JP5108183B2 - Ｃｍｏｓイメージセンサ及びその製造方法 - Google Patents

Ｃｍｏｓイメージセンサ及びその製造方法 Download PDF

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Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、半導体装置に関し、特に、金属ラインの表面が損傷または汚染されないようにすることにより、デバイスの収率を向上させることができるＣＭＯＳイメージセンサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、イメージセンサは、物体から反射される光を感知してイメージデータを生成する装置である。特に、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）技術により製造されたイメージセンサをＣＭＯＳイメージセンサという。一般に、ＣＭＯＳイメージセンサは、多数の単位画素から構成され、各単位画素は、光感知素子と多数のトランジスタとからなる。フォトダイオードのような光感知素子は、入射光の量に該当する光電荷を生成し、トランジスタは、スイッチング動作を介して光電荷の伝送を制御する。
【０００３】
図１乃至図４は、従来のＣＭＯＳイメージセンサを製造する方法を示す断面図である。ここで、図面符号１００及び１５０は、それぞれ半導体構造体の単位画素領域部分及びパッドオープン領域部分を示す。
【０００４】
図１に示すように、一連の工程を実行して上部に金属ライン１０１を有する半導体構造体を作成する。金属ライン１０１上に約３００Åの厚さに非反射層１０２を形成した後、素子保護層に用いられる酸化膜１０３及び窒化膜１０４を構造体全面に積層形成する。
【０００５】
図２に示すように、窒化膜１０４、酸化膜１０３及び非反射層１０２を選択的にエッチングして金属ライン１０１の一部分を露出させてパッドオープン領域１０５を形成する。
【０００６】
図３に示すように、染色されたフォトレジスト１０６を全体構造上に塗布し、露光工程及び現像工程を実行して光感知領域のみにカラーフィルタ１０６ａを形成する。この場合、パッドオープン領域１０５を覆っている染色されたフォトレジスト１０６は、現像工程で除去される。その後、１４５℃乃至１５０℃の温度で熱処理を実行する。
【０００７】
図４に示すように、カラーフィルタをパターンニングした後、得られた構造体を現像溶液に浸漬する。この結果、金属ライン１０７の表面が高抵抗を有する酸化膜１０８により覆われるため、金属ボール（ｍｅｔａｌ ｂａｌｌ）のコンタクトの質が低下するという問題点が発生する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は上記従来のＣＭＯＳイメージセンサ及びその製造方法における問題点に鑑みてなされたものであって、金属ラインの腐蝕、損傷及び汚染を防止してデバイスの収率を向上させることができるＣＭＯＳイメージセンサ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するためになされた本発明によるＣＭＯＳイメージセンサは、パッドオープン領域を有する半導体構造体と、前記パッドオープン領域に形成され、一部分が露出された金属ラインと、前記金属ライン上に形成された素子保護層と、前記素子保護層上に形成された平坦化フォトレジストと、前記平坦化フォトレジスト上に形成されたマイクロレンズと、前記構造体全面に形成された酸化膜とを備えてなることを特徴とする。
【００１０】
また、上記のような目的を達成するためになされた本発明によるＣＭＯＳイメージセンサ製造方法は、上部に金属ラインが形成された半導体構造体を提供する第１ステップと、前記金属ライン上に素子保護層を形成する第２ステップと、前記素子保護層上に平坦化フォトレジストを形成する第３ステップと、前記フォトレジスト上にマイクロレンズを形成する第４ステップと、構造体全面に酸化膜を形成する第５ステップと、パッドオープンマスクを形成し、前記酸化膜及び前記素子保護層をエッチングして、前記金属ラインの一部分を露出させる第６ステップとを有してなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
次に、本発明にかかるＣＭＯＳイメージセンサ及びその製造方法の実施の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図５は、本発明の実施例によるＣＭＯＳイメージセンサを示す断面図である。図５に示すように、本発明に係るＣＭＯＳイメージセンサは、パッドオープン領域３１０を有する半導体構造体と、一部分が露出された金属ライン３０１と、素子保護層に用いられる酸化膜３０３及び窒化膜３０４と、カラーフィルタ３０５と、カラーフィルタ３０５及び素子保護層上に形成された平坦化フォトレジスト３０６と、平坦化フォトレジスト３０６上に形成されたマイクロレンズ３０７と、及び構造体全面に形成された低温酸化膜３０８とからなる。
【００１３】
この時、低温酸化膜３０８は、１５０℃乃至２００℃の温度で３０００Å乃至１００００Åの厚さに形成する。本発明に係るＣＭＯＳイメージセンサは、さらに、金属ライン３０１上に形成した非反射層３０２を備えることが望ましい。
【００１４】
以下、図６乃至図１０を参照して、図５に示した本発明に係るＣＭＯＳイメージセンサを製造する方法について説明する。
【００１５】
図６に示すように、一連の工程の実行を経て上部に金属ライン３０１を有する半導体構造体が用意される。その後、水分または擦り傷（ｓｃｒａｔｃｈ）から半導体構造体を保護するために、構造体全面に素子保護層を形成する。素子保護層として、酸化膜３０３及び窒化膜３０４を積層して形成することができる。さらに、金属ライン３０１上にチタニウム窒化膜のような非反射層３０２を形成することが望ましい。
【００１６】
図７に示すように、カラーフィルタアレイ工程を実行してカラーフィルタ３０５を形成する。カラーフィルタ３０５は、赤色カラーフィルタ、緑色カラーフィルタ及び青色カラーフィルタからなる。この場合、カラーフィルタアレイ工程は、染色されたフォトレジストを塗布するステップと、露光工程及び現像工程とを実行して光感知領域のみにカラーフィルタ３０５を形成するステップと、熱処理工程を実行するステップとからなる。図７に示したように、平坦化フォトレジスト３０６を半導体構造体の単位画素アレイ領域部分３００の上部領域に形成する。
【００１７】
図８に示すように、平坦化フォトレジスト３０６上にマイクロレンズ３０７を形成した後、洗浄工程を実行する。
【００１８】
図９に示すように、低温酸化膜３０８を１５０℃乃至２００℃範囲の温度で３０００Å乃至１００００Åの厚さに形成する。
【００１９】
図１０に示すように、フォトレジストパターン３０９を形成した後、低温酸化膜３０８、窒化膜３０４及び酸化膜３０３をエッチングしてパッドオープン領域３１０を形成する。それから、フォトレジストパターン３０９を除去して洗浄工程を実行した後、パッケージ工程の実行を経て、ＣＭＯＳイメージセンサデバイスを得る。
【００２０】
尚、本発明は、本実施例に限られるものではない。本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
上述したように、本発明のＣＭＯＳイメージセンサは、カラーフィルタ、平坦化フォトレジスト及びマイクロレンズを形成した後、パッドオープン工程を実行するために、金属ラインが汚染されることや損傷されることを防止することができ、それによって、従来技術に比べ、ＣＭＯＳイメージセンサ半導体素子の収率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＣＭＯＳイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。
【図２】従来のＣＭＯＳイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。
【図３】従来のＣＭＯＳイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。
【図４】従来のＣＭＯＳイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明によるＣＭＯＳイメージセンサを示す断面図である。
【図６】本発明によるＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】本発明によるＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】本発明によるＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【図９】本発明によるＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】本発明によるＣＭＯＳイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
３００ 半導体構造体の単位画素（アレイ）領域部分
３０１ 金属ライン
３０２ 非反射層
３０３ 酸化膜
３０４ 窒化膜
３０５ カラーフィルタ
３０６ 平坦化フォトレジスト
３０７ マイクロレンズ
３０８ 低温酸化膜
３０９ フォトレジストパターン
３１０ パッドオープン領域
３５０ 半導体構造体のパッドオープン領域部分

Claims (10)

  1. パッド領域を有する半導体構造体と、
    前記パッド領域に形成された金属ラインと、
    前記金属ライン上に形成された素子保護層と、
    前記素子保護層上に形成されたカラーフィルタと、
    前記素子保護層上に形成された平坦化フォトレジストと、
    前記平坦化フォトレジスト上に形成されたマイクロレンズと、
    前記金属ラインの一部分が露出するように前記マイクロレンズ、前記フォトレジストと前記素子保護層上に形成された酸化層とを備えてなり、
    前記カラーフィルタは、前記金属ラインが露出する前に、前記素子保護層上に染色されたフォトレジストが塗布されて形成された構造物を現像溶液に浸漬することで形成されたことを特徴とするＣＭＯＳイメージセンサ。
  2. 前記酸化膜は、１５０℃乃至２００℃の範囲で形成されることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
  3. 前記酸化膜は、３０００Å乃至１００００Åの厚さに形成されることを特徴とする請求項２に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
  4. 前記素子保護層は、窒化膜及び第２酸化膜からなることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
  5. 前記金属ラインの露出部分が露出されたままの状態となるように前記金属ライン上に形成された非反射層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のＣＭＯＳイメージセンサ。
  6. 上部に金属ラインが形成された半導体構造体を提供する第１ステップと、
    前記金属ライン上に素子保護層を形成する第２ステップと、
    染色されたフォトレジストを塗布する第３ステップと、
    前記フォトレジストが塗布された構造物を現像溶液に浸漬することにより、前記素子保護層上にカラーフィルタを形成する第４ステップと、
    前記素子保護層上に平坦化フォトレジストを形成する第５ステップと、
    前記フォトレジスト上にマイクロレンズを形成する第６ステップと、
    前記マイクロレンズ、前記平坦化フォトレジストと前記素子保護層上に酸化層を形成する第７ステップと、
    パッドオープンマスクを形成し、前記酸化層及び前記素子保護層をエッチングして、前記金属ラインの一部分を露出させる第８ステップとを有してなることを特徴とするＣＭＯＳイメージセンサ製造方法。
  7. 前記酸化膜は、１５０℃乃至２００℃範囲の温度で形成されることを特徴とする請求項６に記載のＣＭＯＳイメージセンサ製造方法。
  8. 前記酸化膜は、３０００Å乃至１００００Åの厚さに形成されることを特徴とする請求項７に記載のＣＭＯＳイメージセンサ製造方法。
  9. 前記素子保護層は、第２酸化膜及び窒化膜を積層して形成することを特徴とする請求項６に記載のＣＭＯＳイメージセンサ製造方法。
  10. 前記金属ラインの露出部分が露出されたままの状態となるように前記金属ライン上に非反射層を形成するステップをさらに有することを特徴とする請求項６に記載のＣＭＯＳイメージセンサ製造方法。
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