KR100654038B1 - 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR100654038B1
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매그나칩 반도체 유한회사
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Abstract

본 발명은 구리 배선을 적용한 이미지 센서 제조시 오정렬로 인해 발생하는 구리 배선의 손상을 방지할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 기판 상부에 국부적으로 트렌치를 개재하여 형성된 층간 절연막과, 상기 트렌치가 매립되고 상기 층간 절연막 상으로 일부가 돌출되도록 형성된 금속 배선과, 상기 층간 절연막 상으로 돌출된 상기 금속 배선을 둘러싸도록 상기 층간 절연막 상에 형성된 제1 금속 캡을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
이미지 센서, 구리 배선, 베리어막, 산화, 식각 방지, 오정렬.

Description

이미지 센서 및 그 제조방법{IMAGE SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
도 1은 종래 기술에 따라 구리 배선 상부에 금속 캡이 형성된 이미지 센서를 도시한 단면도.
도 2는 실제로 구리 배선 상부에 CoWP로 이루어진 금속 캡이 형성된 이미지 센서를 도시한 SEM 사진.
도 3은 무전해 도금법을 이용하는 금속 캡에 이상성장이 발생하는 경우 누설전류가 발생하는 것을 설명하기 위해 도시한 단면도.
도 4는 실제 오정렬에 의해 구리 배선의 일부가 손상('B' 부위 참조)된 것을 도시한 SEM 사진.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도.
도 6a 내지 도 6h는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 제조방법을 설명하기 위해 도시한 공정 단면도.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
10, 20 : 기판
11, 21, 31 : 층간 절연막
12, 25 : 구리 배선
13, 27, 30 : 금속 캡
22 : 난반사 방지막
23 : 트렌치
24 : Ta막
28 : TaO막
32 : 컨택홀
본 발명은 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 식각 정지막을 제거하는 대신 구리 배선 상부에 금속 캡이 형성되는 기술을 적용한 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 들어, 이미지 센서(Image Sensor) 제조에 있어서 노이즈(Noise)를 감소시키기 위해 금속 배선 간의 층간 두께를 감소시키기 위한 시도가 많이 진행되고 있다. 그 중 하나가 다마신(Damascene) 공정을 이용하여 구리(Cu) 배선을 형성하는 것이다. 이는, 구리가 알루미늄(Al)에 비하여 전기 전도도가 낮기 때문에 얇은 두께에서도 우수한 배선 특성을 유지하기 때문이다.
이와 같이, 구리 배선 형성은 일반적으로 다마신 공정을 이용하기 때문에 금속 배선 형성시 식각 정지막(Etch stop layer)을 개재시켜야 한다는 단점이 있다. 보통, 이러한 식각 정지막은 일반적인 배선공정에서는 큰 문제가 되지 않으나 빛의 산란 및 굴절율 등 광특성에 민감한 이미지 센서와 같은 반도체 소자에서는 노이즈(Noise)로 작용하여 큰 문제를 일으킨다. 이는, 식각 정지막이 층간 절연막(Inter Metallic Dilectrics : IMD)과의 굴절율이 다른 물질, 예컨대 SiN으로 이루어져 있기 때문이다.
따라서, 이러한 식각 정지막이 이미지 센서의 포토 아이오드가 형성되는 수광부에 존재하게 되는 경우에는 포토 다이오드로 입사되는 빛의 광투과율을 저하시켜 이미지 센서의 광특성을 악화시키게 된다. 이는, SiN으로 이루어진 식각 정지막이 층간 절연막과 굴절율이 달라 포토 다이오드로 입사되는 빛을 회절시킬 수 있기 때문이다.
따라서, 최근에는 이러한 식각 정지막을 제거하기 위해 도 1에서와 같이 식각 정지막을 생략하는 대신 구리 배선(12) 상부에 확산 방지(Diffusion Barrier)의 기능을 갖는 금속 캡(Metallic Cap, 13)을 형성하는 방안이 제안되고 있다. 통상, 금속 캡(13)의 형성이란 금속 배선, 즉 구리 배선(12) 상부에만 베리어막 및 식각 정지막을 형성시키는 것을 말한다.
대표적으로는, 무전해 도금법을 이용하여 구리 배선 상부에만 CoWB 또는 CoWP 등의 금속물질을 선택적으로 증착시키는 방법이 있다. 이와 같이, CoWB 또는 CoWP 등의 금속물질을 금속 캡으로 사용하는 이유는 전기전도도가 우수할 뿐만 아 니라 구리 배선과의 접착(Adhesion) 특성이 매우 우수하며 구리 확산 방지특성이 매우 우수한 장점을 갖고 있기 때문이다.
도 2는 이와 같이 실제로 무전해 도금법을 이용하여 구리 배선 상부에 선택적으로 CoWP를 증착시켜 형성된 이미지 센서를 도시한 SEM(Scanning Electron Microscope) 사진이다.
그러나, 이러한 CoWB 또는 CoWP 등과 같은 금속 물질은 무전해 도금법을 이용하여 형성할 수 있기 때문에 무전해 도금 특성상 그 두께와 형태의 제어가 어려울 뿐더러 도 3에서와 같이 이상성장이 발생하는 경우 누설전류(Leakage current, 'A' 부위 참조)의 원인이 될 수도 있다. 즉, CoWB 또는 CoWP 등과 같은 금속 물질은 방향성이 없어 y축 및 x축으로 성장하게 되는데, 이때 y축으로 성장되는 경우에는 문제가 되지 않으나 x축으로 이상성장하게 되면 이웃하는 금속 캡(13)끼리 접속되어 누설전류가 발생할 수 있는 것이다.
또한, 이러한 CoWB 또는 CoWP 등과 같은 금속 물질은 도금 불량이 발생할 경우 결함(Defect)의 원인이 되며 오정렬(Mis-align)이 발생할 경우에는 구리 배선에 손상(Damage)을 입힐 수 있다. 여기서, 오정렬이란 구리 배선이 형성된 층간 절연막 상부에 또 다른 구리 배선을 형성하기 위해 또 다른 층간 절연막을 증착하고 이를 식각하여 컨택홀을 형성하는데, 이때 형성된 컨택홀과 구리 배선간의 오정렬을 말한다.
따라서, 오정렬이 발생하면 컨택홀 형성을 위한 식각공정시 구리 배선의 일부가 식각되는 구리 배선의 손상이 발생하고, 또한 이때 노출된 부분의 구리 배선 이 공기중에 노출될 시에는 구리 배선이 산화되어 소자의 신뢰성(Reliability)을 저하시키는 문제가 발생하는 것이다.
도 4는 실제 오정렬에 의해 구리 배선의 일부가 손상('B' 부위 참조)된 것을 도시한 SEM 사진이다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 구리 배선을 적용한 이미지 센서 제조시 오정렬로 인해 발생하는 구리 배선의 손상을 방지할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 기판 상부에 국부적으로 트렌치를 개재하여 형성된 층간 절연막과, 상기 트렌치가 매립되고 상기 층간 절연막 상으로 일부가 돌출되도록 형성된 금속 배선과, 상기 층간 절연막 상으로 돌출된 상기 금속 배선을 둘러싸도록 상기 층간 절연막 상에 형성된 제1 금속 캡을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 일측면에 있어서, 상기 층간 절연막과 상기 금속 배선 간의 계면에 형성된 베리어막 및/또는 상기 층간 절연막 상으로 돌출된 부분의 상기 금속 배선 양측부를 보호하기 위하여 상기 금속 배선의 양측으로 노출된 상기 베리어막 상에 상기 베리어막보다 내식각성이 우수한 금속 물질로 형성된 식각 방지막을 더 포 함한다.
바람직하게, 상기 식각 방지막은 상기 베리어막을 산화시켜 형성된다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은, 기판 상부에 국부적으로 트렌치를 개재하여 형성된 층간 절연막과, 상기 트렌치의 내부면을 따라 형성된 베리어막과, 상기 트렌치가 매립되고 상기 층간 절연막 상으로 일부가 돌출되도록 상기 베리어막 상에 형성된 금속 배선과, 상기 층간 절연막 상으로 돌출된 부분의 상기 금속 배선 양측부를 보호하기 위하여 상기 금속 배선의 양측으로 노출된 상기 베리어막 상에 상기 베리어막보다 내식각성이 우수한 금속 물질로 형성된 식각 방지막과, 상기 금속 배선 상부에 형성된 제1 금속 캡을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 있어서, 상기 제1 금속 캡과 상기 식각 방지막을 둘러싸도록 상기 층간 절연막 상에 형성된 제2 금속 캡을 더 포함한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 또다른 측면에 따른 본 발명은, 기판 상부에 층간 절연막과 난반사 방지막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 층간 절연막 및 상기 난반사 방지막의 일부를 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치 내에 고립되는 금속 배선을 형성하는 단계와, 상기 난반사 방지막을 제거하여 상기 금속 배선의 일부를 상기 층간 절연막 상으로 돌출시키는 단계와, 상기 층간 절연막 상으로 돌출된 상기 금속 배선을 둘러싸도록 상기 층간 절연막 상에 제1 금속 캡을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 상기 금속 배선을 형성한 후, 상기 금속 배선 상부에 제2 금속 캡을 형성하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게, 상기 제1 및 제2 금속 캡은 CoWB 또는 CoWP로 형성한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 또다른 측면에 따른 본 발명은, 기판 상부에 층간 절연막과 난반사 방지막을 순차적으로 형성하는 단계와, 상기 층간 절연막 및 상기 난반사 방지막의 일부를 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치의 내부면을 따라 베리어막을 형성하고, 상기 트렌치가 매립되도록 상기 베리어막 상에 금속 배선을 형성하는 단계와, 상기 금속 배선 및 상기 베리어막 상에 제1 금속 캡을 형성하는 단계와, 상기 난반사 방지막을 제거하여 상기 베리어막의 일부를 상기 층간 절연막 상으로 돌출시키는 단계와. 상기 층간 절연막 상으로 돌출된 부분의 상기 베리어막을 산화시켜 상기 층간 절연막 상으로 돌출된 상기 금속 배선의 양측벽에 식각 방지막을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서 제조방법을 제공한다.
본 발명의 또다른 측면에 있어서, 상기 식각 방지막을 형성한 후, 상기 식각 방지막 및 상기 제1 금속 캡을 둘러싸도록 상기 층간 절연막 상에 제2 금속 캡을 형성하는 단계를 더 포함한다. 바람직하게, 상기 제1 및 제2 금속 캡은 CoWB 또는 CoWP로 형성한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있 어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호는 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
실시예
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 소정의 하부층(미도시)이 형성된 기판(20) 상부에 구리 배선(25)이 형성되어 있다. 여기서 하부층이란 기판(20) 내에 형성된 포토 다이오드, 기판(20) 상에 형성된 복수의 트랜지스터용 게이트 전극, 게이트 전극의 양측으로 노출된 기판(20) 내에 형성된 소오스/드레인 및 컨택 플러그 등을 포함할 수 있다.
구리 배선(25)은 기판(20) 상부에 형성된 층간 절연막(21) 내에 개재되어 형성되되 층간 절연막(21) 상으로 일부가 돌출되도록 형성되고, 층간 절연막(21) 상으로 돌출된 부분의 구리 배선(25)을 보호하기 위하여 층간 절연막(21) 상에는 구리 배선(25)을 둘러싸도록 금속 캡(30; 이하, 제1 금속 캡이라 함)이 형성된다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 구리 배선(25)의 상부 뿐만 아니라 양측부의 일부를 둘러싸도록 제1 금속 캡(30)이 형성됨에 따라 또 다른 구리 배선을 형성하기 위한 식각공정시 오정렬로 인해 구리 배선(25)의 양측부가 쉽게 외부로 노출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 오정렬로 인해 구리 배선(25)의 일부가 손상되 는 것을 방지할 수 있다. 대표적으로, 구리 배선(25)의 양측부 일부가 산화되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 이미지 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이처럼, 구리 배선(25)을 둘러싸는 제1 금속 캡(30)만으로도 구리 배선(25)의 손상을 방지할 수 있는 것이다.
그러나, 본 발명의 실시예에서는 또 다른 구리 배선을 형성하기 위한 식각공정시 오정렬로 인해 이러한 제1 금속 캡(30) 또한 손상될 수 있는 점을 고려하여 제1 금속 캡(30)과 구리 배선(25) 간의 계면에 식각 방지막으로써 형성된 TaO막(28)이 더 제공된다.
구체적으로, 구리 배선(25)과 층간 절연막(21)과의 계면에는 구리 배선(25)의 구리가 층간 절연막(21)으로 확산되는 것을 방지하기 위한 베리어막으로 Ta막(24)이 형성되고, 층간 절연막(21) 상으로 돌출된 부분의 구리 배선(25) 양측으로 노출된 Ta막(24) 상에는 식각 방지막으로 Ta막(24)보다 내식(耐蝕)각성이 우수한 TaO막(28)이 형성된다. 또한, 구리 배선(25)과 제1 금속 캡(30) 간의 계면에는 구리 배선(25)의 상부 표면이 외부에 노출될 시에 산화되는 것을 방지하기 위한 별도의 금속 캡(27; 제2 금속 캡)이 형성될 수 있다.
이에 따라, 구리 배선(25)의 양측 모서리부에 대응되도록 베리어막, 예컨대 Ta막(24)보다 내식각성이 우수한 TaO막(28)이 형성됨에 따라 제1 금속 캡(30)만을 형성했을 때보다 또 다른 구리 배선을 형성하기 위한 식각공정시 오정렬로 인해 구리 배선(25)의 양측부가 외부로 노출되는 것을 확실히 방지할 수 있다. 이는, 또 다른 구리 배선을 형성하기 위한 식각공정시 오정렬이 발생하여도 구리 배선(25)의 양측부에 일정 두께로 형성된 내식각성이 우수한 TaO막(28)이 식각되지 않기 때문이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따르면 오정렬로 인해 구리 배선(25)의 일부가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 대표적으로, 구리 배선(25)의 양측부 일부가 산화되는 것을 방지할 수 있다. 이를 통해, 이미지 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
이러한 내식각성이 우수한 TaO막(28)은 Ta막(24)을 산화시켜 형성되는데, 바람직하게는 Ta막(24)에 O2 플라즈마를 인가함으로써 형성된다. 또한, TaO막(28)은 50~1000Å의 두께로 형성된다.
따라서, 기존에 사용되던 식각 정지막을 제거하고도 공정의 안정성을 확보할 수 있으므로, 이미지 센서의 광특성을 개선시켜 고품질의 이미지 센서 제조가 가능해진다.
이하, 도 6a 내지 도 6h를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 제조방법을 설명하기로 한다. 여기서는, 일례로 도 5에 도시된 바와 같이 금속 캡 뿐만 아니라 베리어막 및 식각 방지막을 모두 포함하는 구조를 갖는 이미지 센서 제조방법을 전반적으로 설명하기로 한다.
먼저, 도 6a에 도시된 바와 같이, 소정의 하부층(미도시)이 형성된 기판(20) 상부에 층간 절연막(21; 이하, 제1 층간 절연막이라 함)을 증착한다. 여기서, 제1 층간 절연막(21)은 산화막 계열의 물질로 형성한다. 예컨대, 제1 층간절연막(21)은 HDP(High Density Plasma) 산화막, BPSG(Boron Phosphorus Silicate Glass)막, PSG(Phosphorus Silicate Glass)막, PETEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyle Ortho Silicate)막, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)막, USG(Un-doped Silicate Glass)막, FSG(Fluorinated Silicate Glass)막, CDO(Carbon Doped Oxide)막 및 OSG(Organic Silicate Glass)막 중 어느 하나를 이용하여 단층막 또는 이들이 적층된 적층막으로 형성한다.
특히, 여기서 하부층이란 기판(20) 내에 형성된 포토 다이오드, 기판(20) 상에 형성된 복수의 트랜지스터용 게이트 전극, 게이트 전극의 양측으로 노출된 기판(20) 내에 형성된 소오스/드레인 및 컨택 플러그 등을 포함할 수 있다.
이어서, 제1 층간 절연막(21) 상에 실록산(Siloxane) 계열의 난반사 방지막(22)을 증착한다. 이때, 실록산 계열의 난반사 방지막(22)은 식각이나 애싱(Ashing) 공정에서 리세스(Recess)되지 않으며, 베리어막 및 구리 시드층 증착 공정에서도 안정적인 특성이 확인된 바가 있으므로, 후속 공정 진행에는 큰 어려움이 없다고 할 수 있다.
바람직하게는, 난반사 방지막(22)은 50~1000Å의 두께로 증착한다.
이어서, 도 6b에 도시된 바와 같이, 사진(Photo)공정 및 식각공정을 실시하여 난반사 방지막(22) 및 제1 층간 절연막(21)의 일부를 식각한다. 이로써, 기판(20) 상부를 노출시키는 트렌치(23)가 형성된다.
이어서, 도 6c에 도시된 바와 같이, 트렌치(23, 도 6b 참조)를 포함한 제1 층간 절연막(21) 상부의 단차를 따라 베리어막으로 Ta막(24)을 증착한 후, 트렌치(23)가 매립되도록 Ta막(24) 상에 금속 배선용 금속물질로 구리를 증착한다.
이때, Ta막(24)은 도 5를 통해 전술한 바와 같이 필요에 따라 증착하지 않을 수도 있다.
이어서, CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하여 제1 층간 절연막(21) 상부 표면까지 구리 및 Ta막(24)을 평탄화함으로써, 트렌치(23) 내에 고립되는 구리 배선(25)이 형성된다.
이어서, 도 6d에 도시된 바와 같이, 무전해 도금법을 이용하여 구리 배선(25) 상부에 금속 캡(27; 이하, 제1 금속 캡이라 함)을 형성한다. 바람직하게는, 구리 배선(25)을 포함한 Ta막(24) 상에도 제1 금속 캡(27)을 형성한다. 여기서, 제1 금속 캡(27)은 후속 공정시 구리 배선(25)의 상부 표면이 외부에 노출되어 산화되는 것을 방지하기 위해 형성한다.
특히, 제1 금속 캡(27)은 CoWx(x는 어느 하나의 원소)계열의 금속 물질로 형성한다. 바람직하게는, CoWB 또는 CoWP로 형성한다.
이때, 제1 금속 캡(27)은 도 5를 통해 전술한 바와 같이 필요에 따라 형성하지 않을 수도 있다.
이어서, 도 6e에 도시된 바와 같이, 습식 세정(Wet Cleaning)공정을 실시하여 난반사 방지막(22, 도 6d 참조)을 제거한다. 이로써, 제1 층간 절연막(21) 상으로 Ta막(24)의 일부가 노출된다.
여기서, 습식 세정공정은 불소(Flourine)이 함유된 습식 케미컬(Chemical)을 이용하여 진행한다. 예컨대, DHF(Dilute HF) 용액을 이용한다. 이때, 제1 층간 절연막(21)은 DHF에 식각이 이루어지지 않는 산화막 계열의 물질로 이루어져 있으므 로 제1 층간 절연막(21)은 식각되지 않고 난반사 방지막(22, 도 6c 참조)만이 제거될 수 있다.
이어서, 도 6f에 도시된 바와 같이, O2 플라즈마(Plasma)를 인가하여 제1 층간 절연막(21) 상에서 노출된 부분의 Ta막(24)을 산화시킨다. 이로써, 제1 층간 절연막(21) 상으로 돌출된 부분의 Ta막(24)이 TaO막(28)으로 변환된다. 이와 같이 형성된 TaO막(28)은 Ta막(24)보다 내식각성이 우수하여 후속으로 이어지는 식각공정시 식각 방지막으로 기능한다.
여기서, TaO막(28)을 형성하기 위해 O2 플라즈마를 인가하는 방식은 RIE(Reactive Ion beam Etching) 방식, 리모트 플라즈마 방식 및 RF가 인가된 O2 플라즈마 방식 중 어느 하나를 이용한다.
여기서, TaO막(28)의 두께는 50~1000Å의 두께를 갖는다. 이는, 난반사 방지막(22, 도 6c 참조)이 50~1000Å의 두께를 갖고 형성되었기 때문이다.
이와 같이, O2 플라즈마를 인가하는 공정 단계는 베리어막인 Ta막(24)이 증착될 필요가 있을 때에만 실시한다.
이어서, 도 6g에 도시된 바와 같이, 무전해 도금법을 이용하여 TaO막(28)과 제1 금속 캡(27)을 둘러싸는 금속 캡(30; 이하, 제2 금속 캡이라 함)을 형성한다. 여기서, 제2 금속 캡(30)은 CoWx(x는 어느 하나의 원소)계열의 금속 물질로 형성한다. 바람직하게는, CoWB 또는 CoWP로 형성한다.
이러한 제2 금속 캡(30)은 TaO막(28)이 형성되어 있을 경우에는 필수적으로 필요한 요소는 아니므로 반드시 형성해야할 필요는 없다.
이어서, 도 6h에 도시된 바와 같이, 제2 금속 캡(30)을 덮도록 제1 층간 절연막(21) 상에 층간 절연막(31; 이하, 제2 층간 절연막이라 함)을 증착한다. 여기서, 제2 층간 절연막(31)은 제1 층간 절연막(21)과 동일한 물질로 이루어진다.
이어서, 사진공정 및 식각공정을 실시하여 제2 층간 절연막(31)의 일부를 식각한다. 이로써, 제2 금속 캡(30)의 일부를 노출시키는 컨택홀(32)이 형성된다. 여기서, 컨택홀(32)은 또 다른 구리 배선이 형성될 영역을 정의하기 위한 것이다.
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 이와 같은 컨택홀(32)이 구리 배선(25)과 오정렬되어 형성되어도 제2 금속 캡(30)이 구리 배선(25)의 상부 뿐만 아니라 양측부를 둘러싸도록 형성되므로 또다른 구리 배선을 형성하기 위한 식각공정시 구리 배선(25)이 직접 노출되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 구리 배선(25)의 손상을 방지하여 이미지 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 이와 같은 컨택홀(32)이 구리 배선(25)과 오정렬되어 형성되어도 내식각성이 우수한 TaO막(28)에 의해 구리 배선(25)이 직접 노출되지 않기 때문에 제2 금속 캡(30)만을 형성하는 경우에 비하여 구리 배선(25)에 손상이 발생하는 것을 확실히 억제할 수 있다. 이는, TaO막(28)이 내식각성이 우수하므로 컨택홀(32) 형성을 위한 식각공정시에도 식각되지 않기 때문이다.
이에 따라, 구리 배선(25)의 일부가 산화되는 것 또한 방지하여 이미지 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으 나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 구리 배선의 상부 뿐만 아니라 양측부 일부를 둘러싸는 구조의 금속 캡을 층간 절연막 상에 형성시킴으로써, 또 다른 구리 배선을 형성하기 위한 식각공정시 오정렬로 인해 구리 배선의 양측부가 외부로 직접 노출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 구리 배선의 양측 모서리부에 대응되도록 베리어막보다 내식각성이 우수한 식각 방지막을 형성시킴으로써, 또 다른 구리 배선을 형성하기 위한 식각공정시 오정렬로 인해 구리 배선의 양측부가 외부로 노출되는 것을 확실히 방지할 수 있다.
따라서, 오정렬로 인해 구리 배선의 일부가 손상 또는 산화되는 것을 방지할 수 있고, 이를 통해 이미지 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기존에 사용되던 식각 정지막을 제거하고도 공정의 안정성을 확보할 수 있으므로, 이미지 센서의 광특성을 개선시켜 고품질의 이미지 센서 제조가 가능해지는 효과가 있다.

Claims (38)

  1. 기판 상부에 국부적으로 트렌치를 개재하여 형성된 층간 절연막;
    상기 트렌치가 매립되고 상기 층간 절연막 상으로 일부가 돌출되도록 형성된 금속 배선; 및
    상기 층간 절연막 상으로 돌출된 상기 금속 배선을 둘러싸도록 상기 층간 절연막 상에 형성된 제1 금속 캡
    을 포함하는 이미지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 층간 절연막과 상기 금속 배선 간의 계면에 형성된 베리어막을 더 포함하는 이미지 센서.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 층간 절연막 상으로 돌출된 부분의 상기 금속 배선 양측부를 보호하기 위하여 상기 금속 배선의 양측으로 노출된 상기 베리어막 상에 상기 베리어막보다 내식각성이 우수한 금속 물질로 형성된 식각 방지막을 더 포함하는 이미지 센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 식각 방지막은 상기 베리어막을 산화시켜 형성된 이미지 센서.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 베리어막은 Ta로 이루어진 이미지 센서.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 식각 방지막은 TaO로 이루어진 이미지 센서.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 식각 방지막은 50~1000Å의 두께를 갖는 이미지 센서.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 금속 배선과 상기 제1 금속 캡 간의 계면에 형성된 제2 금속 캡을 더 포함하는 이미지 센서.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2 금속 캡은 상기 금속 배선을 포함한 상기 식각 방지막 상에 형성된 이미지 센서.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 캡은 CoWB 또는 CoWP로 이루어진 이미지 센서.
  11. 기판 상부에 국부적으로 트렌치를 개재하여 형성된 층간 절연막;
    상기 트렌치의 내부면을 따라 형성된 베리어막;
    상기 트렌치가 매립되고 상기 층간 절연막 상으로 일부가 돌출되도록 상기 베리어막 상에 형성된 금속 배선;
    상기 층간 절연막 상으로 돌출된 부분의 상기 금속 배선 양측부를 보호하기 위하여 상기 금속 배선의 양측으로 노출된 상기 베리어막 상에 상기 베리어막보다 내식각성이 우수한 금속 물질로 형성된 식각 방지막; 및
    상기 금속 배선 상부에 형성된 제1 금속 캡
    을 포함하는 이미지 센서.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 제1 금속 캡과 상기 식각 방지막을 둘러싸도록 상기 층간 절연막 상에 형성된 제2 금속 캡을 더 포함하는 이미지 센서.
  13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,
    상기 식각 방지막은 상기 베리어막을 산화시켜 형성된 이미지 센서.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 베리어막은 Ta로 이루어진 이미지 센서.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 식각 방지막은 TaO로 이루어진 이미지 센서.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 식각 방지막은 50~1000Å의 두께를 갖는 이미지 센서.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 캡은 CoWB 또는 CoWP로 이루어진 이미지 센서.
  18. 기판 상부에 층간 절연막과 난반사 방지막을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 층간 절연막 및 상기 난반사 방지막의 일부를 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 트렌치 내에 고립되는 금속 배선을 형성하는 단계;
    상기 난반사 방지막을 제거하여 상기 금속 배선의 일부를 상기 층간 절연막 상으로 돌출시키는 단계; 및
    상기 층간 절연막 상으로 돌출된 상기 금속 배선을 둘러싸도록 상기 층간 절연막 상에 제1 금속 캡을 형성하는 단계
    를 포함하는 이미지 센서 제조방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 금속 배선을 형성한 후, 상기 금속 배선 상부에 제2 금속 캡을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서 제조방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 캡은 CoWB 또는 CoWP로 형성하는 이미지 센서 제조방법.
  21. 제 18 항 내지 제 20 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 난반사 방지막은 실록산 계열의 물질로 형성하는 이미지 센서 제조방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 난반사 방지막을 제거하는 단계는 습식 세정공정을 실시하여 이루어지는 이미지 센서 제조방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 습식 세정공정은 불소가 함유된 습식 케미컬을 이용하는 이미지 센서 제조방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 층간 절연막은 상기 습식 케미컬에 의해 제거되지 않도록 실리콘 산화막 계열의 물질로 형성하는 이미지 센서 제조방법.
  25. 제 23 항에 있어서,
    상기 난반사 방지막은 50~1000Å의 두께로 형성하는 이미지 센서 제조방법.
  26. 기판 상부에 층간 절연막과 난반사 방지막을 순차적으로 형성하는 단계;
    상기 층간 절연막 및 상기 난반사 방지막의 일부를 식각하여 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 트렌치의 내부면을 따라 베리어막을 형성하고, 상기 트렌치가 매립되도록 상기 베리어막 상에 금속 배선을 형성하는 단계;
    상기 금속 배선 및 상기 베리어막 상에 제1 금속 캡을 형성하는 단계;
    상기 난반사 방지막을 제거하여 상기 베리어막의 일부를 상기 층간 절연막 상으로 돌출시키는 단계; 및
    상기 층간 절연막 상으로 돌출된 부분의 상기 베리어막을 산화시켜 상기 층간 절연막 상으로 돌출된 상기 금속 배선의 양측벽에 식각 방지막을 형성하는 단계
    를 포함하는 이미지 센서 제조방법.
  27. 제 26 항에 있어서,
    상기 식각 방지막을 형성한 후, 상기 식각 방지막 및 상기 제1 금속 캡을 둘러싸도록 상기 층간 절연막 상에 제2 금속 캡을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서 제조방법.
  28. 제 27 항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 금속 캡은 CoWB 또는 CoWP로 형성하는 이미지 센서 제조방법.
  29. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 식각 방지막을 형성하는 단계는 상기 베리어막에 O2 플라즈마를 인가하여 이루어지는 이미지 센서 제조방법.
  30. 제 29 항에 있어서,
    상기 O2 플라즈마의 인가는 RIE 방식, 리모트 플라즈마 방식 및 RF가 인가된 O2 플라즈마 방식 중 어느 하나의 방식을 이용하는 이미지 센서 제조방법.
  31. 제 29 항에 있어서,
    상기 베리어막은 Ta로 이루어지는 이미지 센서 제조방법.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 식각 방지막은 TaO로 이루어지는 이미지 센서 제조방법.
  33. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 난반사 방지막은 실록산 계열의 물질로 형성하는 이미지 센서 제조방법.
  34. 제 33 항에 있어서,
    상기 난반사 방지막을 제거하는 단계는 습식 세정공정을 실시하여 이루어지는 이미지 센서 제조방법.
  35. 제 34 항에 있어서,
    상기 습식 세정공정은 불소가 함유된 습식 케미컬을 이용하는 이미지 센서 제조방법.
  36. 제 35 항에 있어서,
    상기 층간 절연막은 상기 습식 케미컬에 의해 제거되지 않도록 실리콘 산화막 계열의 물질로 형성하는 이미지 센서 제조방법.
  37. 제 34 항에 있어서,
    상기 난반사 방지막은 50~1000Å의 두께로 형성하는 이미지 센서 제조방법.
  38. 제 26 항 내지 제 28 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 베리어막 및 상기 금속 배선을 형성하는 단계는,
    상기 트렌치를 포함한 상기 층간 절연막 상부의 단차를 따라 상기 베리어막을 증착하는 단계;
    상기 트렌치가 매립되도록 상기 베리어막 상에 상기 금속 배선을 증착하는 단계; 및
    상기 금속 배선 및 상기 베리어막을 상기 층간 절연막의 상부까지 평탄화하는 단계
    를 포함하는 이미지 센서 제조방법.
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