KR100368614B1 - infrared detector device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 적외선검출소자 및 그 제조방법을 개시한다. 이에 의하면, GaAs기판을 사용하기 때문에 GaAs기판 상에 CdTe 재질의 제 1 보호막을 직접 적층하고 그 위에 HgCdTe 재질의 반도체막을 반도체공정에 적용한 얇은 두께로 적층하는 것이 가능하다. 그 결과 본 발명은 두꺼운 적외선검출용 반도체막 상에 제 1 보호막을 적층하고, 사파이어기판과 제 1 보호막을 접착제에 의해 접착하고, 반도체막을 공정에 적용하기 적합한 얇은 두께로 줄이기 위해 연마하는 과정을 생략할 수 있으므로 제조공정을 단순화하고 나아가 양품 수율 향상 및 생산성 향상을 이룩할 수 있다. 또한 표면 변형된 감광막의 제거를 위한 애싱공정을 생략하여 반도체막의 패턴 표면 변형을 방지할 수 있고 나아가 소자의 동작 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.The present invention discloses an infrared detection element and its manufacturing method. According to this, since the GaAs substrate is used, it is possible to directly laminate the first protective film of CdTe material on the GaAs substrate, and to laminate the HgCdTe material semiconductor film on the GaAs substrate with a thin thickness applied to the semiconductor process. As a result, the present invention omits the process of laminating the first protective film on the thick infrared detection semiconductor film, adhering the sapphire substrate and the first protective film with an adhesive, and reducing the semiconductor film to a thin thickness suitable for application to the process. This simplifies the manufacturing process and further improves yield and productivity. In addition, by eliminating the ashing process for removing the surface-deformed photosensitive film, it is possible to prevent the pattern surface deformation of the semiconductor film and further to reduce the operating reliability of the device.
Description
본 발명은 적외선검출(infrared detection)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공정단순화에 따른 양품 수율을 높이면서도 동작 신뢰성을 높이도록 한 적외선검출소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to infrared detection. More particularly, the present invention relates to an infrared detection device and a method of manufacturing the same, which increase operation yield while increasing the yield of a product according to the process simplification.
일반적으로 적외선 카메라에서는 렌즈를 통해 입사된 적외선을 적외선검출소자에 의해 검출하고 전기적인 신호로 변환시킨 뒤 화상을 디스플레이한다. 이러한 특성을 갖는 적외선검출소자는 도 1에 도시된 바와 같이, HgCdTe 재질의 적외선검출용 반도체막(10)이 반도체막(10)의 후면을 보호하기 위한 CdTe 재질의 보호막(20) 상에 위치하고, 보호막(20)이 절연성 에폭시계수지 재질의 접착제(40)에 의해 사파이어 재질의 기판(30)에 부착된다. 반도체막(10)과 보호막(20) 및 접착제(40)가 하나의 동일패턴으로 형성되고, 반도체막(10)의 일부분 상에 반도체막(10)의 수광부를 보호하기 위한 CdTe 재질의 보호막(50)이 위치하고, 보호막(20)을 사이에 두고 이격하며 상기 반도체막(10)의 패턴 상에 도전성 금속배선(60)이 형성된다. 보호막(50) 상에 적외선의 반사를 방지하기 위한 ZnS 재질의 비반사막(70)이 위치한다.In general, an infrared camera detects an infrared ray incident through a lens by an infrared detector, converts it into an electrical signal, and displays an image. As shown in FIG. 1, the infrared detection device having such a property is located on the protective film 20 made of CdTe material for protecting the rear surface of the semiconductor film 10, wherein the infrared film semiconductor layer 10 made of HgCdTe material is provided. The protective film 20 is attached to the sapphire substrate 30 by an adhesive epoxy resin 40. The semiconductor film 10, the protective film 20, and the adhesive 40 are formed in the same pattern, and the protective film 50 made of CdTe material for protecting the light receiving portion of the semiconductor film 10 on a portion of the semiconductor film 10. ) Is spaced apart from each other with the passivation layer 20 interposed therebetween, and the conductive metal wiring 60 is formed on the pattern of the semiconductor layer 10. A non-reflective film 70 made of ZnS material is disposed on the protective film 50 to prevent reflection of infrared rays.
이와 같이 구성된 적외선검출소자의 경우, 금속배선(60)과 IC칩(도시 안됨)의 해당 본딩패드가 도전성 본딩와이어(도시 안됨)에 의해 전기적으로 연결된 상태에서 본딩와이어를 거쳐 적외선검출소자에 바이어스가 인가되고 비반사막(70)으로 적외선이 조사되면, 반도체막(10)에서 적외선을 수광하여 전적외선 신호로 변환시켜 주는 방식으로 소자가 구동한다.In the infrared detection device configured as described above, a bias is applied to the infrared detection device via the bonding wire in a state in which the metal wire 60 and the corresponding bonding pad of the IC chip (not shown) are electrically connected by conductive bonding wires (not shown). When the infrared light is applied to the non-reflective film 70, the device is driven in such a manner that the semiconductor film 10 receives the infrared light and converts the infrared light into an all-infrared signal.
종래의 적외선검출소자의 제조방법을 도 2 내지 도 을 참조하여 살펴보면, 먼저 도 2에 도시된 바와 같이, 예를 들어 900μm 두께를 갖는 HgCdTe 재질의 적외선검출용 반도체막(10)을 준비한 후 반도체막(10)의 두께(T1)가 700μm로 될 때까지 반도체막(10)의 후면(11)을 연마한다. 그런 다음에 반도체막(10)의 후면(11) 상에 반도체막(10)의 후면을 보호하기 위한 CdTe 재질의 보호막(20)을 2000Å 정도의 두께로 적층한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 보호막(20)의 적층이 완료되고 나면, 반도체막(10)과는 별도로 미리 준비하여 둔 사파이어 재질의 기판(30) 상에 예를 들어 에폭시계 수지와 같은 절연성 접착제(40)에 의해 보호막(20)을 접착한다. 이어서 반도체막(10)의 두께(T2)가 반도체공정에 적용하기 적합한 두께, 예를 들어 15∼18μm로 될 때까지 반도체막(10)의 전면을 경면 연마한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 반도체막(10)의 경면 연마가 완료되고 나면, 반도체막(10) 상에 예를 들어 감광막(PR)을 코팅하고 이를 형성하고자 하는 반도체막(10)의 패턴 상에만 위치하는 패턴으로 형성하고 이를 마스크로 이용하여 반도체막(10)과 보호막(20)을 그 아래의 접착제(40)가 노출될 때까지 습식식각함으로써 반도체막(10)의 패턴을 이격하여 형성한다. 이때, 반도체막(10)의 패턴의 상측 모서리가 직각 형태를 나타낸다. 한편, 설명의 편의상 도면에서 반도체막(10)의 패턴이 2개만 있는 것으로 도시되어 있으나 실제로는 이보다 훨씬 많이 존재함은 당연하다. 도 5에 도시된 바와 같이, 반도체막(10)의 패턴이 형성되고 나면, 감광막(PR)의 패턴을 마스크로 이용하여 노출된 부분의 접착제(40)를 그 아래의 기판(30)이 노출될 때까지 건식식각한다. 여기서, 감광막(PR)의 패턴은 접착제(40)의 건식식각을 진행하는 동안에 그 두께가 얇아지더라도 반도체막(10)의 표면 변형을 충분히 방지할 수 있지만 남은 감광막의 패턴이 변형된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 접착제(40)의 식각이 완료되고 나면, 남은 감광막을 제거하는 건식 식각공정중의 하나인 애싱(ashing) 공정을 이용하여 반도체막(10) 상의 변형된 감광막의 패턴을 완전히 제거한다. 도 7에 도시된 바와 같이, 감광막의 애싱공정이 완료되고 나면, 아무런 마스크를 사용하지 않고 반도체막(10)의 패턴을 습식식각하여 반도체막(10)의 패턴의 상측 모서리를 직각형태에서 라운드(round) 형태로 변형시키면서 반도체막(10)의 패턴을 15∼18μm에서 8∼10μm으로의 두께로 줄인다. 이는 반도체막(10)의 패턴을 확대하고 아울러 반도체막(10)의 패턴 직각 모서리에서 금속배선(60)의 끊어짐이 발생하는 것을 방지하기 위함이다. 도 8에 도시된 바와 같이, 반도체막(10)의 패턴 상측 모서리가 라운드형태로 이루어지고 나면, 반도체막(10)의 패턴을 포함한 기판(30) 상에 CdTe 재질의 절연 보호막(50)을 2000Å 정도의 두께로 적층한다. 그런 다음 사진식각공정을 이용하여 반도체막(10)의 패턴 상의 일부분, 즉 수광부를 위한 부분 상에만 보호막(50)의 패턴을 남기고 나머지 부분의 보호막을 그 아래의 반도체막(10)의 패턴을 노출시킨다. 도 9에 도시된 바와 같이, 보호막(50)의 패턴이 형성되고 나면, 리프트오프(lift-off) 공정을 이용하여 금속배선(60)을 보호막(50)을 사이에 두고 이격하며 반도체막(10)의 패턴과 기판(30)의 일부분 상에 형성한다. 여기서, 금속배선(60)은 하층으로부터 상층으로 가면서 Ti층과 Ni층과 Au층이 각각 500Å, 500Å, 5000Å의 두께로 적층된 적층구조를 가질 수도 있다. 금속배선(60)의 형성이 완료되고 나면, 보호막(50)과 금속배선(60) 상에 ZnS 재질의 비반사막(70)을 1.2μm의 두께로 적층한다. 마지막으로 사진식각공정을 이용하여 보호막(50) 상에만 비반사막(70)을 남기고 나머지 부분의 비반사막을 모두 제거하여 도 1의 적외선검출소자를 완성한다.Referring to FIG. 2 to FIG. 2, a method for manufacturing a conventional infrared detection device is prepared, as shown in FIG. 2, after preparing a semiconductor film 10 for infrared detection of HgCdTe material having a thickness of 900 μm, for example. The rear surface 11 of the semiconductor film 10 is polished until the thickness T1 of (10) becomes 700 µm. Thereafter, a protective film 20 made of CdTe material for protecting the rear surface of the semiconductor film 10 is laminated on the rear surface 11 of the semiconductor film 10 to a thickness of about 2000 GPa. As shown in FIG. 3, after lamination of the protective film 20 is completed, an insulating adhesive such as, for example, an epoxy resin is formed on the sapphire substrate 30 prepared in advance separately from the semiconductor film 10. The protective film 20 is bonded by 40. Subsequently, the entire surface of the semiconductor film 10 is mirror polished until the thickness T2 of the semiconductor film 10 becomes a thickness suitable for application to a semiconductor process, for example, 15 to 18 µm. As shown in FIG. 4, after the mirror polishing of the semiconductor film 10 is completed, for example, the photoresist film PR is coated on the semiconductor film 10, and the pattern image of the semiconductor film 10 to be formed is formed. The semiconductor layer 10 and the protective layer 20 are wet-etched until the adhesive 40 underneath is exposed by using a pattern positioned only in the pattern and using the mask as a mask to separate the pattern of the semiconductor layer 10. . At this time, the upper edge of the pattern of the semiconductor film 10 shows a right angle shape. Meanwhile, for convenience of description, although only two patterns of the semiconductor film 10 are illustrated in the drawings, it is natural that much more exists than this. As shown in FIG. 5, after the pattern of the semiconductor film 10 is formed, the substrate 30 below the exposed portion of the adhesive 40 is exposed using the pattern of the photoresist film PR as a mask. Dry etch until Here, the pattern of the photosensitive film PR may sufficiently prevent surface deformation of the semiconductor film 10 even though the thickness thereof becomes thin during the dry etching of the adhesive 40, but the pattern of the remaining photosensitive film is deformed. As shown in FIG. 6, after the etching of the adhesive 40 is completed, the pattern of the modified photoresist film on the semiconductor film 10 using an ashing process, which is one of dry etching processes to remove the remaining photoresist film. Remove it completely. As shown in FIG. 7, after the ashing process of the photoresist film is completed, the pattern of the semiconductor film 10 is wet-etched without using any mask to round the upper edges of the pattern of the semiconductor film 10 in a right angle shape. The pattern of the semiconductor film 10 is reduced to a thickness from 15 to 18 µm to 8 to 10 µm while being deformed into a round shape. This is to enlarge the pattern of the semiconductor film 10 and to prevent the breakage of the metal wire 60 from occurring at the corners of the pattern of the semiconductor film 10. As shown in FIG. 8, after the upper edges of the pattern of the semiconductor film 10 have a round shape, the insulating protective film 50 made of CdTe is placed on the substrate 30 including the pattern of the semiconductor film 10. Laminate to a thickness of about. Then, using the photolithography process, the pattern of the protective film 50 is left only on a portion of the pattern of the semiconductor film 10, that is, the portion for the light receiving portion, and the protective film of the remaining portion is exposed to the pattern of the semiconductor film 10 below it. Let's do it. As shown in FIG. 9, after the pattern of the passivation layer 50 is formed, the semiconductor layer 10 is spaced apart from the metal wiring 60 with the passivation layer 50 interposed therebetween by using a lift-off process. ) And a portion of the substrate 30. Here, the metal wire 60 may have a laminated structure in which the Ti layer, the Ni layer, and the Au layer are stacked in thicknesses of 500 kV, 500 kV, and 5000 kV, respectively, from the lower layer to the upper layer. After the formation of the metal wiring 60 is completed, a non-reflective film 70 made of ZnS material is laminated on the protective film 50 and the metal wiring 60 to a thickness of 1.2 μm. Finally, by using the photolithography process, the anti-reflection film 70 is left only on the protective film 50 and all of the remaining non-reflection film is removed to complete the infrared detection device of FIG. 1.
그런데, 종래의 적외선검출소자의 제조방법에서는 반도체막(10)의 공급처로부터 구입할 당시의 반도체막(10)이 900μm의 두꺼운 두께를 갖고 있기 때문에 반도체막(10)의 후면에 보호막(20)을 적층하기 전에 반도체막(10)을 900μm에서 700μm로 얇게 만들기 위해 반도체막(10)의 후면을 연마하여야 하고, 또한 반도체막(10)을 접착제(40)에 의해 기판(30)에 부착한 후에 반도체막(10)을 700μm에서 15∼18μm로 얇게 만들기 위해 반도체막(10)의 전면을 경면 연마하여야 한다. 이로써 종래에는 반도체공정에 적용하기에 적합한 두께, 예를 들어 15∼18μm로 얇은 반도체막(10)이 접착제(40)에 의해 기판(30) 상에 접착된 구조를 형성하기까지 제조공정이 매우 복잡하고 아울러 최초의 두꺼운 반도체막(10)을 원하는 두께로 얇게 연마하는데 많은 공정시간이 소요되므로 적외선검출소자의 생산성 향상에 한계를 가져온다.By the way, in the conventional method of manufacturing the infrared detection element, since the semiconductor film 10 at the time of purchase from the supplier of the semiconductor film 10 has a thickness of 900 μm, the protective film 20 is laminated on the rear surface of the semiconductor film 10. The back side of the semiconductor film 10 must be polished to thin the semiconductor film 10 from 900 μm to 700 μm before the semiconductor film 10 is adhered to the substrate 30 by the adhesive 40. The entire surface of the semiconductor film 10 should be mirror polished to make (10) thin from 700 µm to 15 to 18 µm. As a result, the manufacturing process is very complicated until a thin semiconductor film 10 having a thickness suitable for application to a semiconductor process, for example, 15 to 18 μm, is formed on the substrate 30 by the adhesive 40. In addition, it takes a lot of processing time to thin the first thick semiconductor film 10 to a desired thickness, which brings a limitation in improving the productivity of the infrared detection device.
더욱이 접착제(40)의 불필요한 부분을 건식식각하는 동안에 반도체막(10)의 패턴 상에 위치한 감광막의 패턴이 변형하기 쉬우므로 건식식각이 완료된 후일지라도 반도체막(10)의 패턴 표면 상에 일부 잔존물의 형태로 남아 있는데 이러한 경우에는 후속공정에서 잔존물에 의한 후속공정의 불량발생 및 소자의 신뢰성 저하를 방지하기 위해 후속공정의 진행 전에 감광막의 제거공정인 애싱공정을 진행함으로써 감광막의 패턴을 완전히 제거할 수 있지만 반도체막(10)의 패턴 표면특성이 변형된다. 결국, 전체 제조공정을 복잡하게 할 뿐만 아니라 적외선검출소자의 동작 신뢰성을 저하시킨다.Furthermore, during dry etching of unnecessary portions of the adhesive 40, the pattern of the photoresist film located on the pattern of the semiconductor film 10 is easily deformed, so that even after dry etching is completed, some residues on the pattern surface of the semiconductor film 10 are removed. In this case, the pattern of the photoresist film can be completely removed by proceeding the ashing process, which is the removal process of the photoresist film, before the subsequent process, in order to prevent the failure of the subsequent process due to the residue and the deterioration of the reliability of the device. However, the pattern surface characteristics of the semiconductor film 10 are deformed. As a result, not only the entire manufacturing process is complicated, but also the operation reliability of the infrared detection element is lowered.
따라서, 본 발명의 목적은 전체 공정을 단순화하고 그에 따른 양품 수율 향상과 생산성 향상을 이룩하도록 한 적외선검출소자의 제조방법을 제공하는데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing an infrared detection device which simplifies the entire process and thereby improves yield and productivity.
본 발명의 다른 목적은 반도체막의 표면변형을 방지하여 소자의 동작 신뢰성향상을 이룩하도록 한 적외선검출소자의 제조방법을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing an infrared detection device which prevents surface deformation of a semiconductor film to achieve operational reliability of the device.
도 1은 종래 기술에 의한 적외선검출소자를 나타낸 단면도.1 is a cross-sectional view showing an infrared detection device according to the prior art.
도 2 내지 도 9는 종래 기술에 의한 적외선검출소자의 제조방법을 나타낸 공정도.2 to 9 is a process chart showing a manufacturing method of the infrared detection device according to the prior art.
도 10은 본 발명에 의한 적외선검출소자를 나타낸 단면도.10 is a cross-sectional view showing an infrared detection device according to the present invention.
도 11 내지 도 14는 본 발명에 의한 적외선검출소자의 제조방법을 나타낸 공정도.11 to 14 is a process chart showing a manufacturing method of the infrared detection device according to the present invention.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 적외선검출소자는Infrared detection device according to the present invention for achieving the above object
기판;Board;
상기 기판의 일부분 상에 형성된 제 1 보호막;A first passivation layer formed on a portion of the substrate;
상기 제 1 보호막 상에 동일 패턴으로 형성되며 라운드 형태의 상측 모서리를 갖는 적외선검출용 반도체막;An infrared detection semiconductor film formed on the first passivation layer in the same pattern and having a rounded upper edge;
상기 반도체막의 일부분 상에 형성된 제 2 보호막;A second passivation film formed on a portion of the semiconductor film;
상기 제 2 보호막을 사이에 두고 이격하며 상기 반도체막의 패턴 상에 형성된 금속배선; 그리고A metal wiring spaced apart from each other with the second passivation layer therebetween and formed on the pattern of the semiconductor film; And
상기 제 2 보호막 상에 형성된 비반사막을 포함하는 것을 특징으로 한다.And an anti-reflective film formed on the second protective film.
바람직하게는 상기 기판이 실리콘기판으로 이루어질 수 있거나, 화합물반도체기판, 더욱 바람직하게는 GaAs 재질의 기판으로 이루어질 수 있다.Preferably, the substrate may be made of a silicon substrate, or may be made of a compound semiconductor substrate, more preferably a substrate made of GaAs.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 적외선검출소자의 제조방법은Method of manufacturing an infrared detection device according to the present invention for achieving the above object
기판 상에 제 1 보호막을 적층하고 그 위에 적외선검출용 반도체막을 적층하는 단계;Stacking a first protective film on the substrate and stacking an infrared detection semiconductor film thereon;
상기 반도체막과 제 1 보호막을 동일 패턴으로 형성하는 단계;Forming the semiconductor film and the first passivation film in the same pattern;
상기 반도체막의 패턴의 상측 모서리를 라운드 형태로 형성하는 단계;Forming upper corners of the pattern of the semiconductor film in a round shape;
상기 반도체막의 패턴 일부분 상에 제 2 보호막을 형성하는 단계;Forming a second passivation film on a portion of the pattern of the semiconductor film;
상기 제 2 보호막을 사이에 두고 이격하며 상기 반도체막의 패턴 표면 상에 금속배선을 형성하는 단계; 그리고Forming a metal wiring on the pattern surface of the semiconductor film with the second passivation layer spaced apart therebetween; And
상기 제 2 보호막 상에 비반사막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.And forming an antireflective film on the second passivation film.
바람직하게는 상기 기판으로서 실리콘기판을 사용할 수 있지만, 화합물반도체기판, 더욱 바람직하게는 GaAs 재질의 기판을 사용할 수 있다.Preferably, a silicon substrate can be used as the substrate, but a compound semiconductor substrate, more preferably a GaAs substrate, can be used.
따라서 본 발명에 의하면 GaAs기판을 사용하기 때문에 GaAs기판 상에 CdTe 재질의 제 1 보호막을 직접 적층하고 그 위에 HgCdTe 재질의 반도체막을 반도체공정에 적용한 얇은 두께로 적층하는 것이 가능하다. 그 결과 본 발명은 두꺼운 적외선검출용 반도체막 상에 제 1 보호막을 적층하고, 사파이어기판과 제 1 보호막을 접착제에 의해 접착하고, 반도체막을 공정에 적용하기 적합한 얇은 두께로 줄이기 위해 연마하는 과정을 생략할 수 있으므로 제조공정을 단순화하고 나아가 양품 수율 향상 및 생산성 향상을 이룩할 수 있다. 또한 표면 변형된 감광막의 제거를 위한 애싱공정을 생략하여 반도체막의 패턴 표면 변형을 방지할 수 있고 나아가 소자의 동작 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.Therefore, according to the present invention, since the GaAs substrate is used, the first protective film of CdTe material may be directly stacked on the GaAs substrate, and the HgCdTe semiconductor film may be laminated on the GaAs substrate to a thin thickness applied to the semiconductor process. As a result, the present invention omits the process of laminating the first protective film on the thick infrared detection semiconductor film, adhering the sapphire substrate and the first protective film with an adhesive, and reducing the semiconductor film to a thin thickness suitable for application to the process. This simplifies the manufacturing process and further improves yield and productivity. In addition, by eliminating the ashing process for removing the surface-deformed photosensitive film, it is possible to prevent the pattern surface deformation of the semiconductor film and further to reduce the operating reliability of the device.
이하, 본 발명에 의한 적외선검출소자 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.Hereinafter, an infrared detector and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure and the same operation | movement as a conventional part.
도 10은 본 발명에 의한 적외선검출소자를 나타낸 단면도이고, 도 11 내지 도 14는 본 발명에 의한 적외선검출소자의 제조방법을 나타낸 공정도이다.10 is a cross-sectional view showing an infrared detection device according to the present invention, Figures 11 to 14 is a process chart showing a manufacturing method of the infrared detection device according to the present invention.
도 10을 참조하면, 본 발명의 적외선검출소자에서는 화합물반도체기판, 예를 들어 GaAs 재질의 기판(100) 상의 일부분 상에 CdTe 재질의 제 1 보호막(110)이 형성되고, 제 1 보호막(110) 상에 HgCdTe 재질의 적외선검출용 반도체막(120)이 동일 패턴으로 형성되며 그 상측 모서리가 라운드 형태를 이룬다. 반도체막(120)의 일부분 상에 CdTe 재질의 제 2 보호막(150)이 형성되고, 제 2 보호막(150)을 사이에 두고 이격하며 반도체막(120)의 패턴 상에 금속배선(160)이 형성되고, 제 2 보호막(150) 상에 비반사막(170)이 형성된다.Referring to FIG. 10, in the infrared detection device of the present invention, a first protective film 110 of CdTe material is formed on a portion of a compound semiconductor substrate, for example, a GaAs material substrate 100, and the first protective film 110. The infrared detection semiconductor film 120 of HgCdTe material is formed in the same pattern on the upper edge of the HgCdTe material. A second passivation layer 150 made of CdTe material is formed on a portion of the semiconductor layer 120, and the metal line 160 is formed on the pattern of the semiconductor layer 120 while being spaced apart with the second passivation layer 150 interposed therebetween. The antireflective film 170 is formed on the second passivation film 150.
이와 같이 구성된 적외선검출소자의 제조방법을 도 11 내지 도 13을 참조하여 설명하면, 먼저 도 11에 도시된 바와 같이, 화합물반도체기판, 예를 들어 GaAs 재질의 기판(100) 상에 MBE(molecular beam epitaxy) 공정에 의해 CdTe 재질의 제 1 보호막(110)을 4∼10μm의 두께로 적층하고 난 후 시간적인 지체없이 제 1 보호막(110) 상에 HgCdTe 재질의 적외선검출용 반도체막(120)을 8∼12μm의 두께로 적층한다. 물론, 기판(100) 상에 제 1 보호막(110)과 반도체막(120)을 적층하는 제조공정을 단축하기 위해서는 제 1 보호막(110)과 반도체막(120)이 미리 적층된 기판(100)을 제조공정 이전에 별도로 준비하여 공정에 바로 투입할 수 있을 것이다.11 to 13, the method for manufacturing the infrared detector configured as described above will be described first with reference to FIGS. 11 and 13. On the compound semiconductor substrate, for example, a substrate 100 made of GaAs, a molecular beam is provided. After stacking the first protective film 110 made of CdTe material to a thickness of 4 to 10 μm by an epitaxy process, the infrared detection semiconductor film 120 made of HgCdTe material is formed on the first protective film 110 without delay. It is laminated at a thickness of ˜12 μm. Of course, in order to shorten the manufacturing process of laminating the first passivation layer 110 and the semiconductor film 120 on the substrate 100, the substrate 100 on which the first passivation layer 110 and the semiconductor film 120 are previously laminated is formed. It can be prepared separately before the manufacturing process and put directly into the process.
따라서, 본 발명은 종래와는 달리 두꺼운 반도체막(10)의 후면을 연마하고 반도체막의 후면 상에 보호막을 적층하고 보호막을 접착제에 의해 기판에 부착한후 반도체막의 전면을 경면 연마하면서 얇게 만드는 공정을 모두 생략할 수 있다. 이는 공정단순화에 따른 소자의 양품 수율을 높일 수 있고, 공정시간의 단축에 따른 생산성 향상을 가능하게 한다.Therefore, the present invention, unlike the prior art, the process of polishing the back of the thick semiconductor film 10, laminating a protective film on the back of the semiconductor film and attaching the protective film to the substrate with an adhesive and then thinning the surface of the semiconductor film while mirror polishing All can be omitted. This can increase the yield of the device according to the process simplification, it is possible to improve the productivity by shortening the process time.
도 12에 도시된 바와 같이, 반도체막(120)의 적층이 완료되고 나면, 반도체막(120) 상에 식각마스크로서 감광막(PR)을 코팅하고 이를 형성하고자 하는 반도체막(120)의 패턴에 위치하는 감광막의 패턴으로 형성한다. 그런 다음 감광막의 패턴을 마스크로 이용하여 반도체막(120)과 제 1 보호막(110)을 그 아래의 기판(100)이 노출될 때까지 습식식각함으로써 반도체막(120)의 패턴을 이격하여 형성한다. 이때, 반도체막(120)의 패턴의 상측 모서리가 직각 형태를 나타낸다. 한편, 설명의 편의상 도면에서 반도체막(10)의 패턴이 2개만 있는 것으로 도시되어 있으나 실제로는 이보다 훨씬 많이 존재함은 당연하다.As shown in FIG. 12, after the stacking of the semiconductor film 120 is completed, the photoresist film PR is coated on the semiconductor film 120 as an etching mask and positioned on the pattern of the semiconductor film 120 to be formed. It forms in the pattern of the photosensitive film | membrane. Then, using the pattern of the photosensitive film as a mask, the semiconductor film 120 and the first protective film 110 is wet-etched until the substrate 100 below it is exposed to form a pattern of the semiconductor film 120 spaced apart. . At this time, the upper edge of the pattern of the semiconductor film 120 shows a right angle shape. Meanwhile, for convenience of description, although only two patterns of the semiconductor film 10 are illustrated in the drawings, it is natural that much more exists than this.
따라서, 본 발명은 종래와 달리 접착제를 선택적으로 건식식각하는 공정을 생략할 수 있고 또한 접착제의 건식식각 때에 반도체막의 패턴 일부분 상에 잔존하던 변형된 감광막을 제거하기 위한 애싱공정공정을 생략할 수 있다. 이는 공정단순화에 따른 양품 수율을 높일 수 있고 공정시간 단축에 따른 생산성 향상을 가능하게 한다. 또한 애싱공정 때에 발생하는 반도체막의 패턴의 표면 변형을 방지하여 소자의 동작 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.Therefore, the present invention can omit the step of selectively dry etching the adhesive, unlike the prior art, and also the ashing step of removing the deformed photoresist film remaining on the pattern portion of the semiconductor film during the dry etching of the adhesive. . This can increase the yield of the product according to the process simplification and improve the productivity by reducing the process time. In addition, the surface deformation of the pattern of the semiconductor film generated during the ashing step can be prevented, thereby reducing the operational reliability of the device.
도 13에 도시된 바와 같이, 반도체막(120)의 패턴이 형성되고 나면, 아무런 마스크를 사용하지 않고 반도체막(120)의 패턴을 습식식각하여 반도체막(120)의 패턴의 상측 모서리를 직각형태에서 라운드(round) 형태로 변형시킨다. 이는 반도체막(120)의 패턴을 확대하고 아울러 반도체막의 패턴 직각 모서리에서 금속배선(160)의 끊어짐이 발생하는 것을 방지하기 위함이다.As shown in FIG. 13, after the pattern of the semiconductor film 120 is formed, the upper edge of the pattern of the semiconductor film 120 is orthogonal by wet etching the pattern of the semiconductor film 120 without using any mask. Transform into a round shape at. This is to enlarge the pattern of the semiconductor film 120 and to prevent the breakage of the metal wire 160 from occurring at right angles of the pattern of the semiconductor film.
도 14에 도시된 바와 같이, 반도체막(120)의 패턴 상측 모서리가 라운드형태로 이루어지고 나면, 반도체막(120)의 패턴을 포함한 기판(100) 상에 CdTe 재질의 제 2 보호막(150)을 2000Å 정도의 두께로 적층한다. 그런 다음 사진식각공정을 이용하여 반도체막(120)의 패턴 상의 일부분, 즉 수광부를 위한 부분 상에만 보호막(150)의 패턴을 남기고 나머지 부분의 보호막을 식각하여 그 아래의 반도체막(120)의 패턴을 노출시킨다. 이어서 보호막(150)의 패턴이 형성되고 나면, 리프트오프 공정을 이용하여 금속배선(160)을 보호막(150)을 사이에 두고 이격하며 반도체막(120)의 패턴과 기판(100)의 일부분 상에 형성한다. 여기서, 금속배선(160)은 하층으로부터 상층으로 가면서 Ti층과 Ni층과 Au층이 각각 500Å, 500Å, 5000Å의 두께로 적층된 적층구조를 가질 수도 있다. 금속배선(160)의 형성이 완료되고 나면, 보호막(150)과 금속배선(160) 및 기판(100) 상에 ZnS 재질의 비반사막(170)을 1.2μm의 두께로 적층하여 도 10의 적외선검출소자를 완성한다.As shown in FIG. 14, after the upper edges of the pattern of the semiconductor film 120 have a round shape, a second protective film 150 made of CdTe material is formed on the substrate 100 including the pattern of the semiconductor film 120. Laminate to a thickness of 2000Å. Then, by using a photolithography process, the protective film 150 is left only on a portion of the pattern of the semiconductor film 120, that is, a portion for the light receiving portion, and the remaining portion of the protective film is etched to form a pattern of the semiconductor film 120 thereunder. Expose Subsequently, after the pattern of the passivation layer 150 is formed, the metal wiring 160 is spaced apart with the passivation layer 150 interposed therebetween by using a lift-off process and formed on the pattern of the semiconductor layer 120 and a portion of the substrate 100. Form. Here, the metal wiring 160 may have a stacked structure in which the Ti layer, the Ni layer, and the Au layer are stacked in thicknesses of 500 kV, 500 kV, and 5000 kV, respectively, from the lower layer to the upper layer. After the formation of the metal wiring 160 is completed, the anti-reflective film 170 of ZnS material is laminated on the protective layer 150, the metal wiring 160, and the substrate 100 to a thickness of 1.2 μm, and thus the infrared detection of FIG. 10 is performed. Complete the device.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의하면 GaAs기판을 사용하기 때문에 GaAs기판 상에 CdTe 재질의 제 1 보호막을 직접 적층하고 그 위에 MgCdTe 재질의 반도체막을 반도체공정에 적용한 얇은 두께로 적층하는 것이 가능하다. 그 결과 본 발명은 두꺼운 적외선검출용 반도체막 상에 제 1 보호막을 적층하고, 사파이어기판과 제 1 보호막을 접착제에 의해 접착하고, 반도체막을 공정에 적용하기 적합한 얇은 두께로 줄이기 위해 연마하는 과정을 생략할 수 있으므로 제조공정을 단순화하고 나아가 양품 수율 향상 및 생산성 향상을 이룩할 수 있다. 또한 표면 변형된 감광막의 제거를 위한 애싱공정을 생략하여 반도체막의 패턴 표면 변형을 방지할 수 있고 나아가 소자의 동작 신뢰성 저하를 방지할 수 있다.As described above, according to the present invention, since the GaAs substrate is used, the first protective film of CdTe material may be directly stacked on the GaAs substrate, and the MgCdTe semiconductor film may be laminated on the GaAs substrate to a thin thickness applied to the semiconductor process. As a result, the present invention omits the process of laminating the first protective film on the thick infrared detection semiconductor film, adhering the sapphire substrate and the first protective film with an adhesive, and reducing the semiconductor film to a thin thickness suitable for application to the process. This simplifies the manufacturing process and further improves yield and productivity. In addition, by eliminating the ashing process for removing the surface-deformed photosensitive film, it is possible to prevent the pattern surface deformation of the semiconductor film and further to reduce the operating reliability of the device.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.On the other hand, the present invention is not limited to the contents described in the drawings and detailed description, it is obvious to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. .
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