JP2006229206A

JP2006229206A - Image sensor having improved sensitivity and method of manufacturing the same

Info

Publication number: JP2006229206A
Application number: JP2006008977A
Authority: JP
Inventors: 泰錫 ▲呉▼; Tae Seok Oh; Duk-Min Yi; 悳▲ミン▼ 李; June-Taeg Lee; 準澤李
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-02-14
Filing date: 2006-01-17
Publication date: 2006-08-31

Abstract

【課題】向上された感度を有するイメージセンサ及びその製造方法が開示される。
【解決手段】向上された感度を有するイメージセンサ及びその製造方法において、前記イメージセンサは、アクティブピクセル領域及び周辺回路領域を有する基板、基板上に形成されたレンズ及び複数の層間絶縁膜に形成された開口部を通じて光の提供を受けるように配列される各フォトダイオードを含み、前記アクティブピクセル領域内に位置する複数の光変換素子、及び前記光変換素子と電気的に連結される複数の配線を含み、前記レンズと光変換素子間の距離が前記基板と周辺回路領域内の最上部層間絶縁膜の距離より短い。
【選択図】図２
An image sensor having improved sensitivity and a method for manufacturing the same are disclosed.
In an image sensor having improved sensitivity and a method for manufacturing the same, the image sensor is formed on a substrate having an active pixel region and a peripheral circuit region, a lens formed on the substrate, and a plurality of interlayer insulating films. A plurality of light conversion elements positioned in the active pixel region, and a plurality of wirings electrically connected to the light conversion elements. A distance between the lens and the light conversion element is shorter than a distance between the substrate and the uppermost interlayer insulating film in the peripheral circuit region.
[Selection] Figure 2

Description

本発明はイメージセンサの構造及びその製造方法に関する。より詳細には、本発明は銅配線及び向上された感度を有するイメージセンサ及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a structure of an image sensor and a manufacturing method thereof. More particularly, the present invention relates to a copper wiring, an image sensor having improved sensitivity, and a manufacturing method thereof.

半導体イメージセンシング装置は、デジタルカメラ、カムコーダー、プリンター、スキャナーのような多様な電子製品でイメージを獲得するために広く使用されている。前記半導体イメージセンシング装置は光学情報を捕獲して、前記光学情報を電気的信号に変換した後、処理及び保存するか、これとは異なり、前記捕獲されたイメージが投影された結果物を調節してディスプレイするか、印刷するようにするイメージセンサを含む。前記イメージセンシング装置のうち、２種類のタイプ、即ち、電荷結合素子（ＣＣＤ）タイプ及びＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）タイプが広く使用されている。前記ＣＣＤセンサは、少ないノイズと装置の均一性を有して動作されるが、一般的にＣＩＳに対して電力消耗が高く、動作速度が遅い。集積されたカメラを有する携帯電話のように携帯用電子製品で前記イメージセンサを使用する場合には、前記低いパワー消耗及び高速動作能力が非常に重要な要素として作用する。従って、前記ＣＩＳは前記ＣＣＤより前記携帯用電子製品に採用するにより適合である。ＰＤＡや携帯電話のような電子製品は、漸次携帯用にされており、前記電子製品内にはより多くの機能が含まれている。これによって、前記イメージセンシング用装置のサイズはより小さくなり、内部に含まれる配線の数は増加している。 Semiconductor image sensing devices are widely used to acquire images in various electronic products such as digital cameras, camcorders, printers, and scanners. The semiconductor image sensing device captures optical information and converts the optical information into an electrical signal, which is then processed and stored. Alternatively, the semiconductor image sensing device adjusts a result on which the captured image is projected. An image sensor that can be displayed or printed. Of the image sensing devices, two types are widely used, namely a charge coupled device (CCD) type and a CMOS image sensor (CIS) type. The CCD sensor is operated with less noise and device uniformity, but generally consumes more power than the CIS and operates at a slower speed. When the image sensor is used in a portable electronic product such as a mobile phone having an integrated camera, the low power consumption and high-speed operation capability are very important factors. Therefore, the CIS is more suitable for use in the portable electronic product than the CCD. Electronic products such as PDAs and mobile phones are gradually being made portable, and more functions are included in the electronic products. As a result, the size of the image sensing device is reduced, and the number of wirings included therein is increased.

アルミニウムは集積回路内の電気的連結のための配線を形成するための金属であって、伝統的に集積回路に広く使用されてきた。しかし、一般的にデザインルールやパターンの厚さが０．１３μｍ以下である半導体装置では、アルミニウム配線を形成することが容易ではない。前記のようにデザインルールやパターンの厚さが０．１３μｍ以下である半導体装置では、アルミニウムを代替して銅が使用される。前記銅は、アルミニウム合金の抵抗、約３．２μΩｃｍ、タングステンの抵抗、約１５μΩｃｍより低い程度である約０．７μΩｃｍの抵抗を有するので、連結配線に使用されるに非常に適合である。又、前記銅は前記アルミニウム合金に対して高い信頼性を有する。又、銅配線の信号遅延（ＲＣｄｅｌａｙ）がアルミニウム合金のような金属物質で形成される配線に対して短い。前記のような良好な伝導性及び短い信号遅延は電気的に連結される素子間の混色を減少させることができる。簡単に言うと、前記連結配線として銅を使用することによって、半導体装置の全般的な性能を向上させることができる。しかし、前記銅原子は、周辺物質、例えば、層間絶縁膜に容易に拡散される傾向があって、下部のトランジスタ又は他の素子に電気的に悪影響を及ぼす虞がある。 Aluminum is a metal for forming wiring for electrical connection in integrated circuits and has traditionally been widely used in integrated circuits. However, in general, it is not easy to form aluminum wiring in a semiconductor device having a design rule or pattern thickness of 0.13 μm or less. As described above, in a semiconductor device having a design rule or pattern thickness of 0.13 μm or less, copper is used instead of aluminum. Since the copper has a resistance of aluminum alloy, about 3.2 μΩcm, a resistance of tungsten, a resistance of about 0.7 μΩcm, which is lower than about 15 μΩcm, it is very suitable for use in connection wiring. Further, the copper has high reliability with respect to the aluminum alloy. Also, the signal delay (RC delay) of the copper wiring is shorter than that of a wiring formed of a metal material such as an aluminum alloy. Such good conductivity and short signal delay can reduce color mixing between electrically connected elements. In short, the overall performance of the semiconductor device can be improved by using copper as the connection wiring. However, the copper atoms tend to be easily diffused into a peripheral material, for example, an interlayer insulating film, and there is a possibility that the lower transistor or other elements may be electrically adversely affected.

ＬＥＥ等によって発明された特許文献１は、ＣＩＳ型のイメージセンサ装置で銅配線を使用することを開示している。これは、周辺物質に金属が拡散されることを防止するために、拡散障壁膜を使用することを開示している。以下では、前記特許文献１の内容を参照して記載する。 Patent Document 1 invented by LEE et al. Discloses the use of copper wiring in a CIS type image sensor device. This discloses the use of a diffusion barrier film to prevent the metal from diffusing into the surrounding material. Below, it describes with reference to the content of the said patent document 1. FIG.

図１は、従来の銅配線を有するＣＩＳ構造を示す。 FIG. 1 shows a CIS structure having a conventional copper wiring.

図１を参照すると、光変換素子５２は、それぞれに対応する光経路８８、カラーフィルター９２、及びレンズ９６を通じて提供される光信号を捕獲するために使用される。配線及びコンタクト５８、５９、６４、７１、７２、７８、８０は銅で形成される。エッチング阻止膜５６、６０、６２、６７、６９、７４、７６は銅の拡散を防止するために使用される。通常に、エッチング阻止膜は、シリコン窒化物（ＳｉＮ）又はＳｉＣで形成される。しかし、前記エッチング阻止膜を形成する物質は不透明なので、光経路部位で除去されていないと、前記エッチング阻止膜を形成する物質が前記光信号の経路を妨害することになる。層間絶縁膜６１、６８、７７は、前記拡散障壁膜の間に挿入される。又、前記層間絶縁膜は前記光信号を屈折させるか反射させるので、前記光経路部位には前記層間絶縁膜が除去されている。前記光経路に提供される開口部位には、ギャップ埋立物質で満たされている。前記ギャップ埋立物質がたとえ光学的に透明な物質で使用されても、前記ギャップ埋立物質が相当に厚く形成されるので、前記ギャップ埋立物質は前記光信号が前記光変換素子に到達することを妨害する。
米国特許第６,８６１,６８６号明細書 Referring to FIG. 1, the light conversion element 52 is used to capture a light signal provided through a corresponding light path 88, a color filter 92, and a lens 96. The wiring and contacts 58, 59, 64, 71, 72, 78, 80 are made of copper. The etch stop films 56, 60, 62, 67, 69, 74, 76 are used to prevent copper diffusion. Usually, the etch stop layer is formed of silicon nitride (SiN) or SiC. However, since the material that forms the etching stopper film is opaque, the material that forms the etching stopper film interferes with the path of the optical signal unless it is removed at the optical path portion. Interlayer insulating films 61, 68 and 77 are inserted between the diffusion barrier films. Further, since the interlayer insulating film refracts or reflects the optical signal, the interlayer insulating film is removed from the optical path portion. The opening provided in the optical path is filled with a gap filling material. Even if the gap filling material is used as an optically transparent material, the gap filling material is formed to be considerably thick, so that the gap filling material prevents the optical signal from reaching the light conversion element. To do.
US Pat. No. 6,861,686

従って、本発明の目的は、光感度向上、混色抑制、及びズーム機能が容易な新規の構造を有するイメージセンサを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an image sensor having a novel structure that can easily improve photosensitivity, suppress color mixing, and perform a zoom function.

本発明の他の目的は、前記したイメージセンサを製造するに適合なイメージセンサの製造方法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide an image sensor manufacturing method suitable for manufacturing the above-described image sensor.

本発明の一実施例によるイメージセンサ装置を形成する方法として、アクティブピクセル領域及び周辺回路領域を有する基板を提供する段階、前記アクティブピクセル領域内に複数の光変換素子を配置する段階、前記アクティブピクセル領域及び周辺回路領域内に複数のトランジスタを形成する段階、前記基板上に複数の層間絶縁膜及び隣接する前記層間絶縁膜の間にそれぞれエッチング阻止膜を形成する段階、前記層間絶縁膜内にそれぞれの光変換素子と電気的に連結される配線を形成する段階、複数の層間絶縁膜をエッチングしてアクティブピクセル領域にリセスを形成する段階、前記光変換素子に向かう光経路を形成するために、前記残留している複数の層間絶縁膜を貫通する開口部を形成する段階、前記開口部の内部を透明な物質で満たす段階、及び前記開口部上にカラーフィルター及びレンズを形成する段階を行うが、前記光変換素子からレンズまでの光経路の距離が前記周辺領域に形成された層間絶縁膜の最上部から基板までの距離より短くなるように形成する。 A method of forming an image sensor device according to an embodiment of the present invention includes providing a substrate having an active pixel region and a peripheral circuit region, disposing a plurality of light conversion elements in the active pixel region, and the active pixel. Forming a plurality of transistors in the region and the peripheral circuit region, forming a plurality of interlayer insulating films on the substrate and between the adjacent interlayer insulating films, respectively, in the interlayer insulating film, respectively Forming a wiring electrically connected to the light conversion element, forming a recess in the active pixel region by etching a plurality of interlayer insulating films, and forming a light path toward the light conversion element. Forming an opening that penetrates the remaining plurality of interlayer insulating films, and the inside of the opening is made of a transparent material. And a step of forming a color filter and a lens on the opening, the distance of the optical path from the light conversion element to the lens is from the top of the interlayer insulating film formed in the peripheral region to the substrate It is formed to be shorter than the distance up to.

本発明の他の実施例によるイメージセンサ装置の形成方法として、基板内に配置される複数の光変換素子を有するアクティブピクセル領域を形成する段階、前記アクティブピクセル領域内にそれぞれの光変換素子と電気的に連結される複数のトランジスタを形成する段階、前記基板上に第１層間絶縁膜を形成する段階、前記第１層間絶縁膜を貫通する第１金属コンタクトを形成する段階、前記第１層間絶縁膜上に第１エッチング阻止膜を形成する段階、前記第１エッチング阻止膜上に第２層間絶縁膜を形成する段階、前記第２層間絶縁膜を貫通して前記第１金属コンタクトと電気的に連結される第１配線を形成する段階、前記第２層間絶縁膜上に第２エッチング阻止膜を形成する段階、前記第２エッチング阻止膜上に第３層間絶縁膜、第３エッチング阻止膜、及び第４層間絶縁膜を形成する段階、前記第３層間絶縁膜を貫通する第２配線を形成する段階、第４エッチング阻止膜を形成する段階、前記第４エッチング阻止膜上に順次に第５層間絶縁膜、第５エッチング阻止膜、及び第６層間絶縁膜を形成する段階、第３及び第４配線を形成する段階、第６層間絶縁膜、第６エッチング阻止膜、第７層間絶縁膜、第７エッチング阻止膜、第８層間絶縁膜、及び保護膜を順次に形成する段階、前記アクティブピクセル領域を露出する第１フォトレジストパターンを形成する段階、予備リセス領域を形成するために順次に保護膜、第８層間絶縁膜、第７エッチング阻止膜、第７層間絶縁膜、第６エッチング阻止膜、第６層間絶縁膜、及び第５層間絶縁膜の少なくとも一部分をエッチングする段階、前記第４エッチング阻止膜が露出されるように前記残留している第５層間絶縁膜をエッチングする段階、前記第１フォトレジストパターンを除去する段階、前記光変換素子と相応する開口部を形成するための第２フォトレジストパターンを形成する段階、前記アクティブピクセル領域の層間絶縁構造物をエッチングすることによって開口部を形成する段階、前記第２フォトレジストを除去する段階、透明埋立物を蒸着する段階、カラーフィルターを形成する段階、前記カラーフィルター上に平坦化膜を形成する段階、及び前記平坦化膜上に複数のレンズを形成する段階を行う。 According to another embodiment of the present invention, there is provided a method of forming an image sensor device, the step of forming an active pixel region having a plurality of light conversion elements disposed in a substrate, Forming a plurality of transistors connected to each other, forming a first interlayer insulating layer on the substrate, forming a first metal contact penetrating the first interlayer insulating layer, the first interlayer insulating layer Forming a first etching stop layer on the film; forming a second interlayer insulating layer on the first etching stop layer; electrically passing through the second interlayer insulating layer and electrically connecting to the first metal contact Forming a first interconnect to be connected; forming a second etching stopper on the second interlayer insulating film; a third interlayer insulating film on the second etching stopper; Forming a chewing prevention film and a fourth interlayer insulation film, forming a second wiring penetrating the third interlayer insulation film, forming a fourth etching prevention film, and on the fourth etching prevention film Sequentially forming a fifth interlayer insulating film, a fifth etching stopper film, and a sixth interlayer insulating film, forming a third and fourth wiring, a sixth interlayer insulating film, a sixth etching stopper film, a seventh To sequentially form an interlayer insulating film, a seventh etching stop film, an eighth interlayer insulating film, and a protective film, to form a first photoresist pattern that exposes the active pixel region, and to form a preliminary recess region And sequentially etching at least a part of the protective film, the eighth interlayer insulating film, the seventh etching blocking film, the seventh interlayer insulating film, the sixth etching blocking film, the sixth interlayer insulating film, and the fifth interlayer insulating film. Etching the remaining fifth interlayer insulating film so that the fourth etch stop layer is exposed; removing the first photoresist pattern; and opening corresponding to the light converting element. Forming a second photoresist pattern for forming; forming an opening by etching an interlayer insulating structure in the active pixel region; removing the second photoresist; depositing a transparent buried material Performing a step of forming a color filter, forming a planarizing film on the color filter, and forming a plurality of lenses on the planarizing film.

本発明の一実施例によると、前記第５層間絶縁膜は、隣接する他の層間絶縁膜に対して約１．５〜３倍厚い。前記層間絶縁膜は、透明な物質で形成されることができる。前記埋立物は、前記層間絶縁膜より高い屈折率を有することができ、レジン又は流動性酸化膜で形成されることができ、前記光転換素子と直接的に接触することができる。前記平坦化膜は、約０．２μｍ〜０．６μｍの厚さを有することができる。前記層間絶縁膜は、前記第１層間絶縁膜を除いては、実質的に同じ厚さを有することができる。前記配線は銅で形成されることができる。前記基板はシリコン又はＳＯＩ基板であり得る。前記方法において、前記埋立物と前記カラーフィルターとの間にもう一つの平坦化膜を更に含むことができる。 According to an embodiment of the present invention, the fifth interlayer insulating film is about 1.5 to 3 times thicker than other adjacent interlayer insulating films. The interlayer insulating layer may be formed of a transparent material. The landfill may have a higher refractive index than the interlayer insulating film, may be formed of a resin or a fluid oxide film, and may be in direct contact with the light conversion element. The planarization layer may have a thickness of about 0.2 μm to 0.6 μm. The interlayer insulating film may have substantially the same thickness except for the first interlayer insulating film. The wiring may be formed of copper. The substrate may be a silicon or SOI substrate. The method may further include another planarization film between the landfill and the color filter.

本発明の他の実施例によるイメージセンサ装置は、アクティブピクセル領域及び前記アクティブピクセル領域を囲むように周辺回路領域を有する基板、前記アクティブピクセル領域内に、レンズ及び基板上に位置される層間絶縁膜の間に形成される開口部を通じて透過される光を受得するように、それぞれのフォトダイオードが配置されている複数の光転換素子、アクティブピクセル領域内に配置されている前記光転換素子と電気的に連結される複数の配線を含み、前記レンズと光転換素子との距離が、前記周辺回路領域内の最上層層間絶縁膜と基板との距離より短く形成される。 An image sensor device according to another embodiment of the present invention includes an active pixel region, a substrate having a peripheral circuit region surrounding the active pixel region, a lens, and an interlayer insulating film positioned on the substrate in the active pixel region. A plurality of light conversion elements in which the respective photodiodes are disposed, and the light conversion elements disposed in the active pixel region so as to receive light transmitted through the openings formed between The distance between the lens and the light conversion element is shorter than the distance between the uppermost interlayer insulating film in the peripheral circuit region and the substrate.

前記イメージセンサ装置において、前記配線は銅で形成されることができる。又、前記イメージセンサ装置には前記レンズと前記光転換素子との間にカラーフィルターが更に含まれることができる。 In the image sensor device, the wiring may be formed of copper. The image sensor device may further include a color filter between the lens and the light conversion element.

本発明の更に他の実施例によるイメージセンサ装置として、基板に配置された複数の光変換素子を有するアクティブピクセル領域、前記基板上に形成された第１層間絶縁膜、前記第１層間絶縁膜を貫通して形成された第１金属コンタクト、前記第１層間絶縁膜上に形成された第１エッチング阻止膜、前記第１エッチング阻止膜上に形成された第２層間絶縁膜、前記第２層間絶縁膜を貫通して、前記第１金属コンタクトと電気的に接続する第１配線、前記第２層間絶縁膜上に形成された第２エッチング阻止膜、前記第２エッチング阻止膜上に形成された第３層間絶縁膜、第３エッチング阻止膜、及び第４層間絶縁膜、前記第３層間絶縁膜を貫通して形成された第２配線、前記第４層間絶縁膜上に形成された第４エッチング阻止膜、前記アクティブピクセル領域と隣接するように配置され、前記アクティブピクセル領域に対して少なくとも２層の追加層間絶縁膜及び追加層間絶縁膜間に挿入されているエッチング阻止膜を含む周辺回路領域、前記光転換素子上に具備される複数の開口部が形成されており、前記開口部内に埋め立てられている光学的に透明な埋立物、前記開口部上に配置される複数のカラーフィルター、前記カラーフィルター間に形成される平坦化膜、及び前記平坦化膜上に形成される複数のレンズを含む。 An image sensor device according to another embodiment of the present invention includes an active pixel region having a plurality of light conversion elements disposed on a substrate, a first interlayer insulating film formed on the substrate, and the first interlayer insulating film. A first metal contact formed therethrough, a first etching stop film formed on the first interlayer insulation film, a second interlayer insulation film formed on the first etch stop film, and the second interlayer insulation. A first wiring that penetrates the film and is electrically connected to the first metal contact; a second etching blocking film formed on the second interlayer insulating film; and a second wiring formed on the second etching blocking film. A third interlayer insulating film, a third etching blocking film, a fourth interlayer insulating film, a second wiring formed through the third interlayer insulating film, and a fourth etching blocking formed on the fourth interlayer insulating film; Membrane, acti A peripheral circuit region disposed adjacent to the pixel region and including at least two additional interlayer insulating films and an etch stop film inserted between the additional interlayer insulating films with respect to the active pixel region; A plurality of openings formed in the opening, an optically transparent buried object buried in the opening, a plurality of color filters disposed on the opening, and formed between the color filters. And a plurality of lenses formed on the planarizing film.

前記イメージセンサ装置は、フォトダイオードに入射される光の光経路が短縮されセンシング感度が向上される。又、前記工程によってイメージセンサ装置を形成する場合、フォトダイオードにアタックが加わることを最小化することで、イメージセンサ装置の動作不良発生を最小化することができる。 In the image sensor device, the optical path of light incident on the photodiode is shortened, and the sensing sensitivity is improved. Further, when forming the image sensor device by the above process, it is possible to minimize the occurrence of malfunction of the image sensor device by minimizing the attack on the photodiode.

以下では、添付図面を参照して本発明の好ましい実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

本発明の実施例において、イメージセンサ装置は図２に開示されている。前記イメージセンサ装置はＣＩＳ型であるものが好ましく、前記イメージセンサ装置が形成される基板は、アクティブピクセル領域及び周辺回路領域に分けられている。光変換素子及び配線、カラーフィルター、及びレンズ組立体は、アクティブピクセル領域内に配置される。周辺配線、コンタクト、素子分離領域、及び回路パッドは、周辺回路領域内に形成される。 In an embodiment of the present invention, an image sensor device is disclosed in FIG. The image sensor device is preferably a CIS type, and a substrate on which the image sensor device is formed is divided into an active pixel region and a peripheral circuit region. The light conversion element and wiring, the color filter, and the lens assembly are disposed in the active pixel region. Peripheral wiring, contacts, element isolation regions, and circuit pads are formed in the peripheral circuit region.

前記光変換素子１０６は、基板のアクティブピクセル領域内に形成される。第１層間絶縁膜１０４は、基板上に形成される。第１コンタクト１０２は、前記第１層間絶縁膜１０４内で前記光変換素子１０６と隣接して形成される。前記アクティブピクセル領域の層間絶縁膜構造物２００は、第１、第２、第３、及び第４エッチング阻止膜、又は拡散障壁膜１０８、１１６、１２０、１３２を含み、前記膜はそれぞれ隣接する層間絶縁膜１１０、１１８、１２４の間に形成される。 The light conversion element 106 is formed in an active pixel region of the substrate. The first interlayer insulating film 104 is formed on the substrate. The first contact 102 is formed adjacent to the light conversion element 106 in the first interlayer insulating film 104. The interlayer insulating layer structure 200 in the active pixel region includes first, second, third, and fourth etch stop layers or diffusion barrier layers 108, 116, 120, and 132, which are adjacent to each other. It is formed between the insulating films 110, 118 and 124.

前記アクティブピクセル領域の前記層間絶縁膜構造物内に配置される配線１１４、１２８、１３０は、第１コンタクトとそれぞれ連結される。配線１３０は、１つ又は２つの部分を有する構造でも良い。前記コンタクト及び配線は、好ましくは、銅で形成されることができる。又、バリヤー金属１１２、１２６ａ、１２６ｂは、それぞれの配線１１４、１２８、１３０の周囲に形成され、層間絶縁膜１１０、１１８、１２４内に銅原子が拡散されることを防止する。又、前記イメージセンサ装置は、第２平坦化膜１８６上に形成されるマイクロレンズ１８８を含み、前記マイクロレンズ１８８上には、カラーフィルター１８４が形成される。前記カラーフィルター１８４は、第１平坦化膜１８２上に形成される。開口部２８０は、光変換素子１０６及びマイクロレンズ１８８と相応するように形成されている。本実施例によると、好ましくは、前記開口部１８０の底部位と前記光変換素子１０６は離隔されている。光変換素子１０６は、光信号又はエネルギーを受得して、前記光信号を電気的な信号に変換させる装置である。フォトダイオード及びフォトゲートは、前記光変換素子１０６として使用されることができる。 Wirings 114, 128, and 130 disposed in the interlayer insulating film structure in the active pixel region are connected to the first contacts, respectively. The wiring 130 may have a structure having one or two portions. The contact and the wiring may be made of copper. The barrier metals 112, 126a, and 126b are formed around the respective wirings 114, 128, and 130, and prevent copper atoms from diffusing into the interlayer insulating films 110, 118, and 124. In addition, the image sensor device includes a micro lens 188 formed on the second planarization film 186, and a color filter 184 is formed on the micro lens 188. The color filter 184 is formed on the first planarization film 182. The opening 280 is formed to correspond to the light conversion element 106 and the microlens 188. According to the present embodiment, preferably, the bottom portion of the opening 180 and the light conversion element 106 are spaced apart. The optical conversion element 106 is a device that receives an optical signal or energy and converts the optical signal into an electrical signal. A photodiode and a photogate can be used as the light conversion element 106.

周辺回路領域の層間絶縁膜構造物２０２は、第１部分２０２ａ及び第２部分２０２ｂを含む。前記第１部分２０２ａは、第２コンタクト１２９及び第２配線１３１を含み、前記第２コンタクト１２９及び第２配線１３１には、前記第３層間絶縁膜１１８及び第４層間絶縁膜１２４内に銅原子が拡散されることを防止するためのバリヤー金属膜１２７ａ、１２７ｂが形成される。前記第２部分２０２ｂは、第３コンタクト１４２及び第３配線１４４、第４コンタクト１５６及び第４配線１５８を含む。前記構造は、それぞれの前記第５、第６、第７、及び第８層間絶縁膜１３４ａ、１３８ａ、１４８ａ、１５２ａ内に銅原子の拡散を防止するためのバリヤー金属膜１４０ａ、１４０ｂ、１５４ａ、１５４ｂが内部にそれぞれ形成されている。前記第５、第６、及び第７エッチング阻止膜１３６ａ、１４６ａ、１５０ａは隣接する層間絶縁膜間に形成される。 The interlayer insulating film structure 202 in the peripheral circuit region includes a first portion 202a and a second portion 202b. The first portion 202 a includes a second contact 129 and a second wiring 131, and the second contact 129 and the second wiring 131 include copper atoms in the third interlayer insulating film 118 and the fourth interlayer insulating film 124. Barrier metal films 127a and 127b are formed to prevent the diffusion of. The second portion 202 b includes a third contact 142 and a third wiring 144, a fourth contact 156 and a fourth wiring 158. The structure includes barrier metal films 140a, 140b, 154a and 154b for preventing diffusion of copper atoms in the fifth, sixth, seventh and eighth interlayer insulating films 134a, 138a, 148a and 152a. Are formed inside. The fifth, sixth, and seventh etch stop layers 136a, 146a, and 150a are formed between adjacent interlayer insulating layers.

パッド１６４は保護膜１６０ａの上部に形成され、前記保護膜１６０ａは第８層間絶縁膜１５２ａ上に形成される。コンタクトホール１６２は、パッド１６４の下に位置する保護膜１６０ａ間に形成される。下部配線１０３は、下部配線パターン１０３ａ及び下部配線プラグ１０３ｂを含み、周辺回路領域に形成される。本発明では、イメージセンサ装置で銅配線を使用する方法を提供しているので、イメージセンサ装置の製造でデザインルール又はパターンの厚さを０．１３μｍより薄くすることができる。前記エッチング阻止膜は、好ましくはシリコン窒化物又はＳｉＣを使用して形成することができる。又、マイクロレンズ１８８及び光転換素子１０６間の距離は前記基板１００の表面と層間絶縁膜の最上部との距離より短く形成する。従って、光経路に提供される膜の厚さが減少され感度が向上される。 The pad 164 is formed on the protective film 160a, and the protective film 160a is formed on the eighth interlayer insulating film 152a. The contact hole 162 is formed between the protective films 160 a located under the pads 164. The lower wiring 103 includes a lower wiring pattern 103a and a lower wiring plug 103b, and is formed in the peripheral circuit region. In the present invention, since a method of using copper wiring in an image sensor device is provided, the thickness of the design rule or pattern can be made thinner than 0.13 μm in the manufacture of the image sensor device. The etch stop layer can be formed preferably using silicon nitride or SiC. The distance between the microlens 188 and the light conversion element 106 is shorter than the distance between the surface of the substrate 100 and the top of the interlayer insulating film. Thus, the thickness of the film provided in the light path is reduced and sensitivity is improved.

図３乃至図１２は、図２に図示されたイメージセンサ装置の形成方法を説明するための断面図である。 3 to 12 are cross-sectional views for explaining a method of forming the image sensor device shown in FIG.

図３を参照すると、シャロートレンチ素子分離領域１０１は、基板１００内に形成される。複数の光変換素子１０６は、基板１００のアクティブピクセル領域内に形成される。複数のトランジスタ（図示せず）は、周辺回路領域及びアクティブピクセル領域内に形成される。第１層間絶縁膜１０４は基板１００上に形成される。前記第１層間絶縁膜１０４は、シリコン酸化物のような透明な材質からなる。前記第１層間絶縁膜１０４は、フォトレジスト物質のコーティング及び現像等を行ってマスクパターンを形成して、これを使用して絶縁物質を除去する通常的な方法でパターニングされる。前記絶縁物質は、プラズマエッチング又は反応性イオンエッチングのようなエッチング工程によって除去される。第１コンタクト１０２は、エッチング及び金属物質の蒸着工程を通じて前記第１層間絶縁膜１０４内に形成される。前記金属物質は、チタニウム、タングステン、又は銅であり得る。前記金属物質は、電気鍍金、無電解鍍金、化学気相蒸着、物理気相蒸着、又はこれらを混合した方法によって蒸着されることができる。前記金属を使用する場合、バリヤー金属膜が形成されることが好ましい。下部配線パターン１０３ａ及び下部配線プラグ１０３ｂを含む下部構造１０３は、周辺回路領域の第１層間絶縁膜１０４内に形成される。 Referring to FIG. 3, the shallow trench isolation region 101 is formed in the substrate 100. The plurality of light conversion elements 106 are formed in the active pixel region of the substrate 100. A plurality of transistors (not shown) are formed in the peripheral circuit region and the active pixel region. The first interlayer insulating film 104 is formed on the substrate 100. The first interlayer insulating layer 104 is made of a transparent material such as silicon oxide. The first interlayer insulating layer 104 is patterned by a conventional method of forming a mask pattern by coating and developing a photoresist material and removing the insulating material using the mask pattern. The insulating material is removed by an etching process such as plasma etching or reactive ion etching. The first contact 102 is formed in the first interlayer insulating layer 104 through an etching process and a metal material deposition process. The metal material may be titanium, tungsten, or copper. The metal material may be deposited by electroplating, electroless plating, chemical vapor deposition, physical vapor deposition, or a method in which these are mixed. When the metal is used, a barrier metal film is preferably formed. The lower structure 103 including the lower wiring pattern 103a and the lower wiring plug 103b is formed in the first interlayer insulating film 104 in the peripheral circuit region.

図４を参照すると、第１エッチング阻止膜１０８は、第１層間絶縁膜１０４を十分に覆うように形成される。前記エッチング阻止膜１０８は、前記第１層間絶縁膜１０４内に銅が拡散されることを防止するための拡散障壁膜として機能する。前記第１エッチング阻止膜１０８は、シリコン窒化物又はＳｉＣで形成されることができる。しかし、前記ＳｉＣには窒素又は酸素が更に含まれることができ、前記シリコン窒化物には酸素が更に含まれることができる。前記第１エッチング阻止膜１０８の厚さは約２００Å〜１０００Åに形成し、好ましくは、約３００Å〜７００Åに形成する。次に、前記第１層間絶縁膜１０４を覆うように第２層間絶縁膜１１０を形成する。前記第２層間絶縁膜１１０は、ＳｉＯ_２又は流動性酸化物のような低誘電物質で形成されることができる。複数の第１配線１１４は、アクティブピクセル領域上の第２層間絶縁膜１１０に形成される。前記第１配線１１４は銅で形成され、通常のダマシン技術で形成される。第１バリヤー膜１１２は、前記第１配線１１４を囲むように形成され、前記銅の拡散を防止する。前記第１バリヤー膜１１２として使用される物質としては、チタニウム、チタニウム窒化物、又はこれらの混合物が挙げられ、通常のスパッタリング方法によって形成されることができる。第２エッチング阻止膜１１６は、第２層間絶縁膜１１０上に形成される。前記第２エッチング阻止膜１１６は、シリコン窒化物又はＳｉＣで形成されることができる。 Referring to FIG. 4, the first etch stop layer 108 is formed to sufficiently cover the first interlayer insulating layer 104. The etch stop layer 108 functions as a diffusion barrier layer for preventing copper from diffusing into the first interlayer insulating layer 104. The first etch stop layer 108 may be formed of silicon nitride or SiC. However, the SiC may further include nitrogen or oxygen, and the silicon nitride may further include oxygen. The thickness of the first etch stop layer 108 is about 200 to 1000 mm, preferably about 300 to 700 mm. Next, a second interlayer insulating film 110 is formed so as to cover the first interlayer insulating film 104. The second interlayer insulating layer 110 may be formed of a low dielectric material such as SiO ₂ or a fluid oxide. The plurality of first wirings 114 are formed in the second interlayer insulating film 110 on the active pixel region. The first wiring 114 is made of copper and is formed by a normal damascene technique. The first barrier film 112 is formed to surround the first wiring 114 and prevents the copper from diffusing. Examples of the material used as the first barrier film 112 include titanium, titanium nitride, and a mixture thereof, and can be formed by a general sputtering method. The second etching stop film 116 is formed on the second interlayer insulating film 110. The second etch stop layer 116 may be formed of silicon nitride or SiC.

図５を参照すると、第３層間絶縁膜１１８は、前記第２エッチング阻止膜１１６上に形成され、第３エッチング阻止膜１２０は前記第３層間絶縁膜１１８上に形成され、第４層間絶縁膜１２４は前記第３エッチング阻止膜１２０上に形成される。前記アクティブピクセル領域内の第２コンタクト１２８と前記周辺回路領域内の第２コンタクト１２９は、前記第３層間絶縁膜１１８内に形成され、前記アクティブピクセル領域内の第２バリヤー膜１２６ａと前記周辺回路領域内の第２バリヤー膜１２７ａは、前記コンタクトの外壁を囲むように形成される。同様に、前記アクティブピクセル領域内の第２配線１３０及び前記周辺回路領域内の第２配線１３１は、その外壁を囲む形状の第２バリヤー金属膜１２６ｂ、１２７ｂを有し、前記第４層間絶縁膜１２４内に形成される。前記コンタクト１２８、１２９と配線１３０、１３１は互いに連結されている。前記コンタクト及び配線１２８、１２９、１３０、１３１は銅で形成されることができる。 Referring to FIG. 5, the third interlayer insulating layer 118 is formed on the second etching stop layer 116, the third etching stop layer 120 is formed on the third interlayer insulating layer 118, and the fourth interlayer insulating layer is formed. 124 is formed on the third etch stop layer 120. The second contact 128 in the active pixel region and the second contact 129 in the peripheral circuit region are formed in the third interlayer insulating film 118, and the second barrier film 126a in the active pixel region and the peripheral circuit are formed. The second barrier film 127a in the region is formed so as to surround the outer wall of the contact. Similarly, the second wiring 130 in the active pixel region and the second wiring 131 in the peripheral circuit region have second barrier metal films 126b and 127b surrounding the outer wall thereof, and the fourth interlayer insulating film. 124 is formed. The contacts 128 and 129 and the wirings 130 and 131 are connected to each other. The contacts and wirings 128, 129, 130 and 131 may be made of copper.

前記コンタクト及び配線１２８、１２９、１３０、１３１の形成は、まず、前記層間絶縁膜及びエッチング阻止膜をそれぞれエッチングして第１ダミーホール及びトレンチ（図示せず）を形成した後、通常のダマシン工程を行うことで達成されることができる。前記銅配線は、スパッタリングによってシード銅をまず形成した後に電気鍍金によって形成されることができる。他の方法として、非電解鍍金、化学気相蒸着工程、物理気相蒸着工程、及びこれらを混合した工程を使用して銅を形成することができる。前記第２バリヤー膜１２６ａ、１２６ｂ、１２７ａ、１２７ｂは、チタニウム、チタニウム窒化膜、又はこれらを混合して形成することができ、銅の拡散を防止するために提供される。第４エッチング阻止膜１３２は第４層間絶縁膜１２４の上部面に形成される。 The contacts and wirings 128, 129, 130, and 131 are formed by first etching the interlayer insulating film and the etching stopper film to form first dummy holes and trenches (not shown), and then performing a normal damascene process. Can be achieved. The copper wiring may be formed by electroplating after first forming seed copper by sputtering. As another method, copper can be formed using a non-electrolytic plating, a chemical vapor deposition process, a physical vapor deposition process, and a process in which these are mixed. The second barrier films 126a, 126b, 127a, and 127b may be formed of titanium, titanium nitride films, or a mixture thereof, and are provided to prevent copper diffusion. The fourth etch stop layer 132 is formed on the upper surface of the fourth interlayer insulating layer 124.

図６を参照すると、前記第４エッチング阻止膜１３２上に第５層間絶縁膜１３４、第５エッチング阻止膜１３６、及び第６層間絶縁膜１３８が順次に蒸着される。第３コンタクト１４２は周辺回路領域の第５層間絶縁膜１３４に形成され、配線１４４は前記第６層間絶縁膜１３８に形成される。この際、前記配線１４４は第３コンタクト１４２上に位置して、前記第３コンタクト１４２と電気的に連結されるように形成する。第４コンタクト１５６は周辺回路領域の第７層間絶縁膜１４８に形成され、配線１５８は前記第８層間絶縁膜１５２に形成される。この際、前記配線１５８は前記第４コンタクト１５６上に位置して、前記第４コンタクト１５６と電気的に連結されるように形成する。即ち、前記コンタクト１４２、１５６及び配線１４４、１５８は互いに電気的に連結される。第３バリヤー膜１４０ａ、１４０ｂは、第３コンタクト１４２及び第４配線１５８をそれぞれ覆うように形成される。第４バリヤー膜１５４ａ、１５４ｂは、前記第４コンタクト１５６及び第４配線１５８をそれぞれ覆うように形成される。保護膜１６０は、前記第８層間絶縁膜１５２上に形成される。図２の実施例のように、前記第５層間絶縁膜１３４は、他の層間絶縁膜に対して約１．５〜３倍厚く形成される。 Referring to FIG. 6, a fifth interlayer insulating layer 134, a fifth etching blocking layer 136, and a sixth interlayer insulating layer 138 are sequentially deposited on the fourth etch stop layer 132. The third contact 142 is formed in the fifth interlayer insulating film 134 in the peripheral circuit region, and the wiring 144 is formed in the sixth interlayer insulating film 138. At this time, the wiring 144 is formed on the third contact 142 so as to be electrically connected to the third contact 142. The fourth contact 156 is formed in the seventh interlayer insulating film 148 in the peripheral circuit region, and the wiring 158 is formed in the eighth interlayer insulating film 152. At this time, the wiring 158 is formed on the fourth contact 156 so as to be electrically connected to the fourth contact 156. That is, the contacts 142 and 156 and the wirings 144 and 158 are electrically connected to each other. The third barrier films 140a and 140b are formed so as to cover the third contact 142 and the fourth wiring 158, respectively. The fourth barrier films 154a and 154b are formed so as to cover the fourth contact 156 and the fourth wiring 158, respectively. The protective film 160 is formed on the eighth interlayer insulating film 152. As shown in FIG. 2, the fifth interlayer insulating layer 134 is formed about 1.5 to 3 times thicker than other interlayer insulating layers.

図７を参照すると、コンタクトホール１６２は、パッド１６４及び第４配線１５８と連結されるように形成される。前記パッド１６４を形成するための方法の一つとして、リソグラフィ工程が挙げられる。前記パッド１６４は、アルミニウムのような金属からなることが好ましい。 Referring to FIG. 7, the contact hole 162 is formed to be connected to the pad 164 and the fourth wiring 158. One of the methods for forming the pad 164 includes a lithography process. The pad 164 is preferably made of a metal such as aluminum.

図８を参照すると、第１フォトレジストパターン１６６は、前記アクティブピクセル領域を露出するようにパッド１６４の周辺及び上部に形成される。部分的なエッチング工程を通じて前記アクティブピクセル領域に予備リセス領域１６８を形成する。前記部分的エッチング工程は、保護膜１６０、第８層間絶縁膜１５２、第７エッチング阻止膜１５０、第７層間絶縁膜１４８、第６エッチング阻止膜１４６、第６層間絶縁膜１３６、及び第５層間絶縁膜１３４の一部分を順次にエッチングすることによって行われる。好ましくは、前記薄膜１６０ａ、１６２ａ、１５０ａ、１４８ａ、１４６ａ、１３８ａ、１３６ａ、１３４ａのエッチングによって形成された前記予備リセス領域１６８内には、傾斜する側壁が生成されることができる。前記傾斜する側壁は、工程段階を行った結果として容易に形成されることができる。 Referring to FIG. 8, the first photoresist pattern 166 is formed around and on the pad 164 to expose the active pixel region. A preliminary recess region 168 is formed in the active pixel region through a partial etching process. The partial etching process includes a protective film 160, an eighth interlayer insulating film 152, a seventh etching blocking film 150, a seventh interlayer insulating film 148, a sixth etching blocking film 146, a sixth interlayer insulating film 136, and a fifth interlayer. This is performed by sequentially etching a part of the insulating film 134. Preferably, inclined sidewalls may be generated in the preliminary recess region 168 formed by etching the thin films 160a, 162a, 150a, 148a, 146a, 138a, 136a, and 134a. The inclined sidewall can be easily formed as a result of performing a process step.

図９を参照すると、残留する第５層間絶縁膜１３４をエッチングすることによって、側壁傾斜を有するリセス領域１７０を形成する。前記リセス領域１７０は、前記アクティブピクセル領域内に前記第４エッチング阻止膜１３２が露出される第１開口部を提供する。前記第４エッチング阻止膜１３２は、前記第５層間絶縁膜１３４と約１：１０〜１：１５の高選択比を有するエッチング条件を満足する。前記第５層間絶縁膜１３４が流動性酸化物で、第４エッチング阻止膜１３２はシリコン窒化物である場合、Ｃ_４Ｆ_８、アルゴン、酸素、又はこれらを混合したエッチングガスでエッチングすることによって、前記エッチング選択比を有するように調節することができる。次に、前記第１フォトレジストパターン１６６を除去する。 Referring to FIG. 9, the remaining fifth interlayer insulating film 134 is etched to form a recess region 170 having a sidewall inclination. The recess region 170 provides a first opening in which the fourth etch stop layer 132 is exposed in the active pixel region. The fourth etch stop layer 132 satisfies an etching condition having a high selection ratio of about 1:10 to 1:15 with the fifth interlayer insulating layer 134. When the fifth interlayer insulating layer 134 is a fluid oxide and the fourth etch stop layer 132 is a silicon nitride, by etching with C ₄ F ₈ , argon, oxygen, or a mixed etching gas thereof, The etching selectivity can be adjusted. Next, the first photoresist pattern 166 is removed.

図１０を参照すると、第２フォトレジストパターン１７６は、前記周辺回路領域及び前記配線及びコンタクトが形成されているアクティブピクセル領域に選択的に形成され、前記光変換素子１０６上の領域には形成されないようにする。次に、前記アクティブピクセル領域の層間絶縁構造物をエッチングすることによって、前記光変換素子１０６上に第２開口部１７８が形成される。前記第１層間絶縁膜１０４によって、前記第２開口部１７８の底面と前記光変換素子１０６は互いに分離されているので、前記第２開口部１７８の底面と光変換素子は互いに離隔されている。次に、前記第２フォトレジストパターン１７６を除去する。 Referring to FIG. 10, the second photoresist pattern 176 is selectively formed in the peripheral circuit region and the active pixel region where the wiring and contacts are formed, but not in the region on the light conversion element 106. Like that. Next, a second opening 178 is formed on the light conversion element 106 by etching the interlayer insulating structure in the active pixel region. Since the bottom surface of the second opening 178 and the light conversion element 106 are separated from each other by the first interlayer insulating film 104, the bottom surface of the second opening 178 and the light conversion element are separated from each other. Next, the second photoresist pattern 176 is removed.

図１１を参照すると、透明埋立物１８０を前記第２開口部１７８内に蒸着する。前記透明埋立物１８０は、他の層間絶縁膜より高い屈折率を有するようにして、前記外部から提供される光の消耗を防止して、隣接ピクセルに光が透過することを防止することが好ましい。例えば、前記第５層間絶縁膜１３４が流動性酸化物で形成される場合に約１．４の屈折率を有し、前記透明埋立物１８０は１．４以上の屈折率を有する物質で形成される。前記透明埋立物１８０としては、レジン又は流動性酸化物を使用することができる。 Referring to FIG. 11, a transparent landfill 180 is deposited in the second opening 178. It is preferable that the transparent landfill 180 has a higher refractive index than other interlayer insulating films to prevent consumption of light provided from the outside and prevent light from being transmitted to adjacent pixels. . For example, when the fifth interlayer insulating layer 134 is formed of a fluid oxide, it has a refractive index of about 1.4, and the transparent landfill 180 is formed of a material having a refractive index of 1.4 or more. The As the transparent landfill 180, a resin or a fluid oxide can be used.

図１２を参照すると、第１平坦化膜１８２は、透明埋立物１８０及び第４エッチング阻止膜１３２上に形成される。前記第１平坦化膜１８２は、０．２〜０．６μｍの厚さを有することができる。 Referring to FIG. 12, the first planarization film 182 is formed on the transparent landfill 180 and the fourth etch stop film 132. The first planarization layer 182 may have a thickness of 0.2 to 0.6 μm.

図２を参照すると、前記第１平坦化膜１８２上に、例えば、赤色、青色、又は緑色を含むフォトレジスト物質で形成されるカラーフィルター１８４を形成する。第２平坦化膜１８６は、前記カラーフィルター１８４上に形成される。レンズ１８８は、前記第２平坦化膜１８４上に形成される。前記レンズ１８８は、レンズに入射される光信号を増加させ、前記光信号がカラーフィルター１８４及び前記光変換素子１０６に向かう光経路を通じて誘導されるようにするために、好ましくは凸形状を有する。前記光信号は前記光変換素子１０６に提供され、電気的信号に変換される。 Referring to FIG. 2, a color filter 184 made of a photoresist material including red, blue, or green is formed on the first planarization layer 182. The second planarization film 186 is formed on the color filter 184. The lens 188 is formed on the second planarization film 184. The lens 188 preferably has a convex shape in order to increase the optical signal incident on the lens so that the optical signal is guided through an optical path toward the color filter 184 and the light conversion element 106. The optical signal is provided to the optical conversion element 106 and converted into an electrical signal.

前述したように、前記レンズ１８８から前記光変換素子１０６までの光信号の移動距離がイメージセンサ装置のパッド１６４の上部面と基板１００との間の厚さ又は距離に対して減少される。前記工程によると、混色が減少されることで高い感度を有し、デザインルールが０．１３μｍ以下に高集積化されたイメージセンサ装置を形成することができる。 As described above, the moving distance of the optical signal from the lens 188 to the light converting element 106 is reduced with respect to the thickness or distance between the upper surface of the pad 164 of the image sensor device and the substrate 100. According to the above process, it is possible to form an image sensor device having high sensitivity by reducing color mixing and highly integrated with a design rule of 0.13 μm or less.

図１３は、本発明の他の実施例を示す。本実施例は、第５層間絶縁膜２５０ａの厚さを除いては、図２と同じ工程で構成される。 FIG. 13 shows another embodiment of the present invention. This embodiment is configured by the same process as that of FIG. 2 except for the thickness of the fifth interlayer insulating film 250a.

本実施例において、前記第５層間絶縁膜２５０ａは、他の層間絶縁膜１１０、１１８、１２４、１３８ａ、１４８ａ、１５２ａと実質的に同じ厚さを有する。 In the present embodiment, the fifth interlayer insulating film 250a has substantially the same thickness as the other interlayer insulating films 110, 118, 124, 138a, 148a, 152a.

図１４乃至図１６は、図１３に図示された装置を形成する方法を説明するための断面図である。前記第５層間絶縁膜の厚さを除いては、前記層間絶縁膜構造物、エッチング阻止膜、及びパッドを形成する工程が前記図２に図示された実施例を形成する工程と同じである。 14 to 16 are cross-sectional views for explaining a method of forming the apparatus shown in FIG. Except for the thickness of the fifth interlayer insulating film, the process of forming the interlayer insulating film structure, the etching stopper film, and the pad is the same as the process of forming the embodiment shown in FIG.

図１４を参照すると、第１予備リセス領域２５２は、前記保護膜１６０及び第８層間絶縁膜１５２ａのエッチングによって形成される。 Referring to FIG. 14, the first preliminary recess region 252 is formed by etching the protective layer 160 and the eighth interlayer insulating layer 152a.

図１５を参照すると、前記第７エッチング阻止膜１５０ａをエッチングして第２予備リセス領域２５４を形成する。 Referring to FIG. 15, the seventh preliminary etch region 254 is formed by etching the seventh etch stop layer 150a.

図１６を参照すると、前記残留第５層間絶縁膜２５０ａをエッチングしてリセス領域１７０を形成する。この際、前記リセス領域１７０は、前記アクティブピクセル領域内の第４エッチング阻止膜１３２が露出させる開口部を提供する。図２と比較する時、前記第５層間絶縁膜２５０ａの厚さが減少されることによって、レンズから光転換素子までの光経路の全体的な厚さがより減少される。 Referring to FIG. 16, a recess region 170 is formed by etching the remaining fifth interlayer insulating layer 250a. At this time, the recess region 170 provides an opening through which the fourth etch stop layer 132 in the active pixel region is exposed. Compared with FIG. 2, the overall thickness of the optical path from the lens to the light conversion element is further reduced by reducing the thickness of the fifth interlayer insulating layer 250a.

図１７は、本発明の他の実施例を示す。具体的に、図２及び図１３の実施例と比較する時、前記カラーフィルター１８４の位置が変化される。本実施例では、第１平坦化膜を形成する工程が含まれない。 FIG. 17 shows another embodiment of the present invention. Specifically, when compared with the embodiment of FIGS. 2 and 13, the position of the color filter 184 is changed. In this embodiment, the step of forming the first planarizing film is not included.

図１８は、図１７に図示された装置を形成する方法を示す。具体的に、前記カラーフィルター１８４は、前記透明埋立物１８０及び第４エッチング阻止膜１３２上に直接接触するように形成される。 FIG. 18 illustrates a method of forming the device illustrated in FIG. Specifically, the color filter 184 is formed to be in direct contact with the transparent landfill 180 and the fourth etch stop layer 132.

図１９は、本発明の更に他の実施例を示す。本実施例において、前記アクティブピクセル領域の前記層間絶縁膜構造物は、図２、図１３、及び図１７の実施例の形状と異なる。具体的に、前記アクティブピクセル領域の層間絶縁膜構造物２１０は、第１、第２、第３、第４、及び第５エッチング阻止膜１０８、１１６、１２０、１３２、１３６、及び第２、第３、第４、第５、第６層間絶縁膜１１０、１１８、１２４、２５０、１３８を含む。 FIG. 19 shows still another embodiment of the present invention. In the present embodiment, the interlayer insulating film structure in the active pixel region is different from the shapes of the embodiments of FIGS. Specifically, the interlayer dielectric structure 210 in the active pixel region includes first, second, third, fourth, and fifth etch stop layers 108, 116, 120, 132, 136, and second, second. 3, 4, 5, and 6 interlayer insulating films 110, 118, 124, 250, and 138.

図２０及び図２１は、図１５に図示された装置を形成する方法を示す。具体的に、図２０は保護膜及びアクティブピクセル領域の層間絶縁膜構造物の一部分をエッチングして予備リセス領域３１０を形成することを示す。図２１を参照すると、前記光変換素子１０６のそれぞれに相応する上部を露出する第２フォトレジストパターン１７６を形成する。以後、前記アクティブピクセル領域の層間絶縁構造物２１０をエッチングすることによって第２開口部３００を形成する。前記層間絶縁構造物２１０は、コンタクト及び配線を含む。前記第１層間絶縁膜１０４によって前記第２開口部３００を底面及び前記光転換素子が互いに分離される。次に、前記第２フォトレジストパターン１７６を除去する。 20 and 21 illustrate a method of forming the device illustrated in FIG. Specifically, FIG. 20 shows that a preliminary recess region 310 is formed by etching a part of the interlayer insulating film structure in the protective film and the active pixel region. Referring to FIG. 21, a second photoresist pattern 176 is formed to expose an upper portion corresponding to each of the light conversion elements 106. Thereafter, the second opening 300 is formed by etching the interlayer insulating structure 210 in the active pixel region. The interlayer insulating structure 210 includes contacts and wiring. The bottom surface of the second opening 300 and the light conversion element are separated from each other by the first interlayer insulating layer 104. Next, the second photoresist pattern 176 is removed.

図２２は、本発明の更に他の実施例を示す。本実施例は、前記第２開口部３５０の底面と前記光転換素子間の距離を除いては、図２、図１３、図１７、及び図１９の実施例と類似である。本実施例において、第２開口部の底面は互いに対向する光転換素子１０６を直接的に接触する。 FIG. 22 shows still another embodiment of the present invention. This embodiment is similar to the embodiments of FIGS. 2, 13, 17, and 19 except for the distance between the bottom surface of the second opening 350 and the light conversion element. In this embodiment, the bottom surface of the second opening directly contacts the light conversion elements 106 facing each other.

図２３は、図２２による装置を形成する方法を示す。具体的に、図２２は、前記光転換素子１０６と露出されるように前記アクティブピクセル領域の層間絶縁構造物をエッチングする。 FIG. 23 shows a method of forming the device according to FIG. Specifically, FIG. 22 etches the interlayer insulating structure in the active pixel region so as to be exposed to the light conversion element 106.

以上、本発明の実施例によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離れることなく、本発明を修正または変更できる。 As described above, the embodiments of the present invention have been described in detail. However, the present invention is not limited to the embodiments, and as long as it has ordinary knowledge in the technical field to which the present invention belongs, without departing from the spirit and spirit of the present invention, The present invention can be modified or changed.

従来のイメージセンサ装置の断面図である。It is sectional drawing of the conventional image sensor apparatus. 本発明の一実施例によるイメージセンサ装置の断面図である。1 is a cross-sectional view of an image sensor device according to an embodiment of the present invention. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 図２に図示されたイメージセンサ装置の形成を説明するための断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining formation of the image sensor device illustrated in FIG. 2. 本発明の他の実施例によるイメージセンサ装置の断面図である。It is sectional drawing of the image sensor apparatus by the other Example of this invention. 図１３に図示されたイメージセンサ装置の形成方法を説明するための断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a method of forming the image sensor device illustrated in FIG. 13. 図１３に図示されたイメージセンサ装置の形成方法を説明するための断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a method of forming the image sensor device illustrated in FIG. 13. 図１３に図示されたイメージセンサ装置の形成方法を説明するための断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a method of forming the image sensor device illustrated in FIG. 13. 本発明の更に他の実施例によるイメージセンサ装置の断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of an image sensor device according to another embodiment of the present invention. 図１７に図示されたイメージセンサ装置の形成方法を説明するための断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view for explaining a method of forming the image sensor device illustrated in FIG. 17. 本発明の更に他の実施例によるイメージセンサの断面図である。It is sectional drawing of the image sensor by another Example of this invention. 図１９に図示されたイメージセンサ装置の形成方法を説明するための断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a method for forming the image sensor device illustrated in FIG. 19. 図１９に図示されたイメージセンサ装置の形成方法を説明するための断面図である。FIG. 20 is a cross-sectional view illustrating a method for forming the image sensor device illustrated in FIG. 19. 本発明の更に他の実施例によるイメージセンサの断面図である。It is sectional drawing of the image sensor by another Example of this invention. 図２２に図示されたイメージセンサ装置の形成方法を説明するための断面図である。FIG. 23 is a cross-sectional view illustrating a method for forming the image sensor device illustrated in FIG. 22.

Explanation of symbols

１０２第１コンタクト
１０４第１層間絶縁膜
１０６光変換素子
１１８第３層間絶縁膜
１２９第２コンタクト
１３０配線
１３１第２配線
１４２第３コンタクト
１８４カラーフィルター
１８６第２平坦化膜
１８８マイクロレンズ
２００層間絶縁膜構造物
２８０開口
102 first contact 104 first interlayer insulating film 106 light conversion element 118 third interlayer insulating film 129 second contact 130 wiring 131 second wiring 142 third contact 184 color filter 186 second planarization film 188 microlens 200 interlayer insulating film Structure 280 Opening

Claims

Providing a substrate having an active pixel region and a peripheral circuit region;
Disposing a plurality of light conversion elements in the active pixel region;
Forming a plurality of transistors in the active pixel region and the peripheral circuit region;
Forming a plurality of interlayer insulating films on the substrate so as to have an etching stopper film between the adjacent interlayer insulating films; and
Forming wirings electrically connected to the respective light conversion elements in the interlayer insulating film;
Etching a plurality of interlayer insulating films to form recesses in the active pixel region;
Forming an opening that penetrates the remaining plurality of interlayer insulating films to form an optical path toward the light conversion element;
Filling the opening with a transparent material;
Forming a color filter and a lens on the opening,
A method of forming an image sensor, wherein a distance of an optical path from the light conversion element to a lens is shorter than a distance from an uppermost portion of an interlayer insulating film formed in the peripheral region to a substrate.

The method of claim 1, wherein at least one of the interlayer insulating films is made of a transparent material.

2. The method of forming an image sensor according to claim 1, wherein the transparent material is a material having a refractive index higher than that of the interlayer insulating film.

The method according to claim 1, wherein the transparent material is formed of any one of a resin and a fluid oxide film.

2. The image sensor forming method according to claim 1, wherein the wiring is made of copper.

6. The method of forming an image sensor according to claim 5, wherein the wiring is surrounded by a barrier metal film.

The method according to claim 1, wherein the transparent substance is in contact with the light conversion element.

At least four interlayer insulating films are formed between the lens and the light conversion element, and at least three additional interlayer insulating films are provided between the lens and the uppermost layer of the image element. The method of forming an image sensor according to claim 1.

2. The method of forming an image sensor according to claim 1, wherein an inclined side wall is formed in the recess in the active pixel region by etching the interlayer insulating film.

Forming an active pixel region having a plurality of light conversion elements disposed in a substrate;
Forming a plurality of transistors electrically connected to the respective light conversion elements in the active pixel region;
Forming a first interlayer insulating film on the substrate;
Forming a first metal contact penetrating the first interlayer insulating layer;
Forming a first etch stop layer on the first interlayer insulating layer;
Forming a second interlayer insulating layer on the first etch stop layer;
Forming a first wiring penetrating through the second interlayer insulating layer and electrically connected to the first metal contact;
Forming a second etch stop layer on the second interlayer insulating layer;
Forming a third interlayer insulating film, a third etching blocking film, and a fourth interlayer insulating film on the second etching blocking film;
Forming a second wiring penetrating the third interlayer insulating film;
Forming a fourth etch stop layer;
Sequentially forming a fifth interlayer insulating film, a fifth etching blocking film, and a sixth interlayer insulating film on the third etching blocking film;
Forming third and fourth wirings;
Forming a recess region in the active pixel region by etching the interlayer insulating layer and the etch stop layer so that the fourth etch stop layer is exposed;
Forming an opening corresponding to the light conversion element by selectively etching the interlayer insulating film and the etching stopper film located on the light conversion element;
Depositing a transparent landfill inside the opening;
Forming a color filter;
Forming a planarization film on the color filter;
Forming a plurality of lenses on the planarizing film, and a method of manufacturing an image sensor.

The method according to claim 10, wherein the fifth interlayer insulating film is 1.5 to 3 times thicker than another adjacent interlayer insulating film.

11. The method of claim 10, wherein the first interlayer insulating film is made of a transparent material.

The method for manufacturing an image sensor according to claim 10, wherein the landfill has a higher refractive index than the interlayer insulating film.

The method of manufacturing an image sensor according to claim 10, wherein the landfill is formed of any one of a resin and a fluid oxide film.

The method according to claim 10, wherein the first planarization film has a thickness of 0.2 μm to 0.6 μm.

The method of manufacturing an image sensor according to claim 10, wherein the interlayer insulating film has substantially the same thickness except for the first interlayer insulating film.

The method of manufacturing an image sensor according to claim 10, further comprising forming a planarization film between the landfill and the color filter.

The method of manufacturing an image sensor according to claim 10, wherein the wiring is made of copper.

19. The method of manufacturing an image sensor according to claim 18, wherein the wiring is surrounded by a barrier metal film.

The method for manufacturing an image sensor according to claim 10, wherein the landfill is in contact with the light conversion element.

11. The method of manufacturing an image sensor according to claim 10, wherein the substrate is made of silicon or SOI (silicon on insulator).

11. The method of manufacturing an image sensor according to claim 10, wherein the recess side wall slope is formed together in the step of forming the recess region.

A substrate having an active pixel region and a peripheral circuit region;
A plurality of light conversion elements disposed in the active pixel region, each photodiode being arranged to receive light through a lens formed on the substrate and openings formed in a plurality of interlayer insulating films; Elements,
A plurality of wirings electrically connected to the light conversion element,
An image sensor, wherein a distance between the lens and the light conversion element is shorter than a distance between the substrate and an uppermost interlayer insulating film in a peripheral circuit region.

The image sensor according to claim 23, wherein the wiring is made of copper.

25. The image sensor according to claim 24, wherein each of the wirings is surrounded by a barrier metal film.

24. The image sensor according to claim 23, further comprising a color filter disposed between the lens and the light conversion element.

At least four layers of the interlayer insulating film are provided between the lens and the light conversion element, and at least three additional interlayer insulating films are provided between the lens and the top of the image element. The image sensor according to claim 23.

The image sensor according to claim 23, wherein the opening is filled with an optically transparent landfill.

29. The image sensor according to claim 28, wherein the optically transparent landfill in the opening is in direct contact with the light conversion element.

24. The image sensor according to claim 23, wherein at least one of the interlayer insulating films is thicker than a remaining film of the interlayer insulating film.

An active pixel region having a plurality of light conversion elements disposed on a substrate;
A first interlayer insulating film formed on the substrate;
A first metal contact formed through the first interlayer insulating film;
A first etching stop film formed on the first interlayer insulating film;
A second interlayer insulating film formed on the first etch stop layer;
A first wiring passing through the second interlayer insulating film and electrically connected to the first metal contact;
A second etching stopper film formed on the second interlayer insulating film;
A third interlayer insulating film, a third etching blocking film, and a fourth interlayer insulating film formed on the second etching blocking film;
A second wiring formed through the third interlayer insulating film;
A fourth etching stop film formed on the fourth interlayer insulating film;
A peripheral circuit region that is disposed adjacent to the active pixel region and includes at least two additional interlayer insulating films with respect to the active pixel region and an etching blocking film inserted between the additional interlayer insulating films;
A plurality of openings provided on the light conversion element is formed, and an optically transparent landfill filled in the openings,
A plurality of color filters disposed on the opening;
A planarization film formed between the color filters;
An image sensor comprising: a plurality of lenses formed on the planarizing film.

32. The image sensor according to claim 31, wherein the wiring is made of copper.

The image sensor according to claim 32, wherein each of the wirings is surrounded by a barrier metal.

32. The image sensor according to claim 31, wherein the optically transparent landfill filled in the opening is in direct contact with the light conversion element.

32. The image sensor according to claim 31, wherein at least one of the interlayer insulating films is thicker than the remaining interlayer insulating film.

32. The image sensor according to claim 31, further comprising a planarization film formed between the landfill and the color filter.

32. The image sensor according to claim 31, wherein at least one of the interlayer insulating films is made of a transparent material.

34. The image sensor according to claim 33, wherein the optically transparent buried object has a refractive index higher than that of the interlayer insulating film.

34. The image sensor according to claim 33, wherein the additional interlayer insulating film formed at the bottom in the peripheral circuit region has a thickness greater than that of an adjacent interlayer insulating film.