專利名稱：減少cmos圖像傳感器中光學(xué)串?dāng)_的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CMOS圖像傳感器及像素，更具體地講，本發(fā)明涉及一種改善了光學(xué)串?dāng)_的CMOS圖像傳感器及像素。
背景技術(shù)：
圖像傳感器已經(jīng)變得無(wú)處不在，它們被廣泛地用于數(shù)字照相機(jī)、便攜式電話、保密照相機(jī)、醫(yī)療器械、汽車和其它應(yīng)用場(chǎng)合。制造圖像傳感器的技術(shù)、特別是CMOS(互補(bǔ)型金屬氧化半導(dǎo)體)圖像傳感器持續(xù)地快速發(fā)展。例如，高分辨率和低能耗的要求促進(jìn)了圖像傳感器的進(jìn)一步的小型化及集成。
通常，圖像傳感器的每個(gè)像素包括一感光元件如光電二極管以及一個(gè)或多個(gè)用于從感光元件中讀出信號(hào)的晶體管。CMOS圖像傳感器采用金屬導(dǎo)線將各個(gè)像素與其它像素及輸出端連接。這些金屬導(dǎo)線(也可稱為金屬互連件)通常位于硅的不同層中，以便與晶體管的不同部分相連接并形成有效的通路。
這些圖像傳感器的一個(gè)重要問(wèn)題是光學(xué)串?dāng)_。當(dāng)本應(yīng)照射到某個(gè)像素上的光線照射到其它像素(通常是相鄰的像素)上時(shí)，就會(huì)發(fā)生光學(xué)串?dāng)_。這造成了圖像中的偽像成分，而且不能在圖像處理過(guò)程中得以糾正。導(dǎo)致光學(xué)串?dāng)_的一個(gè)通常原因是硅反射的和/或金屬導(dǎo)線反射的光線隨后照射到一個(gè)遠(yuǎn)處的像素上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種可改善光學(xué)串?dāng)_性能的CMOS圖像傳感器、像素及其制造方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，一方面，本發(fā)明提供了一種CMOS像素陣列，其包括
排列并形成于半導(dǎo)體基底上的若干像素；以及位于像素上方的金屬互連件，該金屬互連件的至少一側(cè)的至少一部分包覆有防反射涂層。
優(yōu)選地，金屬互連件在其所有側(cè)面上包覆有防反射涂層；防反射涂層是吸收光的涂層；上述若干像素可以是3T、4T、5T、6T或7T像素；金屬互連件可以被設(shè)置在像素上方的多個(gè)層面上。
本發(fā)明中，防反射涂層的厚度可以由入射光線的預(yù)期入射角度和預(yù)期波長(zhǎng)決定。選擇入射光線的預(yù)期入射角度和預(yù)期波長(zhǎng)，可以降低對(duì)來(lái)自鄰近像素的光線的反射。預(yù)期的入射角度θ可由以下公式?jīng)Q定θ=tan-1wh]]>其中，w是從像素中心到金屬互連件中心的距離，而h是金屬互連件在像素之上的高度。
進(jìn)一步地，金屬互連件可以包覆有多層防反射涂層。
進(jìn)一步地，對(duì)防反射涂層的厚度進(jìn)行選擇，以降低對(duì)具有標(biāo)準(zhǔn)RGB色彩編碼方案中的紅色、綠色和藍(lán)色光線波長(zhǎng)的光線的反射。
另一方面，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還提供了一種用于形成CMOS像素陣列的方法，其包括在半導(dǎo)體基底上形成像素；在像素上方形成電介質(zhì)；在金屬互連件模版(pattern)所需的位置處形成通道；形成底層導(dǎo)電防反射涂層；在該防反射涂層的上方形成金屬層；以及以金屬互連件模版所需的圖案形狀(pattern)來(lái)定形防反射涂層和金屬層。
上述的方法可進(jìn)一步包括如下步驟在定形金屬互連件形狀之前，在金屬層的上方形成頂層絕緣防反射涂層。
上述的方法還可進(jìn)一步包括如下步驟在金屬層上方形成頂層絕緣防反射涂層，并以金屬互連件模版所需的圖案來(lái)定形頂層防反射涂層。
上述方法中，形成電介質(zhì)層、形成通道、形成底層防反射涂層、形成金屬層以及定形防反射層和金屬層的步驟，可以進(jìn)行必要的重復(fù)，以形成芯片工作所需要的金屬互連件。
優(yōu)選地，上述方法中所用的金屬為鋁；導(dǎo)電防反射涂層可以為氧化錫、銦錫氧化物或者氧化銦；絕緣防反射涂層可以為氮化硅。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種如下的、用于形成CMOS像素陣列的方法，其包括在半導(dǎo)體基底上形成像素；在像素上方形成電介質(zhì)；在電介質(zhì)層涂層的上方形成金屬層；形成頂層絕緣防反射涂層；以及以金屬互連件模版所需的圖案或形狀來(lái)對(duì)防反射涂層和金屬層進(jìn)行定形。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種如下的、用于形成CMOS像素陣列的方法，其包括在半導(dǎo)體基底上形成像素；在像素上方形成電介質(zhì)；在電介質(zhì)層上方形成金屬層；以金屬互連件模版所需的圖案來(lái)定形金屬層；形成頂層導(dǎo)電防反射涂層；以及以金屬互連件模版所需的圖案來(lái)定形防反射涂層。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種如下的、用于形成CMOS像素陣列的方法，其包括在半導(dǎo)體基底上形成像素；在像素上方形成電介質(zhì)；形成底層絕緣防反射涂層；在金屬互連件模版所需的位置處形成通道；在防反射涂層的上方形成金屬層；以及以金屬互連件模版所需的圖案來(lái)定形底層絕緣防反射涂層和金屬層。
上述的方法可進(jìn)一步包括在定形金屬互連件形狀之前，在金屬層的上方形成頂層絕緣防反射涂層。
上述的方法還可進(jìn)一步包括在金屬層上方形成頂層絕緣防反射涂層，并以金屬互連件模版所需的圖案按理定形頂層防反射涂層。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種如下的、用于形成CMOS像素陣列的方法，其包括在半導(dǎo)體基底上形成像素；在像素上方形成電介質(zhì)；在金屬互連件模版所需的位置處形成通道；以金屬互連件模版所需的圖案形狀移除電介質(zhì)；在電介質(zhì)層上方形成導(dǎo)電防反射涂層；在導(dǎo)電防反射涂層的上方形成金屬層；以及進(jìn)行拋光(或平整)處理，以移除電介質(zhì)平面上方的防反射涂層和金屬。
優(yōu)選地，上述方法中所使用的金屬為銅。
本發(fā)明還進(jìn)一步提供了一種如下的、用于形成CMOS像素陣列的方法，其包括在半導(dǎo)體基底上形成像素；在像素上方形成電介質(zhì)；在金屬互連件模版所需的位置處形成通道；以金屬互連件模版所需的圖案形狀移除電介質(zhì)；在電介質(zhì)層上方形成防反射涂層；移除防反射涂層以形成側(cè)墻隔片；在電介質(zhì)層上方形成金屬層；以及進(jìn)行拋光平整處理，以移除電介質(zhì)平面上方的金屬。
本發(fā)明的有益效果是采用防反射涂層包覆金屬互連件具有以下優(yōu)點(diǎn)首先防反射涂層可以吸收部分的入射光線；其次防反射涂層可以使防反射涂層上的不同反射光線之間相消干涉。因此，防反射涂層的采用有效解決了光學(xué)串?dāng)_問(wèn)題。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式，來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施方式，任何在本發(fā)明基本精神上的改進(jìn)或替代，仍屬于本發(fā)明權(quán)利要求書(shū)中所要求保護(hù)的范圍。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器發(fā)生光學(xué)串?dāng)_時(shí)的剖視圖。
圖2是本發(fā)明一實(shí)施方式的圖像傳感器的剖視圖。
圖3是入射到防反射涂層上的光線的特寫(xiě)圖。
圖4是一圖像傳感器發(fā)生一特定類型光學(xué)串?dāng)_時(shí)的剖視圖。
圖5是本發(fā)明另一采用了多層防反射涂層的實(shí)施方式。
圖6-25是本發(fā)明多個(gè)實(shí)施方式的剖視圖，其顯示了防反射涂層的形成。
具體實(shí)施例方式
在下面的描述中，提供了許多特定細(xì)節(jié)，以便對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行透徹的理解。但所屬領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，在沒(méi)有這些具體細(xì)節(jié)中的一個(gè)或多個(gè)的情況下仍能實(shí)施本發(fā)明，或者采用其它方法、元件、材料、操作等的情況下仍能實(shí)施本發(fā)明。另外，為了清楚地描述本發(fā)明的各種實(shí)施方案，因而對(duì)眾所周知的結(jié)構(gòu)和操作沒(méi)有示出或進(jìn)行詳細(xì)地描述。
在本發(fā)明的說(shuō)明書(shū)中，提及“一實(shí)施方案”或“某一實(shí)施方案”時(shí)是指該實(shí)施方案所述的特定特征、結(jié)構(gòu)或者特性至少包含在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中。因而，在說(shuō)明書(shū)各處所出現(xiàn)的“在一實(shí)施方案中”或“在某一實(shí)施方案中”并不一定指的是全部屬于同一個(gè)實(shí)施方案；而且，特定的特征、結(jié)構(gòu)或者特性可能以合適的方式結(jié)合到一個(gè)或多個(gè)的具體實(shí)施方案中。
參考圖1，其顯示了一個(gè)現(xiàn)有技術(shù)圖像傳感器的剖視圖。圖1中顯示了兩個(gè)鄰近的像素。請(qǐng)注意，像素精確的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與本發(fā)明并不特別相關(guān)，事實(shí)上，本發(fā)明可用于任何CMOS像素設(shè)計(jì)，包括但不限于3T、4T、5T、6T、7T或其它的像素設(shè)計(jì)。
如圖1所示，圖像傳感器可在其集成電路的不同層上采用金屬互連件，以連接傳感器的不同部件。金屬互連件的準(zhǔn)確層或位置隨傳感器的特定設(shè)計(jì)而變化。
如圖1所示，入射光線A照射到光電二極管PD1上。部分光線按照設(shè)計(jì)而被光電二極管吸收，但是，部分光線A2被光電二極管的表面反射出來(lái)并照射到金屬互連件如M21上。這些光線隨后可能被相鄰的光電二極管PD2所接收；這些光線也有可能被金屬互連件如M22的底面反射出來(lái)并照射到一個(gè)位于較低層的金屬互連件M13上。然后，這些光線可繼續(xù)被反射直到照射到更遠(yuǎn)的像素上。
為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明給金屬互連件涂上一層防反射(AR)涂層，以降低金屬互連件的反射作用。該AR涂層可以是本領(lǐng)域中眾多已知材料中的任何一種。所用的涂層可以是絕緣的，如氧化錫、銦錫氧化物(indium tin oxide)或者氧化銦，也可是導(dǎo)電的，如氮化硅。
參考圖2，其顯示了在金屬互連件上設(shè)置有AR涂層的圖像傳感器的剖視圖。如同圖1，像素的具體內(nèi)部結(jié)構(gòu)并不重要。在一實(shí)施方式中，AR涂層被設(shè)置于金屬互連件的底面上，以減少對(duì)來(lái)自下層金屬互連件的入射光線的反射作用。在另一實(shí)施方式中，AR涂層被設(shè)置于金屬互連件的所有表面以減少對(duì)來(lái)自各個(gè)方向的光線的反射作用。照射到金屬互連件AR涂層上的入射光線，不會(huì)被反射，或者反射的強(qiáng)度被大大地減弱。
AR涂層能以兩種方式減少反射。第一，它可吸收部分的入射光線；第二，它可引起涂層上不同反射光線之間相消干涉。參考圖3，其顯示了防反射涂層上入射光線的特寫(xiě)圖。圖3說(shuō)明了AR涂層怎樣引起相消干涉。波長(zhǎng)為λ1的光線以角度θ1入射。當(dāng)一部分入射光線A1照射到AR涂層的外表面時(shí)被反射，而另一部分入射光線B1照射到內(nèi)表面時(shí)被反射。當(dāng)反射光線A2與反射光線B2之間具有180°的相位差時(shí)，反射光線的強(qiáng)度將被最大程度地削弱。
選擇AR層厚度的慣例是假設(shè)光線以通常的方式入射到AR涂層上。在這種情況下，當(dāng)材料的厚度t等于λ/4時(shí)，反射光線的強(qiáng)度將被最大程度地削弱。
但是，在光學(xué)串?dāng)_的情況下，所有光線都會(huì)以與通常情況不同的角度入射。這時(shí)，光線強(qiáng)度的減弱會(huì)隨入射角度θ及入射光線的波長(zhǎng)而變化。這樣，可以通過(guò)選擇涂層的厚度，來(lái)減弱具有某一特定波長(zhǎng)λ1及入射角度θ1的光線。光線在以接近但不等于θ1的角度入射時(shí)，反射光線的強(qiáng)度將被極大地減弱，但不會(huì)完全消除。類似地，光線在以接近但不等于λ1的波長(zhǎng)λ2入射時(shí)，反射光線將被極大地減弱，但不會(huì)完全消除。
參考圖4，其顯示了光學(xué)串?dāng)_的一個(gè)具體示例。產(chǎn)生光學(xué)串?dāng)_的重要因素是那些本應(yīng)該被相鄰像素收集的光線。在本發(fā)明的一實(shí)施方式中，可以選擇AR涂層的厚度，以便使來(lái)自相鄰像素的光線反射最小化。入射到金屬互連件上某一特定點(diǎn)P的光線的預(yù)期入射角度，可根據(jù)P與PD中心之間的水平距離w以及金屬互連件高于PD的高度h來(lái)計(jì)算。此時(shí)，在P點(diǎn)的預(yù)期入射角度θ應(yīng)等于tan-1wh]]>在本實(shí)施方式中，P點(diǎn)的厚度可根據(jù)θ、入射光線的預(yù)期波長(zhǎng)以及AR涂層的折射率n來(lái)選擇。該厚度可由公式t=λ4ncosθ]]>分析得出。然而，在實(shí)際情況中，該厚度可由計(jì)算機(jī)模擬決定，計(jì)算機(jī)模擬可將其它的因素考慮進(jìn)去，如金屬互連件的特性、覆蓋金屬互連件的擴(kuò)散隔板(diffusion barrier)以及夾層(interlayer)和金屬間的電介質(zhì)(inter-metal dielectrics)。
例如，假設(shè)圖像傳感器設(shè)計(jì)成在傳感器表面0.58微米處具有一層金屬互連件，PD的中心與金屬互連件之間的水平距離為1微米。同時(shí)假設(shè)AR涂層要阻隔波長(zhǎng)為650納米的入射光線。此時(shí)，照射到金屬互連件上的光線的預(yù)期入射角度為60°。假設(shè)折射率為2，那么AR涂層需要的厚度為40.625納米。
參考圖5，其顯示了具有多個(gè)AR層的另一實(shí)施方式?？蓪⑷我鈹?shù)量的AR層連續(xù)合并在一個(gè)堆疊中，從而削弱具有多波長(zhǎng)及多入射角度的光線的反射。然后，層的厚度可以采用與上述計(jì)算單層厚度的相同方法來(lái)計(jì)算。
在一實(shí)施方式中，圖像傳感器采用基于紅色、藍(lán)色和綠色的色彩編碼方案(color coding scheme)。在本實(shí)施方式中，金屬互連件可涂上三種不同的、分別針對(duì)編碼方案中每個(gè)不同色彩的AR層。然后，基于該三種波長(zhǎng)以及預(yù)期的入射角選擇厚度，入射角度可以以任何方式選擇。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，本發(fā)明的實(shí)施方式可以按照許多方式實(shí)現(xiàn)。形成各種實(shí)施方式的工藝方法取決于金屬互連件所用金屬的類型及其它因素。例如，如果金屬互連件是用鋁制成的，制備工藝很可能采用減少法(subtractive methods)，而當(dāng)金屬互連件是用銅制成的，則很可能采用添加法(additive methods)。下面將介紹幾種可行的方法。
圖6-25顯示了制備圖2所示實(shí)施方式的幾種方法。具體地，參考圖6，其顯示了經(jīng)前端(front-end-of-line，簡(jiǎn)稱FEOL)處理后的像素陣列中的兩個(gè)像素。此時(shí)，在像素平面上方未形成任何其它結(jié)構(gòu)。如上所述，像素內(nèi)部結(jié)構(gòu)與該工藝方法無(wú)密切關(guān)系?，F(xiàn)在介紹的方法可以與任何實(shí)現(xiàn)FEOL處理的方法一起使用。
參考圖7，其顯示了具有第一電介質(zhì)層的像素陣列。在FEOL處理結(jié)束之后，當(dāng)?shù)谝浑娊橘|(zhì)層D1沉積到像素上時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行后端(back-end-of-line，簡(jiǎn)稱BEOL)處理。該電介質(zhì)層所用電介質(zhì)材料的具體類型與本發(fā)明并無(wú)密切關(guān)系，因?yàn)榭刹捎帽绢I(lǐng)域已知的任何電介質(zhì)材料，如平面氧化物(planar oxide)。
參考圖8，其顯示了一像素陣列，該像素陣列具有可與金屬互連件層相連接的通道(via)。在沉積電介質(zhì)層之后，可采用本領(lǐng)域已知的任何處理方法來(lái)形成連接不同金屬互連件層的通道。在圖8中，形成了可將位于較高平面上的金屬互連件連接到金屬互連件M11的通道。此時(shí)，較高平面的金屬互連件還未形成。如同像素結(jié)構(gòu)一樣，所選擇的形成通道的方法與本發(fā)明也無(wú)密切關(guān)系。在形成實(shí)施方式中結(jié)構(gòu)時(shí)需要考慮的一個(gè)重要問(wèn)題是，必須保持通道與互連件之間的連接關(guān)系?？尚蟹椒ǖ倪x擇將取決于采用的是絕緣涂層還是導(dǎo)電涂層。
如上所述，減少法通常用于形成鋁制金屬互連件。下面將介紹采用減少法的實(shí)施方式。
在一實(shí)施方式中，導(dǎo)電的AR涂層被用于底層。參考圖9，其顯示了具有導(dǎo)電AR涂層的像素陣列。在沉積電介質(zhì)層之后，可采用任何常規(guī)方法來(lái)沉積導(dǎo)電AR涂層。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，上述的過(guò)程可以利用本領(lǐng)域已知的任何沉積方法完成，包括濺射法和化學(xué)氣相淀積(CVD)。
參考圖10，其顯示了具有金屬層和AR涂層的像素陣列。當(dāng)導(dǎo)電的AR涂層被沉積之后，可采用任何常規(guī)方法沉積金屬層。如上所述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，上述過(guò)程可利用本領(lǐng)域已知的任何沉積方法完成。
參考圖11，其顯示了具有金屬互連件的像素陣列。當(dāng)金屬層被沉積之后，可采用本領(lǐng)域的任何已知方法移除金屬和AR涂層，以形成預(yù)期模版(pattern)的金屬互連件。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，上述過(guò)程可通過(guò)任何方法完成，包括掩模和蝕刻步驟。導(dǎo)電AR涂層與金屬可在相同的步驟中被移除，因而僅僅保留在金屬互連件下方的AR涂層。
參考圖12，其顯示了具有沉積的頂層絕緣AR涂層的像素陣列。在金屬互連件形成之后，可采用任何常規(guī)方法沉積一層絕緣的AR涂層，如利用上面提到的方法。然后，如圖13所示，可采用任何常規(guī)方法，將遠(yuǎn)離金屬互連件的區(qū)域上的AR涂層移除。如上所述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，這可以通過(guò)任何方法完成，包括掩模和蝕刻步驟。在另一實(shí)施方式中，在金屬互連件形成之前，沉積頂層絕緣AR涂層。然后，底層AR涂層、金屬層以及頂層AR涂層在同一個(gè)步驟中被定形(patterned)及蝕刻。
盡管顯示了在金屬互連件的頂部和底部都具有AR涂層的像素陣列的制造，但是這并非實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的唯一方法。在另一實(shí)施方式中，省略了在金屬互連件頂部形成AR涂層的步驟，從而形成僅在金屬互連件的底部具有AR涂層的像素陣列，如圖11所示。或者，可省略形成第一AR涂層的步驟；在該實(shí)施方式中，形成僅在金屬互連件的頂部具有AR涂層的像素陣列，如圖14所示。
在另一實(shí)施方式中，在整個(gè)制造過(guò)程中使用絕緣的AR涂層。參考圖15，其顯示了在通道形成之前，具有沉積的絕緣AR涂層的像素陣列。在電介質(zhì)層沉積完成之后，但在通道形成之前，沉積絕緣AR涂層?？刹捎萌魏紊鲜龅姆椒ǔ练e涂層。
參考圖16，其顯示了具有通道的像素陣列。在絕緣的AR涂層被沉積之后，可采用任何常規(guī)方法形成通道。如上所述，選擇的用于形成通道的具體方法與本發(fā)明無(wú)密切關(guān)系。
參考圖17，其顯示了具有金屬互連件的像素陣列。在通道形成之后，采用與前述方法相似的減少法形成金屬互連件。在一實(shí)施方式中，金屬和AR涂層在同一時(shí)間被移除，因此AR涂層僅在金屬互連件的下方形成。
參考圖18，其顯示了在金屬互連件上方具有頂層絕緣AR涂層的像素陣列。在金屬互連件形成之后，按照與前述形成頂層涂層相同的方法形成頂層AR涂層，先采用沉積步驟，接著進(jìn)行移除。在一實(shí)施方式中，當(dāng)互連件形成時(shí)下層AR涂層還未被移除，當(dāng)頂層涂層被移除時(shí)它才被移除。在另一實(shí)施方式中，可省略形成上層AR涂層的步驟，僅使金屬互連件的底部保留AR涂層。
與通常采用的適用于鋁金屬互連件的減少法相反，添加法通常被用于形成銅金屬互連件。下文將介紹采用添加法的實(shí)施方式。這里介紹的多個(gè)實(shí)施方式在鑲嵌(damascene)處理上有變化，鑲嵌處理是形成銅互連件的標(biāo)準(zhǔn)方法。在該方法中，按照預(yù)期的模版(pattern)移除電介質(zhì)材料。然后，芯片的表面被均一地覆蓋上金屬以形成互連件。在最后的步驟中，通常采用化學(xué)-機(jī)械拋光(CMP)移除位于電介質(zhì)平面上方的多余金屬。拋光的細(xì)節(jié)是本領(lǐng)域已知的，此處不再介紹。
參考圖19，其顯示了將材料從電介質(zhì)層移除后的像素陣列。在本實(shí)施方式中，在金屬間的電介質(zhì)層被沉積以及通道形成之后，按金屬互連件同樣的模版移除電介質(zhì)材料。該過(guò)程可以采用本領(lǐng)域已知的任何方法完成。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，該過(guò)程可采用掩模和蝕刻過(guò)程完成，其是鑲嵌過(guò)程的初始步驟。
參考圖20，其顯示了具有沉積的AR涂層的像素陣列。在電介質(zhì)按照與金屬互連件相同的模版被移除之后，沉積AR涂層。該AR涂層可為絕緣的或?qū)щ姷摹Ｔ揂R涂層被均勻沉積，即忽略其下方的幾何形態(tài)，涂層的厚度保持一致?？刹捎萌魏畏椒▽?shí)現(xiàn)涂層的均勻沉積，例如CVD(化學(xué)氣相沉積)或者旋轉(zhuǎn)涂覆(spin coating)。
參考圖21，其顯示了具有側(cè)墻隔片(sidewall spacer)的像素陣列。在AR涂層被沉積之后，可采用任何常規(guī)方法均勻移除AR涂層。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可采用任何形式的干法刻蝕(dryetching)移除AR涂層。因?yàn)楫?dāng)均勻沉積時(shí)，涂層在垂直臺(tái)階處(verticalsteps)的邊緣最厚，在刻蝕之后可能僅僅留下那些臺(tái)階處的涂層，這些涂層形成AR材料的側(cè)墻隔片。
參考圖22，其顯示了具有沉積的金屬層的像素陣列。在側(cè)墻隔片形成后，可采用本領(lǐng)域任何已知的方法來(lái)沉積金屬層，如前述的方法。
參考圖23，其顯示了移除多余金屬之后的像素陣列。在金屬被沉積之后，多余金屬被均勻移除，直至下降到電介質(zhì)所在的平面處，例如采用CMP。
剛才描述的實(shí)施方式并非添加法可以采用的唯一方法。在另一實(shí)施方式中，可省略蝕刻AR涂層的步驟。如圖24所示，接著采用本領(lǐng)域已知的任何方法沉積金屬層。在本實(shí)施方式中，采用導(dǎo)電的AR涂層。
參考圖25，其顯示了移除了多余金屬和AR涂層之后的像素陣列。在金屬層被沉積之后，進(jìn)行上述的CMP步驟，在金屬互連件的底部和側(cè)面保留導(dǎo)電的AR涂層。
先前介紹的方法描述了怎樣在半導(dǎo)體芯片上形成單層的金屬互連件。但是，為了圖像傳感器的工作需要，可以增加多層的金屬互連件。重復(fù)進(jìn)行這里介紹的處理工藝，可以形成每一新的層面。
另外，雖然此處只顯示了僅具有一層AR涂層的金屬互連件，但是本發(fā)明并不受此限制。在另一實(shí)施方式中，在沉積形成單層AR涂層的每一階段，均可以沉積形成多層AR層，如圖5所示。
同時(shí)，本說(shuō)明書(shū)僅僅描述了AR涂層和金屬互連件的形成，而未描述像素中實(shí)際結(jié)構(gòu)的形成，而這是本領(lǐng)域眾所周知的。這樣做的目的是為了避免使本發(fā)明不清晰，因?yàn)樵谙袼刂行纬捎性雌骷牟襟E是本領(lǐng)域眾所周知的。
上述的內(nèi)容應(yīng)理解為此處所介紹的本發(fā)明的具體實(shí)施方式
只是為了描述本發(fā)明，但是在不偏離本發(fā)明宗旨與范圍的情況下可以做出各種改進(jìn)。因此，除權(quán)利要求以外，本發(fā)明不受任何限制。
權(quán)利要求
1.一種CMOS像素陣列，其包括排列并形成于半導(dǎo)體基底上的若干像素；以及，所述像素上方的金屬互連件，所述金屬互連件的至少一側(cè)的至少一部分包覆有防反射涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的像素陣列，其中，所述的金屬互連件在其所有側(cè)面上包覆有防反射涂層。
3.如權(quán)利要求1所述的像素陣列，其中，所述的防反射涂層是吸收涂層。
4.如權(quán)利要求1所述的像素陣列，其中，所述的防反射涂層的厚度是由入射光線的預(yù)期入射角度和預(yù)期波長(zhǎng)決定的。
5.如權(quán)利要求4所述的像素陣列，其中，選擇入射光線的預(yù)期入射角度和預(yù)期波長(zhǎng)，以降低來(lái)自鄰近像素的光線反射。
6.如權(quán)利要求4所述的像素陣列，其中，預(yù)期的入射角度θ由以下公式?jīng)Q定的 其中，w是從所述像素中心到所述金屬互連件中心的距離，而h是所述金屬互連件在所述像素之上的高度。
7.如權(quán)利要求1所述的像素陣列，其中，所述的金屬互連件包覆有多層防反射涂層。
8.如權(quán)利要求7所述的像素陣列，其中，選擇所述各防反射涂層的厚度，以降低標(biāo)準(zhǔn)RGB色彩編碼方案中的紅色、綠色和藍(lán)色光線波長(zhǎng)的光線反射。
9.如權(quán)利要求1所述的像素陣列，其中，所述的若干像素是3T、4T、5T、6T或7T像素。
10.如權(quán)利要求1所述的像素陣列，其中，所述的金屬互連件被設(shè)置在所述像素上方的多個(gè)層面上。
11.一種形成CMOS像素陣列的方法，其包括，在半導(dǎo)體基底上形成像素；在所述像素的上方形成電介質(zhì)；在金屬互連件模版所需的位置處形成通道；形成底層導(dǎo)電防反射涂層；在所述防反射涂層的上方形成金屬層；以及以金屬互連件模版所需的圖案形狀來(lái)定形所述防反射涂層和金屬層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括在定形所述金屬互連件圖案之前，在所述金屬層的上方形成頂層絕緣防反射涂層。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述金屬層上方形成頂層絕緣防反射涂層，以并所述金屬互連件模版所需的圖案來(lái)定形所述頂層防反射涂層。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，將形成所述電介質(zhì)層、形成通道、形成所述底層防反射涂層、形成所述金屬層以及定形所述防反射層和金屬層的步驟進(jìn)行必要的重復(fù)，以形成芯片工作所需要的金屬互連件。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述的金屬為鋁。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述的導(dǎo)電防反射涂層為氧化錫、銦錫氧化物或者氧化銦。
17.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述的絕緣防反射涂層為氮化硅。
18.一種形成CMOS像素陣列的方法，其包括，在半導(dǎo)體基底上形成像素；在所述像素上方形成電介質(zhì)；在所述電介質(zhì)層涂層的上方形成金屬層；形成頂層絕緣防反射涂層；以及以金屬互連件模版所需的圖案形狀來(lái)定形所述金屬層和防反射涂層。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述的絕緣防反射涂層為氮化硅。
20.一種形成CMOS像素陣列的方法，其包括在半導(dǎo)體基底上形成像素；在所述像素上方形成電介質(zhì)；在所述電介質(zhì)層上方形成金屬層；以金屬互連件模版所需的圖案形狀來(lái)定形所述金屬層；形成頂層導(dǎo)電防反射涂層；以及以金屬互連件模版所需的圖案形狀來(lái)定形所述防反射涂層。
21.一種形成CMOS像素陣列的方法，其包括在半導(dǎo)體基底上形成像素；在所述像素上方形成電介質(zhì)；形成底層絕緣防反射涂層；在金屬互連件模版所需的位置處形成通道；在所述防反射涂層的上方形成金屬層；以及以金屬互連件模版所需的圖案形狀來(lái)定形所述底層絕緣防反射涂層和所述金屬層。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其進(jìn)一步包括在定形所述金屬互連件之前，在所述金屬層的上方形成頂層絕緣防反射涂層。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述金屬層上方形成頂層絕緣防反射涂層，并以金屬互連件模版所需的圖案定形該頂層防反射涂層。
24.一種形成CMOS像素陣列的方法，其包括，在半導(dǎo)體基底上形成像素；在所述像素上方形成電介質(zhì)；在金屬互連件模版所需的位置處形成通道；按金屬互連件模版所需的圖案形狀來(lái)移除所述電介質(zhì)；在所述電介質(zhì)層上方形成導(dǎo)電防反射涂層；在所述導(dǎo)電防反射涂層的上方形成金屬層；以及進(jìn)行拋光處理，以移除所述電介質(zhì)平面上方的防反射涂層和金屬。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中，所述的金屬為銅。
26.一種形成CMOS像素陣列的方法，其包括，在半導(dǎo)體基底上形成像素；在所述像素上方形成電介質(zhì)；在金屬互連件模版所需的位置處形成通道；按金屬互連件模版所需的圖案形狀來(lái)移除所述電介質(zhì)；在所述電介質(zhì)層上方形成防反射涂層；移除所述防反射涂層以形成側(cè)墻隔片；在所述電介質(zhì)層上方形成金屬層；以及進(jìn)行拋光處理，以移除所述電介質(zhì)平面上方的金屬。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種圖像傳感器，該圖像傳感器的金屬互連件包覆有防反射涂層。在金屬互連件的頂部、底部和側(cè)面可進(jìn)行包覆，以降低來(lái)自各個(gè)方向的光線的反射?？梢赃x擇涂層的厚度，以減弱具有特定波長(zhǎng)、以特定預(yù)期角度入射的光線的反射。特別地，可以選擇涂層的厚度，以減少對(duì)來(lái)自鄰近像素的光線的反射。本發(fā)明也可給金屬包覆多層防反射涂層，以減弱多種波長(zhǎng)的光線或者多種入射角度的光線反射。
文檔編號(hào)H01L21/768GK1901214SQ200610126119
公開(kāi)日2007年1月24日 申請(qǐng)日期2006年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月23日
發(fā)明者塞提亞得·H·那戈拉加, 霍華德·E·羅德斯 申請(qǐng)人:豪威科技有限公司