KR20070068583A - Cmos image sensor and method for manufacturing threrof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 따른 시모스 이미지 센서의 단면 구조도.1 is a cross-sectional structural view of a CMOS image sensor according to the prior art.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시모스 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 순차적인 공정 단면도.2A to 2D are sequential process cross-sectional views showing a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a first embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시모스 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 순차적인 공정 단면도.3A to 3E are sequential process cross-sectional views showing a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a second embodiment of the present invention.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 시모스 이미지 센서의 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 단면도.4A to 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a third exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
11 : 반도체 기판 12 : P형 에피층11 semiconductor substrate 12 p-type epi layer
13 : 소자분리막 14a: 레드 포토다이오드 13:
14b: 그린 포토다이오드 14c: 블루 포토다이오드14b:
15 : 층간 절연막 16 : 제1 실리콘막 15 interlayer
본 발명은 시모스 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 마이크로 렌즈와 포토다이오드 사이의 거리를 줄여 광감도를 향상시킬 수 있도록 하는 시모스 이미지 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a CMOS image sensor, and more particularly, to a CMOS image sensor and a method for manufacturing the same, which can improve light sensitivity by reducing a distance between a microlens and a photodiode.
일반적으로, 시모스(Complementary MOS) 이미지 센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 단위 화소(Pixel) 내에 포토다이오드와 모스트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하여 이미지를 구현하는 것이다.In general, a complementary MOS image sensor uses a CMOS technology that uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits to form photodiodes and MOS transistors in a unit pixel. By using this, an image is realized by adopting a switching method of sequentially detecting an output.
시모스 이미지센서는 외부로부터의 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적인 신호로 처리하여 데이터화하는 로직 회로 부분으로 구성되어 있는 바, 광감도를 높이기 위하여, 단위화소의 총 면적에서 광감지 부분의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있으며 그러한 노력의 일환으로 가장 많이 사용되는 방법이 마이크로렌즈를 형성하는 방법이다.The CMOS image sensor is composed of a light sensing part that receives and receives light from the outside to generate and accumulate photocharges, and a logic circuit part that processes the detected light into an electrical signal to make data. Efforts have been made to increase the fill factor of the photosensitive portion to the total area, and the most commonly used method is to form microlenses.
즉, 광감도를 높여주기 위하여 광감지 부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 광감지 부분으로 모아주는 집광 기술이 등장하였는데, 이러한 집광을 위하여 이미지센서는 칼리필터 상에 마이크로렌즈(microlens)를 형성하는 방법을 사용하고 있다.That is, in order to increase the light sensitivity, a condensing technology that changes the path of light incident to the areas other than the light sensing portion and collects the light sensing portion has emerged. For this purpose, the image sensor uses a microlens on the Cali filter. The method of forming is used.
종래 기술에서는 통상적으로 포토레지스트를 이용하여 마이크로렌즈를 형성하고 있으며, 이러한 컬러 필터와 마이크로 렌즈를 포함하는 시모스 이미지센서의 구조를 설명하면 다음과 같다. In the prior art, microlenses are typically formed using photoresist, and the structure of the CMOS image sensor including the color filter and the microlens will be described as follows.
도 1은 종래 기술에 따른 시모스 이미지 센서의 단면 구조도이다. 1 is a cross-sectional structural view of a CMOS image sensor according to the prior art.
먼저, 반도체 기판(1) 상에는 활성영역과 필드영역을 정의하는 소자분리막 (2)이 형성되어 있으며, 각각의 단위화소에는 포토다이오드 등으로 이루어진 광감지 수단, 즉 포토다이오드(3)가 형성되어 있다. 이때, 단위 화소를 구성하는 각각의 트랜지스터에 대한 도면상 표기 및 설명은 생략한다. First, an
이와 같이 소자분리막(2)과 포토다이오드(3) 및 트랜지스터(미도시) 들이 형성된 반도체 기판(1) 상에는 다수의 층간 절연막(4) 및 다수의 금속 배선(5)이 형성되어 있다. As such, a plurality of
그리고, 이와 같은 하부 구조의 상부에 최종 금속 배선(6)이 형성되며, 최종 금속 배선(6)의 상부에는 습기나 스크래치(scratch) 등으로부터 소자를 보호하기 위한 보호막(7)이 형성되어 있다. The
상기 보호막(7)의 상부에는 칼라이미지 구현을 위한 칼라필터(8)가 형성되어 있는데, 칼라필터로는 통상적으로 염색된 포토레지스트를 사용하며, 각각의 단위화소마다 하나씩의 칼라필터(8)가 형성되어 포토다이오드(3)으로 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다.A
이때, 후속공정으로 형성될 마이크로렌즈는 평탄화된 표면에 형성되어야만 제 성능을 발휘할 수 있는 바, 상기한 칼라필터로 인한 단차를 없애야 하므로, 상 기 칼라필터(8) 상에는 평탄화막(9)이 형성되어 있으며, 상기 평탄화막(9) 상에 마이크로렌즈(10)가 형성되어 있다.At this time, the microlens to be formed in a subsequent process must be formed on the flattened surface to exhibit the best performance. Therefore, the level difference due to the color filter must be eliminated, and thus the
그런데, 시모스 이미지 센서에서는 소자의 소형화 및 고집적도에 따라 배선 층수가 점점 증가하게 되고, 배선 증가는 곧 포토다이오드와 마이크로 렌즈 사이의 거리를 멀어지게 하는 문제점으로 부각된다. However, in the CMOS image sensor, the number of wiring layers is gradually increased according to the miniaturization and the high integration of the device, and the increase in the wiring becomes a problem of increasing the distance between the photodiode and the microlens.
이러한 배선의 증가에 따른 포토다이오드와 마이크로 렌즈 사이의 거리 증가는 포토다이오드로 입사되는 빛의 초점 분산 및 산란을 유발하게 되므로, 결국 광감도를 저하시키게 되는 것이다.Increasing the distance between the photodiode and the microlens according to the increase in the wiring will cause the focus dispersion and scattering of the light incident on the photodiode, thereby reducing the photosensitivity.
또한, 칼라필터를 통과한 빛이 산란 혹은 분산되어 인접 포토다이오드에 누화(Cross talk)를 유발하는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that light passing through the color filter is scattered or dispersed, causing cross talk to adjacent photodiodes.
상기 포토다이오드로의 누화 현상을 방지하기 위하여 마이크로 렌즈의 곡률 반경을 길게 하기도 하지만 마이크로 렌즈의 곡률 반경을 증가시키는 것도 한계가 있으며, 칼라필터가 유기물인 포토레지스트(PR)로 이루어지기 때문에 2000℃ 이상의 고온에 견딜 수 없어 컬러필터 형성 후 금속 배선을 형성하는 것도 어렵기 때문에 포토다이오드와 가깝게 컬러필터를 형성할 수 없는 문제점이 있다. In order to prevent crosstalk to the photodiode, the radius of curvature of the microlens may be increased, but the radius of curvature of the microlens may be increased, and the color filter may be formed of organic photoresist (PR). Since it is difficult to withstand high temperatures and to form metal wires after the color filter is formed, there is a problem in that the color filter cannot be formed close to the photodiode.
상기 종래 기술에 따른 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 빛의 파장에 따라 실리콘을 투과하는 깊이와 흡수율이 다른 차이를 이용하여 컬러 필터 대채물로 포토다이오드 근처에서 색을 분리하는 실리콘막을 각 영역 별로 다른 두께 로 형성하여 마이크로 렌즈와 포토다이오드 사이의 간격을 감소시킬 수 있는 시모스 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공함에 있다. An object of the present invention for solving the problems according to the prior art, by using a difference in the depth and absorption rate of the permeation of silicon in accordance with the wavelength of the light to separate the color of the silicon film near the photodiode with a color filter object The present invention provides a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, which have a different thickness for each region to reduce a gap between a microlens and a photodiode.
또한, 본 발명은 포토다이오드 상부에 색을 분리하는 실리콘막을 형성하여 색분리가 포토 다이오드 바로 앞에서 이루어지도록 하여 광감도를 향상시키도록 하는 시모스 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것이다. In addition, the present invention is to provide a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same to form a silicon film for separating the color on the photodiode so that the color separation is performed in front of the photodiode to improve the light sensitivity.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시모스 이미지 센서는, 반도체 기판 상에 형성되어 활성영역과 필드영역의 정의하는 소자분리막과, 상기 활성영역에 형성된 레드 영역과 그린 영역 및 블루 영역에 형성된 다수의 포토다이오드와, 상기 다수의 포토다이오드를 포함하는 반도체 기판 상에 형성된 층간 절연막, 상기 층간 절연막 상에 형성된 다수층의 금속배선 및 다수층의 금속 층간 절연막, 상기 다수층의 금속 층간 절연막의 최상부 금속 층간 절연막 상에 형성된 최종 금속 배선, 상기 최종 금속 배선 상에 형성된 평탄화막 및 상기 평탄화막 상에 형성된 마이크로렌즈를 포함하되, 상기 레드 영역 상부 및 그린 영역 상부와 상기 최종 금속 배선층 사이에 형성되어 마이크로 렌즈로부터 입사되는 빛을 분리하는 실리콘막을 더 포함하여 이루어진다.According to an embodiment of the present invention, a CMOS image sensor includes a device isolation layer formed on a semiconductor substrate to define an active region and a field region, and a plurality of red and green regions and blue regions formed in the active region. An interlayer insulating film formed on a photodiode and a semiconductor substrate including the plurality of photodiodes, a plurality of metal wirings formed on the interlayer insulating film, a plurality of metal interlayer insulating films, and a top metal interlayer of the plurality of metal interlayer insulating films A final metal interconnection formed on the insulating film, a planarization layer formed on the final metal interconnection, and a microlens formed on the planarization layer, and formed between an upper portion of the red region and an upper portion of the green region and the final metal interconnection layer, It further comprises a silicon film for separating the incident light Eojinda.
이때, 상기 그린 영역 상부의 실리콘막은 상기 층간 절연막 내에 0.2㎛ 내지 0.8㎛ 두께로 형성된다. In this case, the silicon film on the green region is formed to have a thickness of 0.2 μm to 0.8 μm in the interlayer insulating film.
또한, 상기 레드 영역 상부의 실리콘막은 상기 층간 절연막 내에 0.2㎛ 내지 0.8㎛ 두께로 형성되고, 상기 레드 영역의 포토다이오드는 그린 영역의 포토다이오드 및 블루 영역의 포토다이오드의 도핑 깊이보다 더 깊게 예를 들어, 상기 레드 영역의 포토다이오드는 기판 표면으로부터 0.4㎛ 내지 1.0㎛ 깊이까지 도핑된다. In addition, the silicon layer on the red region is formed in the interlayer insulating film 0.2㎛ to 0.8㎛ thickness, the photodiode of the red region is deeper than the doping depth of the photodiode of the green region and the photodiode of the blue region, for example The photodiode in the red region is doped from the substrate surface to a depth of 0.4 μm to 1.0 μm.
또는 상기 레드 영역 상부에 형성된 실리콘막은 층간 절연막과 다층의 금속 층간 절연막을 관통하여 1.2㎛ 내지 1.8㎛ 두께로 형성되거나, 상기 레드 영역 상부에 형성된 실리콘막은 층간 절연막과 다수층의 금속 층간 절연막 내에 각각 형성되는 다층 구조로 이루어질 수 있다. Alternatively, the silicon film formed on the red region is formed to have a thickness of 1.2 μm to 1.8 μm through the interlayer insulating film and the multi-layered metal interlayer insulating film, or the silicon film formed on the red region is formed in the interlayer insulating film and the multiple metal interlayer insulating films, respectively. It can be made of a multi-layer structure.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 시모스 이미지 센서의 제조 방법은, 소자 분리막에 의해 분리된 반도체 기판의 레드, 그린, 블루 영역 각각에 포토다이오드를 형성하는 단계와, 상기 다수의 포토다이오드를 포함하는 반도체 기판 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간 절연막 상에 다층의 금속 배선 및 다층의 금속 층간 절연막을 형성하는 단계와 상기 다층의 금속 층간 절연막 중 최상부 금속 층간 절연막 상에 최종 금속 배선을 형성하는 단계 및 상기 최종 금속 배선 상에 평탄화막과 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하되, 상기 레드 영역 상부 및 그린 영역 상부와 상기 최종 금속 배선층 사이에 마이크로 렌즈로부터 입사되는 빛을 분리하는 실리콘막을 더 형성한다. According to another aspect of the present invention, a method of manufacturing a CMOS image sensor includes: forming a photodiode in each of red, green, and blue regions of a semiconductor substrate separated by an isolation layer; and the plurality of photodiodes Forming an interlayer insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate; forming a multilayer metal wiring and a multilayer metal interlayer insulating film on the interlayer insulating film; and forming a final metal wiring on the uppermost metal interlayer insulating film of the multilayer metal interlayer insulating film. And forming a planarization film and a micro lens on the final metal wire, wherein the silicon film further separates light incident from the micro lens between the red area and the green area and the final metal wire layer. Form.
이때, 상기 포토다이오드를 형성하는 단계에서는, 상기 레드 영역의 포토다이오드를 그린 영역 및 블루 영역의 포토다이오드 도핑 깊이보다 더 깊게 형성한다. 이 경우, 상기 레드 영역 포토다이오드는 기판 표면으로부터 0.4~1.0㎛ 깊이로 형성할 수 있다. In the forming of the photodiode, the photodiode of the red region is formed deeper than the photodiode doping depth of the green region and the blue region. In this case, the red region photodiode may be formed to a depth of 0.4 ~ 1.0㎛ from the substrate surface.
또한, 상기 실리콘막은 상기 레드 영역 상부의 층간 절연막과 그린 영역 상부의 층간 절연막에 형성하거나, 상기 그린 영역에는 층간 절연막에 형성하고, 상기 레드 영역에는 층간 절연막 및 다층의 금속 층간 절연막을 관통하도록 형성할 수 있다. The silicon film may be formed in the interlayer insulating film over the red region and the interlayer insulating film over the green region, or in the green region, and in the red region, and may pass through the interlayer insulating film and the multilayer metal interlayer insulating film in the red region. Can be.
또는 상기 실리콘막은, 상기 그린 영역에는 층간 절연막에 형성하고, 상기 레드 영역에는 층간 절연막과 다층의 금속 층간 절연막에 각각 형성하여 다층 구조로 이루어지도록 할 수 있다. Alternatively, the silicon film may be formed in the interlayer insulating film in the green region, and in the red region in the interlayer insulating film and the multilayer metal interlayer insulating film, respectively, to form a multilayer structure.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다.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 present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다.In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.
먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 시모스 이미지 센서의 제조 방법에 대하여 도 2a 내지 도 2d를 참고로 하여 상세하게 설명한다.First, a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2D.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 시모스 이미지 센서의 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 단면도이다.2A to 2D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a first exemplary embodiment of the present invention.
도 2a를 참조하면, 고농도의 p형 반도체 기판(11)상에 상기 반도체 기판 보다 저농도인 p형 에피층 (12)을 형성한다. 이와 같이 저농도의 에피택셜층(13)을 사용하는 이유는, 포토다이오드의 공핍층 깊이를 증가시켜 특성을 향상시킬 수 있 고 또한 고농도의 기판은 단위 화소간의 크로스토크(cross talk)를 방지할 수 있기 때문이다.Referring to FIG. 2A, a p-type
다음으로 p형 에피층(12)에 활성영역과 필드영역을 정의하는 소자분리막(13)을 형성하여, 레드 영역(R), 그린 영역(G) 및 블루 영역(B)을 정의한다. Next, a
이어서, 정의된 활성영역 중에서 일정 영역에 포토다이오드(14)를 형성한다. 포토다이오드는 통상적으로 반도체 기판 깊숙이 형성된 n형 이온주입영역(통상적으로 'Deep N 영역' 이라고 표시됨)과 그 상부에 형성된 p형 이온주입영역(통상적으로 'P+ 영역' 이라고 표시됨)으로 구성되며, p형의 에피층(12)과 더불어 p/n/p 구조의 포토다이오드 구조가 많이 이용된다.Next, the photodiode 14 is formed in a predetermined region among the defined active regions. The photodiode is generally composed of an n-type ion implantation region (typically labeled as 'Deep N region') formed deep inside a semiconductor substrate and a p-type ion implantation region (usually designated as 'P + region') formed thereon. In addition to the p-type
여기서, 단위화소를 구성하는 각종 트랜지스터에 대한 설명은 생략한다. Here, the description of the various transistors constituting the unit pixel is omitted.
도 2b를 참조하면, 상기 포토다이오드(14) 및 관련 소자들이 형성된 반도체 기판(11) 상에 층간 절연막(15)을 형성한다. Referring to FIG. 2B, an
이어서, 소정의 사진 및 식각 공정을 통해 상기 그린 포토다이오드(14b)에 대응하는 층간 절연막(15) 일부를 식각하여 트렌치(미도시함)를 형성한다. Subsequently, a portion of the interlayer insulating
그런 다음, 상기 트렌치(미도시함)에 제1 실리콘막(16)을 0.2㎛ 내지 0.8㎛ 바람직하게는 0.5㎛ 정도의 두께로 형성한다. 이때, 제1 실리콘막(16)은, 그린 영역으로 입사하는 입사광이 산란되거나 또는 인접한 단위화소로 침투하는 확률을 감소시키기 위해 형성하는 것으로, 이로 인하여 최종적인 광집적 효율이 증가된다.Then, the
도 2c를 참조하면, 상기 제1 실리콘막(16)을 포함하는 층간절연막(15) 상에 제1 금속배선(17), 제1 금속 층간 절연막(18), 제2 금속 배선(19), 제2 금속 층간 절연막(20)을 형성한다.Referring to FIG. 2C, the
도 2d를 참조하면, 소정의 사진 및 식각 공정을 진행하여 상기 레드 포토다이오드(14a)에 대응하는 제2 금속 층간 절연막(20), 제1 층간 절연막(18) 및 층간 절연막(15)을 차례로 식각하여 트렌치(미도시함)를 형성한다. Referring to FIG. 2D, the second metal
이어서, 상기 트렌치(미도시함)에 제2 실리콘막(21)을 1.2㎛ 내지 1.8㎛, 바람직하게는 1.5㎛ 정도의 두께로 형성한다. 이때, 제2 실리콘막(21) 또한, 상기 제1 실리콘막(16)처럼 입사광이 산란되거나 또는 인접한 단위화소로 침투하는 확률을 감소시키기 위해 형성되는 것이다.Subsequently, the
그 다음, 상기 제2 실리콘막(21)이 형성된 결과물의 상에 제3 금속 배선(22)을 형성하고, 이를 제3 금속 층간 절연막(23)으로 매립한 후 최종 금속 배선(24)을 형성한다. Next, a
이후에, 상기 최종 금속 배선(24)을 평탄화막(25)으로 OCL(Over Coating Layer)을 형성한 후 최종적으로 마이크로렌즈(26)를 형성한다. Thereafter, the
이와 같이 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 빛의 파장에 따라 흡수율 및 투과율이 다른 특성을 이용하여 레드 포토다이오드 영역에 대응하는 상부 및 그린 포토다이오드 영역에 대응하는 상부에 각각 다른 두께의 실리콘막 형성한 후 입사광을 포토다이오드로 집광시킴에 따라 칼라 필터를 구현하지 않음으로써, 포토다이오드와 마이크로 렌즈 사이의 거리를 감소시킬 수 있게 되는 것이다.As described above, according to the first exemplary embodiment of the present invention, a silicon film having a different thickness on the upper portion corresponding to the red photodiode region and the upper portion corresponding to the green photodiode region is obtained by using a characteristic in which absorption and transmittance are different according to the wavelength of light. After forming, by condensing incident light with a photodiode, the distance between the photodiode and the microlens can be reduced by not implementing a color filter.
이로써, 포토다이오드 바로 앞에서 색 분리가 이루어짐에 따라 빛의 산란이 나 분산이 억제되어 집광 효율을 증가하고, 인접한 단위화소로 빛이 침투하는 현상이 억제되기 때문에 잡음이나 누화현상(cross talk)을 방지할 수 있게 된다. As a result, color scattering or dispersion of light is suppressed in front of the photodiode, thereby increasing light collection efficiency and preventing light from penetrating into adjacent unit pixels, thereby preventing noise or cross talk. You can do it.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제2 실시예에 따른 시모스 이미지 센서의 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 단면도로, 상기 그 구성에 있어서 상기 제1 실시예와 모두 동일 하지만 상기 제1 실시예에서 형성하는 제2 트렌치의 깊이가 깊기 때문에 즉, 이로 인하여 제2 실리콘막이 너무 두껍게 형성되기 때문에, 제2 실리콘막을 다층의 실리콘층으로 나누어 형성한 것으로, 형성 방법을 간략하게 설명하면 아래와 같다. 3A to 3E are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a second exemplary embodiment of the present invention, all of which are the same as the first exemplary embodiment, but are formed in the first exemplary embodiment. Since the second trench is deep, that is, because the second silicon film is formed too thick, the second silicon film is formed by dividing the second silicon film into a multilayer silicon layer.
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(11)상에 저농도 p형 에피층 (12)을 형성한다. Referring to FIG. 3A, a low concentration p-
다음으로 p형 에피층(12)에 활성영역과 필드영역을 정의하는 소자분리막(13)을 형성하여, 레드 영역(R), 그린 영역(G) 및 블루 영역(B)을 정의한 후 활성영역 중에서 일정 영역에 포토다이오드(14a,14b,14c)를 형성한다. 여기서, 단위화소를 구성하는 각종 트랜지스터에 대한 설명은 생략한다. Next, an
도 3b를 참조하면, 상기 포토다이오드(14a,14b,14c) 및 관련 소자들이 형성된 반도체 기판(11) 상에 층간 절연막(15)을 형성한다. Referring to FIG. 3B, an
이어서, 소정의 사진 및 식각 공정을 통해 상기 레드 포토다이오드(14a) 및 그린 포토다이오드(14b)에 대응하는 층간 절연막(15) 일부를 식각하여 트렌치를 형성한 후 트렌치에 제1 실리콘막(31a,31b)을 0.2㎛ 내지 0.8㎛ 바람직하게는 0.5㎛ 정도의 두께로 형성한다. 이때, 제1 실리콘막(31a,31b)은 레드 영역 또는 그린 영 역으로 입사하는 입사광이 산란되거나 또는 인접한 단위화소로 침투하는 확률을 감소시키기 위해 형성하는 것으로, 이로 인하여 최종적인 광집적 효율이 증가된다.Subsequently, a portion of the interlayer insulating
도 3c를 참조하면, 제1 실리콘막(31a,31b)을 포함하는 층간절연막(15) 상에 제1 금속배선(17)을 형성하고 그 결과물에 제1 금속 층간 절연막(18)을 형성한다. Referring to FIG. 3C, the
그리고 나서, 상기 레드 포토다이오드(14a)에 대응하는 제1 금속 층간 절연막(18)에 트렌치를 형성한 후 트렌치에 제2 실리콘막(32)을 0.5㎛ 정도의 두께로 형성한다. Then, a trench is formed in the first metal
그럼 다음, 제2 실리콘막(32)을 포함하는 제1 층간 절연막(18) 상에 제2 금속 배선(19) 및 제2 금속 층간 절연막(20)을 형성한다. Next, a
도 3d를 참조하면, 소정의 사진 및 식각 공정을 진행하여 상기 레드포토다이오드(14a)에 대응하는 제2 금속 층간 절연막(20)을 식각하여 트렌치를 형성한 후 트렌치에 제3 실리콘막(33)을 0.2㎛ 내지 0.8㎛ 바람직하게는 0.5㎛ 정도의 두께로 형성한다. Referring to FIG. 3D, a predetermined photo and etching process may be performed to etch the second metal
도 3e를 참조하면, 제3 실리콘막(33)이 형성된 제2 금속 층간 절연막(20) 상에 제3 금속 배선(22)을 형성하고, 이를 제3 금속 층간 절연막(23)으로 매립한 후 최종 금속 배선(24)을 형성한다. Referring to FIG. 3E, a
이후에, 상기 최종 금속 배선(24)을 평탄화막(25)으로 OCL(Over Coating Layer)을 형성한 후 최종적으로 마이크로렌즈(26)를 형성한다. Thereafter, the
본 발명의 제2 실시예에서, 상기 레드 포토다이오드(14a) 상의 제1 실리콘막(31a), 제2 실리콘막(32) 및 제3 실리콘막(33)의 두께의 합은 1.2㎛ 내지 1.8㎛ 정 도가 되도록 한다. In the second embodiment of the present invention, the sum of the thicknesses of the
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 제3 실시예에 따른 시모스 이미지 센서의 제조 방법을 순차로 나타낸 공정 단면도이다. 4A to 4D are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a third exemplary embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 반도체 기판(11)상에 저농도 p형 에피층 (12)을 형성한다. Referring to FIG. 4A, a low concentration p-
다음으로 p형 에피층(12)에 활성영역과 필드영역을 정의하는 소자분리막(13)을 형성하여, 레드 영역(R), 그린 영역(G) 및 블루 영역(B)을 정의한 후 활성영역 중에서 일정 영역에 포토다이오드(14a',14b,14c)를 형성한다. Next, an
상기 포토다이오드(14a',14b,14c)를 형성할 때 중요한 것은, 상기 레드 포토다이오드(14a')의 도핑 깊이를 그린 포토다이오드 및 블루 포토다이오드 보다 더 깊게 형성하는 것으로, 상세하게는 기판 표면으로부터 0.4㎛ 내지 1.0㎛ 깊이까지 형성하는 것이 바람직하다. What is important when forming the
도 4b를 참조하면, 상기 포토다이오드(14) 및 관련 소자들이 형성된 반도체 기판(11) 상에 층간 절연막(15)을 형성한다. Referring to FIG. 4B, an
이어서, 소정의 사진 및 식각 공정을 통해 상기 레드 포토다이오드(14a) 및 그린 포토다이오드(14b)에 대응하는 층간 절연막(15) 일부를 식각하여 트렌치를 형성한 후 트렌치에 실리콘막(41a,41b)을 0.2㎛ 내지 0.8㎛ 바람직하게는 0.5㎛ 정도의 두께로 형성한다. 이때, 실리콘막(41a,41b)은 레드 영역 또는 그린 영역으로 입사하는 입사광이 산란되거나 또는 인접한 단위화소로 침투하는 확률을 감소시키기 위해 형성하는 것으로, 이로 인하여 최종적인 광집적 효율이 증가된다.Subsequently, a portion of the interlayer insulating
도 4c를 참조하면, 실리콘막(41a,41b)을 포함하는 층간절연막(15) 상에 제1 금속배선(17), 제1 금속 층간 절연막(18), 제2 금속 배선(19) 및 제2 금속 층간 절연막(20)을 순차로 형성한다. Referring to FIG. 4C, the
도 4d를 참조하면, 제2 금속 층간 절연막(20) 상에 제3 금속 배선(22)을 형성하고, 이를 제3 금속 층간 절연막(23)으로 매립한 후 최종 금속 배선(24)을 형성한다. Referring to FIG. 4D, the
이후에, 상기 최종 금속 배선(24)을 평탄화막(25)으로 OCL(Over Coating Layer)을 형성한 후 최종적으로 마이크로렌즈(26)를 형성한다. Thereafter, the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention as defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 빛의 파장에 따라 실리콘을 투과하는 깊이와 흡수율이 다른 차이를 이용하여, 컬러 필터 대채물로 포토다이오드 근처에서 색을 분리하는 실리콘막을 각 영역 별로 다른 두께로 형성하여, 색 분리를 위한 컬러필터를 형성하지 않음에 따라 마이크로 렌즈와 포토다이오드 사이의 간격을 감소시킴으로써 빛의 분산이나 산란을 방지하여 인접 포토다이오드로의 누화 현상을 방지하여 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, using a difference in depth and absorption rate through which silicon transmits according to the wavelength of light, a silicon film that separates color near the photodiode with a color filter object has a different thickness for each region. Therefore, by not forming a color filter for color separation, the distance between the microlens and the photodiode is reduced, thereby preventing light scattering or scattering and preventing crosstalk to adjacent photodiodes, thereby improving reliability of the device. have.
또한, 본 발명은 색분리를 포토다이오드 바로 앞에서 이루어지도록 함으로써 광감도를 향상 시킬 수 있는 이점이 있다.In addition, the present invention has the advantage that the light sensitivity can be improved by performing the color separation in front of the photodiode.
Claims (17)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050130352A KR20070068583A (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Cmos image sensor and method for manufacturing threrof |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050130352A KR20070068583A (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Cmos image sensor and method for manufacturing threrof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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KR20070068583A true KR20070068583A (en) | 2007-07-02 |
Family
ID=38504463
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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KR1020050130352A KR20070068583A (en) | 2005-12-27 | 2005-12-27 | Cmos image sensor and method for manufacturing threrof |
Country Status (1)
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KR (1) | KR20070068583A (en) |
-
2005
- 2005-12-27 KR KR1020050130352A patent/KR20070068583A/en not_active Application Discontinuation
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