孔是深的，并且在對準(zhǔn)標(biāo)記孔的側(cè)壁上的金屬互連膜的厚度在孔的徑向方向上在很大程度上變化。這引起對準(zhǔn)準(zhǔn)確性的惡化。鑒于上述問題而做出本發(fā)明，而本發(fā)明的目的在于提供具有低輪廓或薄的層疊結(jié)構(gòu)并確保高對準(zhǔn)準(zhǔn)確性的半導(dǎo)體器件及其制造方法，該層疊結(jié)構(gòu)包括層間絕緣膜。依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種半導(dǎo)體器件配置如下。該半導(dǎo)體器件包括具有主表面的半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底中形成的光電轉(zhuǎn)換器；在半導(dǎo)體襯底的主表面之上形成的阻攔膜；在阻攔膜之上和光電轉(zhuǎn)換器之上形成的第一層間絕緣膜；在第一層間絕緣膜之上形成的第一金屬互連；以及形成為覆蓋第一金屬互連和光電轉(zhuǎn)換器的第二層間絕緣膜。制作穿入第一層間絕緣膜和第二層間絕緣膜并到達(dá)阻攔膜的孔。該器件還包括孔內(nèi)導(dǎo)電層和第二金屬互連，該孔內(nèi)導(dǎo)電層沿孔的側(cè)壁和底壁形成并在其上表面具有第一凹陷，在孔內(nèi)導(dǎo)電層和第二層間絕緣膜之上形成第二金屬互連，其中用作對準(zhǔn)標(biāo)記的第二凹陷位于第一凹陷的正上方并且位于第二金屬互連的上表面中。依據(jù)本發(fā)明的第二方面，一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括如下步驟。首先，在具有主表面的半導(dǎo)體襯底中形成光電轉(zhuǎn)換器。在半導(dǎo)體襯底的主表面之上形成金屬互連。 在金屬互連和光電轉(zhuǎn)換器之上形成層間絕緣膜。在層間絕緣膜中制作到達(dá)金屬互連的孔。 形成用于填充該孔的導(dǎo)電層。選擇性地移除導(dǎo)電層的上表面從而制作從層間絕緣膜上表面處凹陷的導(dǎo)電層上表面。在導(dǎo)電層上表面和層間絕緣膜上表面之上形成金屬層以便在導(dǎo)電層的正上方的金屬層的上表面中制作用作對準(zhǔn)標(biāo)記的凹陷。依據(jù)本發(fā)明的第一方面，其中形成對準(zhǔn)標(biāo)記的孔的深度等于第一層間絕緣膜和第二層間絕緣膜的厚度之和。在沿該深孔的側(cè)壁和底壁形成的孔內(nèi)導(dǎo)電層的上表面中制作了充足深的凹陷。因而，半導(dǎo)體器件可以具有清楚的對準(zhǔn)標(biāo)記，該對準(zhǔn)標(biāo)記具有凹陷之上形成的充足的深度。在依據(jù)本發(fā)明第二方面的制造方法中，填充該孔的導(dǎo)電層的上表面從層間絕緣膜的上表面處凹陷。在導(dǎo)電層的凹陷的上表面之上制作用作對準(zhǔn)標(biāo)記的凹陷。作為結(jié)果，形成具有充足深度的清楚的對準(zhǔn)標(biāo)記。


圖1是顯示了處于晶圓上狀態(tài)的依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的平面示意圖；圖2是顯示了由圖1中虛線II包圍的區(qū)域的放大形式的平面示意圖；圖3是顯示了與圖2中虛線III包圍的區(qū)域?qū)?yīng)的芯片的放大形式的平面示意圖；圖4是顯示了第一實(shí)施例中對準(zhǔn)標(biāo)記的例子的平面示意圖；圖5是沿圖4中線V-V獲取的截面示意圖；圖6是顯示了第一實(shí)施例中對準(zhǔn)標(biāo)記的另一例子的平面示意圖，該另一例子與圖 4中所示的例子不同；圖7是沿圖6中線VII-VII獲取的截面示意圖；圖8是顯示了第一實(shí)施例中對準(zhǔn)標(biāo)記的另一例子的平面示意圖，該另一例子與圖 4和圖6中所示的例子不同；圖9是沿圖8中線IX-IX獲取的截面示意圖；圖10是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)的截面示意圖；圖11是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第一步驟的截面示意圖；圖12是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第二步驟的截面示意圖13是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第三步驟的截面示意圖；圖14是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第四步驟的截面示意圖；圖15是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第五步驟的截面示意圖；圖16是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第六步驟的截面示意圖；圖17是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第七步驟的截面示意圖；圖18是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第八步驟的截面示意圖；圖19是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第九步驟的截面示意圖；圖20是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第十步驟的截面示意圖；圖21是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第十一步驟的截面示意圖；圖22是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第十二步驟的截面示意圖；圖23是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第十三步驟的截面示意圖；圖M是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的第十四步驟的截面示意圖；圖25A是顯示了第一實(shí)施例中標(biāo)記區(qū)域中形成的導(dǎo)電層的截面示意圖，而圖25B 是顯示了作為第一實(shí)施例的對比例的導(dǎo)電層的截面示意圖；圖沈是顯示了適于用作對準(zhǔn)標(biāo)記的標(biāo)記的截面和對應(yīng)于表1中所示尺寸數(shù)據(jù)的項(xiàng)編號的照片；圖27是顯示了不適于用作對準(zhǔn)標(biāo)記的標(biāo)記的截面和對應(yīng)于表1中所示尺寸數(shù)據(jù)的項(xiàng)編號的照片；圖觀是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的變化形式的截面示意圖，其中阻攔膜不同于圖10中所示的阻攔膜；圖四是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的變化形式的截面示意圖，其中導(dǎo)電層不同于圖觀中所示的導(dǎo)電層；圖30是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的變化形式的截面示意圖，其中阻攔膜不同于圖10和圖觀中所示的阻攔膜；圖31是顯示了依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的變化形式的截面示意圖，其中導(dǎo)電層不同于圖30中所示的導(dǎo)電層；圖32是顯示了依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中在第一實(shí)施例中圖18中所示步驟之后的步驟的截面示意圖；圖33是顯示了依據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中在圖32中所示步驟之后的步驟的截面示意圖；圖34是顯示了依據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中在圖33中所示步驟之后的步驟的截面示意圖；圖35是顯示了依據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中在圖34中所示步驟之后的步驟的截面示意圖；以及圖36是顯示了依據(jù)第二實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法中在圖35中所示步驟之后的步驟的截面示意圖。
具體實(shí)施例方式
接著，將參見附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。第一實(shí)施例首先，下面描述處于晶圓上狀態(tài)的依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。參見圖1，在半導(dǎo)體晶圓SW上形成用于圖像傳感器的多個(gè)芯片區(qū)域IMC。芯片區(qū)域IMC分別具有矩形平面形狀并被設(shè)置成矩陣圖案。參見圖2，各芯片區(qū)域IMC具有用于形成諸如光電二極管之類的光電轉(zhuǎn)換器的區(qū)域PDR和用于形成用于控制光電二極管的外圍電路的區(qū)域PCR。在形成區(qū)域PDR的兩側(cè)均提供形成區(qū)域PCR。在芯片區(qū)域IMC之間形成劃片線區(qū)域DLR。在劃片線區(qū)域DLR中設(shè)置對準(zhǔn)標(biāo)記。通過沿劃片線區(qū)域DLR對半導(dǎo)體晶圓SW劃片來將半導(dǎo)體晶圓SW劃分成多個(gè)半導(dǎo)體芯片。接著，將描述依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，其形式為芯片。參見圖3，半導(dǎo)體芯片 SC具有矩形平面形狀并且包括光電二極管形成區(qū)域PDR、外圍電路形成區(qū)域PCR和劃片線區(qū)域DLR。在劃片線區(qū)域DLR中的對準(zhǔn)標(biāo)記中，一些對準(zhǔn)標(biāo)記被劃片切割，而其他一些對準(zhǔn)標(biāo)記保持未切割。在圖4和圖5中顯示對準(zhǔn)標(biāo)記的例子，其中各對準(zhǔn)標(biāo)記在平面視圖中的長度位于 30 μ m禾口 34 μ m之間，寬度位于4 μ m禾口 8 μ m之間，并且相鄰對準(zhǔn)標(biāo)記之間的間隔是16 μ m。 在圖6和圖7中顯示了另一例子，其中各對準(zhǔn)標(biāo)記在平面視圖中具有36 μ m的長度、2 μ m的寬度，并且相鄰對準(zhǔn)標(biāo)記之間的間隔是14ym。在圖8和圖9中顯示另一例子，其中各對準(zhǔn)標(biāo)記在平面視圖中是4 μ m的方形，并且相鄰對準(zhǔn)標(biāo)記之間的間隔是16 μ m。在一些情形中， 膜的上表面中的凹槽或凹陷被用作這樣的對準(zhǔn)標(biāo)記。接著，將描述晶圓上狀態(tài)和芯片形式兩者中的圖像傳感器及其對準(zhǔn)標(biāo)記。參見圖10，這個(gè)實(shí)施例中的圖像傳感器具有在光電二極管區(qū)域中的光電二極管 PTO和在外圍電路區(qū)域中的控制晶體管CTR。在標(biāo)記區(qū)域中形成作為對準(zhǔn)標(biāo)記的凹陷MK。更為具體而言，在硅半導(dǎo)體襯底SUB的η區(qū)域NTR中形成圖像傳感器。在半導(dǎo)體襯底SUB的表面之上形成的場氧化膜FO將光電二極管區(qū)域、外圍電路區(qū)域和對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域互相分隔。光電二極管PTO包括ρ型阱區(qū)域PWRl和η型雜質(zhì)區(qū)域NPR。在半導(dǎo)體襯底SUB的表面中的光電二極管區(qū)域中形成P型阱區(qū)域PWR1。在半導(dǎo)體襯底SUB的表面中的ρ型阱區(qū)域PWRl中形成η型雜質(zhì)區(qū)域NPR，并且η型雜質(zhì)區(qū)域NPR與ρ型阱區(qū)域PWRl形成ρη結(jié)。光電二極管區(qū)域還包括諸如開關(guān)晶體管SWTR之類的MIS (金屬絕緣體半導(dǎo)體)晶體管。具體而言，開關(guān)晶體管SWTR包括成對的源極/漏極區(qū)域NPR和NR/NDR、柵極絕緣膜 GI以及柵極電極GE。成對的η型源極/漏極區(qū)域NPR和NR/NDR被間隔開，并且被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底SUB的表面中的ρ型阱區(qū)域PWRl中。作為成對的η型源極/漏極區(qū)域NPR和 NR/NDR中的一個(gè)的NPR與光電二極管PTO的η型雜質(zhì)區(qū)域NPR形成為一體，并且與其電耦合。作為成對的源極/漏極區(qū)域NPR和NR/NDR中的另一個(gè)的NR/NDR包括作為高濃度區(qū)域的η+雜質(zhì)區(qū)域NDR和作為LDD (輕摻雜漏極)的η型雜質(zhì)區(qū)域NR。柵極電極GE通過柵極絕緣膜GI在成對的源極/漏極區(qū)域NI3R和NR/NDR之間的半導(dǎo)體襯底SUB的表面之上形成。此外，在ρ型阱區(qū)域PWRl中的半導(dǎo)體襯底SUB表面中形成用于與疊置互連耦合的 P+雜質(zhì)區(qū)域PDR。以覆蓋光電二極管PTO的方式在半導(dǎo)體襯底S UB的表面之上形成包括氧化硅膜 OF和氮化硅膜NF的層疊抗反射涂層。該抗反射涂層0F/NF的一端位于柵極電極GE的一個(gè)側(cè)壁之上。在柵極電極GE的另一側(cè)壁上形成包括作為抗反射涂層0F/NF剩余物的氧化硅膜OF和氮化硅膜NF的側(cè)壁絕緣層。例如，在外圍電路區(qū)域中的半導(dǎo)體襯底SUB的表面中形成ρ型阱區(qū)域PWR2。在這種P型阱區(qū)域PWR2中形成用于控制多個(gè)光電二極管PTO的操作的控制元件，并且該控制元件包括例如MIS晶體管CTR。MIS晶體管CTR包括成對的η型源極/漏極區(qū)域NR/NDR、柵極絕緣膜GI和柵極電極GE。成對的η型源極/漏極區(qū)域NR/NDR被間隔開，并被形成在半導(dǎo)體襯底SUB的表面中。成對的η型源極/漏極區(qū)域NR/NDR分別包括作為高濃度區(qū)域的η型雜質(zhì)區(qū)域NDR和作為LDD的η型雜質(zhì)區(qū)域NR。柵極電極GE通過柵極絕緣膜GI形成在成對的η型源極/漏極區(qū)域NR/NDR之間的半導(dǎo)體襯底SUB的表面之上。在柵極電極GE的側(cè)壁上形成包括氧化膜OF和氮化膜NF 作為抗反射涂層剩余物的側(cè)壁絕緣層。光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中的各MIS晶體管的柵極電極GE的材料可以是摻雜質(zhì)的多晶硅或諸如TiN之類的金屬。在光電二極管區(qū)域、外圍電路區(qū)域和對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域(劃片線區(qū)域)中，以覆蓋上述元件(光電二極管PT0、MIS晶體管SWTR和CTR)的方式在半導(dǎo)體襯底SUB的表面之上形成層間絕緣膜III。在光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中，在層間絕緣膜IIl之上形成構(gòu)圖后的第一金屬互連ALl。這個(gè)第一金屬互連ALl通過接觸Cl與例如ρ+雜質(zhì)區(qū)域PDR或η+ 雜質(zhì)區(qū)域NDR電耦合，接觸Cl填充層間絕緣膜IIl的接觸孔。在對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域中，在層間絕緣膜IIl之上形成阻攔膜AL1。例如，通過使用普通光刻和蝕刻技術(shù)分隔與用作金屬互連ALl相同的金屬膜來形成這個(gè)阻攔膜AL1，并且阻攔膜ALl可以由鋁(Al)或銅(Cu)制成。以覆蓋金屬互連ALl和阻攔膜ALl的方式在層間絕緣膜IIl之上形成層間絕緣膜 112。在光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中，在層間絕緣膜112之上形成構(gòu)圖后的第二金屬互連AL2。這個(gè)第二金屬互連AL2通過導(dǎo)電層Tl與第一金屬互連ALl電耦合，導(dǎo)電層Tl填充層間絕緣膜Π2的通孔。以覆蓋金屬互連AL2的方式在層間絕緣膜112之上形成層間絕緣膜113。在光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中，在層間絕緣膜113之上形成構(gòu)圖后的第三金屬互連AL3。這個(gè)第三金屬互連AL3通過導(dǎo)電層T2與第二金屬互連AL2電耦合，導(dǎo)電層T2填充層間絕緣膜113的通孔。在對準(zhǔn)標(biāo)記區(qū)域中，在層間絕緣膜112和113中制作通孔DTH，通孔DTH穿入層間絕緣膜112和113并到達(dá)阻攔膜AL1。沿通孔DTH的側(cè)壁和底壁在通孔DTH內(nèi)形成導(dǎo)電層 (孔內(nèi)導(dǎo)電層)DT。這個(gè)導(dǎo)電層DT例如是由鎢(W)制成。在導(dǎo)電層DT的上表面中制作凹陷(第一凹陷)CAV。在導(dǎo)電層DT的上表面之上和在層間絕緣膜113的上表面之上形成用于對準(zhǔn)標(biāo)記的金屬膜(第二金屬互連)AL3。在對準(zhǔn)標(biāo)記金屬膜AL3的上表面中并且在導(dǎo)電層DT的凹陷CAV的正上方制作將用作對準(zhǔn)標(biāo)記的凹陷(第二凹陷)MK。例如，使用普通的光刻和蝕刻技術(shù)由與用于光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中金屬互連AL3的相同的金屬膜來形成這個(gè)對準(zhǔn)標(biāo)記金屬膜AL3，并且這個(gè)對準(zhǔn)標(biāo)記金屬膜AL3可以由鋁或銅制成。以覆蓋光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中金屬互連AL3和對準(zhǔn)標(biāo)記金屬膜AL3的方式在層間絕緣膜113之上形成層間絕緣膜114。在層間絕緣膜114之上形成鈍化膜PASF。 在鈍化膜PASF之上并且在光電二極管PTO的正上方放置聚光透鏡LENS。這個(gè)聚光透鏡 LENS用于采集光并將光投射在光電二極管PTO上。層間絕緣膜III、112、113和114例如是由氧化硅或是在蝕刻選擇性(例如，在為形成通孔DTH而蝕刻層間絕緣膜112或113中的蝕刻選擇性)方面不同于金屬阻攔膜ALl 的材料制成。通孔DTH的側(cè)壁在從層間絕緣膜113的上表面向阻攔膜ALl的方向上形成連續(xù)的表面，而在層間絕緣膜112和層間絕緣膜113之間的邊界上沒有任何的水平差異。換言之， 在圖10所示的截面中，通孔DTH的側(cè)壁從層間絕緣膜113線性延伸至阻攔膜ALl的表面。 盡管并未示出，但可以在通孔DTH的側(cè)壁和底壁上形成阻擋金屬膜。在圖10的截面視圖中顯示的凹陷MK是向下的錐形(三角形)。然而，如果增加凹陷CAV的寬度(圖10中的水平維度)，則下方寬度將幾乎等于圖5、圖7和圖9中所示的上方寬度。圖10顯示了在光電二極管區(qū)域中的一個(gè)光電二極管PTO和一個(gè)開關(guān)元件SWTR、在外圍電路區(qū)域中的一個(gè)控制晶體管CTR和在標(biāo)記區(qū)域中的一個(gè)凹陷MK。然而實(shí)際上，在如圖3中所示的各個(gè)單獨(dú)的芯片中間隔和設(shè)置了多于一個(gè)的光電二極管PTO和多于一個(gè)的開關(guān)元件SWTR。接著，將參見圖11至圖23來說明如圖10中所示的依據(jù)第一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的制造方法。參見圖11，制備半導(dǎo)體襯底SUB，該半導(dǎo)體襯底SUB由取決于所使用的光波長的半導(dǎo)體材料(硅、鍺等)制成。在半導(dǎo)體襯底SUB的表面中形成作為η-外延生長層的η區(qū)域 NTR0然后，分別在光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中形成ρ型阱區(qū)域PWRl和PWR2。在光電二極管與外圍電路區(qū)域之間的邊界和外圍電路與標(biāo)記區(qū)域之間的邊界中形成場氧化膜 F0。場氧化膜FO將光電二極管、外圍電路和標(biāo)記區(qū)域的形成區(qū)域互相電絕緣。
然后，在期望的位置形成柵極絕緣膜GI和柵極電極GE。具體過程如下。例如通過熱氧化在半導(dǎo)體襯底SUB的主表面之上形成柵極絕緣膜。在柵極絕緣膜之上沉積用以形成柵極電極的多晶硅膜等。然后，對柵極絕緣膜和多晶硅等進(jìn)行構(gòu)圖，使得如圖11所示形成柵極絕緣膜GI和柵極電極GE。參見圖12，使用普通的光刻和離子注入技術(shù)在光電二極管區(qū)域的ρ型阱區(qū)域PWRl 內(nèi)部形成η型雜質(zhì)區(qū)域NPR。從而形成包括ρ型阱區(qū)域PWRl和η型雜質(zhì)區(qū)域NPR的光電二極管PTO。參見圖13，使用普通的光刻和離子注入技術(shù)在光電二極管區(qū)域的ρ型阱區(qū)域PWRl 和PWR2中每一個(gè)的內(nèi)部的半導(dǎo)體襯底SUB的表面中形成將變成為LDD的η型區(qū)域NR。參見圖14，舉例而言，在半導(dǎo)體襯底SUB的全部表面之上依次堆疊沉積氧化硅膜 OF和氮化硅膜NF。然后，使用普通光刻和蝕刻技術(shù)以至少覆蓋光電二極管PTO的方式對氧化硅膜OF和氮化硅膜NF進(jìn)行構(gòu)圖，從而制成包括氧化硅膜OF和氮化硅膜NF的抗反射涂層。此外，通過蝕刻氧化硅膜OF和氮化硅膜NF，在各柵極電極GE的側(cè)壁上形成作為抗反射涂層剩余物的側(cè)壁絕緣層。參見圖15，使用普通的光刻和離子注入技術(shù)在ρ型阱區(qū)域PWRl的預(yù)定位置中形成 P+區(qū)域PDR。參見圖16，使用普通的光刻和離子注入技術(shù)在光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中的每一個(gè)的預(yù)定位置中形成η型區(qū)域NDR。η型區(qū)域NDR是雜質(zhì)濃度比η型區(qū)域NR的雜質(zhì)濃度更高的η+區(qū)域。參見圖17，通過CVD (化學(xué)氣相沉積)形成作為氧化硅膜的層間絕緣膜III。然后通過CMP (化學(xué)機(jī)械拋光)對層間絕緣膜IIl進(jìn)行拋光，使得其上表面平坦。此外，使用普通的光刻和蝕刻技術(shù)以到達(dá)η型區(qū)域NDR和ρ型區(qū)域PDR的方式在層間絕緣膜IIl中制作接角蟲孔CHl。參見圖18，在各接觸孔CHl中填充例如由鎢制成的導(dǎo)電膜Cl。例如，針對這種工藝使用CVD，并且還在層間絕緣膜IIl之上形成薄鎢膜。通過CMP移除層間絕緣膜IIl之上的薄鎢膜。然后，例如通過濺射在層間絕緣膜IIl之上形成例如由鋁制成的薄膜。然后，使用普通的光刻和蝕刻技術(shù)，在光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中的每一個(gè)中形成例如由鋁制成的金屬互連AL1，以及在標(biāo)記區(qū)域中形成例如由鋁制成的阻攔膜AL1。光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中的金屬互連ALl通過接觸Cl電耦合至η型區(qū)域NDR和ρ型區(qū)域PDR。參見圖19，在層間絕緣膜III、金屬互連ALl和阻攔膜ALl之上形成層間絕緣膜 112，并且在期望的位置(金屬互連ALl之上)制作通孔ΤΗ1。使用與形成層間絕緣膜IIl 和接觸孔CHl相同的工藝來形成層間絕緣膜112和通孔ΤΗ1。由于層間絕緣膜112的蝕刻選擇性不同于金屬互連ALl的蝕刻選擇性，所以對層間絕緣膜112的向下蝕刻可以容易地終止在到達(dá)金屬互連ALl的點(diǎn)。參見圖20，在各通孔THl中填充例如由鎢制成的導(dǎo)電層Tl。然后，在層間絕緣膜 112之上制作例如由鋁制成的金屬互連AL2的圖案。使用與形成接觸Cl和金屬互連ALl相同的工藝來形成導(dǎo)電層Tl和金屬互連AL2。在標(biāo)記區(qū)域中不形成金屬互連AL2。
參見圖21，在層間絕緣膜112和金屬互連AL2之上形成層間絕緣膜113，并且在期望位置(金屬互連AL2之上)制作通孔TH2。使用與形成層間絕緣膜112和通孔THl相同的工藝來形成層間絕緣膜Π3和通孔TH2。以從層間絕緣膜113的頂部到達(dá)金屬互連AL2的方式在光電二極管區(qū)域和外圍電路區(qū)域中形成通孔TH2。另一方面，以從層間絕緣膜113的頂部到達(dá)阻攔膜ALl的方式在標(biāo)記區(qū)域中形成通孔DTH。通過以穿入層間絕緣膜112和層間絕緣膜113的方式蝕刻層間絕緣膜Π2和層間絕緣膜113來制作通孔DTH。由于層間絕緣膜112和層間絕緣膜113的蝕刻選擇性不同于阻攔膜ALl的蝕刻選擇性，所以用于形成通孔DTH的蝕刻可以容易地終止于到達(dá)阻攔膜ALl的點(diǎn)。參見圖22，以填充通孔TH2和通孔DTH的方式在層間絕緣膜113之上形成例如由鎢制成的導(dǎo)電膜DL。通孔DTH的直徑和深度大于通孔TH2的直徑和深度。因而，盡管導(dǎo)電膜DL完全填充通孔TH2，但是導(dǎo)電膜DL未完全填充通孔DTH，而是沿通孔DTH的側(cè)部和底壁伸展。在此之后，通過CMP拋光和移除導(dǎo)電膜DL，直至露出層間絕緣膜113的上表面。參見圖23，作為上述CMP工藝的結(jié)果，在通孔TH2中從導(dǎo)電膜DL處形成導(dǎo)電層T2， 并且在通孔DTH中從導(dǎo)電膜DL處形成導(dǎo)電層DT。沿通孔DTH側(cè)壁和底壁形成的導(dǎo)電層DT 在其上表面具有凹陷CAV。在上述膜形成工藝中，在通孔DTH中填充的導(dǎo)電膜DT的一部分在平面視圖中并未到達(dá)層間絕緣膜Π3的最上方的表面，并且該部分淺于周圍的其他部分。因此，形成凹陷 CAV(第一凹陷)。以覆蓋導(dǎo)電層DT、導(dǎo)電層T2和層間絕緣膜113的上表面的方式形成金屬膜AL3。 在位于凹陷CAV的正上方的金屬膜AL3的上表面中制作凹陷MK(第二凹陷)。在用于構(gòu)圖金屬膜AL3的光刻工藝中的定位光掩模(中間掩模)中，這個(gè)凹陷MK被用作對準(zhǔn)標(biāo)記。具體而言，在對金屬膜AL3構(gòu)圖的工藝中，首先在金屬膜AL3上涂覆光致抗蝕劑 (光感受體)。然后，在使用凹陷MK作為對準(zhǔn)標(biāo)記定位光掩模之后，光致抗蝕劑的預(yù)定部分暴露給傳輸通過光掩模的光。在此之后，對光致抗蝕劑進(jìn)行顯影，并將其構(gòu)圖為預(yù)定形狀。 使用構(gòu)圖后的光致抗蝕劑作為掩模，通過蝕刻將金屬膜AL3構(gòu)圖成預(yù)定形狀。然后，通過灰化或類似技術(shù)將光致抗蝕劑移除。作為對金屬膜AL3構(gòu)圖的結(jié)果，由光電二極管和外圍電路區(qū)域中的金屬膜AL3來形成金屬互連AL3，并且在標(biāo)記區(qū)域中的導(dǎo)電層DT之上保留用于對準(zhǔn)標(biāo)記的具有凹陷MK的金屬膜AL3。參見圖24，以覆蓋金屬互連AL3和對準(zhǔn)標(biāo)記金屬膜AL3的方式在層間絕緣膜113 之上形成層間絕緣膜114。例如通過CMP來使層間絕緣膜114的上表面平坦化。在此之后， 例如通過CVD在層間絕緣膜114之上沉積氮化硅膜。這個(gè)氮化硅膜變?yōu)殁g化膜PASF。最后，在光電二極管PTO正上方放置聚光透鏡LENS，并且從而完成圖10中所示的圖像傳感器。接著，將參考圖25A和圖25B描述這個(gè)實(shí)施例的效果。圖25A顯示了圖10中所示的這個(gè)實(shí)施例的標(biāo)記區(qū)域的結(jié)構(gòu)。通孔DTH穿入層間絕緣膜112和層間絕緣膜113。圖 25B顯示了通孔STH僅穿入層間絕緣膜113的對比例。由于圖25B中所示的對比例除了通孔STH僅穿入層間絕緣膜113之外在結(jié)構(gòu)上與圖25A所述的第一實(shí)施例相同，所以使用相同的附圖標(biāo)記指示相同的原件，并且省略對其的描述。類似于圖25B中所示對比例的通孔STH的淺孔可以由導(dǎo)電層DT容易地填充。這意味著在填充通孔STH的導(dǎo)電層DT的上表面中難于生成凹陷CAV。如果在導(dǎo)電層DT的上表面中沒有凹陷CAV或者凹陷是小的，則在導(dǎo)電層DT之上形成的金屬層AL3的上表面中未生成用作對準(zhǔn)標(biāo)記的凹陷。此外，即使生成了用于對準(zhǔn)標(biāo)記的凹陷，其也將是非常小的，并且不適于用作對準(zhǔn)標(biāo)記。另一方面，在圖25A中所示的第一實(shí)施例中，穿入兩個(gè)層間絕緣膜112和113的通孔DTH較深。因此，由導(dǎo)電層DT完全填充通孔DTH并不容易，使得在導(dǎo)電層DT的上表面中生成大(深)凹陷CAV更為可能。因而，在導(dǎo)電層DT之上形成的金屬膜AL3的上表面中容易生成大凹陷MK。大凹陷MK將用作確保高對準(zhǔn)精確性的對準(zhǔn)標(biāo)記。在這個(gè)實(shí)施例中，由于通孔DTH的深度對應(yīng)于兩個(gè)層間絕緣膜的組合厚度，所以可以制作出比對比例中更深的凹陷MK。因此，進(jìn)入光電二極管PTO的光強(qiáng)度可通過降低層間絕緣膜Π2和層間絕緣膜113的厚度同時(shí)保持用作對準(zhǔn)標(biāo)記的凹陷MK的所需深度而增加。如果制作出清楚的深凹陷MK，則在之后的步驟中使用凹陷MK作為對準(zhǔn)標(biāo)記來實(shí)施構(gòu)圖將更為容易。這將在下面參見圖沈和圖27以及下表來描述。表權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，包括 具有主表面的半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底中形成的光電轉(zhuǎn)換器；在所述半導(dǎo)體襯底的主表面之上形成的阻攔膜；在所述阻攔膜之上和在所述光電轉(zhuǎn)換器之上形成的第一層間絕緣膜；在所述第一層間絕緣膜之上形成的第一金屬互連；形成為覆蓋所述第一金屬互連和所述光電轉(zhuǎn)換器的第二層間絕緣膜，其中在所述第一層間絕緣膜和所述第二層間絕緣膜中制作孔，所述孔穿入所述第一層間絕緣膜和所述第二層間絕緣膜并到達(dá)所述阻攔膜；沿所述孔的側(cè)壁和底壁形成的孔內(nèi)導(dǎo)電層，所述孔內(nèi)導(dǎo)電層在其上表面中具有第一凹陷；在所述孔內(nèi)導(dǎo)電層和所述第二層間絕緣膜之上形成的第二金屬互連，所述第二金屬互連具有用作對準(zhǔn)標(biāo)記的第二凹陷，所述第二凹陷位于所述第一凹陷的正上方并位于所述第二金屬互連的上表面中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體器件，其中所述孔的側(cè)壁在從所述第二層間絕緣膜的上表面到所述阻攔膜的方向上形成連續(xù)的表面，并在所述第一層間絕緣膜和所述第二層間絕緣膜之間的邊界不具有任何的水平差異。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的半導(dǎo)體器件，其中所述阻攔膜由蝕刻選擇性不同于所述第一層間絕緣膜和所述第二層間絕緣膜的材料制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其中所述阻攔膜是在所述第一金屬互連之下的層中形成的第三金屬互連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其中所述阻攔膜是使用與用于光電轉(zhuǎn)換器的抗反射涂層的層相同的層來單獨(dú)形成的膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)的半導(dǎo)體器件，其中使用與用于晶體管柵極電極的層相同的層來單獨(dú)形成所述阻攔膜。
7.—種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括如下步驟 在具有主表面的半導(dǎo)體襯底中形成光電轉(zhuǎn)換器；在所述半導(dǎo)體襯底的所述主表面之上形成金屬互連； 在所述金屬互連之上和所述光電轉(zhuǎn)換器之上形成層間絕緣膜； 在所述層間絕緣膜中制作到達(dá)所述金屬互連的孔； 形成用于填充所述孔的導(dǎo)電層；選擇性地移除所述導(dǎo)電層的上表面以使得所述導(dǎo)電層的上表面從所述層間絕緣膜的上表面處凹陷；以及在所述導(dǎo)電層的上表面之上和所述層間絕緣膜的上表面之上形成金屬層，以在所述導(dǎo)電層正上方的所述金屬層的上表面中制作用作對準(zhǔn)標(biāo)記的凹陷。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中形成用于填充所述孔的導(dǎo)電層的步驟包括形成所述導(dǎo)電層以填充所述孔并覆蓋所述層間絕緣膜的步驟；以及通過化學(xué)機(jī)械拋光方法來拋光并移除所述導(dǎo)電層直至露出所述層間絕緣膜的上表面的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的制造半導(dǎo)體器件的方法，其中通過在形成所述膜期間沒有濺射的氣相生長方法來形成所述導(dǎo)電層。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，該半導(dǎo)體器件具有包括層間絕緣膜的低輪廓層疊結(jié)構(gòu)，并且該半導(dǎo)體器件包括容易形成的對準(zhǔn)標(biāo)記。半導(dǎo)體器件包括在半導(dǎo)體襯底中形成的光電轉(zhuǎn)換器、在標(biāo)記區(qū)域中的阻攔膜、在所述阻攔膜和光電轉(zhuǎn)換器之上形成的第一層間絕緣膜、第一金屬互連和第二層間絕緣膜。制作穿入第一層間絕緣膜和第二層間絕緣膜并到達(dá)阻攔膜的通孔，并在通孔中的導(dǎo)電層的上表面中制作第一凹陷。在第一凹陷之上的第二金屬互連中制作用作對準(zhǔn)標(biāo)記的第二凹陷。
文檔編號H01L23/544GK102237389SQ20111012244
公開日2011年11月9日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月6日
發(fā)明者板垣圭一 申請人:瑞薩電子株式會社