KR100720459B1 - 이미지 센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 복수개의 포토다이오드가 형성된 반도체 기판 상에 컬러필터층 및 마이크로 렌즈를 형성하는 공정; 상기 마이크로 렌즈 상부에 표면장력완화제를 도포하는 공정; 상기 마이크로 렌즈 상부에 테이프를 부착하는 공정; 상기 반도체 기판의 하면을 연마하는 공정; 상기 마이크로 렌즈 상부에 부착된 테이프를 제거하는 공정; 및 상기 마이크로 렌즈를 세정하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명에 따르면, 테이프를 마이크로 렌즈 상부에 부착하기 전에 표면장력완화제를 상기 마이크로 렌즈 상부에 도포함으로써, 테이프 면의 접착물질이나 이물질이 잘 제거되도록 하여, 공정 불량을 억제한다.
마이크로 렌즈, 테이프, HMDS
Description
도 1a 내지 도 1d는 종래기술에 따른 이미지 센서의 제조공정을 개략적으로 도시한 공정단면도이다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조공정을 개략적으로 도시한 공정단면도이다.
<도면의 주요부의 부호에 대한 설명>
100 : 반도체 기판 200 : 층간절연층
250 : 평탄화층 300 : 컬러필터층
400 : 포토다이오드 500 : 마이크로 렌즈
600 : 테이프 700 : 표면장력완화제층
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로 보다 구체적으로는 마이크로 렌즈의 손상을 최소화하여 공정 불량이 생기는 것을 방지하는 이미지 센서 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기적인 신호로 변 환시키는 반도체 장치로써, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 소자와 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 소자로 크게 나눌 수 있다.
이러한 이미지 센서는 조사되는 빛을 감지하는 포토 다이오드부와 감지된 빛을 전기적인 신호로 처리하여 데이터화하는 로직 회로부로 구성되는데, 상기 포토다이오드의 수광량이 많을수록 상기 이미지 센서의 광 감도(Photo Sensitivity) 특성이 양호해진다.
이러한, 광 감도를 높이기 위해서 이미지 센서의 전체면적 중에서 포토다이오드의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하거나, 포토다이오드 이외의 영역으로 입사되는 광의 경로를 변경하여 상기 포토다이오드로 집광시켜 주는 기술이 사용된다.
상기 집광 기술의 대표적인 예가 마이크로 렌즈를 형성하는 것인데, 이는 포토다이오드 상부에 광투과율이 좋은 물질로 통상적으로 볼록형 마이크로 렌즈를 만들어 입사광의 경로를 굴절시켜 보다 많은 양의 빛을 포토다이오드 영역으로 조사하는 방법이다.
이 경우 마이크로 렌즈의 광축과 수평한 빛이 마이크로 렌즈에 의해서 굴절되어 광축상의 일정 위치에서 그 초점이 형성되어 진다.
한편, 일반적인 이미지 센서는 간단히 포토다이오드(Photo Diode), 층간절연층, 컬러필터(Color Filter), 마이크로 렌즈(Micro Lens) 등으로 구성된다.
상기 포토다이오드는 빛을 감지하여 전기적 신호로 바꾸어 주는 역할을 하고, 상기 층간절연층은 각 금속배선들 간에 절연을 시키는 역할을 하고, 상기 컬러필터는 RGB의 빛의 삼원색을 표현하며, 상기 마이크로 렌즈는 빛을 포토다이오드에 집광시켜주는 역할을 하게 된다.
이하에서, 도면을 참조로 종래의 이미지 센서의 제조방법을 설명하기로 한다.
우선, 도 1a에서 알 수 있듯이, 복수개의 포토다이오드(40)가 형성된 반도체 기판(10) 상에 컬러필터층(30) 및 마이크로 렌즈(50)를 형성한다.
이 때, 상기 복수개의 포토다이오드(40)가 형성된 반도체 기판(10)과 컬러필터층(30) 사이에는 층간절연층(20)이 형성된다.
또한, 상기 컬러필터층(30)과 마이크로 렌즈(50) 사이에는 평탄화층(25)이 형성된다.
상기 컬러필터층(30) 및 마이크로 렌즈(50)는 각각의 포토다이오드(40)에 대응되도록 형성된다.
그 후, 도 1b에서 알 수 있듯이, 상기 마이크로 렌즈(50) 상부에 테이프(60)를 부착한다.
상기 테이프(60)는, 상기 반도체 기판(10)의 하면을 연마할 때, 상기 마이크로 렌즈(50)를 비롯한 다른 구성요소들이 상기 반도체 기판(10) 연마시 발생하는 먼지 등의 외적 이물에 의해 흠이 생기거나 오염되는 것을 방지하기위해 부착된다.
그 후, 도 1c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(10)의 하면을 연마한다.
상기 반도체 기판(10)은, 두꺼울 필요는 없지만, 이미지 센서 제조공정 상 어느 정도의 강도를 견뎌야 하므로, 625 ~ 725μm 정도의 두께를 가진 기판을 이용한다.
다만, 디지털 카메라 등 이미지 센서가 이용되는 제품의 박형화에 따라 이미지 센서도 얇게 할 필요가 있기 때문에, 상기 반도체 기판(10)의 하면을 연마함으로써 상기 이미지 센서의 박형화를 실현한다.
그 후, 도 1d에서 알 수 있듯이, 상기 마이크로 렌즈(50) 상부에 부착된 테이프(60)를 제거한다.
다만, 상기 테이프(60)는, 살펴본 바와 같이 상기 마이크로 렌즈(50)가 먼지 등에 의해 흠이 생기거나 오염되는 것을 방지하기위해 부착되나, 상기 테이프(60)를 상기 마이크로 렌즈(50) 상에서 제거할 때, 상기 테이프(60)의 조각 또는 상기 테이프(60)의 접착제 성분인 폴리올레핀(polyolefine) 계열의 물질이 상기 마이크로 렌즈(50) 상에 잔존하여 2차 오염을 발생시킨다.
상기 테이프(60)의 조각 또는 접착제 성분이 상기 마이크로 렌즈(50) 상에 잔존할 경우, 상기 테이프(60)의 큰 조각이 상기 마이크로 렌즈(50)를 짓눌러 모양이 변형되는 불량이 발생하거나, 후 공정인 반도체 기판 절단공정에서 실리콘 먼지 등이 상기 테이프(60)의 접착제 성분에 달라붙어 제거되지 않는 불량이 발생한다.
상기 테이프(60)의 조각 또는 접착제 성분은 이소프로필알콜(Isopropylalcohol: IPA) 또는 신너 등의 물질을 이용하여 제거하려 해도 잘 제거되지 않는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로,
본 발명의 목적은, 기판의 하면을 연마하는 공정을 위해 마이크로 렌즈 상에 부착되는 테이프의 조각이나 접착제 성분이 마이크로 렌즈 상에 잔존하는 경우에도, 상기 테이프의 조각 또는 접착제 성분을 상기 마이크로 렌즈에서 쉽게 제거할 수 있는 이미지 센서의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 복수개의 포토다이오드가 형성된 반도체 기판 상에 컬러필터층 및 마이크로 렌즈를 형성하는 공정(제1공정); 상기 마이크로 렌즈 상부에 표면장력완화제를 도포하는 공정(제2공정); 상기 마이크로 렌즈 상부에 테이프를 부착하는 공정(제3공정); 상기 반도체 기판의 하면을 연마하는 공정(제4공정); 상기 마이크로 렌즈 상부에 부착된 테이프를 제거하는 공정(제5공정); 및 상기 마이크로 렌즈를 세정하는 공정(제6공정)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법을 제공한다.
상기 컬러필터층 및 마이크로 렌즈는 상기 복수개의 포토다이오드 각각에 대응되도록 복수개 형성될 수 있다.
이 때, 상기 마이크로 렌즈 상부에 표면장력완화제를 도포하는 공정(제2공정)에 있어서, 상기 표면장력완화제는 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane: HMDS)을 이용할 수 있다.
상기 마이크로 렌즈 상부에 테이프를 부착하는 공정(제3공정)에 있어서, 상기 테이프는 자외선 테이프를 이용할 수 있다.
상기 자외선 테이프는 부착 후, 자외선을 테이프 상에 조사하여야 테이프의 접착력이 사라진다.
이 때, 상기 반도체 기판의 하면을 연마하는 공정(제4공정)은 상기 반도체 기판의 하면을 200 ~ 500μm의 범위에서 연마할 수 있다.
통상 반도체 기판의 두께가 625 ~ 725μm 정도이므로, 200 ~ 500μm의 범위에서 연마함으로써, 소자를 박형화 할 수 있다.
상기 마이크로 렌즈를 세정하는 공정(제6공정)은 이소프로필알콜(Isopropylalcohol: IPA)을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 표면장력완화제를 이용하지 않는 경우는 상기 이소프로필알콜을 이용하더라도 상기 테이프의 조각 및 접착 성분을 쉽게 제거할 수 없지만, 상기 표면장력완화제를 이용하는 경우에는 테이프의 접착 성분인 폴리올레핀(polyolefine) 계열의 접착물질이 쉽게 제거될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 제조공정을 개략적으로 도시한 단면도이다.
우선, 도 2a에서 알 수 있듯이, 복수개의 포토다이오드(400)가 형성된 반도체 기판(100) 상에 컬러필터층(300) 및 마이크로 렌즈(500)를 형성한다.
이 때, 상기 복수개의 포토다이오드(400)가 형성된 반도체 기판(400)과 상기 컬러필터층(300) 사이에 층간절연층(200)이 형성된다.
또한, 상기 컬러필터층(300)과 마이크로 렌즈(500) 사이에는 평탄화층(250)이 형성된다.
상기 컬러필터층(300) 및 마이크로 렌즈(500)는 상기 복수개의 포토다이오드(400) 각각에 대응되도록 복수개가 형성된다.
그 후, 도 2b에서 알 수 있듯이, 상기 마이크로 렌즈(500) 상에 표면장력완화제층(700)을 형성한다.
상기 표면장력완화제(700)는, 상기 반도체 기판(100)의 연마시 마이크로 렌즈(500)를 보호하기 위해 부착되는 테이프의 조각 및 접착성분이 상기 마이크로 렌즈로(500)부터 잘 제거되도록 하기 위해 상기 반도체 기판(100) 상에 도포한다.
이 때, 상기 표면장력완화제(700)로는 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane: HMDS)이 이용된다.
그 후, 도 2c에서 알 수 있듯이, 상기 표면장력완화제층(700) 상에 테이프(600)를 부착한다.
이 때, 상기 반도체 기판(100)을 구성하는 실리콘(Si) 가루가 상기 마이크로 렌즈(500) 상에 묻을 염려가 있기 때문에, 이로부터 상기 마이크로 렌즈(500)를 보호하기 위해 상기 마이크로 렌즈(500) 상에 테이프(600)를 부착한다.
상기 테이프(600)는 일반 테이프를 이용할 수도 있지만, 테이프 부착 후 자외선을 테이프 상에 조사할 때 테이프의 부착력이 없어지는 자외선 테이프를 이용하여도 된다.
그 후, 도 2d에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100)의 하면을 연마한다.
상기 반도체 기판(100)의 하면을 연마하는 공정은 200 ~ 500μm의 범위 내에서 상기 이미지 센서가 이용될 제품에 맞도록 진행된다.
그 후, 도 2e에서 알 수 있듯이, 상기 표면장력완화제층(700) 상에 부착되었던 테이프(600)를 제거한다.
이 때, 상기 테이프(600)의 조각이나 그 접착 성분이 제거되지 않고 남아 있을 수 있다.
그러나 종래 기술과는 달리, 본 발명에서는 상기 마이크로 렌즈(500) 상에 표면장력완화제층(700)을 형성하여서 잔존하는 상기 테이프(600)의 조각이나 그 접착 성분을 쉽게 제거할 수 있다.
그 후, 도 2f에서 알 수 있듯이, 상기 표면장력완화제층(700) 및 잔존하는 상기 테이프(600)의 조각이나 그 접착 성분을 제거하여 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 완성한다.
상기 테이프(600)의 접착 성분은 폴리올레핀(polyolefine) 계열의 접착물질인데, 이는 이소프로필알콜(Isopropylalcohol: IPA)을 이용하여 세정하고, 순수(純水, deionized water)를 이용하여 헹구어내는 공정을 통해 쉽게 제거될 수 있다.
상기 표면장력완화제층(700)을 구성하는 물질로 사용된 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane: HMDS)도 상기 이소프로필알콜(Isopropylalcohol: IPA)에 의해 제거된다.
상기 구성에 의한 본 발명에 따르면,
반도체 기판 연마시 실리콘(Si) 가루가 마이크로 렌즈에 묻어 렌즈를 오염시키는 것을 방지하기 위해, 상기 마이크로 렌즈 상에 테이프를 부착하는데, 이 테이프가 상기 마이크로 렌즈로부터 제거될 때 테이프의 조각이나 접착성분이 잘 제거되지 않으므로, 테이프를 상기 마이크로 렌즈에 부착하기 전에 상기 마이크로 렌즈 상에 표면장력완화제층을 형성하여 상기 테이프의 조각이나 접착성분이 잘 제거되도록 함으로써 마이크로 렌즈의 손상을 최소화한다.
Claims (7)
- 복수개의 포토다이오드가 형성된 반도체 기판 상에 컬러필터층 및 마이크로 렌즈를 형성하는 공정;상기 마이크로 렌즈 상부에 표면장력완화제를 도포하는 공정;상기 마이크로 렌즈 상부에 테이프를 부착하는 공정;상기 반도체 기판의 하면을 연마하는 공정;상기 마이크로 렌즈 상부에 부착된 테이프를 제거하는 공정; 및상기 마이크로 렌즈를 세정하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 컬러필터층은 상기 복수개의 포토다이오드 각각에 대응되도록 복수개를 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 마이크로 렌즈는 상기 복수개의 포토다이오드 각각에 대응되도록 복수개를 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 표면장력완화제는 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane: HMDS)을 이용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 테이프는 자외선 테이프를 이용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 반도체 기판의 하면을 연마하는 공정은상기 반도체 기판의 하면을 200 ~ 500μm의 범위에서 연마하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 마이크로 렌즈를 세정하는 공정은이소프로필알콜(Isopropylalcohol: IPA)을 이용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
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Legal Events
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20100422 Year of fee payment: 4 |
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