KR20060104880A - 씨모스 이미지 센서의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로 특히, 반도체 소자 제조 공정 중, 암전류 특성을 개선하는 씨모스 이미지 센서의 제조 공정에 관한 것이다. 이를 위해 본 발명은, 반도체 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극의 양측의 상기 반도체 기판 표면 하부에 소스/드레인 불순물을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극을 포함하는 전체 구조 상에 제1 층간절연막을 증착하는 단계, 상기 제1 층간절연막 상에 금속 배선을 형성하는 단계 및 상기 금속 배선을 포함하는 전체 구조 상에 불소함유 층간절연막을 증착하는 단계를 더 포함하여 층간절연막 내의 불소가 확산되어 상기 반도체 기판의 표면에 존재하는 댕글링 본드와 결합되도록 하므로써, 댕글링 본드를 제거하는 것에 의해 암전류 특성을 개선한다.
댕글링 본드, 불소함유 층간절연막, 금속 배선, 씨모스 이미지 센서, 게이트 전도막
Description
도 1은 종래 기술에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 공정을 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 댕글링 본드를 제거하는 씨모스 이미지 센서의 제조 공정을 나타낸 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 댕글링 본드를 제거하는 씨모스 이미지 센서의 제조 공정을 나타낸 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
301 : 반도체 기판 302 : 소자분리막
303 : 게이트 절연막 304 : 게이트 전도막
305 : 게이트 전극 306 : 스페이서
307 : 소스/드레인 불순물 영역 308 : 제1 층간절연막
309 : 금속 배선 310 : 라이너 산화막
311 : 불소함유 층간절연막 312 : 보호막
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로 특히, 반도체 소자 제조 공정 중, 씨모스 이미지 센서 제조 공정에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지센서라 함은 광학 영상(Optical Image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이중 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, 씨모스 이미지센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 씨모스 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다. CMOS 이미지센서는 저전력 소비라는 큰 장점을 가지고 있기 때문에 휴대폰 등 개인휴대용 시스템에 매우 유용하다.
도 1은 종래 기술에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 1을 참조하여, 반도체 기판(101) 상에 활성 영역과 소자분리 영역을 구분짖는 소자분리막(102)을 형성한다.
이어서, 상기 반도체 기판(101) 상에 게이트 절연막(103)과 게이트 전도막(104)을 순차적으로 증착한 후, 노광 및 식각 공정을 통해 게이트 전극(105)을 형 성하고, 상기 게이트 전극(105)의 양측벽에 스페이서(106)를 형성한다.
이어서, 상기 스페이서(106)를 갖는 게이트 전극(105) 양측의 반도체 기판(101) 내에 붕소(Boron)을 주입하여 소스/드레인 불순물 영역(107)을 형성한다.
상술한 종래 기술에서는 씨모스 이미지 센서 제조시 많은 식각 공정, 예를 들어, STI 공정에 의한 소자분리막(102) 형성, 게이트 전극(105) 형성 등에 의해 반도체 기판(101) 표면에 댕글링 본드(108, Dangling Bond)가 발생하게 된다.
상기 댕글링 본드(108)는 반도체 기판(101)은 실리콘(Si) 원자 하나에 산소(O) 원자 두 개가 결합하여야 안정한 상태를 유지하는데, 상기와 같은 식각 공정으로 인해 실리콘 원자 하나와 산소 원자 하나가 결합되어 있거나, 또는 실리콘 원자가 산소 원자를 하나도 갖지 못하는 상태를 말한다.
그리고, 상기 댕글링 본드(108)는 광이 입사되지 않은 상태에서도 댕글링 본드에 의해 전자가 생성되어 포토다이오드로 부터 플로팅센싱노드로 암신호가 흐르는 문제점을 야기시킨다.
또한, 붕소(Boron)을 주입하여 소스/드레인 불순물 영역(107)을 형성할시 붕소의 외곽 확산(Out Diffusion) 현상으로 인한 암신호, 블랙 신호(Black Signal), DBP(Dark Bed Pixel) 특성 열화를 일으킨다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 암전류 특성을 개선하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으 로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따르면, 반도체 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극의 양측의 상기 반도체 기판 표면 하부에 소스/드레인 불순물 영역을 형성하는 단계, 상기 게이트 전극을 포함하는 전체 구조 상에 제1 층간절연막을 증착하는 단계, 상기 제1 층간절연막 상에 금속 배선을 형성하는 단계 및 상기 금속 배선을 포함하는 전체 구조 상에 불소함유 층간절연막을 증착하는 단계를 더 포함하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법이 제공된다.
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.
(제1 실시예)
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 댕글링 본드를 제거하는 씨모스 이미지 센서의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하여, 반도체 기판(201) 상에 활성 영역과 소자분리 영역을 구분짖는 소자분리막(202)을 형성한다.
이어서, 상기 반도체 기판(201) 상에 게이트 절연막(203)과 게이트 전도막(204)을 순차적으로 증착한 후, 노광 및 식각 공정을 통해 게이트 전극(205)을 형 성하고, 상기 게이트 전극(205)의 양측벽에 스페이서(206)를 형성한다.
이어서, 상기 스페이서(206)를 갖는 게이트 전극(205) 양측의 반도체 기판(201) 내에 붕소(Boron)을 주입하여 소스/드레인 불순물 영역(207)을 형성한다.
이어서, 이온주입 마스크를 갖지 않는 블랭킷(Blanket) 공정을 통해 불소(Flourine) 이온을 상기 게이트 전극(205)을 포함하는 상기 반도체 기판(201) 상에 이온주입한다.
이때, 상기 소스/드레인 불순물 영역(207)을 형성하는 공정과 불소 이온주입 공정은 순서(소스/드레인 불순물 영역(207)의 형성과 불소 이온주입 공정 중 선(先)처리 여부)와 위치에 관계 없이 수행할 수 있다.
그리고, 상기 불소 이온주입 공정 전에 상기 불소 이온주입시의 반도체 기판(201) 손상을 억제하기 위한 절연막(미도시, 산화막 또는 질화막, 또는 산화막+질화막)을 상기 게이트 전극(201)이 형성된 반도체 기판(201) 상에 형성하는 공정을 더 포함시킬 수 있다.
또한, 상기 절연막(미도시)을 형성한 후 불소 이온주입 공정을 수행할 때에는 상기 절연막(미도시) 없이 불소 이온주입 공정을 수행할 때보다 더 높은 이온주입 에너지를 필요로 한다.
상기와 같이 반도체 기판(201)에 불소 이온을 주입하게 되면, 반도체 기판(201) 표면에 발생된 댕글링 본드(Dangling Bone) 결함 제거할 수 있다.
또한, 불소 이온의 BED(Boron Enhanced Diffusion) 효과에 의한 붕소의 침투깊이(Penetration range : Rp)를 증가시키고, 불소 이온이 붕소 이온과 결합하여 붕소의 TED(Transient Enhanced Diffusion)를 억제하여 각종 소자 관련 신뢰성을 개선시킨다.
(제2 실시예)
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 댕글링 본드를 제거하는 씨모스 이미지 센서의 제조 공정을 나타낸 단면도이다.
본 발명에 따른 댕글링 본드를 제거하는 씨모스 이미지 센서의 제조 공정은 우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(301) 상에 활성 영역과 소자분리 영역을 구분짖는 소자분리막(302)을 형성한다.
이어서, 상기 반도체 기판(301) 상에 게이트 절연막(303)과 게이트 전도막(304)을 순차적으로 증착한 후, 노광 및 식각 공정을 통해 게이트 전극(305)을 형성하고, 상기 게이트 전극(305)의 양측벽에 스페이서(306)를 형성한다.
이어서, 상기 스페이서(306)를 갖는 게이트 전극(305) 양측의 반도체 기판(301) 내에 붕소(Boron)을 주입하여 소스/드레인 불순물 영역(307)을 형성한다.
다음으로, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 게이트 전극(305)을 포함하는 반도체 기판(301) 상에 제1 층간절연막(308)을 증착하고, 상기 제1 층간절연막(308) 상에 금속 배선(309)을 형성한다.
다음으로, 도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 금속 배선(309)을 포함하는 전체 구조 상에 라이너 산화막(310)을 증착한 후, 상기 라이너 산화막(310) 상에 불소함유 층간절연막(311)을 증착한다.
이때, 상기 불소함유 층간절연막(311)은 FSG(Flourine Silicate Glass)막인 것이 바람직하다.
다음으로, 도 3d에 도시된 바와 같이, 추가 공정으로서, 상기 불소함유 층간절연막(311) 상에 보호막(312)을 증착한다.
이때, 상가 보호막(312)은 상기 불소함유 층간절연막(311) 상에 노광 및 현상 공정시 난반사를 억제하기 위한 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)막, 또는 난반사 억제 및 층간절연막간의 스트레스를 억제하기 위한 USG(Undoped Silicate Glass)막, 또는 USG막과 TEOS막을 순차적으로 함께 증착하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 보호막(312)을 증착할 시에는 상기 불소함유 층간절연막(311) 상에 보호막(312)을 증착하지 않았을 때와, 보호막(312)을 증착하였을때의 높이(h)는 항상 일정해야 한다.
상기와 같이, 불소함유 층간절연막(311)인 FSG막을 상기 금속 배선(309) 상에 증착하게 되면, FSG막 증착 공정중 열처리에 의해 불소 전자가 상기 반도체 기판(301) 표면의 댕글링 본드 결함이 발생한 지역까지 확산되어, 상기 댕글링 본드 결함을 제거한다.
또한, 불소 이온의 BED(Boron Enhanced Diffusion) 효과에 의한 붕소의 침투깊이(Penetration range : Rp)를 증가시키고, 불소 이온이 붕소 이온과 결합하여 붕소의 TED(Transient Enhanced Diffusion)를 억제하여 각종 소자 관련 신뢰성을 개선시킨다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치 환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 불소 이온을 이용하여 댕글링 본드 제거 및 붕소 이온의 외곽 확산을 억제시킨다.
이때, 댕글링 본드의 제거로 인해 암전류 개선의 효과를 갖으며, 불소 이온의 BED 효과에 의한 붕소의 침투깊이를 증가시키고, 불소 이온이 붕소 이온과 결합하여 붕소의 TED를 억제하여 각종 소자 관련 신뢰성을 개선시킨다.
또한, 붕소의 외곽 확산을 억제시킴으로써, CTC(Charge TransferCapability)의 향상도 유도할 수 있다.
Claims (10)
- 반도체 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극의 양측의 상기 반도체 기판 표면 하부에 소스/드레인 불순물 영역을 형성하는 단계; 및상기 반도체 기판 표면의 댕글링 본드를 제거하기 위하여 상기 게이트 전극을 포함하는 전체 구조 상에 불소 이온주입 공정을 수행하는 단계;를 포함하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 불소 이온주입 공정 전에 상기 불소 이온주입시의 기판 손상을 억제하기 위한 절연막을 상기 게이트 전극이 형성된 기판 상에 형성하는 단계를 더 포함하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.
- 제2항에 있어서,상기 절연막은 산화막 또는 질화막, 또는 산화막과 질화막이 적층된 막인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 소스/드레인 불순물 영역은 붕소를 이온주입하여 형성하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.
- 제1항에 있어서,상기 소스/드레인 불순물 영역을 형성하는 단계와 불소 이온주입 공정을 수행하는 단계는 순서에 관계 없이 수행하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.
- 반도체 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 게이트 전극의 양측의 상기 반도체 기판 표면 하부에 소스/드레인 불순물을 형성하는 단계;상기 게이트 전극을 포함하는 전체 구조 상에 제1 층간절연막을 증착하는 단계;상기 제1 층간절연막 상에 금속 배선을 형성하는 단계; 및상기 금속 배선을 포함하는 전체 구조 상에 불소함유 층간절연막을 증착하는 단계를 더 포함하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.
- 제6항에 있어서,상기 불소함유 층간절연막은 FSG막인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.
- 제7항에 있어서,상기 불소함유 층간절연막 상에 보호막 증착 단계를 더 포함하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 보호막은 노광 및 현상 공정시 난반사를 억제하기 위한 TEOS막인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 보호막은 난반사 억제 및 층간절연막간의 스트레스를 억제하기 위한 USG막 또는 USG막과 TEOS막을 순차적으로 함께 증착하는 것을 특징으로 하는 씨모 스 이미지 센서의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050027368A KR20060104880A (ko) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 씨모스 이미지 센서의 제조 방법 |
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| KR1020050027368A KR20060104880A (ko) | 2005-03-31 | 2005-03-31 | 씨모스 이미지 센서의 제조 방법 |
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| KR20060104880A true KR20060104880A (ko) | 2006-10-09 |
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| KR (1) | KR20060104880A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113035895A (zh) * | 2021-03-30 | 2021-06-25 | 上海华力微电子有限公司 | 图像传感器的制造方法 |
-
2005
- 2005-03-31 KR KR1020050027368A patent/KR20060104880A/ko not_active Application Discontinuation
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