KR100897814B1 - Semiconductor device and method of fabricating the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반도체 소자와 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 픽셀간 신호 갑섭을 줄여 이미지 센서의 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자와 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can improve signal characteristics by reducing signal interference between pixels.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자는 수광 영역 및 로직 영역을 포함하는 이미지 센서 반도체 소자에 있어서, 상기 수광 영역의 반도체 기판 상에 형성되어 자신에게 입사되는 광을 전기 신호를 변환하는 복수의 포토 다이오드와, 상기 복수의 포토 다이오드 각각을 분리시키는 소자 격리막과, 반도체 기판 전면 상에 투명 재질로 형성되어 제 1 굴절율을 가지는 제 1 절연층과, 상기 제 1 절연층을 관통하여 상기 복수의 포토 다이오드 각각을 감싸도록 상기 소자 격리막 상에 상기 소자 격리막의 폭으로 형성되고, 상기 포토 다이오드로 입사되는 광의 경로를 정의하는 제 2 굴절율을 가지는 투명 재질의 광 차단층과, 상기 제 1 절연층 및 광 차단층 상에 형성되는 제 2 절연층과, 상기 제 2 절연층에 형성되어 상기 로직 영역과 전기적으로 접속되는 금속 라인과, 상기 제 1 절연층을 관통하여 상기 금속 라인과 타 영역을 전기적으로 접속시키는 컨택을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In an image sensor semiconductor device including a light receiving region and a logic region, a semiconductor device according to an embodiment of the present invention may include a plurality of photodiodes formed on a semiconductor substrate of the light receiving region to convert an electric signal into light incident thereto. And a device isolation layer separating each of the plurality of photodiodes, a first insulating layer formed of a transparent material on the entire surface of the semiconductor substrate, and having a first refractive index, and each of the plurality of photodiodes passing through the first insulating layer. A light blocking layer formed of a width of the device isolation layer on the device isolation layer so as to surround the light emitting layer, and having a second refractive index defining a path of light incident on the photodiode, the first insulating layer and the light blocking layer; A second insulating layer formed on the second insulating layer and a metal formed on the second insulating layer and electrically connected to the logic region; And a contact through the line and the first insulating layer to electrically connect the metal line with the other region.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 반도체 기판 상에 복수의 포토 다이오드 및 상기 복수의 포도 다이오드 각각을 분리시키는 소자 격리막을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 제 1 굴절율을 가지는 제 1 절연층을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에서 마스크로 이용한 식각 공정을 실시하여 상기 소자 격리막 상에 상기 소자 격리막의 폭으로 형성되고, 복수의 포토 다이오드 각각의 영역을 둘러싸도록 상기 제 1 절연층에 복수의 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치를 매립함과 아울러 상기 반도체 기판 전면에 상기 제 1 절연층과 상이한 제 2 굴절율을 가지는 투명 재질의 광 차단층을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 화학적 기계적 연마 공정을 실시하여 상기 트렌치에 매립된 부분만 남기고 상기 광 차단층을 제거하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 제 2 절연층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present disclosure, a method of manufacturing a semiconductor device may include forming a plurality of photodiodes and an isolation layer for separating each of the plurality of grape diodes on a semiconductor substrate, and forming a semiconductor having a first refractive index on the semiconductor substrate. Forming a width of the device isolation layer on the device isolation layer by forming an insulating layer and an etching process using the mask on the semiconductor substrate, and enclosing a region of each of the plurality of photodiodes; Forming a plurality of trenches in the trench, filling the trench and forming a light blocking layer of a transparent material having a second refractive index different from the first insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate; Chemical mechanical polishing on the light blocking layer leaving only the portion embedded in the trench And removing step of, by forming a second insulating layer on the semiconductor substrate, characterized by comprising.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 반도체 소자는 굴절율이 상이한 절연층과 광 광차단층의 구성의 통해 각각의 포토 다이오드로 입사되는 광의 진행 경로를 정의하여 인접한 픽셀간의 크로스토크(Crosstalk) 현상을 감소시킬 수 있다. 이를 통해, 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다.The image sensor semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention defines a propagation path of light incident to each photodiode through a structure of an insulating layer and a light blocking layer having different refractive indices, thereby reducing crosstalk between adjacent pixels. Can be. Through this, the performance of the image sensor can be improved.

이미지 센서, 스토크(crosstalk), 광 차단층 Image sensor, crosstalk, light blocking layer

Description

반도체 소자와 그의 제조방법{semiconductor device and method of fabricating the same}Semiconductor device and method of manufacturing the same {semiconductor device and method of fabricating the same}

본 발명은 반도체 소자와 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 픽셀간 신호 갑섭을 줄여 이미지 센서의 특성을 향상시킬 수 있는 반도체 소자와 그의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, which can improve signal characteristics by reducing signal interference between pixels.

이미지 센서는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자를 말한다. 이미지 센서의 소자 종류에는 CCD(Charge Coupled Device) 방식의 소자 및 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Silicon) 방식의 소자가 있다.The image sensor refers to a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. Device types of image sensors include CCD (Charge Coupled Device) devices and CMOS (Complementary Metal-Oxide-Silicon) devices.

CCD 방식의 소자는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS 방식의 소자는 제어회로 및 신호 처리 회로를 주변 회로로 사용하는 기술을 이용하여 화소수 만큼의 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.CCD-type device is a device in which charge carriers are stored and transported in capacitors while individual metal-oxide-silicon (MOS) capacitors are located in close proximity to each other, and CMOS-type devices use control circuits and signal processing circuits as peripheral circuits. It is a device that adopts the switching method of making the MOS transistor as many as the number of pixels using the technique used and detecting the output sequentially by using the same.

CCD(charge coupled device)는 구동 방식이 복잡하고 전력 소모가 많으며, 마스크 공정의 스텝수가 많아서 공정이 복잡하고 시그날 프로세싱 회로를 CCD 칩내 에 구현 할 수 없어 원칩(One Chip)화가 곤란하다는 등의 여러 단점이 있는다.CCD (charge coupled device) has many disadvantages such as complicated driving method and high power consumption, complicated process due to many steps of mask process, and difficult to realize one chip because signal processing circuit cannot be implemented in CCD chip. There is this.

이러한 CCD 소자의 단점을 극복하기 위해 최근에 서브-마이크론(sub-micron) CMOS 제조기술을 이용한 CMOS 이미지 센서의 개발이 많이 연구되고 있다.In order to overcome the disadvantages of the CCD device, the development of a CMOS image sensor using a sub-micron CMOS manufacturing technology has been studied in recent years.

CMOS 이미지 센서는 단위 화소(Pixel) 내에 포토다이오드와 모스트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 차례로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, CMOS 제조 기술을 이용하므로 전력 소모도 적고 제조공정 시 마스크 수를 CCD 공정에 비해 줄여 제조효율을 향상시킬 수 있다.The CMOS image sensor forms an image by forming a photodiode and a MOS transistor in a unit pixel and sequentially detects a signal in a switching method, and implements an image. The CMOS manufacturing technology uses less power and reduces the number of masks in a manufacturing process. Compared with this, manufacturing efficiency can be improved.

또한, 여러 신호 처리 회로를 하나에 칩에 형성하는 원칩화가 가능하여 차세대 이미지센서로 각광을 받고 있다. 컬러 이미지를 구현하기 위한 이미지센서는 외부로부터 입사되는 빛을 수광하여 광전하를 생성 및 축적하는 광 감지부와, 광 감지부 상에 컬러 필터가 어레이 형태로 형성되어 있다. 컬러 필터 어레이(CFA : Color Filter Array)는 일반적으로 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 3가지로 이루어진다.In addition, since it is possible to form a single chip in which several signal processing circuits are formed on a chip, it is attracting attention as a next generation image sensor. The image sensor for realizing a color image includes a light detector for generating and accumulating photocharges by receiving light incident from the outside, and a color filter in an array form on the light detector. Color filter arrays (CFAs) generally consist of three types: red, green, and blue.

그리고, 이미지 센서는 빛을 감지하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화 하는 로직 회로 부분으로 구성되어 있는바, 광 감도를 높이기 위한 노력이 진행되고 있다.In addition, the image sensor is composed of a light sensing portion for detecting light and a logic circuit portion for processing the detected light as an electrical signal to make data, and efforts are being made to increase light sensitivity.

광 감도를 높이는 방법으로는 전체 이미지 센서 소자에서 광 감지 부분의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있지만, 근본적으로 로직 회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적하에서 이러한 노력에는 한계가 있다.In order to increase the optical sensitivity, efforts have been made to increase the fill factor of the area of the light sensing portion of the entire image sensor device. There is a limit.

또한, 최근에 들어 반도체 소자의 집적도가 높이지면서 동일 면적 안에 많은 수의 소자를 형성하여 생산 수율을 향상시키고 있다. 이런 면에서 볼때, 광 감지 면적을 원하는 만큼 확대하는 것에 제한이 있다.In addition, in recent years, as the degree of integration of semiconductor devices is increased, a large number of devices are formed in the same area, thereby improving production yield. In this regard, there is a limit to expanding the light sensing area as desired.

도 1은 일반적인 이미지 센서를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a general image sensor.

도 1에 도시된 일반적인 이미지 센서(1)는 전체 이미지 센서 중에서 로직 영역은 제외하고, 포토 다이오드(20a, 20b, 20c)를 포함한 수광 영역만을 도시하였다.The general image sensor 1 shown in FIG. 1 shows only a light receiving area including photodiodes 20a, 20b, and 20c except for a logic area among all image sensors.

도 1을 참조하면, 일반적인 이미지 센서(1)는 반도체 기판(10) 상에 자신에게 입사되는 광을 전기 신호로 변환하는 복수의 포토 다이오드(20a, 20b, 20c)와, 복수의 포토 다이오드(20a, 20b, 20c) 각각을 분리시키기 위한 소자 격리막 (Shallow Trench Isolation : STI)(12)과, 반도체 기판(10) 전면 상에 투명 재질로 형성되는 제 1 및 제 2 절연층(30, 32)과, 제 2 절연층(32)에 형성되어 도시되지 않은 로직 영역과 전기적으로 접속되는 금속 라인(34)과, 제 1 절연층(30)을 관통하여 금속 라인(34)과 타 영역을 전기적으로 접속시키는 컨택(36)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 1, a general image sensor 1 includes a plurality of photodiodes 20a, 20b, and 20c for converting light incident on the semiconductor substrate 10 into electrical signals, and a plurality of photodiodes 20a. A device isolation layer (STI) 12 for separating each of the semiconductor substrates 20b and 20c, and first and second insulating layers 30 and 32 formed of a transparent material on the entire surface of the semiconductor substrate 10; And a metal line 34 formed on the second insulating layer 32 and electrically connected to a logic region (not shown) and electrically connecting the metal line 34 to another region through the first insulating layer 30. And a contact 36.

또한, 제 2 절연층(32) 상에 복수의 포토 다이오드(20a, 20b, 20c)와 대응되게 형성되는 적색(R), 청색(B), 녹색(G)의 컬러 필터층(40)과, 컬러 필터층(40) 상에 형성되는 평탄화층(50)과, 평탄화층(50) 상에서 복수의 컬러 필터층(40)의 적색(R), 청색(B), 녹색(G) 컬러 필터와 대응되도록 마이크로 렌즈(60)가 형성된다.In addition, the color filter layer 40 of red (R), blue (B), and green (G) formed on the second insulating layer 32 to correspond to the plurality of photodiodes 20a, 20b, and 20c, and color Microlenses to correspond to the planarization layer 50 formed on the filter layer 40 and the red (R), blue (B), and green (G) color filters of the plurality of color filter layers 40 on the planarization layer 50. 60 is formed.

여기서, 도시되지 않은 로직 영역에는 각종 트랜지스터 및 금속배선들이 형 성되어 있다.Here, various transistors and metal wirings are formed in a logic region not shown.

상기와 같이 구성된 일반적인 기술에 의한 이미지 센서(1)는 포토 다이오드(20a, 20b, 20c) 영역의 상부에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 신호를 각각 나누어 받기 위하여 색깔별로 컬러 필터층(40)이 형성되고, 보다 많은 빛을 받아들이기 위해서 마이크로 렌즈(60)가 수광부 최상단에 형성된다.The image sensor 1 according to the general technique configured as described above is colored by color in order to receive red (R), green (G), and blue (B) signals, respectively, on the photodiode 20a, 20b, and 20c areas. The filter layer 40 is formed, and the microlens 60 is formed at the top of the light receiving portion in order to receive more light.

이러한 각 신호는 복수의 금속 라인을 통해 수광부 외부에 만들어진 이미지 처리회로와 연결되고 신호처리 과정을 거쳐서 하나의 상으로 재조합된다. Each of these signals is connected to an image processing circuit made outside the light receiving unit through a plurality of metal lines and recombined into one phase through signal processing.

최근 반도체 기술의 발전과 더불어 0.18㎛, 0.13㎛ 및 0.11㎛ 이하의 기술이 개발됨에 따라 픽셀의 크기가 더욱 감소하는 추세이다.Recently, with the development of semiconductor technology, technology of 0.18 μm, 0.13 μm, and 0.11 μm or less has been developed, and the size of pixels has been further reduced.

이러한 픽셀의 크기가 작아지면서 포화전압, 빛에 대한 민감도 등이 열화 되는 문제가 발생되고 있으며, 그 중에서도 특히 인접한 픽셀간의 크로스토크(Crosstalk)의 현격한 증가가 발생되고 있다. As the size of these pixels decreases, there is a problem that the saturation voltage, sensitivity to light, and the like deteriorate. In particular, a sharp increase in crosstalk between adjacent pixels occurs.

이러한, 인접 픽셀간의 크로스토크는 픽셀의 색도 구분 능력을 감소시켜 결국에는 이미지 센서의 성능을 저하시키는 원인이 된다. Such crosstalk between adjacent pixels reduces the chromaticity discrimination capability of the pixels, which in turn degrades the performance of the image sensor.

이러한, 크로스토크 현상을 방지하기 위해서는 픽셀에서의 수광부인 포토 다이오드끼리의 간격을 넓혀야 한다.In order to prevent such a crosstalk phenomenon, it is necessary to widen the distance between the photodiodes, which are the light receiving sections in the pixel.

그러나, 픽셀의 크기가 고정되어 있을 땐 간격을 넓힐 수가 없기 때문에 포토 다이오드의 면적을 줄여야 하며, 이는 이미지 센서의 포화전압 특성을 저하시키는 또 다른 문제점을 발생시키고 픽셀의 고 집적화에 방해 요소로 작용한다.However, when the size of the pixel is fixed, the area of the photodiode must be reduced because the gap cannot be widened, which causes another problem that degrades the saturation voltage characteristic of the image sensor and hinders the high integration of the pixel. .

종래 기술에 따른 이미지 센서는 픽셀의 크기가 작아지면서 포화전압, 빛에 대한 민감도 등이 열화 되는 문제가 발생되고 있으며, 그 중에서도 특히 인접한 픽셀간의 크로스토크(Crosstalk)의 현격한 증가가 발생되고 있다. The image sensor according to the prior art has a problem that the saturation voltage, sensitivity to light, etc. deteriorate as the size of the pixel is smaller, and particularly, a sharp increase in crosstalk between adjacent pixels occurs.

이러한, 인접한 픽셀간의 크로스토크는 픽셀의 색도 구분 능력을 감소시켜 결국에는 이미지 센서의 성능을 저하시키는 원인이 된다. Such crosstalk between adjacent pixels decreases the chromaticity discrimination ability of the pixels, which in turn degrades the performance of the image sensor.

크로스토크 현상을 방지하기 위해서는 픽셀에서의 수광부인 포토 다이오드끼리의 간격을 넓혀야 한다. 그러나, 픽셀의 크기가 고정되어 있을 땐 간격을 넓힐 수가 없기 때문에 포토 다이오드의 면적을 줄여야 하며, 이는 이미지 센서의 포화전압 특성을 저하시키는 또 다른 문제점을 발생시키고 픽셀의 고 집적화에 방해 요소로 작용한다.In order to prevent the crosstalk phenomenon, the distance between the photodiodes, which are light-receiving units, in the pixel must be widened. However, when the size of the pixel is fixed, the area of the photodiode must be reduced because the gap cannot be widened, which causes another problem that degrades the saturation voltage characteristic of the image sensor and hinders the high integration of the pixel. .

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 인접 픽셀간의 크로스토크(Crosstalk) 현상을 감소시켜 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있는 반도체 소자와 그의 제조방법을 제공하는데 있다.In order to solve the above problems, the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof that can improve the performance of the image sensor by reducing the crosstalk (phenomena) between the adjacent pixels.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자는 수광 영역 및 로직 영역을 포함하는 이미지 센서 반도체 소자에 있어서, 상기 수광 영역의 반도체 기판 상에 형성되어 자신에게 입사되는 광을 전기 신호를 변환하는 복수의 포토 다이오드와, 상기 복수의 포토 다이오드 각각을 분리시키는 소자 격리막과, 반도체 기판 전면 상에 투명 재질로 형성되어 제 1 굴절율을 가지는 제 1 절연층과, 상기 제 1 절연층을 관통하여 상기 복수의 포토 다이오드 각각을 감싸도록 상기 소자 격리막 상에 상기 소자 격리막의 폭으로 형성되고, 상기 포토 다이오드로 입사되는 광의 경로를 정의하는 제 2 굴절율을 가지는 투명 재질의 광 차단층과, 상기 제 1 절연층 및 광 차단층 상에 형성되는 제 2 절연층과, 상기 제 2 절연층에 형성되어 상기 로직 영역과 전기적으로 접속되는 금속 라인과, 상기 제 1 절연층을 관통하여 상기 금속 라인과 타 영역을 전기적으로 접속시키는 컨택을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In the semiconductor device according to the embodiment of the present invention for achieving the above object is a light sensor region and a logic region, the semiconductor device of the light receiving region is formed on the semiconductor substrate of the light incident to the electric A plurality of photodiodes for converting signals, an isolation layer for separating each of the plurality of photodiodes, a first insulating layer formed of a transparent material on the entire surface of the semiconductor substrate and having a first refractive index, and the first insulating layer A light blocking layer formed of a width of the device isolation layer on the device isolation layer to penetrate each of the plurality of photodiodes, and having a second refractive index defining a path of light incident on the photodiode; A second insulating layer formed on the first insulating layer and the light blocking layer, and on the second insulating layer; It characterized in that the areas with the metal which is electrically connected to the line, passing through the first insulating layer comprises a contact for electrically connecting the other region and the metal line.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자는 상기 제 1 절연층의 제 1 굴절율은 1.455∼1.465의 값을 가지며, 상기 광 차단층의 제 2 굴절율은 1.425∼1.445의 값을 가지는 것을 특징으로 한다.In the semiconductor device according to the embodiment, the first refractive index of the first insulating layer has a value of 1.455 to 1.465, and the second refractive index of the light blocking layer has a value of 1.425 to 1.445.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자는 상기 반도체 기판 상에 상기 복수의 포토다이오드 각각과 대응되는 컬러필터층 및 마이크로 렌즈를 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In an embodiment, the semiconductor device may further include a color filter layer and a microlens corresponding to each of the plurality of photodiodes on the semiconductor substrate.

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본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자는 상기 광 차단층이 상기 제 1 절연층을 관통하는 트렌치에 매립되어 형성되는 것을 특징으로 한다.The semiconductor device according to the embodiment of the present invention is characterized in that the light blocking layer is formed by filling a trench passing through the first insulating layer.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자는 상기 제 2 절연층의 굴절율이 상기 제 1 절연층 및 상기 광 차단층의 굴절율보다 높은 값을 가지는 것을 특징으로 한다.The semiconductor device according to the embodiment of the present invention is characterized in that the refractive index of the second insulating layer is higher than the refractive index of the first insulating layer and the light blocking layer.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 조제방법은 반도체 기판 상에 복수의 포토 다이오드 및 상기 복수의 포도 다이오드 각각을 분리시키는 소자 격리막을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 제 1 굴절율을 가지는 제 1 절연층을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에서 마스크로 이용한 식각 공정을 실시하여 상기 소자 격리막 상에 상기 소자 격리막의 폭으로 형성되고, 복수의 포토 다이오드 각각의 영역을 둘러싸도록 상기 제 1 절연층에 복수의 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치를 매립함과 아울러 상기 반도체 기판 전면에 상기 제 1 절연층과 상이한 제 2 굴절율을 가지는 투명 재질의 광 차단층을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 화학적 기계적 연마 공정을 실시하여 상기 트렌치에 매립된 부분만 남기고 상기 광 차단층을 제거하는 단계와, 상기 반도체 기판 상에 제 2 절연층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an embodiment of the present disclosure, a method of preparing a semiconductor device may include forming a plurality of photodiodes and an isolation layer for separating each of the plurality of grape diodes on a semiconductor substrate, and forming a device having a first refractive index on the semiconductor substrate. Forming a width of the device isolation layer on the device isolation layer by forming an insulating layer and an etching process using the mask on the semiconductor substrate, and enclosing a region of each of the plurality of photodiodes; Forming a plurality of trenches in the trench, filling the trench and forming a light blocking layer of a transparent material having a second refractive index different from the first insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate; Chemical mechanical polishing on the light blocking layer leaving only the portion embedded in the trench And removing step of, by forming a second insulating layer on the semiconductor substrate, characterized by comprising.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 상기 제 1 절연층의 제 1 굴절율이 1.455∼1.465의 값을 가지며, 상기 광 차단층의 제 2 굴절율은 1.425∼1.445의 값을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, the first refractive index of the first insulating layer has a value of 1.455 to 1.465, and the second refractive index of the light blocking layer is formed to have a value of 1.425 to 1.445. It is characterized by.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법의 상기 복수의 트렌치는 포토 레지스트를 마스크로 이용한 식각 공정을 실시하여 형성되는 것을 특징으로 한다.The plurality of trenches in the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention may be formed by performing an etching process using a photoresist as a mask.

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본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 상기 제 2 절연층의 굴절율을 상기 제 1 절연층 및 상기 광 차단층의 굴절율보다 높게 형성하는 것을 특 징으로 한다.A method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention is characterized by forming a refractive index of the second insulating layer higher than that of the first insulating layer and the light blocking layer.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 반도체 소자는 굴절율이 상이한 절연층과 광 광차단층의 구성의 통해 각각의 포토 다이오드로 입사되는 광의 진행 경로를 정의하여 인접한 픽셀간의 크로스토크(Crosstalk) 현상을 감소시켜 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다.The image sensor semiconductor device according to an exemplary embodiment of the present invention defines a propagation path of light incident to each photodiode through a structure of an insulating layer and an optical light blocking layer having different refractive indices, thereby reducing crosstalk between adjacent pixels. It can improve the performance of the image sensor.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 굴절율이 상이한 절연층과 광 차단층을 연속적인 공정으로 형성하여 증착 및 시각 공정에 많은 시간이 소요되는 금속 물질을 사용하는 종래의 제조방법에 비하여 제조 시간 및 비용을 절감하여 제조효율을 향상시킬 수 있다.In the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, the insulating layer and the light blocking layer having different refractive indices are formed in a continuous process, compared to the conventional manufacturing method using a metal material that takes a long time for deposition and visual processes. It is possible to improve manufacturing efficiency by reducing manufacturing time and cost.

이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the technical objects and features of the present invention will be apparent from the description of the accompanying drawings and the embodiments. Looking at the present invention in detail.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 반도체 소자(100)는 전체 이미지 센서 중에서 로직 영역은 제외하고, 본 발명의 특징 요소인 포토 다이오드(120a, 120b, 120c)를 포함한 수광 영역만을 도시하였다.The image sensor semiconductor device 100 according to the exemplary embodiment of the present invention illustrated in FIG. 2 includes only a light receiving region including photodiodes 120a, 120b, and 120c, which are characteristic elements of the present invention, excluding a logic region among all image sensors. Shown.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서는 반도체 소자(100)는 반도체 기판(110) 상에 자신에게 입사되는 광을 전기 신호를 변환하는 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c)와, 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 각각을 분리시키기 위한 소자 격리막 (Shallow Trench Isolation : STI)(112)과, 반도체 기판(110) 전면 상에 투명 물질로 형성되는 제 1 절연층(130)과, 제 1 절연층(130)을 관통하여 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 영역 각각을 감싸도록 형성되는 광 차단층(170)과, 제 1 절연층(130) 상에 형성되는 제 2 절연층(132)과, 제 2 절연층(32)에 형성되어 도시되지 않은 로직 영역과 전기적으로 접속되는 금속 라인(134)과, 제 1 절연층(130)을 관통하여 금속 라인(134)과 타 영역을 전기적으로 접속시키는 컨택(136)을 포함하여 구성된다.Referring to FIG. 2, in the image sensor according to an exemplary embodiment, the semiconductor device 100 may include a plurality of photodiodes 120a, 120b, and 120c for converting an electrical signal into light incident on the semiconductor substrate 110. ) And a device isolation film (STI) 112 for separating each of the photodiodes 120a, 120b, and 120c, and a first insulating layer formed of a transparent material on the entire surface of the semiconductor substrate 110. On the light blocking layer 170 formed through the first insulating layer 130 and surrounding each of the photodiode 120a, 120b, and 120c regions, and on the first insulating layer 130. The second insulating layer 132 formed, the metal line 134 formed in the second insulating layer 32 and electrically connected to a logic region (not shown), and the metal line penetrating through the first insulating layer 130. And a contact 136 for electrically connecting the other region 134 to the other region.

또한, 제 2 절연층(132) 상에 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c)와 대응되게 형성되는 적색(R), 청색(B), 녹색(G)의 컬러 필터층(140)과, 컬러 필터층(140) 상에 형성되는 평탄화층(150)과, 평탄화층(150) 상에서 복수의 컬러 필터층(140)의 적색(R), 청색(B), 녹색(G) 컬러 필터와 대응되게 마이크로 렌즈(160)가 형성된다.In addition, the color filter layer 140 of red (R), blue (B), and green (G) formed on the second insulating layer 132 to correspond to the plurality of photodiodes 120a, 120b, and 120c, and color Microlenses corresponding to the red (R), blue (B), and green (G) color filters of the planarization layer 150 formed on the filter layer 140 and the plurality of color filter layers 140 on the planarization layer 150. 160 is formed.

여기서, 도시되지 않은 로직 영역에는 각종 트랜지스터 및 금속배선들이 형성되어 있다.Here, various transistors and metal wirings are formed in a logic region (not shown).

상기와 같이 구성된 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 반도체 소자(100)는 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 영역의 상부에는 적색(R), 녹색(G), 청색(B) 신호를 각각 나누어서 받기 위해서 색깔별로 컬러 필터층(140)이 형성되고, 보다 많은 빛을 받아들이기 위해서 마이크로 렌즈(160)가 수광부 최상단에 형성된다. In the image sensor semiconductor device 100 according to the exemplary embodiment of the present invention configured as described above, the red (R), green (G), and blue (B) signals are divided on top of the photodiode 120a, 120b, and 120c, respectively. The color filter layer 140 is formed for each color in order to receive the light, and the microlens 160 is formed at the top of the light receiving unit in order to receive more light.

포토 다이오드(120a, 120b, 120c)에 의해 생성된 각 신호는 복수의 금속 라인을 통해 수광부 외부에 만들어진 이미지 처리회로와 연결되고, 신호처리 과정을 거쳐서 하나의 상으로 재조합된다.Each signal generated by the photodiodes 120a, 120b, and 120c is connected to an image processing circuit formed outside the light receiving unit through a plurality of metal lines, and recombined into one phase through a signal processing process.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 반도체 소자(100)는 도 1에 도시된 일반적인 이미지 센서(1)에서 발생되었던, 인접한 픽셀간의 크로스토크 현상을 방지하기 위하여 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 영역 상에서 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 영역을 둘러싸도록 제 1 절연층(130)을 관통하는 트렌치를 형성한 후, 형성된 트렌치 내에 제 1 절연층(130)의 굴절율과 상이한 굴절율을 가지는 물질을 매립하여 물질 간의 굴절율 차를 이용한 광 차단층(170)을 형성한다.The image sensor semiconductor device 100 according to an exemplary embodiment of the present invention includes a plurality of photodiodes 120a, 120b, and 120c to prevent crosstalk between adjacent pixels, which is generated in the general image sensor 1 illustrated in FIG. 1. A trench that penetrates the first insulating layer 130 to surround the photodiode 120a, 120b, and 120c region on the region, and then has a refractive index different from that of the first insulating layer 130 in the formed trench. To form a light blocking layer 170 using the difference in refractive index between the materials.

여기서, 제 1 절연층(130)의 굴절율은 1.455∼1.465(바람직한 굴절율은 1.46)의 값을 가지며, 광 차단층(170)의 굴절율은 1.425∼1.445(바람직한 굴절율은 1.435)의 값을 가진다.Here, the refractive index of the first insulating layer 130 has a value of 1.455 to 1.465 (preferable refractive index is 1.46), and the refractive index of the light blocking layer 170 has a value of 1.425 to 1.445 (preferred refractive index is 1.435).

이를 보다 자세히 설명하면, 마이크로 렌즈(160)를 경유하여 입사된 광은 컬러 필터층(140)을 경유하면서 고유의 색 광을 가지게 된다.In more detail, the light incident through the microlens 160 has a unique color light while passing through the color filter layer 140.

컬러 필터층(140)의 적색(R), 청색(B), 녹색(G)의 컬러필터는 하부에 형성된 포토 다이오드(120a, 120b, 120c)와 대응되도록 형성되어 있다. 즉, 녹색(G) 컬러필터를 경유한 광은 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 중 제 1 포토 다이오드(120a)에 수광되고, 청색(B) 컬러필터를 경유한 광은 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 중 제 2 포토 다이오드(120b)에 수광되고, 적색(R) 컬러필터를 경유한 광은 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 중 제 3 포토 다이오 드(120c)에 수광 되어야 한다.The red (R), blue (B), and green (G) color filters of the color filter layer 140 are formed to correspond to the photodiodes 120a, 120b, and 120c formed below. That is, light passing through the green (G) color filter is received by the first photodiode 120a among the plurality of photodiodes 120a, 120b, and 120c, and light passing through the blue (B) color filter is configured by the plurality of photodiodes. The light received by the second photodiode 120b among the diodes 120a, 120b, and 120c and passing through the red (R) color filter is transmitted to the third photodiode 120c among the plurality of photodiodes 120a, 120b, and 120c. Should be received.

그러나, 각각의 픽셀이 인접하게 형성되어 있고, 마이크로 렌즈(160)에 일정 각도로 입사된 광은 각각의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 영역을 벗어나 진행하게 된다.However, each pixel is formed adjacent to each other, and light incident at an angle to the microlens 160 travels out of each photodiode 120a, 120b, 120c.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 반도체 소자(100)는 인접한 픽셀간의 크로스토크 현상을 방지하기 위하여 제 1 절연층(130)과 상이한 굴절율을 가지는 물질로 형성된 광 차단층(170) 형성하고, 이러한 제 1 절연층(130)과 광 차단층(170) 간의 굴절율 차이를 이용하여 도 2에 도시되 바와 같이, 각각의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 영역을 벗어나 진행하는 광의 진행 경로를 변화시킬 수 있다.The image sensor semiconductor device 100 according to the embodiment of the present invention forms a light blocking layer 170 formed of a material having a refractive index different from that of the first insulating layer 130 in order to prevent crosstalk between adjacent pixels. As shown in FIG. 2, the difference in refractive index between the first insulating layer 130 and the light blocking layer 170 may change the path of the light propagating out of each photodiode 120a, 120b, 120c. Can be.

이를 통해, 각각의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c)로 입사되는 광의 진행 경로를 정의하여 인접한 픽셀간의 크로스토크(Crosstalk) 현상을 감소시켜 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있다.Through this, the path of light incident to each photodiode 120a, 120b, or 120c may be defined to reduce crosstalk between adjacent pixels, thereby improving performance of an image sensor.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110) 상에 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c)를 형성하고, 각각의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c)를 분리시키기 위한 소자 격리막 (Shallow Trench Isolation : STI)(112)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, a plurality of photodiodes 120a, 120b, and 120c are formed on the semiconductor substrate 110, and an isolation layer for separating the photodiodes 120a, 120b and 120c from each other ( Shallow Trench Isolation (STI) 112 is formed.

여기서, 반도체 기판(110) 상에 소자 격리막(112)을 먼저 형성한 후, 이후에 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c)를 형성할 수도 있다.Here, the device isolation layer 112 may be first formed on the semiconductor substrate 110, and then a plurality of photodiodes 120a, 120b, and 120c may be formed later.

이후, 반도체 기판(110) 전면에 제 1 굴절율을 가지는 투명 물질을 증착(도포)한 후, 경화시켜 제 1 절연층(130)을 형성한다. 여기서, 제 1 절연층(130)의 굴절율은 1.455∼1.465(바람직한 굴절율은 1.46)의 값을 가진다.Thereafter, a transparent material having a first refractive index is deposited (coated) on the entire surface of the semiconductor substrate 110, and then cured to form a first insulating layer 130. Here, the refractive index of the first insulating layer 130 has a value of 1.455 to 1.465 (preferable refractive index is 1.46).

이후, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제 1 절연층(130) 상에 포토 레지스트층을 형성한 후, 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 각각과 대응되는 영역을 패터닝하여 이후 진행되는 식각 공정시 마스크로 이용되는 포토 레지스트(180)를 형성한다.Thereafter, as shown in FIG. 3B, after forming a photoresist layer on the first insulating layer 130, patterning regions corresponding to each of the plurality of photodiodes 120a, 120b, and 120c are subsequently etched. In the process, a photoresist 180 used as a mask is formed.

여기서, 포토 레지스트(180)는 이후 진행되는 공정을 통해서 형성되는 도 2에 도시된 광 차단층(170)이 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 영역 각각을 둘러싸도록 패터닝 된다.Here, the photoresist 180 is patterned such that the light blocking layer 170 illustrated in FIG. 2 formed through a subsequent process surrounds each of the plurality of photodiode 120a, 120b, and 120c regions.

이후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 포토 레지스트(180)를 마스크로 이용한 식각 공정을 실시하여 반도체 기판(110) 상에서 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 각각의 영역을 둘러싸도록 제 1 절연층(130) 내에 복수의 트렌치(172)를 형성한다. 여기서 복수의 트렌치(172) 각각은 수광 영역의 손실을 방지하기 위하여 소자 격리막(112)과 중첩되도록 형성된다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3C, an etching process using the photoresist 180 as a mask is performed to surround the regions of each of the photodiodes 120a, 120b, and 120c on the semiconductor substrate 110. A plurality of trenches 172 are formed in layer 130. Each of the plurality of trenches 172 is formed to overlap the device isolation layer 112 to prevent loss of the light receiving area.

이후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110) 전면에 제 1 절연층(130)의 제 1 굴절율과 상이한 제 2 굴절율을 가지는 투명 물질을 증착(도포)한 후, 경화시켜 광 차단층(170)을 형성한다. 즉, 제 1 절연층(130)을 식각하여 형성된 복수의 트렌치(172) 내에 광 차단층(170)이 매립되도록 형성한다. 여기서, 광 차단층(170)의 굴절율은 1.425∼1.445(바람직한 굴절율은 1.435)의 값을 가진다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3D, a transparent material having a second refractive index different from the first refractive index of the first insulating layer 130 is deposited (coated) on the entire surface of the semiconductor substrate 110, and then cured to form a light blocking layer. Form 170. That is, the light blocking layer 170 is embedded in the plurality of trenches 172 formed by etching the first insulating layer 130. Here, the refractive index of the light blocking layer 170 has a value of 1.425 to 1.445 (preferable refractive index is 1.435).

이후, 도 3e에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110) 상의 광 차단층(170)을 화학적 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing : CMP) 공정을 실시하여 트렌치(172)에 매립된 부분만 남기고 제거하여 제 1 절연층(130) 및 광 차단층(170)을 평탄화시킨다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3E, the light blocking layer 170 on the semiconductor substrate 110 may be removed by leaving a portion embedded in the trench 172 by performing a chemical mechanical polishing (CMP) process. 1 The insulating layer 130 and the light blocking layer 170 are planarized.

이후, 도 3f에 도시된 바와 같이, 포토 리쏘그래피 및 마스크를 이용한 식각 공정을 실시하여 제 1 절연층(130)의 일부분에 트렌치를 형성하고 전도성 물질(예를 들면, 알루미늄, 구리)을 매립하여 콘택(136) 형성한다. 또한, 콘택(136)과 중첩되도록 제 1 절연층(130) 상에 도시되지 않은 타 영역과 전기적으로 접속되는 금속 라인(134)을 형성한다.Thereafter, as illustrated in FIG. 3F, an etching process using photolithography and a mask is performed to form a trench in a portion of the first insulating layer 130 and to fill a conductive material (eg, aluminum or copper). Contact 136 is formed. In addition, a metal line 134 is formed on the first insulating layer 130 to be electrically connected to another region not shown on the first insulating layer 130 so as to overlap the contact 136.

여기서, 금속 라인(134) 및 컨택(136)은 도시되지 않은 로직 영역과 수광 영역을 전기적으로 접속시키는 역할을 수행한다.Here, the metal line 134 and the contact 136 serve to electrically connect the logic region and the light receiving region, which are not shown.

이후, 반도체 기판(110) 전면에 투명 물질을 증착(도포)한 후, 경화시켜 제 2 절연층(132)을 형성하여 상층을 평탄화 시킨다.Thereafter, a transparent material is deposited (coated) on the entire surface of the semiconductor substrate 110, and then cured to form a second insulating layer 132 to planarize the upper layer.

이후, 컬러필터층, 평탄화층 및 마이크로 렌즈를 형성하여 이미지 센서 반도체 소자의 제조를 완료한다.Thereafter, the color filter layer, the planarization layer, and the micro lens are formed to complete the manufacture of the image sensor semiconductor device.

앞선 설명에서는 광 차단층(170)과 제 2 절연층(132)을 별도의 공정으로 형성하는 것으로 설명하였으나,In the foregoing description, the light blocking layer 170 and the second insulating layer 132 have been formed as separate processes.

광 차단층(170)의 일부를 제거하는 공정 시 제거되는 광 차단층(170)의 두께를 조절하여 광 차단층(170)을 제 2 절연층(132)으로 대체할 수도 있다.The light blocking layer 170 may be replaced with the second insulating layer 132 by adjusting the thickness of the light blocking layer 170 that is removed during the process of removing a part of the light blocking layer 170.

제 2 절연층(132)을 별도로 형성할 시 제 2 절연층(132)의 굴절율은 제 1 절 연층(130) 및 광 차단층(170)의 굴절율 보다 높은 물질로 형성한다.When the second insulating layer 132 is separately formed, the refractive index of the second insulating layer 132 is formed of a material higher than that of the first insulation layer 130 and the light blocking layer 170.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 반도체 소자의 제조방법은 앞에서 설명한 제조방법을 통해, 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 상에 형성되는 제 1 절연층(130)과 상이한 굴절율을 가지는 광 차단층(170)을 복수의 포토 다이오드(120a, 120b, 120c) 영역 각각을 둘러싸도록 형성하여 인접한 픽셀간의 크로스토크 현상을 방지할 수 있다.In the method of manufacturing the image sensor semiconductor device according to the embodiment of the present invention, the light blocking layer having a refractive index different from that of the first insulating layer 130 formed on the photodiodes 120a, 120b, and 120c through the manufacturing method described above. The 170 may be formed to surround each of the photodiode regions 120a, 120b, and 120c to prevent crosstalk between adjacent pixels.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 불투명 또는 금속 물질로 광 차단 및 반사 영역을 형성하는 종래의 제조방법에 비하여 제조공정 시간을 줄일 수 있다.The manufacturing method of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention can reduce the manufacturing process time compared to the conventional manufacturing method of forming the light blocking and reflecting region with an opaque or metallic material.

본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법은 굴절율이 상이한 절연층과 광 차단층을 연속적인 공정으로 형성하여 증착 및 시각 공정에 많은 시간이 소요되는 금속 물질을 사용하는 종래의 제조방법에 비하여 제조 시간 및 비용을 절감하여 제조효율을 향상시킬 수 있다.In the method of manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, the insulating layer and the light blocking layer having different refractive indices are formed in a continuous process, compared to the conventional manufacturing method using a metal material that takes a long time for deposition and visual processes. It is possible to improve manufacturing efficiency by reducing manufacturing time and cost.

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

도 1은 일반적인 이미지 센서를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing a general image sensor.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시 예에 따른 반도체 소자의 제조방법을 나타내는 공정 단면도.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a semiconductor device in accordance with an embodiment of the present invention.

<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1, 100 : 이미지 센서 10 : 반도체 기판1, 100: image sensor 10: semiconductor substrate

20a, 120a : 포토 다이오드 12 : 소자 격리막20a, 120a: photodiode 12: device isolation film

30, 32, 130, 132 : 절연층 34, 134 : 금속 라인30, 32, 130, 132: insulating layer 34, 134: metal line

36, 136 : 컨택 40, 140 : 컬러필터36, 136: contact 40, 140: color filter

50, 150 : 평탄화층 60, 160 : 마이크로 렌즈50, 150: planarization layer 60, 160: micro lens

170 : 광 차단층 180 : 포토 레지스트170: light blocking layer 180: photoresist

Claims (9)

수광 영역 및 로직 영역을 포함하는 이미지 센서 반도체 소자에 있어서,An image sensor semiconductor device comprising a light receiving region and a logic region, 상기 수광 영역의 반도체 기판 상에 형성되어 자신에게 입사되는 광을 전기 신호를 변환하는 복수의 포토 다이오드와,A plurality of photodiodes formed on a semiconductor substrate in the light receiving region and converting light incident on the light into an electrical signal; 상기 복수의 포토 다이오드 각각을 분리시키는 소자 격리막과,An isolation layer for separating each of the plurality of photodiodes; 반도체 기판 전면 상에 투명 재질로 형성되어 제 1 굴절율을 가지는 제 1 절연층과,A first insulating layer formed of a transparent material on the entire surface of the semiconductor substrate and having a first refractive index; 상기 제 1 절연층을 관통하여 상기 복수의 포토 다이오드 각각을 감싸도록 상기 소자 격리막 상에 상기 소자 격리막의 폭으로 형성되고, 상기 포토 다이오드로 입사되는 광의 경로를 정의하는 제 2 굴절율을 가지는 투명 재질의 광 차단층과,A transparent material having a width of the device isolation layer formed on the device isolation layer so as to surround each of the plurality of photodiodes through the first insulating layer, and having a second refractive index defining a path of light incident on the photodiode. A light blocking layer, 상기 제 1 절연층 및 광 차단층 상에 형성되는 제 2 절연층과,A second insulating layer formed on the first insulating layer and the light blocking layer; 상기 제 2 절연층에 형성되어 상기 로직 영역과 전기적으로 접속되는 금속 라인과,A metal line formed on the second insulating layer and electrically connected to the logic region; 상기 제 1 절연층을 관통하여 상기 금속 라인과 타 영역을 전기적으로 접속시키는 컨택을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.And a contact penetrating the first insulating layer to electrically connect the metal line with another region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 절연층의 제 1 굴절율은 1.455∼1.465의 값을 가지며,The first refractive index of the first insulating layer has a value of 1.455 to 1.465, 상기 광 차단층의 제 2 굴절율은 1.425∼1.445의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.And a second refractive index of the light blocking layer has a value of 1.425 to 1.445. 삭제delete 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 광 차단층은 상기 제 1 절연층을 관통하는 트렌치에 매립되어 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.The light blocking layer is a semiconductor device, characterized in that formed in the trench penetrating the first insulating layer. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제 2 절연층의 굴절율은 상기 제 1 절연층 및 상기 광 차단층의 굴절율보다 높은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자.The refractive index of the second insulating layer has a value higher than the refractive index of the first insulating layer and the light blocking layer. 반도체 기판 상에 복수의 포토 다이오드 및 상기 복수의 포도 다이오드 각각을 분리시키는 소자 격리막을 형성하는 단계와,Forming a device isolation layer separating the plurality of photodiodes and the plurality of grape diodes on the semiconductor substrate, 상기 반도체 기판 상에 제 1 굴절율을 가지는 제 1 절연층을 형성하는 단계와,Forming a first insulating layer having a first refractive index on the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 상에서 마스크로 이용한 식각 공정을 실시하여 상기 소자 격리막 상에 상기 소자 격리막의 폭으로 형성되고, 복수의 포토 다이오드 각각의 영역을 둘러싸도록 상기 제 1 절연층에 복수의 트렌치를 형성하는 단계와,Forming a plurality of trenches in the first insulating layer so as to form a width of the device isolation layer on the device isolation layer and enclosing regions of each of the plurality of photodiodes by performing an etching process using the mask on the semiconductor substrate; , 상기 트렌치를 매립함과 아울러 상기 반도체 기판 전면에 상기 제 1 절연층과 상이한 제 2 굴절율을 가지는 투명 재질의 광 차단층을 형성하는 단계와,Filling the trench and forming a light blocking layer of a transparent material having a second refractive index different from the first insulating layer on the entire surface of the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 상에 화학적 기계적 연마 공정을 실시하여 상기 트렌치에 매립된 부분만 남기고 상기 광 차단층을 제거하는 단계와,Performing a chemical mechanical polishing process on the semiconductor substrate to remove the light blocking layer leaving only a portion embedded in the trench; 상기 반도체 기판 상에 제 2 절연층을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.And forming a second insulating layer on the semiconductor substrate. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 1 절연층의 제 1 굴절율은 1.455∼1.465의 값을 가지며,The first refractive index of the first insulating layer has a value of 1.455 to 1.465, 상기 광 차단층의 제 2 굴절율은 1.425∼1.445의 값을 가지도록 형성되는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The second refractive index of the light blocking layer is a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that formed to have a value of 1.425 ~ 1.445. 삭제delete 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 제 2 절연층의 굴절율을 상기 제 1 절연층 및 상기 광 차단층의 굴절율보다 높게 형성하는 것을 특징으로 하는 반도체 소자의 제조방법.The refractive index of the second insulating layer is formed higher than the refractive index of the first insulating layer and the light blocking layer.
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