JP4909250B2 - イメージセンサー及びその製造方法 - Google Patents
イメージセンサー及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4909250B2 JP4909250B2 JP2007312264A JP2007312264A JP4909250B2 JP 4909250 B2 JP4909250 B2 JP 4909250B2 JP 2007312264 A JP2007312264 A JP 2007312264A JP 2007312264 A JP2007312264 A JP 2007312264A JP 4909250 B2 JP4909250 B2 JP 4909250B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- interlayer insulating
- layer
- conductive
- insulating film
- trench
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 115
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 60
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 52
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 52
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 22
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 17
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 229910008482 TiSiN Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N isoniazide Chemical compound NNC(=O)C1=CC=NC=C1 QRXWMOHMRWLFEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 241001168730 Simo Species 0.000 claims description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 2
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 15
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 7
- 238000000623 plasma-assisted chemical vapour deposition Methods 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 4
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004200 TaSiN Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000123112 Cardium Species 0.000 description 1
- 241000206672 Gelidium Species 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017875 a-SiN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002512 chemotherapy Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14632—Wafer-level processed structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
- H01L21/76846—Layer combinations
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
- H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
- H01L21/76849—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric the layer being positioned on top of the main fill metal
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
Description
実施例では、イメージセンサー及びその製造方法が開示される。
イメージセンサーは、光学的映像(Optical Image)を電気信号に変換させる半導体素子であり、大きく電荷結合素子(charge coupled device：ＣＣＤ)イメージセンサーとシーモス(Complementary Metal Oxide Silicon：ＣＭＯＳ)イメージセンサー(ＣＩＳ)で区分される。
シーモスイメージセンサーは、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。
シーモスイメージセンサーは、光信号を受けて電気信号に変えてくれるフォトダイオード(Photo diode)領域とこの電気信号を処理するトランジスター領域で区分することができる。
シーモスイメージセンサーはフォトダイオードとトランジスターが半導体基板に水平に配置される構造である。
水平型シーモスイメージセンサーによってＣＣＤイメージセンサーの短所が解決されたが、水平型シーモスイメージセンサーには相変らず問題点がある。
すなわち、水平型シーモスイメージセンサーによると、フォトダイオードとトランジスターが基板上に相互水平で隣接して形成される。これによって、フォトダイオード形成のための追加的な領域が要求されて、これによってフィルファクター(fill factor)領域を減少させてレゾリューション(Resolution)の可能性を制限する問題がある。
また、水平型シーモスイメージセンサーによるとフォトダイオードとトランジスターを同時に製造する工程に対する最適化を達成する点が非常に難しいという問題がある。すなわち、迅速なトランジスター工程では小さな面抵抗(low sheet resistance)のためにシャロージャンクション(shllow junction)が要求できるが、フォトダイオードにはこのようなシャロージャンクション(shllow junction)が適切ではないこともある。
また、水平型シーモスイメージセンサーによると追加的なオンチップ(on-chip)機能がイメージセンサーに付加されながら、単位画素の大きさがイメージセンサーのセンシティビティー(sensitivity)を維持するために増加されるか、または減少されなければならない。ところが、ピクセルサイズが増加されるとイメージセンサーのレゾリューション(Resolution)が減少するようになって、またフォトダイオードの面積がイメージセンサーのセンシティビティー(sensitivity)が減少する問題が発生する。
本発明の目的は、上述した問題を解決するため、トランジスター回路とフォトダイオードの新しい集積を有するイメージセンサー及びその製造方法を提供することにある。
本発明のある態様はイメージセンサである。当該イメージセンサーは、シーモス回路が形成された半導体基板と、該半導体基板上に形成されたビアホールを含む層間絶縁膜と、該層間絶縁膜のビアホール内部に形成された金属配線及び第１導電型伝導層と、該第１導電型伝導層及び層間絶縁膜を含む半導体基板上に形成された真性層と、及び前記真性層上に形成された第２導電型伝導層とを含む。
本発明の他の態様はイメージセンサの製造方法である。当該イメージセンサーの製造方法は、シーモス回路が形成された半導体基板上にトレンチを含む層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜のトレンチ内部に金属配線及び第１導電型伝導層を形成する段階と、前記第１導電型伝導層及び層間絶縁膜を含む半導体基板上に真性層を形成する段階と、及び前記真性層上に第２導電型伝導層を形成する段階が含まれる。
図８は、実施例によるイメージセンサーの断面図である。
実施例のイメージセンサーは、シーモス回路が形成された半導体基板１０と、該半導体基板１０上に形成されたトレンチ２３を含む層間絶縁膜２０と、層間絶縁膜２０のトレンチ２３内部に形成された金属配線４１及び伝導性バリア膜５１と、トレンチ２３内部の伝導性バリア膜５１上に形成された第１導電型伝導層６１と、該第１導電型伝導層６１及び層間絶縁膜２０を含む半導体基板１０上に形成された真性層７０と、及び真性層７０上に形成された第２導電型伝導層８０が含まれる。
金属配線４１は銅で形成されて、最終配線であることもあり、または下部電極として使用されることもある。
金属配線４１、伝導性バリア膜５１及び第１導電型伝導層６１は層間絶縁膜２０のトレンチ２３内部に形成されて、第１導電型伝導層６１と層間絶縁膜２０の上部表面は等しい高さで形成されて、金属配線４１及び第１導電型伝導層６１は単位ピクセル別に分離した状態になる。
伝導性バリア膜５１はTa、TaN、TiSiN、TiW、TaW及びTaSiNのうちで少なくともいずれか一つで形成されることができる。よって、伝導性バリア膜５１下部の金属配線４１をなす銅が第１導電型伝導層６１に拡散することを防止することができる。
以下、図１ないし図８を参照して実施例によるイメージセンサーの製造方法を説明する。
図１を参照して、回路領域(図示せず)が形成された半導体基板１０上に金属配線３１、４１を含む層間絶縁膜２０が形成されている。
図示されなかったが、半導体基板１０にはアクティブ領域及びフィールド領域を定義する素子分離膜(図示せず)が形成されているし、単位画素を形成するために後述されるフォトダイオードに連結されて、受光された光電荷を電気信号を変換するトランスファートランジスター、リセットトランジスター、ドライブトランジスター及びセレクトトランジスターなどでなされたシーモス回路(図示せず)が形成されていることもある。
前記のようにトランジスター構造物でなされたシーモス回路が形成された半導体基板１０上部には電源ラインまたは信号ラインとの接続のために複数の層でなされる層間絶縁膜２０が形成されている。
層間絶縁膜２０は、複数の層で形成されることができるし、層間絶縁膜２０には複数個の金属配線３１、４１が形成されることができる。
金属配線３１、４１は単位ピクセル別に配置されてシーモス回路とフォトダイオードを連結するように形成される。
金属配線３１、４１は金属、合金またはシリサイドを含んだ多様な伝導性物質で形成されることができる。例えば、金属配線３１、４１はアルミニウム、銅、コバルトまたはタングステン等で形成することができる。
層間絶縁膜２０上に最終的に形成される金属配線４１は銅で形成されることができる。特に、金属配線４１は下部電極で使用されることもできて、または金属配線４１上に下部電極が別に形成されることもできる。
金属配線４１は、電気メッキ工程を利用して銅を層間絶縁膜２０のトレンチ２３にギャップフィルして形成されることができる。
そうすると、金属配線４１は下部に位置した金属配線３１と電気的に連結される。
図示されなかったが、トレンチ２３内に銅層をギャップフィルする前に銅の拡散を防止するためのバリアメタル層及び銅のギャップフィルが容易になされるように銅シード層が順次に形成されることができる。
図２を参照して、金属配線４１が形成されたトレンチ２３にリセス溝２５が形成される。
リセス溝２５はトレンチ２３内部の金属配線４１に対するリセス(Recess)工程によって金属配線４１は層間絶縁膜２０より低い高さで形成される。
すなわち、金属配線４１は所定の深さで蝕刻されて、層間絶縁膜２０の表面と金属配線４１の表面は段差を有するようになるので、金属配線４１が形成された層間絶縁膜２０のトレンチ２３にはリセス溝２５が形成される。
金属配線４１に対するリセス工程は湿式蝕刻工程で進行されることができる。例えば、金属配線４１はH２O２とH２SO４が混合した蝕刻溶液によって蝕刻されて、層間絶縁膜２０の上部表面との段差は５００〜１，５００Å程度に形成されることができる。
または金属配線４１に対するリセス工程はＣＭＰ工程で進行されることができる。例えば、金属配線４１に対するＣＭＰ工程進行時に蝕刻停止膜で層間絶縁膜２０が使用されて、ＣＭＰ工程のコントロールによってトレンチ２３に形成された銅層が層間絶縁膜２０より過度に研磨されて、層間絶縁膜２０の上部表面との段差は５００〜１，５００Å程度で形成されることができる。
前記工程を通じて金属配線４１が形成された層間絶縁膜２０のトレンチ２３内部にはリセス溝２５が形成される。
図３aを参照して、リセス溝２５が形成された層間絶縁膜２０上に伝導性バリア膜５０が形成される。
伝導性バリア膜５０は、金属配線４１をなす銅層が拡散することを防止するためのものであり、層間絶縁膜２０の段差に沿って金属配線４１をすべて覆うように形成される。例えば、伝導性バリア膜５０はＰＶＤ、ＣＶＤまたはＡＬＤ方法を利用してTa、TaN、TiSiN、TiW、TaW及びTaSiNグループのうちで選択されたいずれか一つの物質を５０〜２００Å蒸着することで形成されることができる。
層間絶縁膜２０上に伝導性バリア膜５０が形成されても伝導性バリア膜５０は薄い厚さで形成されたから、層間絶縁膜２０のトレンチ２３にはリセス溝２７が形成される。
図３bを参照して、伝導性バリア膜５０を形成した後に層間絶縁膜２０上に下部電極層６５が形成されることができる。例えば、下部電極層６５はCr、Ti、TiW及びTaのような金属で形成することができる。勿論、下部電極層６５は形成されないこともある。
伝導性バリア膜５０上に下部電極層６５が形成されても伝導性バリア膜５０と下部電極層５は薄い厚さで形成されたから層間絶縁膜２０のトレンチ２３にはリセス溝２７が形成される。
以下の実施例の説明において、下部電極層６５が形成されないものを例にして説明する。
図４を参照して、伝導性バリア膜５０を含む層間絶縁膜２０上にフォトダイオードの第１導電型伝導層６０が形成される。
前記フォトダイオードは、層間絶縁膜２０上部に形成されて外部から入射される光を受けて電気的形態に転換及び保管するためのものであり、実施例ではＰＩＮダイオード(PIN diode)を使用する。
前記ＰＩＮダイオードは、ｎ型非晶質シリコン層(n-type amorphous silicon)、真性非晶質シリコン層(intrinsic amorphous silicon)、ｐ型非晶質シリコン層(p-type amorphous silicon)が接合された構造で形成されるものである。フォトダイオードの性能は外部の光を受けて電気的形態で転換する效率と総保管可能電気量(charge capacitance)によって決まるものであり、既存のフォトダイオードはP-N、N-P、N-P-N、P-N-Pなどの異種接合時に生成される空乏領域(Depletion region)に電荷を生成及び保管したが、前記ＰＩＮダイオードはｐ型シリコン層とｎ型シリコン層との間に純粋な半導体である真性非晶質シリコン層が接合された構造の光ダイオードであり、前記ｐ型とｎ型との間に形成される真性非晶質シリコン層がすべて空乏領域になって電荷の生成及び保管に有利になる。
このように実施例ではフォトダイオードとしてＰＩＮダイオードを使いながらＰＩＮダイオードの構造はP-I-NまたはN-I-P、I-Pなどの構造で形成されることができる。特に、実施例ではP-I-N構造のＰＩＮダイオードが使用されることを例にして、前記ｎ型非晶質シリコン層(n-type amorphous silicon)は第１導電型伝導層、前記真性非晶質シリコン層(intrinsic amorphous silicon)は真性層、前記ｐ型非晶質シリコン層(p-type amorphous silicon)は第２導電型伝導層と称するようにする。
前記のように伝導性バリア膜５０を含む層間絶縁膜２０上に第１導電型伝導層６０が形成される。
第１導電型伝導層６０は実施例で採用するP-I-NダイオードのN層の役割をすることができる。すなわち、第１導電型伝導層６０はNタイプ導電型伝導層であることがあるが、これに限定されるものではない。
第１導電型伝導層６０はＮドーピングされた非晶質シリコーン(n-doped amorphous silicon)を利用して形成されることができるが、これに限定されるものではない。
すなわち、第１導電型伝導層６０は非晶質シリコーンにゲルマニウム、炭素、窒素または酸素などを添加してa-Si：H、a-SiGe：H、a-SiC、a-SiN：Ha-SiO：H などで形成されることもできる。
第１導電型伝導層６０は化学気相蒸着(ＣＶＤ)、特に、ＰＥＣＶＤによって形成されることができる。例えば、第１導電型伝導層６０はシランガス(SiH４)にPH３、P２H５程度を混合してＰＥＣＶＤによって約１００〜４００℃で蒸着してＮドーピングされた非晶質シリコーンで形成されることができる。
金属配線４１を含む層間絶縁膜２０の上部には伝導性バリア膜５０及び第１導電型伝導層６０が積層された状態になる。
図５を参照して、層間絶縁膜２０のトレンチ２３内部に金属配線４１、伝導性バリア膜５１及び第１導電型伝導層６１が形成される。
層間絶縁膜２０の上部に積層された伝導性バリア膜５０及び第１導電型伝導層６０は層間絶縁膜２０の上部表面が露出するまでＣＭＰ工程によって研磨される。
そうすると、層間絶縁膜２０の上部表面に形成された伝導性バリア膜５０及び第１導電型伝導層６０は除去されて、トレンチ２３の内部に積層された伝導性バリア膜５０及び第１導電型伝導層６０は残っているようになる。
したがって、金属配線４１上のみに伝導性バリア膜５１及び第１導電型伝導層６１が積層された状態になる。
特に、第１導電型伝導層６１は層間絶縁膜２０のトレンチ２３内部の金属配線４１上の伝導性バリア膜５１上のみに形成されて単位ピクセル別に分離して相互絶縁された状態になる。
また、伝導性バリア膜５１は金属配線４１の上部表面とトレンチ２３の側壁を囲んだ構造で形成されて第１導電型伝導層６１は、伝導性バリア膜５１上のみに形成される。よって、金属配線４１の銅が第１導電型伝導層６１に拡散が防止されるので、素子の信頼性を確保することができる。
そして、層間絶縁膜２０のトレンチ２３内部に金属配線４１、伝導性バリア膜５１及び第１導電型伝導層６１が形成された後、洗浄工程が進行されることができる。
前記洗浄工程はプラズマガスまたは洗浄液によって洗浄されることができる。
図６を参照して、第１導電型伝導層６１を含む層間絶縁膜２０上に真性層(intrinsic layer)７０が形成される。真性層７０は実施例で採用するＩ層の役割をすることができる。
真性層７０は非晶質シリコーン(intrinsic amorphous silicon)を利用して形成されることができる。真性層７０は化学気相蒸着(ＣＶＤ)、特に、ＰＥＣＶＤなどによって形成されることができる。例えば、真性層７０はシランガス(SiH４)などを利用してＰＥＣＶＤによって非晶質シリコーンで形成されることができる。
ここで、真性層７０は第１導電型伝導層６１の厚さの約１０〜１，０００倍程度の厚さで形成されることができる。これは真性層７０の厚さが厚いほどＰＩＮダイオードの空乏領域が増えて多くの量の光電荷を保管及び生成するのに有利であるためである。
図７を参照して真性層７０が形成された半導体基板１０上に第２導電型伝導層８０が形成される。
第２導電型伝導層８０は、実施例で採用するP-I-NダイオードのP層の役割をすることができる。すなわち、第２導電型伝導層８０はＰタイプの導電型伝導層であることができるが、これに限定されるものではない。
例えば、第２導電型伝導層８０はＰドーピングされた非晶質シリコーン(p-doped amorphous silicon)を利用して形成されることができるが、これに限定されるものではない。
第２導電型伝導層８０は化学気相蒸着(ＣＶＤ)、特に、ＰＥＣＶＤなどによって形成されることができる。例えば、第２導電型伝導層８０はシランガス(SiH４)にBH３またはB２H６程度のガスを混合してＰＥＣＶＤによってＰドーピングされた非晶質シリコーンで形成されることができる。
前記のように第１導電型伝導層６１、真性層７０及び第２導電型伝導層８０でなされるフォトダイオードは第１導電型伝導層６１が層間絶縁膜２０のトレンチ２３内部に形成されて単位ピクセル別に分離して金属配線４１も単位ピクセル別にパターニングされた状態になる。
図８を参照して、前記フォトダイオードが形成された半導体基板１０上部に上部電極９０が形成される。
上部電極９０は光の透過性が良くて、伝導性が高い透明電極で形成されることができる。例えば、上部電極９０はＩＴＯ(indium tin oxide)、ＣＴＯ(cardium tin oxide)、ZnO２のうちいずれか一つで形成されることができる。
以後、追加的にカラーフィルター工程及びマイクローレンズ工程が進行されることもできる。
したがって、実施例のようにP-I-N構造のフォトダイオードを半導体基板上に形成することでトランジスター回路とフォトダイオードの垂直型集積を提供することができる。
また、トランジスター回路とフォトダイオードの垂直型集積によってフィルファクター(fill factor)を１００％に近接させることができる。
また、垂直型集積によって水平型シーモスイメージセンサーより、同じピクセルサイズで高いセンシティビティー(sensitivity)を提供することができる。
また、各単位ピクセルはセンシティビティー(sensitivity)の減少なしにより複雑な回路を具現することができる。
また、前記フォトダイオードの第１導電型伝導層が層間絶縁膜のトレンチ内部に形成されて単位ピクセル別に分離して単位ピクセルの間の絶縁性を確保することで、ピクセル間のクロストークなどを防止してイメージセンサーの信頼性を向上させることができる。
また、前記フォトダイオードを単位ピクセル別に分離するための別途の素子分離膜工程が省略されるので、工程を単純化させることができる。
以上では本発明を実施例によって詳細に説明したが、本発明は実施例によって限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであると、本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。
１０ 半導体基板
２０ 層間絶縁膜
２３ トレンチ
４１ 金属配線
５１ 伝導性バリア膜
６１ 第１導電型伝導層
７０ 真性層
８０ 第２導電型伝導層
２０ 層間絶縁膜
２３ トレンチ
４１ 金属配線
５１ 伝導性バリア膜
６１ 第１導電型伝導層
７０ 真性層
８０ 第２導電型伝導層
Claims (11)
- シーモス回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成されたトレンチを含む層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜のトレンチ内部に前記層間絶縁膜より低い高さで形成された金属配線と、
前記トレンチ内部で前記金属配線の上部表面と前記トレンチの側壁を囲む構造に形成された伝導性バリア膜と、
前記トレンチ内部で前記伝導性バリア膜上に形成された第１導電型伝導層と、
前記第１導電型伝導層及び層間絶縁膜を含む半導体基板上に形成された真性層と、
前記真性層上に形成された第２導電型伝導層と、
を含むイメージセンサー。 - 前記金属配線は、銅で形成されたことを含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
- 前記金属配線、伝導性バリア膜及び第１導電型伝導層は、前記層間絶縁膜の内部に形成されたことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
- 前記第１導電型伝導層と前記層間絶縁膜の上部表面は等しい高さで形成されたことを特徴とする請求項１または３に記載のイメージセンサー。
- 前記伝導性バリア膜はTa、TaN及びTiSiNのうちで少なくともいずれか一つで形成されたことを含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
- シーモス回路が形成された半導体基板上にトレンチを含む層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜のトレンチ内部に前記層間絶縁膜より低い高さで金属配線を形成する段階と、
前記トレンチ内部で前記金属配線の上部表面と前記トレンチの側壁を囲む構造で伝導性バリア膜を形成する段階と、
前記トレンチ内部で前記伝導性バリア膜上に第１導電型伝導層を形成する段階と、
前記第１導電型伝導層及び層間絶縁膜を含む半導体基板上に真性層を形成する段階と、
前記真性層上に第２導電型伝導層を形成する段階と、を含むイメージセンサーの製造方法。 - 前記金属配線を形成する段階は、
前記層間絶縁膜のトレンチに銅層を蒸着する段階と、
前記銅層を湿式蝕刻工程でリセスさせる段階と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサーの製造方法。 - 前記金属配線を形成する段階は、
前記層間絶縁膜のトレンチに銅層を蒸着する段階と、
前記銅層をＣＭＰ工程で研いてリセスさせる段階と、
を含むことを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサー。 - 前記伝導性バリア膜及び第１導電型伝導層を形成する段階は、
前記金属配線が形成された層間絶縁膜上に伝導性バリア膜物質を蒸着する段階と、
前記伝導性バリア膜物質上に第１導電型伝導層物質を蒸着する段階と、
前記層間絶縁膜の表面が露出するように前記伝導性バリア膜物質及び第１導電型伝導層物質を蝕刻する段階と、
を含むことを特徴とする請求項７または８に記載のイメージセンサーの製造方法。 - 前記伝導性バリア膜及び第１導電型伝導層を含む層間絶縁膜に対して洗浄する段階を含むことを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサーの製造方法。
- 前記層間絶縁膜の洗浄はプラズマガスまたは洗浄液によって洗浄されることを含むことを特徴とする請求項１０に記載のイメージセンサーの製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070047885A KR100868651B1 (ko) | 2007-05-17 | 2007-05-17 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| KR10-2007-0047885 | 2007-05-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2008288550A JP2008288550A (ja) | 2008-11-27 |
| JP4909250B2 true JP4909250B2 (ja) | 2012-04-04 |
Family
ID=39868921
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007312264A Expired - Fee Related JP4909250B2 (ja) | 2007-05-17 | 2007-12-03 | イメージセンサー及びその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7700401B2 (ja) |
| JP (1) | JP4909250B2 (ja) |
| KR (1) | KR100868651B1 (ja) |
| CN (1) | CN101308857A (ja) |
| DE (1) | DE102007041188B4 (ja) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100872991B1 (ko) * | 2007-06-25 | 2008-12-08 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
| JP5194273B2 (ja) * | 2007-09-20 | 2013-05-08 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
| KR101327793B1 (ko) * | 2007-10-08 | 2013-11-11 | 삼성전자주식회사 | 티오펜 유도체를 이용한 시모스 이미지 센서 |
| FR2969821A1 (fr) * | 2010-12-23 | 2012-06-29 | St Microelectronics Sa | Dispositif d'imagerie matriciel a photosites a commandes monocoup de transfert de charges |
| JP5942275B2 (ja) * | 2011-08-02 | 2016-06-29 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 固体撮像装置 |
| CN104576662A (zh) * | 2013-10-23 | 2015-04-29 | 豪威科技(上海)有限公司 | 一种高量子转换效率的堆叠式cmos传感器及其制备方法 |
| KR20170083888A (ko) * | 2016-01-11 | 2017-07-19 | 앰코 테크놀로지 코리아 주식회사 | 반도체 집적회로의 커패시터 및 그 제조 방법 |
| CN112331684B (zh) * | 2020-11-20 | 2024-02-09 | 联合微电子中心有限责任公司 | 图像传感器及其形成方法 |
| CN112331685B (zh) * | 2020-11-20 | 2024-02-02 | 联合微电子中心有限责任公司 | 图像传感器及其形成方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5936261A (en) | 1998-11-18 | 1999-08-10 | Hewlett-Packard Company | Elevated image sensor array which includes isolation between the image sensors and a unique interconnection |
| US6586812B1 (en) * | 1999-04-13 | 2003-07-01 | Agilent Technologies, Inc. | Isolation of alpha silicon diode sensors through ion implantation |
| US6016011A (en) * | 1999-04-27 | 2000-01-18 | Hewlett-Packard Company | Method and apparatus for a dual-inlaid damascene contact to sensor |
| US6130157A (en) * | 1999-07-16 | 2000-10-10 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Method to form an encapsulation layer over copper interconnects |
| GB0024804D0 (en) * | 2000-10-10 | 2000-11-22 | Microemissive Displays Ltd | An optoelectronic device |
| US6759262B2 (en) * | 2001-12-18 | 2004-07-06 | Agilent Technologies, Inc. | Image sensor with pixel isolation system and manufacturing method therefor |
| GB0201260D0 (en) * | 2002-01-21 | 2002-03-06 | Europ Org For Nuclear Research | A sensing and imaging device |
| KR100580474B1 (ko) | 2003-12-18 | 2006-05-15 | 현대자동차주식회사 | 자동차의 틸트 장치 |
| US6995411B2 (en) * | 2004-02-18 | 2006-02-07 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Image sensor with vertically integrated thin-film photodiode |
| US7498188B2 (en) * | 2004-09-02 | 2009-03-03 | Aptina Imaging Corporation | Contacts for CMOS imagers and method of formation |
| US20060113675A1 (en) | 2004-12-01 | 2006-06-01 | Chung-Liang Chang | Barrier material and process for Cu interconnect |
| KR20070008914A (ko) * | 2005-07-12 | 2007-01-18 | 삼성전자주식회사 | 씨모스 이미지 센서 |
| TWI306307B (en) * | 2006-09-28 | 2009-02-11 | Powerchip Semiconductor Corp | Image sensor structure and method of fabricating the same |
-
2007
- 2007-05-17 KR KR1020070047885A patent/KR100868651B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2007-08-21 US US11/842,787 patent/US7700401B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-08-31 DE DE102007041188A patent/DE102007041188B4/de not_active Expired - Fee Related
- 2007-09-21 CN CNA2007101526014A patent/CN101308857A/zh active Pending
- 2007-12-03 JP JP2007312264A patent/JP4909250B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101308857A (zh) | 2008-11-19 |
| DE102007041188A1 (de) | 2008-11-20 |
| KR100868651B1 (ko) | 2008-11-12 |
| JP2008288550A (ja) | 2008-11-27 |
| US20080283881A1 (en) | 2008-11-20 |
| DE102007041188B4 (de) | 2012-05-31 |
| US7700401B2 (en) | 2010-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4909250B2 (ja) | イメージセンサー及びその製造方法 | |
| KR100851756B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR100935771B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR100872719B1 (ko) | 이미지 센서 및 그의 제조방법 | |
| KR20080109134A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| JP2009164585A (ja) | イメージセンサー及びその製造方法 | |
| KR100872990B1 (ko) | 이미지 센서 및 그의 제조 방법 | |
| US7968366B2 (en) | Image sensor and method for manufacturing the same | |
| KR100851758B1 (ko) | 이미지 센서 및 그의 제조방법 | |
| KR100997312B1 (ko) | 이미지 센서 및 그의 제조방법 | |
| KR100837556B1 (ko) | 이미지 센서 및 그의 제조방법 | |
| KR100866255B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| JP4897660B2 (ja) | イメージセンサ及びその製造方法 | |
| KR20080101301A (ko) | 이미지 센서 및 그의 제조방법 | |
| KR20090046170A (ko) | 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| US20080224138A1 (en) | Image Sensor and Method of Manufacturing the Same | |
| US7952124B2 (en) | Image sensor and a method for manufacturing the same | |
| KR100935768B1 (ko) | 이미지 센서 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101112 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101116 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110215 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20111220 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150120 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |