JP2008526022A5 - - Google Patents

Claims (36)

1. ピクセルのアレイを含む画像センサであって、
   前記アレイ中の対応するピクセルの各位置に形成された感光素子を含む半導体基板と、
   前記基板の上に形成された第１の層間誘電体層と、
   前記第１の層間誘電体層の上に形成された少なくとも１つの金属相互接続層であって、前記アレイ中の各感光素子の間に形成されたＣｕ金属配線構造体を含む、金属相互接続層と、
   前記アレイ中の前記金属相互接続層と入射光を受光する最上層との間に形成された第２の層間誘電体層とを備え、
   前記金属相互接続層は、薄い第１及び第２の層間誘電体層が光路を短縮して前記アレイ中の各感光素子が受光する光量を増大させることを可能にする、画像センサ。
2. 前記第１及び第２の層間誘電体層の各々は、２ｋÅから２０ｋÅまでの間の範囲の厚みを有する、請求項１に記載の画像センサ。
3. 前記Ｃｕ金属配線構造体の各々の上に形成されたバリア材料層をさらに備え、前記バリア材料層は前記アレイの各ピクセルの前記光路を横切る、請求項１に記載の画像センサ。
4. 前記基板と前記第１の層間誘電体層との間に形成されたバリア材料層をさらに含む、請求項１に記載の画像センサ。
5. 前記金属相互接続層中に形成されたＣｕ配線上に形成された前記バリア材料は、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、ＳｉＣＯＮ又はＳｉＣＯの内から選択される材料を含む、請求項３に記載の画像センサ。
6. 前記金属相互接続層中に形成されたＣｕ配線上に形成された前記バリア材料は、２０Åから２ｋÅまでの間の範囲の厚みを有する、請求項３に記載の画像センサ。
7. 前記形成された金属相互接続層上に形成された前記バリア材料の部分は、前記アレイの各ピクセルの光路に沿った領域から選択的に除去される、請求項３に記載の画像センサ。
8. 各ピクセルの前記感光素子の上方で前記基板中に形成された絶縁体材料の構造体をさらに含む、請求項７に記載の画像センサ。
9. 前記基板と前記第１の層間誘電体層との間に形成され、各ピクセルの前記感光素子の上方に形成された対応する絶縁体材料構造体の上方で部分が選択的に除去されたバリア材料層をさらに含む、請求項８に記載の画像センサ。
10. 前記アレイの各ピクセルに対して、光反射性材料層がピクセル側壁上に形成され、前記光反射性材料層は前記感光素子が受光する光量を増大させることを可能にする、請求項７に記載の画像センサ。
11. 前記アレイの各ピクセルに対して、前記反射性材料の層が前記ピクセル中の前記感光素子の上方の前記半導体基板の表面上にさらに形成される、請求項１０に記載の画像センサ。
12. 各ピクセルの側壁をライニングする前記反射性材料層は、ＳｉＮ、ＳｉＣ、Ａｌ、ＴｉＮ、又はタングステン、Ｒｕ、ポリＳｉ、ポリＧｅを含む、請求項１０に記載の画像センサ。
13. 各ピクセルの側壁をライニングする前記反射性材料層は、５０Åから２ｋÅまでの間の範囲の厚みに堆積させられる、請求項１１に記載の画像センサ。
14. 前記第１及び第２の層間誘電体層材料は低ｋ有機材料を含む、請求項１に記載の画像センサ。
15. 前記第１及び第２の層間誘電体層材料は低ｋ無機材料を含む、請求項１に記載の画像センサ。
16. フィルタ素子のアレイを含む最上層をさらに備え、各フィルタ素子はアレイ・ピクセルに対応する、請求項１に記載の画像センサ。
17. 前記フィルタ素子のアレイと同じ光軸上で前記最上層の上に形成されたピクセル・マイクロレンズのアレイをさらに備え、各マイクロレンズは１つのフィルタ素子に対応する、請求項１６に記載の画像センサ。
18. ピクセルの画像センサ・アレイを製作する方法であって、
    各アレイ・ピクセルに対応する感光素子を半導体基板中に形成するステップであって、前記素子はそれぞれのピクセルに入射する光を受光するように適合される、ステップと、
    前記基板上に第１の層間誘電体層を形成するステップと、
    前記第１の層間誘電体層の上に少なくとも１つの金属相互接続層を形成するステップであって、前記形成された金属相互接続層は、前記アレイ中の各感光素子の間に形成されたＣｕ金属配線構造体を含む、ステップと、
    前記アレイ中の前記金属相互接続層上に第２の層間誘電体層を形成するステップと
    を含み、
    前記Ｃｕ金属相互接続層は、光路を短縮して前記アレイ中の各感光素子が受光する光量を増大させる薄い第１及び第２の層間誘電体層の形成を可能にする、方法。
19. 前記アレイ中の各感光素子の間の位置に形成されたＣｕ金属配線構造体を含む金属相互接続層を形成する前記ステップは、
    前記第１の層間誘電体層の上にマスクを適用するステップであって、前記マスクは前記第１の層間誘電体層中の各フォトダイオード間にトレンチを開けるようにパターン付けされている、ステップと、
    各フォトダイオード間の前記位置で前記トレンチを開けるためのエッチング・プロセスを実行するステップと、
    Ｃｕ金属を前記トレンチ内に堆積して前記金属配線構造体を形成するステップと
    を含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記アレイ中の各感光素子の間の位置に形成されたＣｕ金属配線構造体を含む金属相互接続層を形成する前記ステップは、前記金属配線構造体の化学機械研磨ステップを実行するステップをさらに含む、請求項１９に記載の方法。
21. 前記金属相互接続層の前記Ｃｕ金属配線構造体の各々の上にバリア材料層を形成するステップをさらに含み、前記形成するステップは、前記金属相互接続層の前記Ｃｕ金属配線構造体の各々の上に前記バリア材料層を堆積する自己整合プロセスを実行するステップを含む、請求項２０に記載の方法。
22. 自己整合プロセスでバリア材料を前記Ｃｕ金属配線構造体の各々の上に堆積する前記ステップは、無電解めっきプロセスを実行するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記無電解めっきプロセスで堆積される前記バリア材料はＮｉＷＰ、ＣｏＷＰ又はＣｏＷＢを含む、請求項２２に記載の方法。
24. 前記Ｃｕ金属配線構造体の上及び前記第１の層間誘電体層の上にバリア材料を、各アレイ・ピクセルの光路を横切ってブランケット堆積することによって、前記金属相互接続層の前記Ｃｕ金属配線構造体の上にバリア材料層を形成するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
25. 前記アレイの各ピクセルの光路に沿った領域で前記バリア材料層の部分を選択的に除去するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
26. 光路に沿った領域で前記バリア材料層の部分を選択的に除去する前記ステップは、前記バリア材料層をブランケット堆積した後に、
    前記各ピクセルの光路を横切る位置で前記バリア材料層の領域を開けるようにリソグラフィによりパターン付けされたマスク構造体を適用するステップと、
    前記領域において前記バリア材料層を除去するエッチング・プロセスを実行するステップと
    を含む、請求項２５に記載の方法。
27. 光路に沿った領域で前記バリア材料層の部分を選択的に除去する前記ステップは、前記アレイ中の前記Ｃｕ金属相互接続層の上に第２の層間誘電体層を形成した後に、
    前記各ピクセルの光路を横切る位置に孔を開けるようにリソグラフィによりパターン付けされたマスク構造体を適用するステップと、
    前記領域において前記第２の層間誘電体層の部分及びバリア材料層の部分を選択的に除去するエッチング・プロセスを実行するステップと、
    前記エッチングによって設けられた孔の中に層間誘電体材料を再充填するステップと
    を含む、請求項２５に記載の方法。
28. 前記画像センサ・アレイは、カラー・フィルタ・アレイの下に形成され、前記アレイ中の各フォトダイオードの間に形成された金属ボンディング構造体を含む最上メタライゼーション層をさらに含み、光路に沿った領域で前記バリア材料層の部分を選択的に除去する前記ステップは、前記アレイ中に前記最上メタライゼーション層を形成した後に、
    前記最上メタライゼーション層の前記金属ボンディング構造体を自己整合マスクとして利用してエッチング・プロセスを実行し、前記各ピクセルの光路を横切る前記領域において前記第２の層間誘電体層の部分及びバリア材料層の部分を選択的に除去するステップと、
    前記エッチングによって設けられた孔の中に層間誘電体材料を再充填するステップと
    を含む、請求項２５に記載の方法。
29. 前記各ピクセルの光路を横切る前記領域において前記第２の層間誘電体層の部分及びバリア材料層の部分を選択的に除去するエッチング・プロセスを実行する前記ステップは、前記領域において前記第１の層間誘電体層の部分を除去して前記ピクセル光路に対応する孔を開けるエッチング・ステップをさらに含み、前記再充填ステップに先立って、
    前記エッチングされた孔の前記側壁に適合する光反射性材料の薄いライナーを堆積するステップを含む、請求項２７に記載の方法。
30. 前記各ピクセルの光路を横切る前記領域において前記第２の層間誘電体層の部分及びバリア材料層の部分を選択的に除去するエッチング・プロセスを実行する前記ステップは、前記領域において前記第１の層間誘電体層の部分を除去して前記ピクセルの光路に対応する孔を開けるエッチング・ステップをさらに含み、前記再充填ステップに先立って、
    前記エッチングされた孔の側壁に適合する光反射性材料の薄いライナーを堆積するステップを含む、請求項２８に記載の方法。
31. 前記基板と前記第１の層間誘電体層との間にバリア材料層を形成するステップをさらに含む、請求項１８に記載の方法。
32. 請求項３１に記載の方法であって、
    前記感光素子を半導体基板中に形成するステップは、各ピクセルの前記感光素子の上で前記基板内に絶縁体材料の構造体を形成するステップをさらに含み、前記方法は、各ピクセルの前記感光素子の上に形成された前記絶縁体材料の構造体に対応する領域において、前記基板の上の前記バリア材料層の部分を選択的に除去するステップをさらに含む、請求項３１に記載の方法。
33. フィルタ素子のアレイを含む最上層を形成するステップをさらに含み、各フィルタ素子はアレイ・ピクセルに対応する、請求項１８に記載の方法。
34. 前記フィルタ素子のアレイと同じ光軸上で前記最上層の上にピクセル・マイクロレンズのアレイを形成するステップをさらに含み、各マイクロレンズは１つのフィルタ素子に対応する、請求項３３に記載の方法。
35. ピクセルのアレイを含む画像センサであって、
    入射光を受光するために、前記アレイ中の対応するピクセルの各位置に形成された感光素子を含む半導体基板と、
    その中に形成された第１及び第２のレベルのＣｕメタライゼーションを有する層間誘電体層の積層体であって、前記積層体の第１の層間誘電体層は前記基板の上に形成され、前記メタライゼーションの各々は前記アレイ中の各感光素子の間に形成されたＣｕ金属配線構造体を含む、積層体と
    を備え、
    前記Ｃｕメタライゼーション・レベルは、層間誘電体層のより薄い積層体が光路を短縮して前記アレイ中の各感光素子が受光する光量を増大させることを可能にする、画像センサ。
36. ピクセルの画像センサ・アレイを製作する方法であって、
    各アレイ・ピクセルに対応する感光素子を半導体基板中に形成するステップであって、前記素子は入射光を受光するように適合されている、ステップと、
    前記基板の上に層間誘電体層の積層体を形成するステップと、前記積層体の隣接する層間誘電体層の形成ステップの間に、前記アレイの各感光素子の間に形成されるＣｕ金属配線構造体を含むＣｕメタライゼーション・レベルを形成するステップと
    を含み、
    前記Ｃｕメタライゼーション・レベルは、層間誘電体層のより薄い積層体が光路を短縮して前記アレイ中の各感光素子が受光する光量を増大させることを可能にする、方法。