KR20070070449A

KR20070070449A - Manufacturing Method of Image Sensor

Info

Publication number: KR20070070449A
Application number: KR1020050133013A
Authority: KR
Inventors: 류두열
Original assignee: 매그나칩 반도체 유한회사
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2005-12-29
Publication date: 2007-07-04

Abstract

본 발명은 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로, 트랜스퍼 게이트가 형성된 기판을 제공하는 단계; 상기 트랜스퍼 게이트 측면 기판의 하부에 포토다이오드를 형성하는 단계; 결과물 상부전면에 식각방지막 및 절연막을 차례로 증착하는 단계; 및 상기 절연막을 식각하여 상기 트랜스터 게이트의 측면에 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.The present invention relates to a method of manufacturing an image sensor, comprising: providing a substrate on which a transfer gate is formed; Forming a photodiode under the transfer gate side substrate; Sequentially depositing an etch stop layer and an insulating layer on the entire upper surface of the resultant; And etching the insulating film to form a spacer on a side surface of the transfer gate.

이와 같이 구성된 본 발명은 스페이서를 형성하는 물질을 증착하기 전에 스페이서물질과는 선택적 식각이 가능한 식각방지막을 포토다이오드의 상부에 위치시켜, 포토다이오드의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있게 되어, 암전류의 발생을 방지함으로써, 이미지 센서의 광특성 열화를 방지하고 수율을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention configured as described above, before the deposition of the material forming the spacer, an etching prevention film capable of selectively etching with the spacer material is disposed on the photodiode, thereby preventing the surface of the photodiode from being damaged. By preventing the occurrence, there is an effect of preventing the deterioration of optical characteristics of the image sensor and improving the yield.

Description

Method of manufacturing image sensor

도 1a 내지 도 1c는 종래 이미지 센서의 제조공정 수순단면도이다.1A to 1C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a conventional image sensor.

도 2는 종래 이미지 센서의 포토다이오드 상부가 과도식각되는 과정의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a process of over-etching the photodiode of the conventional image sensor.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조공정 수순단면도이다.3A to 3C are cross-sectional views of a manufacturing process of the image sensor according to the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1: 기판 2: 채널스탑영역1: Substrate 2: Channel Stop Area

3: 소자분리막 4: 웰3: device isolation layer 4: well

5: 포토다이오드 6: 게이트5: photodiode 6: gate

7: 트랜스퍼 게이트 8: 세정산화막7: transfer gate 8: cleaning oxide film

9: 산화막 10: 질화막9: oxide film 10: nitride film

11:절연막 12:식각방지막11: Insulation film 12: Anti-etching film

본 발명은 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로, 특히 암전류의 발생을 방지할 수 있는 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing an image sensor, and more particularly to a method for manufacturing an image sensor that can prevent the generation of dark current.

일반적으로, 이미지 센서는 포토다이오드의 표면이 손상되어 암전류(dark current)가 발생한다. 이와 같은 암전류의 발생은 이미지 센서의 수율을 저하시키는 큰 원인이 되며, 이와 같은 종래 이미지 센서를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.In general, the image sensor is damaged the surface of the photodiode to generate a dark current (dark current). The generation of such a dark current is a great cause of lowering the yield of the image sensor, and will be described in detail with reference to the accompanying drawings, such a conventional image sensor.

이를 참조하면, 도 1a에 도시한 바와 같이 기판(1)에 채널스톱영역(2)을 형성하고, 그 채널스톱영역(2)에 소자분리막(3)을 형성한다.Referring to this, as shown in FIG. 1A, the channel stop region 2 is formed in the substrate 1, and the device isolation film 3 is formed in the channel stop region 2.

상기 소자분리막(3)의 형성으로 일반적인 회로가 형성될 주변회로영역과 픽셀이 형성될 픽셀영역을 정의한다.The formation of the device isolation layer 3 defines a peripheral circuit region where a general circuit is to be formed and a pixel region where a pixel is to be formed.

그 다음, 이온주입을 통해 상기 주변회로영역에 웰(4)을 형성한다.Then, the well 4 is formed in the peripheral circuit region through ion implantation.

그 다음, 도 1b에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 게이트산화막과 폴리실리콘을 증착하고, 패터닝하여 주변회로영역에 게이트(6)를 형성함과 아울러 픽셀영역에 트랜스퍼 게이트(7)를 형성한다.Then, as shown in FIG. 1B, a gate oxide film and polysilicon are deposited on the upper surface of the structure, and patterned to form a gate 6 in the peripheral circuit region and a transfer gate 7 in the pixel region. do.

그 다음, 이온주입을 통해 상기 트랜스퍼 게이트(7)의 측면 기판(1)의 하부에 포토다이오드(5)를 형성한다.Then, the photodiode 5 is formed under the side substrate 1 of the transfer gate 7 through ion implantation.

그 다음, 상기 구조의 상부전면에 세정산화막(8), 산화막(9), 질화막(10)을 순차적으로 증착한다.Next, the cleaning oxide film 8, the oxide film 9, and the nitride film 10 are sequentially deposited on the upper surface of the structure.

그 다음, 도 1c에 도시한 바와 같이 상기 증착된 질화막(10), 산화막(9), 세정산화막(8)을 차례로 패터닝하여 상기 트랜스퍼 게이트(7)와 게이트(6)의 측면에 스페이서를 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 1C, the deposited nitride film 10, the oxide film 9, and the cleaning oxide film 8 are sequentially patterned to form spacers on side surfaces of the transfer gate 7 and the gate 6. .

그 다음, 상기 구조의 상부전면에 절연막(11)을 증착한다.Next, an insulating film 11 is deposited on the upper surface of the structure.

도 2는 상기 질화막(10), 산화막(9) 및 세정산화막(8)을 식각하는 과정에서 상기 포토다이오드(5)의 상부일부가 과도식각되는 과정의 단면도이다.FIG. 2 is a cross-sectional view of a portion of the upper portion of the photodiode 5 overetched during the etching of the nitride film 10, the oxide film 9, and the cleaning oxide film 8.

이를 참조하면, 상기 스페이서의 형성과정에서 포토다이오드(5)의 상부가 식각으로 인해 손상되어, 광이 입사되지 않는 상태에서도 전류가 발생하는 암전류가 발생하게 된다.Referring to this, in the formation of the spacer, the upper portion of the photodiode 5 is damaged by etching, so that a dark current in which current is generated even in a state where light is not incident is generated.

이와 같은 암전류의 발생은 이미지 센서의 광특성을 저하시키며, 수율을 저하시키는 문제점이 있었다.The generation of such dark current has a problem of lowering optical characteristics of the image sensor and lowering yield.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 포토레지스트 상부가 손상되는 것을 방지할 수 있는 이미지 센서의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.It is an object of the present invention in view of the above problems to provide a method of manufacturing an image sensor that can prevent the photoresist top from being damaged.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 이미지 센서의 제조방법은, The manufacturing method of the image sensor of the present invention for achieving the above object,

트랜스퍼 게이트가 형성된 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate having a transfer gate formed thereon;

상기 트랜스퍼 게이트 측면 기판의 하부에 포토다이오드를 형성하는 단계;Forming a photodiode under the transfer gate side substrate;

결과물 상부전면에 식각방지막 및 절연막을 차례로 증착하는 단계; 및Sequentially depositing an etch stop layer and an insulating layer on the entire upper surface of the resultant; And

상기 절연막을 식각하여 상기 트랜스터 게이트의 측면에 스페이서를 형성하는 단계를 포함한다.Etching the insulating layer to form a spacer on a side surface of the transfer gate.

여기서, 상기 식각방지막을 형성하기 전에, 세정산화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Here, before forming the etch stop layer, it characterized in that it further comprises the step of forming a cleaning oxide film.

그리고, 상기 세정산화막은, 10Å 이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.The cleaning oxide film is formed to a thickness of 10 kPa or less.

또한, 상기 식각방지막은, 상기 트랜스퍼 게이트의 스페이서와 선택적 식각이 가능한 막인 것을 특징으로 한다.In addition, the etch stop layer is a film capable of selective etching with the spacer of the transfer gate.

또한, 상기 식각방지막은, 질화막을 이용하여 100Å 이하의 두께로 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the anti-etching film is formed using a nitride film to a thickness of 100 kPa or less.

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.

이제 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Now, a manufacturing process of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

이를 참조하면, 기판(1)에 채널스탑영역(2)을 형성하고, 그 채널스탑영역(2)의 상부에 소자분리막(3)을 형성한 후, 웰(4)을 형성하는 단계(도 3a)와, 상기 웰(4) 상에 게이트(6)를 형성함과 아울러 트랜스퍼 게이트(7) 및 포토다이오드(5)를 형성한 후, 그 상부전면에 세정산화막(8), 식각방지막(12), 산화막(9) 및 질화막(10)을 순차적으로 형성하는 단계(도 3b)와, 상기 질화막(10)과 산화막(9)을 식각하여 상기 게이트(6)와 트랜스퍼 게이트(7)의 측면에 스페이서를 형성한 후, 절연막(11)을 증착하는 단계(도 3c)를 포함한다.Referring to this, the channel stop region 2 is formed on the substrate 1, the device isolation layer 3 is formed on the channel stop region 2, and then the well 4 is formed (FIG. 3A). ), The gate 6 is formed on the well 4, the transfer gate 7 and the photodiode 5 are formed, and then the cleaning oxide film 8 and the etch stop film 12 are formed on the entire upper surface thereof. And sequentially forming the oxide film 9 and the nitride film 10 (FIG. 3B), and etching the nitride film 10 and the oxide film 9 to form spacers on side surfaces of the gate 6 and the transfer gate 7. After the formation, the step of depositing an insulating film 11 (FIG. 3C).

이하, 상기와 같은 제조방법을 통해 본 발명에 따른 이미지 센서 구조를 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the image sensor structure according to the present invention through the manufacturing method as described above in more detail.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이 기판(1)에 채널스톱영역(2)을 형성하고, 그 채널스톱영역(2)에 소자분리막(3)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, the channel stop region 2 is formed in the substrate 1, and the device isolation film 3 is formed in the channel stop region 2.

그 다음, 도 3b에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 게이트산화막과 폴리실리콘을 증착하고, 패터닝하여 주변회로영역에 게이트(6)를 형성함과 아울러 픽셀영역에 트랜스퍼 게이트(7)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 3B, a gate oxide film and polysilicon are deposited on the upper surface of the structure and patterned to form a gate 6 in the peripheral circuit region and a transfer gate 7 in the pixel region. do.

그 다음, 상기 구조의 상부전면에 세정산화막(8)을 형성한다.Then, the cleaning oxide film 8 is formed on the upper surface of the structure.

이때 세정산화막(8)은 세정공정에 의해 형성되는 것이며, 그 두께가 10Å 이하가 되도록 한다.At this time, the cleaning oxide film 8 is formed by the cleaning process, and the thickness thereof is 10 kPa or less.

그 다음, 상기 세정산화막(8)의 상부전면에 이후의 게이트 스페이서가 되는 산화막(9)과 선택적 식각이 가능한 식각방지막(12)을 증착한다.Next, an oxide film 9 serving as a later gate spacer and an etch stop film 12 capable of selective etching are deposited on the upper surface of the cleaning oxide film 8.

상기 식각방지막(12)의 바람직한 예는 질화막이며, 그 두께는 100Å 이하의 두께로 증착한다.A preferred example of the etch stop film 12 is a nitride film, the thickness of which is deposited to a thickness of 100 kPa or less.

그 다음, 상기 식각방지막(12) 상에 산화막(9)과 질화막(10)을 순차적으로 증착한다.Next, an oxide film 9 and a nitride film 10 are sequentially deposited on the etch stop film 12.

그 다음, 도 3c에 도시한 바와 같이 상기 증착된 질화막(10), 산화막(9)을 차례로 식각하여 게이트의 측면에 스페이서를 형성한다.Next, as illustrated in FIG. 3C, the deposited nitride film 10 and the oxide film 9 are sequentially etched to form a spacer on the side of the gate.

이때, 상기 식각방지막(12)은 산화막(9)과의 식각 선택비에 의해 식각되지 않고 존재하며, 그 하부의 세정산화막(8)도 존재한다.In this case, the etch stop layer 12 is present without being etched by the etching selectivity with respect to the oxide layer 9, and there is also a cleaning oxide layer 8 underneath.

이와 같이 스페이서를 형성하는 식각공정에서 포토다이오드(5)의 표면은 손상되지 않으며, 따라서 암전류의 발생을 방지할 수 있게 된다.In this way, the surface of the photodiode 5 is not damaged in the etching process of forming the spacer, and thus, it is possible to prevent the generation of dark current.

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 것이 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 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, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also within the scope of the present invention.

상기한 바와 같이 본 발명 이미지 센서의 제조방법은 스페이서를 형성하는 물질을 증착하기 전에 스페이서물질과는 선택적 식각이 가능한 식각방지막을 포토다이오드의 상부에 위치시켜, 포토다이오드의 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있게 되어, 암전류의 발생을 방지함으로써, 이미지 센서의 광특성 열화를 방지하고 수율을 향상시키는 효과가 있다.As described above, the method of manufacturing the image sensor according to the present invention places an etch stop layer that can be selectively etched with the spacer material on the top of the photodiode before depositing the material forming the spacer, thereby preventing the surface of the photodiode from being damaged. It is possible to prevent the generation of dark current, thereby preventing the deterioration of optical characteristics of the image sensor and improving the yield.

Claims

Providing a substrate having a transfer gate formed thereon;

Forming a photodiode under the transfer gate side substrate;

Sequentially depositing an etch stop layer and an insulating layer on the entire upper surface of the resultant; And

And etching the insulating layer to form a spacer on a side surface of the transfer gate.

The method of claim 1,

Before forming the etch stop layer, the manufacturing method of the image sensor characterized in that it further comprises the step of forming a cleaning oxide film.

The method of claim 2,

The cleaning oxide film is a manufacturing method of the image sensor, characterized in that formed to a thickness of less than 10Å.

The method of claim 1,

The etch stop layer is a method of manufacturing an image sensor, characterized in that the film and the selective etching of the spacer of the transfer gate.

The method according to claim 1 or 4,

The etch stop layer is formed using a nitride film having a thickness of less than 100Å.