專利名稱：具有光阻擋層的高效空間光調(diào)制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及空間光調(diào)制器，尤其涉及半導(dǎo)體空間光調(diào)制器。
空間光調(diào)制器典型地由可個(gè)別尋址的線陣或面陣的單元組成。作為舉例有液晶顯示單元、電-光調(diào)制器，磁-光調(diào)制器和數(shù)字式微鏡(也稱為可形變鏡器件)?？臻g光調(diào)制器典型地有某種尋址電路、該電路允許每個(gè)單元被單獨(dú)尋址。例如，液晶顯示器，當(dāng)它們處于透射狀態(tài)時(shí)具有使晶體材料透射或阻礙透射的電極。這些電極也可有某種存貯結(jié)構(gòu)與它們相聯(lián)，使電極存貯確定每個(gè)單元狀態(tài)的數(shù)據(jù)。
依賴其中設(shè)有它們尋址電路的半導(dǎo)體材料的空間光調(diào)制器存在著問題。這就是，必須使用直接照射這些單元的光源，入射到半導(dǎo)體如硅上的光產(chǎn)生載流子，這能導(dǎo)致尋址和存貯電路(如果使用的話)具有由這些光生載流子產(chǎn)生的漏電流。
通過將雙層(double-level)金屬尋址線應(yīng)用于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存貯器(DRAM)能減少光生載流子的產(chǎn)生。通常包含使用一層金屬于水平互連和另一層金屬用于垂直互連如數(shù)據(jù)線、地址線和電源供給的這一工藝過程一定會(huì)復(fù)蓋著大部分的基片。遺憾的是，用于空間光調(diào)制器的光量能透過一復(fù)蓋層，而引起漏電的光生載流子對半導(dǎo)體光調(diào)制器仍然是個(gè)問題。
這里揭示的本發(fā)明包含用于半導(dǎo)體空間光調(diào)制器的制造方法和結(jié)構(gòu)，這種方法和結(jié)構(gòu)顯著地減少了半導(dǎo)體材料中產(chǎn)生的光生載流子。為與空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)相適配，一層光阻擋金屬取一定圖形。該層阻擋著入射到調(diào)制器上的照明的相當(dāng)大的一部分，并防止光與半導(dǎo)體材料的接觸。另外，它通過減少對針孔缺陷的敏感性使尋址電路各層之間的短路危害減至最小。
為了更完整理解本發(fā)明及其進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)在結(jié)合附圖進(jìn)行如下詳細(xì)描述。其中，
圖1A-1B表示一空間光調(diào)制器的尋址電路的已有技術(shù)實(shí)施例和一光阻擋層的實(shí)施例;
圖2表示制造具有光阻擋圖的空間光調(diào)制器的方法流程圖;
圖3A-3F一層接一層地表示具有光阻擋層的空間光調(diào)制器陣列的頂視圖。
先前，CMOS動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存貯器(DRAM)用雙層(doublelevel)金屬工藝來克服在半導(dǎo)體基片中光生載流子問題。通常，這種方式工作在光以低強(qiáng)度照射器件時(shí)的情況。對于需要空間光調(diào)制器利用中等強(qiáng)度至高強(qiáng)度光聚焦在它們上面的系統(tǒng)，在基片中仍然出現(xiàn)產(chǎn)生超量的光生載流子。
具有雙層金屬的尋址電路的一個(gè)例子示于圖1A中?；?0上有一源極16、一漏極12和一柵極14。所示尋址電路用于數(shù)字式微鏡，且由電極層18組成，該電極與基片10中的每個(gè)尋址晶體管的源極16相接觸。光子20撞擊電極層18并由金屬將其擋住。光子22沒有被電極層擋住并通過氧化層21與基片接觸。光子22在基片中產(chǎn)生光生載流子且漏電流流出該晶體管，最終導(dǎo)致該電極失去它的尋址數(shù)據(jù)。
圖1B表示應(yīng)用本發(fā)明一實(shí)施例的數(shù)字式微鏡器件?；?0有源極16、漏極12和柵極14。一個(gè)新的取一定圖形的金屬層或其它不透光的導(dǎo)電材料形成一阻擋層24。阻擋層24能由氧化層23支撐，它形成一定圖形使尋址層與晶體管源極16相接觸。電極層18現(xiàn)在位于阻擋層之上，在氧化層25上。當(dāng)光子20撞到電極上，它仍被阻擋。另外，當(dāng)光子22撞到器件上，它穿過電極層并撞到光阻擋層24上，也被阻擋。
這種阻擋特性也排除了大多數(shù)的針孔危害(pinholerisk)。在圖1B中，人們能看到在器件的大部分表面上在氧化層25中存在著針孔缺陷，這會(huì)使電極層18與阻擋層24短路。穿過氧化層25的接觸圖型結(jié)構(gòu)已將與這種缺陷關(guān)聯(lián)的危害減至最小程度，層18的每個(gè)幾何結(jié)構(gòu)的大部分區(qū)域與位于其下的層24的那部分等電位。針孔危害被限制到一個(gè)小小的重疊區(qū)域，如27和29，只有在這些區(qū)域中，層18和24的重疊部分才處于不同電位。
圖2詳細(xì)描述了制造過程一實(shí)施例的流程圖。準(zhǔn)備好襯底，它是一種半導(dǎo)體，通常在步驟26將其制成薄片。在步驟28中形成最終激勵(lì)鏡元件的尋址電路。對于設(shè)計(jì)者而言，不管這些尋址電路是植入的晶體管還是做成的薄膜，它們通常包括在襯底上的電有源層內(nèi)。作為這步驟的部分，該金屬層，如果不是先前用于形成電有源區(qū)域的話，也淀積在基片上形成與該電有源區(qū)域的接觸。步驟30用氧化物復(fù)蓋尋址電路以允許淀積光阻擋層。
在步驟32中，淀積光阻擋層并形成一定的圖形以避免與電有源區(qū)接觸。當(dāng)這種光阻擋層處于與鏡元件和著陸電極不同電位時(shí)，不希望光阻擋層與這些區(qū)域接觸。尋址電極希望處于變化的電位。最后，在步驟36中，開始標(biāo)準(zhǔn)的光調(diào)制器的制造過程。在數(shù)字式微鏡情況下，這種制造過程的完成是淀積電極層和梁金屬(beammetal)，用一厚層的光阻材料復(fù)蓋它們形成一隔離層，再淀積柱和絞鏈層，鏡金屬，然后做成一定圖形和蝕刻使鏡元件通過最近由厚層占有的空間自由運(yùn)動(dòng)。
在圖3中，一層接一層地顯示了數(shù)字式微鏡器件的頂視圖。圖3A表明器件的第一層，即基片區(qū)38，它大略對應(yīng)于調(diào)制器制造其上的襯底面積。區(qū)域40表示給電極以信號使調(diào)制器元件作出響應(yīng)的電有源區(qū)，例如圖1A和1B中的漏極16。在圖3B中，圖3A的層用氧化物復(fù)蓋，且使其成一定圖形構(gòu)成與圖3A的電有源區(qū)的接觸42。圖3C表明光阻擋層44，它是圖3B中構(gòu)成接觸上面的一層。長虛線將用來表示這一層，而圖3A中的點(diǎn)線表示電有源區(qū)，實(shí)線表示接觸。請注意，在復(fù)蓋與電有源區(qū)的接觸的金屬片44和金屬46的剩余部分之間存在間隙。這是因?yàn)閷@些區(qū)域要求有不同的電壓。內(nèi)金屬層將處于尋址電位，而外層處于被尋址元件的電位。
圖3D顯示了又一接觸層。這些接觸48接觸圖3C的內(nèi)金屬片44。另外，接觸圖3C的金屬層46的接觸50將維持調(diào)制器的有源區(qū)金屬在地電位。這些接觸50每一個(gè)連接到陣列中四個(gè)不同的鏡子，這里僅顯示了其中的一個(gè)，于是僅用短線表示。在圖3E中，淀積調(diào)制器有源區(qū)。柱金屬(postmetal)和著陸電極(landingelectrodes)52與圖3D的接觸50相接觸，使它們接地，且尋址電極54與圖3D的內(nèi)接觸48相接觸。短虛線表明圖3E中的電極層。
最后，在圖3F中，整個(gè)尋址電路用圖3A-3E一個(gè)挨一個(gè)疊放來表示。點(diǎn)線區(qū)40是圖3A的植入物。由于那些接觸位于基片上的相同格柵上，所以實(shí)線方塊實(shí)際上代表兩層接觸，即圖3B和圖3D的層。最后柱上的圖3D的接觸50和形成尋址電極54的最后一層電極金屬加在一起構(gòu)成了元件的尋址電路。從這點(diǎn)開始該調(diào)制器的標(biāo)準(zhǔn)制造。如果調(diào)制器不是數(shù)字式微鏡，當(dāng)刪除圖3E和3F中的梁金屬時(shí)，柱的接觸將有更大的差別。
于是，雖然這里對具有光阻擋層的半導(dǎo)體光調(diào)制器的特定實(shí)施例作了詳細(xì)描述，但這種具體描述不能看作對本發(fā)明的范圍的限定，本發(fā)明將由如下權(quán)利要求書加以限定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件，它包含a，一襯底；b，在所述基片中的電有源區(qū)；c，基本上阻擋全部到達(dá)所述襯底的光第一金屬層，它至少包含兩個(gè)區(qū)域、一個(gè)區(qū)域至少與所述基片中的所述電有源區(qū)之一相接觸，另一區(qū)域避開與所述電有源區(qū)相接觸；和d，形成著陸電極和尋址電極的第二金屬層，其中所述尋址電極與接觸所述電有源區(qū)的所述一個(gè)區(qū)域相連，而所述著陸電極與避開與所述電有源區(qū)的所述另一區(qū)域相連接。
2.如權(quán)利要求1或10所述器件，其特征在于，所述襯底是硅。
3.如權(quán)利要求1或10所述器件，其特征在于，所述電有源區(qū)域進(jìn)一步包含晶體管的源極和漏極。
4.如權(quán)利要求9所述的器件，其特征在于，所述接收光的光有源區(qū)是數(shù)字式微鏡器件的鏡面部分。
5.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，它包含a，準(zhǔn)備一片襯底;b，在所述基片上形成電有源區(qū);c，在所述電有源區(qū)上淀積一金屬層，以使所述金屬層具有至少一個(gè)與所述電有源區(qū)接觸的區(qū)域，和一個(gè)避開與所述電有源區(qū)接觸的分開區(qū)域;d，規(guī)定一構(gòu)成著陸和地址電極的第二金屬層，使得所述著陸電極避開與所述第一金屬層的所述電有源區(qū)接觸的所述區(qū)域相接觸，且所述尋址電極與所述第一金屬層的所述電有源區(qū)相接觸的所述區(qū)域相接觸;和e，開發(fā)一光有源區(qū)以便所述區(qū)使所述第一和第二金屬層，所述電有源區(qū)和所述襯底擋住撞擊所述光有源區(qū)的光。
6.如權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，所述形成步驟進(jìn)一步包含在所述基片中形成晶體管。
7.如權(quán)利要求5所述方法，其特征在于，所述開發(fā)步驟進(jìn)一步包含用光阻材料復(fù)蓋所述第二金屬層，淀積一附加金屬層，使所述附加金屬層成一定圖表以形成鉸鏈和柱，且除掉幾乎所有的所述光阻材料。
8.如權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述第二金屬層基本上擋住到達(dá)所述第一金屬層的所述一區(qū)域和另一區(qū)域之間間隔的幾乎全部的光。
9.如權(quán)利要求1或10所述半導(dǎo)體器件，其特征在于，它進(jìn)一步包含在所述半導(dǎo)體器件的表面上的光有源區(qū)，所述光有源區(qū)接收來自一光源的光以便由所述光有源區(qū)使所述第二金屬層，所述第一金屬層，所述電有源區(qū)和所述襯底部分地蔽屏掉來自所述光源的光。
10.一種半導(dǎo)體器件，它包含a，一襯底;b，在所述襯底中的電有源區(qū);c，阻擋光到達(dá)所述襯底的第一金屬層;d，形成著陸電極和尋址電極的第二金屬層，所述第二金屬層復(fù)蓋了沒有被所述第一金屬層和所述第一金屬層的重疊部分所復(fù)蓋的幾乎全部的區(qū)域，其中所述第一金屬層和第二金屬層一起擋住幾乎所有的到達(dá)所述襯底的光。
全文摘要
一種具有接收光并具有擋住光(22)到達(dá)襯底的金屬層(24)的光有源區(qū)的半導(dǎo)體器件。該襯底包含尋址電路(12)、(14)和(16)，如果通過與光接觸而形成光生載流子，則這些電路能經(jīng)受漏電流。一金屬層(24)被淀積作為器件的整體部分用于防止光到達(dá)襯底。
文檔編號H01L23/552GK1088001SQ9310915
公開日1994年6月15日 申請日期1993年7月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月11日
發(fā)明者杰弗里B·桑普塞爾 申請人:德克薩斯儀器股份有限公司