KR100660332B1 - 이미지 센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
칼라필터 어레이 형성을 위해 사용되는 감광막을 종료점 검출법을 이용한 애슁공정으로 제거함으로써 금속패드 상에 잔존하는 감광막을 완전히 제거할 수 있는 본 발명의 이미지 센서의 제조방법은, (a) 액티브 영역과 패드 영역으로 구분되는 반도체 기판상의 패드 영역에 금속 패드를 형성하는 단계; (b) 상기 금속 패드를 포함한 반도체 기판 전면에 보호막을 형성하고 상기 보호막을 선택적으로 제거하여 상기 금속 패드를 오픈함으로써 금속 패드 오픈부를 형성하는 단계; (c) 상기 액티브 영역의 상기 보호막 상에 칼라필터 어레이를 형성하되, 상기 칼라필터 어레이를 형성하기 위해 사용된 감광막을 종료점 검출법(EPD)을 이용한 애슁공정으로 제거함으로써 칼라필터 어레이를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 칼라필터층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
칼라필터, 종료점 검출법, 애슁, EPD, 감광막 제거
Description
도 1은 일반적인 이미지 센서의 단면도.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 도시한 공정단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
22: 반도체 기판 24: 절연막
26: 금속패드 28: 보호막
30: 제1 감광막 32: 금속패드 오픈부
34: 제1 평탄화층 36a: 레드 칼라필터
38: 제2 감광막 40a: 그린 칼라필터
42a: 블루 칼라필터 43: 칼라필터 어레이
44: 제2 평탄화층 46: 마이크로렌즈
본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게, CCD(charge coupled device: CCD)와 CMOS(Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)로 구분된다.
상기 CCD는 구동 방식이 복잡하고, 전력 소비가 크며, 다단계의 포토 공정이 요구되어 제조 공정이 복잡할 뿐만 아니라, 제어회로, 신호처리회로, 및 아날로그/디지털 변환회로(A/D converter) 등을 하나의 칩에 집적시키기가 어려워 제품의 소형화가 곤란하다는 단점이 있다. 따라서, 최근에는 이러한 CCD의 단점을 극복하기 위한 차세대 이미지 센서로서 시모스 이미지 센서가 주목을 받고 있다.
CMOS 이미지 센서는 제어회로 및 신호처리회로 등을 주변회로로 사용하는 시모스 기술을 이용하여 단위 화소의 수량에 해당하는 모스 트랜지스터들을 반도체 기판에 형성함으로써 상기 모스 트랜지스터들에 의해 각 단위 화소의 출력을 순차적으로 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자로서, 전력소모가 작고, 포토공정 스텝이 적어 제조공정이 단순할 뿐만 아니라, 제어회로, 신호처리회로, 아날로그/디지털 변환회로 등을 시모스 이미지 센서 칩에 집적시킬 수 있어 제품의 소형화가 용이하다는 장점을 갖고 있다.
도 1에 이러한 일반적인 이미지 센서의 단면이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 이미지 센서는 반도체 기판(2) 상에 형성되는 금속패드(4), 상기 금속패드(4)를 노출시키는 금속패드 오픈부(6), 제1 평탄화층(8), 칼라필터 어레이(10), 제2 평탄화층(12), 및 마이크로렌즈(14)를 포함한다.
이러한 이미지 센서에서, 칼라 이미지를 구현하기 위해 사용되는 칼라 필터 어레이(10)는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 3색으로 이루어지거나, 황색(Yellow), 자황색(Magenta), 청록색(Cyan)의 3색 칼라로 이루어질 수 있다.
그러나, 종래의 이미지 센서의 제조과정에서는 칼라필터 어레이 형성과정에서, 각각의 칼라필터 형성을 위해 사용된 감광막을 소정 시간동안 식각하여 제거하였기 때문에, 감광막이 완전하게 제거되지 않고 금속패드 오픈부에 잔존하게 되어 금속패드를 오염시킨다는 문제점이 있다.
또한, 감광막이 완전히 제거되지 않고 각각의 칼라필터들 상에도 잔존하게 되어 각 칼라필터들간의 단면이 평탄화되지 않아 칼라필터들 간에 갭이 발생하게 되어 원치 않는 빔(beam)이 포토 다이오드로 유입된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 칼라필터 어레이 형성을 위해 사용되는 감광막을 종료점 검출법을 이용한 애슁공정으로 제거함으로써 금속패드 상에 잔존할 수 있는 감광막을 완전히 제거하는 이미지 센서의 제조방법을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, (a) 액티브 영역과 패드 영역으로 구분되는 반도체 기판상의 패드 영역에 금속 패드를 형성하는 단계; (b) 상기 금속 패드를 포함한 반도체 기판 전면에 보호막을 형성하고 상기 보호막을 선택적으로 제거하여 상기 금속 패드를 오픈함으 로써 금속 패드 오픈부를 형성하는 단계; (c) 상기 액티브 영역의 상기 보호막 상에 칼라필터 어레이를 형성하되, 상기 칼라필터 어레이를 형성하기 위해 사용된 감광막을 종료점 검출법(EPD)을 이용한 애슁공정으로 제거함으로써 칼라필터 어레이를 형성하는 단계; 및 (d) 상기 칼라필터층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 칼라필터 어레이는 레드칼라필터, 그린칼라필터, 및 블루칼라필터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계는, (c1) 상기 액티브 영역의 상기 보호막 상에 칼라필터층을 형성하는 단계; (c2) 상기 칼라필터층을 포함하는 반도체 기판 전면에 감광막을 도포하고, 상기 감광막의 소정 부분을 종료점 검출법(EPD)을 이용한 애슁공정으로 제거함으로써 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 (c3) 상기 칼라필터층을 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 선택적으로 식각함으로써 칼라필터를 형성하고 감광막 패턴을 제거하는 단계; 를 더 포함하고, 상기 (c1) 내지 (c3) 단계를 상기 레드칼라필터, 그린칼라필터, 및 블루칼라필터에 대해 각각 수행함으로써 칼라필터 어레이를 형성하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 (c3) 단계는 상기 반도체 기판 전면에 O2를 이용한 애슁공정을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c2) 단계에서, 상기 감광막 패턴은 상기 각 칼라필터층 상에 형성된 감광막 중 소정부분과 상기 패드영역 상에 형성된 감광막을 제거함으로써 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 종료점 검출법을 이용한 애슁공정에서의 상기 종료점은 상기 금속패드의 표면인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 반도체 기판과 상기 금속 패드 사이에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (c) 단계 이전에, 상기 보호막 전면에 제1 평탄화층을 형성한 후, 상기 패드영역 상의 제1 평탄화층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (d) 단계 이전에, 상기 컬러필터 어레이를 포함하는 반도체 기판 전면에 제2 평탄화층을 형성한 후, 상기 패드영역 상의 제2 평탄화층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 (c) 단계 이전에 상기 보호막 전면에 제1 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 평탄화층 제거단계 이후에 상기 패드영역 상의 제1 평탄화층을 제거하는 단계를 더 포함하고, 바람직한 실시예에 있어서, 상기 종료점 검출법을 이용한 애슁공정에서의 상기 종료점은 상기 제1 평탄화층의 표면인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 금속 패드는 알루미늄으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
도 2a 내지 도 2h는 본 발명의 일 실시예에 따른 시모스 이미지 센서의 제조방법을 도시한 공정단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 액티브 영역과 패드 영역을 포함하는 반도 체 기판(22)에 게이트 절연막 또는 층간 절연막 등의 절연막(24)(예를 들면 산화막)을 형성하고, 절연막(24)의 패드 영역 상에 각 신호 라인의 금속 패드(26)를 형성한다. 이때 금속패드(26)는 알루미늄으로 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 금속 패드(26)를 포함한 절연막(24) 전면에 보호막(28)을 형성한다. 여기서 보호막(28)은 산화막 또는 질화막 등으로 형성한다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 보호막(28)위에 제1 감광막을 도포하고, 노광 및 현상하여 금속 패드(26)에 상응하는 보호막(28)의 영역이 노출되도록 제1 감광막을 패터닝하여 제1 감광막 패턴(30a)을 형성한다. 그리고, 제1 감광막 패턴(30a)을 마스크로 이용하여 보호막(28)을 선택적으로 식각하여 금속 패드(26) 상에 패드 오픈부(32)를 형성한다.
다음으로, 도 2c에 도시한 바와 같이, 제1 감광막 패턴(30a)을 제거하고, 보호막(26a) 전면에 제1 평탄화층(34)을 증착한 뒤, 반도체 기판의 액티브 영역상에 레드 칼라필터층(36)을 형성한다. 그리고, 레드 칼라 필터층(36)을 선택적으로 식각함으로써 레드 칼라필터를 형성하기 위한 제2 감광막(38)을 반도체 기판(22) 전면에 도포한다.
다음으로, 제2 감광막(38)의 소정 부분을 제거함으로써 제2 감광막 패턴(도 2c에는 미도시)을 형성하기 위해, 제2 감광막(38)에 종료점 검출법(EPD: End Point Detection)을 이용한 드라이 애슁(Dry Ashinh)공정을 적용하여 제2 감광막(38)의 소정부분을 선택적으로 제거한다. 바람직한 실시예에 있어서, 제2 감광막 패턴을 형성하기 위해 레드 칼라필터층(36) 상에 형성된 제2 감광막(38) 중 소정부분과 패 드영역 상에 형성된 제2 감광막(38)을 제거한다.
또한, 종료점 검출법을 이용한 드라이 애슁공정에서 종료점은 금속패드(26) 상에 형성된 제1 평탄화층(34)의 표면이 된다. 즉, 본 발명에서는 종료점을 제1 평탄화층(34)의 표면을 타겟으로 정하기 때문에, 금속패드(26) 상에는 제2 감광막이 남지 않게 되는 것이다.
다음으로 도 2d에 도시된 바와 같이, 제2 감광막(38)을 선택적으로 제거함으로써 형성된 제2 감광막 패턴(38a)을 마스크로 하여 레드 칼라필터층(36)을 선택적으로 제거함으로써 레드 칼라필터(36a)를 형성한다. 바람직한 실시예에 있어서, 금속패드(26)와 레드 칼라필터(36a)상에 존재할 수 있는 제2 감광막(38)을 완전히 제거하기 위하여 반도체 기판(22) 전면에 O2를 이용하여 다시 한번 애슁공정을 수행할 수 있다.
도 2e에 도시한 바와 같이 레드 칼라필터(36a)상에 존재하는 제2 감광막 패턴(36a)를 제거하고, 도 2c 및 도 2d에 도시된 과정을 그린 칼라필터층(미도시) 및 블루 칼라필터층(미도시)에도 동일하게 적용함으로써, 도 2f에 도시된 바와 같이 반도체 기판(22)의 액티브 영역상에 레드 칼라필터(36a), 그린 칼라필터(40a), 및 블루 칼라필터(42a)가 순차적으로 형성된 칼라필터 어레이(43)를 형성한다. 이때 각 칼라필터(36a, 40a, 42a)의 형성을 위해 사용된 감광막들은 종료점 검출법을 이용한 애슁공정을 이용하여 제거되기 때문에, 각 칼라필터(36a, 40a, 42a)의 단면은 평탄화 된다.
다음으로, 도 2g에 도시된 바와 같이, 칼라필터 어레이(43)를 포함하는 반도체 기판(22) 전면에 제2 평탄화층을 형성한 후, 패드 영역 상의 제2 평탄화층 및 제1 평탄화층을 순차적으로 제거함으로써 제2 평탄화층 패턴(44) 및 제1 평탄화층 패턴(34a)을 형성한다.
마지막으로. 도 2h에 도시된 바와 같이, 제2 평탄화층 패턴(44) 상에 각 칼라필터들(36a, 40a, 42a)에 상응하도록 마이크로렌즈(46)를 형성한 뒤, 이미지 센서의 각 금속 패드(26)를 프로브 테스트(probe test)하여 접촉저항을 체크한 후, 이상이 없으면 외부 구동회로와 상기 금속 패드를 전기적으로 연결시킨다.
이상에 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 예컨대, 본 실시예에 있어서는, 제2 평탄화층을 부분적으로 제거함으로써 제2 평탄화층 패턴(44)을 형성한 뒤 제1 평탄화층(34)을 부분적으로 제거하여 제1 평탄화층 패턴(34a)을 형성하는 것으로 기재하였지만, 변형된 실시예에 있어서는, 제1 평탄화층(34) 형성 직후, 금속패드(26) 상에 형성되어 있는 제1 평탄화층(34)을 제거함으로써 제1 평탄화층 패턴(34a)를 형성할 수도 있다. 이 경우, 종료점 검출법을 이용한 애슁공정에서 종료점은 금속패드(22)의 표면이 된다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 각 칼라필터 형성을 위해 사용된 감광막을 종료점 검출법을 이용한 애슁공정으로 제거함으로써 금속패드 상에 잔존하는 감광막을 완전히 제거할 수 있어 금속패드의 오염을 방지할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 종료점 검출법의 정확한 조절로 인하여 각 칼라필터들의 단면을 평탄화할 수 있어 원치 않는 Beam이 포토 다이오드로 유입되는 것을 방지할 수 있다는 효과도 있다.
Claims (12)
- (a) 액티브 영역과 패드 영역으로 구분되는 반도체 기판상의 패드 영역에 금속 패드를 형성하는 단계;(b) 상기 금속 패드를 포함한 반도체 기판 전면에 보호막을 형성하고 상기 보호막을 선택적으로 제거하여 상기 금속 패드를 오픈함으로써 금속 패드 오픈부를 형성하는 단계;(c) 상기 액티브 영역의 상기 보호막 상에 칼라필터 어레이를 형성하되, 상기 칼라필터 어레이를 형성하기 위해 사용된 감광막을 종료점 검출법(EPD)을 이용한 애슁공정으로 제거함으로써 칼라필터 어레이를 형성하는 단계; 및(d) 상기 칼라필터층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 칼라필터 어레이는 레드칼라필터, 그린칼라필터, 및 블루칼라필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 (c) 단계는,(c1) 상기 액티브 영역의 상기 보호막 상에 칼라필터층을 형성하는 단계;(c2) 상기 칼라필터층을 포함하는 반도체 기판 전면에 감광막을 도포하고, 상기 감광막의 소정 부분을 종료점 검출법(EPD)을 이용한 애슁공정으로 제거함으로 써 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및(c3) 상기 칼라필터층을 상기 감광막 패턴을 마스크로 하여 선택적으로 식각함으로써 칼라필터를 형성하고 감광막 패턴을 제거하는 단계;를 더 포함하고,상기 (c1) 내지 (c3) 단계를 상기 레드칼라필터, 그린칼라필터, 및 블루칼라필터에 대해 각각 수행함으로써 칼라필터 어레이를 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제3항에 있어서, 상기 (c3) 단계는 상기 반도체 기판 전면에 O2를 이용한 애슁공정을 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제3항에 있어서, 상기 (c2) 단계에서, 상기 감광막 패턴은 상기 각 칼라필터층 상에 형성된 감광막 중 소정부분과 상기 패드영역 상에 형성된 감광막을 제거함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 종료점 검출법을 이용한 애슁공정에서의 상기 종료점은 상기 금속패드의 표면인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 반도체 기판과 상기 금속 패드 사이에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (c) 단계 이전에, 상기 보호막 전면에 제1 평탄화층을 형성한 후, 상기 패드영역 상의 제1 평탄화층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 (d) 단계 이전에, 상기 컬러필터 어레이를 포함하는 반도체 기판 전면에 제2 평탄화층을 형성한 후, 상기 패드영역 상의 제2 평탄화층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제9항에 있어서, 상기 (c) 단계 이전에 상기 보호막 전면에 제1 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 제2 평탄화층 제거단계 이후에 상기 패드영역 상의 제1 평탄화층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제10항에 있어서, 상기 종료점 검출법을 이용한 애슁공정에서의 상기 종료점은 상기 제1 평탄화층의 표면인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 금속 패드는 알루미늄으로 형성하는 것을 특징으로 하 는 이미지 센서의 제조방법.
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