KR20050038354A - 이미지 센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로, 본 발명에 의하면, 금속배선이 형성되는 영역 및 금속배선이 형성되지 않은 영역을 구비한 이미지 센서부와 로직 회로부로 정의된, 반도체 기판 상에 제1 층간 절연막 및 제2 확산 방지막을 순차적으로 형성한 후 상기 형성된 결과물에 평탄화 공정이 포함된 제1 듀얼 다마신 공정을 수행하여 상기 이미지 센서부의 금속배선이 형성되는 영역과 로직 회로부 각각에 제1 금속배선을 형성하는 단계, 상기 결과물 전면에 제2 층간 절연막 및 제2 확산 방지막을 순차적으로 형성한 후 상기 형성된 결과물에 평탄화 공정이 포함된 제2 듀얼 다마신 공정을 수행하여 상기 이미지 센서부의 금속배선이 형성되지 않은 영역에는 금속 더미 패턴을 형성하고, 상기 로직 회로부에는 제2 금속배선을 형성하는 단계, 상기 결과물 전면에 제3 층간 절연막 및 제3 확산 방지막을 순차적으로 형성한 후 상기 형성된 결과물에 평탄화 공정이 포함된 제3 듀얼 다마신 공정을 수행하여 상기 이미지 센서부의 금속배선이 형성되는 영역과 로직 회로부 각각에 제3 금속배선을 형성하는 단계 및 상기 결과물에 칼라필터, 버퍼막 및 마이크로 렌즈를 순차적으로 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 구리배선을 형성하는 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 센서는 광학 영상을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 장치로써, 외부로부터의 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지 부분 상부에 칼라 필터가 배열되어 있으며, 칼라필터 어레이는 레드, 그린 및 블루의 3가지 칼라로 이루어진다. 또한, 이미지 센서는 빛을 감지하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로 부분으로 구성되어 있다. 이 광감도를 높여주기 위하여 광감지 부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 광감지 부분으로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이러한 집광을 위하여 이미지 센서는 칼라필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 방법을 사용하고 있다.
종래 기술에 따른 집광을 위한 이미지 센서의 제조방법은, 이미지 센서부 및 로직 소자부가 구비된 반도체 기판 전면에 층간 절연막을 형성하고 이 층간 절연막에 다마신 공정을 수행하여 구리배선을 형성하는 공정을 진행한다.
그러나 구리배선을 형성하는 공정 진행시, 평탄화 공정이 필수적으로 수행되는 데, 이 평탄화 공정은 형성된 로직 회로부의 구리배선 상부에 디싱(dishing), 갈라짐 현상(delamination)등의 현상을 유발하게 된다. 따라서 상기 발생된 문제점으로 인해 소자의 구동 저하를 가지는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 달성하기 위한 본 발명의 목적은 구리배선 형성을 위한 평탄화 공정시 발생하는 문제점을 해결하여 소자의 구동저하를 방지하도록 하는 이미지 센서의 제조방법을 제공함에 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사상은 금속배선이 형성되는 영역 및 금속배선이 형성되지 않은 영역을 구비한 이미지 센서부와 로직 회로부로 정의된, 반도체 기판 상에 제1 층간 절연막 및 제2 확산 방지막을 순차적으로 형성한 후 상기 형성된 결과물에 평탄화 공정이 포함된 제1 듀얼 다마신 공정을 수행하여 상기 이미지 센서부의 금속배선이 형성되는 영역과 로직 회로부 각각에 제1 금속배선을 형성하는 단계, 상기 결과물 전면에 제2 층간 절연막 및 제2 확산 방지막을 순차적으로 형성한 후 상기 형성된 결과물에 평탄화 공정이 포함된 제2 듀얼 다마신 공정을 수행하여 상기 이미지 센서부의 금속배선이 형성되지 않은 영역에는 금속 더미 패턴을 형성하고, 상기 로직 회로부에는 제2 금속배선을 형성하는 단계, 상기 결과물 전면에 제3 층간 절연막 및 제3 확산 방지막을 순차적으로 형성한 후 상기 형성된 결과물에 평탄화 공정이 포함된 제3 듀얼 다마신 공정을 수행하여 상기 이미지 센서부의 금속배선이 형성되는 영역과 로직 회로부 각각에 제3 금속배선을 형성하는 단계 및 상기 결과물에 칼라필터, 버퍼막 및 마이크로 렌즈를 순차적으로 형성하는 단계를 포함한다.
상기 금속 더미 패턴은 상기 로직 회로부에 제2 구리 배선의 형성 공정 중 수행되는 평탄화 공정시 제2 구리 배선의 손상을 방지하기 위해 상기 이미지 센서부에 형성하는 평탄화 더미 패턴인 것이 바람직하다.
상기 제1 층간 절연막과 제2 층간 절연막 사이에는 두 층 이하의 층간 절연막이 더 구비되는 것이 바람직하다.
상기 제1 및 제2 층간 절연막 사이에 형성되는 층간 절연막(들)에는 구리배선, 구리 더미 패턴 중 어느 하나를 형성하는 것이 바람직하고, 상기 이미지 센서부는 포토다이오드와 같은 수광 영역이 구비되어 있는 것이 바람직하다.
상기 평탄화 공정이 포함된 듀얼 다마신 공정은 상기 형성된 층간절연막을 패터닝하여 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀이 형성된 층간절연막을 재패터닝하여 트렌치 패턴을 형성하는 단계, 상기 형성된 비아홀 및 트렌치 패턴의 측벽에 금속 시드층을 형성한 후 전기 도금법을 통해 구리층을 형성하는 단계 및 상기 층간 절연막상에 형성된 구리층을 평탄화 공정을 통해 제거하여, 트렌치 패턴 및 비아홀에만 구리층이 형성되도록 하여 구리배선을 형성하는 것이 바람직하다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있지만 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 막의 두께 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이며, 도면상에서 동일한 부호로 표시된 요소는 동일한 요소를 의미한다. 또한 어떤 막이 다른 막 또는 반도체 기판의 '상'에 있다 또는 접촉하고 있다라고 기재되는 경우에, 상기 어떤 막은 상기 다른 막 또는 반도체 기판에 직접 접촉하여 존재할 수 있고, 또는 그 사이에 제 3의 막이 개재되어질 수도 있다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 집광에 관련된 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서부(A) 및 로직 회로부(B)가 구분 정의된 반도체 기판(미도시) 전면에 제1 층간 절연막(12)을 형성한다. 상기 이미지 센서부(A)에는 수광 소자로서 이후 공정들을 통해 외부에 노출되는 포토다이오드(PD)가 매립되어 있고, 상기 로직 소자부(B)에는 트랜지스터(미도시), 커패시터(미도시)등의 소자 구동요소들이 매립되어 있다. 상기 결과물 전면에 제1 확산 방지막(14) 및 제2 층간 절연막(16)을 순차적으로 형성한다. 다음으로, 제2 층간 절연막(16)이 형성된 결과물 상부의 소정 영역에 제1 구리 배선을 정의하기 위한 듀얼 다마신 공정을 수행하여 이미지 센서부(A) 및 로직 회로부(B) 각각에 제1 구리배선(18a, 18b)을 형성한다. 이 제1 구리배선(18)을 형성하기 위한 듀얼 다마신 공정은, 구리 배선이 형성되는 비아홀 및 트렌치 패턴을 정의하기 위한 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 이 포토레지스트 패턴(미도시)을 식각 마스크로 식각공정을 수행하여, 이미지 센서부(A) 및 로직 회로부(B) 각각에 트렌치 패턴(미도시)및 비아홀(미도시)을 형성한다. 이 트렌치 패턴 및 비아홀에 구리 시드층(미도시)을 형성한 후 전기 도금법을 통해 구리층을 형성한 후 제2 층간 절연막(16)상에 형성된 구리층을 CMP공정과 같은 평탄화 공정을 통해 제거하고, 트렌치 패턴 및 비아홀에만 구리층이 형성되도록 함으로써, 이미지 센서부(A) 및 로직 회로부(B)에는 제1 구리배선(18a, 18b)의 형성을 완료한다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 구리 배선(18a, 18b)이 각각 형성된 이미지 센서부(A) 및 로직 소자부(B) 상부에 제2 확산 방지막(20) 및 제3 층간 절연막(22)을 순차적으로 형성한다. 상기 로직 소자부(B)에 제2 구리 배선이 형성되는 비아홀 및 트렌치 패턴을 정의하는 듀얼 다마신 공정을 통해 제2 구리배선(24b)을 형성한다. 상기 이미지 센서부(A)에는 구리배선이 형성된 영역일 수도 있고, 구리배선이 형성되지 않은 영역일 수도 있는 데, 본 발명의 실시 예에서는 구리배선이 형성되지 않은 영역을 적용하여 설명하고자 한다. 이때, 이미지 센서부(A)에서 구리 배선이 형성된 영역일 경우는 로직 회로부(B)의 구리 배선 형성 공정시 수행되는 평탄화 공정시 발생되는 구리 배선의 디싱(dishing) 또는 갈라짐 현상(delamination)과 같은 평탄화 공정 수행시 발생되는 문제는 이미지 센서부(A)의 구리배선이 평탄화 더미 패턴의 역할을 함으로써 줄어들게 되지만, 이미지 센서부(A)에서 구리 배선이 형성되지 않은 영역에는 상기와 같은 평탄화 공정 수행시 발생되는 문제는 여전히 남아있게 된다.
따라서 상기 이미지 센서부(A)의 구리배선이 형성되지 않는 영역에는 상기 로직 회로부(B)에 제2 구리배선(24b) 형성 공정시 이미지 센서부(A)에 구리 더미패턴(24a)을 형성하게 된다.
이 구리 더미패턴(24a)은 상기 로직 회로부(B)에 제2 구리 배선(24b)의 형성 공정 중 수행되는 평탄화 공정시 제2 구리 배선(24b)에 발생되는 디싱 또는 갈라짐 현상 등의 평탄화 공정 수행시 발생되는 문제를 해결하기 위한 평탄화 더미 패턴으로써의 역할을 수행하도록 형성한다. 이 구리 더미 패턴인 상기 이미지 회로부(A)의 구리배선(24a)의 형성은 제1 구리 배선(18a, 18b)의 형성과 동일한 방법의 듀얼 다마신 공정을 통해 형성한다.
도 3을 참조하면, 상기 이미지 센서부(A)의 구리 더미패턴(24a) 및 로직 회로부(B)의 제2 구리 배선(24b)이 형성된 결과물 전면에 제3 확산 방지막(26) 및 제4 층간 절연막(28)을 형성한 후 상기 이미지 센서부(A) 및 로직 회로부(B) 각각에 제3 구리배선(30a, 30b)을 형성하게 되는 데, 이 제3 구리배선(30a, 30b)은 상기 제1 구리배선(18a, 18b)의 형성과 동일한 방법의 듀얼 다마신 공정을 통해 형성한다.
상기 형성된 결과물의 이미지 센서부(A)에 형성된 포토 다이오드(PD)를 노출하도록 포도 다이오드 오픈홀(미도시)을 형성하고, 이 포토 다이오드 오픈홀에 투명 재질의 층간 절연막을 형성한 후 포토 다이오드 오픈홀을 매립한다. 상기 형성된 결과물 전면에 칼라필터(미도시)를 어레이하여 형성하고, 상기 결과물 상에 평탄화 및 초점거리 조절을 위한 버퍼층(미도시)을 형성하고, 그 상부에 마이크로 렌즈(미도시)를 형성함으로써, 이미지 센서의 형성을 완료한다.
한편, 구리배선 및 구리 더미패턴을 각각 구비한 상기 제1 층간 절연막과 제2 층간 절연막 사이에는 두 층이하의 층간 절연막이 더 형성될 수 있고, 제1 및 제2 층간 절연막 사이에 형성되는 층간 절연막(들)에는 구리배선 또는 구리 더미 패턴을 필수적으로 구비하고 있도록 해야 한다.
도 4a에는 평탄화 더미 패턴으로써의 구리 더미 패턴(24a)과 포토다이오드(PD)간의 위치를 상면에서 도시한 제1 실시예에 대한 도면이고, 도 4b는 구리 더미 패턴(24a)과 포토다이오드(PD)간의 위치를 상면에서 도시한 제2 실시예에 대한 도면이다.
도 4a를 참조하면, 평탄화 더미 패턴으로써의 구리 더미패턴(24a)은 집광부(미도시)의 광을 포토다이오드(PD)에 간섭없이 전달하도록 하기 위해 포토 다이오드(PD)의 경계지점에 위치되도록 한다. 도 4a에 도시된 구리 더미패턴(24a)은 중심부가 포토다이오드의 경계지점에 위치되도록 한 십자가 형상을 가지고, 도 4b에 도시된 구리 패턴(24a)은 상기 도 4a에 도시된 십자가 형상의 중심부가 제거되도록 형성되어 있다.
따라서 본 발명에 의하면, 이미지 센서부의 구리배선이 형성되지 않는 영역에는 상기 로직 회로부에 제2 구리배선 형성 공정시 이미지 센서부에 평탄화 더미 패턴의 역할을 하는 구리 더미패턴을 형성함으로써, 구리배선 형성을 위한 평탄화 공정시 발생되는 디싱 및 갈라짐 현상과 같은 문제점을 해결하여 소자의 구동저하를 방지하게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, 구리배선이 형성되지 않은 영역의 이미지 센서부에 평탄화 더미 패턴을 형성함으로써, 구리배선 형성을 위한 평탄화 공정시 발생하는 문제점을 해결하여 소자의 구동저하를 방지하는 효과가 있다.
본 발명은 구체적인 실시 예에 대해서만 상세히 설명하였지만 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 변형이나 변경할 수 있음은 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게는 명백한 것이며, 그러한 변형이나 변경은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 할 것이다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4a는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 제1 평탄화 더미 패턴의 위치를 도시한 도면이다.
도 4b는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 제2 평탄화 더미 패턴의 위치를 도시한 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10: 반도체 기판 12: 제1 층간절연막
14: 제1 확산 방지막 16: 제2 층간 절연막
18a, 18b: 제1 구리배선 20: 제2 층간절연막
22: 제2 확산 방지막 24a: 구리 더미 패턴
24b: 제2 구리배선 26: 제3 층간 절연막
28: 제3 확산 방지막 30a, 30b: 제3 구리배선
Claims (8)
- 금속배선이 형성되는 영역 및 금속배선이 형성되지 않은 영역을 구비한 이미지 센서부와 로직 회로부로 정의된, 반도체 기판 상에 제1 층간 절연막 및 제2 확산 방지막을 순차적으로 형성한 후 상기 형성된 결과물에 평탄화 공정이 포함된 제1 듀얼 다마신 공정을 수행하여 상기 이미지 센서부의 금속배선이 형성되는 영역과 로직 회로부 각각에 제1 금속배선을 형성하는 단계;상기 결과물 전면에 제2 층간 절연막 및 제2 확산 방지막을 순차적으로 형성한 후 상기 형성된 결과물에 평탄화 공정이 포함된 제2 듀얼 다마신 공정을 수행하여 상기 이미지 센서부의 금속배선이 형성되지 않은 영역에는 금속 더미 패턴을 형성하고, 상기 로직 회로부에는 제2 금속배선을 형성하는 단계;상기 결과물 전면에 제3 층간 절연막 및 제3 확산 방지막을 순차적으로 형성한 후 상기 형성된 결과물에 평탄화 공정이 포함된 제3 듀얼 다마신 공정을 수행하여 상기 이미지 센서부의 금속배선이 형성되는 영역과 로직 회로부 각각에 제3 금속배선을 형성하는 단계; 및상기 결과물에 칼라필터, 버퍼막 및 마이크로 렌즈를 순차적으로 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 금속 더미 패턴은상기 로직 회로부에 제2 구리 배선의 형성 공정 중 수행되는 평탄화 공정시 제2 구리 배선의 손상을 방지하기 위해 상기 이미지 센서부에 형성하는 평탄화 더미 패턴인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 층간 절연막과 제2 층간 절연막 사이에는 두 층 이하의 층간 절연막이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제3 항에 있어서,상기 제1 및 제2 층간 절연막 사이에 형성되는 층간 절연막(들)에는 구리배선, 구리 더미 패턴 중 어느 하나를 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 이미지 센서부는포토다이오드와 같은 수광 영역이 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 평탄화 공정이 포함된 제1 듀얼 다마신 공정은상기 형성된 제1 층간절연막을 패터닝하여 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀이 형성된 제1 층간절연막을 재패터닝하여 트렌치 패턴을 형성하는 단계;상기 형성된 비아홀 및 트렌치 패턴의 측벽에 금속 시드층을 형성한 후 전기 도금법을 통해 구리층을 형성하는 단계; 및상기 제1 층간 절연막상에 형성된 구리층을 평탄화 공정을 통해 제거하여, 트렌치 패턴 및 비아홀에만 구리층이 형성되도록 하여 제1 구리배선을 형성하는 것임을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 평탄화 공정이 포함된 제2 듀얼 다마신 공정은상기 형성된 제2 층간절연막을 패터닝하여 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀이 형성된 제2 층간절연막을 재패터닝하여 트렌치 패턴을 형성하는 단계;상기 형성된 비아홀 및 트렌치 패턴의 측벽에 금속 시드층을 형성한 후 전기 도금법을 통해 구리층을 형성하는 단계; 및상기 제2 층간 절연막상에 형성된 구리층을 평탄화 공정을 통해 제거하여, 트렌치 패턴 및 비아홀에만 구리층이 형성되도록 하여 제2 구리배선을 형성하는 것임을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1 항에 있어서, 상기 평탄화 공정이 포함된 제3 듀얼 다마신 공정은상기 형성된 제3 층간절연막을 패터닝하여 비아홀을 형성하고, 상기 비아홀이 형성된 제3 층간 절연막을 재패터닝하여 트렌치 패턴을 형성하는 단계;상기 형성된 비아홀 및 트렌치 패턴의 측벽에 금속 시드층을 형성한 후 전기 도금법을 통해 구리층을 형성하는 단계; 및상기 제3 층간 절연막상에 형성된 구리층을 평탄화 공정을 통해 제거하여, 트렌치 패턴 및 비아홀에만 구리층이 형성되도록 하여 제3 구리배선을 형성하는 것임을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020030073641A KR20050038354A (ko) | 2003-10-22 | 2003-10-22 | 이미지 센서의 제조방법 |
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| KR1020030073641A KR20050038354A (ko) | 2003-10-22 | 2003-10-22 | 이미지 센서의 제조방법 |
Publications (1)
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| KR20050038354A true KR20050038354A (ko) | 2005-04-27 |
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ID=37240800
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| KR1020030073641A KR20050038354A (ko) | 2003-10-22 | 2003-10-22 | 이미지 센서의 제조방법 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101409373B1 (ko) * | 2007-09-04 | 2014-06-19 | 인피니언 테크놀로지스 아게 | 반도체 소자의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 반도체 소자 |
-
2003
- 2003-10-22 KR KR1020030073641A patent/KR20050038354A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR101409373B1 (ko) * | 2007-09-04 | 2014-06-19 | 인피니언 테크놀로지스 아게 | 반도체 소자의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 반도체 소자 |
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