KR101087391B1 - Method for manufacturing cmos image sensor - Google Patents
Method for manufacturing cmos image sensor Download PDFInfo
- Publication number
- KR101087391B1 KR101087391B1 KR1020050112395A KR20050112395A KR101087391B1 KR 101087391 B1 KR101087391 B1 KR 101087391B1 KR 1020050112395 A KR1020050112395 A KR 1020050112395A KR 20050112395 A KR20050112395 A KR 20050112395A KR 101087391 B1 KR101087391 B1 KR 101087391B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- pad nitride
- nitride film
- image sensor
- device isolation
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 104
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 49
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 49
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 33
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 11
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 abstract description 13
- 238000005498 polishing Methods 0.000 abstract description 6
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 abstract description 5
- 238000002513 implantation Methods 0.000 abstract description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract description 2
- 239000010408 film Substances 0.000 abstract 14
- 239000010409 thin film Substances 0.000 abstract 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 102000004129 N-Type Calcium Channels Human genes 0.000 description 1
- 108090000699 N-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003491 array Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000005465 channeling Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010295 mobile communication Methods 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 238000009279 wet oxidation reaction Methods 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
- H01L27/1463—Pixel isolation structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
- H01L21/32115—Planarisation
- H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
- H01L21/76224—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials
- H01L21/76237—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials introducing impurities in trench side or bottom walls, e.g. for forming channel stoppers or alter isolation behavior
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
- Element Separation (AREA)
Abstract
본 발명은 초기 패드 질화막의 두께를 확보하여 채널 스탑 영역을 형성하기 위한 격리 이온주입공정시 별도의 튜닝 공정없이 액티브 영역의 도펀트 주입에 따른 화소 간 간섭이 발생되는 것을 원천적으로 방지하고, CMP 공정 전 추가로 실시되는 포토공정 및 식각공정을 실시하지 않고도 균일성을 확보할 수 있는 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 기판 상에 패드 산화막 및 패드 질화막을 증착하는 단계와, 상기 패드 질화막, 상기 패드 산화막 및 상기 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치의 내측벽부와 저면부에 채널 스탑 영역을 형성하는 단계와, 상기 트렌치가 매립되도록 소자 분리막용 절연막을 증착하는 단계와, 상기 소자 분리막용 절연막과 상기 패드 질화막 간의 고선택비를 갖는 슬러리를 이용한 평탄화 공정을 실시하여 선택적으로 상기 소자 분리막용 절연막을 연마하는 단계와, 전면 식각공정을 실시하여 상기 패드 질화막과 상기 소자 분리막용 절연막을 평탄화하는 단계와, 상기 패드 질화막을 제거하여 소자 분리막을 형성하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 제공한다. The present invention fundamentally prevents inter-pixel interference due to dopant implantation in the active region without a separate tuning process in the isolation ion implantation process for securing the thickness of the initial pad nitride film to form the channel stop region, and before the CMP process. In order to provide a method for manufacturing a CMOS image sensor that can ensure uniformity without performing a photo process and an etching process to be performed further, the present invention comprises the steps of depositing a pad oxide film and a pad nitride film on a substrate; Forming a trench by etching the pad nitride film, the pad oxide film, and the substrate, forming a channel stop region at an inner wall portion and a bottom surface of the trench, and forming an insulating layer for an isolation layer so that the trench is buried. Depositing a film having a high selectivity between the insulating film for device isolation and the pad nitride film; Selectively polishing the insulating film for device isolation by performing a planarization process using a thin film, and planarizing the pad nitride film and the insulation film for the device isolation film by performing an entire surface etching process, and removing the pad nitride film to remove the device isolation film. It provides a method of manufacturing a CMOS image sensor comprising the step of forming a.
CMOS 이미지 센서, 채널 스탑 영역, HDP 산화막, 격리 이온주입, 에치백 CMOS image sensor, channel stop region, HDP oxide, isolation ion implantation, etch back
Description
도 1은 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소(pixel)를 도시한 회로도.1 is a circuit diagram illustrating a unit pixel of a general CMOS image sensor.
도 2는 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소 중 포토 다이오드 및 트랜스퍼 트랜지스터를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a photodiode and a transfer transistor among unit pixels of a general CMOS image sensor.
도 3a 내지 도 3g는 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조공정을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도.3A to 3G are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a CMOS image sensor according to the prior art.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도.4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a preferred embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10, 110 : 기판 11, 111 : 패드 산화막10, 110:
12, 112 : 패드 질화막 12a : 패드 질화막 패턴12, 112:
13 : 포토레지스트 패턴 16, 113 : 트렌치13:
18, 116 : 채널 스탑 영역 19, 117 : HDP 산화막18, 116:
19a, 117a : 소자 분리막 114 : 월 산화막19a and 117a: device isolation layer 114: month oxide film
본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로, 특히 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서(image sensor)의 소자 분리막 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근들어 디지털 카메라(digital camera)는 인터넷을 이용한 영상통신의 발전과 더불어 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 더욱이, 카메라가 장착된 PDA(Personal Digital Assistant), IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000), CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기 등과 같은 이동통신단말기의 보급이 증가됨에 따라 소형 카메라 모듈의 수요가 증가하고 있다. Recently, the demand of digital cameras is exploding with the development of video communication using the Internet. Moreover, the demand for small camera modules increases as the popularity of mobile communication terminals such as PDAs equipped with cameras, International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000), Code Division Multiple Access (CDMA) terminals, etc. increases. Doing.
카메라 모듈로는 기본적인 구성요소가 되는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서를 이용한 이미지 센서 모듈이 널리 보급되어 사용되고 있다. 이미지 센서는 칼라 이미지를 구현하기 위하여 외부로부터 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지부 상부에 칼라필터가 정렬되어 있다. 이러한 칼라필터 어레이(Color Filter Array, CFA)는 레드(Red; R), 그린(Green; G) 및 블루(Blue; B) 또는, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 칼라로 이루어진다. 통상적으로, CMOS 이미지 센서의 칼라필터 어레이에는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 3가지 칼라가 많이 사용 된다. As a camera module, an image sensor module using a Charge Coupled Device (CCD) or a Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) image sensor, which are basic components, is widely used. The image sensor is arranged on the upper part of the light sensing unit for generating and accumulating photocharges from the outside to implement a color image. Such color filter arrays (CFAs) are red (R), green (G) and blue (B), or yellow, magenta, and cyan. It consists of a branch collar. Typically, three colors of red (R), green (G), and blue (B) are frequently used in the color filter array of the CMOS image sensor.
이러한 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 전술한 바와 같이 CCD와 CMOS 이미지 센서가 개발되어 널리 상용화되어 있다. CCD는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이다. 반면, CMOS 이미지 센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고, 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자이다. Such an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. As described above, a CCD and a CMOS image sensor have been developed and widely commercialized. A CCD is a device in which charge carriers are stored and transported in a capacitor while individual metal-oxide-silicon (MOS) capacitors are in close proximity to each other. CMOS image sensors, on the other hand, use CMOS technology that uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits to make MOS transistors as many as the number of pixels. It is a device employing the method.
그러나, CCD는 구동방식이 복잡하고 전력소모가 많으며, 마스크 공정 수가 많이 필요하여 공정이 복잡하고, 시스날 프로세싱(signal processing) 회로를 CCD 칩 내에 구현할 수 없어 원칩(one chip)화가 곤란하다는 여러 단점이 있는 바, 최근에는 이러한 CCD의 단점을 극복하기 위하여 서브 마이크론(sub-micron) CMOS 제조기술을 이용한 CMOS 이미지 센서의 개발에 대한 연구가 열정적으로 이루어지고 있다. However, CCD has many disadvantages such as complicated driving method, high power consumption, high number of mask processes, complicated process, and difficult to implement one chip because signal processing circuit cannot be implemented in CCD chip. Recently, researches on the development of CMOS image sensors using sub-micron CMOS manufacturing techniques have been enthusiastically conducted to overcome the disadvantages of the CCD.
CMOS 이미지 센서는 단위 화소(pixel) 내에 포토 다이오드(photo diode)와 MOS 트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 차례로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, CMOS 제조기술을 이용하므로 전력 소모도 적고, 마스크 수도 대략 2O개 정도로 30~40개의 마스크가 필요한 CCD 공정에 비해 공정이 매우 단순하며, 여러 신호 처리 회로와 원칩화가 가능하여 차세대 이미지 센서로 각광을 받고 있다. The CMOS image sensor forms an image by forming a photo diode and a MOS transistor in a unit pixel and sequentially detects a signal in a switching method. Since the CMOS manufacturing technology is used, the power consumption is low and the number of masks is approximately. The process is very simple compared to CCD process that requires 30 to 40 masks, and it is possible to make various signal processing circuits and one chip.
도 1은 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소(pixel)를 도시한 회로도이다. 여기서는 일례로 4-T(Transistor) 구조를 갖는 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 도시하였다. 1 is a circuit diagram illustrating a unit pixel of a general CMOS image sensor. Here, as an example, a unit pixel of a CMOS image sensor having a 4-T (transistor) structure is illustrated.
도 1에 도시된 바와 같이, CMOS 이미지 센서는 하나의 포토 다이오드(Photo Diode, PD)와 4개의 MOS 트랜지스터로 이루어진다. 4개의 MOS 트랜지스터는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 드라이브 트랜지스터(MD) 및 셀렉터 트랜지스터(Sx)로 이루어진다. 단위 화소 외부에는 출력신호를 독출할 수 있도록 로드(load) 트랜지스터가 형성된다. 미설명된 도면부호 'Cfd'는 플로팅 확산의 캐패시턴스를 나타낸다. As shown in FIG. 1, a CMOS image sensor includes one photo diode (PD) and four MOS transistors. The four MOS transistors include a transfer transistor Tx, a reset transistor Rx, a drive transistor MD, and a selector transistor Sx. A load transistor is formed outside the unit pixel to read an output signal. Unexplained reference 'Cfd' indicates the capacitance of the floating diffusion.
이러한 CMOS 이미지 센서의 단위 화소의 단면도가 도 2에 도시되었다. 도 2에는 설명의 편의를 위해 포토 다이오드와 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)만을 도시하였다. A cross-sectional view of the unit pixel of such a CMOS image sensor is shown in FIG. In FIG. 2, only the photodiode and the transfer transistor Tx are shown for convenience of description.
도 2에 도시된 바와 같이, CMOS 이미지 센서는 소자 분리막(19a), 게이트 전극(22), 포토 다이오드를 구성하는 n- 도핑영역(23) 및 p0 도핑영역(25)을 포함한다. 또한, 소자 분리막(19a)의 하부에는 단위 화소간의 간섭(cross talk)을 방지하기 위해 격리 이온주입공정을 실시하여 n채널 스탑(n-type channel stop) 영역(18)을 형성한다. As shown in FIG. 2, the CMOS image sensor includes an
이하에서는 도 3a 내지 도 3g를 참조하여 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서 의 n채널 스탑 영역(18)을 포함하는 소자 분리막(19a)의 형성방법을 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of forming the
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(10) 상에 패드 산화막(11)과 패드 질화막(12)을 순차적으로 형성한다. First, as shown in FIG. 3A, the
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 포토공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(13)을 형성한 후 이 포토레지스트 패턴(13)을 식각 마스크로 이용한 식각공정(14)을 실시하여 노출되는 패드 질화막(12)을 식각한다. 이로써, 패드 질화막 패턴(12a)이 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 3B, after forming the
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 스트립 공정을 통해 포토레지스트 패턴(13)을 제거한 후 패드 질화막 패턴(112a)을 하드 마스크로 이용한 식각공정(15)을 실시하여 기판(10)을 목표치 깊이로 식각한다. 이로써, 트렌치(trench, 16)가 형성된다.3C, after removing the
이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, n채널 스탑 영역용 격리 이온주입공정(17)을 실시하여 트렌치(16) 내측면의 기판(10)에 n채널 스탑 영역(18)을 형성한다. Next, as shown in FIG. 3D, the isolation ion implantation process 17 for the n-channel stop region is performed to form the n-
이어서, 도 3e에 도시된 바와 같이, 트렌치(16)가 매립되도록 HDP(High Density Plasma) 산화막(19)을 증착한다. Subsequently, as shown in FIG. 3E, a high density plasma (HDP)
이어서, 포토공정과 식각공정을 실시하여 HDP 산화막(19) 증착 후 단차가 상대적으로 높은 부위를 선택적으로 식각하여 비교적 균일한 단차를 갖는 HDP 산화막(19)을 형성한다. Subsequently, a photo process and an etching process are performed to selectively etch portions having a relatively high level after deposition of the
이처럼, 포토공정 및 식각공정을 실시하는 이유는 HDP 산화막(19) 증착 후 셀 어레이 영역 및/또는 셀을 구동시키기 위한 로직(logic) 소자가 형성되는 로직영역 간에 단차가 발생되는데, 이러한 단차가 그대로 존재하는 상태에서 후속 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하는 경우 균일성을 확보하기가 어렵기 때문이다. As such, the reason for performing the photo process and the etching process is that a step occurs between the cell array region and / or a logic region where a logic element for driving the cell is formed after the
이어서, 도 3f에 도시된 바와 같이, CMP 공정(20)을 실시하여 HDP 산화막(19)을 평탄화한다. 이로써, HDP 산화막(19)은 평탄화되어 트렌치(16) 내부에 고립된다. Next, as shown in FIG. 3F, the
이어서, 도 3g에 도시된 바와 같이, 산화막과 질화막 간의 식각 선택비를 이용한 식각공정(21)을 실시하여 선택적으로 패드 질화막 패턴(12a)을 제거한다. 이로써, 소자 분리막(19a)이 형성된다. Subsequently, as illustrated in FIG. 3G, the
상기에서 설명한 바와 같이 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법에서 n채널 스탑 영역(18)을 형성하기 위한 격리 이온주입공정은 패드 질화막 패턴(12a)을 이온주입마스크로 이용하여 실시한다. 이로써, 격리 이온주입공정시 도펀트(dopant)가 액티브 영역에 이온주입되지 않고, 트렌치(16)의 내측벽과 저부면에만 주입되도록 하여 화소 간 누설전류의 흐름이 생기는 것을 방지하는 역할을 한다. As described above, the isolation ion implantation process for forming the n-
예컨대, 격리 이온주입공정시 패드 질화막 패턴(12a)의 두께가 낮은 경우 액티브 영역에도 도펀트가 주입되고, 이로 인하여 채널링(channeling)이 발생하여 소자 동작 특성에 영향을 줄 수 있다. 즉, 트렌치(16) 형성 후 잔류되는 패드 질화막 패턴(12a)의 두께가 낮은 경우에는 격리 이온주입공정시 이온주입에너지를 튜닝하여 낮추어야 하고, 이로 인해 화소 간 간섭(cross-talk)의 문제를 유발할 수 있다. 따라서, 패드 질화막 패턴(12a)의 두께를 일정 두께 이상으로 제어하는 것이 필요하다. For example, in the isolation ion implantation process, when the thickness of the pad
반면, 도 3f에 도시된 바와 같이 CMP 공정(20) 후 잔류되는 패드 질화막 패턴(12a)의 두께가 두꺼운 경우에는 도 3g에서 소자 분리막(19a)이 두껍게 프로파일되고, 이로 인하여 후속 게이트 전극의 플로팅 게이트를 정의하기 위한 식각공정과, 게이트 전극의 양측벽에 LDD(Lightly Doped Drain) 스페이서를 형성하기 위한 식각공정시 단차에 의해 소자 분리막(19a) 영역에서 폴리 실리콘막과 질화막 등이 제거되지 않아 소자의 특성을 저하시키는 문제를 발생할 수 있다. 따라서, CMP 공정(20) 후 잔류되는 패드 질화막 패턴(12a)의 두께를 낮게 제어하는 것이 필요하다.On the other hand, when the thickness of the pad
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 다음과 같은 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, has the following object.
먼저, 본 발명은 초기 패드 질화막의 두께를 확보하여 채널 스탑 영역을 형성하기 위한 격리 이온주입공정시 별도의 튜닝 공정없이 액티브 영역의 도펀트 주입에 따른 화소 간 간섭이 발생되는 것을 원천적으로 방지할 수 있는 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. First, the present invention can fundamentally prevent the inter-pixel interference due to the dopant implantation of the active region without a separate tuning process in the isolation ion implantation process to secure the thickness of the initial pad nitride film to form the channel stop region. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a CMOS image sensor.
또한, 본 발명은 CMP 공정 전 추가로 실시되는 포토공정 및 식각공정을 실시하지 않고도 균일성을 확보할 수 있는 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 제공하는데 다른 목적이 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a CMOS image sensor that can ensure uniformity without performing a photo process and an etching process that are additionally performed before the CMP process.
또한, 본 발명은 소자 분리막의 두께를 목표치 두께로 제어하여 후속 공정의 안정화를 도모할 수 있는 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a CMOS image sensor that can control the thickness of the device isolation film to a target thickness to stabilize the subsequent process.
상기 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 기판 상에 패드 산화막 및 패드 질화막을 증착하는 단계와, 상기 패드 질화막, 상기 패드 산화막 및 상기 기판을 식각하여 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치의 내측벽부와 저면부에 채널 스탑 영역을 형성하는 단계와, 상기 트렌치가 매립되도록 소자 분리막용 절연막을 증착하는 단계와, 상기 소자 분리막용 절연막과 상기 패드 질화막 간의 고선택비를 갖는 슬러리를 이용한 평탄화 공정을 실시하여 선택적으로 상기 소자 분리막용 절연막을 연마하는 단계와, 전면 식각공정을 실시하여 상기 패드 질화막과 상기 소자 분리막용 절연막을 평탄화하는 단계와, 상기 패드 질화막을 제거하여 소자 분리막을 형성하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a trench by depositing a pad oxide film and a pad nitride film on a substrate, etching the pad nitride film, the pad oxide film, and the substrate to form a trench, and forming the trench. Forming a channel stop region at an inner wall portion and a bottom surface of the insulating layer; depositing an insulating film for device isolation to fill the trench; and using a slurry having a high selectivity between the insulating film for device isolation and the pad nitride film. Performing a planarization process to selectively polish the insulating film for the device isolation layer, performing a front surface etching process to planarize the pad nitride film and the device isolation film, and removing the pad nitride film to form the device isolation film It provides a method for manufacturing a CMOS image sensor comprising the steps.
또한, 상기 평탄화 공정시 상기 소자 분리막용 절연막은 과도 연마되어 상기 패드 질화막이 돌출되도록 상기 패드 질화막의 높이보다 낮게 형성된다. In addition, during the planarization process, the insulating film for the device isolation layer is excessively polished to be lower than the height of the pad nitride film so that the pad nitride film protrudes.
바람직하게, 상기 평탄화 공정은 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정으로 실시한다.Preferably, the planarization process is performed by a chemical mechanical polishing (CMP) process.
또한, 상기 전면 식각공정시 상기 패드 질화막과 상기 소자 분리막용 절연막을 식각하여 평탄화한다. In addition, during the entire surface etching process, the pad nitride layer and the insulation layer for the device isolation layer are etched and planarized.
바람직하게, 상기 전면 식각공정은 에치백(etch back) 또는 블랭켓(blanket) 공정으로 실시한다. Preferably, the front etch process is performed by an etch back or blanket process.
바람직하게, 상기 소자 분리막용 절연막은 HDP(High Density Plasma) 산화막이다. Preferably, the insulating film for the device isolation film is an HDP (High Density Plasma) oxide film.
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 있어서, 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 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. In addition, the same reference numerals throughout the specification represent the same components.
실시예Example
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도이다. 도 4a 내지 도 4f에는 설명의 편의를 위해 채널 스탑 영역을 포함한 소자 분리막 형성공정에 대해서만 도시하였다. 4A to 4F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a preferred embodiment of the present invention. 4A to 4F, only the device isolation layer forming process including the channel stop region is illustrated for convenience of description.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(110) 상에 패드 산화막(111)과 패드 질화막(112)을 순차적으로 형성한다. 이때, 기판(110)은 P+ 영역과 P-에피층이 적층된 구조로 이루어진다. 또한, 패드 질화막(112)은 1600~1800Å 정도의 두께, 바람직하게는 1700Å의 두께로 형성한다. First, as shown in FIG. 4A, the
이어서, STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 기판(110) 내에 트렌치(113)를 형성한다. Next, a trench trench isolation (STI) process is performed to form the
이어서, 트렌치(113) 내부면에 건식 또는 습식산화공정을 실시하여 월 산화막(wall oxide, 114)을 형성한다. 이러한 월 산화막(114)은 트렌치(113)를 형성하기 위한 식각공정시 손상을 입은 트렌치(113)의 내부면을 보상하고, 트렌치(113)의 저부 및 상부 모서리 부위를 라운딩(rounding)처리하여 후속 공정 진행의 편리성과 누설전류와 같은 동작 특성을 저하시키는 문제를 원전적으로 방지하기 위하여 형성한다. Subsequently, a dry or wet oxidation process is performed on the inner surface of the
이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 격리 이온주입공정(115)을 실시하여 트렌치(113)의 내측면 및 저면부에 채널 스탑 영역(116)을 형성한다. 이때, 월 산화막(114)은 스크린 산화막(screen oxide)으로 기능하여 기판(110)의 손상을 최소화한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 4B, an isolation
이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 트렌치(113) 내부에 공극(void)이 발생 되지 않도록 소자 분리막용 절연막으로 매립 특성이 우수한 HDP 산화막(117)을 증착한다. Subsequently, as shown in FIG. 4C, an
이어서, 도 4d에 도시된 바와 같이, 평탄화 공정(118)을 실시하여 선택적으로 HDP 산화막(117)을 평탄화한다. 이때, 평탄화 공정(118)은 CMP 공정으로 실시한다. 여기서, CMP 공정은 질화막과 산화막 간의 고선택비를 갖는 슬러리를 이용하여 선택적으로 HDP 산화막(117)을 연마한다. 즉, 질화막에 비해 산화막에 대한 연마율이 높은 슬러리를 이용하여 동도면에서와 같이 HDP 산화막(117)을 과도 연마시킨다. 이로써, HDP 산화막(117)은 패드 질화막(12)보다 낮은 두께를 갖도록 프로파일된다. Next, as shown in FIG. 4D, the
예컨대, 상기 CMP 공정은 하기의 표1과 같이 실시한다. For example, the CMP process is performed as shown in Table 1 below.
HS1100H (slurry)
pressure)Membrane pressure (membrane)
pressure)
이어서, 도 4e에 도시된 바와 같이, 에치백(etch back) 또는 블랭켓(blanket)과 같은 전면 식각공정(119)을 실시하여 패드 질화막(112)과 HDP 산화막(117)을 식각한다. 이때, 전면 식각공정(119)시 타겟(target)은 300~1100Å의 범위 내로 설정하며, 이러한 타겟은 HDP 산화막(117) 식각 타겟을 기준으로 하여 설정한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 4E, the front
예컨대, 상기 전면 식각공정(119)은 60CF4/40CHF3/15OOAr를 이용하여 1000~1500mTorr의 압력과, 400~450Ws의 소스 파워와, 상온~50℃의 온도에서 약 45"(분) 동안 실시한다. 이때, 공정시간은 상기 STI CMP 공정 후 액티브 잔막에 따라 적절히 변경될 수 있다. For example, the
이어서, 도 4f에 도시된 바와 같이, 인산(H3P04)을 이용한 습식식각공정(120)을 실시하여 패드 질화막(112)을 제거한다. 이로써, 동도면에서와 같은 프로파일을 갖는 소자 분리막(117a)이 형성된다. Subsequently, as shown in FIG. 4F, the
상기에서 설명한 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법에서는 도 4d에 도시된 바와 같이 CMP 공정(118)을 질화막과 산화막 간의 고선택비를 갖는 슬러리를 이용하여 선택적으로 HDP 산화막(117)을 연마한 후, 도 4e에 도시된 바와 같이 에치백 또는 블랭켓과 같은 전면 식각공정(119)을 실시하여 패드 질화막(112)을 식각하고, 이를 통해 균일성을 확보함으로써 종래기술에서와 같이 CMP 공정 전 별도의 포토공정 및 식각공정을 진행할 필요가 없이 공정을 단순화할 수 있다. As described above, in the method of manufacturing the CMOS image sensor according to the preferred embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4D, the
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 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. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.
첫째, 초기 패드 질화막의 두께를 확보하여 채널 스탑 영역을 형성하기 위한 격리 이온주입공정시 별도의 튜닝 공정없이 액티브 영역의 도펀트 주입에 따른 화소 간 간섭이 발생되는 것을 원천적으로 방지하여 소자의 특성을 개선시킬 수 있다. First, in isolation ion implantation process to secure the thickness of the initial pad nitride layer to prevent the inter-pixel interference due to dopant implantation in the active region without additional tuning process, thereby improving device characteristics You can.
둘째, CMP 공정을 통해 선택적으로 HDP 산화막을 연마한 후 에치백과 같은 전면 식각공정을 실시하여 패드 질화막을 식각하여 소자 분리막의 두께를 목표치 두께로 제어함으로써 종래기술에서와 같이 CMP 공정 전에 별도의 포토공정 및 식각공정을 실시하지 않고서도 균일성을 확보할 수 있어 소자의 격리특성과 공정을 단순화할 수 있다. Second, after polishing the HDP oxide film selectively through the CMP process, the entire surface etching process such as etch back is performed to etch the pad nitride layer to control the thickness of the device isolation layer to a target thickness, so that a separate photo process is performed before the CMP process as in the prior art. Uniformity can be ensured without performing an etching process, and the isolation characteristics and the process of the device can be simplified.
셋째, 에치백과 같은 전면 식각공정을 통해 소자 분리막의 두께를 제어함으로써 후속 공정, 즉 게이트 전극의 식각공정 및 LDD 식각공정을 안정화시킬 수 있다. Third, by controlling the thickness of the device isolation layer through a front surface etching process such as an etch back, it is possible to stabilize the subsequent process, that is, the etching process of the gate electrode and the LDD etching process.
결국, CMOS 이미지 센서의 동작 특성을 개선시켜 수율을 높이는 효과가 있다.As a result, it is possible to improve the operating characteristics of the CMOS image sensor to increase the yield.
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050112395A KR101087391B1 (en) | 2005-11-23 | 2005-11-23 | Method for manufacturing cmos image sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050112395A KR101087391B1 (en) | 2005-11-23 | 2005-11-23 | Method for manufacturing cmos image sensor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070054419A KR20070054419A (en) | 2007-05-29 |
KR101087391B1 true KR101087391B1 (en) | 2011-11-25 |
Family
ID=38276229
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050112395A KR101087391B1 (en) | 2005-11-23 | 2005-11-23 | Method for manufacturing cmos image sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101087391B1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10910266B2 (en) | 2018-08-20 | 2021-02-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
-
2005
- 2005-11-23 KR KR1020050112395A patent/KR101087391B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US10910266B2 (en) | 2018-08-20 | 2021-02-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US11361995B2 (en) | 2018-08-20 | 2022-06-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20070054419A (en) | 2007-05-29 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9443892B2 (en) | Image sensor and method of forming the same | |
US9553119B2 (en) | Methods of forming an image sensor | |
TWI520319B (en) | Semiconductor device and method for fabricating the same | |
US7964426B2 (en) | Solid-state image pickup device and manufacturing method thereof | |
US8017425B2 (en) | Method for fabricating an image sensor capable of increasing photosensitivity | |
KR100801053B1 (en) | Method of isolating a device and method of forming an image device using the same | |
US20060273355A1 (en) | CMOS image sensor and method for manufacturing the same | |
US20080157141A1 (en) | Cmos device and method of manufacturing the same | |
US20070063299A1 (en) | CMOS image sensor and method of manufacturing the same | |
JP5358064B2 (en) | CMOS image sensor and manufacturing method thereof | |
US20100285630A1 (en) | Method of manufacturing an image sensor having improved anti-reflective layer | |
US20070148846A1 (en) | Image Sensor and Method of Manufacturing the Same | |
US20080210992A1 (en) | Cmos image sensor and method of manufacturing the same | |
JP2005347325A (en) | Solid-state imaging device and its manufacturing method | |
US20100062559A1 (en) | Methods of manufacturing image sensors having shielding members | |
CN109192741B (en) | Method for forming back side illumination type image sensor | |
JP2010251388A (en) | Method of manufacturing solid-state imaging device, solid-state imaging device, and electronic apparatus | |
KR101087391B1 (en) | Method for manufacturing cmos image sensor | |
KR100461973B1 (en) | Method for fabricating CMOS image sensor | |
US20080070420A1 (en) | Method of fabricating image sensor | |
KR100718776B1 (en) | Method for manufacturing cmos image sensor | |
KR100651578B1 (en) | Forming method of field oxide in image sensor using double pad | |
KR20050062143A (en) | Isolation method of cmos image sensor in pixel area | |
KR20040065328A (en) | CMOS image sensor having trench filled up with selective grown silicon layer and method for fabricating thereof | |
KR20070064856A (en) | Method for manufacturing image sensor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
N231 | Notification of change of applicant | ||
A201 | Request for examination | ||
N231 | Notification of change of applicant | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20141030 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20150930 Year of fee payment: 5 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20161028 Year of fee payment: 6 |
|
FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170929 Year of fee payment: 7 |
|
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |