KR20090037004A - 이미지센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 이미지 센서는 수광소자를 포함하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성되고, 측벽에 보호막 패턴이 형성된 트렌치를 포함하는 금속배선층; 및 상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 형성된 감광성 물질을 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법은 수광소자를 포함하는 반도체 기판 상에 금속배선층을 형성하는 단계; 상기 금속배선층에 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 금속배선층 및 보호막을 포함하는 상기 반도체 기판에 전면식각(blanket etch)을 진행하여, 상기 트렌치의 측벽에 보호막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 감광성 물질을 형성하는 단계를 포함한다.
이미지 센서
Description
실시예는 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게 전하결합소자(charge coupled device: CCD)와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
실시예는 이미지 센서의 광특성을 향상시켜, 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공한다.
실시예에 따른 이미지 센서는 수광소자를 포함하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성되고, 측벽에 보호막 패턴이 형성된 트렌치를 포함하는 금속배선층; 및 상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 형성된 감광성 물질을 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법은 수광소자를 포함하는 반도체 기판 상에 금속배선층을 형성하는 단계; 상기 금속배선층에 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 금속배선층 및 보호막을 포함하는 상기 반도체 기판에 전면식각(blanket etch)을 진행하여, 상기 트렌치의 측벽에 보호막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 감광성 물질을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서 및 그 제조 방법은 측벽에 보호막 패턴이 형성된 트렌치를 포함하는 금속배선층 상에 감광성 물질을 형성하여, 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 빛이 금속배선을 향하여 입사될 때, 트렌치의 측벽에 형성된 보호막 패턴으로 인하여 금속배선층 내부로 입사되지 못하여 크로스 토크(cross talk)를 방지할 수 있기 때문에, 이미지 센서의 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.
실시예에 따른 이미지 센서는 수광소자를 포함하는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성되고, 측벽에 보호막 패턴이 형성된 트렌치를 포함하는 금속배선층; 및 상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 형성된 감광성 물질을 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법은 수광소자를 포함하는 반도체 기판 상에 금속배선층을 형성하는 단계; 상기 금속배선층에 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 금속배선층 및 보호막을 포함하는 상기 반도체 기판에 전면식각(blanket etch)을 진행하여, 상기 트렌치의 측벽에 보호막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 감광성 물질을 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
실시예의 설명에 있어서 씨모스 이미지 센서(CIS)에 대한 구조의 도면을 이용하여 설명하나, 본 발명은 씨모스 이미지 센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이 미지센서 등 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
도 1 내지 도 5는 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법의 공정단면도이다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1기판(10)에 회로층(20) 및 금속배선층(30)을 형성시킨다.
상기 제1기판(10)에는 소자분리막(5) 및 수광소자(15)가 형성되어 있고, 상기 회로층(20)은 트랜지스터를 포함하는 회로가 형성되어 있으며, 상기 금속배선층(30)은 상기 회로와 연결된 배선(35)을 포함하여 형성된다.
상기 수광소자(15)는 포토 다이오드(photo diode)가 될 수 있다.
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 금속배선층(30)에 트렌치(37)를 형성한다.
상기 트렌치(37)는 상기 금속배선층(30) 상에 포토레지스트 패턴을 형성한 후, 식각 공정을 진행하여 형성할 수 있다.
상기 트렌치(37)는 상기 금속배선층(30)의 상기 수광소자(15)와 대응되는 영역에 형성된다.
이어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 트렌치(37)를 포함하는 상기 금속배선층(30) 상에 보호막(40)을 형성한다.
상기 보호막(40)은 SiN으로 형성될 수 있으며, 300~700 Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 보호막(40)은 입사되는 빛이 상기 금속배선층(30)으로 입사되는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 트렌치(37) 및 금속배선층(30)을 포함하는 상기 반도체 기판(10)에 플라즈마 전면식각(plasma blanket etch) 공정을 진행하여 상기 트렌치(37)의 측벽에 보호막 패턴(45)을 형성한다.
바이어스(bias)를 크게 해서, 직진성이 강한 식각이 진행되는 상기 플라즈마 전면식각 공정으로 상기 트렌치(37)의 바닥면 및 상기 금속배선층(30)의 상부에 형성된 상기 보호막(40)은 모두 제거되고, 상기 트렌치(37)의 측벽에 보호막 패턴(45)이 형성된다.
이때, 상기 트렌치(37)의 바닥면에 형성된 상기 보호막(40)을 제거함으로써, 광투과성을 향상시킴으로써 수광소자에 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다.
또한, 빛이 상기 금속배선(35)을 향하여 입사될 때, 상기 트렌치(37)의 측벽에 형성된 상기 보호막 패턴(45)으로 인하여 상기 금속배선층(30) 내부로 입사되지 못하여 크로스 토크(cross talk)를 방지할 수 있기 때문에, 이미지 센서의 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.
이어서, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 트렌치(37)가 매립되도록 상기 금속배선층(30) 상에 감광성 물질(50)을 형성한다.
상기 감광성 물질(50)은 광투과성이 뛰어난 산화막, 폴리머(polymer) 또는 포토 레지스트(Photo Resist) 등으로 형성될 수 있다.
이어서, 도시하지는 않았지만, 상기 감광성 물질(50) 상에 컬러필터 어레 이(color filter array) 및 마이크로 렌즈(micro lens)를 형성할 수 있다.
도 5는 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 실시예에 따른 이미지 센서는 수광소자(15)를 포함하는 반도체 기판(10); 상기 반도체 기판(10) 상에 형성되고, 측벽에 보호막 패턴(45)이 형성된 트렌치(37)를 포함하는 금속배선층(30); 및 상기 트렌치(37)를 포함하는 상기 금속배선층(30) 상에 형성된 감광성 물질(50)을 포함한다.
상기 제1기판(10)에는 소자분리막(5) 및 수광소자(15)가 형성되어 있고, 상기 회로층(20)은 트랜지스터를 포함하는 회로가 형성되어 있으며, 상기 금속배선층(30)은 상기 회로와 연결된 배선(35)을 포함한다.
상기 수광소자(15)는 포토 다이오드(photo diode)가 될 수 있다.
측벽에 보호막 패턴(45)이 형성된 상기 트렌치(37)는 상기 금속배선층(30)의 상기 수광소자(15)와 대응되는 영역에 형성된다.
상기 보호막 패턴(45)은 300~700 Å의 두께를 가지는 SiN으로 형성된다.
상기 감광성 물질(50)은 산화막, 폴리머(polymer) 및 포토 레지스트(photo resist) 중 어느 하나로 형성될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 실시예에 따른 이미지 센서 및 그 제조 방법은 측벽에 보호막 패턴이 형성된 트렌치를 포함하는 금속배선층 상에 감광성 물질을 형성하여, 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 빛이 금속배선을 향하여 입사될 때, 트렌치의 측벽에 형성된 보호막 패턴으로 인하여 금속배선층 내부로 입사되지 못하여 크로스 토크(cross talk)를 방지할 수 있기 때문에, 이미지 센서의 노이즈의 발생을 방지할 수 있다.
도 1 내지 도 5는 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법의 공정 단면도.
Claims (9)
- 수광소자를 포함하는 반도체 기판;상기 반도체 기판 상에 형성되고, 측벽에 보호막 패턴이 형성된 트렌치를 포함하는 금속배선층; 및상기 트렌치가 매립되도록 상기 금속배선층 상에 형성된 감광성 물질을 포함하는 이미지센서.
- 제 1항에 있어서,상기 트렌치는 상기 반도체 기판에 형성된 상기 수광소자와 대응되는 영역에 형성된 것을 포함하는 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 보호막 패턴은 300~700 Å의 두께를 가지는 SiN으로 형성되는 것을 포함하는 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 감광성 물질은 산화막, 폴리머(polymer) 및 포토 레지스트(photo resist) 중 어느 하나로 형성된 것을 포함하는 이미지 센서.
- 수광소자를 포함하는 반도체 기판 상에 금속배선층을 형성하는 단계;상기 금속배선층에 트렌치를 형성하는 단계;상기 트렌치를 포함하는 상기 금속배선층 상에 보호막을 형성하는 단계;상기 금속배선층 및 보호막을 포함하는 상기 반도체 기판에 전면식각(blanket etch)을 진행하여, 상기 트렌치의 측벽에 보호막 패턴을 형성하는 단계; 및상기 트렌치가 매립되도록 상기 금속배선층 상에 감광성 물질을 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조방법.
- 제 5항에 있어서,상기 트렌치는 상기 반도체 기판에 형성된 상기 수광소자와 대응되는 영역에 형성되는 것을 포함하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 보호막은 300~700 Å의 두께를 가지는 SiN으로 형성되는 것을 포함하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 전면식각 공정으로, 상기 트렌치의 바닥면 및 상기 금속배선층의 상부에 형성된 보호막이 제거되는 것을 포함하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 감광성 물질은 산화막, 폴리머(polymer) 및 포토 레지스트(photo resist) 중 어느 하나로 형성된 것을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
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