KR20060077110A - Cmos image sensor and method for fabricating the same - Google Patents

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KR20060077110A
KR20060077110A KR1020040115904A KR20040115904A KR20060077110A KR 20060077110 A KR20060077110 A KR 20060077110A KR 1020040115904 A KR1020040115904 A KR 1020040115904A KR 20040115904 A KR20040115904 A KR 20040115904A KR 20060077110 A KR20060077110 A KR 20060077110A
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김희진
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매그나칩 반도체 유한회사
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Abstract

본 발명은 마이크로 렌즈를 통과한 빛이 포토다이오드에 최대한 많이 집속될 수 있도록, 마이크로 렌즈를 통과한 빛이 최대한 하단에 구비된 포토다이오드에 집속될 수 있도록 하는 시모스 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 포토다이오드; 입사된 빛을 굴절시켜 상기 포토다이오드에 전달하기 위한 마이크로 렌즈; 상기 포토다이오드와 상기 마이크로 렌즈의 사이에 구비되는 다층의 절연막; 상기 다층의 절연막에 의해 각각 절연되며 상기 포토다이오드상에는 배치되지 않는 다층의 배선; 및 상기 다층의 배선의 표면중 적어도 한면과 절연막 사이에 배치되며, 상기 포토다이오드 상부에는 배치되지 않는 확산방지막을 구비하는 시모스 이미지센서를 제공한다.
The present invention provides a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same so that the light passing through the micro lens can be focused on the photodiode provided at the bottom as much as possible to focus on the photodiode as much as possible. To this end, the present invention is a photodiode; A micro lens for refracting and transmitting the incident light to the photodiode; A multilayer insulating film provided between the photodiode and the micro lens; Multilayer wirings each insulated by the multilayer insulating film and not disposed on the photodiode; And a diffusion barrier layer disposed between at least one surface of the surface of the multilayer wiring and the insulating layer and not disposed above the photodiode.

시모스 이미지센서, 절연막, 포토다이오드.CMOS image sensor, insulation film, photodiode.

Description

시모스 이미지센서 및 그의 제조방법{CMOS IMAGE SENSOR AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME} CMOS image sensor and its manufacturing method {CMOS IMAGE SENSOR AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}             

도1은 통상적인 시모스 이미지센서의 블럭구성도.1 is a block diagram of a conventional CMOS image sensor.

도2는 통상적인 시모스 이미지센서의 단위화소의 구성을 도시한 회로도.2 is a circuit diagram showing the configuration of unit pixels of a conventional CMOS image sensor.

도3은 종래기술에 따른 이미지센서를 개략적으로 도시한 단면도.Figure 3 is a schematic cross-sectional view of an image sensor according to the prior art.

도4는 종래기술에 따라 제조된 이미지센서의 문제점을 나타내는 단면도.Figure 4 is a cross-sectional view showing a problem of the image sensor manufactured according to the prior art.

도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지센서를 나타내는 단면도.5 is a cross-sectional view showing an image sensor according to a preferred embodiment of the present invention.

도6a 내지 도6h는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지센서의 제조공정을 나타내는 공정단면도.
6A to 6H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an image sensor according to a preferred embodiment of the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings

20 : 기판20: substrate

21 : 포토다이오드21: photodiode

22a ~ 22d : 층간절연막22a ~ 22d: interlayer insulation film

23a ~ 23d : 배선23a to 23d: wiring

28a ~ 28d : 확산방지막 28a ~ 28d: diffusion barrier                 

26 : 마이크로 렌즈26: micro lens

24 : 칼라필터
24: color filter

본 발명은 시모스 이미지센서에 관한 것으로, 특히 마이크로 렌즈를 통해 전달되는 빛이 포토다이오드에 더 많이 집속되록 하는 시모스 이미지센서와 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to CMOS image sensors, and more particularly to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, wherein light transmitted through a microlens is focused more on a photodiode.

일반적으로 반도체 장치중 이미지센서는 광학 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 장치로서, 대표적인 이미지센서 소자로는 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD)와 시모스 이미지센서를 들 수 있다.In general, an image sensor of a semiconductor device is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. Representative image sensor devices include a charge coupled device (CCD) and a CMOS image sensor.

그 중에서 전하결합소자는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, 시모스 이미지센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 시모스 기술을 이용하여 화소(pixel)수 만큼 모스 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 순차적으로 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.Among them, the charge-coupled device is a device in which charge carriers are stored and transported in the capacitor while individual metal-oxide-silicon (MOS) capacitors are located very close to each other, and the CMOS image sensor is a control circuit and a signal processing circuit. It is a device that adopts a switching method of making MOS transistors by the number of pixels by using CMOS technology using a signal processing circuit as a peripheral circuit and sequentially detecting the output using the MOS transistors.

시모스 이미지센서의 감광도(Photo sensitivity)를 증가시키기 위한 노력들이 진행되고 있으며, 그 중 하나가 집광기술이다. 시모스 이미지센서는 빛을 감지 하는 포토다이오드와 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직 회로 부분으로 구성되어 있으며, 이미지센서의 광감도를 높이기 위해서는 전체 이미지센서 면적에서 포토다이오드의 면적이 차지하는 비율(이를 통상 Fill Factor"라 한다)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있지만, 근본적으로 로직회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적 하에서 이러한 노력에는 한계가 있다. Efforts have been made to increase the photo sensitivity of the CMOS image sensor, one of which is the light condensing technology. CMOS image sensor is composed of photodiode to detect light and CMOS logic circuit to process the detected light into electrical signal and make data.In order to increase the light sensitivity of image sensor, photodiode occupies the area of total image sensor area. Efforts have been made to increase the size (commonly referred to as "fill factor"), but there is a limit to such efforts under a limited area since the logic circuit part cannot be removed.

따라서 광감도를 높여주기 위하여 포토다이오드 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 포토다이오드로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이러한 기술이 마이크로 렌즈 형성 기술이다.Therefore, in order to increase the light sensitivity, a light condensing technology that changes the path of light incident to a region other than the photodiode and collects the photodiode has emerged. Such a technique is a microlens forming technology.

그러나 마이크로 렌즈를 통해 빛을 집광시킨다고 하여도 집적되는 화소수가 점점 더 증가하면서 마이크로 렌즈와 그 하단에 배치된 포토다이오드의 거리가 점점 더 증가되어 포토다이오드에 촛점이 생기지 못해서 마이크로 렌즈를 통과한 빛이 포토다이오드에 효과적으로 전달되는 것이 점점 더 어려워지고 있다.However, even if light is collected through the microlenses, the number of pixels accumulated is gradually increased, and the distance between the microlens and the photodiode disposed at the bottom thereof is gradually increased so that the light passing through the microlens cannot be focused. Effective delivery to photodiodes is becoming increasingly difficult.

도1은 통상적인 시모스 이미지센서의 블럭구성도이다.1 is a block diagram of a conventional CMOS image sensor.

도1을 참조하여 살펴보면, 통상적인 시모스 이미지센서는 다수의 단위화소가 어레이된 화소 어레이와, 상기 화소어레이에서 출력되는 아날로그신호를 디지털 신호로 전환하는 ADC 블럭과, ADC 블럭에서 출력되는 디지털값을 저장하는 라인버퍼와, 입력된 어드레스를 디코딩하여 화소어레이의 단위화소를 선택하기 위한 디코더/화소 드라이버와, 디코더/화소드라이버를 제어하기 위한 제어 레지스터 및 로직을 구비한다.Referring to FIG. 1, a conventional CMOS image sensor includes a pixel array in which a plurality of unit pixels are arrayed, an ADC block for converting an analog signal output from the pixel array into a digital signal, and a digital value output from the ADC block. And a line buffer to store, a decoder / pixel driver for decoding the input address to select the unit pixel of the pixel array, and a control register and logic for controlling the decoder / pixel driver.

도2는 통상적인 시모스 이미지센서의 단위화소의 구성을 도시한 회로도이다. 2 is a circuit diagram showing the configuration of unit pixels of a conventional CMOS image sensor.                         

도2는 통상의 시모스 이미지센서에서 1개의 포토다이오드(PD)와 4개의 MOS 트랜지스터로 구성된 단위화소(Unit Pixel)를 도시한 회로도로서, 빛을 받아 광전하를 생성하는 포토다이오드(100)와, 포토다이오드(100)에서 모아진 광전하를 플로팅확산영역(102)으로 운송하기 위한 트랜스퍼 트랜지스터(101)와, 원하는 값으로 플로팅 확산영역의 전위를 세팅하고 전하를 배출하여 플로팅 확산영역(102)를 리셋시키기 위한 리셋 트랜지스터 (103)와, 플로팅 확산영역의 전압이 게이트로 인가되어 소스 팔로워 버퍼 증폭기(Source Follower Buffer Amplifier) 역할을 하는 드라이브 트랜지스터(104)와, 스위칭(Switching) 역할로 어드레싱(Addressing) 역할을 수행하는 셀렉트 트랜지스터(105)로 구성된다. 단위 화소 밖에는 출력신호(Output Signal)를 읽을 수 있도록 하는 로드(load) 트랜지스터(106)가 형성되어 있다.FIG. 2 is a circuit diagram showing a unit pixel composed of one photodiode PD and four MOS transistors in a conventional CMOS image sensor, and includes a photodiode 100 for generating photocharges upon receiving light. A transfer transistor 101 for transporting the photocharges collected from the photodiode 100 to the floating diffusion region 102, and resets the floating diffusion region 102 by setting a potential of the floating diffusion region to a desired value and discharging electric charge. A reset transistor 103 for supplying voltage, a drive transistor 104 serving as a source follower buffer amplifier by applying a voltage of a floating diffusion region to a gate, and an addressing role as a switching role. It consists of a select transistor 105 that performs the following. Outside the unit pixel, a load transistor 106 for reading an output signal is formed.

도3은 종래기술에 따른 이미지센서를 개략적으로 도시한 단면도이다.3 is a schematic cross-sectional view of an image sensor according to the prior art.

도3을 참조하여 살펴보면, 포토다이오드(11, PD)가 형성된 기판(10) 상부에 단위 화소(Pixel)를 이루는 청색(Blue), 적색(Red), 녹색(Green) 등의 칼라필터 어레이(CFA; Color Filter Array, 14)가 배치되어 있으며, 그 상부에 소위 오버코팅 레이어(OCL; Over-Coating Layer, 15)라고 하는 평탄화막이 형성되어 있고, 칼라필터 어레이(14)와 오버랩되는 영역의 상부에 볼록 형상의 마이크로렌즈(Microlens, 16)가 형성되어 있다.Referring to FIG. 3, a color filter array (CFA) such as blue, red, and green, which form unit pixels on the substrate 10 on which the photodiodes 11 and PD are formed, is formed. A color filter array 14 is disposed, and a flattening film called an overcoating layer (OCL) 15 is formed thereon, and an upper portion of the region overlapping the color filter array 14 is formed. Convex microlenses 16 are formed.

다층의 절연막(12) 사이에는 다층의 배선(13)이 형성되어 있으며, 배선(13)은 포토다이오드(11)와 오버랩되지 않는 영역에 배치되는데, 금속으로 형성되는 배선은 광차단막의 역할을 겸하게 된다. Multi-layered wiring 13 is formed between the multi-layered insulating films 12, and the wiring 13 is disposed in an area not overlapping with the photodiode 11, and the wiring formed of metal serves as a light blocking film. do.                         

또한, 포토다이오드(11)에 인접한 기판(10) 상에는 복수의 모스트랜지스터(18영역)가 형성되어 있는 바, 이는 4 Tr 구조의 단위 화소의 경우 트랜스퍼 트랜지스터, 셀렉트 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터를 포함한다.In addition, a plurality of MOS transistors 18 regions are formed on the substrate 10 adjacent to the photodiode 11, which includes a transfer transistor, a select transistor, a reset transistor, and a drive transistor in the case of a unit pixel having a 4 Tr structure. do.

마이크로렌즈(16) 상에는 스크래치(Scratch) 등으로부터 마이크로렌즈(16)를 보호하기 위해 보호막(17)이 형성되어 있다. 또한 도면부호 9는 소자분리막을 나타내는 것이다.A protective film 17 is formed on the microlens 16 to protect the microlens 16 from scratches and the like. Reference numeral 9 denotes a device isolation film.

이상에서 살펴본 바와 같이, 시모스 이미지센서는 마이크로 렌즈를 통해 입사된 빛의 상을 포토다이오드에서 집광하여 전압신호로 변환시키게 된다. 이 때 포토다이오드로 입사한 빛의 강도에 비례하여 전하가 생성되고, 생성된 전하는 내부회로로 전달되는 것이다. As described above, the CMOS image sensor collects an image of light incident through the microlens in the photodiode and converts the image into a voltage signal. At this time, a charge is generated in proportion to the intensity of light incident on the photodiode, and the generated charge is transferred to the internal circuit.

그러므로 최대한 많은 빛이 마이크로 렌즈를 통과하여 그 하단에 배치된 포토다이오드에 접속되어야 실물에 근접하는 이미지를 제공할 수 있다.Therefore, as much light as possible must pass through the microlens and connected to the photodiode disposed at the bottom thereof to provide an image close to the real object.

도4는 종래기술에 따라 제조된 이미지센서의 문제점을 나타내는 단면도이다.4 is a cross-sectional view showing a problem of an image sensor manufactured according to the prior art.

도4에 도시된 바와 같이 포토다이오드(11) 상부에 다층의 층간절연막(22a ~ 22d)이 형성되고, 그 상부에는 칼라필너와 마이크로 렌즈가 구비된다.As shown in FIG. 4, multilayer interlayer insulating films 22a to 22d are formed on the photodiode 11, and a color filter and a micro lens are provided thereon.

또한, 포토다이오드(11)와 마이크로 렌즈(16)의 사이에 있는 절연막 둘레에는, 즉 빛이 전파되는 도파로의 둘레에는 배선(13a ~ 13d)이 구비된다. 배선은 전술한 바와 같이 광차단막의 역할도 하게 된다.Further, wirings 13a to 13d are provided around the insulating film between the photodiode 11 and the microlens 16, that is, around the waveguide through which light propagates. The wiring also serves as the light blocking film as described above.

이전에는 제조공정상 처리하기 쉬운 알루니늄을 배선의 재료로 사용하였다. Previously, aluminum, which is easy to process in the manufacturing process, was used as the wiring material.

그러나 시모스 이미지센서에 집적되는 픽셀이 증가하고, 더 빠른 동작이 요 구되면서 알루미늄의 전도성으로는 충분한 특성을 기대하기 어렵게 되었다. 이를 해결하기 위해 전도성이 알루미늄보다 더 높은 구리를 배선으로 사용하게 되었다.However, as the number of pixels integrated in the CMOS image sensor increases and faster operation is required, it is difficult to expect sufficient characteristics of aluminum conductivity. To solve this problem, copper with higher conductivity than aluminum was used as wiring.

구리를 배선으로 사용하게 되면, 종래에 알루미늄을 사용하던 때보다 두께를 더 낮출수 있어 마이크로 렌즈와 포토다이오드의 사이에 배치되는 절연막의 두께를 더 줄일 수 있어 빛을 포토다이오드에 집광하는데 효과적이다.When copper is used as the wiring, the thickness can be lowered than when aluminum is used in the related art, and thus the thickness of the insulating layer disposed between the microlens and the photodiode can be further reduced, thereby effectively condensing light onto the photodiode.

그러나, 구리를 배선으로 사용하게 되면 구리의 특성상 제조공정이 알루미늄보다 더 복잡하게 되는데, 배선으로 형성되는 구리와 접하는 절연막 사이에 확산방지막(18a ~ 18d)을 형성해야만 한다.However, when copper is used as the wiring, the manufacturing process is more complicated than aluminum due to the characteristics of copper, and the diffusion barrier films 18a to 18d must be formed between the insulating films in contact with the copper formed as the wiring.

확산방지막은 통상적으로 SiN 또는 SiC등이 사용되는데, 이들 막은 통상적인 산화막 계열이 가지는 굴절율(n ≒ 1.5)보다 더 큰 굴절율(n > 2 )을 가지고 있다.As the diffusion barrier, SiN or SiC is generally used, and these films have a refractive index (n> 2) larger than that of the conventional oxide film series (n ≒ 1.5).

따라서 도4에 도시된 바와 같이 마이크로 렌즈를 통해 입사된 빛이 a 처럼 포토다이오드에 집속되지 못하고, b 처럼 다층의 절연막과 다층의 확산방지막을 통과하는 동안 계속 굴절되어 포토다이오도가 있는 영역을 벗어나 버리게 된다.Therefore, as shown in FIG. 4, the light incident through the microlens is not focused on the photodiode as a, but continues to be refracted while passing through the multilayer insulating film and the multilayer diffusion barrier like b, thereby leaving the photodiode. Discarded.

따라서 포토다이오드에 빛이 충분히 집속되지 못하여, 실물에 대응하는 이미지를 정확하게 구현하지 못하는 문제점이 생기게 된다.
Therefore, the light is not concentrated to the photodiode, there is a problem that does not accurately implement the image corresponding to the real.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 마이크로 렌즈를 통과한 빛이 포토다이오드에 최대한 많이 집속될 수 있도록, 마이크로 렌즈를 통과한 빛이 최대한 하단에 구비된 포토다이오드에 집속될 수 있도록 하는 시모스 이미 지센서 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.
The present invention has been proposed to solve the above-described problems, so that the light passing through the micro lens can be focused on the photodiode as much as possible, so that the light passing through the micro lens can be focused on the photodiode provided at the bottom as possible. It is an object of the present invention to provide a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same.

본 발명은 포토다이오드; 입사된 빛을 굴절시켜 상기 포토다이오드에 전달하기 위한 마이크로 렌즈; 상기 포토다이오드와 상기 마이크로 렌즈의 사이에 구비되는 다층의 절연막; 상기 다층의 절연막에 의해 각각 절연되며 상기 포토다이오드상에는 배치되지 않는 다층의 배선; 및 상기 다층의 배선의 표면중 적어도 한면과 절연막 사이에 배치되며, 상기 포토다이오드 상부에는 배치되지 않는 확산방지막을 구비하는 시모스 이미지센서를 제공한다.The present invention is a photodiode; A micro lens for refracting and transmitting the incident light to the photodiode; A multilayer insulating film provided between the photodiode and the micro lens; Multilayer wirings each insulated by the multilayer insulating film and not disposed on the photodiode; And a diffusion barrier layer disposed between at least one surface of the surface of the multilayer wiring and the insulating layer and not disposed above the photodiode.

본 발명은 기판상에 포토다이오드를 형성하는 단계; 상기 포토다이오드상에 절연막을 형성하는 단계; 상기 포토다이오드의 상단면에 겹치지 않는 상기 제1 절연막상에 금속막/확산방지막을 적층된 배선을 형성하는 단계; 상기 배선상에 제1 절연막을 형성하는 단계; 상기 제1 절연막상에 상기 포토다이오드에 얼라인되어 칼라필터를 형성하는 단계; 및 상기 칼라필터상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 시모스 이미지센서의 제조방법을 제공한다.

The present invention comprises the steps of forming a photodiode on a substrate; Forming an insulating film on the photodiode; Forming a wiring in which a metal film / diffusion film is laminated on the first insulating film which does not overlap an upper surface of the photodiode; Forming a first insulating film on the wiring; Forming a color filter aligned with the photodiode on the first insulating layer; And forming a microlens on the color filter.

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 상세하게 설명한다. 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. do.                     

도5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지센서를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view showing an image sensor according to a preferred embodiment of the present invention.

도5를 참조하여 살펴보면, 본 실시예에 따른 이미지센서의 가장 큰 특징은 구리 배선(23b ~ 23d)을 이용하면서도, 구리 배선과 이웃한 절연막(22a ~ 22d)과의 사이에 배치되는 확산방지막(28a ~ 28d)을 포토다이오드(21)와 마이크로 렌즈(26) 사이에는 제거한 것이다. 마이크로 렌즈(26)의 하단에는 칼라필터(26)가 구비된다.Referring to FIG. 5, the biggest feature of the image sensor according to the present embodiment is the diffusion barrier layer disposed between the copper wiring and the adjacent insulating layers 22a to 22d while using the copper wirings 23b to 23d. 28a to 28d are removed between the photodiode 21 and the microlens 26. The lower end of the micro lens 26 is provided with a color filter 26.

다수의 배선중 배선(23a)은 비아플러그를 나타내는 것으로 텅스텐으로 형성된다. 또한 절연막은 통상적으로 실리콘산화막으로 형성한다.Among the plurality of wirings, the wirings 23a represent via plugs and are formed of tungsten. The insulating film is usually formed of a silicon oxide film.

따라서 마이크로 렌즈를 통과한 빛은 다층의 절연막을 통과하면서 굴절율리 높은 확산방지막을 거치지 않고 바로 포토다이오드(21)로 집속될 수 있다.Therefore, the light passing through the micro lens can be focused directly to the photodiode 21 without passing through the diffusion barrier having a high refractive index while passing through the multilayer insulating film.

여기서 확산방지막(28a)을 남겨둔 것은 한층의 확산방지막으로 인해 굴절되는 정도는 오히려 빛이 포토다이오드에 더 잘 집속되기 때문이다.The diffusion barrier 28a is left because the light is more focused on the photodiode rather than being refracted by a further diffusion barrier.

도6a 내지 도6h는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지센서의 제조공정을 나타내는 공정단면도이다.6A to 6H are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an image sensor according to a preferred embodiment of the present invention.

도6a에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 시모스 이미지센서의 제조방법은 먼저 기판상에 포토다이오드(도5 참조)를 형성한다.As shown in FIG. 6A, the method for manufacturing the CMOS image sensor according to the present embodiment first forms a photodiode (see FIG. 5) on a substrate.

이어서 포토다이오드 상에 층간절연막(22c)을 형성하고, 배선이 형성될 영역의 층간절연막(22c)을 선택적으로 제거하여 배선이 형성될 홀(X)을 형성한다.Subsequently, an interlayer insulating film 22c is formed on the photodiode, and the interlayer insulating film 22c in the region where the wiring is to be formed is selectively removed to form a hole X in which the wiring is to be formed.

이어서 도6b에 도시된 바와 같이, TaN/Ta/Cu로 적층되는 금속막(23c)을 홀(X)에 채워 넣는다. 이 때 TaN/Ta은 이웃한 절연막과 구리가 상호작용하는 것을 방 지하기 위한 베리어 막으로 사용된 것이며, 배선의 대부분은 Cu로 채워진다.Subsequently, as shown in Fig. 6B, the metal film 23c laminated with TaN / Ta / Cu is filled in the hole X. At this time, TaN / Ta is used as a barrier film to prevent copper from interacting with a neighboring insulating film, and most of the wiring is filled with Cu.

또한 구리 대신 텅스텐을 이용하여 배선으로 형성시킬 수도 있다.It is also possible to form the wiring using tungsten instead of copper.

이어서 도6c에 도시된 바와 같이, 화학적기계적 연마공정을 통해 금속막(23c)을 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 6C, the metal film 23c is removed through a chemical mechanical polishing process.

이어서 도6d에 도시된 바와 같이, 리세스(recess) 공정을 통해 구리의 상단면을 일정부분 제거한다.(Y) 이 때 제거하는 부분은 300 ~ 1000Å 범위로 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 6D, a portion of the upper surface of the copper is removed through a recess process. (Y) At this time, the portion to be removed is formed in the range of 300 to 1000 Å.

이 때 실시하는 리세스 공정은 질산, 염산 등의 산계열의 화학용액에 담그는 습식각공정을 하거나, 화학적기계적연마공정으로 진행한 후에 질소 분위기에서 열처리 할수도 있다.In this case, the recess process may be performed by wet etching in an acid-based chemical solution such as nitric acid or hydrochloric acid, or heat treatment in a nitrogen atmosphere after the chemical mechanical polishing process.

이 때의 습식각공정은 10:1 질산 또는 10:1 염산등의 화학용액을 사용하여 30초 이내에서 딥아웃공정을 진행한다.At this time, the wet etching process uses a chemical solution such as 10: 1 nitric acid or 10: 1 hydrochloric acid to perform a dip-out process within 30 seconds.

또한, 화학적기계적연마공정은 150도 30분정도로 N2 분위기에서 열처리 공정을 진행한다.In addition, the chemical mechanical polishing process is a heat treatment process in N 2 atmosphere at about 150 degrees 30 minutes.

이어서 이어서 도6e에 도시된 바와 같이 리세스된 영역에 확산방지막으로 SiN 또는 SiC를 이용하여 매립시킨다.Subsequently, it is buried in the recessed region using SiN or SiC as a diffusion barrier as shown in Fig. 6E.

또한, 확산방지막으로 도전성물질을 사용할 수 있는데, Ta, TaN, TaC, WN,TiN,TiW,TiSiW등을 사용할 수 있다.In addition, a conductive material may be used as the diffusion barrier, and Ta, TaN, TaC, WN, TiN, TiW, TiSiW, or the like may be used.

이어서 도6f에 도시된 바와 같이, 화학적기계적 연마공정을 통해 층간절연막 (22c)가 노출되도록 확산방지막을 제거한다. 여기까지가 한층의 배선 공정이 완료된 것이다.6F, the diffusion barrier layer is removed so that the interlayer dielectric layer 22c is exposed through a chemical mechanical polishing process. Up to this point, the wiring process has been completed.

이어서 도6g에 도시된 바와 같이, 다시 층간절연막(22d)을 형성한다.Subsequently, as shown in Fig. 6G, an interlayer insulating film 22d is formed again.

이어서 도6h에 도시된 바와 같이, 도6a내지 도6f에 도시된 바와 같은 배선 공정을 진행하여 새로운 층의 배선(23d)을 형성시킨다. 여기에서도 배선(23d)의 상단면은 확산방지막(28d)이 형성되어 있다.Then, as shown in Fig. 6H, a wiring process as shown in Figs. 6A to 6F is performed to form a new layer of wiring 23d. Here, the diffusion barrier film 28d is formed on the upper end surface of the wiring 23d.

확산방지막으로는 SiN 또는 SiC를 이용하여 형성하거나, 또한, 도전성물질을 사용할 수 있는데, Ta, TaN, TaC, WN,TiN,TiW,TiSiW등을 사용할 수 있다.As the diffusion barrier, SiN or SiC may be formed, or a conductive material may be used. Ta, TaN, TaC, WN, TiN, TiW, TiSiW, or the like may be used.

이상에서 살펴본 바와 같이 본 실시예에 따른 시모스 이미지센서는 구리 배선이 형성된 면의 상면에만 확산방지막이 형성되도록 하고, 나머지 부분은 모두 제거하게 된다.As described above, in the CMOS image sensor according to the present exemplary embodiment, the diffusion barrier layer is formed only on the upper surface of the surface on which the copper wiring is formed, and all remaining portions are removed.

이어서 칼라필터, 마이크로 렌즈 등을 형성하는 공정을 진행한다.Subsequently, the process of forming a color filter, a micro lens, etc. is performed.

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.
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.

본 발명에 의해 제조된 시모스 이미지센서는 마이크로 렌즈를 통과한 빛이 포토다이오드에 전달되는 경로상에는 높은 굴절율을 가지는 확산방지막이 없고 층 간절연막만이 있기 때문에 빛의 굴절 현상이 발생하지 않아서 보다 많은 빛이 포토다이오드에 집속될 수 있다.In the CMOS image sensor manufactured by the present invention, since the light passing through the microlens is transmitted to the photodiode, there is no diffusion preventing film having a high refractive index and only an interlayer insulating film. This photodiode can be focused.

또한, 마이크로 렌즈와 포토다이오드의 사이에 층간절연막만이 존재하므로 마이크로 렌즈의 초점을 조절하는 것이 용이하다.
In addition, since only an interlayer insulating film exists between the microlens and the photodiode, it is easy to adjust the focus of the microlens.

Claims (17)

포토다이오드;Photodiode; 입사된 빛을 굴절시켜 상기 포토다이오드에 전달하기 위한 마이크로 렌즈; A micro lens for refracting and transmitting the incident light to the photodiode; 상기 포토다이오드와 상기 마이크로 렌즈의 사이에 구비되는 다층의 절연막;A multilayer insulating film provided between the photodiode and the micro lens; 상기 다층의 절연막에 의해 각각 절연되며 상기 포토다이오드상에는 배치되지 않는 다층의 배선; 및Multilayer wirings each insulated by the multilayer insulating film and not disposed on the photodiode; And 상기 다층의 배선의 표면중 적어도 한면과 절연막 사이에 배치되며, 상기 포토다이오드 상부에는 배치되지 않는 다층의 확산방지막A multilayer diffusion barrier layer disposed between at least one of the surfaces of the multilayer interconnection and the insulating layer and not disposed above the photodiode 을 구비하는 시모스 이미지센서.CMOS image sensor having a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로 렌즈를 통과한 빛이 상기 포토다이오드로 굴절될 수 있도록,상기 다층의 확산방지막에서 적어도 한층의 확산방지막은 상기 포토다이오드와 상기 마이크로 렌즈사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서.And at least one diffusion barrier layer in the multilayer diffusion barrier layer is disposed between the photodiode and the microlens so that light passing through the microlens is refracted to the photodiode. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 배선은 구리인 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서.The wiring image sensor, characterized in that the copper. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 확산방지막은 The diffusion barrier is SiN 또는 SiC중 적어도 하나가 선택된 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서.A CMOS image sensor, characterized in that at least one of SiN or SiC is selected. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 확산방지막은 The diffusion barrier is Ta, TaN, TaC, WN,TiN,TiW 또는 TiSiW 중에서 적어도 하나가 선택된 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서.A CMOS image sensor, characterized in that at least one selected from Ta, TaN, TaC, WN, TiN, TiW, or TiSiW. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 다층의 절연막은 실리콘산화막으로 구비되는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서.The multilayer insulating film is a CMOS image sensor, characterized in that provided with a silicon oxide film. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로 렌즈와 상기 다층의 절연막사이에 상기 포토다이오드에 얼라 인되는 칼라필터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서.And a color filter aligning to the photodiode between the microlens and the multilayer insulating film. 기판상에 포토다이오드를 형성하는 단계;Forming a photodiode on the substrate; 상기 포토다이오드상에 절연막을 형성하는 단계;Forming an insulating film on the photodiode; 상기 포토다이오드의 상단면에 겹치지 않는 상기 제1 절연막상에 금속막/확산방지막을 적층된 배선을 형성하는 단계;Forming a wiring in which a metal film / diffusion film is laminated on the first insulating film which does not overlap an upper surface of the photodiode; 상기 배선상에 제1 절연막을 형성하는 단계;Forming a first insulating film on the wiring; 상기 제1 절연막상에 상기 포토다이오드에 얼라인되어 칼라필터를 형성하는 단계; 및Forming a color filter aligned with the photodiode on the first insulating layer; And 상기 칼라필터상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계Forming a micro lens on the color filter 를 포함하는 시모스 이미지센서의 제조방법.Method for manufacturing a CMOS image sensor comprising a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 제1 절연막상에 금속막/확산방지막을 적층된 배선을 형성하는 단계는Forming a wiring layer of a metal film / diffusion film on the first insulating film is formed 상기 제1 절연막상에 제2 절연막을 형성하는 단계;Forming a second insulating film on the first insulating film; 상기 제2 절연막을 선택적으로 제거하여 배선이 형성될 홀을 형성하는 단계;Selectively removing the second insulating film to form holes for forming wirings; 상기 홀에 금속을 매립하여 금속막을 형성하는 단계;Filling a metal into the hole to form a metal film; 상기 매립된 금속막의 상단부분을 소정영역 리세스시키는 단계; 및Recessing an upper portion of the buried metal film in a predetermined region; And 상기 리세스된 영역에 확산방지막을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서의 제조방법.And forming a diffusion barrier in the recessed region. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 홀에 금속을 매립하여 금속막을 형성하는 단계는Embedding the metal in the hole to form a metal film 상기 홀에 금속을 채워넣는 단계; 및Filling a metal into the hole; And 화학적기계적 연마공정을 통해 홀의 내부에만 상기 금속을 남기는단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서의 제조방법.Method of manufacturing a CMOS image sensor comprising the step of leaving the metal only inside the hole through a chemical mechanical polishing process. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 리세스시키는 공정은The step of recessing 산계열의 화학용액에 담그는 습식각공정으로 진행하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서의 제조방법.A method for manufacturing a CMOS image sensor, characterized in that the wet etching process is carried out in an acid-based chemical solution. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 습식각공정은 The wet etching process 10:1 질산 또는 10:1 염산등의 화학용액을 사용하여 1 ~ 30초 이내에서 딥아 웃공정을 진행하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서의 제조방법.A method of manufacturing a CMOS image sensor, characterized in that the deep-out process is performed within 1 to 30 seconds using a chemical solution such as 10: 1 nitric acid or 10: 1 hydrochloric acid. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 리세스시키는 공정은The step of recessing 화학적기계적연마공정으로 진행한 후에 질소 분위기에서 열처리하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서의 제조방법.Method of producing a CMOS image sensor, characterized in that the heat treatment in a nitrogen atmosphere after the chemical mechanical polishing process. 제 11 항 또는 제 13 항에 있어서,The method according to claim 11 or 13, 상기 리세스되는 부분은 300 ~ 1000Å 범위로 형성하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서의 제조방법.The recessed portion is a manufacturing method of the CMOS image sensor, characterized in that formed in the range of 300 ~ 1000Å. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 금속막은 구리로 형성하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서의 제조방법.The metal film is a method of manufacturing a CMOS image sensor, characterized in that formed of copper. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 확산방지막은 The diffusion barrier is SiN 또는 SiC중 적어도 하나를 선택하여 형성하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서.A CMOS image sensor, characterized in that formed by selecting at least one of SiN or SiC. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 확산방지막은 The diffusion barrier is Ta, TaN, TaC, WN,TiN,TiW 또는 TiSiW 중에서 적어도 하나를 선택하여 형성하는 것을 특징으로 하는 시모스 이미지센서.A CMOS image sensor, characterized in that formed by selecting at least one of Ta, TaN, TaC, WN, TiN, TiW or TiSiW.
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KR100963141B1 (en) * 2007-02-23 2010-06-15 캐논 가부시끼가이샤 Photoelectric conversion device and method of manufacturing the same

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