KR0156117B1 - Method of manufacturing solid state image sensor - Google Patents
Method of manufacturing solid state image sensorInfo
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Abstract
본 발명은 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것으로, 마이크로렌즈 형성과 패드부 오픈이 동시에 이루어지도록 하여 공정을 단순화시킨 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state image pickup device, and simplifies the process by simultaneously forming the microlens and opening the pad unit.
본 발명은 기판상의 소정영역에 포토다이오드, CCD영역, 패드부등으로 이루어진 흑백 CCD를 형성하는 단계와, 상기 흑백 CCD가 형성된 기판 전면에 제1평탄층을 형성하는 단계, 상기 제1평탄층상의 소정영역에 칼라필터층을 형성하는 단계, 기판 전면에 제2평탄층 및 마이크로렌즈층을 형성하는 단계, 상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층상에 리플로우용 포토레지스트층을 형성하는 단계, 상기 리플로우용 포토레지스트층을 선택적으로 노광 및 현상하여 상기 포토다이오드 및 CCD영역 상부에 소정의 포토레지스트패턴을 형성함과 동시에 상기 패드부를 노출시키는 단계, 상기 포토레지스트패턴을 리플로우시키는 단계, 및 전면 에치백을 실시하여 상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층에 상기 포토레지스트패턴이 전사되도록 하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 고체촬상소자의 제조방법을 제공함으로써 전면 에치백시 마이크로렌즈가 형성됨과 동시에 패드부의 오픈이 이루어지도록 하여 공정을 단순화시키고 생산비용을 감소시킨다.The present invention provides a method of forming a black and white CCD comprising a photodiode, a CCD region, and a pad portion in a predetermined region on a substrate, and forming a first flat layer on the entire surface of the substrate on which the black and white CCD is formed. Forming a color filter layer in a region, forming a second flat layer and a microlens layer on the entire surface of the substrate, forming a reflow photoresist layer on the second flat layer and the microlens layer, and for the reflow Selectively exposing and developing a photoresist layer to form a predetermined photoresist pattern on the photodiode and CCD region, exposing the pad portion, reflowing the photoresist pattern, and front etch back. To form a microlens by transferring the photoresist pattern onto the second flat layer and the microlens layer. By providing a method for manufacturing a solid-state image pickup device including a system, the microlenses are formed at the time of the front etch back, and at the same time the pad is opened, thereby simplifying the process and reducing the production cost.
Description
제1도는 종래의 고체촬상소자 제조방법을 도시한 공정순서도.1 is a process flowchart showing a conventional method for manufacturing a solid state image pickup device.
제2도는 본 발명의 일실시예에 의한 고체촬상소자 제조방법을 도시한 공정순서도.2 is a process flowchart showing a method of manufacturing a solid state image pickup device according to an embodiment of the present invention.
제3도는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고체촬상소자 제조방법을 도시한 공정 순서도.3 is a process flowchart showing a method of manufacturing a solid state image pickup device according to another embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
1 : 포토다이오드 2 : VCCD1: photodiode 2: VCCD
3 : 차폐층 4 : 패시베이션막3: shielding layer 4: passivation film
5 : 패드부 6 : 흑색 CCD칩5: pad portion 6: black CCD chip
7 : 제1평탄층 8 : 제1염색층7: first flat layer 8: first dye layer
9 : 제2염색층 10 : 제3염색층9: second dye layer 10: third dye layer
11 : 제2평탄층 및 마이크로렌즈층 12 : 딥UV노광11: second flat layer and microlens layer 12: deep UV exposure
13 : 리플로우용 포토레지스트패턴 14 : 리플로우된 포토레지스트패턴13 photoresist pattern for reflow 14 reflowed photoresist pattern
15 : 전면 에치백 16 : 마이크로렌즈15: front etch back 16: microlens
22 : 리플로우용 포토레지스트패턴 23 : 리플로우된 포토레지스트패턴22: photoresist pattern for reflow 23: reflowed photoresist pattern
24 : 제1포토레지스트층 25 : 제2포토레지스트층24: first photoresist layer 25: second photoresist layer
본 발명은 고체촬상소자(CCD:Charge Coupled Device)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 마이클로렌즈 형성과 동시에 패드를 오픈시킴으로서 공정을 단순화시킨 고체촬상소자의 제조방법에 과한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a charge coupled device (CCD), and more particularly, to a method of manufacturing a solid state imaging device which simplifies the process by opening a pad at the same time as forming a Michael lens.
종래의 고체촬상소자 제조방법을 제1도를 참조하여 설명하면 다음과 같다.Referring to FIG. 1, a conventional solid state image pickup device manufacturing method is as follows.
먼저, 제1도(a)에 도시된 바와 같이 포토다이오드(1)과 VCCD(Vertical CCD)(2)이 소정영역에 형성된 기판상의 상기 VCCD(2)영역 상부에 금속차폐층(3)을 형성하고, 기판 전면에 패시베이션막(4)을 형성한 후, 상기 패시베이션막의 소정부분을 선택적으로 식각한 다음 이 식각된 부분에 패드부(5)를 형성함으로써 흑백 CCD칩(6)을 형성한 후, 기판 전면에 제1평탄층(7)을 형성한다.First, as shown in FIG. 1A, a metal shielding layer 3 is formed on the VCCD 2 region on a substrate on which a photodiode 1 and a vertical CCD 2 are formed in a predetermined region. After the passivation film 4 is formed on the entire surface of the substrate, a predetermined portion of the passivation film is selectively etched, and then the pad portion 5 is formed on the etched portion to form the black and white CCD chip 6. The first flat layer 7 is formed on the entire surface of the substrate.
이어서 제1평탄층(7) 상부에 제1염색층(8), 제2염색층(9), 제3염색층(10)을 소정영역에 각각 염색 및 고착공정을 통해 형성한 후, 그 전면에 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)으로서 딥UV(deep Ultra Violet)용 포토레지스트층을 형성한 다음, 소정의 마스크(30)를 이용하여 상기 패드부(5) 영역의 제2평탄층 및 마이크로렌즈층을 선택적으로 노광 및 현상한다.Subsequently, the first dyeing layer 8, the second dyeing layer 9, and the third dyeing layer 10 are formed on the first flat layer 7 through dyeing and fixing processes in predetermined regions, respectively, and then the front surface thereof. After forming a photoresist layer for deep ultra violet (UV) as the second planar layer and the microlens layer 11, the second planar layer in the pad portion 5 region using a predetermined mask 30 And the microlens layer is selectively exposed and developed.
이어서 제1도(b)에 도시된 바와 같이 기판 전면에 리플로우(reflow)용 포토레지스트층을 형성한 후, 이를 선택적으로 노광 및 현상하여 소정의 리플로우용 포토레지스트패턴(13)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a reflow photoresist layer is formed on the entire surface of the substrate, and then selectively exposed and developed to form a predetermined reflow photoresist pattern 13. .
이어서 제1도(c)에 도시된 바와 같이 상기 리플로우용 포토레지스트패턴(13)을 리플로우하여 반구형의 포토레지스트패턴(14)을 형성한 후, 제1도 (d)에 도시된 바와 같이 전면 백 에치(back etch)를 행하여 상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)으로 최종 마이크로렌즈(16)를 형성하고, 패드부상부의 제1평탄층(7)을 제거하여 패드부(5)를 노출시킨다.Subsequently, as shown in FIG. 1C, the reflow photoresist pattern 13 is reflowed to form a hemispherical photoresist pattern 14, and as shown in FIG. 1D. The entire back etch is performed to form a final microlens 16 using the second flattening layer and the microlens layer 11, and the first flattening layer 7 on the pad portion is removed to form the pad portion 5. Expose
상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)을 이루는 딥UV용 포토레지스트와 리플로우용 포토레지스트는 식각비율이 1:1인데, 최종 마이크로렌즈(16)의 곡률을 줄이기 위해서는 상기 비율을 딥UV용 포토레지스트쪽이 높은 쪽으로 식각을 행한다.The deep UV photoresist and the reflow photoresist constituting the second flat layer and the microlens layer 11 have an etching ratio of 1: 1, and the ratio of the deep UV photoresist is deep UV to reduce the curvature of the final microlens 16. The photoresist for etching is etched upward.
상기와 같이 형성되는 고체촬상소자는 마이크로렌즈를 통해 들어온 빛이 각각의 칼라필터층(8, 9, 10) 및 평탄층(7, 11)을 거쳐 포토다이오드(1)에 집속되며 여기서 빛은 전하로 변환되어 VCCD(2)로 이송되고, 이 이송된 전하가 다시 HCCD(Horizontal Charge Coupled Device)(도시되지 않음)로 순차적으로 이송되고 플로팅 확산영역(f-loating diffusion)(도시되지 않음)을 거쳐 증폭기에서 증폭되어 출력단자를 통해 영상이 재현되게 된다.In the solid-state imaging device formed as described above, light entering through the microlens is focused on the photodiode 1 through each of the color filter layers 8, 9 and 10 and the flat layers 7 and 11, wherein the light is charged as a charge. Converted and transferred to the VCCD (2), the transferred charge is sequentially transferred back to a Horizontal Charge Coupled Device (HCCD) (not shown) and passed through a f-loating diffusion (not shown) It is amplified at and the image is reproduced through the output terminal.
그러나 상술한 종래의 고체촬상소자의 제조방법에 있어서는 딥UV용 포토레지스트를 상용함에 따른 별도의 딥UV용 노광기를 설치해야 하므로 생산투자비용이 증대되며, 패드부위의 오픈공정을 위한 별도의 사진공정이 추가되므로 역시 생산비용이 증대되는 문제가 있다.However, in the above-described method of manufacturing a solid-state image pickup device, a separate deep UV exposure apparatus must be installed in accordance with the use of a deep UV photoresist, thereby increasing production investment cost, and a separate photo process for opening a pad portion. Since this is added, there is also a problem that the production cost is increased.
본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위한 것으로, 마이크로렌즈 형성과 패드부 오픈이 동시에 이루어질 수 있도록 함으로써 공정을 단순화시킬 수 있는 고체촬상소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-described problem, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a solid state image pickup device, which can simplify the process by allowing microlens formation and pad opening to be performed at the same time.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체촬상소자 제조방법은 기판상의 소정영역에 포토다이오드, CCD영역, 패드부등으로 이루어진 흑백 CCD를 형성하는 단계와, 상기 흑백 CCD가 형성된 기판 전면에 제1평탄층을 형성하는 단계, 상기 제1평탄층상의 소정영역에 칼라필터층을 형성하는 단계, 기판 전면에 제2평탄층 및 마이크로렌즈층을 형성하는 단계, 상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층상에 리플로우용 포토레지스트층을 형성하는 단계, 상기 리플로우용 포토레지스트층을 선택적으로 노광 및 현상하여 상기 포토다이오드 및 CCD영역 상부에 소정의 포토레지스트패턴을 형성함과 동시에 상기 패드부를 노출시키는 단계, 상기 포토레지스트패턴을 리플로우시키는 단계, 및 전면 백에치를 실시하여 상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층에 상기 포토레지스트패턴이 전사되도록 하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.A solid-state imaging device manufacturing method of the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a black and white CCD consisting of a photodiode, a CCD region, a pad portion, etc. in a predetermined region on the substrate, and a first flat layer on the entire substrate on which the monochrome CCD is formed Forming a color filter layer in a predetermined area on the first flat layer, forming a second flat layer and a microlens layer on the entire surface of the substrate, and reflowing on the second flat layer and the microlens layer. Forming a photoresist layer, selectively exposing and developing the reflow photoresist layer to form a predetermined photoresist pattern on the photodiode and CCD region, and simultaneously exposing the pad portion; Reflowing the pattern, and performing a front back etch on the photoresist to the second flat layer and the microlens layer. To ensure that the pattern is transferred comprises the step of forming a microlens.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the present invention.
제2도에 본 발명의 일실시예에 의한 고체촬상소자의 제조방법을 공정순서에 따라 도시하였다.2 shows a method of manufacturing a solid state image pickup device according to an embodiment of the present invention in accordance with the process sequence.
먼저, 제2도 (a)에 도시된 바와 같이 포토다이오드(1)와 VCCD(2)가 소정영역에 형성된 기판상의 상기 VCCD(2)영역 상부에 금속차폐층(3)을 형성하고, 기판 전면에 패시베이션막(4)을 형성한 후, 상기 패시베이션막의 소정부분을 선택적으로 식각한 다음 이 식각된 부분에 패드부(5)를 형성함으로써 흑백 CCD칩(6)을 형성한 후, 기판 전면에 제1평탄층(7)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a metal shielding layer 3 is formed over the VCCD 2 region on the substrate where the photodiode 1 and the VCCD 2 are formed in a predetermined region. After the passivation film 4 is formed in the substrate, a predetermined portion of the passivation film is selectively etched, and then the pad portion 5 is formed on the etched portion to form the black and white CCD chip 6, and then, One flat layer 7 is formed.
이어서 제1염색층(8), 제2염색층(9), 제3염색층(10)을 상기 제1평탄층(7) 소정영역에 각각 염색 및 고착공정을 통해 형성함으로써 칼라필터층을 형성한 후, 그 전면에 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)을 예컨대 아크릴수지등으로 형성한다.Subsequently, a color filter layer is formed by forming a first dye layer 8, a second dye layer 9, and a third dye layer 10 in the predetermined areas of the first flat layer 7 through dyeing and fixing processes, respectively. After that, the second flattening layer and the microlens layer 11 are formed on the entire surface of the acrylic resin, for example.
제2도 (b)와 같이, 상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)위에 리플로우용 포토레지스트층을 형성하고 이를 선택적으로 노광 및 현상하여 포토다이오드(1) 및 VCCD(2)영역상에 소정의 리플로우용 포토레지스트패턴(22)을 형성함과 동시에 패드부(5)가 노출되도록 한다.As shown in FIG. 2 (b), a reflow photoresist layer is formed on the second flat layer and the microlens layer 11, and selectively exposed and developed on the photodiode (1) and VCCD (2) regions. A predetermined reflow photoresist pattern 22 is formed at the same time so that the pad portion 5 is exposed.
상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)과 리플로우용 포토레지스트패턴(22)의 식각비율이 1.5:1 내지 3:1을 가지도록 제2평탄층 및 마이크로렌즈층과 리플로우용 포토레지스트층의 재료를 선택하여 사용하는 것이 바람직하다.The second flattening layer and the microlens layer 11 and the reflow photoresist pattern 22 may have an etching ratio of 1.5: 1 to 3: 1. It is preferable to select and use the material of the layer.
이어서 제2도 (c)와 같이 상기 리플로우용 포토레지스트패턴(22)을 리플로우시켜 반구형태의 표면을 갖는 패턴(23)으로 만든 다음, 전면 에치백(15)을 실시하여 제2도 (d)와 같이 상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)에 상기 리플로우된 포토레지스트패턴(23)이 전사되도록 함으로써 최종 마이크로렌즈(16)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, the reflow photoresist pattern 22 is reflowed into a pattern 23 having a hemispherical surface, and then the front etch back 15 is applied to FIG. As shown in d), the reflowed photoresist pattern 23 is transferred to the second flat layer and the microlens layer 11 to form a final microlens 16.
이때, 상기 전면 에치백(15)공정시 패드부영역의 리플로우된 포토레지스트패턴(23)을 마스크로 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)과 제1평탄층(7)의 식각이 이루어져 패드부(5)가 오픈되게 된다.In this case, the second flat layer, the microlens layer 11 and the first flat layer 7 are etched using the reflowed photoresist pattern 23 of the pad region in the front etch back 15 process as a mask. The pad part 5 is opened.
다음에 제3도를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 의한 고체촬성소자의 제조방법을 설명한다.Next, a method of manufacturing a solid state imaging device according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
먼저, 제3도 (a)에 도시된 바와 같이 포토다이오드(1)와 VCCD(2)가 소정영역에 형성된 기판상의 상기 VCCD(2)영역 상부에 금속차폐층(3)을 형성하고, 기판 전면에 패시베이션막(4)을 형성한 후, 상기 패시베이션막의 소정부분을 선택적으로 식각한 다음 이 식각된 부분에 패드부(5)를 형성함으로써 흑백 CCD칩(6)을 형성한 후, 기판 전면에 제1평탄층(7)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, a metal shielding layer 3 is formed over the VCCD 2 region on the substrate where the photodiode 1 and the VCCD 2 are formed in a predetermined region, After the passivation film 4 is formed in the substrate, a predetermined portion of the passivation film is selectively etched, and then the pad portion 5 is formed on the etched portion to form the black and white CCD chip 6, and then, One flat layer 7 is formed.
이어서 제1염색층(8), 제2염색층(9), 제3염색층(10)을 상기 제1평탄층(7) 소정영역에 각각 염색 및 고착공정을 통해 형성함으로써 칼라필터층을 형성한 후, 그 전면에 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)을 예컨대 아크릴수지 등으로 형성한 다음, 이 위에 전사용 제1포토레지스트층(24)을 형성하고 이를 선택적으로 노광 및 현상하여 포토다이오드(1) 및 VCCD(2)영역상에 소정의 제1포토레지스트층(24)을 형성한다.Subsequently, a color filter layer is formed by forming a first dye layer 8, a second dye layer 9, and a third dye layer 10 in the predetermined areas of the first flat layer 7 through dyeing and fixing processes, respectively. After that, the second flattening layer and the microlens layer 11 are formed on the entire surface thereof, for example, with acrylic resin or the like, and then the transfer first photoresist layer 24 is formed thereon, and the photodiode is selectively exposed and developed. A predetermined first photoresist layer 24 is formed on the regions (1) and VCCD (2).
이어서 제3도 (b)와 같이 상기 전사용 제1포토레지스트층(24)이 형성된 기판 전면에 전사용 제2포토레지스트층(25)을 형성한 후, 이를 선택적으로 노광 및 현상하여 패드부위만 제거해낸다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (b), the transfer second photoresist layer 25 is formed on the entire surface of the substrate on which the transfer first photoresist layer 24 is formed. Remove it.
이때, 포토다이오드(1) 및 VCCD(2)영역상의 상기 전사용 제2포토레지스트층(25)은 상기 제1포토레지스트층(24)상에 도포되므로 제2포토레지스트층(25)을 따라 그 표면이 평탄하지 않은 굴곡형태를 가지며 형성되게 된다.In this case, the transfer second photoresist layer 25 on the photodiode 1 and VCCD 2 regions is applied on the first photoresist layer 24 and thus along the second photoresist layer 25. The surface is formed to have an uneven curved shape.
이어서 전면 에치백(15)을 실시하게 되면, 제3도 (c)와 같이 포토다이오드(1) 및 VCCD)2)영역상에는 상기 전사용 제1 및 제2포토레지스트층(24, 25)의 패턴형태가 상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)에 전사되어 최종적인 마이크로렌즈(16)가 형성되며, 패드부영역은 제2포토레지스트층(25)을 마스크로 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)과 제1평탄층(7)이 선택적으로 식각되어 패드부(5)가 오픈되게 된다.Subsequently, when the front etch back 15 is applied, the transfer first and second photoresist layers 24 and 25 are patterned on the photodiodes 1 and VCCD 2) regions as shown in FIG. The shape is transferred to the second flat layer and the microlens layer 11 to form a final microlens 16, and the pad portion region is the second flat layer and the microlens using the second photoresist layer 25 as a mask. The layer 11 and the first flattened layer 7 are selectively etched to open the pad part 5.
상기 제2평탄층 및 마이크로렌즈층(11)은 아크릴수지를 사용하여 형성하고, 제1포토레지스트층(24) 및 제2포토레지스트층(25)은 동일한 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.The second flat layer and the microlens layer 11 may be formed using acrylic resin, and the first photoresist layer 24 and the second photoresist layer 25 may be formed using the same material.
이상과 같이 본 발명은 종래의 딥UV용 포토레지스트를 사용하지 않음으로써 별도의 딥UV용 노광기가 불필요하게 되어 생산비용이 감소되며, 전면 에치백시 마이크로렌즈가 형성됨과 동시에 패드부의 오픈공정이 행해지므로 공정이 단순화되고 이에 따라 생산비용이 감소되는 효과를 얻을 수 있다.As described above, the present invention does not use a conventional deep UV photoresist, which eliminates the need for a separate deep UV exposure device, thereby reducing production cost, and simultaneously forming a microlens at the time of front etch back, and simultaneously opening the pad part. Therefore, the process can be simplified and the production cost can be reduced accordingly.
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Legal Events
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