KR20070008914A - Cmos image sensor - Google Patents

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KR20070008914A KR1020050062810A KR20050062810A KR20070008914A KR 20070008914 A KR20070008914 A KR 20070008914A KR 1020050062810 A KR1020050062810 A KR 1020050062810A KR 20050062810 A KR20050062810 A KR 20050062810A KR 20070008914 A KR20070008914 A KR 20070008914A
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Abstract

A CMOS image sensor is provided to reduce optical crosstalk by using as a diffusion barrier layer a material with a good optical absorption characteristic. A diffusion barrier layer having a thickness of 200~1100 angstroms is formed on a first insulation layer pattern and a first metal interconnection pattern, avoiding diffusion of a metal material of the first metal interconnection pattern. An interlayer dielectric(270) is formed on the diffusion barrier layer. An etch stop layer(272) having a thickness of 200~1100 angstroms is formed on the interlayer dielectric. A second insulation layer pattern is formed on the etch stop layer, having a second unevenness part exposing the upper surface of the etch stop layer. The second unevenness part is filled with a second metal interconnection pattern. The diffusion barrier layer or the etch stop layer is made of a silicon oxynitride layer. The first and the second metal interconnection patterns are made of copper.

Description

씨모스 이미지 센서{CMOS Image Sensor}CMOS Image Sensor

도 1은 종래 기술에 따른 씨모스 이미지 센서의 광학적 누화 현상을 설명하는 단면도;1 is a cross-sectional view illustrating an optical crosstalk phenomenon of a CMOS image sensor according to the prior art;

도 2는 반사 방지막의 이상적인 조건을 설명하기 위한 이중막 단면도;2 is a cross-sectional view of a double film for explaining ideal conditions of the anti-reflection film;

도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들;3A to 3I are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention;

도 4a 및 도 4b는 종래기술과 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서의 금속 배선을 덮는 확산 방지막의 굴절 지수와 흡수 계수를 보여주는 그래프들.4A and 4B are graphs showing the refractive index and the absorption coefficient of the diffusion barrier covering the metal wiring of the CMOS image sensor according to the prior art and the present invention.

본 발명은 반도체 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 구체적으로 금속 배선을 포함하는 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a CMOS image sensor including a metal wiring and a method for manufacturing the same.

씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor : CIS)는 씨모스 제조기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기적 신호로 변환시키는 소자이다. 최근에는 디지털 스틸 카메라, 휴대폰의 카메라 및 도어폰의 카메라 등 이미지 센서에 대한 수요가 폭발적으로 늘어나면서, 씨모스 이미지 센서 장치에 대한 수요도 기하급수적으로 늘어나 고 있다.CMOS Image Sensor (CIS) is a device that converts optical images into electrical signals using CMOS manufacturing technology. Recently, demand for image sensors such as digital still cameras, mobile phone cameras, and door phone cameras has exploded, and demand for CMOS image sensor devices has also increased exponentially.

씨모스 이미지 센서는 트랜지스터, 저항 및 커패시터 등으로 구성되며, 이러한 씨모스 이미지 센서를 반도체 기판 상에 구현하는데 있어서 배선은 필수적으로 요구된다. 배선은 전기적인 신호를 전송시키는 역할을 하므로 전기적인 저항이 낮고 경제적이며 신뢰성이 높아야 한다.The CMOS image sensor is composed of a transistor, a resistor, a capacitor, and the like, and wiring is indispensable for implementing the CMOS image sensor on a semiconductor substrate. Because wiring plays a role in transmitting electrical signals, electrical resistance must be low, economical and reliable.

씨모스 이미지 센서가 고집적화됨에 따라, 배선의 폭 및 두께는 점점 얇아지고, 콘택홀(contact hole)의 크기도 작아진다. 이러한 소자의 미세화에 따라 금속 배선 저항은 증가하게 된다. 0.13μm 이하의 작은 패턴을 갖는 씨모스 이미지 센서 장치는 알루미늄(Al)을 이용한 금속 배선을 형성하기 어렵다. 따라서, 금속 배선 물질로 알루미늄에 비해 상대적으로 비저항이 낮고 전자이동(electromigration) 특성이 양호한 구리(Cu)를 이용하는 것이 바람직하다.As CMOS image sensors become more integrated, the width and thickness of wiring become thinner and the size of contact holes becomes smaller. As the size of the device becomes smaller, the metal wiring resistance increases. In the CMOS image sensor device having a small pattern of 0.13 μm or less, it is difficult to form a metal wiring using aluminum (Al). Therefore, it is preferable to use copper (Cu) having a relatively low resistivity and good electromigration characteristics as the metal wiring material.

한편, 구리는 실리콘(Si) 및 산화 실리콘(SiO2)에 대하여 매우 빠르게 확산하기 때문에, 구리 패턴의 표면에는 구리의 확산을 방지하기 위한 배리어(barrier) 금속막 및 확산 방지막이 형성되어야 한다. 구리 패턴의 측면 및 저면에는 배리어 금속막이 형성되고, 구리 패턴의 상부면에는 확산 방지막이 형성되는 것이 바람직하다.On the other hand, since copper diffuses very quickly with respect to silicon (Si) and silicon oxide (SiO 2 ), a barrier metal film and a diffusion barrier layer for preventing copper diffusion should be formed on the surface of the copper pattern. The barrier metal film is formed on the side and bottom of the copper pattern, and the diffusion barrier film is formed on the upper surface of the copper pattern.

도 1은 일반적인 씨모스 이미지 센서에 입사된 빛이 다중 반사로 인해 광학적 누화를 일으키는 현상을 설명하는 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a phenomenon in which light incident on a general CMOS image sensor causes optical crosstalk due to multiple reflections.

도 1을 참조하면, 반도체 기판(100)에 포토다이오드(110a, 110b), 부유 확산 영역(111), 게이트 산화막(112) 및 트랜스퍼 게이트(114)가 배치된다. 반도체 기판(100) 전체를 덮는 하부 절연막(120)이 배치되고, 하부 절연막(120) 상에 제 1 확산 방지막(134)이 배치된다. 트랜스퍼 게이트(114)와 제 1 구리 배선 패턴(150a) 사이에는 전기적 연결을 위한 콘택(미도시)이 배치된다.Referring to FIG. 1, photodiodes 110a and 110b, a floating diffusion region 111, a gate oxide film 112, and a transfer gate 114 are disposed on a semiconductor substrate 100. The lower insulating layer 120 covering the entire semiconductor substrate 100 is disposed, and the first diffusion barrier layer 134 is disposed on the lower insulating layer 120. A contact (not shown) for electrical connection is disposed between the transfer gate 114 and the first copper wiring pattern 150a.

제 1 확산 방지막(134) 상에 콘택과 전기적으로 연결하기 위한 제 1 트렌치(trench)를 가지는 제 1 절연막 패턴(140a)이 배치되고, 제 1 트렌치의 내부면의 프로파일(profile)을 따라 제 1 배리어 금속막 패턴(144a)이 배치된다. 제 1 구리 배선 패턴(150a)은 제 1 배리어 금속막 패턴(144a) 내에 배치된다.A first insulating layer pattern 140a having a first trench for electrically connecting a contact is disposed on the first diffusion barrier layer 134 and is disposed along a profile of an inner surface of the first trench. The barrier metal film pattern 144a is disposed. The first copper wiring pattern 150a is disposed in the first barrier metal film pattern 144a.

제 1 절연막 패턴(140a) 및 제 1 구리 배선 패턴(150a) 상에 제 2 확산 방지막(164) 및 층간 절연막(170)이 순차적으로 배치되고, 층간 절연막(170) 상에 식각 저지막(172)이 배치된다. 제 1 구리 배선 패턴(150a)과 제 2 구리 배선 패턴(190a) 사이에는 전기적 연결을 위한 비아(via) 콘택(미도시)이 배치된다.The second diffusion barrier 164 and the interlayer insulating layer 170 are sequentially disposed on the first insulating layer pattern 140a and the first copper wiring pattern 150a, and the etch stop layer 172 is disposed on the interlayer insulating layer 170. Is placed. A via contact (not shown) for electrical connection is disposed between the first copper wiring pattern 150a and the second copper wiring pattern 190a.

식각 저지막(172) 상에 트렌치를 가지는 제 2 절연막 패턴(180a)이 배치되고, 제 2 트렌치의 내부면의 프로파일을 따라 제 2 배리어 금속막 패턴(184a)이 배치된다. 제 2 구리 배선 패턴(190a)은 제 2 배리어 금속막 패턴(184a) 내에 배치된다.The second insulating layer pattern 180a having the trench is disposed on the etch stop layer 172, and the second barrier metal layer pattern 184a is disposed along the profile of the inner surface of the second trench. The second copper wiring pattern 190a is disposed in the second barrier metal film pattern 184a.

제 2 확산 방지막(164) 및 식각 저지막(172)은 제 1 절연막 패턴(140a), 층간 절연막(170) 및 제 2 절연막 패턴(180a)과의 식각 선택비가 높고, 구리의 확산을 방지할 수 있는 실리콘 질화물(SiN)로 이루어진다. 실리콘 질화물로 이루어지는 제 2 확산 방지막(164) 및 식각 저지막(172)은 구리가 확산하는 것을 방지함과 동 시에 식각 저지막으로서의 기능을 정상적으로 수행하기 위해서, 300 내지 1000Å 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.The second diffusion barrier 164 and the etch stop layer 172 have a high etching selectivity with respect to the first insulating layer pattern 140a, the interlayer insulating layer 170, and the second insulating layer pattern 180a, and can prevent diffusion of copper. Silicon nitride (SiN). The second diffusion barrier 164 and the etch stop layer 172 made of silicon nitride are formed to have a thickness of about 300 to 1000 kPa in order to prevent copper from diffusing and to function normally as an etch stop layer. It is preferable.

그런데 실리콘 질화물은 식각 저지막으로서는 좋은 편이나, 광학적으로는 흡수율이 낮고 빛을 잘 투과시키는 못하는 특성이 있기 때문에, 빛이 제 1 구리 배선 패턴(150a)과 제 2 구리 배선 패턴(190a) 사이로 입사하게 되면 제 2 확산 방지막(164)과 식각 저지막(172)에 의한 다중 반사를 통하여 이웃하는 포토다이오드(110b)로 들어가게 된다. 이러한 다중 반사에 의한 광학적 누화(crosstalk)가 일어남에 따라, 씨모스 이미지 센서에 의한 광학적 영상의 재현에 혼란을 초래하게 된다.However, since silicon nitride is good as an etch stopper film, but optically has low absorption rate and does not transmit light well, light enters between the first copper wiring pattern 150a and the second copper wiring pattern 190a. In this case, the plurality of photodiodes 110b enter the neighboring photodiode 110b through multiple reflections of the second diffusion barrier 164 and the etch stop layer 172. As optical crosstalk due to such multiple reflections occurs, it causes confusion in the reproduction of the optical image by the CMOS image sensor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 광학적 누화를 최소화시킬 수 있는 금속 배선, 그 형성 방법 및 씨모스 이미지 센서, 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide a metal wiring, a method of forming the same, a CMOS image sensor, and a method of manufacturing the same, which can minimize optical crosstalk.

상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 금속 배선을 제공한다. 이 금속 배선은 기판 상에 형성되는 하부 절연막, 하부 절연막 상에 형성되며 적어도 하나의 제 1 요부를 갖는 제 1 절연막 패턴, 제 1 요부를 채우는 제 1 금속 배선 패턴, 제 1 절연막 패턴 및 제 1 금속 배선 패턴 상에 형성되며 제 1 금속 배선 패턴의 금속 물질의 확산을 방지하는 확산 방지막, 확산 방지막 상에 형성되는 층간 절연막, 층간 절연막 상에 형성되는 식각 저지막, 식각 저지막 상에 형성되며 식각 저지막의 상부면을 노출하는 제 2 요부를 갖는 제 2 절연막 패턴, 및 제 2 요부를 채우는 제 2 금속 배선 패턴을 포함하여 구성된다. 확산 방지막 또는 식각 저지막은 실리콘 산화 질화막일 수 있다.In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a metal wiring. The metal wiring is formed on a lower insulating film formed on a substrate, a first insulating film pattern formed on the lower insulating film, and having at least one first recessed portion, a first metal wiring pattern filling the first recessed portion, a first insulating film pattern, and a first metal. A diffusion barrier layer formed on the interconnection pattern to prevent diffusion of the metal material of the first metal interconnection pattern, an interlayer insulating layer formed on the diffusion barrier layer, an etch stop layer formed on the interlayer insulation layer, and an etch stop layer formed on the etch stop layer And a second insulating film pattern having a second recessed portion exposing the top surface of the film, and a second metal wiring pattern filling the second recessed portion. The diffusion barrier or etch stop layer may be a silicon oxynitride layer.

제 1 및 제 2 금속 배선 패턴은 구리로 이루어질 수 있으며, 식각 저지 및 확산 방지를 위한 확산 방지막 및 식각 저지막을 포함한다. 확산 방지막 및 식각 저지막은 200 내지 1100Å의 두께로 형성될 수 있다.The first and second metal interconnection patterns may be made of copper, and include a diffusion barrier layer and an etch stop layer for etching prevention and diffusion prevention. The diffusion barrier and the etch stop layer may be formed to a thickness of 200 to 1100 kPa.

본 발명은 씨모스 이미지 센서를 제공한다. 이 씨모스 이미지 센서는 광소자를 포함하는 반도체 소자들이 형성된 기판, 기판 상에 형성되고 적어도 하나의 제 1 요부를 갖는 제 1 절연막 패턴, 제 1 요부를 채우는 제 1 금속 배선 패턴, 제 1 금속 배선 패턴 상에 형성된 층간 절연막, 층간 절연막 상에 형성되고 적어도 하나의 제 2 요부를 갖는 제 2 절연막 패턴, 제 2 요부를 채우는 제 2 금속 배선 패턴, 및 제 1 금속 배선 패턴의 상부면과 층간 절연막 하부면 사이의 계면에 형성되며, 실리콘 산화 질화물로 이루어진 확산 방지막을 포함할 수 있다.The present invention provides a CMOS image sensor. The CMOS image sensor comprises a substrate on which semiconductor elements including optical elements are formed, a first insulating film pattern formed on the substrate and having at least one first recess, a first metal wiring pattern filling the first recess, and a first metal wiring pattern An interlayer insulating film formed on the interlayer insulating film, a second insulating film pattern formed on the interlayer insulating film, and having at least one second recessed portion, a second metal wiring pattern filling the second recessed portion, and an upper surface of the first metal wiring pattern and a lower surface of the interlayer insulating film It is formed at the interface between, and may include a diffusion barrier film made of silicon oxynitride.

제 1 및 제 2 금속 배선 패턴은 구리로 이루어질 수 있으며, 제 2 금속 배선 패턴 하부면과 층간 절연막 상부면 사이의 계면에 형성된 식각 저지막을 더 포함할 수 있다. 식각 저지막은 실리콘 산화 질화물로 이루어질 수 있다.The first and second metal wiring patterns may be made of copper, and may further include an etch stop layer formed at an interface between the bottom surface of the second metal wiring pattern and the top surface of the interlayer insulating layer. The etch stop layer may be made of silicon oxynitride.

본 발명은 금속 배선을 형성하는 방법을 제공한다. 이 방법은 반도체 기판 상에 하부 절연막을 형성하는 단계, 하부 절연막 상에 제 1 요부를 갖는 제 1 절연막을 형성하는 단계, 제 1 요부를 채우는 제 1 금속 배선 패턴을 형성하는 단계, 제 1 금속 배선 패턴 및 제 1 절연막 패턴 상에 확산 방지막을 형성하는 단계, 확 산 방지막 상에 층간 절연막을 형성하는 단계, 층간 절연막 상에 식각 저지막을 형성하는 단계, 식각 저지막 상에 식각 저지막 상부면을 노출하는 제 2 요부를 갖는 제 2 절연막을 형성하는 단계, 및 제 2 요부를 채우는 제 2 금속 배선 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 확산 방지막 또는 식각 저지막은 실리콘 산화 질화막일 수 있다.The present invention provides a method of forming a metal wiring. The method includes forming a lower insulating film on a semiconductor substrate, forming a first insulating film having a first recessed portion on the lower insulating film, forming a first metal wiring pattern filling the first recessed portion, and first metal wiring. Forming a diffusion barrier layer on the pattern and the first insulating layer pattern, forming an interlayer dielectric layer on the diffusion barrier layer, forming an etch stop layer on the interlayer dielectric layer, exposing an etch stop layer upper surface on the etch stop layer Forming a second insulating film having a second recessed portion, and forming a second metal wiring pattern filling the second recessed portion. The diffusion barrier or etch stop layer may be a silicon oxynitride layer.

제 1 및 제 2 금속 배선 패턴은 구리로 이루어질 수 있다.The first and second metal wiring patterns may be made of copper.

본 발명은 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 제공한다. 이 방법은 반도체 기판 상에 광소자를 포함하는 반도체 소자를 형성하는 단계, 반도체 기판 상에 적어도 하나의 제 1 요부를 갖는 제 1 절연막을 형성하는 단계, 제 1 요부를 채우는 제 1 금속 배선 패턴을 형성하는 단계, 제 1 금속 배선 패턴 상에 층간 절연막을 형성하는 단계, 층간 절연막 상에 적어도 하나의 제 2 요부를 갖는 제 2 절연막을 형성하는 단계, 및 제 2 요부를 채우는 제 2 금속 배선 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 제 1 금속 배선 패턴의 상부면과 층간 절연막 하부면 사이의 계면에 형성되며, 층간 절연막과 식각 선택비를 갖는 확산 방지막을 형성하는 단계를 포함한다. 확산 방지막은 실리콘 산화 질화막일 수 있다.The present invention provides a method of manufacturing a CMOS image sensor. The method comprises the steps of: forming a semiconductor device comprising an optical element on a semiconductor substrate; forming a first insulating film having at least one first recess on the semiconductor substrate; forming a first metal wiring pattern filling the first recess; Forming an interlayer insulating film on the first metal wiring pattern, forming a second insulating film having at least one second recessed portion on the interlayer insulating film, and forming a second metal wiring pattern filling the second recessed portion. And forming a diffusion barrier layer formed at an interface between an upper surface of the first metal wiring pattern and a lower surface of the interlayer insulating layer, the diffusion barrier layer having an etch selectivity with the interlayer insulating layer. The diffusion barrier layer may be a silicon oxynitride layer.

제 1 및 제 2 금속 배선 패턴은 구리로 이루어질 수 있다.The first and second metal wiring patterns may be made of copper.

실리콘 산화 질화물로 이루어지는 확산 방지막은 빛 흡수 계수가 높아 외부의 빛이 확산 방지막에 의해 다중 반사되는 것을 최소화하여 씨모스 이미지 센서에서의 광학적 누화를 감소시킬 수 있다.The diffusion barrier layer made of silicon oxynitride has a high light absorption coefficient, thereby minimizing the multiple reflection of external light by the diffusion barrier layer to reduce optical crosstalk in the CMOS image sensor.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명 하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한, 막이 다른 막 또는 기판 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 막 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 막이 개재될 수도 있다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosure may be made thorough and complete, and to fully convey the spirit of the invention to those skilled in the art. In the drawings, the thicknesses of films and regions are exaggerated for clarity. Also, if it is mentioned that the film is on another film or substrate, it may be formed directly on the other film or substrate or a third film may be interposed therebetween.

도 2는 반사 방지막 조건을 설명하기 위한 이중막 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a double film for explaining the antireflection film conditions.

도 2를 참조하면, 공기 중에서의 빛(50)이 제 1 막질(52)과 제 2 막질(54)이 접합된 이중막에 입사되는 경우, 제 1 막질(52)이 반사 방지막 역할을 하기 위해서는 아래 [식 1]과 [식 2]를 만족해야 한다.Referring to FIG. 2, when light 50 in the air is incident on a double film in which the first film material 52 and the second film material 54 are bonded, the first film material 52 may serve as an anti-reflection film. The following [Equation 1] and [Equation 2] must be satisfied.

[식 1][Equation 1]

n1d = 1/4 λn 1 d = 1/4 λ

[식 2][Equation 2]

n1 = (n2)1/2 n 1 = (n 2 ) 1/2

[식 1]은 입사되는 빛(50)에 대한 반사 방지막인 제 1 막질(52)의 두께를 구하기 위한 것이고, [식 2]는 제 1 막질(52)의 적당한 굴절률을 구하기 위한 것이다. n1은 제 1 막질(52)의 굴절률, n2는 제 2 막질(54)의 굴절률, d는 제 1 막질(52)의 두께 그리고 λ는 입사되는 빛(50)의 파장이다.[Equation 1] is for obtaining the thickness of the first film quality 52 which is an anti-reflection film for the incident light 50, and [Equation 2] is for obtaining an appropriate refractive index of the first film quality 52. n 1 is the refractive index of the first film 52, n 2 is the refractive index of the second film 54, d is the thickness of the first film 52 and λ is the wavelength of the incident light 50.

상기의 식들에 의해 제 2 막질(54)에 코팅(coating)되는 제 1 막질(52)의 굴절률은 하층에 있는 제 2 막질(54)의 굴절률에 제곱근을 취한 값의 근사치일 때가 이상적인 굴절률이다. 제 1 막질(52)의 두께는 입사되는 빛(50)의 파장에 대하여 1/4에 해당하는 값에 제 1 막질(52)의 굴절률을 나누어 준 값으로, [식 1]에서 알 수 있듯이 입사되는 빛(50)의 파장에 따라 변하게 된다.The refractive index of the first film 52 coated on the second film 54 by the above formulas is an ideal refractive index when it is an approximation of the square root of the refractive index of the second film 54 in the lower layer. The thickness of the first film 52 is a value obtained by dividing the refractive index of the first film 52 by a value corresponding to 1/4 of the wavelength of the incident light 50. As shown in [Equation 1], The wavelength of the light 50 is changed.

가시광선의 파장 범위는 사람에 따라 차이가 있으나, 대체로 380~770nm이다. 본 발명의 실시예에서는 입사되는 빛(50)의 파장을 가시광선보다 조금 넓은 250~850nm로 정하였다. 제 2 막질(54)은 구리로서, 굴절률 n2는 0.14이다.The wavelength range of visible light varies depending on the person, but is generally 380 to 770 nm. In the embodiment of the present invention, the wavelength of incident light 50 is set to 250 to 850 nm which is slightly wider than visible light. The second film 54 is copper, and the refractive index n 2 is 0.14.

제 2 막질(54)로 구리를 사용하는 경우, 가시광선에 대하여 이상적인 제 1 막질(52)의 굴절률 및 두께는 각각 0.37 및 2,568~5,203Å이다. 그러나 이 두께는 반도체 소자에 적용하기에는 너무 두꺼운 문제가 있다.When copper is used as the second film 54, the refractive index and thickness of the first film 52, which is ideal for visible light, are 0.37 and 2,568 to 5,203 kPa, respectively. However, this thickness has a problem that is too thick to be applied to a semiconductor device.

다만, 제 1 막질(52)이 적당한 두께를 가지며, 이상적인 굴절률을 가지는 막질로 대체된다면 종래기술의 문제점인 광학적 누화를 완전히 제거할 수 있을 것이다. 한편, 제 1 막질(52)은 광학적 누화를 해결함과 동시에, 실리콘 질화물처럼 식각 저지막으로서의 역할을 하게 하는 질소(nitride)를 포함하는 막질이어야 한다. 따라서, 실리콘 질화막을 대체할 수 있는 제 1 막질(52)로 250~850nm 파장 영역에서의 굴절률 n1이 1.89~2.46인 실리콘 산화 질화막이 고려될 수 있다.However, if the first film 52 has a suitable thickness and is replaced with a film having an ideal refractive index, optical crosstalk, which is a problem of the prior art, may be completely eliminated. On the other hand, the first film 52 should be a film containing nitrogen (nitride) to solve the optical crosstalk, and also serve as an etch stop film like silicon nitride. Therefore, a silicon oxynitride film having a refractive index n 1 of 1.89 to 2.46 in the wavelength range of 250 to 850 nm may be considered as the first film 52 that can replace the silicon nitride film.

본 발명의 실시예에서 제 1 막질(52)로 사용된 실리콘 산화 질화물의 굴절률은 이상적인 굴절률에 비해 매우 큰 편이지만, 250~850nm 파장 영역의 빛에 대해 서는 254~1,124Å 정도의 두께를 가지므로 적절한 편이다. 즉, 실리콘 산화 질화물로 제 2 막질인 구리 금속 배선을 덮음으로써, 입사된 빛(50)이 반사되는 것을 감소시킬 수 있다. 이에 따라 씨모스 이미지 센서의 광학적 누화를 억제할 수 있다.In the embodiment of the present invention, the refractive index of the silicon oxynitride used as the first film 52 is very large compared to the ideal refractive index, but has a thickness of about 254 to 1,124 빛 for light in the wavelength range of 250 to 850 nm. It is appropriate. That is, by covering the copper metal wiring, which is the second film quality, with silicon oxynitride, reflection of the incident light 50 can be reduced. Accordingly, optical crosstalk of the CMOS image sensor can be suppressed.

도 3a 내지 도 3i는 본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 금속 배선 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.3A to 3I are cross-sectional views illustrating a metal wiring forming method of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3a를 참조하면, 반도체 기판(200)에 소자분리막(미도시)을 형성하여 활성 영역을 한정한다. 활성 영역의 표면 소정 부위에 포토다이오드(210)와 부유 확산영역(211)을 형성하고, 포토다이오드(210) 및 부유 확산영역(211)의 사이의 반도체 기판(200) 상에 트랜지스터를 형성한다. 트랜지스터는 반도체 기판(200) 상에 형성된 게이트 산화막(212)과 트랜스퍼 게이트(214)를 포함한다.Referring to FIG. 3A, an isolation layer (not shown) is formed on the semiconductor substrate 200 to define an active region. The photodiode 210 and the floating diffusion region 211 are formed on a predetermined portion of the surface of the active region, and a transistor is formed on the semiconductor substrate 200 between the photodiode 210 and the floating diffusion region 211. The transistor includes a gate oxide film 212 and a transfer gate 214 formed on the semiconductor substrate 200.

도 3b를 참조하면, 트랜지스터가 형성된 반도체 기판(200)을 덮도록 하부 절연막(220)을 형성한다. 하부 절연막(220)은 투명한 재질로 형성하는 것이 바람직하다. 하부 절연막(220)에 사용할 수 있는 투명한 물질로서는 산화 실리콘계 물질 등을 들 수 있다.Referring to FIG. 3B, a lower insulating film 220 is formed to cover the semiconductor substrate 200 on which the transistor is formed. The lower insulating film 220 is preferably formed of a transparent material. Examples of the transparent material that can be used for the lower insulating film 220 include silicon oxide-based materials.

한편, 하부 절연막(220)에 일반적인 포토레지스트(PhotoResist : PR) 공정으로 트랜지스터의 트랜스퍼 게이트(214)의 상부 표면 부위를 노출하는 콘택홀(미도시)을 형성한다. 콘택홀의 측면과 저면 및 하부 절연막(220) 상부면의 프로파일을 따라 하부 배리어 금속막(미도시)을 100 내지 500Å의 두께로 형성한다. 하부 배리어 금속막은 이후에 금속 증착 공정시 금속이 하부 절연막(220) 내로 확산하는 것을 방지하기 위해 형성되는 막이다. 하부 배리어 금속막은 예를 들면, 탄탈륨 질화 막(TaN) 또는 티타늄 질화막(TiN)으로 형성할 수 있다.Meanwhile, a contact hole (not shown) is formed in the lower insulating layer 220 to expose a portion of the upper surface of the transfer gate 214 of the transistor by a general photoresist (PR) process. A lower barrier metal film (not shown) is formed to a thickness of 100 to 500 Å along the profile of the side and bottom of the contact hole and the upper surface of the lower insulating film 220. The lower barrier metal film is a film formed to prevent the metal from diffusing into the lower insulating film 220 during the metal deposition process. The lower barrier metal film may be formed of, for example, a tantalum nitride film (TaN) or a titanium nitride film (TiN).

콘택홀을 채우도록 하부 배리어 금속막 상에 티타늄(Ti)이나 텅스텐(W)을 증착하여 하부 금속층을 형성한다. 티타늄이나 텅스텐은 화학 기상 증착 방법이나, 스퍼터링(sputtering) 방법을 이용하여 형성할 수 있다.The lower metal layer is formed by depositing titanium (Ti) or tungsten (W) on the lower barrier metal layer to fill the contact hole. Titanium or tungsten can be formed using a chemical vapor deposition method or a sputtering method.

하부 금속층 및 하부 배리어 금속막을 하부 절연막(220)의 표면이 노출될 때까지 화학적 기계적 연마 방법으로 연마하여 콘택홀을 채우는 하부 콘택(미도시)을 형성한다.The lower metal layer and the lower barrier metal film are polished by a chemical mechanical polishing method until the surface of the lower insulating film 220 is exposed to form a lower contact (not shown) filling the contact hole.

도 3c를 참조하면, 하부 절연막(220) 상에 제 1 금속 산화 방지막(232)을 형성한다. 제 1 금속 산화 방지막(232)은 예를 들면 실리콘 질화물 또는 실리콘 탄화물(SiC)로 형성할 수 있다. 제 1 금속 산화 방지막(232)은 후속의 산소(O2) 유입 공정시에 하부 콘택의 상부면이 산화되는 것을 방지하기 위해 형성되는 막이다. 제 1 금속 산화 방지막(232)은 30Å 이하로 얇게 형성하는 것이 바람직하다. 제 1 금속 산화 방지막(232)은 빛 투과도가 낮은 물질로 형성되기 때문에, 너무 두껍게 형성하면 반도체 기판(200)에 개재되어 있는 포토다이오드(210)로 빛이 도달하기가 어려워 이미지 센서 소자의 성능이 나빠진다.Referring to FIG. 3C, a first metal oxide film 232 is formed on the lower insulating film 220. The first metal antioxidant layer 232 may be formed of, for example, silicon nitride or silicon carbide (SiC). The first metal antioxidant film 232 is a film formed to prevent the upper surface of the lower contact from being oxidized during the subsequent oxygen (O 2 ) inflow process. The first metal oxide film 232 is preferably formed thinner than 30 kPa. Since the first metal anti-oxidation film 232 is formed of a material having low light transmittance, when it is formed too thick, it is difficult for light to reach the photodiode 210 interposed on the semiconductor substrate 200, so that the performance of the image sensor device is improved. Worse

제 1 금속 산화 방지막(232) 상에 후속 식각 공정에서 식각 저지막으로 사용되고 금속이 층간 절연막 내로 확산하는 것을 방지하기 위한 제 1 확산 방지막(234)을 형성할 수 있다. 제 1 확산 방지막(234)은 실리콘 산화 질화물일 수 있다. 제 1 확산 방지막(234)은 200 내지 1,100Å 정도의 두께로 증착한다. 더욱 바람직 하게는, 제 1 확산 방지막(234)은 500 내지 700Å의 두께로 증착한다.A first diffusion barrier 234 may be formed on the first metal oxide layer 232 and used as an etch stop layer in a subsequent etching process to prevent the metal from diffusing into the interlayer insulating layer. The first diffusion barrier 234 may be silicon oxynitride. The first diffusion barrier layer 234 is deposited to a thickness of about 200 to 1,100 Å. More preferably, the first diffusion barrier 234 is deposited to a thickness of 500 to 700 kPa.

종래에는 확산 방지 및 식각 저지의 목적으로 실리콘 질화막을 사용하였으며, 이때, 실리콘 질화막은 약 1,000Å 이상으로 증착하여야 한다. 그러나 본 발명에서는 실리콘 산화 질화막은 실리콘 질화막에 비해 약 60% 정도의 두께(즉, 600Å 정도)로 증착하여도 확산 방지 및 식각 저지의 목적을 동일하게 달성할 수 있다.Conventionally, a silicon nitride film is used for the purpose of diffusion prevention and etch stop, and at this time, the silicon nitride film should be deposited at about 1,000 GPa or more. However, in the present invention, even when the silicon oxynitride film is deposited with a thickness of about 60% (that is, about 600 GPa) than the silicon nitride film, the purpose of diffusion prevention and etching prevention can be achieved in the same manner.

도 2에서 상술한 바와 같이, 실리콘 산화 질화막은 빛 흡수 계수가 높은 물질이다. 그런데 실리콘 산화 질화막의 빛 흡수 계수는 막의 두께에 따라 달라질 뿐 아니라, 막질과도 밀접한 관계가 있다. 즉, 동일한 두께로 실리콘 산화 질화막을 형성하는 경우, 화학조성비가 잘 맞고 불순물(Carbon, Hydrogen 등)의 함량이 적은 실리콘 산화 질화막일수록 반사가 적게 일어나 높은 흡수 계수를 가지게 된다.As described above in FIG. 2, the silicon oxynitride film is a material having a high light absorption coefficient. However, the light absorption coefficient of the silicon oxynitride film is not only dependent on the thickness of the film, but also closely related to the film quality. That is, in the case of forming the silicon oxynitride film with the same thickness, the silicon oxynitride film having a good chemical composition ratio and having a low content of impurities (Carbon, Hydrogen, etc.) has less reflection and has a high absorption coefficient.

한편, 실리콘 산화 질화물은 종래의 식각 저지막으로 사용되는 실리콘 질화물보다 낮은 두께로 형성되므로, 기생 커패시턴스(parasitic capacitance)의 감소 효과도 있다. 또한, 빛의 대부분이 흡수되므로, 다중 반사를 통한 이웃하는 포토다이오드로 도달하는 광학적 누화도 감소시키는 효과가 있다. 따라서, 씨모스 이미지 센서의 성능이 향상된다.On the other hand, since the silicon oxynitride is formed to a lower thickness than the silicon nitride used as a conventional etch stop film, there is also an effect of reducing parasitic capacitance (parasitic capacitance). In addition, since most of the light is absorbed, optical crosstalk reaching neighboring photodiodes through multiple reflections is also reduced. Thus, the performance of the CMOS image sensor is improved.

제 1 확산 방지막(234) 상에 제 1 절연막(미도시)을 형성한다. 제 1 절연막은 실리콘 산화물계 물질로 형성할 수 있다. 제 1 절연막, 제 1 확산 방지막(234) 및 제 1 금속 산화 방지막(232)의 소정 부위를 식각하여 하부 콘택(미도시)의 상부면을 노출하는 제 1 트렌치(242)를 형성한다.A first insulating film (not shown) is formed on the first diffusion barrier film 234. The first insulating film may be formed of a silicon oxide-based material. Predetermined portions of the first insulating layer, the first diffusion barrier 234, and the first metal oxide layer 232 are etched to form a first trench 242 that exposes an upper surface of a lower contact (not shown).

제 1 트렌치(242)의 내부면 및 제 1 절연막 패턴(240a)의 상부면의 프로파일 을 따라 제 1 배리어 금속막(244)을 100 내지 500Å의 두께로 형성한다. 제 1 배리어 금속막(244)은 이후에 구리 증착 공정시 구리 성분이 제 1 절연막 패턴(240a) 내로 확산하는 것을 방지하기 위해 형성되는 막이다.A first barrier metal film 244 is formed to a thickness of 100 to 500 kV along the profile of the inner surface of the first trench 242 and the upper surface of the first insulating film pattern 240a. The first barrier metal film 244 is a film formed to prevent diffusion of the copper component into the first insulating film pattern 240a during the copper deposition process.

도 3d를 참조하면, 제 1 트렌치(242)를 채우기 위해 제 1 배리어 금속막(244) 상에 제 1 구리층(250)을 형성한다. 제 1 구리층(250)은 먼저 구리 시드(seed)를 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 전기 도금법에 의해 형성할 수 있다. 또는, 무전해 도금법으로 형성할 수도 있다.Referring to FIG. 3D, a first copper layer 250 is formed on the first barrier metal film 244 to fill the first trench 242. The first copper layer 250 may be formed by first depositing a copper seed by a sputtering method and then by an electroplating method. Alternatively, it may be formed by an electroless plating method.

도 3e를 참조하면, 제 1 절연막 패턴(240a)의 상부면이 노출되도록, 제 1 구리층(250) 및 제 1 절연막 패턴(240a)의 상부 표면 상에 존재하는 제 1 배리어 금속막(244)을 화학적 기계적 연마 방법으로 연마하여, 하부 콘택과 전기적으로 연결되는 제 1 구리 배선 패턴(250a)을 형성한다. 이때, 제 1 트렌치(242)의 측벽들 및 저면 상에는 제 1 배리어 금속막(244)이 잔류하여 제 1 배리어 금속막 패턴(244a)이 형성된다. 즉, 제 1 구리 배선 패턴(250a)과 제 1 절연막 패턴(240a)의 사이에 제 1 배리어 금속막 패턴(244a)이 형성되어 있으므로, 제 1 구리 배선 패턴(250a)으로 사용되는 구리가 제 1 절연막 패턴(240a)으로 확산하는 것을 방지할 수 있다.Referring to FIG. 3E, the first barrier metal layer 244 existing on the upper surface of the first copper layer 250 and the first insulating layer pattern 240a may be exposed so that the upper surface of the first insulating layer pattern 240a is exposed. Is polished by a chemical mechanical polishing method to form a first copper wiring pattern 250a electrically connected to the lower contact. In this case, the first barrier metal layer 244 remains on the sidewalls and the bottom of the first trench 242 to form the first barrier metal layer pattern 244a. That is, since the first barrier metal film pattern 244a is formed between the first copper wiring pattern 250a and the first insulating film pattern 240a, the copper used as the first copper wiring pattern 250a is the first. Diffusion to the insulating film pattern 240a can be prevented.

제 1 절연막 패턴(240a) 및 제 1 구리 배선 패턴(250a) 상에 제 2 금속 산화 방지막(262) 및 제 2 확산 방지막(264)을 순차적으로 형성한다. 제 2 금속 산화 방지막(262)은 제 1 구리 배선 패턴(250a)의 표면이 산화되는 것을 방지하기 위해 형성된다. 제 2 금속 산화 방지막(262)은 실리콘 질화물 또는 실리콘 탄화물을 30Å 이하의 두께로 증착하여 형성한다. 또한, 제 2 확산 방지막(264)은 실리콘 산화 질 화물을 200 내지 1,100Å의 두께로 증착하여 형성한다. 바람직하게는, 500 내지 700Å의 두께로 증착하여 형성한다.A second metal oxide film 262 and a second diffusion barrier 264 are sequentially formed on the first insulating film pattern 240a and the first copper wiring pattern 250a. The second metal oxide film 262 is formed to prevent the surface of the first copper wiring pattern 250a from being oxidized. The second metal oxide film 262 is formed by depositing silicon nitride or silicon carbide to a thickness of 30 GPa or less. In addition, the second diffusion barrier layer 264 is formed by depositing silicon oxynitride to a thickness of 200 to 1,100 GPa. Preferably, it is formed by depositing to a thickness of 500 to 700Å.

도 3f를 참조하면, 제 2 확산 방지막(264) 상에 층간 절연막(270)을 형성한다. 층간 절연막(270)은 실리콘 산화물계 물질로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3F, an interlayer insulating layer 270 is formed on the second diffusion barrier layer 264. The interlayer insulating layer 270 may be formed of a silicon oxide material.

층간 절연막(270) 상에 식각 저지막(272)을 형성한다. 식각 저지막(272)은 실리콘 산화 질화막으로 형성할 수 있다. 식각 저지막(272)은 300 내지 1,000Å의 두께, 바람직하게는, 500 내지 700Å의 두께로 형성한다. 식각 저지막(272) 상에 제 2 절연막(280)을 형성한다. 제 2 절연막(280)은 실리콘 산화물계 물질로 형성할 수 있다.An etch stop layer 272 is formed on the interlayer insulating layer 270. The etch stop layer 272 may be formed of a silicon oxynitride layer. The etch stop layer 272 is formed to a thickness of 300 to 1,000 kPa, preferably 500 to 700 kPa. The second insulating layer 280 is formed on the etch stop layer 272. The second insulating layer 280 may be formed of a silicon oxide material.

도 3g를 참조하면, 일반적인 포토레지스트 공정으로 제 2 절연막(280), 식각 저지막(272) 및 층간 절연막(270)의 소정 부분을 계속 식각하여 제 2 확산 방지막(264)이 노출되는 제 1 예비 비아홀(via hole, 미도시)을 형성한다.Referring to FIG. 3G, a first preliminary portion in which the second diffusion barrier layer 264 is exposed by continuing to etch predetermined portions of the second insulating layer 280, the etch stop layer 272, and the interlayer insulating layer 270 by a general photoresist process. Form a via hole (not shown).

제 2 절연막(280)을 식각 저지막이(272) 노출되도록 식각하여 제 1 예비 비아홀을 경유하는 제 2 예비 트렌치(미도시)와 제 2 절연막 패턴(280a)을 패터닝(patterning)한다. 제 2 예비 트렌치 및 제 1 예비 비아홀의 저면에 각각 노출되어 있는 식각 저지막(272) 및 제 2 확산 방지막(264)을 식각하고, 이어서 제 2 금속 산화 방지막(262)을 식각한다. 이러한 식각 공정에 의해, 제 1 구리 배선 패턴(250a)의 상부면을 일부 노출하는 제 1 비아홀(미도시) 및 제 1 비아홀을 경유하는 제 1 트렌치(282)를 형성한다.The second insulating layer 280 is etched to expose the etch stop layer 272 to pattern the second preliminary trench (not shown) and the second insulating layer pattern 280a via the first preliminary via hole. The etch stop layer 272 and the second diffusion barrier layer 264 exposed to the bottom surfaces of the second preliminary trench and the first preliminary via hole, respectively, are etched, and then the second metal oxide layer 262 is etched. By the etching process, a first via hole (not shown) partially exposing the top surface of the first copper wiring pattern 250a and a first trench 282 passing through the first via hole are formed.

본 실시예에서는, 비아 퍼스트 다마신(via first damascene) 공정을 예로 들 어 설명하였지만, 일반적으로 제 1 비아홀과 제 2 트렌치(282)를 형성하는 공정이라면 본 실시예에 포함될 수 있다.In the present embodiment, a via first damascene process has been described as an example, but generally, a process of forming the first via hole and the second trench 282 may be included in the present embodiment.

도 3h를 참조하면, 제 1 비아홀, 제 2 트렌치(282) 및 제 2 절연막 패턴(280a)의 프로파일을 따라 제 2 배리어 금속막(284)을 형성한다. 제 2 배리어 금속막(284)은 이후의 구리 증착 공정시에 구리 성분이 제 2 절연막 패턴(280a) 및 층간 절연막(270)으로 확산하는 것을 방지하기 위한 막이다. 제 2 배리어 금속막(284)은 예를 들면, 탄탈륨막(Ta), 질화 탄탈륨막 또는 탄탈륨막 상에 질화 탄탈륨막이 증착된 복합막으로 형성할 수 있다.Referring to FIG. 3H, a second barrier metal layer 284 is formed along the profile of the first via hole, the second trench 282, and the second insulating layer pattern 280a. The second barrier metal film 284 is a film for preventing the copper component from diffusing into the second insulating film pattern 280a and the interlayer insulating film 270 during the subsequent copper deposition process. The second barrier metal film 284 may be formed of, for example, a composite film in which a tantalum nitride film is deposited on a tantalum film Ta, a tantalum nitride film, or a tantalum film.

제 2 트렌치(282) 및 제 1 비아홀을 채우도록 구리를 증착시켜 제 2 구리층(290)을 형성한다. 제 2 구리층(290)은 먼저 구리 시드를 스퍼터링 방법에 의해 증착한 후, 전기 도금법에 의해 형성할 수 있다.Copper is deposited to fill the second trench 282 and the first via hole to form a second copper layer 290. The second copper layer 290 may be formed by first depositing a copper seed by a sputtering method and then by an electroplating method.

도 3i를 참조하면, 제 2 구리층(290) 및 제 2 배리어 금속막(284)을 제 2 절연막 패턴(280a)의 상부 표면이 노출될 때까지 화학적 기계적 연마방법으로 연마하여, 제 2 트렌치(282)와 제 1 비아홀 내에만 구리가 채워진 구리 배선(미도시)이 형성된다. 즉, 구리 배선은 제 1 구리 배선 패턴(250a)과 전기적으로 연결되는 제 1 비아 콘택(미도시)과 제 1 비아 콘택을 서로 연결하는 제 2 구리 배선 패턴(290a)으로 구성된다.Referring to FIG. 3I, the second copper layer 290 and the second barrier metal layer 284 are polished by a chemical mechanical polishing method until the upper surface of the second insulating layer pattern 280a is exposed to form a second trench ( 282 and a copper wiring (not shown) filled with copper are formed only in the first via hole. That is, the copper wiring includes a first via contact (not shown) electrically connected to the first copper wiring pattern 250a and a second copper wiring pattern 290a connecting the first via contact to each other.

이때, 제 2 트렌치(282)의 측벽들 및 저면 상에는 제 2 배리어 금속막(284)이 잔류하여 제 2 배리어 금속막 패턴(284a)이 형성된다. 즉, 제 2 구리 배선 패턴(290a), 제 2 절연막 패턴(280a) 및 층간 절연막(270)의 사이에 제 2 배리어 금속 막 패턴(284a)이 형성되어 있으므로, 제 2 구리 배선 패턴(290a)으로 사용되는 구리 물질이 제 2 절연막 패턴(280a) 및 층간 절연막(270)으로 확산하는 것을 방지할 수 있다.In this case, the second barrier metal film 284 remains on the sidewalls and the bottom of the second trench 282 to form the second barrier metal film pattern 284a. That is, since the second barrier metal film pattern 284a is formed between the second copper wiring pattern 290a, the second insulating film pattern 280a, and the interlayer insulating film 270, the second copper wiring pattern 290a is used. The copper material used may be prevented from diffusing into the second insulating film pattern 280a and the interlayer insulating film 270.

도 3e 내지 도 3i의 공정들을 반복 수행하여 콘택 및 배선으로 이루어지는 다층 구리 배선 구조물을 가지는 씨모스 이미지 센서를 제조한다.The processes of FIGS. 3E to 3I are repeatedly performed to fabricate a CMOS image sensor having a multilayer copper interconnection structure consisting of contacts and interconnections.

도 4a 및 도 4b는 종래기술과 본 발명의 실시예에 따라 제조된 씨모스 이미지 센서의 구리 배선 상부를 덮고 있는 제 2 확산 방지막(264)의 굴절 지수와 흡수 계수를 보여주는 그래프들이다. 종래 막의 물질인 PE(Plasma Enhanced)-실리콘 질화물의 두께는 900Å이고, 본 발명의 실시예에 따른 실리콘 산화 질화물의 두께는 600Å이다.4A and 4B are graphs showing refractive indexes and absorption coefficients of a second diffusion barrier layer 264 covering an upper portion of a copper wiring of a CMOS image sensor manufactured according to the related art and an embodiment of the present invention. The thickness of the plasma-enhanced (PE) -silicon nitride of the conventional film is 900 kPa, and the thickness of the silicon oxynitride according to the embodiment of the present invention is 600 kPa.

도 4a를 참조하면, PE-실리콘 질화물과 실리콘 산화 질화물에 입사된 빛(도 2의 50)의 파장에 따른 굴절 지수를 보여주고 있다. 두 막의 물질을 비교해보면 실리콘 산화 질화물의 굴절 지수가 PE-실리콘 질화물에 비해서 입사된 빛의 전파장에 걸쳐서 낮음을 알 수 있다. 이에 따라 실리콘 산화 질화물을 사용하면 PE-실리콘 질화물을 사용하는 경우보다 입사된 빛의 굴절되는 정도가 줄어듦에 따라 입사된 빛에 의한 다중 반사가 일어날 확률이 줄어들게 된다.Referring to FIG. 4A, the refractive index of the light incident on PE-silicon nitride and silicon oxynitride (50 in FIG. 2) is shown. Comparing the materials of the two films, the refractive index of silicon oxynitride is lower than that of PE-silicon nitride over the full wavelength of incident light. Accordingly, the use of silicon oxynitride reduces the degree of refraction of incident light than that of PE-silicon nitride, thereby reducing the probability of multiple reflections by the incident light.

도 4b를 참조하면, PE-실리콘 질화물과 실리콘 산화 질화물에 입사된 빛(도 2의 50)의 파장에 따른 흡수 계수를 보여주고 있다. 두 막의 물질을 비교해보면 실리콘 산화 질화물의 흡수 계수가 PE-실리콘 질화물에 비해서 입사된 빛의 전파장에 걸쳐서 높음을 알 수 있다. 이에 따라 실리콘 산화 질화물을 사용하면 PE-실리콘 질화물을 사용하는 경우보다 입사된 빛을 많이 흡수함에 따라 입사된 빛에 의한 다중 반사가 일어날 확률이 줄어들게 된다.Referring to FIG. 4B, absorption coefficients according to wavelengths of light (50 in FIG. 2) incident on PE-silicon nitride and silicon oxynitride are illustrated. Comparing the materials of the two films, it can be seen that the absorption coefficient of silicon oxynitride is higher over the propagation field of incident light compared to PE-silicon nitride. Accordingly, the use of silicon oxynitride reduces the probability of multiple reflections by the incident light as it absorbs more incident light than using PE-silicon nitride.

상술한 것과 같이, 본 발명에 따르면 씨모스 이미지 센서의 금속 배선의 아랫면과 윗면을 덮는 막의 물질을 빛에 의한 다중 반사가 적게 일어나는 물질로 대체함으로써, 광학적 누화를 감소시키는 특성을 갖는 씨모스 이미지 센서를 제공할 수 있다.As described above, according to the present invention, the CMOS image sensor having a characteristic of reducing optical crosstalk by replacing a material of a film covering the lower and upper surfaces of the metal wiring of the CMOS image sensor with a material that is less likely to reflect multiple reflections by light. Can be provided.

Claims (12)

기판 상에 형성되는 하부 절연막;A lower insulating film formed on the substrate; 상기 하부 절연막 상에 형성되며, 적어도 하나의 제 1 요부를 갖는 제 1 절연막 패턴;A first insulating film pattern formed on the lower insulating film and having at least one first recessed portion; 상기 제 1 요부를 채우는 제 1 금속 배선 패턴;A first metal wiring pattern filling the first recess; 상기 제 1 절연막 패턴 및 상기 제 1 금속 배선 패턴 상에 형성되며, 상기 제 1 금속 배선 패턴의 금속 물질의 확산을 방지하는 확산 방지막;A diffusion barrier layer formed on the first insulating layer pattern and the first metal interconnection pattern and preventing diffusion of a metal material of the first metal interconnection pattern; 상기 확산 방지막 상에 형성되는 층간 절연막;An interlayer insulating film formed on the diffusion barrier film; 상기 층간 절연막 상에 형성되는 식각 저지막;An etch stop layer formed on the interlayer insulating layer; 상기 식각 저지막 상에 형성되며, 상기 식각 저지막의 상부면을 노출하는 제 2 요부를 갖는 제 2 절연막 패턴; 및A second insulating layer pattern formed on the etch stop layer and having a second recessed portion exposing an upper surface of the etch stop layer; And 상기 제 2 요부를 채우는 제 2 금속 배선 패턴을 포함하여 구성되며,And a second metal wiring pattern filling the second recess, 상기 확산 방지막 또는 식각 저지막은 실리콘 산화 질화막인 것을 특징으로 하는 금속 배선.The diffusion barrier layer or the etch stop layer is a metal wiring, characterized in that the silicon oxynitride film. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 확산 방지막은 200 내지 1,100Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 금속 배선.The diffusion barrier has a thickness of 200 to 1,100 kPa. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 및 제 2 금속 배선 패턴은 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 배선.And the first and second metal wiring patterns are made of copper. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 식각 저지막은 200 내지 1,100Å의 두께인 것을 특징으로 하는 금속 배선.The etch stop layer is metal wiring, characterized in that the thickness of 200 to 1,100Å. 광소자를 포함하는 반도체 소자들이 형성된 기판;A substrate on which semiconductor devices, including an optical device, are formed; 상기 기판 상에 형성되고, 적어도 하나의 제 1 요부를 갖는 제 1 절연막 패턴;A first insulating film pattern formed on the substrate and having at least one first recessed portion; 상기 제 1 요부를 채우는 제 1 금속 배선 패턴;A first metal wiring pattern filling the first recess; 상기 제 1 금속 배선 패턴 상에 형성된 층간 절연막;An interlayer insulating film formed on the first metal wiring pattern; 상기 층간 절연막 상에 형성되고, 적어도 하나의 제 2 요부를 갖는 제 2 절연막 패턴;A second insulating film pattern formed on the interlayer insulating film and having at least one second recessed portion; 상기 제 2 요부를 채우는 제 2 금속 배선 패턴; 및A second metal wiring pattern filling the second recess; And 상기 제 1 금속 배선 패턴의 상부면과 층간 절연막 하부면 사이의 계면에 형성되며, 실리콘 산화 질화물로 이루어진 확산 방지막을 포함하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.And a diffusion barrier layer formed at an interface between the upper surface of the first metal wiring pattern and the lower surface of the interlayer insulating layer, wherein the diffusion barrier layer is formed of silicon oxynitride. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제 1 및 제 2 금속 배선 패턴은 구리로 구성되는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.And the first and second metal wiring patterns are made of copper. 제 5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제 2 금속 배선 패턴 하부면과 상기 층간 절연막 상부면 사이의 계면에 형성되는 식각 저지막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.And an etch stop layer formed at an interface between the lower surface of the second metal wiring pattern and the upper surface of the interlayer insulating layer. 제 7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 식각 저지막은 실리콘 산화 질화물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.The etch stop layer is CMOS image sensor, characterized in that made of silicon oxynitride. 반도체 기판 상에 하부 절연막을 형성하는 단계;Forming a lower insulating film on the semiconductor substrate; 상기 하부 절연막 상에 제 1 요부를 갖는 제 1 절연막을 형성하는 단계;Forming a first insulating film having a first recessed portion on the lower insulating film; 상기 제 1 요부를 채우는 제 1 금속 배선 패턴을 형성하는 단계;Forming a first metallization pattern filling the first recess; 상기 제 1 금속 배선 패턴 및 제 1 절연막 패턴 상에 확산 방지막을 형성하는 단계;Forming a diffusion barrier on the first metal wiring pattern and the first insulating layer pattern; 상기 확산 방지막 상에 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming an interlayer insulating film on the diffusion barrier film; 상기 층간 절연막 상에 식각 저지막을 형성하는 단계;Forming an etch stop layer on the interlayer insulating layer; 상기 식각 저지막 상에 상기 식각 저지막 상부면을 노출하는 제 2 요부를 갖 는 제 2 절연막을 형성하는 단계; 및Forming a second insulating layer on the etch stop layer, the second insulating layer having a second recessed portion exposing the top surface of the etch stop layer; And 상기 제 2 요부를 채우는 제 2 금속 배선 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 확산 방지막 또는 식각 저지막은 실리콘 산화 질화막인 것을 특징으로 하는 금속 배선 형성 방법.And forming a second metal wiring pattern filling the second recess, wherein the diffusion barrier layer or the etch stop layer is a silicon oxynitride layer. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제 1 및 제 2 금속 배선 패턴은 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 배선 형성 방법.And the first and second metal wiring patterns are made of copper. 반도체 기판 상에 광소자를 포함하는 반도체 소자를 형성하는 단계;Forming a semiconductor device including an optical device on the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 상에 적어도 하나의 제 1 요부를 갖는 제 1 절연막을 형성하는 단계;Forming a first insulating film having at least one first recessed portion on the semiconductor substrate; 상기 제 1 요부를 채우는 제 1 금속 배선 패턴을 형성하는 단계;Forming a first metallization pattern filling the first recess; 상기 제 1 금속 패턴 상에 층간 절연막을 형성하는 단계;Forming an interlayer insulating film on the first metal pattern; 상기 층간 절연막 상에 적어도 하나의 제 2 요부를 갖는 제 2 절연막을 형성하는 단계; 및Forming a second insulating film having at least one second recessed portion on the interlayer insulating film; And 상기 제 2 요부를 채우는 제 2 금속 배선 패턴을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 제 1 금속 패턴의 상부면과 층간 절연막 하부면 사이의 계면에 형성되며 상기 층간 절연막과 식각 선택비를 갖는 확산 방지막을 형성하는 단계를 포함하며, 상기 확산 방지막은 실리콘 산화 질화막인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제 조 방법.And forming a second metal wiring pattern filling the second recess, wherein the diffusion barrier layer is formed at an interface between an upper surface of the first metal pattern and a lower surface of the interlayer insulating layer and has an etch selectivity. And forming the diffusion barrier layer, wherein the diffusion barrier layer is a silicon oxynitride layer. 제 11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 제 1 및 제 2 금속 배선 패턴은 구리로 이루어지는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.And the first and second metal wiring patterns are made of copper.
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KR100868651B1 (en) * 2007-05-17 2008-11-12 주식회사 동부하이텍 Image sensor and method for manufacturing thereof
KR100929725B1 (en) * 2007-11-30 2009-12-03 주식회사 동부하이텍 METHOD FOR MANUFACTURING METAL WIRING OF CMOS IMPOSED
KR101023071B1 (en) * 2008-09-05 2011-03-24 주식회사 동부하이텍 Image Sensor and a method for manufacturing the same

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