KR100698081B1 - Image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 기술에 의한 이미지 센서에서 리얼 칩이 형성된 웨이퍼를 나타낸 평면도1 is a plan view showing a wafer on which a real chip is formed in a conventional image sensor
도 2는 종래 기술에 의한 이미지 센서에서 스크라이브 라인을 나타낸 단면도2 is a cross-sectional view showing a scribe line in a conventional image sensor
도 3은 본 발명에 의한 이미지 센서에서 리얼 칩이 형성된 웨이퍼를 나타낸 평면도3 is a plan view showing a wafer on which a real chip is formed in the image sensor according to the present invention;
도 4는 본 발명에 의한 이미지 센서에서 스크라이브 라인을 나타낸 단면도Figure 4 is a cross-sectional view showing a scribe line in the image sensor according to the present invention
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
100 : 반도체 웨이퍼 110 : 리얼 칩100: semiconductor wafer 110: real chip
120 : 테스트 패턴 130 : 절연막120: test pattern 130: insulating film
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 제조 수율을 향상시키도록 한 이미지 센서에 관한 것이다.TECHNICAL FIELD The present invention relates to an image sensor, and more particularly, to an image sensor for improving manufacturing yield.
일반적으로, 이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게, 전하 결합 소자(charge coupled device: CCD)와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)로 구분된다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and is generally a charge coupled device (CCD) and CMOS metal (Complementary Metal Oxide Silicon) image. It is divided into Image Sensor.
상기 전하 결합 소자(charge coupled device: CCD)는 빛의 신호를 전기적 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드(Photo diode; PD)가 매트릭스 형태로 배열되고, 상기 매트릭스 형태로 배열된 각 수직 방향의 포토 다이오드 사이에 형성되어 상기 각 포토 다이오드에서 생성된 전하를 수직방향으로 전송하는 복수개의 수직 방향 전하 전송 영역(Vertical charge coupled device; VCCD)과, 상기 각 수직 방향 전하 전송 영역에 의해 전송된 전하를 수평방향으로 전송하는 수평방향 전하전송영역(Horizontal charge coupled device; HCCD) 및 상기 수평방향으로 전송된 전하를 센싱하여 전기적인 신호를 출력하는 센스 증폭기(Sense Amplifier)를 구비하여 구성된 것이다. In the charge coupled device (CCD), a plurality of photo diodes (PDs) for converting a signal of light into an electrical signal are arranged in a matrix form, and the photo diodes in each vertical direction arranged in the matrix form. A plurality of vertical charge coupled device (VCCD) formed between the plurality of vertical charge coupled devices (VCCD) for vertically transferring charges generated in each photodiode, and horizontally transferring charges transferred by the respective vertical charge transfer regions; A horizontal charge coupled device (HCCD) for transmitting to the sensor and a sense amplifier (Sense Amplifier) for outputting an electrical signal by sensing the charge transmitted in the horizontal direction.
그러나, 이와 같은 CCD는 구동 방식이 복잡하고, 전력 소비가 클 뿐만 아니라, 다단계의 포토 공정이 요구되므로 제조 공정이 복잡한 단점을 갖고 있다. However, such a CCD has a disadvantage in that the manufacturing method is complicated because the driving method is complicated, the power consumption is large, and the multi-step photo process is required.
또한, 상기 전하 결합 소자는 제어회로, 신호처리회로, 아날로그/디지털 변환회로(A/D converter) 등을 전하 결합 소자 칩에 집적시키기가 어려워 제품의 소형화가 곤란한 단점을 갖는다.In addition, the charge coupling device has a disadvantage in that it is difficult to integrate a control circuit, a signal processing circuit, an analog / digital converter (A / D converter), and the like into a charge coupling device chip, which makes it difficult to miniaturize a product.
최근에는 상기 전하 결합 소자의 단점을 극복하기 위한 차세대 이미지 센서로서 씨모스 이미지 센서가 주목을 받고 있다. Recently, CMOS image sensors have attracted attention as next generation image sensors for overcoming the disadvantages of the charge coupled device.
상기 씨모스 이미지 센서는 제어회로 및 신호처리회로 등을 주변회로로 사용하는 씨모스 기술을 이용하여 단위 화소의 수량에 해당하는 모스 트랜지스터들을 반도체 기판에 형성함으로써 상기 모스 트랜지스터들에 의해 각 단위 화소의 출력을 순차적으로 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자이다. The CMOS image sensor uses CMOS technology that uses a control circuit, a signal processing circuit, and the like as peripheral circuits to form MOS transistors corresponding to the number of unit pixels on a semiconductor substrate, thereby forming the MOS transistors of each unit pixel. The device adopts a switching method that sequentially detects output.
즉, 상기 씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.That is, the CMOS image sensor implements an image by sequentially detecting an electrical signal of each unit pixel by a switching method by forming a photodiode and a MOS transistor in the unit pixel.
상기 씨모스 이미지 센서는 씨모스 제조 기술을 이용하므로 적은 전력 소모, 적은 포토공정 스텝에 따른 단순한 제조공정 등과 같은 장점을 갖는다. The CMOS image sensor has advantages, such as a low power consumption, a simple manufacturing process according to a few photoprocess steps, by using CMOS manufacturing technology.
또한, 상기 씨모스 이미지 센서는 제어회로, 신호처리회로, 아날로그/디지털 변환회로 등을 씨모스 이미지 센서 칩에 집적시킬 수가 있으므로 제품의 소형화가 용이하다는 장점을 갖고 있다. In addition, since the CMOS image sensor can integrate a control circuit, a signal processing circuit, an analog / digital conversion circuit, and the like into the CMOS image sensor chip, the CMOS image sensor has an advantage of easy miniaturization.
따라서, 상기 씨모스 이미지 센서는 현재 디지털 정지 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라 등과 같은 다양한 응용 부분에 널리 사용되고 있다.Therefore, the CMOS image sensor is currently widely used in various application parts such as a digital still camera, a digital video camera, and the like.
한편, 일련의 웨이퍼 제조 공정을 거쳐 다수의 반도체 칩들이 형성되는 웨이퍼는 단위 반도체 칩으로 절단된다. 이때 웨이퍼를 절단하기 위하여 사용되는 것이 웨이퍼 소잉장치이다.Meanwhile, a wafer in which a plurality of semiconductor chips are formed through a series of wafer manufacturing processes is cut into unit semiconductor chips. At this time, the wafer sawing apparatus is used to cut the wafer.
상기 웨이퍼 소잉장치는 레이저빔을 이용하는 경우도 있지만, 통상 절단 날(blade)을 이용한다. 이러한 절단 날에 의하여 웨이퍼가 단위 반도체 칩으로 분리된다.The wafer sawing device may use a laser beam, but usually uses a cutting blade. The cutting blade separates the wafer into unit semiconductor chips.
이와 같은 소잉 공정은 반도체 칩이 실장된 기판 스크라이브 라인(substrate scribe line)을 절단하여 단위 반도체 칩 패키지로 분리할 때도 동일하게 적용된다.This sawing process is equally applicable to cutting a substrate scribe line on which a semiconductor chip is mounted and separating it into a unit semiconductor chip package.
도 1은 종래 기술에 의한 이미지 센서에서 리얼 칩이 형성된 웨이퍼를 나타낸 평면도이다.1 is a plan view illustrating a wafer on which a real chip is formed in a conventional image sensor.
도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술에 의한 이미지 센서는 리얼 칩(real chip)(20)이 일정한 간격을 갖고 반도체 웨이퍼(10)상에 다수개 배열되어 있고, 상기 리얼 칩(20) 사이의 일부에 다수개의 테스트 패턴(test pattern)(30)들이 형성되어 있다.As shown in FIG. 1, in the image sensor according to the related art, a plurality of real chips 20 are arranged on the
여기서, 상기 테스트 패턴(30)은 스크라이브 라인내에 형성되어 있다.Here, the
도 2는 종래 기술에 의한 이미지 센서에서 스크라이브 라인을 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a scribe line in a conventional image sensor.
도 2에 도시한 바와 같이, 반도체 웨이퍼(10)상에 제 1 절연막(40)이 형성되어 있고, 상기 제 1 절연막(40)상에 소정의 폭을 갖고 테스트 패턴(30)이 형성되어 있으며, 상기 테스트 패턴(30)의 상부 표면이 소정부분 노출되도록 오픈부를 갖고 상기 반도체 웨이퍼(10)의 전면에 제 2 절연막(50)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 2, a first
여기서, 상기 테스트 패턴(30)은 리얼 칩(20) 사이의 스크라이브 라인 내에 형성되어 프로빙 패드(probing pad) 또는 본딩 패드(bonding pad)의 역할을 한다.Here, the
그러나 상기와 같은 종래의 이미지 센서는 반도체 웨이퍼(10)의 스크라이브 라인내에 반도체 칩의 다이(die) 수를 증가하기 위해 테스트 패턴을 입력하여 제조함으로써 스크라이브 라인내에 테스트 패턴(30)과 같은 금속이 잔류하게 되어 다이 소잉시 발생하는 금속 먼지(metal dust)가 이미지 센서 어레이 상부에 부착되어 불량을 초래하며 패키지(package) 수율을 저하시키는 문제점이 있었다.However, such a conventional image sensor is manufactured by inputting a test pattern to increase the number of dies of the semiconductor chip in the scribe line of the
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 스크라이브 라인내에 테스트 패턴과 같은 금속 물질을 제거함으로써 다이 소잉시 금속 먼지를 방지하여 이미지 센서의 패키지 수율을 향상시키도록 한 이미지 센서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems to provide an image sensor to improve the package yield of the image sensor by preventing metal dust during die sawing by removing the metal material such as the test pattern in the scribe line. There is a purpose.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이미지 센서는 반도체 웨이퍼의 표면에 어레이를 이루며 배치되는 복수개의 리얼 칩과, 상기 리얼 칩과 일정한 간격을 갖고 상기 반도체 웨이퍼의 스크라이브 라인을 제외한 영역에 형성되는 다수개의 테스트 패턴과, 상기 반도체 웨이퍼의 전면에 형성되는 절연막을 포함하여 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The image sensor according to the present invention for achieving the above object is formed in a plurality of real chips arranged in an array on the surface of the semiconductor wafer, and in a region excluding a scribe line of the semiconductor wafer at a predetermined interval from the real chip And a plurality of test patterns and an insulating film formed on the entire surface of the semiconductor wafer.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 이미지 센서를 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, an image sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 의한 이미지 센서에서 리얼 칩이 형성된 웨이퍼를 나타낸 평면도이다.3 is a plan view showing a wafer on which a real chip is formed in the image sensor according to the present invention.
도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 이미지 센서는 일련의 신호처리 구조물(도면에 도시되지 않음)들을 갖춘 상태로, 반도체 웨이퍼(100)의 표면에 어레이(Array)를 이루며 배치되는 복수개의 리얼 칩(real chip)(110)과, 상기 리얼 칩(110)과 일정한 간격을 갖고 상기 반도체 웨이퍼(100)의 스크라이브 라인을 제외한 소정영역에 형성되어 상기 리얼 칩(110)을 테스트하기 위한 다수개의 테스트 패턴(120)을 포함하여 구성되어 있다.As shown in FIG. 3, the image sensor according to the present invention has a plurality of signal processing structures (not shown), and is arranged in an array on the surface of the
도 4는 본 발명에 의한 이미지 센서에서 스크라이브 라인을 나타낸 단면도이다.4 is a cross-sectional view illustrating a scribe line in the image sensor according to the present invention.
도 4에 도시한 바와 같이, 스크라이브 라인내에 테스트 패턴과 같은 금속 물질이 잔존하지 않고 반도체 웨이퍼(100)의 전면에 1 ~ 3㎛의 두께로 산화막 계열의 절연막(130)이 형성되어 있다.As shown in FIG. 4, an oxide film-based
여기서, 상기 반도체 웨이퍼(100)의 전면에 산화막 계열의 절연막(130)을 1~3㎛의 두께로 형성함으로써 이미지 센서 표면으로 이물질(예를 들면, 수분이나 먼지)의 유입을 방지할 수 있다.Here, by forming an oxide-based
한편, 이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.On the other hand, the present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, it is possible that various substitutions, modifications and changes within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in Esau.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 이미지 센서는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the image sensor according to the present invention has the following effects.
첫째, 스크라이브 라인내에 테스트 패턴과 같은 금속 물질을 제거함으로써 다이 소잉시 금속 물질에 의한 금속 먼지의 발생을 방지하여 금속 먼지가 이미지 센서 어레이 상부에 부착되어 불량을 초래하는 것을 방지할 수 있기 때문에 패키지(package) 수율을 향상시킬 수 있다.First, by removing the metal material such as the test pattern in the scribe line, it is possible to prevent the generation of metal dust by the metal material during die sawing, thereby preventing the metal dust from adhering to the top of the image sensor array and causing a defect. package) yield can be improved.
둘째, 웨이퍼의 전면에 산화막 계열의 절연막을 1~3㎛의 두께로 형성함으로써 이미지 센서 표면으로 이물질(예를 들면, 수분이나 먼지)의 유입을 방지하여 제조 수율을 향상시킬 수 있다.Second, by forming an oxide-based insulating film having a thickness of 1 ~ 3㎛ on the front surface of the wafer to prevent the inflow of foreign matter (eg, moisture or dust) to the surface of the image sensor to improve the manufacturing yield.
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