集成抗反射層與金屬矽化物塊的方法
2023-11-09 01:47:37 2
專利名稱：集成抗反射層與金屬矽化物塊的方法
技術領域：
本發明是有關於集成抗反射層(anti-reflection layer)與自行對準矽化物塊(salicide block)的方法，特別是可以簡化光檢測元件的製造程序的方法。
隨著半導體技術的進步以及市場對小尺寸元件日益增加的需求，將多數不同功能單元集成在一個晶片中的微型高功能元件的重要性是日漸重要的，例如同時使用了光電二極體(photodiode)與電晶體(transistor)的光檢測元件。但由於任一個具某特定功能的單元皆有其特定的結構與製造程序，因此在集成多數不同功能的單元時，常常會遇到彼此的製造程序不相容的困擾，特別是當某個單元顯然較為繁複時(如互補式金屬氧化物半導體)。而最常見的解決方法便是將整個元件(晶片)分成數個部份，而不同部份是分別製造的(即在處理某個部份時先將其它部份以光致抗蝕劑等覆蓋)，然而如此做法不可避免地會遇到製造時間增加以及反應物銷耗量增加等的缺陷。
就常用在諸如數位相機與掃瞄器等的光檢測元件而言，如
圖1A所示的基本結構示意圖，光檢測元件是形成在襯底10上並至少包含檢測器區域(sensor area)11與電晶體區域(transistor area)12兩個部份。在此襯底10上存在多個絕緣層102，在檢測器區域11存在一些彼此間被絕緣層102所分開的摻雜區101，而在電晶體區域I2中存在一些由柵極121、源極122、漏極123與間隙壁124所組成的電晶體，並且金屬矽化物125位於柵極121、源極122與漏極123之上。此外介電層13位於襯底10上並覆蓋所有前述的結構，多重內連線14位於介電層13上並且可以進一步連接到各電晶體，而覆蓋層15則位於介電層13上並完整覆蓋位於多重內連線14，並且濾光器16位於檢測器區域11內的覆蓋層15上。此外，由於濾光器16是用來讓特定波長的光線直接投射在特定的摻雜區101中，因此不僅在任一個摻雜區101上通常存在一個濾光器16，而且除了連接到摻雜區11邊緣的導線外，不會有任何不透光的結構(如多重內連線14)會位於任一個摻雜區101與相對應的濾光器16之間。
無論如何，在檢測器區域11中，由於經濾光器16入射到摻雜區101的部份光線會被反射，而由於入射的光線並非總是垂直入射，因此反射光線是任何方向都可能的。顯然地，此時若反射回去的光線又被不透光的多重內連線14所反射，很可能會造成不同的摻雜區101相互幹擾，造成所謂的交叉幹擾現像(crosstalkphenomena)。即任一個摻雜區101皆無法分辨所接收的光線是直接自相對應的濾光器16進來光線還是自多重內連線14而來的雜訊。因此，如圖1B所示必需在形成介電層13前先形成抗反射層17於各摻雜區101之上，從而確保自任一摻雜區反射的光線都會被反射回去，而不會相互幹擾。一般而言，抗反射層17的材料為氮化鈦、鈦或鎢鈦化合物。
除此的外，在電晶體區域12中，金屬矽化物125的重要性是隨著尺寸縮小而增加的。但由於金屬矽化物125並不需要形成在整個電晶體區域12中，因此需要在形成金屬矽化物125之前，先形成自行對準矽化物塊18在襯底10上並覆蓋住電晶體區域12中所有不要形成金屬矽化物125的區域，如圖1B所示，然後才能進入形成金屬矽化物的程序。一般而言，自行對準矽化物塊18的村科必需是不會與金屬反應的材料，如四氧乙基矽(TETRAETHYL-ORTHOSILICATE，TEOS)。
由前面的討論可以看出，由於抗反射層17與自行對準矽化物塊18的材料不同，因此儘管二個區域的摻雜區域101與絕緣層102是可以一起形成以簡化製造程序，但接下來的製造程序便需要在二個區域中各自進行，直到金屬矽化物125已形成好後，才可以再合併二個區域的製造程序。無論如何，由圖1B可以看出二個區域基本上不能合併的製造程序只有歸因於結構完全不同的柵極121製造程序、金屬矽化物125製造程序以及濾光器16製造程序。因此如何集成抗反射層17與自行對準矽化物塊二者的製造程序，便成為簡化光檢測元件製造程序與降低程本的重要關鍵。
本發明的主要目的在於提供可集成抗反射層的製造程序以及自行對準矽化物塊的製造程序的方法。
本發明的另一目的是在於提供一種可以同時形成抗反射層以及自行對準矽化物塊的方法。
本發明的目的還包含以相同的村科來形成抗反射層以及自行對準矽化物塊，使得抗反射層與自行對準矽化物塊二者可以同時形成。
本發明的又一目的是提供可實際應用在生產線上的形成抗反射層與自行對準矽化物塊的方法。
本發明的再一目的則是提供一種光檢測元件的形成方法，其中防止不同像素(pixel)間交叉幹擾現像的抗反射層與確定金屬矽化物位置用的自行對準矽化物塊是一併形成的，從而簡化製程與提升生產效率。
本發明所提出的較佳實施例至少包合下列步驟提供至少可分為檢測器區域與電晶體區域的襯底，其中檢測器區域至少包含摻雜區而電晶體區域至少包含由柵極、源極與漏極所形成的電晶體；形成複合層在襯底上，此複合層同時覆蓋摻雜區與電晶體，並且可以增大自摻雜區進入複合層的光線的反射率；以微影蝕刻程序移除部份的複合層，從而使得柵極的頂部、源極與漏極皆未被複合層所覆蓋；以及執行自行對準矽化物程序，形成金屬矽化物在柵極的頂部、源極與漏極之上。
再者，當此實施例是具體應用在形成光檢測元件時，還進一步包合下列步驟移除自行對準矽化物程序剩餘的反應物；形成多個多重內連線在這些電晶體與這些絕緣層的上方，這些多重內連線是位於複合層的上方；以介電層覆蓋襯底，並完成覆蓋這些摻雜區與這些多重內連線；以及形成多個濾光器在介電層上，其中這些濾光器是位於這些摻雜區的上方。
顯然地，本發明的主要特點是以複合層同時作為檢測器區域的抗反射層以及電晶體區域的自行對準矽化物塊，因此在摻雜區域與電晶體都形成好後，可以將檢測器區域與電晶體區域的製造程序合併。其中複合層是由多個基層交錯相疊而成，其中相鄰的數個基層的折射率都不同，以改變入射光線的方向，並且形成金屬矽化物用的金屬不會附著在複合層上。
首先，本發明的發明者指出自行對準矽化物塊是用來使形成金屬矽化物用的金屬不會附著在襯底上不需要形成金屬矽化物的區域，因此其材料使用介電質即可如四氧乙基矽。相對地，抗反射層是用來減少入射到襯底的光線的反射強度，因此抗反射層材料的選擇條件應是著重在其對由襯底入射光線的反射率(最好是全反射以徹底消除發生幹擾的可能)。
接著，本發明的發明者提出一個解決此問題的切入點由於一般用來形成自行對準矽化物塊的介電層為具有一定折射率的可透光的材料，因此利用光學上光線自高折射率材料入射到低折射率材料時可能發生全反射的概念，可以合理的推知若將不只一層不同折射率的介電質相疊而形成一複合層，此複合層有可能將特定方向的入射光完全反射回去，亦即可以作為抗反射層用。換句話說，本發明的發明者指出籍由將多個介電層相疊成一可具全反射功能的複合層的作法，可以用形成自行對準矽化物塊的材料來形成抗反射層，從而同時滿足抗反射層改變光線傳播方向與自行對準矽化物塊適當絕緣金屬與部分襯底的需要，亦即可以集成抗反射層製造程序以及自行對準矽化物塊製造程序。
圖1A至圖1B是用以解釋抗反射層與自行對準矽化物塊二者的位置與作用的示意圖；以及圖2A至圖2G是一系列用以解釋本發明的一較佳實施例的各基本步驟的橫截面示意圍。
主要部分的標號10襯底101摻雜區102絕緣層11檢測器區域12電晶體區域121柵極122源極123漏極124間隙壁125金屬矽化物13介電層14多重內連線15覆蓋層16濾光器20襯底201絕緣層21檢測器區域22電晶體區域23摻雜區241柵極242源極243漏極244間隙璧25複合層26金屬矽化物27第一介電層28多重內連線
29第二介電層295濾光器以下將以本發明的一較佳實施例，一種集成抗反射層與自行對準矽化物塊的方法，來具體介紹本發明的主要內容，請參照圖2A到圖2D所描繪的各基本步驟如圖2A所示，提供襯底20，襯底20至少可分為檢測器區域21與電晶體區域22，其中檢測器區域21至少包含摻雜區23而電晶體區域22至少包含由柵極241、源極242、漏極243與間隙壁244所形成的電晶體。在此檢測器區域21與電晶體區域22是以絕緣層201所分開。
如圖2B所示，形成複合層25在襯底20上，複合層25同時也覆蓋住摻雜區23與電晶體。在此複合層25是用以增大自摻雜區23進入複合層25的光線的反射率，亦即是用作為抗反射層。
在此複合層25是由多個基層所交錯相疊而成，其中每一個基層的折射率皆與相鄰的其它基層的折射率不同。由於當光自高折射率材料進入低折射串材料時可能會發生全反射，但光自低折射率材料進入高折射率材料時不可能會發生全反射，因此籍由適當地調整各基層的折射率與厚度等因素，顯然可以使自摻雜區23進入複合層25的光線被完全反射(至少大幅降低通過複合層25的機率)。亦即即使形成複合層25的材料是透光的介電質，但複合層25仍可以發揮抗反射層的作用。當然各基層之間折射率與厚度等的關係視實際的需要來調整，但大致上越靠近摻雜區23的基層的折射率越高，越遠離摻雜區23的基層的折射率越低。
一般而言，複合層25的材料至少包含等離子體增強四氧乙基矽(plasmaenhanced TEOS)以及等離子體增強氮化矽(Plasma enhanced silicon nitride)等可透光的介電質，而且為了配合電晶體區域22中自行對準矽化物塊的需要通常是由至少一層的等離子體增強四氧乙基矽層與至少一層的等離子體增強氮化矽層所交錯相疊而成。在此等離子體增強四氧乙基矽層一般是以等離子體增強化學氣相沉積程序所形成的，而等離子體增強氮化矽層是以等離子體增強化學氣相沉積程序所形成的。並且，複合層25的厚度大約為500埃。
如圖2C所示，以一微影蝕刻程序移除部份的複合層25，從而使得柵極241的頂部、源極242與漏極243皆未被複合層25所覆蓋。其中柵極241頂部的材料為多晶矽。
如圖2D所示，執行一自行對準矽化物程序，從而形成金屬矽化物26在間極241的頂部、源極242與淡極243之上。在此由於複合層25的村科和已知技術中自行對準矽化物塊的材料相當，因此以複合層25作為自行對準矽化物塊並不會有任何的不良副作用。
顯然地，在此實施例中複合層25除了在形成金屬矽化物26於電晶體區域22的過程中，發揮了自行對準矽化物塊的功能外；被形成在摻雜區域23上的複合層25也可以發揮抗反射層的功能。換言之，本發明是一種成功地集成了抗反射層的製造程序以及自行對準矽化物塊的製造程序的方法。特別是由於形成複合層25的過程只是連續形成不只一層的介電質層而已，因此這個方法還是一種可實際地應用在生產線上的方法。
再者，當此實施例被實際應用在提供一種形成光檢測元件的方法時，還至少包含下列數個基本步驟如圖2E所示，移除自行對準矽化物程序剩餘的反應物，並形成第一介電層27覆蓋複合層25與金屬矽化物26之上。
如圖2F所示，先形成多個多重內連線28在第一介電層27上，再以第二介電層29覆蓋在第一介電層27與多重內連線28之上。這些多重內連線28是位於電晶體與絕緣層201的上方，並且通常是連接到電晶體當然也可以耦合到摻雜區23。
如圖2G所示，形成多個濾光器(color filter)295在第二介電層29上，這些濾光器295是位於摻雜區23的上方。其中濾光器295的可能種類至少包含紅光線濾光器、藍光線濾光器以及彩色光濾光器，並且一般來說，每一個摻雜區23的上方皆有一個濾光器295。
此外，隨著半導體元件結構的日漸複雜，襯底20還包含多個電阻器(resistor)(未顯示於各圖示)，這些電阻器是耦合到所述這些電晶體，以及被複合層25所完全覆蓋，並且是用以提供完整電路所需要的電阻。一般而言，電阻器位於絕緣層201上的多晶矽結構，並且通常這些多晶矽結構是與各電晶體的柵極241頂部的多晶矽部份一起形成的。
籍由比較圖2G與圖1B，可以看出由於在此方法中複合層25可以有效地扮演抗反射層的角色，因此不透光的多重內連線28使任何一個摻雜區23接收到自其它摻雜區23反射的光線的機率可以降至最低。換句話說，本發明可以有效地阻止交叉幹擾現像，因此是一個適用於光檢測元件製造程序的方法。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用以限定本發明的申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示的精神下所完成的等效改變或修正，均應包含在下述的申請專利範圍內。
權利要求
1.一種集成抗反射層與自行對準矽化物塊的方法，其特徵在於，至少包含提供一襯底，所述襯底至少可分為一檢測器區域與一電晶體區域，其中所述檢測器區域至少包含一摻雜區而所述電晶體區域至少包含由一柵極、一源極與一漏極所形成的一電晶體；形成一複合層在所述襯底上，所述複合層同時覆蓋所述摻雜區與所述電晶體，在此所述複合層用來增大自所述摻雜區進入所述複合層的光線的反射率；以一微影蝕刻程序移除部份的所述複合層，從而使得所述柵極的頂部、所述源極與所述漏極皆未被所述複合層所覆蓋以及執行一自行對準矽化物程序，從而形成一金屬矽化物在所述柵極的頂部、所述源極與所述汲極之上。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述檢測器區域與所述電晶體區域是以一絕緣層所分開。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述柵極頂部的材料為多晶矽。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述複合層是由多個基層所交錯相疊而成。
5.如權利要求4所述的方法，其中每一個所述基層的折射率皆與相鄰的其它所述基層的折射率不同。
6.如權利要求4所述的方法，其中越靠近所述摻雜區的所述基層的折射率越高，越遠離所述摻雜區的所述基層的折射率越低。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述複合層的材料至少包含等離子體增強四氧乙基矽以及等離子體增強氮化矽。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述複合層是由至少一層的等離子體增強四氧乙基矽層與至少一層的等離子體增強氮化矽層交錯相疊而成。
9.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述等離子體增強四氧乙基矽層是以等離子體增強化學氣相沉積程序所形成的。
10.如權利要求8所述的方法，其特徵在於，所述等離子體增強氮化矽層是以等離子體增強化學氣相沉積程序所形成的。
11.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述複合層的厚度大約為500埃。
12.一種形成光檢測元件的方法，其特徵在於，至少包含提供一襯底，所述襯底至少包含多個摻雜區、多個電晶體與多個絕緣層形成一複合層在底上並覆蓋所有的所述摻雜區、所述電晶體與所述絕緣層，在此所述複合層用來增大自所述襯底進入所述複合層的光線的反射率；執行一微影蝕刻程序，從而定義隨後要形成金屬矽化物的區域並移除位於所述區域部分的所述複合層，其中所述區域至少包含多個柵極的頂部、多個源極與多個漏極；執行一自行對準矽化物程序，從而形成一金屬矽化物在所述柵極頂部、所述源極與所述漏極之上；移除所述自行對準矽化物程序剩餘的反應物；形成一第一介電層在所述複合層與所述金屬矽化物上；形成多個多重內連線在所述第一介電層上，所述多重內連線位於所述電晶體與所述絕緣層的上方；以一第二介電層覆蓋所述第一介電層與所述多重內連線；以及形成多個濾光器在所述第二介電層上，所述濾光器位於所述摻雜區的上方。
13.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述襯底還包含多個電阻器。
14.如權利要求13所述的方法，其特徵在於，所述電阻器是位於所述絕緣層上的多晶矽結構。
15.如權利要求14所述的方法，其特徵在於，所述多晶矽結構是與所述電晶體的柵極頂部的多晶矽部份一起形成的。
16.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述多個電阻器耦合到所述電晶體。
17.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述複合層也完全覆蓋所述電阻器。
18.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述複合層是由多個基層交錯相疊而成。
19.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，每一個所述基層的折射率皆與相鄰的其它所述基層的折射率不同。
20.如權利要求18所述的方法，其特徵在於，越靠近所述襯底的所述基層的折射率越高，越遠離所述襯底的所述基層的折射率越高。
21.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述複合層的材料至少包合電槳增強四氧乙基矽和等離子體增強氮化矽。
22.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述複合層是由至少一層的等離子體增強四氧乙基矽層與至少一層的等離子體增強氮化矽層交錯相疊而成。
23.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述等離子體增強四氧乙基矽層是以等離子體增強化學氣相沉積程序形成的。
24.如權利要求22所述的方法，其特徵在於，所述等離子體增強氮化矽層是以等離子體增強化學氣相沉積程序形成的。
25.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述複合層的厚度大約為500埃。
26.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述多個多重內連線連接到所述電晶體。
27.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述多個多重內連線是耦合到所述摻雜區。
28.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，所述濾光器的可能種類至少包含紅光線濾光器、藍光線濾光器以及彩色光濾光器。
29.如權利要求12所述的方法，其特徵在於，每一個所述摻雜區的上方皆有一個所述濾光器。
全文摘要
一種集成抗反射層與自行對準矽化物塊的方法,至少包含:提供至少可分為檢測器區域與電晶體區域的襯底其中檢測器區域至少包含摻雜區而電晶體區域至少包含由柵極、源極與漏極所形成的電晶體;形成複合層在襯底上,此複合層同時覆蓋摻雜區與電晶體,並且是用以增大自摻雜區進入複合層的光線的反射率;以微影蝕刻程序移除部分的複合層,用來使得柵極的頂部、源極與漏極皆未被複合層所覆蓋;以及執行自行對準矽化物程序,形成金屬矽化物在柵極的頂部、源極與漏極之上。本方法的主要特點是複合層可以同時作為檢測器區域的抗反射層以及電晶體區域的自行對準矽化物塊,其中複合層是由多個基層交錯相疊而成,並且相鄰的數個基層的折射率都不同。
文檔編號H01L21/82GK1336688SQ00122618
公開日2002年2月20日 申請日期2000年8月2日 優先權日2000年8月2日
發明者陳重堯, 林震賓, 劉鳳銘 申請人:聯華電子股份有限公司