KR20050020022A - 이미지 센서 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 Al 금속배선 건식 식각 후의 거친 금속배선 측벽을 Ti/TiN 등으로 금속 스페이서 형성을 통하여 표면 거칠기를 완화시킴으로써, 금속 배선의 측벽으로 오느 경로를 가진 빛의 반사 효과를 극대화 할 수 있는 이미지 센서 제조방법을 제공하는 것이다. 이미지 센서 제조방법은 a) 기판 상에 포토 다이오드를 형성하는 단계와, b) 포토 다이오드가 형성된 상기 기판 상에 ILD 층을 형성하는 단계와, c) ILD 층 상에 금속 배선을 형성하는 단계와, d) 금속배선의 측면에 스페이서를 형성하는 단계와, e) 금속 스페이서가 측면에 형성된 금속배선 상에 단계 b) 내지 단계 d)를 소정 회수로 반복하여 형성하는 단계와, f) 컬러 필터 및 마이크로 렌즈를 구비하는 집광부를 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 단위 포코 다이오드로 전달되는 빛의 전달율을 높이기 위해 거친, 금속 배선의 표면을 부드럽게 함으로써, 금속 배선의 측벽으로부터 반사되어 오는 빛의 산란을 방지할 수 있는 이미지 센서 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 이미지 센서에서 집광부로 부터의 광 전달 경로 및 간섭 경로를 설명하기 위한 단면도를 도시한다.
도 1에 도시한 바와 같이, 시모스(CMOS; complementary metal oxide semiconductor) 또는 전하 결합 소자(CCD; charge coupled device) 이미지 센서 등에서 마이크로 렌즈와 같은 집광부(14)의 빛을 포토 다이오드(12R) 까지 광로 L1을 따라서 전달해야 하지만, L2와 같은 광로를 갖는 빛도 존재하게 되고, 특히 금속배선의 측벽 쪽에서 반사되는 빛이 포토 다이오드로 전달되면 빛의 손실이 매우 적어지지만, 도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, Al 금속 배선 등은 Al 배선 건식 식각 후 거친 표면을 가지게 된다.
따라서, 도 1에 도시한 바와 같이, 금속 배선 쪽으로 향하는 빛은 난반사를 일으키게 되며, 빛 전달 수율이 저하될뿐더러, 입자와 파동의 이중적 성질이 매우 강한 빛의 경우에 있어서는 보강 및 상쇄 간섭 등을 일으키게 되어, 포토 다이오드(12R, 12G, 12B)의 광 특성 저하를 초래하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 주목적은 Al 금속배선 건식 식각 후의 거친 금속배선 측벽을 Ti/TiN 등으로 금속 스페이서 형성을 통하여 표면 거칠기를 완화시킴으로써, 금속 배선의 측벽으로 오느 경로를 가진 빛의 반사 효과를 극대화 할 수 있는 이미지 센서 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 a) 기판 상에 포토 다이오드를 형성하는 단계와, b) 포토 다이오드가 형성된 상기 기판 상에 ILD 층을 형성하는 단계와, c) ILD 층 상에 금속 배선을 형성하는 단계와, d) 금속배선의 측면에 스페이서를 형성하는 단계와, e) 금속 스페이서가 측면에 형성된 금속배선 상에 단계 b) 내지 단계 d)를 소정 회수로 반복하여 형성하는 단계와, f) 컬러 필터 및 마이크로 렌즈를 구비하는 집광부를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들을 도시한다.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 시모스(CMOS; complementary metal oxide semiconductor) 이미지 센서의 포토 다이오드(102R, 102G, 102B) 영역과 제 1 층의 금속 배선(106) 사이의 제 1의 층간 유전체(ILD; inter layer dielectric)층(101), 제 1 층의 금속배선(104)을 형성한다. 이어서, 도 3b에 도시한 바와 같이, TiN 등의 금속을 30 Å 내지 700 Å 정도의 두께로 증착한 후, Cl2/BCl3 등, 주기율표상 할로겐족의 원소가 포함된 식각 가스와 O2, N2, Ar, He 등의 불활성 기체 원자 또는 분자 가스를 주입하여 TiN 스페이서(108)를 완성한 단계이다.
다음 단계로, 도 3c에 도시한 바와 같이, 제 2의 ILD 층(110)을 형성한 후, 화학적 기계적 연마(CMP; chemical mechanical polishing)와 같은 방법으로 평탄화 공정을 수행한다.
그리고 나서, 도 3d에 도시한 바와 같이, 평탄화된 제 2의 ILD 층(110) 상에 제 2층의 금속배선(112)을 형성한 후, 제 2층의 금속배선(112) 상에 제 3의 ILD 층(114)을 형성하고, 그 위에 제 3층의 금속배선(116)을 형성한다. 계속하여, 제 3층의 금속배선 상에 제 4의 ILD 층(118)을 형성한 후, CMP 등의 방법으로 평탄화 공정을 수행한 후, 제 4층의 금속배선(120)을 형성함으로써, 4층의 금속 배선을 완료한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 각층의 금속배선을 형성한 후 각각 스페이서를 형성하는 공정을 수행하였음은 물론이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 각각의 금속배선 측면에 형성되는 상기 금속 스페이서들은 Ti, TiN, Ta, TaN 등의 막 중 어느 하나 또는 2종류 이상의 막으로 형성함으로써, 상기 각각의 금속배선의 표면을 개질시키는 것을 특징으로 한다. 또한, 각각의 금속 스페이서를 형성시킬 때, 금속배선이 상부로 갈수록 도 1의 광로 L2를 갖는 빛의 발생의 확률이 줄어들기 때문에 하부에서 상부로 가면서 상기 각각의 금속 스페이서의 두께를 줄이거나 제 1층의 금속 배선(106)에는 금속 스페이서(108)를 형성시키지만 그 이후의 금속배선에서는 선택적으로 형성시키는 것을 특징으로 한다.
이후의 텅스텐 플러그 공정 및 컬러 필터와 마이크로 렌즈 형성의 공정은 종래의 방법과 동일하므로 생략하기로 한다.
본 발명을 본 명세서 내에서 몇몇 바람직한 실시예에 따라 기술하였으나, 당업자라면 첨부한 특허 청구 범위에서 개시된 본 발명의 진정한 범주 및 사상으로부터 벗어나지 않고 많은 변형 및 향상이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 광간섭 억제 효과를 적용할 경우, 금속배선의 표면 거칠기 개선을 통하여 집광부로부터 포토 다이오드까지 전달되는 빛의 수율을 증대시키는 효과가 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 이미지 센서에서 집광부로 부터의 광 전달 경로 및 간섭 경로를 설명하기 위한 단면도를 도시한다.
도 2a 및 도 2b는 독립된 패턴 및 밀집 패턴에 있어서 알루미늄 금속배선 건식 식각 후의 금속 배선의 측벽 거칠기를 각각 나타내는 사진이다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들을 도시한다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
100 : 기판 102R, 102G, 102B : 포토 다이오드
104 : 제 1 ILD 층 106 : 제 1층의 금속배선
108 : 금속 스페이서 110 : 제 2 ILD 층
108 : 제 2층의 금속배선 114 : 제 3 ILD 층
116 : 제 3층의 금속배선 118 : 제 4 ILD 층
120 : 제 4층의 금속배선
Claims (5)
- a) 기판 상에 포토 다이오드를 형성하는 단계와,b) 포토 다이오드가 형성된 상기 기판 상에 ILD 층을 형성하는 단계와,c) 상기 ILD 층 상에 금속 배선을 형성하는 단계와,d) 상기 금속배선의 측면에 스페이서를 형성하는 단계와,e) 상기 금속 스페이서가 측면에 형성된 금속배선 상에 상기 단계 b) 내지 상기 단계 d)를 소정 회수로 반복하여 형성하는 단계와,f) 컬러 필터 및 마이크로 렌즈를 구비하는 집광부를 형성하는 단계를포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 각 층의 ILD 층을 형성한 후 CMP와 같은 공정으로 평탄화를 실행하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 각각의 금속배선 측면에 형성되는 상기 금속 스페이서들은 Ti, TiN, Ta, TaN 등의 막 중 어느 하나 또는 2종류 이상의 막으로 형성함으로써, 상기 각각의 금속배선의 표면을 개질시키는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 각각의 금속 스페이서를 형성시킬 때, 하부에서 상부로 가면서 상기 각각의 금속 스페이서의 두께를 줄이는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 각각의 금속 스페이서를 형성시킬 때, 최하부의 금속 배선의 측면에는 금속 스페이서를 반드시 형성시키지만, 그 이후의 금속스페이서 선택적으로 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.
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| KR100959450B1 (ko) * | 2007-12-27 | 2010-05-26 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
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2003
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