KR20020059120A - Method for fabricating cmos image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체소자의 CMOS 이미지 센서(Image Sensor) 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 CMOS 이미지 센서의 Al배선층 형성 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a CMOS image sensor of a semiconductor device, and more particularly, to a method for forming an Al wiring layer of a CMOS image sensor.
반도체 소자 집적화 됨에 따라 각 소자들간의 콘택 부위에서의 공간적인 마진, 예컨대 이미지 센서의 Al배선층을 형성하기 위한 콘택에서의 갭필(Gap fill) 및 하지층과의 콘택저항에 의한 이미지 센서의 특성 열화가 발생하게 된다.As semiconductor devices are integrated, the characteristics of the image sensor are deteriorated due to spatial margins at the contact areas between the devices, for example, gap fills and contact resistances of the contacts to form Al wiring layers of the image sensor. Will occur.
이러한 문제를 해결하기 위해, 예컨대 CMOS 이미지 센서에서 양호한 화상 데이타를 얻기 위한 균일한 픽셀(Pixel)과 Al 등의 금속 배선층과의 접촉저항을 가질 수 있도록 하는 CMOS 이미지 센서에 적절한 배선층 형성 공정이 필요하게 된다.In order to solve this problem, a suitable wiring layer forming process is required for a CMOS image sensor that can have a contact resistance between a uniform pixel and a metal wiring layer such as Al, for example, to obtain good image data from the CMOS image sensor. do.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조 공정을 도시한 도면이다.1A to 1C are diagrams illustrating a manufacturing process of a CMOS image sensor according to the related art.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이 반도체 기판(10) 상에 소정의 도전패턴(11)을 형성한 후, 상기 도전패턴(11) 상에 BPSG(Boro Phospho Silicate Glass)를 증착한다. 이어서, 상기 증착된 BPSG를 고온의 열처리에 의해 플로우시켜 상부가 균일한 BPSG막(12)을 상기 타포로지를 따라서 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, a predetermined conductive pattern 11 is formed on the semiconductor substrate 10, and then BPSG (Boro Phospho Silicate Glass) is deposited on the conductive pattern 11. Subsequently, the deposited BPSG is flowed by a high temperature heat treatment to form a BPSG film 12 having a uniform top portion along the tarpaulin.
다음으로, 도 1b에 도시된 바와 같이 소정의 마스크 공정에 의한 식각공정을 통하여 상기 BPSG막(12)을 선택적으로 식각하여 콘택홀(도시하지 않음)을 형성한다. 이어서, 결과물 상에 스퍼터법(Sputtering)을 이용하여 베리어 메탈인 Ti/TiN막(13)을 형성한 후, Al 배선층(14)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 1B, a contact hole (not shown) is formed by selectively etching the BPSG film 12 through an etching process using a predetermined mask process. Subsequently, after forming the Ti / TiN film 13 which is a barrier metal on the resultant by sputtering, the Al wiring layer 14 is formed.
다음으로, 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 Al 배선층(14)을 소정의 마스크 공정을 통하여 패턴을 형성한다.Next, as shown in FIG. 1C, the Al wiring layer 14 is formed through a predetermined mask process.
그러나, 전술한 바와 같이 이루어지는 종래의 이미지 센서 제조 방법은, 다음과 같은 문제점이 발생한다.However, the conventional image sensor manufacturing method made as described above has the following problems.
첫번째로, 도면부호 '15'와 같은 갭필 문제가 발생하게 된다.First, a gap fill problem such as '15' occurs.
두번째로, 고집적화에 따라 상기 콘택의 사이즈가 작아지므로, 상기 Al배선 층(14)의 단차피복성(Step coverage)이 상기 콘택부분에서 열화됨으로써, 각 픽셀에 대한 콘택저항이 불균일하게 된다. 따라서, 빛 에너지를 감지하여 데이타 코드를 산출하는 이미지 센서에는 치명적인 화상 결함을 가져오게 된다.Second, since the size of the contact becomes smaller due to high integration, the step coverage of the Al wiring layer 14 is degraded in the contact portion, resulting in uneven contact resistance for each pixel. Thus, a fatal image defect is caused in an image sensor that detects light energy and generates a data code.
본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 이미지 센서의 금속 배선 시의 갭필과 접촉저항을 최소화시키기에 적합한 이미지 센서 제조 방법을 제공함에 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the problems of the prior art, and an object thereof is to provide a method for manufacturing an image sensor suitable for minimizing gap fill and contact resistance during metal wiring of an image sensor.
도 1a 내지 도 1c는 종래기술에 따른 이미지 센서 제조 공정을 도시한 도면,1a to 1c is a view showing an image sensor manufacturing process according to the prior art,
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서 제조 공정을 도시한 도면,2A to 2D illustrate a CMOS image sensor manufacturing process according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서를 도시한 도면.3 illustrates a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings
20 : 반도체 기판20: semiconductor substrate
21 : 도전패턴21: conductive pattern
22 : BPSG막22: BPSG film
23 : 접착층23: adhesive layer
24 : 텅스텐막24: tungsten film
25 : Al배선층25: Al wiring layer
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 씨모스 이미지 센서 제조방법에 있어서, 소정 공정이 완료된 반도체 기판 상에 BPSG막을 형성하는 제1단계; 상기 BPSG막을 식각하여 콘택홀을 형성한 후, 결과물 전면에 접착층을 형성하는 제2단계; 상기 접착층 상에 화학기상증착법에 의한 텅스텐막을 상기 콘택홀 내부를 메우도록 형성하되, 전체 금속배선 두께의 일부가 되도록하는 제3단계; 및 상기 텅스텐막 상에 Al배선층을 형성하되, 상기 전체 금속배선 두께의 나머지 일부가 되도록하는 제4단계를 포함한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a CMOS image sensor manufacturing method comprising: a first step of forming a BPSG film on a semiconductor substrate on which a predetermined process is completed; Forming a contact hole by etching the BPSG film, and then forming an adhesive layer on the entire surface of the resultant material; A third step of forming a tungsten film by chemical vapor deposition on the adhesive layer to fill the inside of the contact hole, wherein the tungsten film is formed to be a part of the entire metal wiring thickness; And forming an Al wiring layer on the tungsten film, and forming a remaining portion of the thickness of the entire metal wiring.
또한, 본 발명은 이미지 센서 제조 방법에 있어서, 소정 공정이 완료된 반도체 기판 상에 BPSG막을 형성하는 제1단계; 상기 BPSG막을 식각하여 콘택홀을 형성한 후, 결과물 전면에 접착층을 형성하는 제2단계; 및 상기 접착층 상에 화학기상증착법에 의한 텅스텐막 만을 이용하여 상기 콘택홀 내부를 메우도록 금속배선층을 형성하는 제3단계를 포함한다.The present invention also provides a method of manufacturing an image sensor, comprising: a first step of forming a BPSG film on a semiconductor substrate on which a predetermined process is completed; Forming a contact hole by etching the BPSG film, and then forming an adhesive layer on the entire surface of the resultant material; And a third step of forming a metal wiring layer on the adhesive layer so as to fill the inside of the contact hole using only a tungsten film by chemical vapor deposition.
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 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, the preferred 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. .
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법을 도시한 도면이다.2A to 2D illustrate a method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
또한, 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법을 도시한 도면이다.3 is a diagram illustrating a manufacturing method of an image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이 반도체 기판(20) 상에 도전패턴(21)을 형성한 후, 상기 결과물 전면에 BPSG를 증착한다. 이어서, 상기 고온의 열처리를 통해 상기 BPSG를 상기 타포로지를 따라 균일한 막을 갖는 BPSG막(22)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, the conductive pattern 21 is formed on the semiconductor substrate 20, and then BPSG is deposited on the entire surface of the resultant product. Subsequently, the BPSG film 22 having the uniform film along the tarpaulin is formed through the high temperature heat treatment.
다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 BPSG막(22)을 소정의 마스크 공정을 통한 패턴 형성 및 선택적 식각을 통해 콘택홀(도시하지 않음)을 형성한다. 이어서, 상기 결과물 전면에 스퍼터법을 이용하여 접착층(23)을 형성하는 바, 상기 접착층(23)은 확산방지의 역할을 동시에 할 수 있는 Ti와 TiN이 적층된 구조로 형성한다.Next, as shown in FIG. 2B, a contact hole (not shown) is formed through pattern formation and selective etching of the BPSG film 22 through a predetermined mask process. Subsequently, the adhesive layer 23 is formed on the entire surface of the resultant using a sputtering method, and the adhesive layer 23 is formed in a structure in which Ti and TiN are laminated, which may simultaneously serve as diffusion prevention.
다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이 상기 접착층(23) 상에 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition; CVD)을 이용하여 텅스텐(W)막(24)과 Al배선층(25)을 차례로 증착한다.Next, as illustrated in FIG. 2C, a tungsten (W) film 24 and an Al wiring layer 25 are sequentially deposited on the adhesive layer 23 using chemical vapor deposition (CVD).
구체적으로, 상기 텅스텐막(24)은 전체 금속 배선 두께의 1/2에 해당하는 만큼만을 화학기상증착법(CVD)으로 증착하여 금속콘택에 대한 갭필을 실시하고 나머지 1/2두께는 Al 배선층(25)으로 적층되도록 한다.Specifically, the tungsten film 24 is deposited by chemical vapor deposition (CVD) as much as 1/2 of the total thickness of the metal wiring to perform a gap fill on the metal contact, and the other half thickness of the Al wiring layer 25. To be stacked).
다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이 상기 Al 배선층(25)과 텅스텐막(24) 및 접착층(23)을 차례로 마스크 공정을 실시함으로써, 패턴을 형성한다.Next, as shown in FIG. 2D, the Al wiring layer 25, the tungsten film 24, and the adhesive layer 23 are sequentially masked to form a pattern.
상술한 바와 같은 본 발명의 이미지 센서 제조 방법은, 콘택저항은 종래에 비해 크게되나 30~100 만개에 해당하는 픽셀간 저항치의 균일성는 크게 향상된다.In the image sensor manufacturing method of the present invention as described above, the contact resistance is larger than in the prior art, but the uniformity of the inter pixel resistance value corresponding to 30 to 1 million is greatly improved.
본 발명의 다른 실시예를 도시한 도 3을 참조하면, 반도체 기판(30) 상에 도전패턴(31)이 형성되어 있으며, 상기 결과물 전면의 형성되어 식각된 BPSG막(32)이 형성되어 있다. 상기 BPSG막(32)이 식각되어 형성된 콘택홀(도시하지 않음)의 내부및 상기 BPSG막(32) 상에 접착층(33)과 텅스텐막(34)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 3, which shows another embodiment of the present invention, a conductive pattern 31 is formed on a semiconductor substrate 30, and a BPSG film 32 formed on the entire surface of the resultant is etched. An adhesive layer 33 and a tungsten film 34 are formed in a contact hole (not shown) formed by etching the BPSG film 32 and on the BPSG film 32.
전술한 본 발명의 다른 실시예는 화학기상증착법(CVD)에 의해 형성된 텅스텐막(34)만으로 금속 배선을 실시하는 방법으로 이역시 저항치는 종래보다 커지게 되나, 공정이 간편하고 막균일도는 크게 향상 된다,Another embodiment of the present invention described above is a method in which metal wiring is performed using only the tungsten film 34 formed by chemical vapor deposition (CVD), which in turn has a larger resistance than in the related art, but the process is simple and the film uniformity is greatly improved. do,
따라서, 상술한 바와 같은 본 발명의 이미지 센서 제조 방법은, 픽셀의 화상 데이타를 산출하는 이러한 콘택들의 픽셀간 저항값은 약간 상승하나 균일한 막의 콘택 저장치를 유지시키기 위해 화학기상증착법(CVD)의 텅스텐을 이용하여 금속 콘택을 갭필한 후, Al로서, 전체적인 저항을 낮춰 30~100만개의 픽셀 전체가 균일한 콘택저항을 가질수 있도록 하는 방법이다.Thus, the image sensor manufacturing method of the present invention as described above, the tungsten of the chemical vapor deposition (CVD) in order to maintain a uniform film storage contact but the inter-pixel resistance value of these contacts that yield the image data of the pixel is slightly increased. After gap-filling a metal contact using Al, the overall resistance is lowered as Al so that the entire 30 to 1 million pixels can have a uniform contact resistance.
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 사상의범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. 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.
상술한 바와 같은 본 발명의 이미지 센서 제조 방법은, 각 픽셀에 대한 균일한 콘택저항을 유지시켜줌으로써 이미지 센서의 화상 데이타의 균일성을 증가시켜 성능을 향상시키고 제조수율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The image sensor manufacturing method of the present invention as described above, by maintaining a uniform contact resistance for each pixel has the effect of increasing the uniformity of the image data of the image sensor to improve the performance and improve the manufacturing yield .
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| KR100538803B1 (en) * | 2003-05-24 | 2005-12-23 | 킹팍 테크놀로지 인코포레이티드 | Image sensor having increased number of pixels |
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