专利名称：集成抗反射层与金属硅化物块的方法
技术领域：
本发明是有关于集成抗反射层(anti-reflection layer)与自行对准硅化物块(salicide block)的方法，特别是可以简化光检测元件的制造程序的方法。
随着半导体技术的进步以及市场对小尺寸元件日益增加的需求，将多数不同功能单元集成在一个芯片中的微型高功能元件的重要性是日渐重要的，例如同时使用了光电二极管(photodiode)与晶体管(transistor)的光检测元件。但由于任一个具某特定功能的单元皆有其特定的结构与制造程序，因此在集成多数不同功能的单元时，常常会遇到彼此的制造程序不相容的困扰，特别是当某个单元显然较为繁复时(如互补式金属氧化物半导体)。而最常见的解决方法便是将整个元件(芯片)分成数个部份，而不同部份是分别制造的(即在处理某个部份时先将其它部份以光致抗蚀剂等覆盖)，然而如此做法不可避免地会遇到制造时间增加以及反应物销耗量增加等的缺陷。
就常用在诸如数码相机与扫瞄器等的光检测元件而言，如
图1A所示的基本结构示意图，光检测元件是形成在衬底10上并至少包含检测器区域(sensor area)11与晶体管区域(transistor area)12两个部份。在此衬底10上存在多个绝缘层102，在检测器区域11存在一些彼此间被绝缘层102所分开的掺杂区101，而在晶体管区域I2中存在一些由栅极121、源极122、漏极123与间隙壁124所组成的晶体管，并且金属硅化物125位于栅极121、源极122与漏极123之上。此外介电层13位于衬底10上并覆盖所有前述的结构，多重内连线14位于介电层13上并且可以进一步连接到各晶体管，而覆盖层15则位于介电层13上并完整覆盖位于多重内连线14，并且滤光器16位于检测器区域11内的覆盖层15上。此外，由于滤光器16是用来让特定波长的光线直接投射在特定的掺杂区101中，因此不仅在任一个掺杂区101上通常存在一个滤光器16，而且除了连接到掺杂区11边缘的导线外，不会有任何不透光的结构(如多重内连线14)会位于任一个掺杂区101与相对应的滤光器16之间。
无论如何，在检测器区域11中，由于经滤光器16入射到掺杂区101的部份光线会被反射，而由于入射的光线并非总是垂直入射，因此反射光线是任何方向都可能的。显然地，此时若反射回去的光线又被不透光的多重内连线14所反射，很可能会造成不同的掺杂区101相互干扰，造成所谓的交叉干扰现像(crosstalkphenomena)。即任一个掺杂区101皆无法分辨所接收的光线是直接自相对应的滤光器16进来光线还是自多重内连线14而来的杂讯。因此，如图1B所示必需在形成介电层13前先形成抗反射层17于各掺杂区101之上，从而确保自任一掺杂区反射的光线都会被反射回去，而不会相互干扰。一般而言，抗反射层17的材料为氮化钛、钛或钨钛化合物。
除此的外，在晶体管区域12中，金属硅化物125的重要性是随着尺寸缩小而增加的。但由于金属硅化物125并不需要形成在整个晶体管区域12中，因此需要在形成金属硅化物125之前，先形成自行对准硅化物块18在衬底10上并覆盖住晶体管区域12中所有不要形成金属硅化物125的区域，如图1B所示，然后才能进入形成金属硅化物的程序。一般而言，自行对准硅化物块18的村科必需是不会与金属反应的材料，如四氧乙基硅(TETRAETHYL-ORTHOSILICATE，TEOS)。
由前面的讨论可以看出，由于抗反射层17与自行对准硅化物块18的材料不同，因此尽管二个区域的掺杂区域101与绝缘层102是可以一起形成以简化制造程序，但接下来的制造程序便需要在二个区域中各自进行，直到金属硅化物125已形成好后，才可以再合并二个区域的制造程序。无论如何，由图1B可以看出二个区域基本上不能合并的制造程序只有归因于结构完全不同的栅极121制造程序、金属硅化物125制造程序以及滤光器16制造程序。因此如何集成抗反射层17与自行对准硅化物块二者的制造程序，便成为简化光检测元件制造程序与降低程本的重要关键。
本发明的主要目的在于提供可集成抗反射层的制造程序以及自行对准硅化物块的制造程序的方法。
本发明的另一目的是在于提供一种可以同时形成抗反射层以及自行对准硅化物块的方法。
本发明的目的还包含以相同的村科来形成抗反射层以及自行对准硅化物块，使得抗反射层与自行对准硅化物块二者可以同时形成。
本发明的又一目的是提供可实际应用在生产线上的形成抗反射层与自行对准硅化物块的方法。
本发明的再一目的则是提供一种光检测元件的形成方法，其中防止不同像素(pixel)间交叉干扰现像的抗反射层与确定金属硅化物位置用的自行对准硅化物块是一并形成的，从而简化制程与提升生产效率。
本发明所提出的较佳实施例至少包合下列步骤提供至少可分为检测器区域与晶体管区域的衬底，其中检测器区域至少包含掺杂区而晶体管区域至少包含由栅极、源极与漏极所形成的晶体管；形成复合层在衬底上，此复合层同时覆盖掺杂区与晶体管，并且可以增大自掺杂区进入复合层的光线的反射率；以微影蚀刻程序移除部份的复合层，从而使得栅极的顶部、源极与漏极皆未被复合层所覆盖；以及执行自行对准硅化物程序，形成金属硅化物在栅极的顶部、源极与漏极之上。
再者，当此实施例是具体应用在形成光检测元件时，还进一步包合下列步骤移除自行对准硅化物程序剩余的反应物；形成多个多重内连线在这些晶体管与这些绝缘层的上方，这些多重内连线是位于复合层的上方；以介电层覆盖衬底，并完成覆盖这些掺杂区与这些多重内连线；以及形成多个滤光器在介电层上，其中这些滤光器是位于这些掺杂区的上方。
显然地，本发明的主要特点是以复合层同时作为检测器区域的抗反射层以及晶体管区域的自行对准硅化物块，因此在掺杂区域与晶体管都形成好后，可以将检测器区域与晶体管区域的制造程序合并。其中复合层是由多个基层交错相叠而成，其中相邻的数个基层的折射率都不同，以改变入射光线的方向，并且形成金属硅化物用的金属不会附着在复合层上。
首先，本发明的发明者指出自行对准硅化物块是用来使形成金属硅化物用的金属不会附着在衬底上不需要形成金属硅化物的区域，因此其材料使用介电质即可如四氧乙基硅。相对地，抗反射层是用来减少入射到衬底的光线的反射强度，因此抗反射层材料的选择条件应是着重在其对由衬底入射光线的反射率(最好是全反射以彻底消除发生干扰的可能)。
接着，本发明的发明者提出一个解决此问题的切入点由于一般用来形成自行对准硅化物块的介电层为具有一定折射率的可透光的材料，因此利用光学上光线自高折射率材料入射到低折射率材料时可能发生全反射的概念，可以合理的推知若将不只一层不同折射率的介电质相叠而形成一复合层，此复合层有可能将特定方向的入射光完全反射回去，亦即可以作为抗反射层用。换句话说，本发明的发明者指出籍由将多个介电层相叠成一可具全反射功能的复合层的作法，可以用形成自行对准硅化物块的材料来形成抗反射层，从而同时满足抗反射层改变光线传播方向与自行对准硅化物块适当绝缘金属与部分衬底的需要，亦即可以集成抗反射层制造程序以及自行对准硅化物块制造程序。
图1A至图1B是用以解释抗反射层与自行对准硅化物块二者的位置与作用的示意图；以及图2A至图2G是一系列用以解释本发明的一较佳实施例的各基本步骤的横截面示意围。
主要部分的标号10衬底101掺杂区102绝缘层11检测器区域12晶体管区域121栅极122源极123漏极124间隙壁125金属硅化物13介电层14多重内连线15覆盖层16滤光器20衬底201绝缘层21检测器区域22晶体管区域23掺杂区241栅极242源极243漏极244间隙璧25复合层26金属硅化物27第一介电层28多重内连线
29第二介电层295滤光器以下将以本发明的一较佳实施例，一种集成抗反射层与自行对准硅化物块的方法，来具体介绍本发明的主要内容，请参照图2A到图2D所描绘的各基本步骤如图2A所示，提供衬底20，衬底20至少可分为检测器区域21与晶体管区域22，其中检测器区域21至少包含掺杂区23而晶体管区域22至少包含由栅极241、源极242、漏极243与间隙壁244所形成的晶体管。在此检测器区域21与晶体管区域22是以绝缘层201所分开。
如图2B所示，形成复合层25在衬底20上，复合层25同时也覆盖住掺杂区23与晶体管。在此复合层25是用以增大自掺杂区23进入复合层25的光线的反射率，亦即是用作为抗反射层。
在此复合层25是由多个基层所交错相叠而成，其中每一个基层的折射率皆与相邻的其它基层的折射率不同。由于当光自高折射率材料进入低折射串材料时可能会发生全反射，但光自低折射率材料进入高折射率材料时不可能会发生全反射，因此籍由适当地调整各基层的折射率与厚度等因素，显然可以使自掺杂区23进入复合层25的光线被完全反射(至少大幅降低通过复合层25的机率)。亦即即使形成复合层25的材料是透光的介电质，但复合层25仍可以发挥抗反射层的作用。当然各基层之间折射率与厚度等的关系视实际的需要来调整，但大致上越靠近掺杂区23的基层的折射率越高，越远离掺杂区23的基层的折射率越低。
一般而言，复合层25的材料至少包含等离子体增强四氧乙基硅(plasmaenhanced TEOS)以及等离子体增强氮化硅(Plasma enhanced silicon nitride)等可透光的介电质，而且为了配合晶体管区域22中自行对准硅化物块的需要通常是由至少一层的等离子体增强四氧乙基硅层与至少一层的等离子体增强氮化硅层所交错相叠而成。在此等离子体增强四氧乙基硅层一般是以等离子体增强化学气相沉积程序所形成的，而等离子体增强氮化硅层是以等离子体增强化学气相沉积程序所形成的。并且，复合层25的厚度大约为500埃。
如图2C所示，以一微影蚀刻程序移除部份的复合层25，从而使得栅极241的顶部、源极242与漏极243皆未被复合层25所覆盖。其中栅极241顶部的材料为多晶硅。
如图2D所示，执行一自行对准硅化物程序，从而形成金属硅化物26在间极241的顶部、源极242与淡极243之上。在此由于复合层25的村科和已知技术中自行对准硅化物块的材料相当，因此以复合层25作为自行对准硅化物块并不会有任何的不良副作用。
显然地，在此实施例中复合层25除了在形成金属硅化物26于晶体管区域22的过程中，发挥了自行对准硅化物块的功能外；被形成在掺杂区域23上的复合层25也可以发挥抗反射层的功能。换言之，本发明是一种成功地集成了抗反射层的制造程序以及自行对准硅化物块的制造程序的方法。特别是由于形成复合层25的过程只是连续形成不只一层的介电质层而已，因此这个方法还是一种可实际地应用在生产线上的方法。
再者，当此实施例被实际应用在提供一种形成光检测元件的方法时，还至少包含下列数个基本步骤如图2E所示，移除自行对准硅化物程序剩余的反应物，并形成第一介电层27覆盖复合层25与金属硅化物26之上。
如图2F所示，先形成多个多重内连线28在第一介电层27上，再以第二介电层29覆盖在第一介电层27与多重内连线28之上。这些多重内连线28是位于晶体管与绝缘层201的上方，并且通常是连接到晶体管当然也可以耦合到掺杂区23。
如图2G所示，形成多个滤光器(color filter)295在第二介电层29上，这些滤光器295是位于掺杂区23的上方。其中滤光器295的可能种类至少包含红光线滤光器、蓝光线滤光器以及彩色光滤光器，并且一般来说，每一个掺杂区23的上方皆有一个滤光器295。
此外，随着半导体元件结构的日渐复杂，衬底20还包含多个电阻器(resistor)(未显示于各图示)，这些电阻器是耦合到所述这些晶体管，以及被复合层25所完全覆盖，并且是用以提供完整电路所需要的电阻。一般而言，电阻器位于绝缘层201上的多晶硅结构，并且通常这些多晶硅结构是与各晶体管的栅极241顶部的多晶硅部份一起形成的。
籍由比较图2G与图1B，可以看出由于在此方法中复合层25可以有效地扮演抗反射层的角色，因此不透光的多重内连线28使任何一个掺杂区23接收到自其它掺杂区23反射的光线的机率可以降至最低。换句话说，本发明可以有效地阻止交叉干扰现像，因此是一个适用于光检测元件制造程序的方法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的申请专利范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修正，均应包含在下述的申请专利范围内。
权利要求
1.一种集成抗反射层与自行对准硅化物块的方法，其特征在于，至少包含提供一衬底，所述衬底至少可分为一检测器区域与一晶体管区域，其中所述检测器区域至少包含一掺杂区而所述晶体管区域至少包含由一栅极、一源极与一漏极所形成的一晶体管；形成一复合层在所述衬底上，所述复合层同时覆盖所述掺杂区与所述晶体管，在此所述复合层用来增大自所述掺杂区进入所述复合层的光线的反射率；以一微影蚀刻程序移除部份的所述复合层，从而使得所述栅极的顶部、所述源极与所述漏极皆未被所述复合层所覆盖以及执行一自行对准硅化物程序，从而形成一金属硅化物在所述栅极的顶部、所述源极与所述汲极之上。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测器区域与所述晶体管区域是以一绝缘层所分开。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅极顶部的材料为多晶硅。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合层是由多个基层所交错相叠而成。
5.如权利要求4所述的方法，其中每一个所述基层的折射率皆与相邻的其它所述基层的折射率不同。
6.如权利要求4所述的方法，其中越靠近所述掺杂区的所述基层的折射率越高，越远离所述掺杂区的所述基层的折射率越低。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合层的材料至少包含等离子体增强四氧乙基硅以及等离子体增强氮化硅。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合层是由至少一层的等离子体增强四氧乙基硅层与至少一层的等离子体增强氮化硅层交错相叠而成。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述等离子体增强四氧乙基硅层是以等离子体增强化学气相沉积程序所形成的。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述等离子体增强氮化硅层是以等离子体增强化学气相沉积程序所形成的。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合层的厚度大约为500埃。
12.一种形成光检测元件的方法，其特征在于，至少包含提供一衬底，所述衬底至少包含多个掺杂区、多个晶体管与多个绝缘层形成一复合层在底上并覆盖所有的所述掺杂区、所述晶体管与所述绝缘层，在此所述复合层用来增大自所述衬底进入所述复合层的光线的反射率；执行一微影蚀刻程序，从而定义随后要形成金属硅化物的区域并移除位于所述区域部分的所述复合层，其中所述区域至少包含多个栅极的顶部、多个源极与多个漏极；执行一自行对准硅化物程序，从而形成一金属硅化物在所述栅极顶部、所述源极与所述漏极之上；移除所述自行对准硅化物程序剩余的反应物；形成一第一介电层在所述复合层与所述金属硅化物上；形成多个多重内连线在所述第一介电层上，所述多重内连线位于所述晶体管与所述绝缘层的上方；以一第二介电层覆盖所述第一介电层与所述多重内连线；以及形成多个滤光器在所述第二介电层上，所述滤光器位于所述掺杂区的上方。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述衬底还包含多个电阻器。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述电阻器是位于所述绝缘层上的多晶硅结构。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述多晶硅结构是与所述晶体管的栅极顶部的多晶硅部份一起形成的。
16.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个电阻器耦合到所述晶体管。
17.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述复合层也完全覆盖所述电阻器。
18.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述复合层是由多个基层交错相叠而成。
19.如权利要求18所述的方法，其特征在于，每一个所述基层的折射率皆与相邻的其它所述基层的折射率不同。
20.如权利要求18所述的方法，其特征在于，越靠近所述衬底的所述基层的折射率越高，越远离所述衬底的所述基层的折射率越高。
21.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述复合层的材料至少包合电桨增强四氧乙基硅和等离子体增强氮化硅。
22.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述复合层是由至少一层的等离子体增强四氧乙基硅层与至少一层的等离子体增强氮化硅层交错相叠而成。
23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述等离子体增强四氧乙基硅层是以等离子体增强化学气相沉积程序形成的。
24.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述等离子体增强氮化硅层是以等离子体增强化学气相沉积程序形成的。
25.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述复合层的厚度大约为500埃。
26.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个多重内连线连接到所述晶体管。
27.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述多个多重内连线是耦合到所述掺杂区。
28.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述滤光器的可能种类至少包含红光线滤光器、蓝光线滤光器以及彩色光滤光器。
29.如权利要求12所述的方法，其特征在于，每一个所述掺杂区的上方皆有一个所述滤光器。
全文摘要
一种集成抗反射层与自行对准硅化物块的方法,至少包含:提供至少可分为检测器区域与晶体管区域的衬底其中检测器区域至少包含掺杂区而晶体管区域至少包含由栅极、源极与漏极所形成的晶体管;形成复合层在衬底上,此复合层同时覆盖掺杂区与晶体管,并且是用以增大自掺杂区进入复合层的光线的反射率;以微影蚀刻程序移除部分的复合层,用来使得栅极的顶部、源极与漏极皆未被复合层所覆盖;以及执行自行对准硅化物程序,形成金属硅化物在栅极的顶部、源极与漏极之上。本方法的主要特点是复合层可以同时作为检测器区域的抗反射层以及晶体管区域的自行对准硅化物块,其中复合层是由多个基层交错相叠而成,并且相邻的数个基层的折射率都不同。
文档编号H01L21/82GK1336688SQ00122618
公开日2002年2月20日 申请日期2000年8月2日 优先权日2000年8月2日
发明者陈重尧, 林震宾, 刘凤铭 申请人:联华电子股份有限公司