KR100667892B1 - 이미지 센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로서, 특히, 실리콘 기판 상에 게이트 산화막, 게이트 전극막 및 유기 실록산막을 차례로 증착하는 단계와, 상기 유기 실록산막 상에 게이트 전극 형성 영역을 정의하는 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막 패턴을 식각마스크로 상기 유기 실록산막을 식각하여 하드마스크를 형성하는 단계와, 상기 하드마스크를 식각마스크로 상기 게이트 전극막을 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막 패턴을 제거하는 동시에 하드마스크의 적어도 일부를 산화시키는 단계 및 상기 하드마스크를 제거하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.
유기 실록산(organic siloxane), 하드마스크막, BARC
Description
도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
100: 반도체 기판 101: 게이트 산화막
102: 게이트 전극막 102a: 게이트 전극
103: 유기 실록산막 103a: 하드마스크
104: 제 1 감광막 패턴 105: 제 2 감광막 패턴
106: 이온 주입 공정
본 발명은 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로서, 게이트를 형성하기 위한 마스크로 유기 실록산 물질을 사용하여 게이트 형성시, 게이트가 손상되는 것을 방지하는 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.
이미지 센서(image sensor)는 1 차원 또는 2 차원 이상의 광학정보를 전기적 신호로 변환하는 장치로서, 크게 CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor) 형과 CCD(Charge Coupled Device) 형의 2종류로 분류될 수 있다.
이 중, CMOS 이미지 센서는 수광부 또는 집광부로부터 입사된 빛을 개개의 픽셀(pixel) 단위의 포토 디텍터(detector)인 포토 다이오드와 하나 이상의 트랜지스터로 화상을 촬상하는 소자이다.
상기 포토다이오드는, 광신호를 전기신호를 바꿔줄 수 있도록, LDD영역보다 깊은 위치에, P, AS 및 Sb 과 같은 주기율표상 5가 원소를 이용하여 160KeV 정도의 에너지와 3E11 정도의 도즈량으로 이온 주입공정을 진행하여, 딥(deep) N-영역을 형성한다. 상기 이온 주입공정은, 가능한 넓은 영역의 포토다이오드를 도핑하기 위하여 게이트를 형성하기 위한 식각공정 후, 감광막 패턴을 제거하지 않은 상태에서 진행한다.
이때, 상기 감광막 패턴은 게이트를 형성하기 위한 건식식각공정시에 사용되는 이온 등에 의하여, 모서리가 라운딩되거나, 단층(facet)이 발생하는 등의 문제가 발생한다. 이에 따라, 딥 N-영역을 형성하기 위한 이온 주입공정시, 할로(halo) 영역을 침범하거나, 게이트 가장자리의 산화막 등에 격자 결함과 같은 문제가 발생한다. 이에 따라, 소자의 신뢰성에 치명적인 결함을 유발할 수 있다.
특히, 0.13㎛ 테크놀리지(technology) 이하의 게이트 선폭을 갖는 감광막 패턴은, 0.18㎛ 대역의 게이트 선폭을 가지는 감광막 패턴보다 매우 낮은 높이를 갖 게되는 결함이 발생한다. 이와 같이, 상기 감광막 패턴의 높이가 낮아지면, 이를 이용하여 게이트 및 포토다이오드를 형성하는 공정에 있어서, 게이트 및 포토다이오드의 손상을 유발할 우려가 있다.
따라서, 이를 개선하기 위하여, 종래에는 게이트 상에 질화막이나 산화막을 증착하여,하드마스크를 형성하였다. 그러나, 상기 하드마스크로 질화막을 형성하였을 경우, 상기 질화막의 제거시 사용되는 인산 및 초산 등의 습식용액에 의해, 게이트를 형성하고 있는 폴리실리콘막의 일부가 식각되어, 게이트의 폭이 변화되는 문제가 있었다. 또한, 상기 하드마스크로 산화막을 형성하였을 경우, 상기 산화막의 제거시 사용되는 HF 등이 포함된 용액으로 인해, 게이트 하부에 존재하는 게이트 산화막이 손상되는 문제가 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 게이트 형성용 하드마스크를 실리콘(Si), 산소(O) 및 탄소(C)를 주성분으로 하는 유기 실록산(organic-siloxane) 결합의 폴리머 물질을 이용하여 형성함으로써, 상기 하드마스크 제거시, 게이트가 손상되는 것을 방지할 수 있는 이미지 센서의 제조방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이미지 센서의 제조방법은, 실리 콘 기판 상에 게이트 산화막, 게이트 전극막 및 유기 실록산막을 차례로 증착하는 단계와, 상기 유기 실록산막 상에 게이트 전극 형성 영역을 정의하는 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막 패턴을 식각마스크로 상기 유기 실록산막을 식각하여 하드마스크를 형성하는 단계와, 상기 하드마스크를 식각마스크로 상기 게이트 전극막을 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막 패턴을 제거하는 동시에 하드마스크의 적어도 일부를 산화시키는 단계 및 상기 하드마스크를 제거하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 본 발명의 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 제 1 감광막 패턴을 제거하는 동시에 하드마스크를 산화시키는 단계 이전에, 상기 제 1 감광막 패턴이 형성된 결과물 상에 딥 N 형성 영역을 정의하는 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계 및 상기 제 2 감광막 패턴을 이온주입 마스크로 상기 실리콘 기판 내에 불순물 이온 주입하여 딥 N 영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 유기 실록산막은, 실리콘, 산소 및 탄소로 이루어진 유기 실록산 결합의 폴리머 물질인 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 유기 실록산막은, 200Å 내지 20000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 하드마스크의 산화는 그 표면의 일부 두께 또는 전체 두께만큼 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 하드마스크는 불소 가 포함된 용액을 사용하여 제거하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 본 발명의 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 유기 실록산막 상에 게이트 전극 형성 영역을 정의하는 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계 이전에, 상기 유기 실록산막 상에, 유기 BARC막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 유기 BARC막이 상기 유기 실록상막에서 발생할 수 있는 난반사를 방지하여, 구현하고자하는 형태의 게이트 전극의 폭을 보다 정확하게 얻을 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기 본 발명의 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 유기 실록산막을 형성하는 단계 이후에, 상기 유기 실록산막이 형성된 결과물을, 100℃ 내지 700℃의 온도에서 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트 전극을 형성한 후에, H2SO4 또는 NH4OH을 이용하여 세정하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다. 이는, 게이트 전극 형성을 위한 식각공정시 발생하는 폴리머등과 같은 오염물질을 제거하기 위함이다.
또한, 상기 게이트 전극막은, 비정질실리콘, 폴리실리콘 및 실리콘/금속으로 이루어진 그룹 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것이 바람직하다.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.
이제 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1a 내지 도 1e는 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 먼저 실리콘 기판(100) 상에, 게이트 산화막(101), 게이트 전극막(102) 및 유기 실록산막(103)을 차례로 증착한다. 여기서, 상기 게이트 산화막(101)은 10Å 내지 100Å 정도의 두께로 형성한다. 또한, 상기 게이트 전극막(102)은, 비정질실리콘, 폴리실리콘 및 실리콘/금속으로 이루어진 그룹 중 선택된 어느 하나를 이용하여 1000Å 내지 4000Å 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유기 실록산막(103)은, 실리콘, 산소 및 탄소를 주성분으로 하는 유기 실록산 결합의 폴리머 물질로, 200Å 내지 20000Å의 두께로 형성하는 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3000Å의 두께로 형성할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는, 상기 유기 실록산막(103) 상에, 유기(organic) BARC(Bottom Anti-Reflective Coating)막을 형성할 수도 있다. 상기 유기 BARC막은 상기 유기 실록산막(103)의 UV 흡수력을 이용한, 248㎚ 파장의 DUV(deep UV)를 이 용한 리쏘그래피(lithography) 공정에서, 상기 유기 실록산막(103)의 표면에서 발생할 수 있는 난반사를 방지하는 역할을 한다. 이에 따라, 구현하고자하는 형태의 게이트 전극의 폭을 보다 정확하게 얻을 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 상기 유기 실록산막(103)이 형성된 결과물을, 100℃ 내지 700℃의 온도의 범위에서 어닐링(annealing)한다.
계속해서, 상기 유기 실록산막(103) 상에, 게이트 전극 형성 영역을 정의하는 제 1 감광막 패턴(104)을 형성한다.
그런 다음, 도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 감광막 패턴(104)을 식각마스크로 유기 실록산막(103)을 식각하여, 유기 실록산막(103)으로 이루어진 하드마스크(103a)를 형성한다.
계속해서, 상기 하드마스크(103a)를 식각마스크로 상기 게이트 전극막(102)을 식각하여, 게이트 전극(102a)을 형성한다. 이때, 상기 유기 실록산막(103) 및 게이트 전극막(102)은, 주기율표상의 할로겐족 원소가 포함된 식각가스를 이용하여 건식식각하는 것이 바람직하다.
이어서, 상기 게이트 전극(102a)를 형성하기 위한 식각공정이 완료된 후, H2SO4 또는 NH4OH 등을 이용하여 세정공정을 수행한다. 이는, 상기 게이트 전극(102a) 및 하드마스크(103a)의 식각공정시 발생하는 폴리머 등과 같은 오염물을 제거하기 위함이다.
그런 다음, 도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(102a)이 형성된 결 과물 상에, 딥 N 형성 영역을 정의하는 제 2 감광막 패턴(105)을 형성한다.
다음, 상기 제 2 감광막 패턴(105)을 이온주입 마스크로 실리콘 기판 내에 불순물을 주입한다. 상기 불순물로 P, As 및 Sb 등과 같은 주기율표상 5가 원소를 주입한다. 여기서, 상기 불순물을 주입하는 조건으로 60KeV 내지 300KeV의 에너지에서, 1E10 내지 1E15의 도즈량만큼 이온 주입공정(106)을 진행하여, 딥 N 영역(도시하지않음)을 형성한다.
다음, 도 1d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 및 제 2 감광막 패턴(104, 105)을 스트립(strip) 공정을 수행하여 제거한다. 상기 제 1 및 제 2 감광막 패턴(104, 105)을 제거하기 위한 가스로는 O2 가스를 이용하며, 이때, 상기 제 1 및 제 2 감광막 패턴(104, 105) 하부의 하드마스크(103a)을 이루고 있는 유기 실록산 물질 내의 탄소가 산화된다. 이로 인해, 후속적으로 진행되는 하드마스크(103a)의 제거공정시, 하부의 게이트 전극(102a)의 손상 없이, 하드마스크(103a)를 용이하게 제거할 수 있다.
그런 후에, 도 1e에 도시한 바와 같이, 상기 산화된 하드마스크(103a)을 BOF 또는 HF 등과 같이 불소가 함유된 제거용액을 사용하여 습식식각하여 제거한다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 상기 게이트 전극을 형성하기 위한 하드마스크를 유기실록산 물질로 형성한 후 산화시킴으로써, 불소를 함유하는 용액만으로 쉽게 제거할수 있기 때문에, 종래의 질화물 또는 산화물로 이루어진 하드마스크 제거시 발생하는 게이트 전극의 손상 문제를 방지할 수 있다.
또한, 본 발명은, 상기 하드마스크 형성 공정시 유기 BARC막을 사용하여, 상기 하드마스크 표면에서 발생할 수 있는 난반사를 방지하여 하드마스크 폭을 균일하게 형성할 수 있다.
따라서, 본 발명은 유기실록산 물질로 이루어진 하드마스크를 이용하여 게이트 전극을 형성함으로써, 소자의 특성 및 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Claims (10)
- 실리콘 기판 상에 게이트 산화막, 게이트 전극막 및 유기 실록산막을 차례로 증착하는 단계;상기 유기 실록산막 상에 게이트 전극 형성 영역을 정의하는 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계;상기 제 1 감광막 패턴을 식각마스크로 상기 유기 실록산막을 식각하여 하드마스크를 형성하는 단계;상기 하드마스크를 식각마스크로 상기 게이트 전극막을 식각하여 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 제 1 감광막 패턴을 제거하는 동시에 하드마스크의 적어도 일부를 산화시키는 단계; 및상기 하드마스크를 제거하는 단계;를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 감광막 패턴을 제거하는 동시에 하드마스크를 산화시키는 단계 이전에,상기 제 1 감광막 패턴이 형성된 결과물 상에 딥 N 형성 영역을 정의하는 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및상기 제 2 감광막 패턴을 이온주입 마스크로 상기 실리콘 기판 내에 불순물 이온 주입하여 딥 N 영역을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기 실록산막은, 실리콘, 산소 및 탄소로 이루어진 유기 실록산 결합의 폴리머 물질인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기 실록산막은, 200Å 내지 20000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하드마스크의 산화는 그 표면의 일부 두께 또는 전체 두께만큼 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 하드마스크는 불소가 포함된 용액을 사용하여 제거하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기 실록산막 상에 게이트 전극 형성 영역을 정의하는 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계 이전에,상기 유기 실록산막 상에, 유기 BARC막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 유기 실록산막을 형성하는 단계 이후에, 상기 유기 실록산막이 형성된 결과물을, 100℃ 내지 700℃의 온도에서 어닐링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 게이트 전극을 형성한 후에, H2SO4 또는 NH4OH을 이용하여 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 게이트 전극막은, 비정질실리콘, 폴리실리콘 및 실리콘/금속으로 이루어진 그룹 중 선택된 어느 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050133018A KR100667892B1 (ko) | 2005-12-29 | 2005-12-29 | 이미지 센서의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020050133018A KR100667892B1 (ko) | 2005-12-29 | 2005-12-29 | 이미지 센서의 제조방법 |
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| KR100667892B1 true KR100667892B1 (ko) | 2007-01-11 |
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ID=37867832
Family Applications (1)
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-
2005
- 2005-12-29 KR KR1020050133018A patent/KR100667892B1/ko not_active IP Right Cessation
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