KR20100050330A - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
이미지 센서 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20100050330A KR20100050330A KR1020080109561A KR20080109561A KR20100050330A KR 20100050330 A KR20100050330 A KR 20100050330A KR 1020080109561 A KR1020080109561 A KR 1020080109561A KR 20080109561 A KR20080109561 A KR 20080109561A KR 20100050330 A KR20100050330 A KR 20100050330A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- film
- semiconductor substrate
- region
- image sensor
- forming
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 37
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 34
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims abstract description 29
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000002265 prevention Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 21
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 claims description 11
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 claims description 5
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 19
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 86
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 11
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 2
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 1
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000000593 degrading effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
실시예는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판에 형성된 픽셀 영역 및 주변회로 영역, 상기 주변회로 영역에 형성된 트랜지스터들, 상기 픽셀 영역에 형성된 포토 다이오드 영역 및 상기 포토 다이오드 영역 상에 상기 반도체 기판에 접촉하며 형성된 산화막 및 상기 산화막 상의 질화막을 포함하는 반사방지막을 포함한다. 실시예에 따르면, 이미지 센서는 상기 반사방지막을 이용하여 포토다이오드에 수광되는 빛의 반사도를 낮춤으로써 광 센싱 감도를 향상시킬 수 있다. 또한, 이미지 센서 제조 공정에서 사용되는 살리사이드 방지막 및 식각 방지막을 이용하여 최적의 두께 조정을 통해 상기 반사방지막을 형성함으로써 공정이 간단하고 제조 비용을 절감할 수 있게 된다.
반사방지, 이미지 센서
Description
실시예는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
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)로 구분된다.
일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기적인 신호로 변환시키는 반도체 장치로써, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 소자와 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 소자로 크게 나눌 수 있다.
이러한 이미지 센서는 조사되는 빛을 감지하는 포토 다이오드부와 감지된 빛을 전기적인 신호로 처리하여 데이터화하는 로직 회로부로 구성되는데, 상기 포토다이오드의 수광량이 많을수록 상기 이미지 센서의 광 감도(Photo Sensitivity) 특성이 양호해진다.
이러한, 광 감도를 높이기 위해서 이미지 센서의 전체면적 중에서 포토다이 오드의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하거나, 포토다이오드 이외의 영역으로 입사되는 광의 경로를 변경하여 상기 포토다이오드로 집광시켜 주는 기술이 사용된다.
상기 집광 기술의 대표적인 예가 마이크로 렌즈를 형성하는 것인데, 이는 포토다이오드 상부에 광투과율이 좋은 물질로 통상적으로 볼록형 마이크로 렌즈를 만들어 입사광의 경로를 굴절시켜 보다 많은 양의 빛을 포토다이오드 영역으로 조사하는 방법이다.
이 경우 마이크로 렌즈의 광축과 수평한 빛이 마이크로 렌즈에 의해서 굴절되어 광축상의 일정 위치에서 그 초점이 형성되어 진다.
한편, 일반적인 이미지 센서는 간단히 포토다이오드(Photo Diode), 층간절연층, 컬러필터(Color Filter), 마이크로 렌즈(Micro Lens) 등으로 구성된다.
상기 포토다이오드는 빛을 감지하여 전기적 신호로 바꾸어 주는 역할을 하고, 상기 층간절연층은 각 금속배선들 간에 절연을 시키는 역할을 하고, 상기 컬러필터는 RGB의 빛의 삼원색을 표현하며, 상기 마이크로 렌즈는 빛을 포토다이오드에 집광시켜주는 역할을 하게 된다.
상기 마이크로 렌즈를 통해서 들어오는 빛은 굴절되어 포토 다이오드(40)에 정확히 포커싱된다.
그러나, 기존의 포토 다이오드에서 빛의 많은 량을 흡수하지 못하고 반사하는 문제점이 있었는바, 상기와 같이 반사된 빛에 의해 이미지 센서의 센싱 감도가 크게 떨어져 화질이 저하되는 문제점이 있었다.
실시예는 포토다이오드에 수광되는 빛의 반사를 방지하여 광 센싱 감도를 향상시킬 수 있는 이미지 센서를 제공하는 데 목적이 있다.
실시예는 포토다이오드 상에 산화막 및 질화막으로 이루어진 반사 방지막을 형성하여 광 흡수율을 높이는 이미지 센서를 제공하는 데 목적이 있다.
실시예는 포토다이오드 상에 형성된 반사방지막 중 산화막은 살리사이드 방지막 패턴의 두께를 조정하여 이용하고, 반사방지막 중 질화막은 식각방지막을 채용하여 사용하는 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 데 목적이 있다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판에 형성된 픽셀 영역 및 주변회로 영역, 상기 주변회로 영역에 형성된 트랜지스터들, 상기 픽셀 영역에 형성된 포토 다이오드 영역 및 상기 포토 다이오드 영역 상에 상기 반도체 기판에 접촉하며 형성된 산화막 및 상기 산화막 상의 질화막을 포함하는 반사방지막을 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 반도체 기판에 픽셀 영역과 주변회로 영역을 형성하는 단계, 상기 픽셀 영역의 상기 반도체 기판에 포토다이오드 영역을 형성하는 단계, 상기 픽셀 영역과 주변회로 영역 상에 트랜지스터들을 형성하는 단계, 상기 포토다이오드 영역을 덮는 살리사이드 방지 산화막 패턴을 형성하는 단계, 상기 주변회로 영역 상의 트랜지스터들에 실리사이드를 형성하는 단계, 상기 살리사이드 방지 산화막 패턴을 소정 두께 식각하여 반도체 기판으로부터 제 1 타겟 두께를 갖는 산화막을 형성하는 단계, 상기 반도체 기판 전면에 제 2 타겟 두께를 갖는 질화막을 형성하여 상기 포토다이오드 영역 상에 상기 산화막 및 상기 질화막을 포함하는 반사방지막을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따르면, 이미지 센서는 포토다이오드에 수광되는 빛의 반사를 방지하여 광 센싱 감도를 향상시킬 수 있어 화질이 향상되는 효과가 있다.
실시예에 따른 이미지 센서는 포토다이오드 상에 산화막 및 질화막으로 이루어진 반사 방지막을 형성하는데, 반사방지막 중 산화막은 살리사이드 방지막 패턴의 두께를 조정하여 이용하고, 반사방지막 중 질화막은 식각방지막을 채용하여 사용함으로써 입사되는 광의 반사도를 저하시키고 흡수율을 높인다. 따라서, 별도의 추가 공정이 불필요하며, 공정이 간단하고 제조 비용이 절감되는 효과가 있다.
실시예에 따른 이미지 센서 및 그의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/위(on/over)"에 형성되는 것으로 기재되는 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.
실시예는 씨모스 이미지센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 포토다이오드가 필요한 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
이하, 도 1 내지 도 9는 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
이미지 센서는 조사되는 빛을 감지하는 포토 다이오드부와 감지된 빛을 전기적인 신호로 처리하여 데이터화하는 로직 회로부를 포함하는 픽셀 영역 및 픽셀 영역의 주변에 형성되는 주변 회로 영역을 포함한다.
픽셀 영역을 이루는 각 단위 화소는 광을 인가받아 광 전하를 생성하는 광감지 소자(PSD)를 포함한다. 광감지 소자는 포토다이오드(Photo Diode; PD), 포토트랜지스터(photo transistor), 포토게이트(photo gate), 핀드포토다이오드(Pinned Photo Diode; PPD) 및 이들의 조합이 가능하다. 이하, 본 명세서에서는 광감지 소자(PSD)로서 포토다이오드(PD)를 예시하여 설명하지만, 광감지 소자가 이에 한정되는 것은 아니다.
또한, 이미지 센서의 단위 화소는 포토다이오드(PD)에서 생성된 전하를 플로팅 확산 영역(FD)에 전송하는 트랜스퍼 트랜지스터(transfer transistor; Tx), 플로팅 확산 영역에 저장되어 있는 전하를 주기적으로 리셋시키는 리셋 트랜지스터(reset transistor; Rx), 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier)역할을 하며 플로팅 확산 영역(FD)에 충전된 전하에 따른 신호를 버퍼링(buffering)하는 드라이브 트랜지스터(drive transistor; Dx), 그리고 단위 화소를 선택하기 위한 스위칭(switching) 및 어드레싱(addressing) 역할을 하는 셀렉트 트랜지스터(select transistor; Sx)를 포함한다.
여기서, 상기 포토 다이오드는 넌실리사이드(non-silicide) 형성 영역에 포함되며, 상기 주변 회로 영역은 실리사이드(silicide) 형성 영역에 포함된다. 상기 로직 회로부는 넌실리사이드 형성 영역에 포함될 수도 있고, 실리사이드 형성 영역에 포함될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 픽셀 영역에서 반도체 기판(100)에 불순물이 주입되어 포토다이오드 영역(150)을 형성한다. 상기 포토다이오드 영역(150)은 PN정션(junction)을 이룰 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 예를 들어, 상기 포토다이오드 영역(150)은 제 2 도전형 웰 또는 제 2 도전형 에피층 상에 형성된 제 1 도전형 이온주입층(151) 및 제 1 도전형 이온주입층(151) 상에 형성된 제 2 도전형 이온주입층(153)을 포함한다.
주변 회로 영역에서 반도체 기판(100) 상에 게이트 절연막(121), 상기 게이트 절연막(121) 상에 게이트 전극(123)이 형성되어 있다. 상기 게이트 전극(123) 양측으로 저농도의 제 1 도전형 이온을 주입하여 LDD(Lightly Doped Drain)영역(101)을 형성한다.
도 1을 참조하면, 상기와 같이 포토다이오드 영역(150) 및 게이트 전극(123)이 형성된 반도체 기판(100) 전면에 하부 산화막(131), 질화막(132) 및 상부 산화 막(133)(ONO;oxide-nitride-oxide)을 순차적으로 증착한다. 상기 반도체 기판(100) 상에 하부 산화막(131) 및 질화막(132)만 순차적으로 증착할 수도 있다.
도 2를 참조하면, 상기 하부 산화막(131), 질화막(132) 및 상부 산화막(133)을 건식 식각으로 에치백하여 상기 게이트 절연막(121) 및 게이트 전극(123) 양 측면에 하부 산화막 패턴(131a), 질화막 패턴(132a) 및 상부 산화막 패턴(133a)으로 이루어진 게이트 스페이서(130)를 형성한다.
여기서, 상기 하부 산화막(131)은 모두 식각하여 제거하지 않고 반도체 기판(100) 전면을 덮도록 소정 두께 남겨둔다. 왜냐하면, 건식 식각 공정으로 반도체 기판(100) 상면, 예를 들어, 포토다이오드 영역(150) 등이 플라즈마 데미지(plasma damage)를 받을 수 있기 때문이다. 상기 건식 식각 공정, 예를 들어 반응성 이온 식각(RIE;Reactive Ion Etching) 공정에 의해 반도체 기판(100)에 플라즈마 데미지를 받을 수 있기 때문에 하부 산화막 패턴(131a)을 남기는데, 상기 하부 산화막(131)을 반응성 이온 공정에서 균일하게 제어하기가 어려워 상기 하부 산화막(131) 상의 질화막(132)도 소정 두께 남겨둘 수 있으며, 남은 질화막(132)은 상기 반응성 이온 식각 공정 이후 습식 식각으로 제거될 수 있다.
이후, 게이트 전극(123) 및 게이트 스페이서(130) 양측의 반도체 기판(100)에 고농도의 제 1 도전형 이온을 주입하여 소스 및 드레인 영역(103)을 형성한다.
도 3을 참조하면, 상기 하부 산화막 패턴(131a)을 제거한다.
포토다이오드 영역(150) 상부의 하부 산화막 패턴(131a)도 제거되어 상기 픽셀 영역의 반도체 기판(100)의 상면이 노출된다.
상기 하부 산화막 패턴(131a)은 실시예에 따른 반사 방지막의 산화막으로 사용하지 않는데, 이는 상기 하부 산화막 패턴(131a)은 LP-CVD법으로 증착한 TEOS를 사용하나, 추후 형성될 살리사이드 방지막 패턴용 산화막은 PE-CVD법으로 증착한 산화막을 사용하여, 양 산화막이 서로 특성이 다르기 때문이다. 특히, 상기 하부 산화막 패턴(131a)은 후속 공정에서 어닐링을 하기 때문에 필름의 특성이 더 단단하게 변화하게 된다. 따라서, 상기 하부 산화막 패턴(131a)과 상기 살리사이드 방지막 패턴용 산화막의 식각률이 서로 달라 반사 방지막의 타겟 두께인 100~200Å으로 제어하기가 어렵게 되므로, 실시예는 상기 하부 산화막 패턴은 제거한다. 하부 산화막 패턴(131a)의 식각은 DHF 또는 BFH를 사용한 습식 식각으로 이루어진다.
상기 하부 산화막 패턴(131a)이 제거되면 게이트 스페이서(130)의 상부 산화막 패턴(133a)도 함께 제거될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 포토다이오드 영역(150)이 노출된 반도체 기판(100) 전면에 PE-CVD법으로 살리사이드 방지 산화막을 형성한다. 상기 살리사이드 방지 산화막의 두께는 400~1000Å으로 형성한다.
상기 살리사이드 방지 산화막 상면에 포토레지스트 필름을 스핀 코팅 등의 공정을 이용하여 형성한다.
상기 포토레지스트 필름을 형성한 이후, 상기 포토레지스트 필름을 선택적으로 노광한 후 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 살리사이드 방지 산화막을 식각하여 실리사이드가 형성되지 않는 영역, 예를 들어, 포토다이오드 영역을 덮는 살리사이드 방지 산화막 패턴(160)을 형 성한다.
상기 살리사이드 방지 산화막의 식각 공정은 플라즈마를 이용한 건식 식각 공정을 사용할 수 있다. 예를 들어, 살리사이드 방지 산화막은 플라즈마화된 CxFy 가스(단, x,y는 자연수)에 의하여 식각될 수 있다. 예를 들어, CxFy 가스는 CF4 가스 또는 C5F8 가스 등을 사용할 수 있다.
상기 주변 회로 영역에 형성된 트랜지스터 구조물들이 상기 살리사이드 방지 산화막 패턴(160)에 의해 노출되며, 상기 포토레지스트 패턴은 제거한다.
이후, 상기 살리사이드 방지 산화막 패턴(160)이 형성된 상기 반도체 기판(100) 전면에 실리사이드 형성용 금속막(170)을 형성한다.
상기 금속막(170)을 형성하기 이전에 트랜지스터의 게이트 전극(123)상에 형성된 자연 산화막을 제거하는 공정을 수행할 수 있다.
상기 금속막(170)은 티타늄(Ti), 코발트(Co), 타이타늄(Ta) 및 니켈(Ni) 중 적어도 하나를 포함할 있다.
상기 금속막(170)은 상기 픽셀 영역에서 상기 살리사이드 방지 산화막 패턴(160) 상면에 형성되며, 상기 주변 회로 영역에서는 소스 및 드레인 영역(103), 게이트 전극(123)을 덮으며 형성된다.
도 5를 참조하면, 금속막(170)이 열처리 공정에 의하여 열처리 됨에 따라 금속막(170)을 이루는 금속과 폴리실리콘 등을 포함하는 트랜지스터의 게이트 전극(123), 반도체 기판(100)은 반응하여 게이트 전극(123), 소스 및 드레인 영 역(103) 상에는 실리사이드(171)가 형성된다.
이후, 실리사이드(171)가 형성되지 않은 부분의 금속막(170)은 산, 예를 들면, 황산 용액, 희석된 황산 용액 등에 의하여 제거된다.
도 6을 참조하면, 상기 살리사이드 방지 산화막 패턴(160)은 반사방지 특성이 가장 우수한 특성을 갖는 두께(t1)로 조정된다.
따라서, 상기 살리사이드 방지 산화막 패턴(160)을 소정 두께 습식 식각하여 100~200Å 두께만 남긴다.
상기 살리사이드 방지 산화막 패턴(160)의 식각은 DHF 또는 BFH를 사용한다.
이와 같이, 상기 살리사이드 방지 산화막 패턴(160)이 원하는 타겟 두께(t1)를 가진 반사방지 산화막(161)을 형성한다.
다음, 상기 반사방지 산화막(161)이 포토다이오드 영역(150)에 형성된 픽셀 영역 및 트랜지스터들이 형성된 주변 회로 영역을 포함한 반도체 기판(100) 전면에 식각 방지막(180)을 형성한다.
상기 식각 방지막(180)은 실리콘 질화막(SiN)을 형성될 수 있으며, 상기 실리콘 질화막은 400~700Å 두께로 형성한다.
상기 식각 방지막(180)은 포토다이오드 영역(150) 상부에서 반사방지 질화막(181)으로도 사용할 수 있어야 하므로, 일반적인 식각 방지막보다 더 두껍게 형성된 것일 수도 있으며, 경우에 따라서는 일반적인 식각 방지막보다 더 얇게 형성된 것일 수도 있다.
상기 식각 방지막(180)은 제 1 절연막(185)에 콘택홀 형성을 위한 식각 공정 시 반도체 기판(100)이 손상되는 것을 방지하기 위한 막이다.
상기 포토다이오드 영역(150) 상에 식각 방지막(180)을 이용하여 원하는 타겟 두께(t2)를 가진 반사방지 질화막(181)을 형성할 수 있다.
따라서, 상기 포토다이오드 영역(150) 상에 살리사이드 방지 산화막 패턴(160)을 이용하여 원하는 타겟 두께(t1)를 갖는 반사방지 산화막(161) 및 식각 방지막(180)을 이용하여 원하는 타겟 두께(t2)를 갖는 반사방지 질화막(181)을 포함하는 반사방지막(189)을 형성할 수 있다.
실시예에 따른 반사방지막(189)은 별도의 형성 공정이 불필요하며, 반사도가 낮은 적절한 두께로 살리사이드 방지 산화막 패턴(160) 및 식각 방지막(180)을 조정하여 형성할 수 있으므로 공정이 단순하고 용이한 장점이 있다.
상기 살리사이드 방지 산화막 패턴(160)은 식각 두께를 조정하여 원하는 타겟 두께의 반사방지 산화막(161)을 형성하고, 상기 식각 방지막(180)은 실리콘 질화막의 증착 두께를 조정하여 원하는 타겟 두께의 반사방지 질화막(181)을 형성할 수 있다.
또한, 실시예에 따른 반사방지막(189)을 포토다이오드 영역(150) 상부에 형성하면 상기 포토다이오드로 수광되는 빛의 반사를 억제하고 수광율을 향상시킬 수 있으므로 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 8을 참조하면, 반사방지막 및 식각 방지막(180)이 형성된 반도체 기판 상부에 제 1 절연막(185)을 형성한다.
상기 제 1 절연막(185)을 화학적기계적연마 방법 등을 통하여 평탄화하는 공 정을 수행할 수도 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제 1 절연막(185)이 형성된 다음, 상기 제 1 절연막(185) 상에 포토레지스트 필름을 형성하고, 상기 포토레지스트 필름을 선택적으로 노광한 후 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성하고, 이를 마스크로 상기 제 1 절연막(185) 및 식각방지막(180)을 식각하여 상기 주변 회로 영역의 트랜지스터 구조물들에서 상기 게이트 전극(123), 소스 및 드레인 영역(103)을 노출하는 콘택홀(186)을 형성한다.
상기 콘택홀(186)이 형성된 제 1 절연막(185) 상에 상기 게이트 전극(123), 소스 및 드레인 영역(103)과 각각 접속하는 콘택 전극(187)들을 형성한다.
이후, 상기 콘택 전극(187)들이 형성된 상기 제 1 절연막(185) 상에 금속 배선(193) 및 층간 절연막(191)들을 포함하는 금속 배선층(190)을 형성한다.
상기 금속 배선층(190)은 다수의 층간 절연막(191)을 포함할 수 있으며, 각 층간 절연막(191) 사이에 다수의 금속 배선(193)을 포함할 수 있다.
상기 금속 배선(193)은 금속, 합금 또는 실리사이드를 포함한 다양한 전도성 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어 상기 금속 배선(193)은 알루미늄, 구리, 코발트 또는 텅스텐 등으로 형성할 수 있다.
상기 픽셀 영역에서, 상기 금속 배선층(190) 상에 컬러필터(195)를 형성할 수 있다.
상기 금속 배선층(190)과 상기 컬러필터(195) 사이에 선택적으로 보호막이 더 형성될 수 있다.
상기 컬러필터(195)는 컬러필터층을 패턴 마스크에 의하여 노광한 후 현상하여 형성될 수 있다. 상기 컬러필터(195)는 단위화소마다 하나의 컬러필터(195)가 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다. 이러한 컬러필터(195)는 각각 다른 색상을 나타내는 것으로 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 색으로 이루어질 수 있다.
상기 컬러필터(195) 상부로 마이크로 렌즈(197)가 형성된다.
상기 마이크로 렌즈(197)는 상기 컬러필터(195)의 상부로 마이크로렌즈용 포토레지스트막(미도시)을 스핀 공정등을 통해 형성한다. 그리고 상기 포토레지스트막을 선택적으로 노광 및 현상한 후 리플로우 공정을 통하여 형성될 수 있다.
상기 마이크로 렌즈(197)를 통해 입사된 광은 컬러필터(195) 및 금속배선층(190)을 통과하여 상기 포토다이오드 영역(150)으로 입사된다.
이때, 반사 방지 특성이 우수하도록 최적의 두께로 조정되어 형성된 상기 반사방지 산화막(161) 및 반사방지 질화막(181)으로 이루어진 반사 방지막(189)은 입사되는 광의 반사도를 저하시키고 흡수율을 높여 광 손실을 방지하고 이미지 센서의 감도를 향상시키는 장점이 있다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변 형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1 내지 도 9는 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.
Claims (11)
- 반도체 기판에 형성된 픽셀 영역 및 주변회로 영역;상기 주변회로 영역에 형성된 트랜지스터들;상기 픽셀 영역에 형성된 포토 다이오드 영역; 및상기 포토 다이오드 영역 상에 상기 반도체 기판에 접촉하며 형성된 산화막 및 상기 산화막 상의 질화막을 포함하는 반사방지막을 포함하는 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 반도체 기판 상부에 형성된 금속 배선층; 및상기 금속 배선층 상에서 상기 포토 다이오드 영역에 대응하여 형성된 마이크로 렌즈를 포함하는 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 산화막의 두께는 100~200Å인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 질화막의 두께는 400~700Å인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 질화막과 일체로 형성되며 상기 반도체 기판 전면에 형성된 400~700Å두께의 식각 방지막을 더 포함하는 것을 특징으로 이미지 센서.
- 반도체 기판에 픽셀 영역과 주변회로 영역을 형성하는 단계;상기 픽셀 영역의 상기 반도체 기판에 포토다이오드 영역을 형성하는 단계;상기 픽셀 영역과 주변회로 영역 상에 트랜지스터들을 형성하는 단계;상기 포토다이오드 영역을 덮는 살리사이드 방지 산화막 패턴을 형성하는 단계;상기 주변회로 영역 상의 트랜지스터들에 실리사이드를 형성하는 단계;상기 살리사이드 방지 산화막 패턴을 소정 두께 식각하여 반도체 기판으로부터 제 1 타겟 두께를 갖는 산화막을 형성하는 단계;상기 반도체 기판 전면에 제 2 타겟 두께를 갖는 질화막을 형성하여 상기 포토다이오드 영역 상에 상기 산화막 및 상기 질화막을 포함하는 반사방지막을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 반사방지막을 형성하는 단계 이후에,상기 반사방지막 상에 절연막을 형성하고 상기 절연막을 평탄화하는 단계; 및상기 절연막 및 상기 질화막에 상기 트랜지스터들의 일부를 노출시키는 콘택 홀을 형성하는 단계를 더 포함하며, 상기 질화막을 식각 방지막으로 이용하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 살리사이드 방지 산화막 패턴의 두께는 400~1000Å이며, 상기 산화막의 두께는 100~200Å인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 질화막의 두께는 400~700Å인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 픽셀 영역과 주변회로 영역 상에 트랜지스터들을 형성하는 단계에 있어서,상기 반도체 기판 상에 게이트 절연막 및 상기 게이트 절연막 상의 게이트 전극을 형성하는 단계;상기 반도체 기판 전면에 하부 산화막 및 질화막을 차례로 증착하는 단계;상기 하부 산화막 및 질화막을 건식 식각하여 상기 포토다이오드 영역 상에 상기 하부 산화막 패턴을 남기며 상기 게이트 절연막 및 상기 게이트 전극 측면에 게이트 스페이서를 형성하며 단계; 및상기 포토다이오드 영역 상의 하부 산화막 패턴을 습식 식각하여 제거하여 반도체 기판을 노출시키는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 6항에 있어서,상기 살리사이드 방지 산화막 패턴을 소정 두께 식각하는 단계에 있어서,상기 살리사이드 방지 산화막 패턴의 식각은 DHF 또는 BFH를 사용한 습식 식각 방법을 이용하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080109561A KR20100050330A (ko) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020080109561A KR20100050330A (ko) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20100050330A true KR20100050330A (ko) | 2010-05-13 |
Family
ID=42276486
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020080109561A KR20100050330A (ko) | 2008-11-05 | 2008-11-05 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20100050330A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101348818B1 (ko) * | 2011-04-26 | 2014-01-07 | 가부시끼가이샤 도시바 | 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 |
| US8691617B2 (en) | 2011-07-12 | 2014-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing image sensor having backside illumination structure |
-
2008
- 2008-11-05 KR KR1020080109561A patent/KR20100050330A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101348818B1 (ko) * | 2011-04-26 | 2014-01-07 | 가부시끼가이샤 도시바 | 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 |
| US8659060B2 (en) | 2011-04-26 | 2014-02-25 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging device and manufacturing method thereof |
| US8691617B2 (en) | 2011-07-12 | 2014-04-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of manufacturing image sensor having backside illumination structure |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI399849B (zh) | 固態成像裝置，製造固態成像裝置之方法，及電子設備 | |
| US10269848B2 (en) | Image sensor having enhanced backside illumination quantum efficiency | |
| US7420236B2 (en) | Photoelectric conversion device and manufacturing method thereof | |
| US7524770B2 (en) | Methods of forming image sensor microlens structures | |
| US7569804B2 (en) | Image sensor having exposed dielectric layer in a region corresponding to a first color filter by a passivation layer | |
| KR102178387B1 (ko) | 고체 촬상 소자 및 고체 촬상 소자의 제조 방법, 전자 기기 | |
| JP6021439B2 (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP2010093081A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| US20080217667A1 (en) | Image sensing device | |
| JP2002064193A (ja) | 固体撮像装置および製造方法 | |
| US7723765B2 (en) | Image sensor having hydrophilic and hydrophobic microlenses and method for manufacturing the same | |
| US20220262845A1 (en) | Lens structure configured to increase quantum efficiency of image sensor | |
| US20070145425A1 (en) | Cmos image sensor | |
| US8610227B2 (en) | Formation of embedded micro-lens | |
| KR20100050330A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| US8035180B2 (en) | Image sensor and method for manufacturing the same | |
| KR20030039712A (ko) | 이미지센서 및 그 제조 방법 | |
| KR100628229B1 (ko) | 광감도 향상 및 고집적화를 위한 씨모스 이미지 센서 및그 제조방법 | |
| KR20070036532A (ko) | 시모스 이미지센서 제조 방법 | |
| KR100859483B1 (ko) | 이미지 센서의 제조 방법 | |
| KR20210053152A (ko) | 이미지 센서의 양자 효율을 증가시키도록 구성되는 렌즈 구조물 | |
| JP2011103349A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |