(57)【要約】【課題】半導体基板の後面を取り除いて、イメージセンサの感度を向上させることができるイメージセンサの製造方法を提供する。【解決手段】イメージセンサの製造方法は、トランジスタを含む回路が形成された半導体基板１０を準備する工程と、半導体基板１０に水素イオン層を形成する工程と、水素イオン層が形成された半導体基板１０上に金属配線層及びカラーフィルタアレイ５２を形成する工程と、熱処理プロセスを実施し半導体基板１０に水素ガス層を形成して、水素ガス層によって半導体基板１０の一端が除去される工程と、を含む。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トランジスタを含む回路が形成された半導体基板を準備する工程と、
前記半導体基板に水素イオン層を形成する工程と、
前記水素イオン層が形成された前記半導体基板上に金属配線層を形成する工程と、
熱処理プロセスを実施し前記半導体基板に水素ガス層を形成して、前記半導体基板の一端を取り除く工程と、
を備えることを特徴とするイメージセンサの製造方法。
【請求項２】
前記トランジスタを含む回路が形成された半導体基板を準備する工程は、
素子分離膜が形成された前記半導体基板上にゲートを形成する工程と、
前記ゲートを含む前記半導体基板にｐ-ｎ接合領域及び拡散領域を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項３】
前記素子分離膜は、前記半導体基板にトレンチを形成した後、絶縁物質を埋め立てて形成されることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項４】
前記素子分離膜と半導体基板との間に配置されるイオン層を形成する工程を更に含み、
前記イオン層は、前記半導体基板にトレンチを形成した後、前記トレンチにイオン注入プロセスを実施して形成されることを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項５】
前記水素イオン層は、前記熱処理プロセスによって水素ガス層に変換されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項６】
前記水素イオン層が形成される位置によって、前記半導体基板の一端の除去される厚さが変わることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項７】
前記半導体基板の一端が除去された領域に、カラーフィルタアレイが形成されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項８】
前記トランジスタを含む回路は、前記金属配線層とカラーフィルタアレイの間に配置されることを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項９】
前記カラーフィルタアレイと対応する領域にマイクロレンズが形成され、
前記カラーフィルタアレイは、前記トランジスタを含む回路とマイクロレンズの間に配置されたことを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１０】
前記マイクロレンズを保護するための保護膜が更に形成されることを特徴とする請求項９に記載のイメージセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、イメージセンサは、光学的映像(optical image)を電気的信号に変換させる半導体素子として、大きく電荷結合素子とＣＭＯＳイメージセンサに分けられる。
【０００３】
ＣＭＯＳイメージセンサは、単位画素内にフォトダイオードとモストランジスタを形成させることで、スイッチング方式で各単位画素の電気的信号を順次に検出して映像を具現する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、半導体基板の後面を取り除いて、イメージセンサの感度を向上させることができるイメージセンサの製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明におけるイメージセンサの製造方法は、トランジスタを含む回路が形成された基板を準備する工程と、前記基板に水素イオン層を形成する工程と、前記水素イオン層が形成された基板上に金属配線層及びカラーフィルタアレイを形成する工程と、熱処理プロセスを実施し前記基板に水素ガス層を形成して、前記水素ガス層によって前記基板の一端が除去される工程を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明に係るイメージセンサの製造方法によれば、半導体基板に水素イオン層を形成し、熱プロセスを実施し水素ガス層を形成することで、半導体基板の後面を取り除いてイメージセンサの感度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、実施例に係るイメージセンサの製造方法を添付された図面を参照して詳細に説明する。
【０００８】
実施例の説明において、各層の〔上/下(on/under)〕に形成されることと記載する場合において、上/下は、直接(directly)または他の層を介在して(indirectly)形成されることを含む。
【０００９】
実施例の説明において、ＣＭＯＳイメージセンサに対する構造の図面を用いて説明するが、本発明は、ＣＭＯＳイメージセンサに限定されるのではなく、ＣＣＤイメージセンサ等すべてのイメージセンサに適用が可能である。
【００１０】
図１乃至図１０は、実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【００１１】
まず、図１に図示するように、半導体基板１０に素子分離膜１２を形成する。
【００１２】
半導体基板１０は、高濃度のＰ＋＋型シリコン基板上に低濃度のｐ型エピ層（図示せず）が形成されていてもよい。
【００１３】
これによって、ｐ型エピ層に起因してフォトダイオードの空乏領域を大きく深くすることができ、光電荷を集めるためのフォトダイオードの能力(ability)を増加させることができる。
【００１４】
また、ｐ型エピ層の下部に高濃度のＰ＋＋型基板を持つようになれば、隣合う単位画素に電荷が拡散する前に、その電荷が再結合(Recombination)するため、光電荷の不規則拡散(Random Diffusion)を減少させ、光電荷の伝達機能変化を減少させることができる。
【００１５】
素子分離膜１２は、半導体基板１０にトレンチを形成した後、トレンチ内部にイオンを注入してチャンネルストップイオン注入領域１３を形成した後、絶縁物質を埋め立てて形成されてもよい。
【００１６】
チャンネルストップイオン注入領域１３は、隣接ピクセル間に発生する混線や漏洩電流等を防止することができる。
【００１７】
続いて、図２に図示するように、半導体基板１０上にゲート酸化膜２２及びゲート電極２４で構成されたゲート２５を形成する。
【００１８】
ゲート酸化膜２２及びゲート電極２４は、半導体基板１０上に酸化膜及びポリシリコン膜を形成した後、パターニングして形成されてもよい。
【００１９】
本実施例で、ゲート電極２４はポリシリコンで形成されるが、これに限定されることはなく、ゲート電極２４は金属珪化物層で形成されてもよい。
【００２０】
続いて、図３に図示するように、ゲート２５が形成された半導体基板１０上に第１フォトレジストパターン２６を形成した後、第１イオン注入プロセスを実施し第１イオン注入層１４を形成する。
【００２１】
第１イオン注入層１４は、ｎ型不純物を注入して形成されてもよい。
【００２２】
続いて、図４に図示するように、第１フォトレジストパターン２６をマスクで第２イオン注入プロセスを実施し第２イオン注入層１６を形成する。
【００２３】
第２イオン注入層１６はｐ型不純物を注入して形成されてもよく、第１イオン注入層１４と接してｐ−ｎ接合領域１７を形成されてもよい。
【００２４】
ｐ−ｎ接合領域１７と半導体基板１０とを接続させることでＰＮＰフォトダイオードとして機能させてもよい。
【００２５】
続いて、第１フォトレジストパターン２６を取り除いた後、図５に図示するように、半導体基板１０に第２フォトレジストパターン２７を形成して、第３イオン注入プロセスを実施し第３イオン注入層１８を形成する。
【００２６】
第３イオン注入層１８は、高濃度のｎ型不純物を注入して形成されてもよく、フローティングデフュージョン(Floating Diffusion)領域として機能させてもよい。
【００２７】
ｐ−ｎ接合領域１７で生成された光電荷は第３イオン注入層１８に転送され、第３イオン注入層１８に転送された光電荷は回路部に転送される。
【００２８】
そして、図６に図示するように、ゲート２５の側壁にスペーサー２８が形成される。
【００２９】
スペーサー２８は、ゲート２５が形成された半導体基板１０上にオキサイド、ナイトライド及びオキサイドを順次に形成したＯＮＯ(Oxide-Nitride-Oxide)膜を形成し、蝕刻プロセスを実施して形成されてもよい。
【００３０】
本実施例では、ＯＮＯ膜で形成された構造を持つスペーサー２８について説明しているが、これに限定されることはなく、スペーサー２８はナイトライド及びオキサイドのＯＮ(Oxide-Nitride)構造を持つこともできる。
【００３１】
続いて、図７に図示するように、ゲート２５及びスペーサー２８が形成された半導体基板１０全面に、第４イオン注入プロセスを実施し水素イオン層３０を形成する。
【００３２】
第４イオン注入プロセスは、水素イオンＨ＋を利用して行うことができる。
【００３３】
第４イオン注入プロセス時に利用されるイオン注入エネルギーによって、水素イオン層３０が形成される深さを変化させることができる。
【００３４】
水素イオン層３０は、以後熱処理プロセスによって、水素イオン層３０が水素ガスＨ２層に変換され、半導体基板１０後面の一部を分離させることができる。
【００３５】
そして、図８に図示するように、ゲート２５が形成された半導体基板１０上にプリメタル絶縁膜４１を形成して、プリメタル絶縁膜４１上に配線４２が形成された金属配線層４０を形成する。
【００３６】
そして、図９に図示するように、熱処理プロセスを実施し水素ガス層３５を形成する。
【００３７】
水素ガス層３５は、水素イオン層３０が形成された半導体基板１０に熱処理プロセスを施すことで、水素イオン層３０が水素ガス層３５に変換される。
【００３８】
この時、水素イオン層３０が水素ガス層３５に変換され、半導体基板１０後面の一部を分離させることができる。
【００３９】
この際、水素イオン層３０の形成深さにしたがって、分離される半導体基板１０の厚さが変化する。
【００４０】
すなわち、第４イオン注入プロセスを行う時、イオン注入エネルギーを調節して、水素イオン層３０が形成される深さを調節することで、半導体基板１０より分離される後面の厚さを調節することができる。
【００４１】
そして、図１０に図示するように、半導体基板１０の後面にカラーフィルタアレイ５２を形成する。
【００４２】
カラーフィルタアレイ５２は、カラーフィルター形成用物質を塗布しパターニングして、受光領域の単位画素に対応する領域に形成されてもよい。
【００４３】
カラーフィルタアレイ５２が半導体基板１０の後面に形成されるため、本実施例に係るイメージセンサでは、半導体基板１０の後面より光が入射する。
【００４４】
続いて、図示してはないが、カラーフィルタアレイ５２と対応する領域に、マイクロレンズ、及び当該マイクロレンズを保護するためのマイクロレンズ保護膜が更に形成されてもよい。
【００４５】
以上で説明したように、半導体基板１０の後面を分離し取り除くことで、イメージセンサの感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【図２】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【図３】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【図４】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【図５】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【図６】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【図７】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【図８】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【図９】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【図１０】実施例に係るイメージセンサの製造方法の工程断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１０  半導体基板、  １２  素子分離膜、  １３  チャンネルストップイオン注入領域、  １４  第１イオン注入層、  １６  第２イオン注入層、  １７  ｐ−ｎ接合領域、  １８  第３イオン注入層、  ２２  ゲート酸化膜、  ２４  ゲート電極、  ２５  ゲート、  ２６  第１フォトレジストパターン、  ２７  第２フォトレジストパターン、  ２８  スペーサー、  ３０  水素イオン層、  ３５  水素ガス層、  ４０  金属配線層、  ４１  プリメタル絶縁膜、  ４２  配線、  ５２  カラーフィルタアレイ。 
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2009071308.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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