KR100752162B1 - Method for fabricating of COMS image sensor - Google Patents

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KR100752162B1 KR1020050100096A KR20050100096A KR100752162B1 KR 100752162 B1 KR100752162 B1 KR 100752162B1 KR 1020050100096 A KR1020050100096 A KR 1020050100096A KR 20050100096 A KR20050100096 A KR 20050100096A KR 100752162 B1 KR100752162 B1 KR 100752162B1
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Abstract

본 발명은 금속 패드가 오프되지 않도록 보호막의 식각량을 조절하여 보호막의 표면으로부터 소정두께만큼만 제거한 후, 후 공정으로부터 금속 패드를 보호함으로써 접촉 저항을 감소시키고 나아가 수율을 향상시킬 수 있도록 한 씨모스(CMOS) 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로서, 액티브 영역과 패드 영역으로 구분되는 기판상의 패드 영역에 금속 패드를 형성하는 단계와; 상기 금속 패드를 포함한 기판 전면에 절연막을 형성하는 단계와; 상기 금속 패드 상부의 절연막을 표면으로부터 소정두께만큼 선택적으로 제거하여 예비 패드 오픈부를 형성하는 단계와, 상기 기판의 액티브 영역상에 제 1 평탄화층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 평탄화층위에 칼라 필터층을 형성하는 단계와; 상기 칼라 필터층을 포함한 기판의 액티브 영역상에 제 2 평탄화층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 평탄화층위에 상기 칼라 필터층과 대응되게 마이크로렌즈를 형성하는 단계와; 그리고 상기 패드 영역에 잔류하는 절연막을 제거하여 패드 오픈부를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.The present invention controls the etching amount of the protective film so that the metal pad is not turned off, and then removes only a predetermined thickness from the surface of the protective film, and then protects the metal pad from the subsequent process to reduce the contact resistance and further improve the yield. (CMOS) image sensor manufacturing method comprising the steps of: forming a metal pad in a pad region on a substrate divided into an active region and a pad region; Forming an insulating film on an entire surface of the substrate including the metal pads; Selectively removing the insulating film on the metal pad by a predetermined thickness from a surface to form a preliminary pad opening, and forming a first planarization layer on an active region of the substrate; Forming a color filter layer over said first planarization layer; Forming a second planarization layer on the active region of the substrate including the color filter layer; Forming a microlens on the second planarization layer to correspond to the color filter layer; And removing the insulating film remaining in the pad area to form a pad open part.

CMOS 이미지 센서, 금속 패드, 마이크로 렌즈, 프로빙 테스트 CMOS image sensor, metal pad, micro lens, probing test

Description

씨모스 이미지 센서의 제조 방법{Method for fabricating of COMS image sensor}Method for fabricating CMOS image sensor {Method for fabricating of COMS 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 3f는 종래 기술에 의한 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정 단면도3A to 3F 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 제 1 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 신호라인 및 그 이후의 공정에 대한 단면도4A through 4E are cross-sectional views of signal lines and subsequent processes of the CMOS image sensor according to the first embodiment of the present invention;

〈도면의 주요 부분에 대한 설명〉<Description of Main Parts of Drawing>

200 : 반도체 기판 201 : 절연막200 semiconductor substrate 201 insulating film

202 : 금속 패드 203 : 보호막202: metal pad 203: protective film

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

206, 210 : 제 1, 제 2 평탄화층 207, 208, 209 : 칼라 필터층206 and 210: first and second planarization layers 207, 208 and 209 color filter layers

211 : 마이크로 렌즈211: microlens

본 발명은 CMOS 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 패드 프로빙(Pad probing) 시 발생하는 금속 패드 입자(metal pad particle) 발생을 감소시켜 수광 특성을 향상시키도록 한 씨모스 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention 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, in which metal pad particles generated during pad probing are reduced to improve light reception characteristics. It is about.

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. 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.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. 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. 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. 즉, 상기 씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.Recently, CMOS image sensors have attracted attention as next generation image sensors for overcoming the disadvantages of the charge coupled device. 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. 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. 또한, 상기 씨모스 이미지 센서는 제어회로, 신호처리회로, 아날로그/디지털 변환회로 등을 씨모스 이미지 센서 칩에 집적시킬 수가 있으므로 제품의 소형화가 용이하다는 장점을 갖고 있다. 따라서, 상기 씨모스 이미지 센서는 현재 디지털 정지 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라 등과 같은 다양한 응용 부분에 널리 사용되고 있다.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. 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. 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 3개의트랜지스터로 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. 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. 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. 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 선택 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 selection 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 선택 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 selection 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 3f는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.3A to 3F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(100)에 게이트 절연막 또는 층간 절연막 등의 절연막(101)을 형성하고, 상기 절연막(101)위에 각 신호 라인의 금속 패드(102)를 형성한다. 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 있 고, 별도의 콘택을 통해 다른 물질로 형성될 수 있으며, 대부분 알루미늄(Al)으로 형성된다. 그리고, 상기 금속 패드(102)를 포함한 상기 절연막(101) 전면에 보호막(103)을 형성한다. 여기서 상기 보호막은 산화막 또는 질화막 등으로 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, an insulating film 101 such as a gate insulating film or an interlayer insulating film is formed on the semiconductor substrate 100, and metal pads 102 of respective signal lines are formed on the insulating film 101. 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 can be, and mostly formed of aluminum (Al). A protective film 103 is formed on the entire surface of the insulating film 101 including the metal pad 102. The protective film is formed of an oxide film or a nitride film.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(103)위에 감광막(104)을 형성하고, 사진석판술을 이용한 노광 및 현상하여 상기 금속 패드(102) 상측 부분을 노출시킨다. 그리고, 상기 감광막(104)을 마스크로 이용하여 상기 보호막(103)을 선택적으로 식각하여 상기 금속 패드(102)에 금속 패드 오픈부(105)를 형성한 후, 상기 감광막(104)을 제거한다.As shown in FIG. 3B, a photosensitive film 104 is formed on the passivation film 103, and exposed and developed using photolithography to expose an upper portion of the metal pad 102. In addition, after the protective film 103 is selectively etched using the photosensitive film 104 as a mask to form the metal pad opening 105 on the metal pad 102, the photosensitive film 104 is removed.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 금속 패드 오픈부(105)가 형성된 기판 전면에 베리어층(113)을 형성한다.As shown in FIG. 3C, the barrier layer 113 is formed on the entire surface of the substrate on which the metal pad opening 105 is formed.

여기서, 상기 베리어층(113)은 PE(plasma emhancement) 산화막, PE TEOS 또는 PE 질화막으로 형성하며, 그 두께는 약 200Å 내지 600Å정도로 한다.Here, the barrier layer 113 is formed of a PE (plasma emhancement) oxide film, PE TEOS or PE nitride film, the thickness is about 200 ~ 600 로.

도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 베리어층(113) 전면에 제 1 평탄화층(106)을 증착하고 마스크를 이용한 사진 식각 공정을 이용하여 상기 금속 패드 부분을 제외한 부분에만 남도록 한다. As shown in FIG. 3D, the first planarization layer 106 is deposited on the barrier layer 113, and the photo planar 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(106)위에 차례로 청색 칼라 필터층(107), 녹색 칼라 필터층(108) 및 적색 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 figure).

여기서, 상기 각 칼라 필터층 형성 방법은, 해당 감광성 물질을 도포하고 별도의 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 각 칼라 필터층을 형성한다.Here, in each of the color filter layer forming methods, the color photosensitive material is coated and the color filter layers are formed by a photolithography process using a separate mask.

도 3e에 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. 3E, 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 the region excluding the metal pad portion. do.

도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 평탄화층(111)상에 유전체 물질을 증착하고 사진 식각 공정으로 상기 유전체 물질을 선택적으로 제거하여 상의 각 칼라 필터층(107, 108, 109)에 대응하여 마이크로렌즈(112)를 형성한다. As shown in FIG. 3F, a dielectric material is deposited on the second planarization layer 111, and the dielectric material is selectively removed by a photolithography process to correspond to each color filter layer 107, 108, and 109. The lens 112 is formed.

이 때, 별도의 마스크를 추가하지 않고, 상기 금속 패드(102) 상측부의 상기 베리어층(113)을 블랭킷 식각 등에 의해 동시에 제거하여 상기 금속 패드 오픈부(105)를 노출시킨다. At this time, the barrier layer 113 of the upper portion of the metal pad 102 is simultaneously removed by blanket etching or the like to expose the metal pad opening 105 without adding a separate mask.

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.

즉, 칼라 필터층을 형성함에 있어서 현상(develop) 공정을 반복함에 따라 금속 패드의 오염이 발생하는 것을 방지하기 위하여 베리어층의 증착 및 금속 패드 오픈 공정 공정이 추가됨으로써 공정 코스트 및 시간이 증가한다.That is, in order to prevent the contamination of the metal pads as the development process is repeated in forming the color filter layer, the process cost and time are increased by adding the barrier layer and the metal pad open process.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 금속 패드가 오프되지 않도록 보호막의 식각량을 조절하여 보호막의 표면으로부터 소정두께만큼만 제거한 후, 후 공정으로부터 금속 패드를 보호함으로써 접촉 저항을 감소시키고 나아가 수율을 향상시킬 수 있도록 한 씨모스(CMOS) 이미지 센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, by adjusting the etching amount of the protective film so that the metal pad is not turned off to remove only a predetermined thickness from the surface of the protective film, and then to reduce the contact resistance by protecting the metal pad from the post-process It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a CMOS image sensor capable of improving yield.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조방법은 액티브 영역과 패드 영역으로 구분되는 기판상의 패드 영역에 금속 패드를 형성하는 단계와; 상기 금속 패드를 포함한 기판 전면에 절연막을 형성하는 단계와; 상기 금속 패드 상부의 절연막을 표면으로부터 소정두께만큼 선택적으로 제거하여 예비 패드 오픈부를 형성하는 단계와; 상기 기판의 액티브 영역상에 제 1 평탄화층을 형성하는 단계와; 상기 제 1 평탄화층위에 칼라 필터층을 형성하는 단계와; 상기 칼라 필터층을 포함한 기판의 액티브 영역상에 제 2 평탄화층을 형성하는 단계와; 상기 제 2 평탄화층위에 상기 칼라 필터층과 대응되게 마이크로렌즈를 형성하는 단계와; 그리고 상기 패드 영역에 잔류하는 절연막을 제거하여 패드 오픈부를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.Method of manufacturing a CMOS image sensor according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming a metal pad in a pad region on the substrate divided into an active region and a pad region; Forming an insulating film on an entire surface of the substrate including the metal pads; Selectively removing the insulating layer on the metal pad by a predetermined thickness from a surface to form a preliminary pad opening; Forming a first planarization layer on the active region of the substrate; Forming a color filter layer over said first planarization layer; Forming a second planarization layer on the active region of the substrate including the color filter layer; Forming a microlens on the second planarization layer to correspond to the color filter layer; And removing the insulating film remaining in the pad area to form a pad open part.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the accompanying drawings, a method of manufacturing a CMOS image sensor according to the present invention having the features as described above in more detail as follows.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 공정 단면도이다.4A to 4E are cross-sectional views of a CMOS image sensor according to a first embodiment of the present invention.

먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(200)에 게이트 절연막 또는 층간 절연막 등의 절연막(201)을 형성하고, 상기 절연막(201)위에 각 신호 라인의 금속 패드(202)를 형성한다. First, as shown in FIG. 4A, an insulating film 201 such as a gate insulating film or an interlayer insulating film is formed on the semiconductor substrate 200, and metal pads 202 of each signal line are formed on the 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 통 해 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 described with reference to FIG. 2, and may be formed of a different material through a separate contact. It can be, and mostly formed of aluminum (Al).

그리고, 상기 금속 패드(202)를 포함한 상기 절연막(201)의 전면에 보호막(203)을 형성한다. A protective film 203 is formed on the entire surface of the insulating film 201 including the metal pad 202.

여기서 상기 보호막(203)은 USG, 산화막 또는 질화막 등으로 형성한다.The protective film 203 is formed of USG, oxide film or nitride film.

도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(203)위에 감광막(204)을 형성하고, 노광 및 현상하여 상기 금속 패드(202) 상측 부분이 노출되도록 선택적으로 패터닝한다. As shown in FIG. 4B, a photosensitive film 204 is formed on the passivation film 203, and is exposed and developed to selectively pattern the upper portion of the metal pad 202.

이어, 상기 패터닝된 감광막(204)을 마스크로 이용하여 상기 보호막(203)을 표면으로부터 소정두께만큼만 선택적으로 식각하여 상기 금속 패드(202)에 예비 패드 오픈부(205a)를 형성한다.Subsequently, the passivation layer 203 is selectively etched only a predetermined thickness from the surface by using the patterned photoresist 204 as a mask to form a preliminary pad opening 205a in the metal pad 202.

여기서, 상기 금속 패드(202)상에 잔류하는 보호막(203)의 두께는 약 400Å이다.Here, the thickness of the protective film 203 remaining on the metal pad 202 is about 400 kPa.

도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 감광막(204)을 제거하고, 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. As shown in FIG. 4C, the photoresist layer 204 is removed, the first planarization layer 206 is deposited on the entire surface of the semiconductor substrate 200, and the metal pad portion is formed using a photolithography process using a mask. Only remain in areas except for.

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 필터층 형성 방법은, 해당 감광성 물질을 도포하고 별도의 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 각 칼라 필터층을 형성한다.Here, in each of the color filter layer forming methods, the color photosensitive material is coated and the color filter layers are formed by a photolithography process using a separate mask.

도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 각 칼라 필터층(207, 208, 209)을 포함한 기판 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, the second planarization layer 210 is formed on the entire surface of the substrate including the color filter layers 207, 208, and 209, and the photo-etching process using a mask remains only in the region except the metal pad portion. do.

도 4e에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 평탄화층(210)상에 마이크로렌즈용 물질층을 증착하고, 사진 식각 공정으로 상기 물질층을 선택적으로 제거하여 마이크로렌즈 패턴을 형성한다.As shown in FIG. 4E, a microlens material layer is deposited on the second planarization layer 210, and the material layer is selectively removed by a photolithography process to form a microlens pattern.

여기서, 상기 마이크로렌즈용 물질층으로, 레지스트 또는 TEOS와 같은 산화막을 사용할 수도 있다.Here, an oxide film such as resist or TEOS may be used as the material layer for the microlens.

이어, 상기 마이크로렌즈 패턴이 형성된 반도체 기판(201)을 소정온도(150 ~ 200℃)에서 리플로우 공정을 실시하여 상기 각 칼라 필터층(207, 208, 209) 위에 반구형의 마이크로렌즈(211)를 형성한다. Subsequently, a semi-spherical microlens 211 is formed on each of the color filter layers 207, 208, and 209 by performing a reflow process on the semiconductor substrate 201 having the microlens pattern formed at a predetermined temperature (150 to 200 ° C.). do.

여기서, 상기 리플로우 공정은 핫 플레이트(hot plate)를 이용하거나 퍼니스(furnace)를 이용할 수 있다. 이때 수축 가열하는 방법에 따라 마이크로렌즈(36)의 곡률이 달라지는데 이 곡률에 따라서 집속 효율도 달라지게 된다.In this case, the reflow process may use a hot plate or a furnace. At this time, the curvature of the microlens 36 varies according to the method of shrinkage heating, and the focusing efficiency also varies according to the curvature.

이어, 상기 마이크로렌즈(211)에 자외선을 조사하여 경화한다. 여기서, 상기 마이크로렌즈(211)에 자외선을 조사하여 경화함으로써 상기 마이크로렌즈(211)는 최적의 곡률 반경을 유지할 수 있다.Subsequently, ultraviolet rays are irradiated to the microlenses 211 to be cured. In this case, the microlens 211 may maintain an optimum radius of curvature by irradiating and curing the microlens 211 with ultraviolet rays.

그리고, 별도의 마스크를 추가하지 않고, 상기 금속 패드(202) 상측부에 잔류하는 상기 보호막(203)을 블랭킷 식각(blanket etch) 등에 의해 선택적으로 제거하여 패드 오픈부(205)를 형성한다. The pad opening 205 is formed by selectively removing the passivation layer 203 remaining on the upper portion of the metal pad 202 by a blanket etch or the like without adding a separate mask.

한편, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 씨모스(CMOS) 이미지 센서의 제조방법은 상기 마이크로렌즈(211)를 형성한 후에 상기 패드 오픈부(205)를 형성하고 있지만, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 씨모스(CMOS) 이미지 센서의 제조방법은 상기 패드 오픈부(205)를 먼저 형성한 후에 마이크로렌즈(211)를 형성할 수 있다.Meanwhile, in the method of manufacturing the CMOS image sensor according to the first embodiment of the present invention, the pad opening part 205 is formed after the microlens 211 is formed, but the second embodiment of the present invention In the method of manufacturing a CMOS image sensor according to an example, the pad opening part 205 may be formed first, and then the microlens 211 may be formed.

상기와 같이 제조된 본 발명에 의한 씨모스(CMOS) 이미지 센서의 각 금속 패드(202)의 프로브 테스트(probe test)하여 접촉저항을 체크한 후, 이상이 없으면 외부 구동회로와 상기 금속 패드를 전기적으로 연결시킨다.After checking the contact resistance by a probe test of each metal pad 202 of the CMOS image sensor manufactured as described above, if there is no abnormality, the external driving circuit and the metal pad are electrically Connect it.

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, 금속 패드 상부의 보호막을 완전히 제거하여 금속 패드 오픈부를 형성하지 않고, 상기 보호막을 표면으로부터 소정두께만큼만 선택적으로 제거하여 상기 금속 패드 상부에 예비 오픈부를 형성하여 이후 공정에서 현상액 또는 식각액으로부터 상기 금속 패드가 부식되는 것을 방지하여 금속 패드의 접촉저항을 감소시킬 수 있다.First, the protective film on the upper part of the metal pad is completely removed to form a metal pad open part, and the protective film is selectively removed only from the surface by a predetermined thickness to form a preliminary open part on the upper part of the metal pad. By preventing the pads from corroding, the contact resistance of the metal pads can be reduced.

둘째, 상기와 같이 금속 패드의 접촉 저항이 감소되기 때문에 프로브 테스트 시, 금속 패드 표면을 깎아내는 딥 프로빙(deep probing)을 실시할 필요가 없으므로 금속 패드 입자(particle)에 의한 포토다이오드 기능이 마비됨을 방지할 수 있다.Second, since the contact resistance of the metal pad is reduced as described above, the photodiode function caused by the metal pad particles is paralyzed since there is no need to perform deep probing to scrape the surface of the metal pad during the probe test. It can prevent.

Claims (4)

액티브 영역과 패드 영역으로 구분되는 기판상의 패드 영역에 금속 패드를 형성하는 단계와;Forming a metal pad in a pad region on the substrate divided into an active region and a pad region; 상기 금속 패드를 포함한 기판 전면에 절연막을 형성하는 단계와;Forming an insulating film on an entire surface of the substrate including the metal pads; 상기 금속 패드 상부의 절연막을 표면으로부터 소정두께만큼 선택적으로 제거하여 예비 패드 오픈부를 형성하는 단계와;Selectively removing the insulating layer on the metal pad by a predetermined thickness from a surface to form a preliminary pad opening; 상기 기판의 액티브 영역상에 제 1 평탄화층을 형성하는 단계와;Forming a first planarization layer on the active region of the substrate; 상기 제 1 평탄화층위에 칼라 필터층을 형성하는 단계와;Forming a color filter layer over said first planarization layer; 상기 칼라 필터층을 포함한 기판의 액티브 영역상에 제 2 평탄화층을 형성하는 단계와;Forming a second planarization layer on the active region of the substrate including the color filter layer; 상기 제 2 평탄화층위에 상기 칼라 필터층과 대응되게 마이크로렌즈를 형성하는 단계와;Forming a microlens on the second planarization layer to correspond to the color filter layer; 상기 패드 영역에 잔류하는 절연막을 블랭킷 식각하여 패드 오픈부를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.Forming a pad opening by blanket-etching the insulating film remaining in the pad region, wherein the insulating film remaining in the pad region is formed. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 예비 패드 오픈부에 잔류하는 절연막은 400Å 두께인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.And an insulating film remaining in the preliminary pad opening part is 400 kW thick. 제 1 항에 있어서,상기 절연막은 USG막을 사용하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.The method of claim 1, wherein the insulating film uses a USG film.
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