JP2009071308A - イメージセンサの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】半導体基板の後面を取り除いて、イメージセンサの感度を向上させることができるイメージセンサの製造方法を提供する。
【解決手段】イメージセンサの製造方法は、トランジスタを含む回路が形成された半導体基板10を準備する工程と、半導体基板10に水素イオン層を形成する工程と、水素イオン層が形成された半導体基板10上に金属配線層及びカラーフィルタアレイ52を形成する工程と、熱処理プロセスを実施し半導体基板10に水素ガス層を形成して、水素ガス層によって半導体基板10の一端が除去される工程と、を含む。
【選択図】図10

Description

本発明は、イメージセンサの製造方法に関するものである。
一般的に、イメージセンサは、光学的映像(optical image)を電気的信号に変換させる半導体素子として、大きく電荷結合素子とCMOSイメージセンサに分けられる。
CMOSイメージセンサは、単位画素内にフォトダイオードとモストランジスタを形成させることで、スイッチング方式で各単位画素の電気的信号を順次に検出して映像を具現する。
本発明は、半導体基板の後面を取り除いて、イメージセンサの感度を向上させることができるイメージセンサの製造方法を提供することを目的とする。
本発明におけるイメージセンサの製造方法は、トランジスタを含む回路が形成された基板を準備する工程と、前記基板に水素イオン層を形成する工程と、前記水素イオン層が形成された基板上に金属配線層及びカラーフィルタアレイを形成する工程と、熱処理プロセスを実施し前記基板に水素ガス層を形成して、前記水素ガス層によって前記基板の一端が除去される工程を含む。
本発明に係るイメージセンサの製造方法によれば、半導体基板に水素イオン層を形成し、熱プロセスを実施し水素ガス層を形成することで、半導体基板の後面を取り除いてイメージセンサの感度を向上させることができる。
以下、実施例に係るイメージセンサの製造方法を添付された図面を参照して詳細に説明する。
実施例の説明において、各層の〔上/下(on/under)〕に形成されることと記載する場合において、上/下は、直接(directly)または他の層を介在して(indirectly)形成されることを含む。
実施例の説明において、CMOSイメージセンサに対する構造の図面を用いて説明するが、本発明は、CMOSイメージセンサに限定されるのではなく、CCDイメージセンサ等すべてのイメージセンサに適用が可能である。
図1乃至図10は、実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
まず、図1に図示するように、半導体基板10に素子分離膜12を形成する。
半導体基板10は、高濃度のP++型シリコン基板上に低濃度のp型エピ層(図示せず)が形成されていてもよい。
これによって、p型エピ層に起因してフォトダイオードの空乏領域を大きく深くすることができ、光電荷を集めるためのフォトダイオードの能力(ability)を増加させることができる。
また、p型エピ層の下部に高濃度のP++型基板を持つようになれば、隣合う単位画素に電荷が拡散する前に、その電荷が再結合(Recombination)するため、光電荷の不規則拡散(Random Diffusion)を減少させ、光電荷の伝達機能変化を減少させることができる。
素子分離膜12は、半導体基板10にトレンチを形成した後、トレンチ内部にイオンを注入してチャンネルストップイオン注入領域13を形成した後、絶縁物質を埋め立てて形成されてもよい。
チャンネルストップイオン注入領域13は、隣接ピクセル間に発生する混線や漏洩電流等を防止することができる。
続いて、図2に図示するように、半導体基板10上にゲート酸化膜22及びゲート電極24で構成されたゲート25を形成する。
ゲート酸化膜22及びゲート電極24は、半導体基板10上に酸化膜及びポリシリコン膜を形成した後、パターニングして形成されてもよい。
本実施例で、ゲート電極24はポリシリコンで形成されるが、これに限定されることはなく、ゲート電極24は金属珪化物層で形成されてもよい。
続いて、図3に図示するように、ゲート25が形成された半導体基板10上に第1フォトレジストパターン26を形成した後、第1イオン注入プロセスを実施し第1イオン注入層14を形成する。
第1イオン注入層14は、n型不純物を注入して形成されてもよい。
続いて、図4に図示するように、第1フォトレジストパターン26をマスクで第2イオン注入プロセスを実施し第2イオン注入層16を形成する。
第2イオン注入層16はp型不純物を注入して形成されてもよく、第1イオン注入層14と接してp−n接合領域17を形成されてもよい。
p−n接合領域17と半導体基板10とを接続させることでPNPフォトダイオードとして機能させてもよい。
続いて、第1フォトレジストパターン26を取り除いた後、図5に図示するように、半導体基板10に第2フォトレジストパターン27を形成して、第3イオン注入プロセスを実施し第3イオン注入層18を形成する。
第3イオン注入層18は、高濃度のn型不純物を注入して形成されてもよく、フローティングデフュージョン(Floating Diffusion)領域として機能させてもよい。
p−n接合領域17で生成された光電荷は第3イオン注入層18に転送され、第3イオン注入層18に転送された光電荷は回路部に転送される。
そして、図6に図示するように、ゲート25の側壁にスペーサー28が形成される。
スペーサー28は、ゲート25が形成された半導体基板10上にオキサイド、ナイトライド及びオキサイドを順次に形成したONO(Oxide-Nitride-Oxide)膜を形成し、蝕刻プロセスを実施して形成されてもよい。
本実施例では、ONO膜で形成された構造を持つスペーサー28について説明しているが、これに限定されることはなく、スペーサー28はナイトライド及びオキサイドのON(Oxide-Nitride)構造を持つこともできる。
続いて、図7に図示するように、ゲート25及びスペーサー28が形成された半導体基板10全面に、第4イオン注入プロセスを実施し水素イオン層30を形成する。
第4イオン注入プロセスは、水素イオンH+を利用して行うことができる。
第4イオン注入プロセス時に利用されるイオン注入エネルギーによって、水素イオン層30が形成される深さを変化させることができる。
水素イオン層30は、以後熱処理プロセスによって、水素イオン層30が水素ガスH2層に変換され、半導体基板10後面の一部を分離させることができる。
そして、図8に図示するように、ゲート25が形成された半導体基板10上にプリメタル絶縁膜41を形成して、プリメタル絶縁膜41上に配線42が形成された金属配線層40を形成する。
そして、図9に図示するように、熱処理プロセスを実施し水素ガス層35を形成する。
水素ガス層35は、水素イオン層30が形成された半導体基板10に熱処理プロセスを施すことで、水素イオン層30が水素ガス層35に変換される。
この時、水素イオン層30が水素ガス層35に変換され、半導体基板10後面の一部を分離させることができる。
この際、水素イオン層30の形成深さにしたがって、分離される半導体基板10の厚さが変化する。
すなわち、第4イオン注入プロセスを行う時、イオン注入エネルギーを調節して、水素イオン層30が形成される深さを調節することで、半導体基板10より分離される後面の厚さを調節することができる。
そして、図10に図示するように、半導体基板10の後面にカラーフィルタアレイ52を形成する。
カラーフィルタアレイ52は、カラーフィルター形成用物質を塗布しパターニングして、受光領域の単位画素に対応する領域に形成されてもよい。
カラーフィルタアレイ52が半導体基板10の後面に形成されるため、本実施例に係るイメージセンサでは、半導体基板10の後面より光が入射する。
続いて、図示してはないが、カラーフィルタアレイ52と対応する領域に、マイクロレンズ、及び当該マイクロレンズを保護するためのマイクロレンズ保護膜が更に形成されてもよい。
以上で説明したように、半導体基板10の後面を分離し取り除くことで、イメージセンサの感度を向上させることができる。
実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。 実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。 実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。 実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。 実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。 実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。 実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。 実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。 実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。 実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
符号の説明
10 半導体基板、 12 素子分離膜、 13 チャンネルストップイオン注入領域、 14 第1イオン注入層、 16 第2イオン注入層、 17 p−n接合領域、 18 第3イオン注入層、 22 ゲート酸化膜、 24 ゲート電極、 25 ゲート、 26 第1フォトレジストパターン、 27 第2フォトレジストパターン、 28 スペーサー、 30 水素イオン層、 35 水素ガス層、 40 金属配線層、 41 プリメタル絶縁膜、 42 配線、 52 カラーフィルタアレイ。

Claims (10)

  1. トランジスタを含む回路が形成された半導体基板を準備する工程と、
    前記半導体基板に水素イオン層を形成する工程と、
    前記水素イオン層が形成された前記半導体基板上に金属配線層を形成する工程と、
    熱処理プロセスを実施し前記半導体基板に水素ガス層を形成して、前記半導体基板の一端を取り除く工程と、
    を備えることを特徴とするイメージセンサの製造方法。
  2. 前記トランジスタを含む回路が形成された半導体基板を準備する工程は、
    素子分離膜が形成された前記半導体基板上にゲートを形成する工程と、
    前記ゲートを含む前記半導体基板にp-n接合領域及び拡散領域を形成する工程と、
    を有することを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサの製造方法。
  3. 前記素子分離膜は、前記半導体基板にトレンチを形成した後、絶縁物質を埋め立てて形成されることを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサの製造方法。
  4. 前記素子分離膜と半導体基板との間に配置されるイオン層を形成する工程を更に含み、
    前記イオン層は、前記半導体基板にトレンチを形成した後、前記トレンチにイオン注入プロセスを実施して形成されることを特徴とする請求項3に記載のイメージセンサの製造方法。
  5. 前記水素イオン層は、前記熱処理プロセスによって水素ガス層に変換されることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサの製造方法。
  6. 前記水素イオン層が形成される位置によって、前記半導体基板の一端の除去される厚さが変わることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサの製造方法。
  7. 前記半導体基板の一端が除去された領域に、カラーフィルタアレイが形成されることを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサの製造方法。
  8. 前記トランジスタを含む回路は、前記金属配線層とカラーフィルタアレイの間に配置されることを特徴とする請求項7に記載のイメージセンサの製造方法。
  9. 前記カラーフィルタアレイと対応する領域にマイクロレンズが形成され、
    前記カラーフィルタアレイは、前記トランジスタを含む回路とマイクロレンズの間に配置されたことを特徴とする請求項7に記載のイメージセンサの製造方法。
  10. 前記マイクロレンズを保護するための保護膜が更に形成されることを特徴とする請求項9に記載のイメージセンサの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012079745A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置の製造方法
US9136420B2 (en) 2010-10-04 2015-09-15 Sony Corporation Solid-state imaging device with photoelectric conversion section, method of manufacturing the same, and electronic device with photoelectric conversion section

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8951826B2 (en) * 2012-01-31 2015-02-10 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method for increasing photodiode full well capacity
TWI540710B (zh) * 2012-06-22 2016-07-01 Sony Corp A semiconductor device, a method for manufacturing a semiconductor device, and an electronic device
TWI562345B (en) * 2016-03-04 2016-12-11 Silicon Optronics Inc Image sensing device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001077044A (ja) * 1999-09-01 2001-03-23 Japan Atom Energy Res Inst シリコン系結晶薄板の製造方法および光電変換素子用基板の製造方法
WO2003019668A1 (fr) * 2001-08-31 2003-03-06 Atmel Grenoble S.A. Capteur d'image couleur a colorimetrie amelioree et procede de fabrication
JP2006351761A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Fujifilm Holdings Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2007115948A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置、その製造方法及びそれを用いたカメラ

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2681472B1 (fr) * 1991-09-18 1993-10-29 Commissariat Energie Atomique Procede de fabrication de films minces de materiau semiconducteur.
KR100989006B1 (ko) * 2003-03-13 2010-10-20 크로스텍 캐피탈, 엘엘씨 씨모스 이미지센서의 제조방법
KR100640980B1 (ko) * 2005-08-10 2006-11-02 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서의 제조방법

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001077044A (ja) * 1999-09-01 2001-03-23 Japan Atom Energy Res Inst シリコン系結晶薄板の製造方法および光電変換素子用基板の製造方法
WO2003019668A1 (fr) * 2001-08-31 2003-03-06 Atmel Grenoble S.A. Capteur d'image couleur a colorimetrie amelioree et procede de fabrication
JP2005501421A (ja) * 2001-08-31 2005-01-13 アトメル グルノーブル ソシエテ アノニム 測色の向上したカラー画像センサ及びその製造方法
JP2006351761A (ja) * 2005-06-15 2006-12-28 Fujifilm Holdings Corp 固体撮像素子及びその製造方法
JP2007115948A (ja) * 2005-10-21 2007-05-10 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置、その製造方法及びそれを用いたカメラ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012079745A (ja) * 2010-09-30 2012-04-19 Fujitsu Semiconductor Ltd 半導体装置の製造方法
US9136420B2 (en) 2010-10-04 2015-09-15 Sony Corporation Solid-state imaging device with photoelectric conversion section, method of manufacturing the same, and electronic device with photoelectric conversion section

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