KR100776158B1 - 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 씨모스 이미지센서는 소정의 픽셀부와 로직패드부로 구분되는 기판을 포함하는 씨모스 이미지센서에 있어서, 상기 로직패드부 기판의 일부에 형성된 최상부 도전층; 상기 최상부 도전층의 상측을 일부 노출하면서 상기 기판의 전면에 형성된 USG 보호막; 상기 픽셀부의 USG 보호막상에 순차적으로 형성된 캡 TEOS 보호막과 질화보호막; 상기 픽셀부의 질화보호막 상에 순차적으로 형성된 컬러필터층, 마이크로렌즈; 및 상기 노출된 최상부 도전층을 오픈하면서 상기 USG 보호막 상에 순차적으로 형성된 캡 TEOS 보호막과 질화보호막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법에 의하면, 캡 TEOS를 형성함으로써 Small particle 제거로 씨모스 이미지센서의 다크어제슨트 페일류어(Dark adjacent failure)(D)를 현저히 감소시켜 씨모스 이미지센서의 특성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
씨모스 이미지센서, 다크어제슨트 페일류어(Dark adjacent failure), 작은 파티클(small particle).
Description
도 1 은 종래기술에 의한 씨모스 이미지센서의 제조공정 및 그 각 공정결과의 웨이퍼 사진.
도 2는 종래기술에 의한 씨모스 이미지센서의 문제점을 나타내는 사진.
도 3은 본 발명의 제1 실시예(S 1)과 제2 실시예(2) 및 종래기술의 제조공정 순서를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 씨모스 이미지센서의 단면도.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 씨모스 이미지센서의 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
110: 기판 130: USG 보호막
140: 캡 TEOS 보호막 150: 질화보호막
160: 컬러필터층 170: 평탄화층
180: 마이크로렌즈 190: 최상부 도전층
본 발명은 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게 전하결합소자(charge coupled device: CCD)와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.
한편, CCD는 구동 방식이 복잡하고, 전력 소비가 클 뿐만 아니라, 다단계의 포토 공정이 요구되므로 제조 공정이 복잡한 단점을 갖고 있으므로, 최근에는 상기 전하 결합 소자의 단점을 극복하기 위한 차세대 이미지 센서로서 씨모스 이미지 센서가 주목을 받고 있다.
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
도 1 은 종래기술에 의한 씨모스 이미지센서의 제조공정 및 그 각 공정결과의 웨이퍼 사진이다. 도 2는 종래기술에 의한 씨모스 이미지센서의 문제점을 나타내는 사진이다.
또한, 도 3은 본 발명의 제1 실시예(S 1)과 제2 실시예(2) 및 종래기술의 제조공정 순서를 나타내는 도면이다.
한편, CIS소자의 다크어제슨트 페일류어(Dark adjacent failure)(D)(도 1 및 도 3 참조)는 터미널 비아(TV:Terminal Via) 형성 중에 발생하는 작은 파티클(small particle)(P)(도 2 참조)이 주된 원인으로 알려져 있다.
즉, 도 3의 종래기술에 의한 씨모스 이미지센서의 제조공정에 의하면, 터미널 비아(TV:Terminal Via) 형성공정, 즉 소정의 메탈이 형성된 기판에 터미널 USG(Undoped Silicate Glass)를 형성하고, 터미널 비아(TV:Terminal Via) CMP(Chemical Mechanical Polishing)를 진행한다.
그 다음으로, 터미널 비아(TV:Terminal Via) SiN(silicon nitride)를 형성 후 신터링(Sintering)공정을 어닐링(annealing)을 한다.
이때, 종래기술에 의한 씨모스 이미지센서의 제조방법에 의하면 웨이퍼 전면에 0.5um 이하의 small particle(P)이 발생하여 CIS 소자의 특성을 감소시켜 수율(yield) 저하 등 심각한 문제를 일으키고 있다.
본 발명은 위에서 기술한 small particle(P)의 원인에 대해서 터미널 비아(TV:Terminal Via) HDP(HIGH DENSITY PLASMA) USG 공정부터 CMP 그리고 신터링(SINTER)에 이르기까지 다양한 공정의 문제로 생각되고 있으며, 이것을 해결하여 씨모스 이미지센서의 특성을 향상시키는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 씨모스 이미지센서는 소정의 픽셀부와 로직패드부로 구분되는 기판을 포함하는 씨모스 이미지센서에 있어서, 상기 로직패드부 기판의 일부에 형성된 최상부 도전층; 상기 최상부 도전층의 상측을 일부 노출하면서 상기 기판의 전면에 형성된 USG 보호막; 상기 픽셀부의 USG 보호막상에 순차적으로 형성된 캡 TEOS 보호막과 질화보호막; 상기 픽셀부의 질화보호 막 상에 순차적으로 형성된 컬러필터층, 마이크로렌즈; 및 상기 노출된 최상부 도전층을 오픈하면서 상기 USG 보호막 상에 순차적으로 형성된 캡 TEOS 보호막과 질화보호막;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은 소정의 픽셀부와 로직패드부로 구분되는 기판을 포함하는 씨모스 이미지센서의 제조방법에 있어서, 상기 로직패드부의 기판상의 일부에 최상부 도전층을 형성하는 단계; 상기 최상부 도전층을 덮으면서 상기 기판의 전면에 USG 보호막을 형성하는 단계; 상기 최상부 도전층을 포함하는 USG 보호막 전면에 캡 TEOS 보호막을 형성하는 단계; 상기 캡 TEOS 보호막 상에 질화보호막을 형성하는 단계; 상기 로직패드부 상의 최상부 도전층 영역 상의 질화보호막, 캡 TEOS 보호막, USG 보호막의 일부를 식각하여 상기 최상부 도전층을 노출시키는 단계; 및 상기 픽셀부 상의 질화보호막 상에 컬러필터층과 마이크로렌즈를 순차적으로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명에 의하면 와 같이 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법에 의하면, 캡 TEOS를 형성함으로써 Small particle 제거로 씨모스 이미지센서의 다크어제슨트 페일류어(Dark adjacent failure)(D)를 현저히 감소시켜 씨모스 이미지센서의 특성을 크게 향상시키는 장점이 있다.
이하, 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
(실시예 1)
도 3은 본 발명의 제1 실시예(S 1: Split 1)과 제2 실시예(S 2: Split 2) 및 종래기술의 제조공정 순서를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 의한 씨모스 이미지센서의 단면도이다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 씨모스 이미지센서는 소정의 픽셀부와 로직패드부로 구분되는 기판(110)을 포함하는 씨모스 이미지센서에 있어서, 상기 로직패드부 기판의 일부에 최상부 도전층(190)이 형성된다. 이때, 본 발명의 제1 실시예는 상기 기판(110) 상에 절연막(120)으로 절연된 상태에서 공정이 진행될 수 있다.
그리고, 상기 최상부 도전층(190)의 상측을 일부 노출하면서 상기 기판의 전면에 USG 보호막(130)이 형성된다. 그리고, 상기 픽셀부의 USG 보호막(130)상에 순차적으로 캡 TEOS 보호막(140)과 질화보호막(150)이 형성된다.
그리고, 상기 픽셀부의 질화보호막(150) 상에 순차적으로 컬러필터층(160) 및 마이크로렌즈(180)가 형성된다.
그리고, 상기 노출된 최상부 도전층(190)을 오픈하면서 상기 USG 보호막(130) 상에 순차적으로 캡 TEOS 보호막(140)과 질화보호막(150)이 형성된다.
또한, 상기 컬러필터층(160)과 상기 마이크로렌즈(180) 사이에 평탄화층(170)이 더 형성될 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 씨모스 이미지센서에 의하면, 캡 TEOS를 형성함으로써 Small particle 제거로 씨모스 이미지센서의 다크어제슨트 페일류어(Dark adjacent failure)(D)를 현저히 감소시켜 씨모스 이미지센서의 특성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 제1 실시예에 의한 씨모스 이미지센서에 대한 제조방법을 도 4 및 도 3의 S1을 참조하여 설명한다.
우선, 소정의 픽셀부와 로직패드부로 구분되는 기판을 준비하여, 상기 로직패드부의 기판(110)상의 일부에 최상부 도전층(190)을 형성한다.
다음으로, 상기 최상부 도전층(190)을 덮으면서 상기 기판의 전면에 USG(Undoped Silicate Glass) 보호막(130)을 형성한다. 상기 USG 보호막(130)은 HDP(HIGH DENSITY PLASMA) 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 USG 보호막(130)에 의해 메탈보이드의 발생이 예방될 수 있다.
다음으로, 상기 최상부 도전층(190)을 포함하는 USG 보호막(130) 전면에 캡 TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 보호막(140)을 형성한다. 상기 캡 TEOS 보호막(140)은 PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)에 의해 형성될 수 있다.
이때, 캡 TEOS 보호막을 평탄화하는 공정, 예를 들어 CMP를 더 진행할 수 있다.
본 발명의 제1 실시예에서는 종래 기술과 달리 USG 보호막(130) 상에 캡 TEOS 보호막(140)을 형성함으로써 Small particle이 형성되는 것을 예방함으로써 씨모스 이미지센서의 다크어제슨트 페일류어(Dark adjacent failure)(D)를 현저히 감소시켜 씨모스 이미지센서의 특성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
이는 캡 TEOS 보호막(140)과 USG 보호막(130)의 CMP에 대한 특성의 차이 때문이다. 즉, USG 보호막(130)의 경우는 CMP 중에 보호막이 불균일하게 파이는 핏(pit)가 많이 발생함으로써 Small particle 발생 가능성이 높기 때문이다.
다음으로, 상기 캡 TEOS 보호막(140) 상에 질화보호막(150)을 형성한다. 이때, 상기 질화보호막(150)이 형성된 기판을 신터링(Sintering)하는 단계를 진행할 수 있다.
다음으로, 상기 로직패드부 상의 최상부 도전층(190) 영역 상의 질화보호막(150), 캡 TEOS 보호막(140), USG 보호막(130)의 일부를 식각하여 상기 최상부 도전층(190)을 노출 시킨다.
그리고, 상기 픽셀부 상의 질화보호막(150) 상에 컬러필터층(160)과 마이크로렌즈(180)를 순차적으로 형성한다.
본 발명의 제1 실시예에 의할 경우, 도 3에서 볼 수 있듯이, 캡 TEOS를 형성함으로써 Small particle 제거로 씨모스 이미지센서의 다크어제슨트 페일류어(Dark adjacent failure)(D)를 현저히 감소시켜 씨모스 이미지센서의 특성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
(실시예 2)
도 3은 본 발명의 제1 실시예(S 1)과 제2 실시예(2) 및 종래기술의 제조공정 순서를 나타내는 도면이며, 도 5는 본 발명의 제2 실시예에 의한 씨모스 이미지센서의 단면도이다.
본 발명의 제2 실시예에 의한 씨모스 이미지센서는 소정의 픽셀부와 로직패드부로 구분되는 기판을 포함하는 씨모스 이미지센서에 있어서, 상기 로직패드부 기판의 일부에 형성된 최상부 도전층(190); 상기 최상부 도전층의 상측을 일부 노 출하면서 상기 기판의 전면에 형성된 캡 TEOS 보호막(140); 상기 픽셀부의 캡 TEOS 보호막 상에 형성된 질화보호막(150); 상기 픽셀부의 질화보호막 상에 순차적으로 형성된 컬러필터층(160), 마이크로렌즈(180); 및 상기 노출된 최상부 도전층을 오픈하면서 상기 캡 TEOS 보호막 상에 형성된 질화보호막(150);을 포함할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예는 상기 제1 실시예와 달리 USG 보호막(130)이 없이 캡 TEOS 보호막(140)이 형성된 점에 특징이 있다.
본 발명의 제2 실시예는 상기 제1 실시예의 구조적 및 제조공정적인 특징을 채용할 수 있다.
본 발명의 제2 실시예에 의할 경우, 도 3에서 볼 수 있듯이, 캡 TEOS를 형성함으로써 Small particle 제거로 씨모스 이미지센서의 다크어제슨트 페일류어(Dark adjacent failure)(D)를 현저히 감소시켜 씨모스 이미지센서의 특성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법에 의하면, 캡 TEOS를 형성함으로써 Small particle 제거로 씨모스 이미지센서의 다크어제슨트 페일류어(Dark adjacent failure)(D)를 현저히 감소시켜 씨모스 이미지센서의 특성을 크게 향상시키는 효과가 있다.
Claims (6)
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- 삭제
- 소정의 픽셀부와 로직패드부로 구분되는 기판을 포함하는 씨모스 이미지센서의 제조방법에 있어서,상기 로직패드부의 기판상의 일부에 최상부 도전층을 형성하는 단계;상기 최상부 도전층을 덮으면서 상기 기판의 전면에 USG 보호막을 형성하는 단계;상기 최상부 도전층을 포함하는 USG 보호막 전면에 캡 TEOS 보호막을 형성하는 단계;상기 캡 TEOS 보호막 상에 질화보호막을 형성하는 단계;상기 질화보호막이 형성된 기판을 신터링(Sintering)하는 단계;상기 로직패드부 상의 최상부 도전층 영역 상의 질화보호막, 캡 TEOS 보호막, USG 보호막의 일부를 식각하여 상기 최상부 도전층을 노출시키는 단계; 및상기 픽셀부 상의 질화보호막 상에 컬러필터층과 마이크로렌즈를 순차적으로 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
- 제3 항에 있어서,상기 캡 TEOS 보호막을 평탄화하는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
- 삭제
- 소정의 픽셀부와 로직패드부로 구분되는 기판을 포함하는 씨모스 이미지센서의 제조방법에 있어서,상기 로직패드부의 기판상의 일부에 최상부 도전층을 형성하는 단계;상기 최상부 도전층을 덮으면서 상기 기판의 전면에 USG 보호막을 형성하는 단계;상기 최상부 도전층을 포함하는 USG 보호막 전면에 캡 TEOS 보호막을 형성하는 단계;상기 캡 TEOS 보호막 상에 질화보호막을 형성하는 단계;상기 로직패드부 상의 최상부 도전층 영역 상의 질화보호막, 캡 TEOS 보호막, USG 보호막의 일부를 식각하여 상기 최상부 도전층을 노출시키는 단계; 및상기 픽셀부 상의 질화보호막 상에 컬러필터층과 마이크로렌즈를 순차적으로 형성하는 단계;를 포함하고,상기 USG 보호막은 HDP에 의해 형성되고,상기 캡 TEOS 보호막은 PECVD에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
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