KR101033355B1 - 이미지 센서 및 이의 제조방법 - Google Patents
이미지 센서 및 이의 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101033355B1 KR101033355B1 KR1020080096054A KR20080096054A KR101033355B1 KR 101033355 B1 KR101033355 B1 KR 101033355B1 KR 1020080096054 A KR1020080096054 A KR 1020080096054A KR 20080096054 A KR20080096054 A KR 20080096054A KR 101033355 B1 KR101033355 B1 KR 101033355B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- semiconductor substrate
- photodiode
- interlayer insulating
- image sensor
- transistor
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 38
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 76
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 19
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 8
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 7
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 3
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- -1 pattern Substances 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000005368 silicate glass Substances 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
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
-
- 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
- H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
- H01L27/14607—Geometry of the photosensitive area
-
- 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
- H01L27/14636—Interconnect structures
-
- 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
- H01L27/14692—Thin film technologies, e.g. amorphous, poly, micro- or nanocrystalline silicon
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
이미지 센서가 개시되어 있다. 이미지 센서는 반도체 기판; 반도체 기판 아래에 배치되는 포토다이오드; 반도체 기판 상에 배치되는 트랜지스터; 및 반도체 기판을 관통하여, 포토다이오드 및 트랜지스터를 전기적으로 연결하는 딥 비아를 포함한다.
이미지, 딥, 비아, 씨모스, 센서
Description
실시예는 이미지 센서 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
최근에는 차세대 이미지 센서로서 씨모스 이미지 센서가 주목을 받고 있다. 씨모스 이미지 센서는 제어회로 및 신호처리회로 등을 주변회로로 사용하는 씨모스 기술을 이용하여 단위 화소의 수량에 해당하는 모스 트랜지스터들을 반도체 기판에 형성함으로써 모스 트랜지스터들에 의해 각 단위 화소의 출력을 순차적으로 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자이다. 즉, 씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
씨모스 이미지 센서는 씨모스 제조 기술을 이용하므로 적은 전력 소모, 적은 포토공정 스텝에 따른 단순한 제조공정 등과 같은 장점을 갖는다. 또한, 씨모스 이미지 센서는 제어회로, 신호처리회로, 아날로그/디지털 변환회로 등을 이미지 센서 칩에 집적시킬 수가 있으므로 제품의 소형화가 용이하다는 장점을 갖고 있다. 따라서, 씨모스 이미지 센서는 현재 디지털 정지 카메라(digital still camera), 디지 털 비디오 카메라 등과 같은 다양한 응용 부분에 널리 사용되고 있다.
실시예는 향상된 센싱 효율을 가지고, 노이즈 발생을 억제하며, 마이크로 렌즈가 요구되지 않는 이미지 센서 및 이의 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 이미지 센서는 반도체 기판; 상기 반도체 기판 아래에 배치되는 포토다이오드; 상기 반도체 기판 상에 배치되는 트랜지스터; 및 상기 반도체 기판을 관통하여, 상기 포토다이오드 및 상기 트랜지스터를 전기적으로 연결하는 딥 비아를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은 반도체 기판 상에 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판을 관통하며, 상기 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 딥 비아를 형성하는 단계; 및 상기 반도체 기판 아래에 상기 딥 비아와 전기적으로 연결되는 포토다이오드를 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서는 반도체 기판의 일 면에 포토다이오드가 형성되고, 포토다이오드가 형성된 면과 다른 면에 트랜지스터들 및 배선들이 형성된다.
따라서, 포토다이오드는 트랜지스터들 및 배선들의 제약 없이 형성될 수 있고, 포토다이오드는 향상된 평면적을 가질 수 있다.
또한, 외부로부터 입사되는 광은 층간 절연막 등을 거치지 않고, 포토다이오드에 직접 입사될 수 있다.
따라서, 실시예에 따른 이미지 센서는 향상된 센싱 효율을 가지고, 노이즈 발생을 억제한다.
또한, 실시예에 따른 이미지 센서는 입사되는 광이 집광되지 않아도 되므로, 마이크로 렌즈를 포함할 필요가 없다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 기판, 막, 패턴, 층, 영역 또는 전극 등이 각기판, 막, 패턴, 층, 영역 또는 전극 등의 "상(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상(on)"과 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 구성요소를 개재하여 (indirectly)" 형성되는 것을 모두 포함한다. 또한 각 구성요소의 상 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다. 도면에서의 각 구성요소들의 크기는 설명을 위하여 과장될 수 있으며, 실제로 적용되는 크기를 의미하는 것은 아니다.
도 1은 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 화소를 도시한 회로도이다. 도 2는 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 씨모스 이미지 센서의 복수개의 화소들 중 하나의 화소(Pixel, P)는 외부의 광을 감지하는 포토다이오드(PD) 및 상기 포토다이오드(PD)에 저장된 전하들의 전송 및/또는 출력 등을 제어하는 복수개의 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx)을 포함한다.
상기 화소(P)는 광을 감지하는 포토다이오드(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax)를 포함한 다.
상기 포토다이오드(PD)에는 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx) 및 상기 리셋 트랜지스터(Rx)가 직렬로 접속된다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 소오스(120)(120)는 상기 포토다이오드(PD)와 접속하고, 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인(FD)은 상기 리셋 트랜지스터(Sx)의 소오스(120)와 접속한다. 상기 리셋 트랜지스터(Sx)의 드레인(FD)에는 전원 전압(Vdd)이 인가된다.
상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인(FD)은 부유 확산층(FD, floating diffusion) 역할을 한다. 상기 부유 확산층(FD)은 상기 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 게이트에 접속된다. 상기 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 상기 억세스 트랜지스터(Ax)는 직렬로 접속된다. 즉, 상기 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 소오스(120)(120)와 상기 억세스 트랜지스터(Ax)의 드레인(FD)은 서로 접속한다. 상기 억세스 트랜지스터(Ax)의 드레인(FD) 및 상기 리셋 트랜지스터(Rx)의 소오스(120)에는 상기 전원 전압(Vdd)이 인가된다. 상기 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 드레인(FD)은 출력단(Out)에 해당하고, 상기 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 게이트에는 선택 신호(Row)가 인가된다.
상술한 구조의 씨모스 이미지 센서의 화소(P)의 동작을 간략히 설명한다. 먼저, 상기 리셋 트랜지스터(Rx)를 턴 온(turn on)시켜 상기 부유 확산층(FD)의 전위를 상기 전원 전압(Vdd)과 동일하게 한 후에, 상기 리셋 트랜지스터(Rx)를 턴 오프(turn off)시킨다. 이러한 동작을 리셋 동작이라 정의한다.
외부의 광이 상기 포토다이오드(PD)에 입사되면, 상기 포토다이오드(PD)내에 전자-홀 쌍(EHP; electron-hole pair)들이 생성되어 신호 전하들이 상기 포토다이 오드(PD)내에 축적된다. 이어서, 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)가 턴 온됨에 따라 상기 포토다이오드(PD)내 축적된 신호 전하들은 상기 부유 확산층(FD)으로 출력되어 상기 부유 확산층(FD)에 저장된다. 이에 따라, 상기 부유 확산층(FD)의 전위는 상기 포토다이오드(PD)에서 출력된 전하의 전하량에 비례하여 변화되고, 이로 인해 상기 억세스 트랜지스터(Ax)의 게이트의 전위가 변한다. 이때, 선택 신호(Row)에 의해 상기 셀렉트 트랜지스터(Sx)가 턴 온되면, 데이타가 출력단(Out)으로 출력된다. 데이타가 출력된 후에, 화소(P)는 다시 리셋 동작을 수행한다. 상기 화소(P)는 이러한 과정들을 반복하여 광을 전기적 신호로 변환시켜 출력한다.
또한, 도 2를 참조하면, 씨모스 이미지 센서는 반도체 기판(100), 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx), 제 1 내지 제 4 층간 절연막(210, 220, 230, 240), 제 1 내지 제 4 배선(510, 520, 530, 540), 비아들(410, 411, 420, 430, 440), 연결배선(500), 딥 비아(300), 포토다이오드(PD), 컬러필터(800) 및 제 1 및 제 2 보호막(610, 620)을 포함한다.
상기 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx)은 상기 반도체 기판(100)에 형성된다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 소오스(120) 및 드레인(FD)을 포함한다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 상기 포토다이오드(PD)와 연결된다. 더 자세하게, 상기 소오스(120)는 상기 소오스(120)에 접속되는 비아(411), 상기 연결배선(500), 상기 딥 비아(300)를 통하여, 상기 포토다이오드(PD)에 접속된다.
상기 제 1 층간 절연막(210)은 상기 반도체 기판(100)상에 형성되며, 상기 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx)을 덮는다.
상기 제 2 내지 제 4 층간 절연막(220, 230, 240)은 상기 제 1 층간 절연막(210) 상에 차례로 적층되어 형성된다.
상기 제 1 내지 제 4 층간 절연막(210, 220, 230, 240)으로 사용되는 물질의 예로서는 USG(undoped silicate glass) 또는 BPSG(borophospho silicate glass) 등을 들 수 있다.
상기제 1 내지 제 3 배선(510, 520, 530)은 상기 제 1 내지 제 4 층간 절연막(210, 220, 230, 240) 사이에 배치된다. 상기 제 4 배선(540)은 상기 제 4 층간 절연막(240) 상에 배치된다.
상기 비아들(410, 411, 420, 430, 440)은 상기 제 1 내지 제 4 층간 절연막(210, 220, 230, 240)을 관통한다. 상기 비아들(410, 411, 420, 430, 440)은 상기 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx) 및 상기 제 1 내지 제 4 배선(510, 520, 530, 540)을 각각 서로 연결한다.
상기 연결배선(500)은 상기 제 1 층간 절연막(210) 상에 배치된다. 상기 연결배선(500)은 상기 딥 비아(300) 및 상기 소오스(120)에 접속되는 비아(411)를 연결한다.
상기 연결배선(500)은 상기 딥 비아(300)의 상면을 덮는다. 상기 연결배선(500)은 두 개의 층(501, 502)으로 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 연결배선(500)은 상기 딥 비아(300)의 결합력이 높은 버퍼층(501) 및 상대적으로 낮은 저항을 가지는 배선층(502)을 포함할 수 있다.
상기 버퍼층(501)으로 사용되는 물질의 예로서는 티타늄 나이트라이드(TiN) 또는 탄탈륨 나이트 라이드(TaN) 등을 들 수 있다.
상기 배선층(502)으로 사용되는 물질의 예로서는 알루미늄(Al) 등을 들 수 있다.
상기 제 1 배선(510)도 상기 연결배선(500)과 동일한 구조를 가질 수 있으며, 상기 연결배선(500)과 동일한 물질로 형성될 수 있다.
상기 딥 비아(300)는 상기 제 1 층간 절연막(210) 및 상기 반도체 기판(100)을 관통한다. 상기 딥 비아(300)는 상기 연결배선(500) 및 상기 포토다이오드(PD)에 전기적으로 접속된다.
예를 들어, 상기 딥 비아(300)의 상단면은 상기 연결배선(500)에 접촉되고, 상기 딥 비아(300)의 하단면은 상기 포토다이오드(PD)에 접촉된다.
상기 딥 비아(300)로 사용되는 물질의 예로서는 구리 또는 텅스텐 등을 들 수 있다.
상기 딥 비아(300)의 외주면에는 절연막(310)이 형성된다. 상기 절연막(310)으로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 산화물(SiOx) 등을 들 수 있다.
또한, 상기 딥 비아(300)의 외주면에는 배리어막이 더 형성될 수 있다. 상기 배리어막은 상기 딥 비아(300)에 포함된 물질 및 상기 제 1 층간 절연막(210)에 포함된 물질의 서로 확산되는 것을 방지한다.
상기 배리어막으로 사용되는 물질의 예로서는 티타늄 나이트라이드 또는 탄탈륨 나이트라이드 등을 들 수 있다.
상기 포토다이오드(PD)는 상기 반도체 기판(100) 아래에 배치된다. 상기 포 토다이오드(PD)는 에피텍셜층(700)에 불순물이 주입되어 형성된다. 상기 포토다이오드(PD)는 p형 불순물이 도핑된 영역(710) 및 n형 불순물이 도핑된 영역(720)을 포함한다.
상기 포토다이오드(PD)는 상기 딥 비아(300)와 접속된다. 상기 포토다이오드(PD) 및 상기 딥 비아(300)의 접속력을 향상시키기 위한 물질이 상기 포토다이오드(PD) 및 상기 딥 비아(300) 사이에 개재될 수 있다.
상기 컬러필터(800)는 상기 포토다이오드(PD) 아래에 배치된다. 상기 컬러필터(800)는 통과하는 광을 필터링하여, 특정한 색의 광만을 통과시킨다.
상기 제 1 보호막(610)은 상기 제 4 층간 절연막(240) 상에 배치된다. 상기 제 1 보호막(610)은 상기 제 4 배선(540)을 덮는다. 상기 제 1 보호막(610)은 상기 반도체 기판(100), 상기 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx), 상기 제 1 내지 제 4 층간 절연막(210, 220, 230, 240), 상기 제 1 내지 제 4 배선(510, 520, 530, 540), 상기 비아들(410, 411, 420, 430, 440) 및 상기 연결배선(500)을 보호한다.
또한, 상기 제 1 보호막(610)은 상기 반도체 기판(100)의 강도를 보강한다. 또한, 상기 제 1 보호막(610)은 상기 반도체 기판(100)을 지지한다. 예를 들어, 상기 제 1 보호막(610)은 상기 반도체 기판(100)보다 더 두꺼울 수 있다.
상기 제 2 보호막(620)은 상기 컬러필터(800) 및 상기 포토다이오드(PD)를 덮는다. 상기 제 2 보호막(620)은 상기 반도체 기판(100) 아래에 배치된다. 상기 제 2 보호막(620)은 상기 컬러필터(800) 및 상기 포토다이오드(PD)를 보호한다.
상기 제 1 및 제 2 보호막(610, 620)으로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물(SiNx) 등을 들 수 있다.
상기 포토다이오드(PD)는 하방으로부터 입사되는 광을 센싱한다. 따라서, 외부의 광은 상기 제 1 내지 제 4 층간 절연막(210, 220, 230, 240)을 통과하지 않고 상기 포토다이오드(PD)에 입사된다.
따라서, 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는 층간 절연막들 내부에서 발생하는 굴절, 반사 및 산란 등에 의해서 발생할 수 있는 노이즈를 감소시킬 수 있다.
또한, 외부의 광은 제 2 보호막(620) 및 컬러필터(800)만을 거치고, 포토다이오드(PD)에 직접 입사되기 때문에, 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는 광을 집광시키기 위한 부재를 필요로 하지 않는다.
따라서, 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는 마이크로 렌즈를 포함할 필요가 없다.
또한, 상기 포토다이오드(PD) 및 상기 포토다이오드(PD)를 구동하기 위한 회로들, 즉, 상기 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx) 및 상기 제 1 내지 제 4 배선(510, 520, 530, 540)은 서로 다른 면에 형성된다.
따라서, 상기 포토다이오드(PD)는 상기 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx) 및 상기 제 1 내지 제 4 배선(510, 520, 530, 540)에 제약되지 않고, 원하는 위치에 형성될 수 있고, 넓은 평면적을 가진다.
따라서, 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는 향상된 센싱 효율을 가진다.
도 3a 내지 도 3h는 실시예의 씨모스 이미지 센서의 제조방법에 따른 공정을 도시한 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, 반도체 기판(100)에 소자분리막(110)이 형성되고, 상기 소자분리막(110) 내측에 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx)이 형성된다. 상기 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx)은 게이트 전극들을 포함하고, 소오스/드레인을 포함한다.
특히, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 소오스(120) 및 부유확산층의 기능을 수행하는 드레인(FD)을 포함한다.
도 3b를 참조하면, 상기 반도체 기판(100)상에 상기 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx)을 덮는 제 1 층간절연막(310)이 형성된다.
이후, 상기 제 1 층간 절연막(210)을 관통하는 비아들(410, 411, 420, 430, 440)이 형성된다.
이후, 상기 제 1 층간 절연막(210) 및 상기 반도체 기판(100)에 딥 비아홀(301)이 형성된다. 상기 딥 비아홀(301)은 상기 제 1 층간 절연막(210)을 관통하고, 상기 반도체 기판(100)의 일부가 식각되어 형성된다.
이후, 열 산화 공정에 의해서, 상기 딥 비아홀(301)의 내측에 실리콘 산화물로 이루어지는 절연막(310)이 형성된다.
도 3c를 참조하면, 상기 딥 비아홀(301)에 구리 또는 텅스텐 등의 금속이 채워지고, 딥 비아(300)가 형성된다. 상기 딥 비아(300)는 다마신 공정에 의해서 형성될 수 있다.
즉, 상기 딥 비아(300) 및 상기 비아들(410, 411, 420, 430, 440)은 다른 공정에 의해서 형성된다.
이와는 다르게, 상기 딥 비아(300) 및 상기 비아들(410, 411, 420, 430, 440)은 같은 공정에 의해서 형성될 수 있다. 즉, 딥 비아홀(301) 및 비아홀들을 형성한 후, 딥 비아홀(301) 및 비아홀들에 금속이 채워지고, CMP 공정에 의해서, 한 꺼번에 상기 딥 비아(300) 및 상기 비아들(410, 411, 420, 430, 440)이 형성될 수 있다.
도 3d를 참조하면, 상기 제 1 층간 절연막(210) 상에 연결배선(500) 및 제 1 배선(510)이 형성된다. 상기 연결배선(500) 및 상기 제 1 배선(510)은 동시에 형성된다.
즉, 상기 제 1 층간 절연막(210) 상에 티타늄 나이트라이드 또는 탄탈륨 나이트 라이드로 이루어지는 버퍼층(501)이 형성되고, 상기 버퍼층(501)이 형성되고, 상기 버퍼층(501) 상에 알루미늄으로 이루어지는 배선층(502)이 형성된다.
이후, 상기 버퍼층(501) 및 상기 배선층(502)이 패터닝되어, 연결배선(500) 및 제 1 배선(510)이 형성된다.
이와는 다르게, 상기 연결배선(500) 및 상기 제 1 배선(510)은 따로 형성될 수 있다.
도 3e를 참조하면, 상기 연결배선(500) 및 상기 제 1 배선(510)을 덮는 제 2 층간 절연막(220)이 형성되고, 상기 제 2 층간 절연막(220)을 관통하는 비아(420) 및 제 2 배선(520)이 다마신 공정에 의해서 형성된다.
이후, 상기 제 2 층간 절연막(220) 상에 제 3 층간 절연막(230)이 형성되고, 상기 제 3 층간 절연막(230)을 관통하는 비아(430) 및 제 3 배선(530)이 다마신 공 정에 의해서 형성된다.
이후, 상기 제 3 층간 절연막(230) 상에 제 4 층간 절연막(240)이 형성되고, 상기 제 4 층간 절연막(240)을 관통하는 비아(440) 및 제 4 배선(540)이 다마신 공정에 의해서 형성된다.
도 3f를 참조하면, 상기 제 4 층간 절연막(240) 상에 상기 제 4 배선(540)을 덮는 제 1 보호막(610)이 형성된다. 상기 제 1 보호막(610)으로 사용되는 물질의 예로서는 실리콘 산화물 또는 실리콘 질화물 등을 들 수 있다. 상기 제 1 보호막(610)은 CVD 공정에 의해서 형성될 수 있다.
도 3g를 참조하면, 상기 반도체 기판(100)의 하부는 절단되어, 상기 딥 비아(300)의 하단면이 노출된다. 예를 들어, 상기 반도체 기판(100)은 그라인딩 공정에 의해서 하부가 절단될 수 있다.
이때, 상기 반도체 기판(100)의 두께(T1)는 상기 제 1 보호막(610)의 두께(T2)보다 작도록 절단된다.
도 3h를 참조하면, 상기 절단된 반도체 기판(100)의 아래에 에피텍셜 공정에 의해서, 에피텍셜층(700)이 형성되고, 상기 에피텍셜층(700)에 p형 불순물 및 n형 불순물이 주입되어, 포토다이오드(PD)가 형성된다.
이후, 상기 포토다이오드(PD) 상에 컬러필터(800)가 마스크 공정에 의해서 형성되고, 상기 컬러필터(800)를 덮는 제 2 보호막(620)이 CVD 공정에 의해서 형성된다.
실시예에 따른 이미지 센서는 상기 트랜지스터들(Tx, Rx, Ax, Sx) 및 상기 배선들과 다른 면에 상기 포토다이오드(PD)가 형성되므로, 향상된 센싱 효율을 가지고, 노이즈 발생을 억제한다.
이상에서 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 화소를 도시한 회로도이다.
도 2는 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 일 단면을 도시한 단면도이다.
도 3a 내지 도 3h는 실시예의 씨모스 이미지 센서의 제조방법에 따른 공정을 도시한 단면도들이다.
Claims (10)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 반도체 기판 상에 트랜지스터를 형성하는 단계;상기 반도체 기판 상에 상기 트랜지스터를 덮는 층간 절연막을 형성하는 단계;상기 반도체 기판 및 상기 층간 절연막을 관통하며, 상기 트랜지스터와 전기적으로 연결되는 딥 비아를 형성하는 단계;상기 반도체 기판의 하부 및 상기 딥 비아의 하부를 동시에 제거하는 단계; 및상기 하부가 제거된 반도체 기판 아래에 상기 딥 비아와 전기적으로 연결되는 포토다이오드를 형성하는 단계를 포함하고,상기 딥 비아의 상단면은 상기 층간 절연막의 상면과 동일한 평면에 배치되고,상기 딥 비아의 하부가 제거되어 형성된 하단면은 상기 반도체 기판의 하부가 제거되어 형성된 하면과 동일한 평면에 배치되는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서, 상기 층간 절연막을 관통하며, 상기 트랜지스터와 연결되는 비아를 형성하는 단계; 및상기 딥 비아의 상단면 및 상기 비아의 상단면에 직접 접촉하는 연결배선을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 삭제
- 제 7 항에 있어서, 상기 포토다이오드를 형성하는 단계는,상기 반도체 기판 아래에 에피텍셜층을 형성하는 단계;상기 에피텍셜층에 제 1 도전형 불순물을 주입하는 단계; 및상기 에피텍셜층에 제 2 도전형 불순물을 주입하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080096054A KR101033355B1 (ko) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | 이미지 센서 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020080096054A KR101033355B1 (ko) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | 이미지 센서 및 이의 제조방법 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20100036704A KR20100036704A (ko) | 2010-04-08 |
KR101033355B1 true KR101033355B1 (ko) | 2011-05-09 |
Family
ID=42214175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020080096054A KR101033355B1 (ko) | 2008-09-30 | 2008-09-30 | 이미지 센서 및 이의 제조방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR101033355B1 (ko) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101323001B1 (ko) * | 2012-02-29 | 2013-10-29 | 주식회사 엘지실트론 | 이미지 센서 및 이의 제조 방법 |
KR102506885B1 (ko) * | 2018-02-27 | 2023-03-06 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20060120260A (ko) * | 2006-08-25 | 2006-11-24 | 에스.오.아이. 테크 실리콘 온 인슐레이터 테크놀로지스 | 광검출장치 |
KR20070120456A (ko) * | 2006-06-19 | 2007-12-24 | (주)실리콘화일 | 단위픽셀들 사이의 신호간섭을 방지하는 3차원 구조를 갖는픽셀어레이 및 이를 구비하는 이미지센서 |
KR100825808B1 (ko) | 2007-02-26 | 2008-04-29 | 삼성전자주식회사 | 후면 조명 구조의 이미지 센서 및 그 이미지 센서 제조방법 |
-
2008
- 2008-09-30 KR KR1020080096054A patent/KR101033355B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20070120456A (ko) * | 2006-06-19 | 2007-12-24 | (주)실리콘화일 | 단위픽셀들 사이의 신호간섭을 방지하는 3차원 구조를 갖는픽셀어레이 및 이를 구비하는 이미지센서 |
KR20060120260A (ko) * | 2006-08-25 | 2006-11-24 | 에스.오.아이. 테크 실리콘 온 인슐레이터 테크놀로지스 | 광검출장치 |
KR100825808B1 (ko) | 2007-02-26 | 2008-04-29 | 삼성전자주식회사 | 후면 조명 구조의 이미지 센서 및 그 이미지 센서 제조방법 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20100036704A (ko) | 2010-04-08 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11764243B2 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same, and electronic apparatus | |
US8878121B2 (en) | Solid-state imaging device with overflow drain region and contract thereto in different stacked substrates | |
JP4686201B2 (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
US20080303071A1 (en) | Image Sensor and Method for Manufacturing the Same | |
TW201834229A (zh) | 固態成像裝置及生產其之方法,及電子裝置 | |
KR100906060B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
KR101033355B1 (ko) | 이미지 센서 및 이의 제조방법 | |
TW201803100A (zh) | 半導體裝置及其製造方法 | |
KR100922548B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 제조 방법 | |
US20080203516A1 (en) | Image device and method of fabricating the same | |
KR101327096B1 (ko) | 이미지 센서 및 이의 제조방법 | |
JP2008053628A (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
CN105185801B (zh) | 固态图像拾取装置和图像拾取*** | |
JP4720414B2 (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 | |
KR20110079351A (ko) | 이미지 센서 및 이의 제조방법 | |
KR20100078218A (ko) | 이미지 센서 및 이의 제조방법 | |
KR20100020238A (ko) | 이미지 센서 및 이의 제조방법 | |
KR20100079477A (ko) | 이미지 센서 | |
KR20100073708A (ko) | 이미지 센서 및 이의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
J201 | Request for trial against refusal decision | ||
B701 | Decision to grant | ||
GRNT | Written decision to grant | ||
LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |