KR100840658B1 - CMOS Image Sensor and Method for Manufacturing the Same - Google Patents
CMOS Image Sensor and Method for Manufacturing the Same Download PDFInfo
- Publication number
- KR100840658B1 KR100840658B1 KR1020060080098A KR20060080098A KR100840658B1 KR 100840658 B1 KR100840658 B1 KR 100840658B1 KR 1020060080098 A KR1020060080098 A KR 1020060080098A KR 20060080098 A KR20060080098 A KR 20060080098A KR 100840658 B1 KR100840658 B1 KR 100840658B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- metal wiring
- thin film
- porous silicon
- silicon thin
- photodiode
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 26
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 67
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 67
- 229910021426 porous silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000010408 film Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 5
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 4
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 35
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 5
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 3
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000001444 catalytic combustion detection Methods 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 2
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 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
- WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N aluminum copper Chemical compound [Al].[Cu] WPPDFTBPZNZZRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance 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
- H01L27/14636—Interconnect 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
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
-
- 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
-
- 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
- H01L27/14692—Thin film technologies, e.g. amorphous, poly, micro- or nanocrystalline silicon
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
본 발명은, 소정의 광 정보를 처리하기 위한 로직영역의 게이트, 금속 배선 또는 다수의 소자가 형성된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판에 형성된 픽셀 영역 및 로직 영역을 연결하는 하부 금속 배선과, 상기 로직영역에 형성된 하부 금속 배선과 접촉하는 비아(Vir) 내에 형성된 제1 콘택(Contact)과, 상기 픽셀 영역에 형성된 최상층 금속 배선 위에 형성되는 다공질 실리콘 박막층과, 상기 다공질 실리콘 박막층에 형성되는 다수의 포토다이오드와, 상기 다공질 실리콘 박막층에 상기 픽셀 영역의 최상층 금속 배선과 상기 포토다이오드를 연결하는 다수의 비아(Vir) 내에 형성된 제2 콘택과, 상기 포토다이오드 위에 형성되는 최상부 절연막과, 상기 최상부 절연막에 형성되는 다수의 칼라 필터와, 상기 칼라 필터에 각각 대응하여 형성되는 다수의 마이크로 렌즈를 포함하는 씨모스 이미지 센서 및 이러한 씨모스 이미지 센서를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention provides a semiconductor substrate including a gate, a metal wiring, or a plurality of devices in a logic region for processing predetermined optical information, a lower metal wiring connecting a pixel region and a logic region formed on the semiconductor substrate, and the logic region. A first contact formed in the via in contact with the lower metal wiring formed in the first wiring; a porous silicon thin film layer formed on the uppermost metal wiring formed in the pixel region; a plurality of photodiodes formed in the porous silicon thin film layer; A second contact formed in the plurality of vias connecting the uppermost metal wiring of the pixel region and the photodiode to the porous silicon thin film layer, a top insulating film formed on the photodiode, and a plurality of formed on the top insulating film Color filters and a plurality of micro formed respectively corresponding to the color filters Seeds containing's CMOS image sensor and a CMOS such relates to a method of manufacturing the image sensor.
이미지센서, 포토다이오드, 콘택(Contact), 다공질 실리콘 박막층 Image sensor, photodiode, contact, porous silicon thin film layer
Description
도 1은 종래의 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 예시도.1 is an exemplary view for explaining a method of manufacturing a conventional CMOS image sensor.
도 2는 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to the present invention.
<도면의 주요 부호에 대한 설명><Description of Major Symbols in Drawing>
A : 픽셀 영역A: pixel area
B : 로직 영역B: logic area
201 : 반도체 기판 201: semiconductor substrate
202 : 게이트202: gate
203 : 하부 금속 배선203: lower metal wiring
204 : 제1 콘택204: First contact
205 : 로직 영역의 제1 금속 배선205: first metal wiring in the logic region
206 : 로직 영역의 제2 금속 배선206: second metal wiring in the logic region
207 : 로직 영역의 제3 금속 배선207: third metal wiring in the logic region
208 : 로직 영역의 제n-1 금속 배선208: n-1 metal wiring in the logic region
209 : 로직 영역의 제n 금속 배선209: n-th metal wiring in the logic region
210 : 로직 영역의 다수의 금속 배선210: Multiple metal wiring in the logic area
211 : 로직 영역의 층간 절연막211: interlayer insulating film in the logic region
212 : 픽셀 영역의 층간 절연막212: interlayer insulating film in the pixel region
213 : 픽셀 영역의 제1 금속 배선213: first metal wiring in the pixel region
214 : 픽셀 영역의 제2 금속 배선214: second metal wiring in the pixel region
215 : 픽셀 영역의 제3 금속 배선215: third metal wiring in the pixel region
216 : 픽셀 영역의 다수의 금속 배선216: a plurality of metal wirings in the pixel region
217 : 다공질 실리콘 박막층217: porous silicon thin film layer
218 : 포토다이오드218 photodiode
219 : 제2 콘택219: second contact
220 : 최상부 절연층220: top insulating layer
221 : 청색 칼라 필터221 blue color filter
222 : 적색 칼라 필터222: red color filter
223 : 녹색 칼라 필터223: Green Color Filter
224 : 마이크로 렌즈224: Micro Lens
본 발명은 씨모스 이미지센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로 특히, 수광 효율을 향상시킬 수 있는 씨모스 이미지센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same that can improve the light receiving efficiency.
일반적으로 이미지 센서(Image Sensor)는 광학 영상(Optical Image)을 전기적인 신호로 변환하는 반도체 장치로서, 크게 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD)와 씨모스(Complementary Metal Oxide Silicon : CMOS) 이미지 센서(Image Sensor)로 구분된다. 여기서, CCD는 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS 이미지센서는 제어회로(Control Circuit) 및 신호처리회로 (Signal Processing Circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 픽셀(Pixel) 수 만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 순차적으로 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다. 현재 이미지 센서로 널리 사용되고 있는 CCD에 비하여 CMOS 이미지센서는 구동 방식이 간편하고, 다양한 스캐닝 방식의 구현이 가능하며, 신호 처리 회로를 단일 칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 호환성의 CMOS 기술을 사용하므로 제조 단가를 낮출 수 있고, 전력 소모 또한 CCD에 비해 크게 낮은 장점이 있어 광범위한 제품에서 사용되고 있다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and is largely a charge coupled device (CCD) and a complementary metal oxide silicon (CMOS) image sensor. It is divided into (Image Sensor). Here, a CCD is a device in which charge carriers are stored and transported in a capacitor while a metal-oxide-silicon (MOS) capacitor is in close proximity to each other, and a CMOS image sensor is a control circuit and a signal processing circuit. ) Is a device that adopts a switching method that makes MOS transistors as many pixels as the peripheral circuit using CMOS technology, and detects the output sequentially using them. Compared with CCDs, which are widely used as current image sensors, CMOS image sensors can be easily driven, implemented with various scanning methods, and integrated with signal processing circuits on a single chip. The use of CMOS technology reduces manufacturing costs, and power consumption is significantly lower than CCDs, making it widely used in a wide range of products.
한편, CMOS 이미지센서는 빛을 감지하는 광 감지부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이타화 하는 로직 회로 부분으로 구성되어 있다. 광 감도(Sensitivity)를 높이기 위하여 전체 이미지센서 소자에서 광 감지부분의 면적이 차지하는 비율(Fill factor)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있지만, 근본적으로 로직 회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적에서는 이러한 노력에 한계가 있다. 따라서, 광 감도를 높여주기 위하여 광 감지부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 광 감지 부분으로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이러한 기술이 바로 마이크로 렌즈 형성 기술이다. 또한, 칼라 이미지를 구현하기 위한 이미지센서는 외부로부터의 빛을 받아 광 전하를 생성 및 축적하는 광 감지부분 상부에 칼라 필터(Color filter)가 순차적으로 배열되어 있다. 칼라 필터 배열(Color Filter Array; CFA)은 적색 필터, 녹색 필터 및 청색 필터의 3가지 칼라 필터로 이루어지거나, 또는 황색 필터, 자황색 필터 및 청록색 필터의 3가지 칼라 필터로 이루어질 수 있다. 또한 칼라 필터 배열 상부에 이미지센서의 광 감도를 높이기 위하여 마이크로렌즈(Microlens)를 이용한다.On the other hand, the CMOS image sensor is composed of a light sensing portion for detecting light and a logic circuit portion for processing the detected light into an electrical signal to make data. Efforts have been made to increase the fill factor of the area of the photo-sensing part of the entire image sensor device to increase the sensitivity, but this is limited in areas where the logic circuit part cannot be removed. There is a limit to. Therefore, in order to increase the light sensitivity, a light condensing technology that changes the path of light incident to a region other than the light sensing portion and collects the light sensing portion has emerged. Such a technique is a microlens forming technique. In addition, the image sensor for implementing a color image is a color filter (Color filter) is sequentially arranged on the upper portion of the light sensing portion for generating and accumulating the optical charge by receiving light from the outside. The color filter array (CFA) may be composed of three color filters, a red filter, a green filter, and a blue filter, or three color filters of a yellow filter, a purple yellow filter, and a cyan filter. In addition, a microlens is used to increase the light sensitivity of the image sensor on the color filter array.
종래의 씨모스 이미지 센서를 제작하는 방법을 도 1을 참조하여 설명한다.A method of manufacturing a conventional CMOS image sensor will be described with reference to FIG. 1.
도 1에 도시된 바와 같이, 픽셀 영역(A)은 다수의 포토다이오드(103) 등으로 구성된 수광부가 형성되어 있는 영역이며 로직 영역(B)은 신호처리를 위한 일반적인 논리회로가 중점적으로 형성된 영역이다. 즉, 고농도의 불순물 영역과 다수의 에피텍셜층이 적층된 구조로 된 실리콘 기판(101)에 국부적으로 소자 분리막(미도시)을 형성할 수 있으며, 기판(101) 상의 로직 영역(B)에는 로직 영역의 게이트(102)가 형성된다. 또한, 픽셀영역(A)에는 이온 주입 방법을 통해 기판(101) 내부에 소정의 이온을 주입하여 포토다이오드(103)를 형성한다. As shown in FIG. 1, the pixel area A is an area in which a light receiving unit composed of a plurality of
이어서, 픽셀 영역(A)의 포토다이오드(103)와 로직영역(B)의 게이트(102)를 포함한 기판(101) 전면에 로직영역(B)의 다수의 금속배선(104, 105. 106, 107, 108 : 109) 및 다수의 층간 절연막(110)과 픽셀영역(A)의 다수의 금속 배선(112, 113, 114 : 115) 및 다수의 층간 절연막(111)을 형성한다. Subsequently, a plurality of
다음으로, 전술한 방법에 의해 형성된 픽셀영역의 다수의 금속배선(115) 및 다수의 층간 절연막(111)을 포함한 하부 소자층의 전면에 형성되어 칼라 필터층을 둘러싸는 층간 절연층(116)을 형성하고, 층간 절연층(116) 내부에 각각의 특정 파장대의 빛을 통과하는 적색 칼라 필터(117), 녹색 칼라 필터(118), 청색 칼라 필터(119)를 형성한다. 이어서, 이러한 칼라 필터층 상에 평탄화층을 형성하고, 평탄화층 상에 일정 곡률을 갖는 볼록 형태로 구성되어 대응하는 칼라 필터를 투과하여 포토 다이오드 영역으로 빛을 집광하는 마이크로 렌즈(120)를 형성한다. 여기서, 마이크로 렌즈(120)는 집광된 빛의 초점 등의 여러 가지 조건을 고려하여 곡률 및 형성 높이 등이 결정되는데, 주로 폴리머 계열의 수지를 사용하고, 증착 및 패터닝 그리고 리플로우(reflow) 등의 공정으로 처리함으로써 형성될 수 있다.Next, the
이러한 방법으로 씨모스 이미지 센서를 제조하는 공정에서, 빛이 수광되는 처음 지점인 마이크로 렌즈로부터 실리콘 기판에 위치한 포토 다이오드 사이에 다층의 금속 배선 및 다수의 층간 절연막으로 인하여 필요한 빛의 양이 포토 다이오드에 닿기 전에 손실되고, 이러한 문제로 인해 발생하는 난반사(Diffuse Reflectance) 현상과 다층 절연막 간에 상이한 굴절율로 인한 빛의 굴절 현상 등의 문제가 발생한다.In the process of manufacturing CMOS image sensor in this way, the amount of light required by the multi-layered metal wiring and the interlayer insulation film between the microlens, the first point at which light is received, and the photodiode located on the silicon substrate, is transferred to the photodiode. Problems such as diffuse reflection caused by such a problem and light refraction due to different refractive indices between the multilayer insulating layers are caused before they are touched.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위하여 창안된 것으로서, CMOS 이미지 센서의 다층 금속 배선 및 그 사이의 절연막을 포함하는 구조적인 문제로 인한 수광 효율의 저하와 불량 픽셀 발생을 줄일 수 있는 광 경로가 단축된 CMOS 이미지센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and the optical path is shortened to reduce the light reception efficiency and reduce the defective pixel due to the structural problem including the multilayer metal wiring of the CMOS image sensor and the insulating film therebetween. It is an object of the present invention to provide a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same.
본 발명의 다른 목적은 이러한 광 경로가 단축됨에 따라 단위 화소의 사이즈가 줄어들어 설계규칙(Design Rule)이 미세한 소자의 고집적화 구현을 향상시킬 수 있는 CMOS 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same in which the size of a unit pixel is reduced as the optical path is shortened, so that a design rule can improve the high integration of a device.
본 발명에 따른 씨모스 이미지센서는 소정의 광 정보를 처리하기 위한 로직영역의 게이트, 금속 배선 또는 다수의 소자가 형성된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판에 형성된 픽셀 영역 및 로직 영역을 연결하는 하부 금속 배선과, 상기 로직영역에 형성된 하부 금속 배선과 접촉하는 비아(Vir) 내에 형성된 제1 콘택(Contact)과, 상기 픽셀 영역에 형성된 최상층 금속 배선 위에 형성되는 다공질 실리콘 박막층과, 상기 다공질 실리콘 박막층에 형성되는 다수의 포토다이오드와, 상기 다공질 실리콘 박막층에 상기 픽셀 영역의 최상층 금속 배선과 상기 포토다이오드를 연결하는 다수의 비아(Vir) 내에 형성된 제2 콘택과, 상기 포토다이오드 위에 형성되는 최상부 절연막과, 상기 최상부 절연막에 형성되는 다수의 칼라 필터와, 상기 칼라 필터에 각각 대응하여 형성되는 다수의 마이크로 렌즈를 포함한다.The CMOS image sensor according to the present invention is a semiconductor substrate in which a gate, a metal wiring, or a plurality of elements of a logic region for processing predetermined optical information is formed, and a lower metal wiring connecting a pixel region and a logic region formed on the semiconductor substrate. And a first contact formed in a via in contact with a lower metal line formed in the logic region, a porous silicon thin film layer formed on the uppermost metal line formed in the pixel region, and a porous silicon thin film layer. A plurality of photodiodes, a second contact formed in the plurality of vias connecting the photodiode with the top metal wiring of the pixel region to the porous silicon thin film layer, a top insulating film formed over the photodiode, and the top A plurality of color filters formed on the insulating film and corresponding to the color filters, respectively It includes a plurality of microlenses that are generated.
또한, 본 발명에 따른 씨모스 이미지센서의 제조 방법은, 반도체 기판에 소정의 광 정보를 처리하기 위한 로직영역의 게이트, 금속 배선 또는 다수의 소자를 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판의 픽셀 영역 및 로직 영역을 연결하는 하부 금속 배선을 형성하는 단계와, 상기 로직영역의 하부 금속 배선과 접촉하는 비아(Vir)를 형성한 후, 상기 비아 내에 제1 콘택(Contact)을 형성하는 단계와, 상기 픽셀 영역에 형성된 최상층 금속 배선 위에 다공질 실리콘 박막층을 형성하는 단계와, 상기 다공질 실리콘 박막층에 다수의 포토다이오드를 형성하는 단계와, 상기 다공질 실리콘 박막층 상에 포토 레지스트 막을 형성한 후, 상기 픽셀 영역의 최상층 금속 배선과 상기 포토다이오드를 연결하는 다수의 비아(Vir) 내에 제2 콘택을 형성하는 단계와, 상기 포토다이오드 위에 최상부 절연막을 형성하는 단계와, 상기 최상부 절연막에 다수의 칼라 필터를 형성하는 단계와, 상기 칼라 필터에 대응하는 다수의 마이크로 렌즈를 각각 형성하는 단계를 포함한다.In addition, the method for manufacturing a CMOS image sensor according to the present invention includes forming a gate, a metal wiring, or a plurality of devices in a logic region for processing predetermined optical information on a semiconductor substrate, a pixel region of the semiconductor substrate, Forming a lower metal interconnection connecting the logic region, forming a via in contact with the lower metal interconnection of the logic region, and forming a first contact in the via; Forming a porous silicon thin film layer on the uppermost metal wiring formed in the region, forming a plurality of photodiodes in the porous silicon thin film layer, forming a photoresist film on the porous silicon thin film layer, and then forming a top resistive metal in the pixel region. Forming a second contact in a plurality of vias connecting a wiring and the photodiode, and the photodiode It comprises the steps of forming a plurality of microlenses corresponding to the respective color filters forming a plurality of color filters on the phase and the top insulating film to form an insulating film on the top node.
이하에서는 도 2를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서 및 그 제조 방법을 설명한다.Hereinafter, a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2를 참조하면, 씨모스 이미지 센서는 반도체 기판(201)의 로직 영역(B)에 소정의 광 정보 신호를 처리하기 위한 로직영역의 게이트(202) 등의 하부 구조물을 형성하여 신호처리를 위한 일반적인 논리회로를 구성할 수 있다. 구체적으로, 전술한 하부 구조물 예컨대, 금속 배선, 게이트 또는 다수의 소자가 형성된 실리콘 기판(201) 상에 소정의 금속을 증착한 후 선택적으로 패터닝하여 픽셀영역(A)과 로직 영역(B)을 연결하는 하부 금속 배선(203)을 형성할 수 있다. 이어서, 하부 금속 배선(203) 위에 금속배선들 간의 절연을 위한 절연막을 형성하고 평탄화한다. 그 후, 절연막 상에 포토레지스트막을 형성하고, 반응이온식각(Reactive Ion Ether : RIE) 공정을 포함한 식각 공정을 통해 로직 영역(B)의 하부 금속 배선(203)과 접촉할 수 있는 비아(Via)를 형성하며, 이러한 비아 내에 제1 콘택(Contact)(204)을 형성한다. 이 때, 로직 영역(B)의 제1 콘택(204)은 화학기상증착(Chamical Vapor Deposition : CVD) 방법를 이용하여 비아 홀을 채우는 방법을 통해 형성할 수 있다. 또한, RIE 방법을 이용하여 비아를 통해 접촉되어 있는 하부 금속 배선(203)의 표면을 청결하게 할 수 있다. 또한, 로직 영역의 제1 콘 택(204)은 텅스텐(W), 알루미늄(Al), 구리(Cu) 등의 금속을 이용하여 형성할 수 있다. Referring to FIG. 2, the CMOS image sensor forms a lower structure such as a
다음으로, 로직 영역(B)의 제1 콘택(204)이 형성된 절연막 상의 픽셀 영역(A)과 로직 영역(B)에 금속배선을 증착한 후 선택적으로 패터닝하여 픽셀 영역의 제1 금속 배선(213)과 로직 영역의 제1 금속 배선(205)을 형성한다. 이 때, 로직 영역(B)에 형성된 제1 금속 배선(205)은 로직 영역의 제1 콘택(204)을 통해 하부 금속 배선(203)과 연결된다. 이어서, 픽셀 영역(A) 및 로직 영역(B)의 제1 금속 배선 상에 다수의 층간 절연막(212, 211) 및 다수의 금속 배선(214, 215 : 216, 206, 207)을 형성한다. 즉, 픽셀 영역(A)의 금속 배선 공정이 모두 끝날 때까지 픽셀 영역(A) 및 로직 영역(B)의 금속 배선 공정이 함께 진행될 수 있다. 그 후, 로직 영역(B)의 나머지 금속 배선(208, 209)을 형성하기 위한 공정을 진행하여 로직 영역(B)의 구성을 완료한다. Next, a metal wiring is deposited on the pixel region A and the logic region B on the insulating layer on which the
다음으로, 로직 영역(B)의 구성이 끝난 후, 이미지 센서를 구현하기 위한 포토다이오드(218)를 형성하기 위해 픽셀 영역(A)의 최상층 금속 배선 위에 다공질 실리콘 박막층(217)을 형성한다. 여기서, 다공질 실리콘 박막층(217)은 단결정 실리콘을 CVD 등의 방법으로 증착한 후, 불산과 과산화수소수를 이용한 전기분해의 방법으로 실리콘 웨이퍼 표면에 절연막을 도포하지 않고 균일한 다공질의 실리콘 웨이퍼로 만드는 선택적 다공질 실리콘 형성방법을 이용하여 형성할 수 있다. 이러한 다공질의 실리콘 박막층은 다양한 표면 흡착 능력을 가지는 장점이 있고, 이 후의 공정에서 포토다이오드(218)와 마이크로 렌즈(224)가 인접하게 배치될 수 있 게 하는 지지체의 역할을 할 수 있다. Next, after the configuration of the logic region B is completed, the porous silicon
다음으로, 전술한 바와 같이 형성된 다공질 실리콘 박막층(217)에 대해 이온 주입 및 에피텍셜 공정을 수행하여 P형 도전형 또는 N형 도전형의 불순물 영역을 만들 수 있다. 그 후, 다공질 실리콘 박막층(217)에 P웰 형성 또는 N웰 형성을 위한 이온 주입법을 포함하는 공정을 수행하여 빛을 받아 광 전하를 생성하는 포토다이오드(218)를 형성할 수 있다. 이 때, 포토다이오드(218)를 형성하기 전에 포토다이오드(218) 측면에 다수의 소자분리막(미도시)과 다수의 트렌지스터(미도시)를 형성할 수 있다. Next, an ion implantation and epitaxial process may be performed on the porous silicon
다음으로, 다공질 실리콘 박막층(217) 위에 선택적으로 포토레지스트막을 형성한 후, RIE를 포함한 에칭 공정을 통해 픽셀 영역의 최상층 금속 배선과 연결되는 다수의 비아를 형성하고 다수의 비아에 대해 제2 콘택(219)을 형성한다. 여기서 제2 콘택(219)은 빛을 수광한 포토다이오드(218)로부터 발생된 광 정보를 최상층 금속 배선을 포함한 픽셀 영역(A)의 다수의 금속배선(216)으로 보내는 역할을 한다. 또한, 제2 콘택(219)은 전술한 제1 콘택(204)의 형성 방법과 동일하게 CVD를 통해 비아 홀을 채우는 방법을 이용하여 형성할 수 있으며, RIE를 이용하여 비아를 통해 접촉되어 있는 최상층 금속 배선의 표면을 세정할 수 있다. 이 때, 제2 콘택(219)은 텡스텐, 알루미늄 구리 등을 포함하는 금속을 이용하여 형성할 수 있다.Next, after the photoresist layer is selectively formed on the porous silicon
다음으로, 포토다이오드(218) 상부에 칼라 필터층을 보호하기 위한 최상부 절연막(220)을 형성하고 선택적으로 식각하여 패턴을 형성한다. 그 후, 패턴 상에 컬러감광막을 도포하고 현상하여 청색 칼라 필터(221), 적색 칼라 필터(222), 녹색 칼라 필터(223) 순으로 칼라 필터층을 형성한다. 이 때, 칼라 필터층은 화학적기계연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 방법을 이용하여 평탄화한다. 이어서, 평탄화된 칼라필터층 각각에 대응하는 마이크로 렌즈(224)가 다수 형성되는데 이 때, 마이크로 렌즈(224)와 컬러필터층은 갭(gap)이 없이 형성된다. 또한, 마이크로 렌즈(224)는 폴리머 계열의 수지를 주로 사용하며, 증착 및 패터닝 그리고 리플로우(reflow) 등의 공정으로 형성될 수 있다. 이러한 방법은, 포토다이오드(218) 위에 다수의 금속배선이 생략됨으로 인해 포토다이오드와 마이크로 렌즈 사이의 거리를 줄여 광 경로를 획기적으로 감소시킴으로써 수광 감도를 향상시킬 수 있다.Next, an uppermost insulating
지금까지 본 발명의 구체적인 구현예를 도면을 참조로 설명하였지만 이것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이고 발명의 기술적 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여지며, 도면을 참조로 설명한 구현예는 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 얼마든지 변형하거나 수정할 수 있다.Although specific embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, this is intended to be easily understood by those skilled in the art and is not intended to limit the technical scope of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention is determined by the matters described in the claims, and the embodiments described with reference to the drawings may be modified or modified as much as possible within the technical spirit and scope of the present invention.
본 발명은, 마이크로 렌즈에서 포토다이오드에 이르는 광 경로를 단축시킴으로써, 다층 금속 배선 및 그 사이의 절연막을 포함하는 구조적인 문제에 의해 발생하는 난반사(Diffuse Reflectance) 현상과 다층 절연막 간에 상이한 굴절율로 인한 빛의 굴절 현상을 해소하여 포토다이오드로 입사되는 빛의 양을 극대화할 수 있어 단위 화소의 수광 감도가 크게 증가된 반도체 소자를 형성할 수 있다.By shortening the optical path from the microlens to the photodiode, the present invention provides light due to different refractive indices between a diffuse reflection and a multilayer problem caused by a structural problem including a multilayer metal wiring and an insulating film therebetween. By eliminating the refraction phenomenon, the amount of light incident on the photodiode can be maximized, thereby forming a semiconductor device having greatly increased light receiving sensitivity of a unit pixel.
또한, 본 발명은 이러한 광 경로가 단축된 소자를 구현함에 따라 단위 화소가 줄어들어 설계규칙이 미세한 고집적 소자의 실현을 가능케하고, 빛이 산란 되는 것을 최소화함으로써 색감이 향상되어 반도체 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, as a device having such a short optical path is implemented, unit pixels may be reduced to realize a highly integrated device having a fine design rule, and color may be improved by minimizing light scattering to improve reliability of a semiconductor device. Can be.
Claims (10)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060080098A KR100840658B1 (en) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | CMOS Image Sensor and Method for Manufacturing the Same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020060080098A KR100840658B1 (en) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | CMOS Image Sensor and Method for Manufacturing the Same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20080018041A KR20080018041A (en) | 2008-02-27 |
KR100840658B1 true KR100840658B1 (en) | 2008-06-24 |
Family
ID=39385272
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020060080098A KR100840658B1 (en) | 2006-08-23 | 2006-08-23 | CMOS Image Sensor and Method for Manufacturing the Same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100840658B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101024739B1 (en) * | 2008-09-30 | 2011-03-24 | 주식회사 동부하이텍 | Image sensor and manufacturing method of image sensor |
CN103296038A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-11 | 三星电子株式会社 | Image sensors |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9142586B2 (en) * | 2009-02-24 | 2015-09-22 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Pad design for backside illuminated image sensor |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050117674A (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-15 | 이상윤 | 3-dimensional solid-state image sensor and method of making the same |
KR20060120260A (en) * | 2006-08-25 | 2006-11-24 | 에스.오.아이. 테크 실리콘 온 인슐레이터 테크놀로지스 | Photodetecting device |
-
2006
- 2006-08-23 KR KR1020060080098A patent/KR100840658B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20050117674A (en) * | 2004-06-11 | 2005-12-15 | 이상윤 | 3-dimensional solid-state image sensor and method of making the same |
KR20060120260A (en) * | 2006-08-25 | 2006-11-24 | 에스.오.아이. 테크 실리콘 온 인슐레이터 테크놀로지스 | Photodetecting device |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101024739B1 (en) * | 2008-09-30 | 2011-03-24 | 주식회사 동부하이텍 | Image sensor and manufacturing method of image sensor |
CN103296038A (en) * | 2012-02-29 | 2013-09-11 | 三星电子株式会社 | Image sensors |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20080018041A (en) | 2008-02-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100687102B1 (en) | Image sensor and method of manufacturing the same | |
KR101412144B1 (en) | Fabricating method of metal interconnection and fabricating method of image sensor using the same | |
KR100868629B1 (en) | Image Sensor and Method for Fabrication of the Same | |
US8287948B2 (en) | Image sensor and method for manufacturing the same | |
US20060146233A1 (en) | Image sensor with enlarged photo detection area and method for fabricating the same | |
TW201924034A (en) | Image sensor device, image sensor device system, and method for forming image sensor device system | |
US7875488B2 (en) | Method of fabricating image sensor having inner lens | |
CN106298819B (en) | Backside illuminated image sensor and manufacturing method thereof | |
KR100578644B1 (en) | Cmos image sensor having prism and fabricating method thereof | |
KR100840658B1 (en) | CMOS Image Sensor and Method for Manufacturing the Same | |
KR100872990B1 (en) | Image Sensor and Method for Fabrication of the Same | |
KR100922548B1 (en) | Method for manufacturing CMOS Image Sendor | |
KR20080100025A (en) | Method for fabricating image sensor and image sensor fabricated thereby | |
KR101380311B1 (en) | An image sensor and a method of manufacturing the same | |
KR100894390B1 (en) | Image Sensor and Method for Manufacturing thereof | |
TWI669811B (en) | Image sensors with light pipe-alike | |
TWI793543B (en) | Integrated chip with composite deep trench isolation structure and method of forming the same | |
CN113764443B (en) | Photosensitive element | |
KR100897814B1 (en) | Semiconductor device and method of fabricating the same | |
KR100859483B1 (en) | Method of Manufacturing Image Sensor | |
KR100884485B1 (en) | CMOS image sensor with light shield layer and method for manufacturing the same | |
KR20100079177A (en) | Cmos image sensor and its fabrication mehod | |
JP2007012677A (en) | Solid state image sensor and its fabrication process | |
KR20060077064A (en) | Cmos image sensor with tripple microlens and method for manufacturing the same | |
KR100410635B1 (en) | Method for fabrication of image sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
B701 | Decision to grant | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120521 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |