成像探测器及其制造方法_2

文档序号:9472947阅读:来源:国知局
:利用导电材料填充所述通孔形成第二互连孔;
[0036]S50:在所述牺牲层和第二互连孔上形成金属层;
[0037]S60:在金属层上形成第二介质层;
[0038]S70:利用干法刻蚀去掉部分区域的第二介质层和金属层,使金属层和上面的热敏电阻形成互连;
[0039]S80:在反射层所对应的第二介质层上形成热敏电阻;
[0040]S90:去除牺牲层。
[0041]在本发明的一具体实施例中,参考图4,结合步骤S10,首先提供基底110,其可以包括半导体衬底102,其可以为单晶的硅基底、锗硅基底,锗基底,并且在半导体衬底上外延生长有多晶5圭、错或者错娃材料,也可以外延生长有氧化5圭等材料,半导体衬底内形成有CMOS电路。在半导体衬底102上具有第一介质层104,第一介质层的材料为氮化娃或者氧化硅,厚度可以为100-200埃,例如150埃。在第一介质层104内嵌有互连电路,互连电路包括呈阵列排布的第一互连孔116。结合图5所示,相邻的四个第一互连孔vll、vl2、vl3、vl4,分布在矩形的四个角上,在相邻的四个第一互连孔之间具有反射层118。
[0042]在本实施例中,优选的在所述第一互连孔116表面具有电极120,所述电极120和反射层118材料相同,且在同一工艺中形成。
[0043]接着,参考图6,结合步骤S20,在所述基底110上形成牺牲层610。牺牲层610的材料可以为非晶碳,但不限于非晶碳,也可以为本领域人员熟知的其它材料,例如二氧化硅、非晶硅、非晶锗、光阻材料、PI (聚酰亚胺薄膜PolyimideFilm)等。在本实施例中利用非晶碳的优点在于淀积速度快,而且可以精确控制牺牲层的厚度;与?1或者其他光阻材料相比其形成的牺牲层较薄,稳定性好,采用PI等材料有机无法做的很薄,工艺相对复杂。在本实施例中,形成牺牲层610的方法为:低压等离子体化学气相沉积(LPCVD)工艺沉积非晶碳,其厚度可以做的很薄,例如在本实施例中,厚度为1.8-2.6um,例如2.0um。所述LPCVD的参数为:温度范围为250°C -500°C,气压范围为lmtorr-20mtorr,RF功率范围为800W-2000W,反应气体包括=C3H6和HE,反应气体流量为1000sccm-5000sccm,其中C3H6:HE的体积比例范围为2:1-10:1。除此之外,也可以采用增强等离子体化学气相沉积(PECVD),但是优选的采用LPCVD可以和后面的制程兼容,简化工艺。
[0044]在本实施例中优选的,在牺牲层610和反射层118中间需要添加一层粘附层,即第一粘附层620,第一粘附层620材料为锗硅和/或多晶锗,在本实施例中优选的为锗硅,优点是工艺兼容性好,锗硅粘附非晶碳材质的牺牲层的效果更好,厚度可以为300-700埃,例如400埃、600埃。第一粘附层620可以防止反射层118上形成牺牲层的过程中出现滑动或者均匀性不好的问题。
[0045]接着,结合图7,执行步骤S30,刻蚀牺牲层610。在本实施例中优选的,在刻蚀牺牲层之前还包括在牺牲层上形成一层刻蚀停止层710,材料为锗硅和/或多晶锗/或氮化硅/氧化硅层,在本实施例中优选的为锗硅和含氮氧化硅层的叠层结构,优点是工艺兼容性好,粘附非晶碳材质的牺牲层的效果更好,其中锗硅层厚度可以为300-700埃,例如400埃、600埃,含氧氮化硅层的厚度可以为800-1100埃,例如900埃。由于非晶碳上形成其它膜层的时候容易出现粘附性不好而滑动的现象,因此所述的锗硅层和氮化硅层可以起到粘附的作用,而且在后续的刻蚀过程中充当了牺牲层刻蚀的停止层。
[0046]然后在牺牲层610中刻蚀形成暴露所述第一互连孔116的通孔720,具体的刻蚀方法可以利用掩膜之后刻蚀刻蚀停止层形成开口,再刻蚀牺牲层的方法。
[0047]接着,结合图8,执行步骤S40,利用导电材料填充所述通孔,例如利用金属材料或者锗硅材料填充,形成第二互连孔810,第二互连孔810和第一互连孔116导电互连。在本实施例中,优选的利用锗硅材料,工艺参数为:等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或者低压化学气相沉积(LPCVD)工艺,在本实施例中采用LPCVD,其参数为:温度范围为4000C _430°C,气压范围为150mtorr-200mtorr。形成的锗硅层的材料为Si1 xGex, X的值在0.5到0.8之间,也可以采用增强等离子体化学气相沉积(PECVD)。相比于利用金属材质填充,利用锗硅填充锗硅材料可以在通孔侧壁上均匀生长,台阶覆盖性好,用相对较薄的材料就可以把通孔填满。从而形成的第二互连孔810的均匀性更好。
[0048]然后再去除刻蚀停止层710上的填充第二互连孔残留的导电材料,接着去除刻蚀停止层,具体可以使用干法刻蚀,或者化学机械研磨的方法。
[0049]接着,结合图9,执行步骤S50,在所述牺牲层610和第二互连孔810上形成金属层910,该金属层的材质可以为铝,铜、钛或者其氧化物,以及其他导电金属材料或者金属化合物,在本实施例中采用钛材料,因为钛导热率较小,能透红外光,便于更精确的探测入射光。在本实施例中可以采用形成80至100埃的钛层,具体的可以利用化学气相沉积(CVD)工艺,工艺参数为:温度:180-200°C,压力 l-2mtorr,N2 流量 30_35sccm,Ar 流量 10_18sccm,偏置功率300-400W。
[0050]为了保证形成的金属层可以在牺牲层上生长的更均匀,粘附性更好,优选的在牺牲层上先生长一层第二粘附层905,其优选氮化硅,起到一定支撑作用;在第二粘附层905暴露互连孔。
[0051]接着,执行步骤S60,在金属层910上形成第二介质层920,在本实施例中第二介质层920的材料为氮化娃,厚度可以为100埃-150埃。用于隔离金属层和其他导电层,具体的工艺为本领域技术人员所熟知,不再赘述。
[0052]接着,结合图10,执行步骤S70,利用HBr气体干法刻蚀去掉部分区域的第二介质层920和金属层910,结合图5所示的俯视图,以一个探测单元为例,包括排列在矩形的四个角上的四个互连孔vll、vl2、vl3、vl4,以及位于四个互连孔中间的热敏电阻510,其中对角的两个互连孔vll、vl3需要通过金属互连线520和热敏电阻210相连,另外两个对角的互连孔vl2、vl4通过覆盖有介质层的金属互连线和热敏电阻相连起到支撑平衡的作用。因此在该步骤中需要刻蚀第二介质层920和金属层910。
[0053]其中一个方案:保留四个互连孔上的第二介质层920和金属互连线520,以及对应反射层118位置的矩形区域的第二介质层920和金属层910,以及保留从四个互连孔连接所述矩形区域的四条金属互连线520及其上的第二介质层920,但是其中连接对角的两个互连孔vll、vl3和所述矩形区域的两条金属互连线520延伸到反射层118上方的部分刻蚀去除第二介质层920,使得暴露金属互连线520,位于连接另外两个对角的互连孔vl2、vl4的两条金属互连线520在和所述矩形区域的连接部分刻蚀去除第二介质层920和金属层910,即刻蚀使的互连孔和矩形区域断开连接。
[0054]在另一个方案中:保留四个互连孔上的第二介质层920和金属层910,以及对应反射层118位置的矩形区域的第二介质层920和金属层910,以及保留从四个互连孔连接所述矩形区域的四条金属互连线520及其上的第二介质层920,但是其中连接对角的两个互连孔vll、vl3和所述矩形区域的两条金属互连线520延伸到反射层118上方的部分刻蚀去除第二介质层920,暴露金属互连线520。
[0055]在另一个方案中:保留四个互连孔上的第二介质层920和金属层910,以及保留从四个互连孔连接所述矩形区域的四条金属互连线520及其上的第二介质层920,但是所述矩形区域的第二介质层920和金属层910刻蚀去除,其中连接对角的两个互连孔vll、vl3和所述矩形区域的两条金属互连线520延伸到反射层118上方的被部分刻蚀去除第二介质层920,暴露金属互连线520。
[0056]在现有技术中,通常是采用湿法刻蚀,先刻蚀去除第二介质层,在放到溶液中刻蚀去除金属互连层,但是湿法刻蚀由于
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