CN104637865B - Cmos图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法 - Google Patents

Cmos图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，包括：设定反应腔室温度为20℃～50℃，在所述反应腔室中执行工艺：在孔洞中形成Ti/TiN层；设定反应腔室温度为250℃～300℃，在所述反应腔室中执行工艺：去除所述Ti/TiN层表面的杂质；设定反应腔室温度为250℃～300℃，在所述反应腔室中执行工艺：在所述Ti/TiN层上形成铝金属层。通过先在温度为250℃～300℃的反应腔室中执行去除Ti/TiN层表面的杂质的工艺，相当于为后续的铝金属层形成工艺做了一个预热的工序，由此再在温度为250℃～300℃的反应腔室中形成铝金属层时，能够避免形成铝金属层时的温差过大，从而使得所形成的铝金属层可靠性高，并进而避免了孔洞中金属丢失的问题。

Description

CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法
技术领域
本发明涉及集成电路技术领域，特别涉及一种CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法。
背景技术
近年来，CMOS图像传感器技术迅速发展。CMOS图像传感器的制造工艺与信号处理芯片的CMOS电路制造工艺完全兼容，因此可以很方便的将图像传感器与信号处理集成在同一芯片上，不仅降低了系统成本，而且使系统的功耗降低，系统集成方案更加简单，并更加微型化。
在CMOS图像传感器集成电路中，后道工序的金属互连结构对图像传感器的性能有重要的影响。形成金属互连结构的工艺通常包括：在晶圆上形成孔洞（也称为接触孔、通孔等）；在所述孔洞中填充金属，从而形成金属互连结构。
发明人发现，在现有的CMOS图像传感器中，经常发生孔洞中金属丢失（或者说填充金属掉落）的情况。具体的，请参考图1，其为现有的存在孔洞中金属丢失情况的CMOS图像传感器的示意图。如图1所示，孔洞10及孔洞11中均发生了金属丢失的情况，由此将导致所形成的CMOS图像传感器的质量及可靠性降低。孔洞中金属丢失的情况在晶圆的边缘位置尤其严重，由此也将导致较多的CMOS图像传感器存在质量及可靠性的问题，进而提高了生产成本。
但是，现有技术中一直也没有找到导致上述问题发生的原因，因此也就一直无法解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，以解决现有的CMOS图像传感器的孔洞中经常出现金属丢失的问题。
为此，本发明提供了一种CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，所述CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法包括：
设定反应腔室温度为20℃～50℃，在所述反应腔室中执行工艺：在孔洞中形成Ti/TiN层；
设定反应腔室温度为250℃～300℃，在所述反应腔室中执行工艺：去除所述Ti/TiN层表面的杂质；
设定反应腔室温度为250℃～300℃，在所述反应腔室中执行工艺：在所述Ti/TiN层上形成铝金属层。
可选的，在所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，所述杂质为金属氧化层。
可选的，在所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，在所述反应腔室中执行工艺：在所述Ti/TiN层上形成铝金属层时，所述反应腔室的温度为270℃～280℃。
可选的，在所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，在所述反应腔室中执行工艺：在孔洞中形成Ti/TiN层时，所述反应腔室的温度为30℃～40℃。
可选的，在所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，在所述Ti/TiN层上形成铝金属层之后，还包括：
在所述铝金属层上形成Ti/TiN层。
可选的，在所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，在所述铝金属层上形成Ti/TiN层之后，还包括：
在所述孔洞的侧壁上形成粘胶层。
可选的，在所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，在所述孔洞的侧壁上形成粘胶层之后，还包括：
在所述铝金属层上形成钨金属材料层。
可选的，在所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，在所述铝金属层上形成钨金属材料层之后，还包括：
对所述钨金属材料层执行化学研磨工艺，形成钨金属层。
可选的，在所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，所述钨金属层的厚度为100埃～2000埃。
可选的，在所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，所述铝金属层的厚度为100埃～2000埃。
发明人经过研究发现，现有技术中，在形成铝金属层时，从温度为20℃～50℃的反应腔室直接到温度为250℃～300℃的反应腔室中执行工艺，由此将导致形成铝金属层时的温差过大，进而使得所形成的铝金属层可靠性较差，并在后续工艺中导致孔洞中出现金属丢失的问题。
为此，在本发明提供的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，先在温度为250℃～300℃的反应腔室中执行去除Ti/TiN层表面的杂质的工艺，相当于为后续的铝金属层形成工艺做了一个预热的工序，由此再在温度为250℃～300℃的反应腔室中形成铝金属层时，能够避免形成铝金属层时的温差过大，从而使得所形成的铝金属层可靠性高，并进而避免了孔洞中金属丢失的问题。
附图说明
图1是现有的存在孔洞中金属丢失情况的CMOS图像传感器的示意图；
图2a～2c是现有技术中导致CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的原因说明示意图；
图3是本发明实施例的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法的流程示意图；
图4是本发明实施例的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中所形成的器件剖面示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
发明人经过研究发现，现有技术中，在形成铝金属层时，从温度为20℃～50℃的反应腔室直接到温度为250℃～300℃的反应腔室中执行工艺，由此将导致形成铝金属层时的温差过大，进而使得所形成的铝金属层可靠性较差，并在后续工艺中导致孔洞中出现金属丢失的问题。
为此，在本发明实施例提供的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，先在温度为250℃～300℃的反应腔室中执行去除Ti/TiN层表面的杂质的工艺，相当于为后续的铝金属层形成工艺做了一个预热的工序，由此再在温度为250℃～300℃的反应腔室中形成铝金属层时，能够避免形成铝金属层时的温差过大，从而使得所形成的铝金属层可靠性高，并进而避免了孔洞中金属丢失的问题。
具体的，请参考图2a～2c，其为现有技术中导致CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的原因说明示意图。现有技术中，导致CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的原因具体如下：
如图2a所示，在现有技术中，在形成铝金属层20时，从温度为20℃～50℃的反应腔室直接到温度为250℃～300℃的反应腔室中执行工艺，由此将导致形成铝金属层20时的温差过大，进而使得所形成的铝金属层20可靠性较差，具体表现就是铝金属层20上往往会具有凸起/翘曲201。
在此情况下，执行后续工艺时，将导致孔洞中出现金属丢失的问题。具体的，接着如图2b所示，在所述铝金属层20上形成钨金属材料层21；如图2c所示，对所述钨金属材料层21执行CMP（化学机械研磨）工艺，以得到钨金属层。假设铝金属层20没有凸起/翘曲201，则所形成的钨金属材料层21将覆盖铝金属层20并填充孔洞；在接下去的CMP工艺之后，孔洞中将留有钨金属层，此时，CMP工艺中所使用的研磨液将不会沾到铝金属层。但是，现在由于铝金属层20上具有凸起/翘曲201，在CMP工艺的过程中，CMP工艺中所使用的研磨液往往会沾到凸起/翘曲201上，而又由于金属铝极易被研磨液腐蚀，从而将出现孔洞中没有钨金属层并且腐蚀掉大部分铝金属层20的情况，也即出现了孔洞中金属丢失的情况。
发明人通过研究发现导致CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的原因之后，提出了下述CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法。具体的，请参考图3，其为本发明实施例的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法的流程示意图。如图3所示，所述CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法包括：
步骤S30：设定反应腔室温度为20℃～50℃，在所述反应腔室中执行工艺：在孔洞中形成Ti/TiN层；
步骤S31：设定反应腔室温度为250℃～300℃，在所述反应腔室中执行工艺：去除所述Ti/TiN层表面的杂质；
步骤S32：设定反应腔室温度为250℃～300℃，在所述反应腔室中执行工艺：在所述Ti/TiN层上形成铝金属层。
在本发明实施例提供的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中，先在温度为250℃～300℃的反应腔室中执行去除Ti/TiN层表面的杂质的工艺，相当于为后续的铝金属层形成工艺做了一个预热的工序，由此再在温度为250℃～300℃的反应腔室中形成铝金属层时，能够避免形成铝金属层时的温差过大，从而使得所形成的铝金属层可靠性高，并进而避免了孔洞中金属丢失的问题。
在本实施例中，在所述反应腔室中执行工艺：在所述Ti/TiN层上形成铝金属层时，所述反应腔室的温度为270℃～280℃。例如，所述反应腔室的温度为270℃、272℃、274℃、276℃、278℃或则280℃等。因此，优选的，在所述反应腔室中执行工艺：去除所述Ti/TiN层表面的杂质时，设定反应腔室的温度也为270℃～280℃，进一步减小形成铝金属层时的温差。在本实施例中，所述铝金属层的厚度为100埃～2000埃，例如，所述铝金属层的厚度为100埃、200埃、500埃、700埃、900埃、1000埃、1200埃、1500埃、1700埃或者2000埃。
在本实施例中，在所述反应腔室中执行工艺：在孔洞中形成Ti/TiN层时，所述反应腔室的温度为30℃～40℃。例如，所述反应腔室的温度为30℃、32℃、34℃、36℃、38℃或则40℃等。
在本实施例中，在孔洞中形成Ti/TiN层之后，设定反应腔室温度为250℃～300℃，在所述反应腔室中执行工艺：去除所述Ti/TiN层表面的杂质。通常的，所述杂质为金属氧化层。通过在温度为250℃～300℃的反应腔室中去除所述Ti/TiN层表面的杂质，不仅能够避免形成铝金属层时的温差过大，还能够提高所述Ti/TiN层的质量，使得后续形成铝金属层时更容易。
在本实施例中，在所述Ti/TiN层上形成铝金属层之后，还包括：在所述铝金属层上形成Ti/TiN层，即分别在所述铝金属层上下形成Ti/TiN层。进一步的，在所述铝金属层上形成Ti/TiN层之后，还包括：在所述孔洞的侧壁上形成粘胶层，以保护后续所形成钨金属层。进一步的，在所述孔洞的侧壁上形成粘胶层之后，还包括：在所述铝金属层上形成钨金属材料层；对所述钨金属材料层执行化学研磨工艺，形成钨金属层。优选的，所述钨金属层的厚度为100埃～2000埃，例如，所述钨金属层的厚度为100埃、200埃、500埃、700埃、900埃、1000埃、1200埃、1500埃、1700埃或者2000埃。
在本实施例中，由于先在温度为250℃～300℃的反应腔室中执行去除Ti/TiN层表面的杂质的工艺，相当于为后续的铝金属层形成工艺做了一个预热的工序，由此再在温度为250℃～300℃的反应腔室中形成铝金属层时，能够避免形成铝金属层时的温差过大，从而使得所形成的铝金属层可靠性高。具体的，所形成的铝金属层更加平坦；由此，在钨金属材料层的CMP工艺之后，孔洞中将留有钨金属层，此时，CMP工艺中所使用的研磨液将不会沾到铝金属层。具体的，请参考图4，其为本发明实施例的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法中所形成的器件剖面示意图。如图4所示，通过本发明实施例提供的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法后，孔洞中形成有铝金属层40，所述铝金属层40表面平坦；铝金属层40上形成有钨金属层41。即在钨金属材料层的CMP工艺中，CMP工艺中所使用的研磨液将没有沾到铝金属层，由此避免了孔洞中金属丢失的问题。
上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明范围的任何限定，本发明领域的普通技术人员根据上述揭示内容做的任何变更、修饰，均属于权利要求书的保护范围。

Claims (10)

1.一种CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，包括：
设定反应腔室温度为20℃～50℃，在所述反应腔室中执行工艺：在孔洞中形成Ti/TiN层；
设定反应腔室温度为250℃～300℃，在所述反应腔室中执行工艺：去除所述Ti/TiN层表面的杂质；
设定反应腔室温度为250℃～300℃，在所述反应腔室中执行工艺：在所述Ti/TiN层上形成铝金属层。
2.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，所述杂质为金属氧化层。
3.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，在所述反应腔室中执行工艺：在所述Ti/TiN层上形成铝金属层时，所述反应腔室的温度为270℃～280℃。
4.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，在所述反应腔室中执行工艺：在孔洞中形成Ti/TiN层时，所述反应腔室的温度为30℃～40℃。
5.如权利要求1所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，在所述Ti/TiN层上形成铝金属层之后，还包括：
在所述铝金属层上形成Ti/TiN层。
6.如权利要求5所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，在所述铝金属层上形成Ti/TiN层之后，还包括：
在所述孔洞的侧壁上形成粘胶层。
7.如权利要求6所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，在所述孔洞的侧壁上形成粘胶层之后，还包括：
在所述铝金属层上形成钨金属材料层，所述钨金属材料层的底部位于所述铝金属层上的Ti/TiN层中。
8.如权利要求7所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，在所述铝金属层上形成钨金属材料层之后，还包括：
对所述钨金属材料层执行化学研磨工艺，形成钨金属层。
9.如权利要求8所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，所述钨金属层的厚度为100埃～2000埃。
10.如权利要求1～9中任一项所述的CMOS图像传感器的孔洞中金属丢失的解决方法，其特征在于，所述铝金属层的厚度为100埃～2000埃。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1540030A (zh) * 2003-10-30 2004-10-27 上海集成电路研发中心有限公司 一种减少金属线a1空洞的金属线溅射膜工艺
CN101958308A (zh) * 2009-07-14 2011-01-26 瑞萨电子株式会社 半导体器件
CN102099914A (zh) * 2008-06-11 2011-06-15 科洛司科技有限公司 Cmos图像传感器的制造方法
CN102339787A (zh) * 2010-07-20 2012-02-01 旺宏电子股份有限公司 降低接触孔电阻的半导体元件制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1540030A (zh) * 2003-10-30 2004-10-27 上海集成电路研发中心有限公司 一种减少金属线a1空洞的金属线溅射膜工艺
CN102099914A (zh) * 2008-06-11 2011-06-15 科洛司科技有限公司 Cmos图像传感器的制造方法
CN101958308A (zh) * 2009-07-14 2011-01-26 瑞萨电子株式会社 半导体器件
CN102339787A (zh) * 2010-07-20 2012-02-01 旺宏电子股份有限公司 降低接触孔电阻的半导体元件制造方法

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