CN101252138B - 光电转换装置和使用光电转换装置的图像拾取系统 - Google Patents

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Abstract

一种光电转换装置和使用光电转换装置的图像拾取系统。该光电转换装置包括：第一层间绝缘膜，置于半导体基板上；第一插头，置于第一层间绝缘膜中的第一孔中，用于电连接在置于半导体基板中的多个有源区之间、多个MOS晶体管的栅极之间、或者有源区和MOS晶体管的栅极之间，但不是通过配线层的配线来连接的；和第二插头，置于第一层间绝缘膜中的第二孔中，第二插头电连接至有源区，其中，被布置在第二插头上方的最靠近第二插头的配线电连接至第二插头，电连接至第二插头的配线形成双镶嵌结构的一部分。通过这样的结构，可改进光到光电转换元件上的入射效率。

Description

光电转换装置和使用光电转换装置的图像拾取系统
技术领域
本发明涉及一种光电转换装置，更具体地讲，涉及一种包括多层配线结构的光电转换装置中的触头(contact)、通孔和配线的结构。
背景技术
光电转换装置(诸如CCD类型的光电转换装置或MOS类型的光电转换装置)用于数字静止相机和摄像机。MOS类型的光电转换装置包括光电转换区和外围电路区，光电转换区包括MOS晶体管和光电二极管，外围电路区包括MOS晶体管，其用于输出光电转换区的信号和用于驱动该光电转换装置。可通过CMOS制造工艺的普通工艺步骤制造光电转换区和外围电路区。
在MOS类型的光电转换装置的情况下，与CCD类型的光电转换装置相比，用于驱动各MOS晶体管的导线的数量和用于读出信号的导线的数量增加。于是，使用这样一种多层配线结构，在该结构中，多个配线层通过层间绝缘膜而被层叠。作为这样的导线的材料，在相关技术领域中许多情况下使用铝。相反，在公开号为2004-221527的日本专利申请中描述：为了提供更精细的配线间距，或者为了实现薄的膜厚度的配线层以降低光电转换装置的高度，铜被用作配线材料。另外，为了实现数字静止相机和摄像机的更多数量的像素，对光电转换装置的像素的精细化的实现进行了研究。
本发明的目的在于提供一种MOS类型的光电转换装置，在该光电转换装置中，光到光电转换元件上的入射效率得到改进，而不降低配线布局的自由度。
发明内容
根据本发明，提供一种光电转换装置，其包括半导体基板、置于半导体基板中的光电转换元件和MOS晶体管以及多层配线结构，所述多层配线结构包括具有多个配线的多个配线层的叠层和使配线层彼此隔离的层间绝缘膜，其中，所述光电转换装置包括置于半导体基板上的第一层间绝缘膜、置于第一层间绝缘膜中的第一孔中的第一插头(plug)和置于第一层间绝缘膜中的第二孔中的第二插头，第一插头电连接在置于半导体基板中的有源区之间、MOS晶体管的栅极之间或者有源区和MOS晶体管的栅极之间，但不是通过配线层的配线连接的，第二插头电连接至有源区，其中，在第二插头上布置的最靠近第二插头的配线通过第三插头电连接至第二插头，第三插头和被布置为最靠近第二插头的配线形成双镶嵌结构。
从以下结合附图的描述，本发明的其它特征和优点将是明显的，其中，在整个附图中，相同的参考字符指定相同或类似的部分。
附图说明
图1是以模型形式示出第一示例性实施例的光电转换装置的截面图。
图2A、图2B和图2C是示出光电转换装置的制造工艺步骤的模型图。
图3A和图3B是示出光电转换装置的制造工艺步骤的模型图。
图4A、图4B和图4C是示出光电转换装置的制造工艺步骤的模型图。
图5示出光电转换装置的电路构造的示例。
图6是示出图像拾取系统的示例的框图。
合并在本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出本发明的实施例，并与说明书一起用于对本发明的原理进行解释。
具体实施方式
如在公开号为2004-221527的日本专利申请中所公开的，在铜被用作配线材料的情况下，与铝相比，铜在层间绝缘膜内扩散的程度大。在以上专利文献中作出了以下描述。当铜通过扩散到达半导体基板时，存在这样的情形，即，可能降低光电转换元件的性能，从而增加噪声。于是，为了抑制噪声，理想情况是，钛或钨代替铜被用作下触头的材料。
而且，在光电转换装置中，配线规定了光入射在光电转换元件上的孔径。于是，为了提高光的入射效率以改进灵敏性，要求这样的配线布局，在该配线布局中，使允许光入射到光电转换元件上所需的孔径变宽。由于MOS类型的光电转换装置所需的配线层的数量比CCD类型的光电转换装置的配线层的数量大，所以配线布局的自由度低。此外，如果像素变得精细，则MOS类型的光电转换装置中的配线布局的自由度将进一步降低。
根据本发明，可提供这样的MOS类型的光电转换装置，在该光电转换装置中，光到光电转换元件上的入射效率得到改进。
本发明的光电转换装置包括置于单个孔中的插头。通过这个插头，可使置于半导体基板中的多个有源区彼此电连接，可使置于其中的多个MOS晶体管的栅极彼此电连接，并且可使有源区和MOS晶体管的栅极电连接。由于对于电连接的多个区，可认为插头是共享的，所以这种触头结构称为共享触头。也就是说，在相关技术领域的情况下，通过许多个被电连接的构件形成接触孔，以通过配线层进行电连接。相反，通过使用共享触头进行连接，可去除多个触头和用于连接这些触头的配线层。因而，配线的数量减少。结果，可提高配线布局的自由度。
此外，使有源区和配线层之间的电连接或者栅极和配线层之间的电连接具有普通触头插头和双镶嵌的层叠结构(层叠触头结构)。也就是说，通过双镶嵌工艺形成第一配线层以形成双镶嵌结构的一部分。根据这样的构造，可减少配线量。此外，可在共享触头上设置导线。于是，可改进配线布局的自由度。结果，还可改进孔径比。因而，可提供这样的光电转换装置，在该光电转换装置中，光到光电转换元件上的入射效率得到改进。
这里，作为层叠触头，还可想到层叠钨插头，以便其后形成具有单镶嵌结构的配线。然而，难以实现上部的层叠钨和其中设置有钨插头的层间绝缘膜的薄的厚度。这是因为：与镶嵌工艺中的蚀刻工艺相比，在钨被形成为膜之后执行的CMP工艺需要占用大部分工艺余裕。于是，需要使层间绝缘膜的厚度变厚。相反，通过采用对插头和双镶嵌结构进行层叠的结构，可降低所述设备的高度。
于是，在本发明中，通过用于仅形成插头的工艺来形成与有源区和栅极直接接触的插头，其后通过双镶嵌形成最下面的配线层和插头。由于这个原因，可改进配线布局的自由度，并且可进一步降低高度。通过实现高度的降低，减小孔径部分的纵横比。因而，还可扩大入射光的入射角的范围。从如上所述的事实，可提供这样的光电转换装置，在该光电转换装置中，光到光电转换元件上的入射效率得到改进。
以下，将用作材料基板的半导体基板表示为“基板”，但是半导体基板还包括对如下所述的材料基板进行处理的情况。例如，可将形成一个或多个半导体区的状态下的构件、一系列制造工艺步骤的中间的构件、或者经过一系列制造工艺步骤之后的构件称为基板。有源区是被诸如LOCOS的元件隔离区分割的半导体区，以及是形成各种元件的区、或者形成元件的一部分的区。例如，晶体管的漏区或源区包括在其中。而且，从半导体基板的主面到基板内部的方向被称为“下方向”，与以上方向相对的方向被称为“上方向”。
此外，触头是有源区和配线之间或者栅极和配线之间的电连接部分，通孔是触头和配线之间或者配线之间的电连接部分。触头和通孔中的每个包括置于接触孔或通孔中的插头、插头和有源区或诸如导线的其它导体之间的连接部分和阻挡层金属。阻挡层金属是为抑制插头材料和隔离膜或基板之间的合金反应、或者插头材料对隔离膜或基板的扩散反应的目的而提供的膜。对于类似的目的，还在配线处提供阻挡层材料。
此外，双镶嵌结构是通过镶嵌工艺形成的配线和插头的结构，单镶嵌结构是通过镶嵌工艺形成的配线的结构。
此外，光电转换元件的孔径是光到光电转换元件上的入射孔径，通常通过根据配线或挡光膜的图案规定所述孔径。用于规定所述孔径的图案是用于确定光入射到光电转换元件上的区域的外侧边缘的图案。通过执行光学转换装置截面的光学仿真，可识别确定所述孔径的图案。
现在将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。
(光电转换装置的电路构造)
首先，将描述可应用本发明的MOS类型的光电转换装置的电路构造。图5示出MOS类型的光电转换装置的电路构造的一个示例。MOS类型的光电转换装置包括像素单元124，其包括光电转换元件101a和101b、传送MOS晶体管102a和102b、重置MOS晶体管103和放大MOS晶体管104，传送MOS晶体管102a和102b用于传送光电转换元件的电载流子，重置MOS晶体管103用于重置光电转换元件101a、101b和每个传送MOS晶体管的漏区，放大MOS晶体管104用于放大电载流子以将与这些电载流子对应的信号输出到信号线106。放大MOS晶体管形成源随器电路的一部分。像素单元124还包括选择MOS晶体管105，其用于控制对信号线的读出操作。假设传送晶体管、重置晶体管、放大MOS晶体管和选择MOS晶体管为读出晶体管。在图5中，包括在这些读出晶体管中的晶体管103、104和105被两个光电转换元件101a、101b共享。
此外，为每条信号线106提供包括箝位电容器108的箝位电路、包括放大器120的列放大单元以及包括电容器112a和112b的信号保持电路。形成光电转换装置的电路构造还包括扫描电路123和119。通过扫描电路123和119驱动的读出晶体管从信号输出线106读出由光电转换元件101a和101b产生的信号。此外，在箝位电路或信号保持单元从这些信号去除噪声。将如此获得的信号输出到水平信号线116a和116b。最后，从差分放大器118输出其差分输出。将除了像素单元124之外的电路组件(诸如扫描电路和箝位电路)共同称为“外围电路单元”。
尽管将利用示例性实施例的示例描述本发明的构造，但是本发明不限于这些示例性实施例，而是可在必要时在不脱离本发明的主旨的范围内对这些示例性实施例进行改变或组合。
(第一示例性实施例)
在本实施例中，采用共享触头结构，在该结构中，半导体区和放大晶体管的栅极连接。此外，采用双镶嵌结构的配线，其电连接至插头。在图1中示出本实施例的光电转换装置的像素部分的截面模型图，将对其进行详细描述。
在图1中，光电转换元件包括在基板的一个主面上提供的第一传导类型的半导体区1、第二传导类型的半导体区2和第一传导类型的半导体区3，半导体区3覆盖第二传导类型的半导体区2，其中，半导体区1可以是第一传导类型的阱或基板。标号4指定的部分是传送MOS晶体管的栅极，所述传送MOS晶体管用于传送光电转换元件在第二传导半导体区2中累积的电载流子。光电转换元件还包括第二传导类型的半导体区5和元件隔离区6，在半导体区5中，光电转换元件的电载流子被传送(浮动扩散区，以下将其缩写为FD区)，其中，这个元件隔离区6包括STI(浅沟槽隔离)结构。标号7指定的部分是形成源随器电路的放大MOS晶体管的栅极，标号8指定的部分是像素内的有源区。有源区是指半导体区，比如，光电转换元件、MOS晶体管的源区或漏区或者设置它们的阱。而且，存在这样的情况，即，可使栅极兼作用于将电压供应给栅极的导线。光电转换装置还包括触头(共享触头)的插头9，其用于连接FD区5和放大MOS晶体管的栅极7。共享触头结构是用于通过置于单个接触孔中的插头连接有源区和栅极的触头。光电转换装置还包括插头11和双镶嵌结构13、14、15，插头11用于电连接有源区8与双镶嵌结构的插头13和配线15，双镶嵌结构13、14和1 5分别用作置于插头11上部的插头、阻挡层金属和配线。在这种情况下，由插头11和插头13形成层叠触头结构，从而有源区8和配线15电连接。此外，分别用作插头、阻挡层金属和配线的双镶嵌结构21、22和23置于配线15的上部。这里，光电转换装置还包括用于插头9、11的阻挡层金属10、12和用于覆盖配线的上表面的扩散防止膜16、24。扩散防止膜16和24用于抑制配线材料的扩散。光电转换装置还包括用于使配线或触头隔离的第一、第二、第三和第四层间绝缘膜17、18、19和25。第一层间绝缘膜1 7置于半导体基板上。而且，光电转换装置还包括用于传送MOS晶体管和放大MOS晶体管的侧壁20。尽管在图1中配线15置于共享触头结构的插头11的上部，但是可替换地设置包括在与配线15相同的配线层中的配线，该配线与共享触头结构的插头11不电连接。
插头9和11置于第一层间绝缘膜17处。第二层间绝缘膜18置于第一层间绝缘膜17上。与插头11对应，双镶嵌结构的插头13和配线15置于第二层间绝缘膜18处。根据本实施例的构造，可通过共享触头结构减少配线量。而且，配线可置于共享触头结构的上部。此外，可降低层叠触头部分的高度。于是，可在改进配线的平面布局的自由度的同时改进光到光电转换元件上的入射效率。
而且，将共享触头结构应用于FD区和放大MOS晶体管的栅极之间的电连接，从而可改进光电转换元件附近的配线布局的自由度。此外，在配线置于共享触头结构的上部的情况下，可在改进配线布局的自由度的同时执行FD区的挡光。
现在将参考图2描述制造本实施例的光电转换装置的方法的示例。使标号分别与图1的标号对应。
通过使用典型的半导体工艺，在半导体区1内形成元件隔离区6、第二传导类型的半导体区3和FD区5。在基板上形成比如包含多晶硅的栅极4和包括配线的栅极7，其后形成包含氧化硅膜的第一层间绝缘膜17，以形成图2A的结构。
接下来，如图2B所示，对涂覆在第一层间绝缘膜17上的光致抗蚀剂进行构图以形成抗蚀剂图案20。使用作为掩模的抗蚀剂图案20，通过蚀刻在第一层间绝缘膜17形成用于触头(接触孔)21和22的孔径。接触孔21是用于形成共享触头结构的孔径。
在去除抗蚀剂图案20之后，形成用于形成阻挡层金属10和12的膜。在相对于其的上层上形成用于形成插头9和11的金属膜(比如，钨膜)。通过使用比如WF6气体通过CVD工艺形成该钨膜。作为插头为钨的情况下的阻挡层金属，包含Ti或TiN的单层膜以及包含Ti和TiN的层压膜被提及。通过借助于同时蚀刻阻挡层金属和金属膜来去除它们，而形成包括阻挡层金属10和12的插头9和11。从而，提供图2C的结构。作为去除金属膜的方法，除了蚀刻之外还可使用CMP(化学机械抛光)工艺。尽管钨被用作插头9和11的材料，但是可使用具有比插头13的扩散系数小的扩散系数的传导材料。通过使用这样的材料，可减少材料到基板中的扩散。
在形成包含氧化硅膜的第二层间绝缘膜18之后，通过镶嵌工艺形成双镶嵌结构。首先，形成用于形成配线15的凹槽以形成用于形成插头13的凹槽(通孔)。对涂覆在第二层间绝缘膜18上的光致抗蚀剂进行构图以形成抗蚀剂图案。此外，使用作为掩模的抗蚀剂图案执行蚀刻以形成用于配线15的凹槽23。在去除抗蚀剂图案之后，再次涂覆光致抗蚀剂以形成抗蚀剂图案。使用作为掩模的抗蚀剂图案，形成插头13的凹槽24，凹槽2形成通孔。通过去除抗蚀剂图案，提供图3A的结构。尽管在本实施例中首先形成凹槽23，但是可在形成凹槽23之前形成用于插头13的凹槽24。而且，在提供不连接至第一层间绝缘膜17的插头的配线的情况下，可通过与用于配线15的凹槽的工艺步骤相同的工艺步骤在第二层间绝缘膜18处仅形成用于配线的凹槽。
其后，将阻挡层金属形成为膜，其后例如使铜沉积在凹槽23和24中。在铜沉积之后，通过诸如CMP的平坦化工艺对过剩的铜和过剩的阻挡层金属进行抛光以形成插头13和配线15。接下来，在配线15上形成用作扩散防止膜的膜以允许在预定范围上方对防扩散膜16进行构图。从而，提供图3B的结构。用于铜配线的阻挡层金属14是基于Ta的单层膜，比如，TaN单层膜。扩散防止膜16比如是碳化硅或氮化硅。在扩散防止膜的这些材料具有不同于层间绝缘膜的材料(比如，氧化硅膜)的折射率的情况下，当扩散防止膜设置在光电转换元件的上部时，折射发生，从而入射光量减少。于是，理想情况是，在如下范围内形成扩散防止膜，所述范围与光电转换元件的光路不交叉，并且它允许抑制配线材料的扩散。
此外，例如，对于其上部，比如层间绝缘膜的形成和双镶嵌工艺重复预定次数，从而形成包括多层配线结构的光电转换装置。然而，本发明不限于这样的形式或实现。
这里，关注这样的部分，在该部分中，双镶嵌结构的插头11和插头13电连接。理想情况是，使这个部分的插头11的上部面积比插头13的底部面积大。通过采用这样的布置，即使在考虑工艺中的位置移动的情况下，也可减少插头13距插头11的偏移量(突出量)。
而且，存在许多这样的情况，即，与插头13相比，插头11的纵横比采用高值。因而，为了改进插头的金属材料的掩埋工艺中的掩埋特性，理想情况是，插头11的接触孔的上部面积大。此外，在钨被用作插头11和铜被用作插头13的情况下，由于与钨相比，铜的掩埋特性良好，所以可减少插头13的孔的底部面积。
(第二示例性实施例)
在本实施例中，除了第一示例性实施例的结构之外，蚀刻停止膜包括在双镶嵌结构的配线15的下部。
将在参考图2和图4描述制造方法的同时描述其构造。在形成直到图2C的结构之后，为了具有预定高度，如图4A所示形成第二层间绝缘膜18。此外，在第二层间绝缘膜18上形成起蚀刻停止膜作用的膜。作为起这个蚀刻停止膜作用的膜，比如有碳化硅和氮化硅。接下来，在起蚀刻停止膜作用的膜与用于插头13的孔径对应的部分，使用作为掩模的抗蚀剂图案形成孔径，以形成蚀刻停止膜30。此时，理想情况是，还在光电转换元件的上部形成孔径。从而，提供图4A的结构。
其后，形成第三层间绝缘膜31，以使用作为掩模的抗蚀剂图案形成用于配线的凹槽23。此外，在去除抗蚀剂图案之后，再次形成其它抗蚀剂图案。由此形成的抗蚀剂图案被用作掩模来形成用于插头的凹槽24(通孔)。再者，去除抗蚀剂图案。从而，提供图4B的结构。
在形成阻挡层金属14之后，使铜沉积在凹槽23和24中。在铜沉积之后，通过CMP对过剩的铜和过剩的阻挡层金属进行抛光，从而形成插头13和配线15。接下来，形成用于保护配线15的扩散防止膜，以使用作为掩模的抗蚀剂图案执行蚀刻，从而在预定范围内形成扩散防止膜16。从而，提供图4C的结构。阻挡层金属14或扩散防止膜16的材料的示例包括在第一示例性实施例中描述的材料。其随后的工艺步骤与第一示例性实施例的工艺步骤类似。
在本实施例中，在通过双镶嵌工艺形成用于插头的凹槽24的步骤中，使用包括蚀刻停止膜30的硬质掩模。通过使用这样的硬质掩模，可根据第二层间绝缘膜18的膜厚度确定插头13的高度。由于这个原因，配线15和置于其下部的插头9之间的距离变得稳定。结果，配线15和插头9之间的电流泄露变得难以发生。因而，可改进包括层叠结构的光电转换装置的产量。
如上所述，根据本发明，可提供高质量的光电转换装置。另外，材料和制造方法不限于各示例性实施例的材料和制造方法，半导体基板的传导类型、像素的构造和配线布局不限于所描述的构造。例如，可根据需要设置层叠触头结构的插头的层叠的层的数量。
(应用于图像拾取系统)
图6是光电转换装置应用于摄像机的情况下的框图，已在上述示例性实施例中描述了所述光电转换装置中的每个，所述摄像机是图像拾取系统的一个示例。作为另一图像拾取系统，数字静止相机被提及。现在将参考图6进行详细描述。
这个图像拾取系统包括光学系统701，其包括用于通过成像透镜执行调焦的聚焦透镜701A、用于执行变焦操作的变焦透镜701B和用于图像形成的透镜701C。此外，所述光学系统包括光圈和快门702。所述图像拾取系统还包括光电转换装置703，其用于执行对在成像表面上形成的目标图像的光电转换以提供电图像拾取信号。作为光电转换装置703，使用各示例性实施例中所描述的光电转换装置中的任何一个。所述图像拾取系统还包括采样和保持电路(S/H电路)704并且用于输出视频信号，采样和保持电路(S/H电路)704用于对光电转换信号进行采样和保持以放大电平，所述光电转换信号为光电转换装置703的输出信号。
所述图像拾取系统还包括处理电路705，其用于对从采样和保持电路704输出的视频信号执行预定处理，诸如伽马校正、颜色分离或消隐处理，以输出亮度信号Y和色度信号C。所述图像拾取系统还包括颜色信号校正电路721，其用于对从处理电路705输出的色度信号C执行白色平衡和彩色平衡的校正，以输出如此获得的校正的信号分量作为色差信号R-Y和B-Y。而且，所述图像拾取系统还包括编码器电路(ENC电路)724，其用于对从处理电路705输出的亮度信号Y和从颜色信号校正电路721输出的色差信号R-Y、B-Y进行调制，以输出如此获得的调制的信号作为标准电视信号。此外，将如此获得的标准电视信号传递到视频记录器(未显示)或电子取景器，诸如监视器、电子取景器(EVF)。所述图像拾取系统还包括光圈控制单元706，其用于基于从采样和保持电路704传递的视频信号控制光圈驱动电路707。此外，以控制光圈702的孔径量为目的，所述图像拾取系统被构造为允许自动控制ig计量器(光圈检流计)708，从而视频信号的电平导致生成预定电平的预定值。
所述图像拾取系统还包括带通滤波器(BPF)713和714，其从视频信号提取执行对焦检测所需的高频分量，所述视频信号从采样和保持电路704输出。门控电路715和聚焦门控帧对从第一带通滤波器713(BPF1)和第二带通滤波器714(BPF2)输出的分别具有彼此不同的带宽限制的信号进行门控。在峰值检测电路716检测峰值，并在峰值检测电路716保持该峰值。与此同时，将如此检测到的信号输入到逻辑控制电路717。这个信号称为聚焦电压。从而，通过这个聚焦电压调焦。
而且，所述图像拾取系统还包括聚焦编码器718、变焦编码器719和光圈编码器720，聚焦编码器718用于检测聚焦透镜701A的移动位置，变焦器719用于检测变焦透镜701B的对焦，光圈编码器720用于检测光圈702的孔径量。将编码器的这些检测值传递到用于执行系统控制的逻辑控制电路717。
逻辑控制器电路717基于与已将其设置为执行调焦的对焦检测区的内部对应的视频信号对目标执行对焦检测。也就是说，接受从各个带通滤波器713、714传递的高频分量的峰值信息。其后，以如下方式驱动聚焦透镜701A，即，使聚焦透镜701A位于高频分量的峰值变成最大的位置。为了实现这个，将控制信号(诸如聚焦马达710的旋转方向、旋转速率、旋转或停止)传递到聚焦驱动电路709。从而，聚焦马达710受到控制。
当指示变焦时，变焦驱动电路711旋转变焦马达712。当旋转变焦马达712时，变焦透镜710B移动。从而，执行变焦操作。必要时，通常将处理电路705和逻辑控制电路717称为信号处理电路。
通过如所述图像拾取系统那样使用本发明的光电转换装置，可提供具有高S/N比的图像拾取系统，在所述光电转换装置中，到光电转换元件上的入射光量增加而且噪声小。
如上所述，根据本发明，可提供较高质量的光电转换装置和较高质量的图像拾取系统。此外，材料和制造方法不限于各个示例性实施例的材料和制造方法，半导体基板的传导类型、像素的构造和配线布局不限于所描述的构造。例如，可在层叠配线结构中将铜配线和铝配线混合起来，并且可根据需要如此设置。另外，本发明不必限于光电转换装置，而是可应用于半导体集成电路，比如，SRAM。
尽管已参考示例性实施例描述了本发明，但是应该理解，本发明不限于所公开的示例性实施例。给予以下权利要求的范围最宽的解释，以包括所有这样的修改以及等同的结构和功能。

Claims (12)

1.一种光电转换装置，包括：
半导体基板；
光电转换元件和MOS晶体管，其布置在半导体基板中；
多层配线结构，包括具有多个配线的多个配线层的叠层和使配线层彼此隔离的层间绝缘膜，其中，
所述光电转换装置包括：
第一层间绝缘膜，其布置在半导体基板上；
第一插头，其布置在第一层间绝缘膜中的第一孔中，并电连接在置于半导体基板中的有源区之间、MOS晶体管的栅极之间、或者有源区和MOS晶体管的栅极之间，但不是通过配线层的配线来连接的；和
第二插头，其布置在第一层间绝缘膜中的第二孔中，并电连接至有源区，其中，
被布置在第二插头上的最靠近第二插头的配线通过第三插头电连接至第二插头，以及
第二插头和第三插头形成层叠结构；
第三插头和被布置为最靠近第二插头的配线形成双镶嵌结构。
2.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，
具有被布置为最靠近第二插头的配线的配线层具有置于第一插头的上部的用于挡光的配线。
3.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，
第二插头的上部的面积比电连接至第二插头的第三插头的底部的面积大。
4.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，
形成第一插头和第二插头的材料具有比形成双镶嵌结构的用于形成第三插头的材料的扩散系数小的扩散系数。
5.根据权利要求4所述的光电转换装置，其中，
第一插头和第二插头由钨形成。
6.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，
形成所述多层配线结构的配线层的至少一部分由铜配线形成。
7.根据权利要求6所述的光电转换装置，其中，
扩散防止膜设置在铜配线上方，其具有与光电转换元件对应的孔径。
8.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，
第一插头和第二插头具有阻挡层金属，所述阻挡层金属包括从包含Ti、Ta和W的组中选择的一种或多种金属。
9.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，
所述双镶嵌结构具有阻挡层金属，所述阻挡层金属包括从包含Ti、Ta和W的组中选择的一种或多种金属。
10.根据权利要求1所述的光电转换装置，其中，
在双镶嵌结构的配线的下部设置蚀刻停止膜。
11.根据权利要求1所述的光电转换装置，还包括多个像素单元，其中每个像素单元包括：
至少一个光电转换元件；
至少一个传送MOS晶体管，用于传送由光电转换元件产生的电载流子，
至少一个有源区的浮动扩散区，传送MOS晶体管将电载流子传送到所述浮动扩散区，和
放大MOS晶体管，用于输出基于浮动扩散区的电压的信号，其中
至少一个第一插头电连接浮动扩散区和放大MOS晶体管的栅极。
12.一种图像拾取系统，包括：
根据权利要求1所述的光电转换装置；
光学系统，形成所述光电转换装置中的图像；和
信号处理电路，用于处理来自所述光电转换装置的输出信号。
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