KR20090071214A - 이미지 센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 금속배선 및 층간 절연막을 포함하는 반도체 기판 상에 하부전극층을 형성하는 단계; 상기 하부전극층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴에 의한 식각공정을 통하여 상기 금속배선과 연결되는 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 형성시 발생된 포토레지스트 폴리머를 케미컬을 이용한 1차 처리 공정에 의하여 제거하는 단계; 및 상기 하부전극 형성시 발생된 전극 폴리머를 케미컬을 이용한 2차 처리 공정에 의하여 제거하는 단계를 포함한다.
이미지 센서, 크롬, 폴리머
Description
실시예에서는 이미지 센서 제조방법이 개시된다.
이미지 센서는 광학적 영상(Optical Image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 크게 전하결합소자(charge coupled device:CCD) 이미지 센서와 씨모스(Complementary Metal Oxide Silicon:CMOS) 이미지 센서(CIS)를 포함한다.
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
씨모스 이미지 센서는 빛 신호를 받아서 전기신호로 바꾸어 주는 포토 다이오드(Photo diode) 영역과 이 전기 신호를 처리하는 트랜지스터가 반도체 기판에 수평으로 배치되는 구조이다.
수평형 씨모스 이미지 센서에 의하면 포토 다이오드와 트랜지스터가 기판 상에 상호 수평으로 인접하여 형성된다. 이에 따라, 포토 다이오드 형성을 위한 추가적인 영역이 요구된다.
실시예는 씨모스 회로와 포토 다이오드의 수직형 집적을 제공할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 실시예는 레졀루션(Resolution)과 센서티버티(sensitivity)가 함께 개선될 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다.
또한, 실시예는 수직형의 포토 다이오드를 채용하면서 크로스 토크 및 노이즈 현상을 방지할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 금속배선 및 층간 절연막을 포함하는 반도체 기판 상에 하부전극층을 형성하는 단계; 상기 하부전극층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴에 의한 식각공정을 통하여 상기 금속배선과 연결되는 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 형성시 발생된 포토레지스트 폴리머를 케미컬을 이용한 1차 처리 공정에 의하여 제거하는 단계; 및 상기 하부전극 형성시 발생된 전극 폴리머를 케미컬을 이용한 2차 처리 공정에 의하여 제거하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 금속배선 및 층간 절연막을 포함하는 반도체 기판 상에 크롬으로 형성된 하부전극층을 형성하는 단계; 상기 하부전극층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 상기 포토레지스트 패턴에 의한 식각공정을 통하여 상기 금속배선과 연결되는 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극 형성시 발생된 포토레지스트 폴리머 및 전극 폴리머를 산성 용액 또는 알칼리 용액을 사용하는 제타 포텐셜(Zeta Pontential)에 의하여 제거하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면 트랜지스터 회로와 포토 다이오드의 수직형 집적을 제공할 수 있다.
또한, 씨모스 회로와 포토 다이오드의 수직형 집적에 의해 필 팩터(fill factor)를 100%에 근접시킬 수 있다.
또한, 수직형 집적에 의해 종래기술보다 같은 픽셀 사이즈에서 높은 센서티비티(sensitivity)를 제공할 수 있다.
또한, 각 단위 픽셀은 센서티비티(sentivity)의 감소없이 보다 복잡한 회로를 구현할 수 있다.
또한, 포토 다이오드의 단위픽셀을 구현함에 있어 단위 픽셀 내의 포토 다이오드의 표면적을 증가시켜 광감지율을 향상시킬 수 있다.
또한, 포토 다이오드의 광특성을 저해할 수 있는 폴리머를 제거하여 소자의 이미지 특성을 향상시킬 수 있다.
실시예에 따른 이미지 센서 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/위(on/over)"에 형성되는 것으로 기재 되는 경우에 있어, 상/위(on/over)는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
<제1 실시예>
도 1 내지 도 6을 참조하여, 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 설명한다.
도 1을 참조하여, 반도체 기판(10) 상에 금속배선(30)을 포함하는 층간 절연막(20)이 형성된다.
도시되지는 않았지만, 상기 반도체 기판(10)에는 액티브 영역 및 필드 영역을 정의하는 소자분리막이 형성될 수 있다. 상기 반도체 기판(10)의 액티브 영역에는 후술되는 포토 다이오드와 연결되어 수광된 광전하를 전기신호를 변환하는 트랜지스터가 단위화소 별로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 트랜지스터는 3Tr, 4Tr 및 5Tr 중 어느 하나 일 수 있다.
상기 반도체 기판(10) 상부에는 전원라인 또는 신호라인과의 접속을 위하여 층간 절연막(20) 및 금속배선(M)(30)이 형성되어 있다.
상기 층간 절연막(20)은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 층간 절연막(20)은 질화막 또는 산화막으로 형성될 수 있다.
상기 금속배선(30)은 상기 층간 절연막(20)을 관통하여 복수개 형성될 수 있 다. 상기 금속배선(30)은 금속배선(M) 및 플러그를 포함한다. 상기 금속배선(30)은 포토 다이오드에서 생성된 전자를 하부의 트랜지스터로 전달하는 역할을 한다. 도시되지는 않았지만, 상기 금속배선(30)은 상기 반도체 기판(10)의 하부에 형성된 불순물이 도핑된 영역과 접속되어 단위픽셀 별로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속배선(30)은 금속, 합금 또는 살리사이드를 포함하는 다양한 전도성 물질, 즉 알루미늄, 구리, 코발트 또는 텅스텐등으로 형성될 수 있다.
상기 금속배선(30)을 포함하는 층간 절연막(20) 상에 하부전극층(40)이 형성된다. 예를 들어, 상기 하부전극층(40)은 크롬(Cr)으로 형성될 수 있다. 상기 하부전극층(40)은 상기 층간 절연막(20) 상에 전체적으로 형성되어 상기 금속배선(30)과 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 하부전극층(40) 상에 포토레지스트 패턴(100)이 형성된다. 상기 포토레지스트 패턴(100)은 상기 하부전극층(40) 상으로 포토레지스트막을 스핀공정에 의하여 도포한 후 노광 마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정에 의하여 형성될 수 있다. 상기 포토레지스트 패턴(100)은 상기 금속배선(30)에 대응하는 상기 하부전극층(40)은 가리고 나머지 영역은 노출시킬 수 있다.
도 2를 참조하여, 상기 층간 절연막(20) 상에 상기 금속배선(30)과 연결되도록 단위픽셀 별로 하부전극(45)이 형성된다. 상기 하부전극(45)은 이웃하는 하부전극(45)과 상호 분리되어 상기 금속배선(30)의 위치에 따라 단위픽셀 별로 형성될 수 있다.
상기 하부전극(45)은 상기 포토레지스트 패턴(100)을 식각 마스크로 사용하 여 상기 하부전극층(40)을 습식 식각함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 하부전극(45)은 CAN(Ceric Ammonium Nitrate) 케미컬을 이용한 습식 식각 공정에 의하여 형성될 수 있다.
따라서, 상기 하부전극(45)은 상기 층간 절연막(20) 상에 형성되어 상기 금속배선(30)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 하부전극(45)은 상호 이격되어 상기 층간 절연막(20)을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 특히, 상기 하부전극(45)의 면적이 넓을수록 포토 다이오드의 광전하의 수집량이 커질 수 있다.
도 3을 참조하여, 상기 포토레지스트 패턴(100)은 애싱 공정에 의하여 제거될 수 있다. 여기서 도시되지는 않았지만, 상기 포토레지스트 패턴(100) 제거시 발생되는 폴리머가 상기 하부전극(45)의 측벽에 달라붙어서 상기 애싱 공정에 의하여 상기 하부전극(45)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
상기와 같이 포토레지스트 패턴(100)을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부전극(45)이 식각될 때 상기 포토레지스트 패턴(100)의 잔여물 및 하부전극(45)으로 사용되는 크롬 잔여물(CrxOyNz)과 같은 폴리머들이 상기 반도체 기판(10) 상에 남아있게 된다. 예를 들어, 상기 포토레지스트 패턴(100) 잔여물을 제1 폴리머(110)라 칭하고 상기 하부전극(45)의 잔여물을 제2 폴리머(120)라고 칭한다.
상기 제1 및 제2 폴리머(110,120)가 상기 반도체 기판(10) 상에 잔존하게 되면 소자의 전기적인 특성이 열화될 수 있다. 특히, 상기 하부전극(45) 상에 형성되는 포토다이오드에서 생성된 광전자의 이동을 방해하여 이미지 특성이 감소시킬 수 있다.
일반적으로 상기 제1 및 제2 폴리머(110,120)는 Cl2 및 O2 가스를 이용하여 제거할 수 있다. 그러나 상기 가스에 의하여 크롬(Cr)으로 형성된 상기 하부전극(45)이 상기 O2 가스와 반응하여 부식이 발생될 수 있다. 따라서, 실시예에서는 상기 하부전극(45)에 손상이 가해지지 않도록 상기 제1 폴리머(110)를 제거한 후 제2 폴리머(120)를 제거하는 공정을 채택할 수 있다.
도 4를 참조하여, 상기 반도체 기판(10)에 대한 1차 처리공정에 의하여 상기 제1 폴리머(110)가 제거된다. 즉, 상기 1차 처리공정은 상기 포토레지스트 잔여물에 대한 제거공정이다. 상기 1차 처리공정은 H2SO4를 이용한 습식 트리트먼트(wet treteament) 공정이다. 상기 1차 처리공정은 H2SO4를 사용하여 70~90℃에서 5~30분 동안 진행될 수 있다. 그러면 상기 반도체 기판(10) 상에서 제1 폴리머(110)가 제거될 수 있다. 이때, 상기 포토레지스트 패턴(100)도 동시에 제거될 수 있다.
일반적으로 포토레지스트 제거 시 H2SO4 및 H2O2를 혼합한 케미컬이 사용되었는데 H2O2는 크롬을 부식시키는 문제가 발생할 수 있다. 실시예에서는 H2SO4 케미컬만을 이용하여 포토레지스트 잔여물은 제거하고 크롬(Cr)으로 형성된 하부전극(45)에는 손상을 주지 않을 수 있다.
도 5를 참조하여, 상기 반도체 기판(10)에 대한 2차 처리공정에 의하여 상기 제2 폴리머(120)가 제거된다. 즉, 상기 2차 처리공정은 상기 크롬(Cr) 잔여물에 대한 제거공정이다. 상기 2차 처리공정은 TMH(Trimethyl-oxyethyl-ammonium- hydroxide)를 이용한 습식 트리트먼트(wet treteament) 공정이다. 상기 TMH 케미컬의 화학식은 CH3O3N(CH2CH2OH)OH로 나타낼 수 있다.
상기 2차 처리공정은 TMH를 사용하여 60~75℃에서 5~20분 동안 진행될 수 있다. 그러면 상기 반도체 기판(10) 상에서 제2 폴리머(120)가 제거될 수 있다.
상기와 같이 케미컬을 이용한 1차 처리 공정 및 2차 처리 공정을 통하여 상기 포토레지스트 잔여물 및 크롬 잔여물인 제1 및 제2 폴리머(110,120)가 반도체 기판(10) 상에서 제거될 수 있다. 특히, 상기 1차 처리 공정 및 2차 처리 공정은 케미컬을 이용한 습식 트리트먼트(wet treatment) 공정이므로 크롬(Cr)으로 형성된 하부전극(45)의 부식을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 반도체 기판(10) 상에는 폴리머들이 제거된 하부전극(45)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서의 광특성 및 전기적인 특성을 저하시킬 수 있는 요인인 포토레지스트 잔여물 및 크롬 잔여물이 상기 반도체 기판(10) 상에서 제거되므로 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 6을 참조하여, 상기 하부전극(45)을 포함하는 반도체 기판(10) 상에 포토다이오드(50)가 형성된다. 예를 들어, 상기 포토다이오드(50)는 결정형 반도체층에 n형 및 p형 불순물을 주입한 후 상기 결정형 반도체층을 상기 하부전극(45)을 포함하는 반도체 기판(10) 상에 결합시켜 형성할 수 있다.
또는, 상기 포토다이오드(50)는 상기 하부전극(45)을 포함하는 층간 절연막(30) 상에 비정질 실리콘을 증착하여 형성할 수 있다.
상기와 같이 포토다이오드(50)가 형성되면 상기 포토다이오드(50)에서 생성 된 광전자는 상기 하부전극(45)을 통해 단위화소의 회로로 전달되어진다. 특히 실시예에서는 광전자를 수집하는 하부전극(45)의 표면이 깨끗하게 처리된 상태이므로 이미지 센서의 광특성을 향상시킬 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 포토다이오드(50) 상에 컬러필터 및 마이크로 렌즈가 형성될 수 있다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법에 의하면 금속배선을 포함하는 반도체 기판 상에 포토다이오드가 형성되어 수직형 집적을 이룰 수 있다.
또한, 포토 다이오드의 수직형 집적에 의해 필 팩터(fill factor)를 100%에 근접시킬 수 있다.
또한, 실시예에 의해 집적될 수 있는 추가적인 온칩 회로(on-chip circuitry)는 이미지센서의 퍼포먼스(performance)를 증가시키고, 나아가 소자의 소형화 및 제조비용을 절감을 획득할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 하부전극의 형성시 발생되는 폴리머들을 제거함으로써 소자의 불량을 방지할 수 있다.
<제2 실시예>
도 7 내지 도 11을 참조하여 제2 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 설명한다. 실시예의 설명에 있어서 제1 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 참조한다.
도 7을 참조하여, 반도체 기판(10) 상에 금속배선(30)을 포함하는 층간 절연 막(20)이 형성된다. 그리고, 상기 층간 절연막(20) 상에 상기 금속배선(30)과 연결되도록 단위픽셀 별로 하부전극(45)이 형성된다. 실시예의 설명에 있어서, 상기 반도체 기판(10), 금속배선(30), 층간 절연막(20) 및 하부전극(45)은 도 1 및 도 2를 통해 설명된 제1 실시예와 동일하므로 이에 대한 설명은 생략한다.
상기 하부전극(45)은 도 2에 도시된 바와 같이 포토레지스트 패턴(100)을 식각 마스크로 사용하여 CAN(Ceric Ammonium Nitrate) 케미컬을 이용한 습식 식각 공정에 의하여 형성될 수 있다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 하부전극(45)은 상기 층간 절연막(20) 상에 형성되어 상기 금속배선(30)과 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 하부전극(45)은 상호 이격되어 상기 층간 절연막(20)을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 특히, 상기 하부전극(45)의 면적이 넓을수록 포토 다이오드의 광전하의 수집량이 커질 수 있다.
상기와 같이 포토레지스트 패턴(100)을 식각 마스크로 사용하여 상기 하부전극(45)이 식각될 때 상기 포토레지스트 패턴(100)의 잔여물 및 하부전극(45)으로 사용되는 크롬 잔여물(CrxOyNz)등의 폴리머들이 상기 반도체 기판(10) 상에 남아있게 된다. 예를 들어, 상기 포토레지스트 잔여물을 제1 폴리머(110)라 칭하고 상기 하부전극(45)의 잔여물을 제2 폴리머(120)라고 칭한다.
상기 제1 및 제2 폴리머(110,120)가 상기 반도체 기판(10) 상에 잔존하게 되면 소자의 전기적인 특성이 열화될 수 있다. 특히, 상기 하부전극(45) 상에 형성되는 포토다이오드에서 생성된 광전자의 이동을 방해하여 이미지 특성이 감소시킬 수 있다.
실시예에서는 제타 포텐셜(Zeta Potential)을 이용하여 상기 제1 폴리머(110) 및 제2 폴리머(120)를 제거할 수 있다.
도 8을 참조하여, 제타 포텐셜(Zeta Potential)에 대하여 설명한다. 물질에는 고유하게 갖고 있는 전하(charge)가 있다. 용액에 분산되어 있거나 부유되어 있는 미세하게 구분되는 파티클을 콜로이드(colloid)라 부른다. 이런 콜로이드는 수용액내에 매질에 존재시 전기적인 전하를 띄게 되며 이러한 전하의 대부분은 수용액으로부터 선택적인 이온흡착에서의 결과이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 콜로이드 물질은 음전하(negative charge)를 갖고 있고, 각 콜로이드는 모두 음전하를 가지고 있으므로 반발력(repulsion force)이 작용하여 서로 밀어내고자 하는 힘이 발생하게 되는데 이를 제타 포텐셜(Zeta Potential)이라고 할 수 있다. 즉 수용액 중에 음전하를 띤 입자가 존재할 때 양이온들이 주위에 부착된다. 이를 스턴 레이어(Stern layer)라고 부르며 상기 스턴 레이어의 주위에 음전하를 띤 입자의 견인력 때문에 또 다른 양이온들이 모여들게 된다. 이것은 스턴 레이어와 콜로이드에 접근을 시도하는 또 다른 양이온들의 반발력(Repulsion force)에 의해 밀려나가게 된다. 이러한 역학적인 평형에 의해 스턴 레이어의 주위에는 양이온의 농도가 음이온보다 높은 디퓨즈 레이어(diffuse layer)가 형성된다. 스턴 레이어의 양이온들은 입자의 표면 근처에서는 높은 농도를 유지하고 거리가 멀어질 수록 농도가 점진적으로 낮아져서 버크 솔루션(bulk solution)과 평형상태에 도달하게 된다. 스턴 레이어와 디퓨즈 레이어의 경계를 쉐 어 바운더리(shear boundary)라고 부르며, 상기 쉐어 바운더리와 버크 솔루션과의 전위차를 제타 포텐션(Zeta Potential)이라고 한다.
이러한 제타 포텐셜(Zeta Potential)은 아래의 세가지 특징을 갖는다.
첫째, ph가 높을수록 제타 포텐셜(Zeta Potential)은 음전하를 갖고, ph가 낮을수록 양전하를 갖는다. 둘째, 메탈(metal), 산화막(oxide), 질화막(nitride) 등의 물질은 대체적으로 양전하를 갖고 있다. 셋째, 제타 포텐셜(Zeta Potential)이 증가하면 콜로이드는 안정적으로 평형을 이루고 감소하면 콜로이드는 응집현상이 발생한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 특징을 갖는 제타 포텐셜(Zeta Potential)을 이용하기 위해서는 제1 및 제2 폴리머(110,120)와 상기 하부전극(45) 및 층간 절연막(20)의 성질을 동일하게 만들어 주어서 상호 반발력(repulsion force)을 발생하게 만들어줘야 한다.
상기 제1 폴리머(110)인 포로레지스트 잔여물 및 상기 제2 폴리머(120)인 크롬 잔여물(CrxOyNz)는 음전하를 갖고 있다. 또한, 상기 하부전극(45)은 크롬으로 형성되고 상기 층간 절연막(20)은 산화막 또는 질회막으로 형성되어 양전하를 갖고 있다.
따라서, 상기 층간 절연막(20)과 하부전극(45)에 ph가 높은 용액 즉, 염기성 용액으로 전처리 공정을 한후 스크러버(scrubber)를 이용한 후처리 공정을 진행한다. 즉, ph가 7~14 인 염기성 용액을 이용하여 상기 하부전극(45)을 포함하는 층간 절연막(20)에 전처리 공정을 진행한다. 예를 들어, 상기 염기성 용액은 CxHyHz- OH(x,y 및 z는 자연수)을 갖는 알칼리 용액일 수 있다.
상기 염기성 용액은 음전하의 성질을 가지고 있으므로 상기 염기성 용액으로 전처리 공정을 진행하면 상기 제1 및 제2 폴리머(110,120)이 층간 절연막(20) 표면에서 리프트 오프(lift-off)된다.
도 10을 참조하여, 스크러버 공정 특히 MHz 스크러버를 이용하여 후처리 공정을 진행하면 상기 제1 및 제2 폴리머(110,120)를 모두 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 스크러버 공정 시 DIW(Deionized Water) 및 CO2를 함께 사용하여 상기 반도체 기판(10)에 잔류하는 폴리머를 모두 제거할 수 있다.
또는 상기 층간 절연막(20)과 하부전극(45)에 ph가 낮은 용액, 즉 산성용액으로 전처리 공정을 한 후 스크러버를 이용한 후처리 공정을 진행한다. 즉, ph가 1~6인 산성용액을 이용하여 상기 하부전극(45)을 포함하는 층간 절연막(20)에 전처리 공정을 진행한다. 예를 들어, 상기 산성 용액은 MxCy-H(x,y 자연수)을 갖는 산성 용액일 수 있다.
상기 산성 용액은 양전하의 성질을 가지고 있으므로 상기 산성 용액으로 전처리 공정을 진행하면 상기 제1 및 제2 폴리머(110,120)가 상기 층간 절연막(20)의 표면에서 리프트 오프(lift-off)될 수 있다. 이후, 스크러버 공정 특히 MHz 스크러버를 이용하여 후처리 공정을 진행하면 상기 제1 및 제2 폴리머(110,120)를 모두 제거할 수 있다. 예를 들어, 상기 스크러버 공정 시 DIW 및 CO2를 함께 사용하여 상기 반도체 기판(10)에 잔류하는 폴리머를 모두 제거할 수 있다.
따라서, 상기 반도체 기판(10) 상에는 폴리머들이 제거된 하부전극(45)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서의 광특성 및 전기적인 특성을 저하시킬 수 있는 요인인 포토레지스트 잔여물 및 크롬 잔여물이 상기 반도체 기판 상에서 제거되므로 소자의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
도 11을 참조하여, 상기 하부전극(45)을 포함하는 반도체 기판(10) 상에 포토다이오드(50)가 형성된다. 예를 들어, 상기 포토다이오드(50)는 결정형 반도체층에 n형 및 p형 불순물을 주입한 후 상기 결정형 반도체층을 상기 하부전극(45)을 포함하는 반도체 기판(10) 상에 결합시켜 형성할 수 있다.
또는, 상기 포토다이오드(50)는 상기 하부전극(45)을 포함하는 층간 절연막(30) 상에 비정질 실리콘을 증착하여 형성할 수 있다.
상기와 같이 포토다이오드(50)가 형성되면 상기 포토다이오드(50)에서 생성된 광전자는 상기 하부전극(45)을 통해 단위화소의 회로로 전달되어진다. 특히 실시예에서는 광전자를 수집하는 하부전극(45)의 표면이 깨끗하게 처리된 상태이므로 이미지 센서의 광특성을 향상시킬 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 포토다이오드(50) 상에 컬러필터 및 마이크로 렌즈가 형성될 수 있다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법에 의하면 금속배선을 포함하는 반도체 기판 상에 포토다이오드가 형성되어 수직형 집적을 이룰 수 있다.
또한, 포토 다이오드의 수직형 집적에 의해 필 팩터(fill factor)를 100%에 근접시킬 수 있다.
또한, 실시예에 의해 집적될 수 있는 추가적인 온칩 회로(on-chip circuitry)는 이미지센서의 퍼포먼스(performance)를 증가시키고, 나아가 소자의 소형화 및 제조비용을 절감을 획득할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 하부전극의 패터닝 시 발생된 폴리머를 제타 포텐셜을 이용하여 제거하므로 하부전극이 손상되지 않게 된다.
이상에서 설명한 실시예는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1 내지 도 6은 제1 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
도 7 내지 도 11은 제2 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 나타내는 단면도이다.
Claims (11)
- 금속배선 및 층간 절연막을 포함하는 반도체 기판 상에 하부전극층을 형성하는 단계;상기 하부전극층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴에 의한 식각공정을 통하여 상기 금속배선과 연결되는 하부전극을 형성하는 단계;상기 하부전극 형성시 발생된 포토레지스트 폴리머를 케미컬을 이용한 1차 처리 공정에 의하여 제거하는 단계; 및상기 하부전극 형성시 발생된 전극 폴리머를 케미컬을 이용한 2차 처리 공정에 의하여 제거하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 하부전극을 포함하는 층간 절연막 상에 포토다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법,
- 제1항에 있어서,상기 하부전극은 크롬(Cr)으로 형성되고, 상기 전극 잔여물은 크롬 잔여물(CrxOyNz)인 것을 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 1차 처리 공정은 황산(H2SO4)를 이용하여 포토레지스트 폴리머를 제거하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 2차 처리 공정은 TMH(Trimethyl-oxyethyl-ammonium-hydroside)를 이용하여 전극 폴리머를 제거하는 이미지 센서의 제조방법.
- 금속배선 및 층간 절연막을 포함하는 반도체 기판 상에 크롬으로 형성된 하부전극층을 형성하는 단계;상기 하부전극층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴에 의한 식각공정을 통하여 상기 금속배선과 연결되는 하부전극을 형성하는 단계;상기 하부전극 형성시 발생된 포토레지스트 폴리머 및 전극 폴리머를 산성 용액 또는 알칼리 용액을 사용하는 제타 포텐셜(Zeta Pontential)에 의하여 제거하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제6항에 있어서,상기 층간 절연막 및 하부전극은 양전하를 가지며, 상기 포토레지스트 폴리머 및 전극 폴리머는 음전하를 가지는 이미지 센서의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 산성 용액은 MxCy-H를 포함하는 케미컬인 것을 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 알칼리 용액은 MxHyNz-OH를 포함하는 케미컬인 것을 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 제타 포텐셜을 이용하여 폴리머를 제거한 후 스크러버 공정을 진행하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제10항에 있어서,상기 스크러버 공정은 CO2 및 DIW를 포함하여 진행되는 이미지 센서의 제조방법.
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