專利名稱：集成抗反射層與金屬硅化物塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于集成抗反射層(anti-reflection layer)與自行對準硅化物塊(salicide block)的方法，特別是可以簡化光檢測元件的制造程序的方法。
隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進步以及市場對小尺寸元件日益增加的需求，將多數(shù)不同功能單元集成在一個芯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管(photodiode)與晶體管(transistor)的光檢測元件。但由于任一個具某特定功能的單元皆有其特定的結(jié)構(gòu)與制造程序，因此在集成多數(shù)不同功能的單元時，常常會遇到彼此的制造程序不相容的困擾，特別是當(dāng)某個單元顯然較為繁復(fù)時(如互補式金屬氧化物半導(dǎo)體)。而最常見的解決方法便是將整個元件(芯片)分成數(shù)個部份，而不同部份是分別制造的(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制造時間增加以及反應(yīng)物銷耗量增加等的缺陷。
就常用在諸如數(shù)碼相機與掃瞄器等的光檢測元件而言，如

圖1A所示的基本結(jié)構(gòu)示意圖，光檢測元件是形成在襯底10上并至少包含檢測器區(qū)域(sensor area)11與晶體管區(qū)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(qū)域11存在一些彼此間被絕緣層102所分開的摻雜區(qū)101，而在晶體管區(qū)域I2中存在一些由柵極121、源極122、漏極123與間隙壁124所組成的晶體管，并且金屬硅化物125位于柵極121、源極122與漏極123之上。此外介電層13位于襯底10上并覆蓋所有前述的結(jié)構(gòu)，多重內(nèi)連線14位于介電層13上并且可以進一步連接到各晶體管，而覆蓋層15則位于介電層13上并完整覆蓋位于多重內(nèi)連線14，并且濾光器16位于檢測器區(qū)域11內(nèi)的覆蓋層15上。此外，由于濾光器16是用來讓特定波長的光線直接投射在特定的摻雜區(qū)101中，因此不僅在任一個摻雜區(qū)101上通常存在一個濾光器16，而且除了連接到摻雜區(qū)11邊緣的導(dǎo)線外，不會有任何不透光的結(jié)構(gòu)(如多重內(nèi)連線14)會位于任一個摻雜區(qū)101與相對應(yīng)的濾光器16之間。
無論如何，在檢測器區(qū)域11中，由于經(jīng)濾光器16入射到摻雜區(qū)101的部份光線會被反射，而由于入射的光線并非總是垂直入射，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(nèi)連線14所反射，很可能會造成不同的摻雜區(qū)101相互干擾，造成所謂的交叉干擾現(xiàn)像(crosstalkphenomena)。即任一個摻雜區(qū)101皆無法分辨所接收的光線是直接自相對應(yīng)的濾光器16進來光線還是自多重內(nèi)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于各摻雜區(qū)101之上，從而確保自任一摻雜區(qū)反射的光線都會被反射回去，而不會相互干擾。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，在晶體管區(qū)域12中，金屬硅化物125的重要性是隨著尺寸縮小而增加的。但由于金屬硅化物125并不需要形成在整個晶體管區(qū)域12中，因此需要在形成金屬硅化物125之前，先形成自行對準硅化物塊18在襯底10上并覆蓋住晶體管區(qū)域12中所有不要形成金屬硅化物125的區(qū)域，如圖1B所示，然后才能進入形成金屬硅化物的程序。一般而言，自行對準硅化物塊18的村科必需是不會與金屬反應(yīng)的材料，如四氧乙基硅(TETRAETHYL-ORTHOSILICATE，TEOS)。
由前面的討論可以看出，由于抗反射層17與自行對準硅化物塊18的材料不同，因此盡管二個區(qū)域的摻雜區(qū)域101與絕緣層102是可以一起形成以簡化制造程序，但接下來的制造程序便需要在二個區(qū)域中各自進行，直到金屬硅化物125已形成好后，才可以再合并二個區(qū)域的制造程序。無論如何，由圖1B可以看出二個區(qū)域基本上不能合并的制造程序只有歸因于結(jié)構(gòu)完全不同的柵極121制造程序、金屬硅化物125制造程序以及濾光器16制造程序。因此如何集成抗反射層17與自行對準硅化物塊二者的制造程序，便成為簡化光檢測元件制造程序與降低程本的重要關(guān)鍵。
本發(fā)明的主要目的在于提供可集成抗反射層的制造程序以及自行對準硅化物塊的制造程序的方法。
本發(fā)明的另一目的是在于提供一種可以同時形成抗反射層以及自行對準硅化物塊的方法。
本發(fā)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硅化物塊，使得抗反射層與自行對準硅化物塊二者可以同時形成。
本發(fā)明的又一目的是提供可實際應(yīng)用在生產(chǎn)線上的形成抗反射層與自行對準硅化物塊的方法。
本發(fā)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)間交叉干擾現(xiàn)像的抗反射層與確定金屬硅化物位置用的自行對準硅化物塊是一并形成的，從而簡化制程與提升生產(chǎn)效率。
本發(fā)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(qū)域與晶體管區(qū)域的襯底，其中檢測器區(qū)域至少包含摻雜區(qū)而晶體管區(qū)域至少包含由柵極、源極與漏極所形成的晶體管；形成復(fù)合層在襯底上，此復(fù)合層同時覆蓋摻雜區(qū)與晶體管，并且可以增大自摻雜區(qū)進入復(fù)合層的光線的反射率；以微影蝕刻程序移除部份的復(fù)合層，從而使得柵極的頂部、源極與漏極皆未被復(fù)合層所覆蓋；以及執(zhí)行自行對準硅化物程序，形成金屬硅化物在柵極的頂部、源極與漏極之上。
再者，當(dāng)此實施例是具體應(yīng)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硅化物程序剩余的反應(yīng)物；形成多個多重內(nèi)連線在這些晶體管與這些絕緣層的上方，這些多重內(nèi)連線是位于復(fù)合層的上方；以介電層覆蓋襯底，并完成覆蓋這些摻雜區(qū)與這些多重內(nèi)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于這些摻雜區(qū)的上方。
顯然地，本發(fā)明的主要特點是以復(fù)合層同時作為檢測器區(qū)域的抗反射層以及晶體管區(qū)域的自行對準硅化物塊，因此在摻雜區(qū)域與晶體管都形成好后，可以將檢測器區(qū)域與晶體管區(qū)域的制造程序合并。其中復(fù)合層是由多個基層交錯相疊而成，其中相鄰的數(shù)個基層的折射率都不同，以改變?nèi)肷涔饩€的方向，并且形成金屬硅化物用的金屬不會附著在復(fù)合層上。
首先，本發(fā)明的發(fā)明者指出自行對準硅化物塊是用來使形成金屬硅化物用的金屬不會附著在襯底上不需要形成金屬硅化物的區(qū)域，因此其材料使用介電質(zhì)即可如四氧乙基硅。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(yīng)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(fā)生干擾的可能)。
接著，本發(fā)明的發(fā)明者提出一個解決此問題的切入點由于一般用來形成自行對準硅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(xué)上光線自高折射率材料入射到低折射率材料時可能發(fā)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(zhì)相疊而形成一復(fù)合層，此復(fù)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(fā)明的發(fā)明者指出籍由將多個介電層相疊成一可具全反射功能的復(fù)合層的作法，可以用形成自行對準硅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硅化物塊適當(dāng)絕緣金屬與部分襯底的需要，亦即可以集成抗反射層制造程序以及自行對準硅化物塊制造程序。
圖1A至圖1B是用以解釋抗反射層與自行對準硅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(fā)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(biāo)號10襯底101摻雜區(qū)102絕緣層11檢測器區(qū)域12晶體管區(qū)域121柵極122源極123漏極124間隙壁125金屬硅化物13介電層14多重內(nèi)連線15覆蓋層16濾光器20襯底201絕緣層21檢測器區(qū)域22晶體管區(qū)域23摻雜區(qū)241柵極242源極243漏極244間隙璧25復(fù)合層26金屬硅化物27第一介電層28多重內(nèi)連線
29第二介電層295濾光器以下將以本發(fā)明的一較佳實施例，一種集成抗反射層與自行對準硅化物塊的方法，來具體介紹本發(fā)明的主要內(nèi)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(qū)域21與晶體管區(qū)域22，其中檢測器區(qū)域21至少包含摻雜區(qū)23而晶體管區(qū)域22至少包含由柵極241、源極242、漏極243與間隙壁244所形成的晶體管。在此檢測器區(qū)域21與晶體管區(qū)域22是以絕緣層201所分開。
如圖2B所示，形成復(fù)合層25在襯底20上，復(fù)合層25同時也覆蓋住摻雜區(qū)23與晶體管。在此復(fù)合層25是用以增大自摻雜區(qū)23進入復(fù)合層25的光線的反射率，亦即是用作為抗反射層。
在此復(fù)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。由于當(dāng)光自高折射率材料進入低折射串材料時可能會發(fā)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(fā)生全反射，因此籍由適當(dāng)?shù)卣{(diào)整各基層的折射率與厚度等因素，顯然可以使自摻雜區(qū)23進入復(fù)合層25的光線被完全反射(至少大幅降低通過復(fù)合層25的機率)。亦即即使形成復(fù)合層25的材料是透光的介電質(zhì)，但復(fù)合層25仍可以發(fā)揮抗反射層的作用。當(dāng)然各基層之間折射率與厚度等的關(guān)系視實際的需要來調(diào)整，但大致上越靠近摻雜區(qū)23的基層的折射率越高，越遠離摻雜區(qū)23的基層的折射率越低。
一般而言，復(fù)合層25的材料至少包含等離子體增強四氧乙基硅(plasmaenhanced TEOS)以及等離子體增強氮化硅(Plasma enhanced silicon nitride)等可透光的介電質(zhì)，而且為了配合晶體管區(qū)域22中自行對準硅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硅層與至少一層的等離子體增強氮化硅層所交錯相疊而成。在此等離子體增強四氧乙基硅層一般是以等離子體增強化學(xué)氣相沉積程序所形成的，而等離子體增強氮化硅層是以等離子體增強化學(xué)氣相沉積程序所形成的。并且，復(fù)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復(fù)合層25，從而使得柵極241的頂部、源極242與漏極243皆未被復(fù)合層25所覆蓋。其中柵極241頂部的材料為多晶硅。
如圖2D所示，執(zhí)行一自行對準硅化物程序，從而形成金屬硅化物26在間極241的頂部、源極242與淡極243之上。在此由于復(fù)合層25的村科和已知技術(shù)中自行對準硅化物塊的材料相當(dāng)，因此以復(fù)合層25作為自行對準硅化物塊并不會有任何的不良副作用。
顯然地，在此實施例中復(fù)合層25除了在形成金屬硅化物26于晶體管區(qū)域22的過程中，發(fā)揮了自行對準硅化物塊的功能外；被形成在摻雜區(qū)域23上的復(fù)合層25也可以發(fā)揮抗反射層的功能。換言之，本發(fā)明是一種成功地集成了抗反射層的制造程序以及自行對準硅化物塊的制造程序的方法。特別是由于形成復(fù)合層25的過程只是連續(xù)形成不只一層的介電質(zhì)層而已，因此這個方法還是一種可實際地應(yīng)用在生產(chǎn)線上的方法。
再者，當(dāng)此實施例被實際應(yīng)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(shù)個基本步驟如圖2E所示，移除自行對準硅化物程序剩余的反應(yīng)物，并形成第一介電層27覆蓋復(fù)合層25與金屬硅化物26之上。
如圖2F所示，先形成多個多重內(nèi)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(nèi)連線28之上。這些多重內(nèi)連線28是位于晶體管與絕緣層201的上方，并且通常是連接到晶體管當(dāng)然也可以耦合到摻雜區(qū)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是位于摻雜區(qū)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，并且一般來說，每一個摻雜區(qū)23的上方皆有一個濾光器295。
此外，隨著半導(dǎo)體元件結(jié)構(gòu)的日漸復(fù)雜，襯底20還包含多個電阻器(resistor)(未顯示于各圖示)，這些電阻器是耦合到所述這些晶體管，以及被復(fù)合層25所完全覆蓋，并且是用以提供完整電路所需要的電阻。一般而言，電阻器位于絕緣層201上的多晶硅結(jié)構(gòu)，并且通常這些多晶硅結(jié)構(gòu)是與各晶體管的柵極241頂部的多晶硅部份一起形成的。
籍由比較圖2G與圖1B，可以看出由于在此方法中復(fù)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(nèi)連線28使任何一個摻雜區(qū)23接收到自其它摻雜區(qū)23反射的光線的機率可以降至最低。換句話說，本發(fā)明可以有效地阻止交叉干擾現(xiàn)像，因此是一個適用于光檢測元件制造程序的方法。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并非用以限定本發(fā)明的申請專利范圍；凡其它未脫離本發(fā)明所揭示的精神下所完成的等效改變或修正，均應(yīng)包含在下述的申請專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種集成抗反射層與自行對準硅化物塊的方法，其特征在于，至少包含提供一襯底，所述襯底至少可分為一檢測器區(qū)域與一晶體管區(qū)域，其中所述檢測器區(qū)域至少包含一摻雜區(qū)而所述晶體管區(qū)域至少包含由一柵極、一源極與一漏極所形成的一晶體管；形成一復(fù)合層在所述襯底上，所述復(fù)合層同時覆蓋所述摻雜區(qū)與所述晶體管，在此所述復(fù)合層用來增大自所述摻雜區(qū)進入所述復(fù)合層的光線的反射率；以一微影蝕刻程序移除部份的所述復(fù)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復(fù)合層所覆蓋以及執(zhí)行一自行對準硅化物程序，從而形成一金屬硅化物在所述柵極的頂部、所述源極與所述汲極之上。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述檢測器區(qū)域與所述晶體管區(qū)域是以一絕緣層所分開。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柵極頂部的材料為多晶硅。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層是由多個基層所交錯相疊而成。
5.如權(quán)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(quán)利要求4所述的方法，其中越靠近所述摻雜區(qū)的所述基層的折射率越高，越遠離所述摻雜區(qū)的所述基層的折射率越低。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層的材料至少包含等離子體增強四氧乙基硅以及等離子體增強氮化硅。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層是由至少一層的等離子體增強四氧乙基硅層與至少一層的等離子體增強氮化硅層交錯相疊而成。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述等離子體增強四氧乙基硅層是以等離子體增強化學(xué)氣相沉積程序所形成的。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，所述等離子體增強氮化硅層是以等離子體增強化學(xué)氣相沉積程序所形成的。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層的厚度大約為500埃。
12.一種形成光檢測元件的方法，其特征在于，至少包含提供一襯底，所述襯底至少包含多個摻雜區(qū)、多個晶體管與多個絕緣層形成一復(fù)合層在底上并覆蓋所有的所述摻雜區(qū)、所述晶體管與所述絕緣層，在此所述復(fù)合層用來增大自所述襯底進入所述復(fù)合層的光線的反射率；執(zhí)行一微影蝕刻程序，從而定義隨后要形成金屬硅化物的區(qū)域并移除位于所述區(qū)域部分的所述復(fù)合層，其中所述區(qū)域至少包含多個柵極的頂部、多個源極與多個漏極；執(zhí)行一自行對準硅化物程序，從而形成一金屬硅化物在所述柵極頂部、所述源極與所述漏極之上；移除所述自行對準硅化物程序剩余的反應(yīng)物；形成一第一介電層在所述復(fù)合層與所述金屬硅化物上；形成多個多重內(nèi)連線在所述第一介電層上，所述多重內(nèi)連線位于所述晶體管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(nèi)連線；以及形成多個濾光器在所述第二介電層上，所述濾光器位于所述摻雜區(qū)的上方。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述襯底還包含多個電阻器。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述電阻器是位于所述絕緣層上的多晶硅結(jié)構(gòu)。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，所述多晶硅結(jié)構(gòu)是與所述晶體管的柵極頂部的多晶硅部份一起形成的。
16.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述多個電阻器耦合到所述晶體管。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層也完全覆蓋所述電阻器。
18.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層是由多個基層交錯相疊而成。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，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(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，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(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層的材料至少包合電槳增強四氧乙基硅和等離子體增強氮化硅。
22.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層是由至少一層的等離子體增強四氧乙基硅層與至少一層的等離子體增強氮化硅層交錯相疊而成。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述等離子體增強四氧乙基硅層是以等離子體增強化學(xué)氣相沉積程序形成的。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述等離子體增強氮化硅層是以等離子體增強化學(xué)氣相沉積程序形成的。
25.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述復(fù)合層的厚度大約為500埃。
26.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述多個多重內(nèi)連線連接到所述晶體管。
27.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述多個多重內(nèi)連線是耦合到所述摻雜區(qū)。
28.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，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(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，每一個所述摻雜區(qū)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硅化物塊的方法,至少包含:提供至少可分為檢測器區(qū)域與晶體管區(qū)域的襯底其中檢測器區(qū)域至少包含摻雜區(qū)而晶體管區(qū)域至少包含由柵極、源極與漏極所形成的晶體管;形成復(fù)合層在襯底上,此復(fù)合層同時覆蓋摻雜區(qū)與晶體管,并且是用以增大自摻雜區(qū)進入復(fù)合層的光線的反射率;以微影蝕刻程序移除部分的復(fù)合層,用來使得柵極的頂部、源極與漏極皆未被復(fù)合層所覆蓋;以及執(zhí)行自行對準硅化物程序,形成金屬硅化物在柵極的頂部、源極與漏極之上。本方法的主要特點是復(fù)合層可以同時作為檢測器區(qū)域的抗反射層以及晶體管區(qū)域的自行對準硅化物塊,其中復(fù)合層是由多個基層交錯相疊而成,并且相鄰的數(shù)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(yōu)先權(quán)日2000年8月2日
發(fā)明者陳重堯, 林震賓, 劉鳳銘 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司