KR100731137B1 - Method for fabricating a cmos image sensor - Google Patents

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KR100731137B1
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한창훈
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동부일렉트로닉스 주식회사
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Abstract

A method for manufacturing a CMOS image sensor is provided to improve the characteristics and yield, to reduce function fail and to decrease dark current by removing particles from a metal pad using a hydrogen plasma treatment. A metal pad(202) is formed within a pad region of a substrate(200). A protection layer(203) is formed on the resultant structure. A pad opening portion for exposing selectively the metal pad to the outside is formed on the resultant structure by etching partially the protection layer. A planarization layer(206) is formed on an active region of the substrate. A color filter layer(207,208,209) is formed on the planarization layer. A hydrogen plasma treatment is performed on the resultant structure to remove particles from the metal pad. A microlens is formed on the color filter layer.

Description

씨모스 이미지 센서의 제조방법{Method for fabricating a CMOS image sensor}Method for fabricating a CMOS image sensor

도 1은 일반적인 씨모스 이미지 센서의 1 화소의 등가회로도1 is an equivalent circuit diagram of one pixel of a general CMOS image sensor

도 2는 일반적인 씨모스 이미지 센서의 1 화소의 레이아웃도2 is a layout view of one pixel of a general CMOS image sensor

도 3a 내지 도 3e는 종래 기술에 의한 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to the prior art.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도4A through 4E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 종래와 본 발명에 의한 씨모스 이미지 센서에서 금속패드의 표면을 나타낸 사진5a and 5b is a photograph showing the surface of the metal pad in the CMOS image sensor according to the prior art and the present invention

도면의 주요 부분에 대한 설명Description of the main parts of the drawing

200 : 반도체 기판 201 : 제 1 절연막 200 semiconductor substrate 201 first insulating film

202 : 금속 패드 203 : 보호막 202: metal pad 203: protective film

204 : 감광막 205 : 패드 오픈부204: photosensitive film 205: pad opening portion

206 : 제 1 평탄화층 207, 208, 209 : R,G,B 칼라 필터층 206: first planarization layer 207, 208, 209: R, G, B color filter layer

210 : 제 2 평탄화층 211 : 마이크로렌즈210: second planarization layer 211: microlens

본 발명은 CMOS 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 이미지 센서의 신뢰성 및 수율을 향상시키도록 한 씨모스 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a CMOS image sensor, and more particularly, to a method for manufacturing a CMOS image sensor to improve the reliability and yield of the image sensor.

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, CMOS 이미지 센서는 트랜지스터의 개수에 따라 3T형, 4T형, 5T형 등으로 구분된다. 3T형은 1개의 포토다이오드와 3개의 트랜지스터로 구성되며, 4T형은 1개의 포토다이오드와 4개의 트랜지스터로 구성된다. 상기 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소에 대한 등가회로 및 레이아웃(lay-out)을 살펴보면 다음과 같다. On the other hand, CMOS image sensors are classified into 3T type, 4T type, and 5T type according to the number of transistors. The 3T type consists of one photodiode and three transistors, and the 4T type consists of one photodiode and four transistors. An equivalent circuit and layout of the unit pixels of the 3T-type CMOS image sensor will be described as follows.

도 1은 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 등가 회로도이고, 도 2는 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소를 나타낸 레이아웃도이다.FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a general 3T CMOS image sensor, and FIG. 2 is a layout diagram illustrating unit pixels of a general 3T CMOS image sensor.

일반적인 3T형 씨모스 이미지 센서의 단위 화소는, 도 1에 도시된 바와 같이, 1개의 포토다이오드(PD; Photo Diode)와 3개의 nMOS 트랜지스터(T1, T2, T3)로 구성된다. 상기 포토다이오드(PD)의 캐소드는 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)의 드레인 및 제 2 nMOS 트랜지스터(T2)의 게이트에 접속되어 있다. As shown in FIG. 1, a unit pixel of a general 3T CMOS image sensor includes one photodiode (PD) and three nMOS transistors T1, T2, and T3. The cathode of the photodiode PD is connected to the drain of the first nMOS transistor T1 and the gate of the second nMOS transistor T2.

그리고, 상기 제 1, 제 2 nMOS 트랜지스터(T1, T2)의 소오스는 모두 기준 전압(VR)이 공급되는 전원선에 접속되어 있고, 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)의 게이트는 리셋신호(RST)가 공급되는 리셋선에 접속되어 있다. The sources of the first and second nMOS transistors T1 and T2 are all connected to a power supply line supplied with a reference voltage VR, and the gate of the first nMOS transistor T1 has a reset signal RST. It is connected to the reset line supplied.

또한, 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 소오스는 상기 제 2 nMOS 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 상기 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 드레인은 신호선을 통하여 판독회로(도면에는 도시되지 않음)에 접속되고, 상기 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 게이트는 선택 신호(SLCT)가 공급되는 열 선택선에 접속되어 있다. Further, the source of the third nMOS transistor T3 is connected to the drain of the second nMOS transistor, the drain of the third nMOS transistor T3 is connected to a read circuit (not shown in the drawing) via a signal line, The gate of the third nMOS transistor T3 is connected to a column select line to which a selection signal SLCT is supplied.

따라서, 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)는 리셋 트랜지스터(Rx)로 칭하고, 제 2 nMOS 트랜지스터(T2)는 드라이브 트랜지스터(Dx), 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)는 셀렉트 트랜지스터(Sx)로 칭한다.Accordingly, the first nMOS transistor T1 is referred to as a reset transistor Rx, the second nMOS transistor T2 is referred to as a drive transistor Dx, and the third nMOS transistor T3 is referred to as a select transistor Sx.

일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위 화소는, 도 2에 도시한 바와 같이, 액티브 영역(10)이 정의되어 액티브 영역(10) 중 폭이 넓은 부분에 1개의 포토다이오드(20)가 형성되고, 상기 나머지 부분의 액티브 영역(10)에 각각 오버랩되는 3개의 트랜지스터의 게이트 전극(120, 130, 140)이 형성된다. As shown in FIG. 2, in the unit pixel of a general 3T CMOS image sensor, an active region 10 is defined so that one photodiode 20 is formed in a wide portion of the active region 10. Gate electrodes 120, 130, and 140 of three transistors that overlap each other in the active region 10 of the remaining portion are formed.

즉, 상기 게이트 전극(120)에 의해 리셋 트랜지스터(Rx)가 형성되고, 상기 게이트 전극(130)에 의해 드라이브 트랜지스터(Dx)가 형성되며, 상기 게이트 전극(140)에 의해 셀렉트 트랜지스터(Sx)가 형성된다. That is, the reset transistor Rx is formed by the gate electrode 120, the drive transistor Dx is formed by the gate electrode 130, and the select transistor Sx is formed by the gate electrode 140. Is formed.

여기서, 상기 각 트랜지스터의 액티브 영역(10)에는 각 게이트 전극(120, 130, 140) 하측부를 제외한 부분에 불순물 이온이 주입되어 각 트랜지스터의 소오스/드레인 영역이 형성된다. Here, impurity ions are implanted into the active region 10 of each transistor except for lower portions of the gate electrodes 120, 130, and 140 to form source / drain regions of each transistor.

따라서, 상기 리셋 트랜지스터(Rx)와 상기 드라이브 트랜지스터(Dx) 사이의 소오스/드레인 영역에는 전원전압(Vdd)이 인가되고, 상기 셀렉트 트랜지스터(Sx) 일측의 소오스/드레인 영역은 판독회로(도면에는 도시되지 않음)에 접속된다.Therefore, a power supply voltage Vdd is applied to a source / drain region between the reset transistor Rx and the drive transistor Dx, and a source / drain region on one side of the select transistor Sx is shown in a read circuit (not shown). Not used).

상기에서 설명한 각 게이트 전극(120, 130, 140)들은, 도면에는 도시되지 않았지만, 각 신호 라인에 연결되고, 상기 각 신호 라인들은 일측 끝단에 패드를 구비하여 외부의 구동회로에 연결된다.Although not illustrated in the drawings, the gate electrodes 120, 130, and 140 described above are connected to respective signal lines, and each of the signal lines has a pad at one end thereof and is connected to an external driving circuit.

이와 같이 패드를 구비한 각 신호 라인과 이 후에 진행되는 공정들에 대하여 설명하면 다음과 같다.As described above, each signal line including the pad and the processes proceeding thereafter are described below.

도 3a 내지 도 3e는 종래의 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.3A to 3E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional CMOS image sensor.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(100)에 게이트 절연막 또는 층간 절연막 등의 절연막(101)(예를 들면 산화막)을 형성하고, 상기 절연막(101)위에 각 신호 라인의 금속 패드(102)를 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, an insulating film 101 (for example, an oxide film) such as a gate insulating film or an interlayer insulating film is formed on the semiconductor substrate 100, and the metal pads of the signal lines of the respective signal lines are formed on the insulating film 101. 102).

이 때, 상기 금속 패드(102)는 상기 도 2에서 설명한 바와 같은 각 게이트 전극(120, 130, 140)과 동일 물질로 동일 층에 형성될 수 있고, 별도의 콘택을 통해 다른 물질로 형성될 수 있으며, 대부분 알루미늄(Al)으로 형성된다.  In this case, the metal pad 102 may be formed on the same layer as the same material as each of the gate electrodes 120, 130, and 140 as described with reference to FIG. 2, and may be formed of a different material through separate contacts. It is mostly formed of aluminum (Al).

그리고, 상기 금속 패드(102)를 포함한 상기 절연막(101) 전면에 보호막(103)을 형성한다. 여기서 상기 보호막(103)은 산화막 또는 질화막 등으로 형성한다.A protective film 103 is formed on the entire surface of the insulating film 101 including the metal pad 102. The protective film 103 is formed of an oxide film or a nitride film.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(103)위에 감광막(104)을 도포하고, 노광 및 현상하여 상기 금속 패드(102) 상측 부분이 노출되도록 패터닝한다. As shown in FIG. 3B, a photosensitive film 104 is coated on the protective film 103, exposed and developed to pattern the upper portion of the metal pad 102.

그리고, 상기 패터닝된 감광막(104)을 마스크로 이용하여 상기 보호막(103)을 선택적으로 식각하여 상기 금속 패드(102)에 패드 오픈부(105)를 형성한다.The protective layer 103 may be selectively etched using the patterned photoresist 104 as a mask to form a pad opening 105 in the metal pad 102.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 감광막(104)을 제거하고, 상기 반도체 기판(101)에 습식 세정(wet cleaning)을 실시한다.As shown in FIG. 3C, the photosensitive film 104 is removed, and wet cleaning is performed on the semiconductor substrate 101.

이어, 상기 보호막(103) 전면에 제 1 평탄화층(106)을 증착하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 이용하여 상기 금속 패드 부분을 제외한 부분에만 남도록 한다. Subsequently, the first planarization layer 106 is deposited on the entire surface of the passivation layer 103, and the photoplanar etching process using a mask is used to leave only the portions except for the metal pad portion.

그리고, 각 포토다이오드 영역(도면에는 도시되지 않음)에 상응하는 상기 제 1 평탄화층(106)위에 차례로 청색 칼라 필터층(107), 녹색 칼라 필터층(108) 및 적 색 칼라 필터층(109)을 형성한다. A blue color filter layer 107, a green color filter layer 108, and a red color filter layer 109 are sequentially formed on the first planarization layer 106 corresponding to each photodiode region (not shown in the drawing). .

여기서, 상기 각 칼라 필터층 형성 방법은, 해당 칼라 레지스트를 도포하고 별도의 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 각 칼라 필터층을 형성한다.Here, each of the color filter layer forming methods may apply the color resist and form each color filter layer by a photolithography process using a separate mask.

도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 각 칼라 필터층(107, 108, 109)을 포함한 기판 전면에 제 2 평탄화층(111)을 형성하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 상기 금속 패드 부분을 제외한 영역에만 남도록 한다.As shown in FIG. 3D, the second planarization layer 111 is formed on the entire surface of the substrate including the color filter layers 107, 108, and 109, and the photo-etching process using a mask remains only in an area except the metal pad portion. do.

도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 평탄화층(111) 상의 각 칼라 필터층(107, 108, 109)에 대응하여 마이크로렌즈(112)를 형성한다. As shown in FIG. 3E, the microlenses 112 are formed corresponding to the color filter layers 107, 108, and 109 on the second planarization layer 111.

그리고, 이와 같이 제조된 CMOS 이미지 센서의 각 금속 패드(102)의 프로브 테스트(probe test)하여 접촉저항을 체크한 후, 이상이 없으면 외부 구동회로와 상기 금속 패드를 전기적으로 연결시킨다.Then, after the probe test of each metal pad 102 of the CMOS image sensor manufactured as described above to check the contact resistance, if there is no abnormality, the external driving circuit and the metal pad are electrically connected.

그러나, 상기와 같은 종래의 CMOS 이미지 센서의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.However, in the conventional method of manufacturing a CMOS image sensor as described above has the following problems.

첫째, 패드 오픈부를 형성하고 습식 세정 후 후속공정 진행할 때 마지막 공정인 패드 검사(pad inspection) 시 알루미늄 오염과 부식(corrosion)이 발견된다.First, aluminum padding and corrosion are found during the pad inspection, which is the final process when the pad opening is formed and wet cleaning is performed.

둘째, 감광막 제거시 솔벤트(solvent)를 이용한 크리닝(cleaning)이 실시되는데 감광막의 제거 공정에서 제거되지 않은 폴리머 성분 및 웨이퍼 백사이드(wafer backside)의 오염 물질 등 다양한 성분으로 인해 오염을 유발한 성분이 크리닝 동안 금속 패드를 오염시키게 된다.Second, cleaning is performed by using a solvent to remove the photoresist film. The components that cause contamination due to various components such as polymer components not removed during the photoresist removal process and contaminants on the wafer backside are cleaned. Will contaminate the metal pads.

셋째, 금속 패드에 패드 오픈부를 형성한 후, 상기 제 1 평탄화층 형성, 각 칼라 필터층 형성, 제 2 평탄화층 형성 및 마이크로렌즈 형성 등의 공정이 진행하는데, 이때 금속 패드가 노출된 상태에서 상기 각 후속 공정이 진행되므로, 상기 후속 공정으로 인해 상기 금속 패드가 TMAH 계열의 알카리(alkali) 용액에 지속적으로 노출되어(칼라 필터 진행시 최소 3회 이상) 상기 금속 패드가 부식되어 피티(pit)가 발생하여 소자의 신뢰성이 악화되고 수율이 저하한다.Third, after the pad opening is formed on the metal pad, processes such as forming the first flattening layer, forming each color filter layer, forming the second flattening layer, and forming the microlens are performed. As the subsequent process proceeds, the metal pad is continuously exposed to the TMAH series alkali solution (at least three times during the color filter), which causes the metal pad to corrode and pit. This deteriorates the reliability of the device and lowers the yield.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 칼라 필터 및 마이크로렌즈를 형성한 후 금속 패드 표면에 잔류하는 이물질을 플라즈마 처리를 통해 제거함으로써 이미지 소자의 신뢰성 및 수율을 향상시키도록 한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, the CMOS image sensor to improve the reliability and yield of the image device by removing the foreign matter remaining on the surface of the metal pad after forming the color filter and the microlens through plasma treatment Its purpose is to provide a method of manufacturing.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 씨모스(CMOS) 이미지 센서의 제조방법은 액티브 영역과 패드 영역으로 구분되는 기판상의 패드 영역에 금속 패드를 형성하는 단계와, 상기 금속 패드를 포함한 기판 전면에 보호막을 형성하고 상기 금속 패드의 표면이 노출되도록 상기 보호막을 선택적으로 제거하여 패드 오픈부를 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판의 액티브 영역에 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화층상에 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판의 전면에 플라즈마 처리를 실시하여 상기 금속 패드 표면의 이물질을 제거하는 단계와, 상기 칼라 필터층 상측에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a CMOS image sensor, the method including forming a metal pad in a pad area on a substrate divided into an active area and a pad area, and a substrate including the metal pad. Forming a pad opening by forming a protective film on the entire surface and selectively removing the protective film to expose the surface of the metal pad, forming a planarization layer in an active region of the semiconductor substrate, and forming a color filter layer on the planarization layer. And removing foreign substances on the surface of the metal pad by performing a plasma treatment on the entire surface of the semiconductor substrate, and forming a microlens on the color filter layer.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing the CMOS image sensor according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.4A to 4E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(200)상에 층간 절연막(201)을 형성하고, 상기 층간 절연막(201)위에 각 신호 라인의 금속 패드(202)를 형성한다. First, as shown in FIG. 4A, an interlayer insulating film 201 is formed on a semiconductor substrate 200, and metal pads 202 of respective signal lines are formed on the interlayer insulating film 201.

이 때, 상기 금속 패드(202)는 상기 도 2에서 설명한 바와 같은 각 게이트 전극(120, 130, 140)과 동일 물질로 동일 층에 형성될 수 있고, 별도의 콘택을 통해 다른 물질로 형성될 수 있으며, 대부분 알루미늄(Al)으로 형성된다. In this case, the metal pad 202 may be formed on the same layer as the same material as each of the gate electrodes 120, 130, and 140 as described with reference to FIG. 2, and may be formed of a different material through a separate contact. It is mostly formed of aluminum (Al).

그리고, 상기 금속 패드(202)를 포함한 상기 층간 절연막(201)의 전면에 보호막(203)을 형성한다. 여기서 상기 보호막(203)은 산화막 또는 질화막 등으로 형성한다.A protective film 203 is formed on the entire surface of the interlayer insulating film 201 including the metal pad 202. The protective film 203 is formed of an oxide film or a nitride film.

도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(203)위에 감광막(204)을 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 상기 금속 패드(202) 상측 부분이 오픈되도록 상기 감광막(204)을 선택적으로 패터닝한다. As shown in FIG. 4B, after the photosensitive film 204 is coated on the protective film 203, the photosensitive film 204 is selectively patterned so that the upper portion of the metal pad 202 is opened by an exposure and development process.

그리고 상기 패터닝된 감광막(204)을 마스크로 이용하여 상기 보호막(203)을 선택적으로 식각하여 상기 금속 패드(202)에 패드 오픈부(205)를 형성한다.The protective layer 203 is selectively etched using the patterned photoresist 204 as a mask to form a pad opening 205 in the metal pad 202.

도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 감광막(204)을 제거하고, 상기 반도체 기판(200)에 습식 세정을 실시하여 패드 오픈부(205)를 형성할 때 발생한 이물질 및 감광막(204)의 폴리머 성분을 제거한다.As illustrated in FIG. 4C, the foreign matter and the polymer component of the photosensitive film 204 that are generated when the photosensitive film 204 is removed and the pad substrate 205 is formed by wet cleaning the semiconductor substrate 200 are formed. Remove

이어서, 상기 반도체 기판(200)의 전면에 제 1 평탄화층(206)을 증착하고, 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 이용하여 상기 금속 패드 부분을 제외한 부분에만 남도록 한다. Subsequently, the first planarization layer 206 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 200, and the photoplanar etching process using a mask is used to leave only portions except the metal pad portion.

그리고, 각 포토다이오드 영역(도면에는 도시되지 않음)에 상응하는 상기 제 1 평탄화층(206)위에 차례로 청색 칼라 필터층(207), 녹색 칼라 필터층(208) 및 적색 칼라 필터층(209)을 형성한다. A blue color filter layer 207, a green color filter layer 208, and a red color filter layer 209 are sequentially formed on the first planarization layer 206 corresponding to each photodiode region (not shown in the figure).

여기서, 상기 각 칼라 필터층의 형성방법은 해당 감광성 물질을 도포하고 별도의 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 각 칼라 필터층을 형성한다.The color filter layer may be formed by coating the photosensitive material and forming each color filter layer by a photolithography process using a separate mask.

도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 각 칼라 필터층(207, 208, 209)을 포함한 반도체 기판(200)의 전면에 제 2 평탄화층(210)을 형성하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 상기 금속 패드 부분을 제외한 영역에만 남도록 한다.As shown in FIG. 4D, a second planarization layer 210 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 200 including the color filter layers 207, 208, and 209, and the metal pad portion is formed by a photolithography process using a mask. Only remain in the area except for.

이어, 상기 반도체 기판(200)의 전면에 수소(H2) 플라즈마 처리를 실시하여 상기 각 칼라 필터층(207, 208, 209)을 형성할 때 금속 패드(202)의 표면에 잔류하는 이물질을 제거한다.Subsequently, a hydrogen (H 2 ) plasma treatment is performed on the entire surface of the semiconductor substrate 200 to remove foreign substances remaining on the surface of the metal pad 202 when the color filter layers 207, 208, and 209 are formed. .

도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 평탄화층(210)상에 마이크로렌즈용 물질층을 증착한 후 선택적으로 패터닝하고, 150 ~ 300℃의 온도에서 리플로우 공정을 실시하여 상기 각 칼라 필터층(207, 208, 209)에 대응하는 반구형 형태의 마이크로렌즈(211)를 형성한다. As shown in FIG. 4E, a microlens material layer is deposited on the second planarization layer 210 and then selectively patterned, and a reflow process is performed at a temperature of 150 to 300 ° C. Hemispherical microlenses 211 corresponding to 207, 208, and 209 are formed.

이어, 상기 반도체 기판(200)의 전면에 수소(H2) 플라즈마 처리를 실시하여 상기 마이크로렌즈(211)를 형성할 때 금속 패드(202)의 표면에 잔류하는 이물질을 제거한다.Subsequently, when the microlens 211 is formed by performing a hydrogen (H 2 ) plasma treatment on the entire surface of the semiconductor substrate 200, foreign substances remaining on the surface of the metal pad 202 are removed.

도 5a 및 도 5b는 종래와 본 발명에 의한 씨모스 이미지 센서에서 금속패드의 표면을 나타낸 사진이다. 5a and 5b are photographs showing the surface of the metal pad in the CMOS image sensor according to the prior art and the present invention.

도 5a에서와 같이, 금속 패드의 표면에 부식이 발생하였지만, 도 5b에서와 같이 금속 패드에 H2 플라즈마 처리를 실시함으로써 부식의 발생을 미연에 방지할 수가 있다.As shown in FIG. 5A, corrosion occurred on the surface of the metal pad. However, by performing H 2 plasma treatment on the metal pad as shown in FIG. 5B, the occurrence of corrosion can be prevented in advance.

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 같은 본 발명에 따른 씨모스(CMOS) 이미지 센서의 제조방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the method of manufacturing the CMOS image sensor according to the present invention has the following effects.

첫째, 칼라필터층 및 마이크로렌즈를 형성한 후에 수소 플라즈마 처리를 통해 금속 패드에 잔류하는 이물질을 제거함으로써 테스프 프로빙시 발생하는 파티클(particle)을 사전에 방지하여 이미지 센서의 특성과 수율을 향상시킬 수 있다.First, after forming the color filter layer and the microlens, by removing the foreign matter remaining on the metal pad through hydrogen plasma treatment, it is possible to prevent particles generated during test probing in advance to improve the characteristics and yield of the image sensor. have.

둘째, 수소 플라즈마 처리를 통해 패드의 이물질을 제거함으로써 이미지 센서의 기능 불량(function fail)을 줄이고, 암전류를 줄일 수 있다.Second, by removing foreign substances on the pad through hydrogen plasma treatment, it is possible to reduce the function failure of the image sensor and reduce the dark current.

Claims (4)

액티브 영역과 패드 영역으로 구분되는 기판상의 패드 영역에 금속 패드를 형성하는 단계;Forming a metal pad in a pad area on the substrate divided into an active area and a pad area; 상기 금속 패드를 포함한 기판 전면에 보호막을 형성하고 상기 금속 패드의 표면이 노출되도록 상기 보호막을 선택적으로 제거하여 패드 오픈부를 형성하는 단계;Forming a pad opening by forming a protective film on the entire surface of the substrate including the metal pad and selectively removing the protective film to expose the surface of the metal pad; 상기 반도체 기판의 액티브 영역에 평탄화층을 형성하는 단계;Forming a planarization layer in an active region of the semiconductor substrate; 상기 평탄화층상에 칼라 필터층을 형성하는 단계;Forming a color filter layer on the planarization layer; 상기 반도체 기판의 전면에 수소를 이용한 플라즈마 처리를 실시하여 상기 금속 패드 표면의 이물질을 제거하는 단계;Performing a plasma treatment using hydrogen on the entire surface of the semiconductor substrate to remove foreign substances on the surface of the metal pad; 상기 칼라 필터층 상측에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법. And forming a microlens on an upper side of the color filter layer. 삭제delete 액티브 영역과 패드 영역으로 구분되는 기판상의 패드 영역에 금속 패드를 형성하는 단계;Forming a metal pad in a pad area on the substrate divided into an active area and a pad area; 상기 금속 패드를 포함한 기판 전면에 보호막을 형성하고 상기 금속 패드의 표면이 노출되도록 상기 보호막을 선택적으로 제거하여 패드 오픈부를 형성하는 단계;Forming a pad opening by forming a protective film on the entire surface of the substrate including the metal pad and selectively removing the protective film to expose the surface of the metal pad; 상기 반도체 기판의 액티브 영역에 평탄화층을 형성하는 단계;Forming a planarization layer in an active region of the semiconductor substrate; 상기 평탄화층상에 칼라 필터층을 형성하는 단계;Forming a color filter layer on the planarization layer; 상기 반도체 기판의 전면에 수소를 이용한 1차 플라즈마 처리를 실시하여 상기 금속 패드 표면의 이물질을 제거하는 단계;Performing a first plasma treatment using hydrogen on the entire surface of the semiconductor substrate to remove foreign substances on the surface of the metal pad; 상기 칼라 필터층 상측에 마이크로렌즈를 형성하는 단계;Forming a microlens on the color filter layer; 상기 반도체 기판의 전면에 수소를 이용한 2차 플라즈마 처리를 실시하여 상기 금속 패드 표면의 이물질을 제거하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.And removing a foreign substance on the surface of the metal pad by performing a secondary plasma treatment using hydrogen on the entire surface of the semiconductor substrate. 삭제delete
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