KR100934788B1 - 이미지센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 포토다이오드가 형성된 기판상에 층간절연층을 형성하는 단계; 상기 층간절연층에 배선과 패드를 형성하는 단계; 상기 배선과 패드가 형성된 층간절연층 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 포토다이오드 상측의 보호막 상에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 패드 상측의 보호막을 노출하는 평탄화층을 상기 컬러필터 상에 형성하는 단계; 상기 포토다이오드 상측의 평탄화층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 패드 상측의 노출된 보호막과 층간절연층을 선택적으로 식각하여 상기 패드를 오픈하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이미지센서, 컬러필터, 마이크로렌즈
Description
실시예는 이미지센서의 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.
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
통상적인 이미지센서(Image Sensor) 제품의 패드(PAD) 오픈(Open) 및 컬러필터(Color Filter) 공정은 다음과 같다.
먼저, 패시베이션(Passivation)된 절연막을 증착(Deposition)후 포토(Photo)공정 및 RIE 공정을 거쳐 PAD를 오픈(Open) 한다.
PAD Open 후 후속 공정의 컬러필터(Color Filter) 공정에서 발생되는 PAD의 오염(Contamination)을 막기 위해 얇은 TEOS절연 막을 증착(Deposition)한 후 컬러 필터(Color Filter) 공정을 진행한다.
Color Filter 공정이 완료된 후 Planarization Photo공정(이하 "평탄화 PEP" 이라 칭함) 및 마이크로렌즈(Micro Lens) 형성을 완료하며, PAD를 보호하고 있는 TEOS 절연 막질에 대한 RIE를 실시함으로서 완료된다.
그런데, 종래기술에 의하면 PAD 오염방지를 위해 형성된 TEOS절연 막 형성공정이 추가로 요구되어 공정이 복잡하게 된다.
또한, 종래기술에 의하면 TEOS 절연 막질에 대한 RIE 시 마이크로렌즈가 손상을 받을 수 있다.
또한, 종래기술에 의하면 TEOS 절연 막질에 대한 RIE 시 TEOS 절연막이 완전히 제거되지 않고 PAD 상에 잔존함으로써 전기적인 불량을 초래할 수 있다.
도 1은 종래기술에 의하면 TEOS 절연 막질에 대한 RIE 시 TEOS 절연막의 잔존물(Residue)(R)에 대한 사진이다.
실시예는 PAD의 오염을 방지하면서 PAD PEP 및 Asher, TEOS Dep 공정 및 RIE 공정을 스킵(Skip)할 수 있는 할 수 있는 이미지센서의 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 포토다이오드가 형성된 기판상에 층간절연층을 형성하는 단계; 상기 층간절연층에 배선과 패드를 형성하는 단계; 상기 배선과 패드가 형성된 층간절연층 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 포토다이오드 상측의 보호막 상에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 패드 상측의 보호막을 노출하는 평탄화층을 상기 컬러필터 상에 형성하는 단계; 상기 포토다이오드 상측의 평탄화층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 패드 상측의 노출된 보호막과 층간절연층을 선택적으로 식각하여 상기 패드를 오픈하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 포토다이오드가 형성된 기판상에 층간절연층을 형성하는 단계; 상기 층간절연층에 배선과 패드를 형성하는 단계; 상기 배선과 패드가 형성된 층간절연층 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 포토다이오드 상측의 보호막 상에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 패드 상측의 보호막을 노출하는 평탄화층을 상기 컬러필터 상에 형성하는 단계; 상기 패드 상측의 노출된 보호막과 층간절연층을 선택적으로 식각하여 상기 패드를 오픈하는 단계; 및 상기 패드 오픈 후 상기 포토다이오드 상측의 평탄화층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 패시베이션(Passivation) 절연막의 형성 후 바로 컬러필터(Color Filter) 공정을 진행하고, Planarization Photo공정으로 PAD PEP 공정을 대체함으로써 PAD PEP 및 Asher, TEOS Dep 공정 및 RIE 공정을 Skip 할 수 있는 Color Filter 공정을 구현함에 따라 공정시간 단축 및 원가절감의 효과를 가져 올 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 공정단축에 의한 불량률의 감소에 따라 제품의 신뢰성 향상에 도움을 줄 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 산화막(Oxide)을 이용한 마이크로렌즈(Micro Lenz)형성함으로써 PAD 오픈 시 마이크로렌즈(Micro Lenz)의 어택(Attack)을 줄일 수 있다.
이하, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
본 발명은 씨모스이미지센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 컬 러필터 공정이 필요한 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
(제1 실시예)
도 2 내지 도 5는 제1 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도이다.
우선, 도 2와 같이 포토다이오드(미도시)가 형성된 기판(미도시)상에 층간절연층을 형성한다. 상기 층간절연층은 제1 층간절연층(110), 제2 층간절연층(130) 등과 같이 다층일 수 있다.
이후, 상기 제2 층간절연층(130)에 배선(122)과 패드(124)를 형성한다. 상기 배선(122)을 형성하는 공정은 플러그를 형성공정을 통해 다층의 배선공정이 진행될 수 있다.
이후, 상기 배선(122)이 형성된 제2 층간절연층(130) 상에 보호막(140)을 형성한다. 예를 들어, 상기 제2 층간절연층(130) 상에 수분 및 스크래치로부터 소자를 보호하기 위한 보호막을 질화막 등으로 형성할 수 있다. 예를 들어, PE-SiN 등으로 보호막(140)을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 상기 포토다이오드 상측의 보호막(140) 상에 컬러필터(150)를 형성한다. 예를 들어, 상기 보호막(140) 상에 가염성레지스트를 사용하여 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 진행하여 각각의 파장대별로 빛을 필터링하는 R, G, B의 컬러필터(150)를 형성할 수 있다.
다음으로, 도 3과 같이 평탄화 PEP 공정을 진행한다. 예를 들어, 상기 패드(124) 상측의 보호막(140)을 노출하는 평탄화층(160)을 상기 컬러필터(150) 상에 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 컬러필터(150)가 형성된 기판 전면에 제1 감광막을 스핀코팅 등에 의해 평탄하게 형성한다. 이후, 선택적인 노광 및 현상공정을 통해 상기 패드(124) 상측의 보호막(140)을 노출하는 제1 트렌치(T1)를 포함하는 제1 감광막 패턴인 평탄화층(160)을 형성할 수 있다.
다음으로, 도 4와 같이 상기 포토다이오드 상측의 평탄화층(160) 상에 마이크로렌즈(170)를 형성한다. 제1 실시예에서는 상기 마이크로렌즈(170)를 감광막이 아닌 저온산화막을 이용하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 평탄화층(160) 상에 저온산화막(oxide film)(미도시)을 증착할 수 있다. 상기 저온산화막은 SiO2 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 저온산화막은 CVD, PVD, PECVD 등으로 형성될 수 있다. 이후, 상기 저온산화막 상에 마이크로렌즈용 감광막(미도시)를 도포하고, 마이크로렌즈용 마스크(미도시)를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하여 산화막 마이크로렌즈(170)를 형성할 수 있다. 또는, 다른 예로 마이크로렌즈용 감광막패턴을 리플로우하여 마이크로렌즈패턴(미도시)을 형성하고 상기 마이크로렌즈패턴을 식각마스크로 하여 상기 저온산화막을 식각하여 산화막 마이크로렌즈를 형성할 수도 있다.
그 다음으로, 도 5와 같이 상기 패드(124) 상측의 노출된 보호막(140)과 제2 층간절연층(130)을 선택적으로 식각하여 제2 트렌치(T2)를 형성함으로써 상기 패드(124)를 오픈한다.
이때, 제1 실시예에서 상기 패드(124)를 오픈하는 단계는, 상기 마이크로렌즈(170)와 상기 보호막(140), 제2 층간절연층(130) 간에 선택비가 높은 물질을 이용할 수 있다.
예를 들어, 상기 마이크로렌즈(170)는 저온산화막이며, 보호막(140)은 질화막이고, 상기 제2 층간절연층(130)은 USG막일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 식각선택비를 고려하여 보호막(140)을 식각하는 공정과 제2 층간절연층(130)을 식각하는 공정을 2단계에 걸쳐 진행할 수도 있다.
한편, 상기 마이크로렌즈(170)는 저온산화막으로 형성하고, 보호막(140)과 패드(124) 상측의 제2 층간절연층(130)은 질화막으로 형성함으로써 패드(124) 오픈을 위한 식각의 선택비를 더욱 높일 수 있다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 패시베이션(Passivation) 절연막의 형성 후 바로 컬러필터(Color Filter) 공정을 진행하고, Planarization Photo공정으로 PAD PEP 공정을 대체함으로써 PAD PEP 및 Asher, TEOS Dep 공정 및 RIE 공정을 Skip 할 수 있는 Color Filter 공정을 구현함에 따라 공정시간 단축 및 원가절감의 효과를 가져 올 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 공정단축에 의한 불량률의 감소에 따라 제품의 신뢰성 향상에 도움을 줄 수 있다. 또한, 실시예에 의하면 산화막(Oxide)을 이용한 마이크로렌즈(Micro Lenz)형성함으로써 PAD 오픈을 위한 식각 시 마이크로렌즈(Micro Lenz)의 어택(Attack)을 줄일 수 있다.
(제2 실시예)
도 6 내지 도 9는 제2 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도이다.
제2 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 제1 실시예의 기술적인 특징을 채용할 수 있으며, 다만 패드(124)를 오픈한 후 마이크로렌즈(170)를 형성함에 차이점이 있다.
제2 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 도 6과 같이 포토다이오드(미도시)가 형성된 기판(미도시)상에 제1 층간절연층(110), 제2 층간절연층(130)을 형성하는 단계, 상기 제2 층간절연층(130)에 배선(122)과 패드(124)를 형성하는 단계, 상기 제2 층간절연층(130) 상에 보호막(140)을 형성하는 단계, 상기 포토다이오드 상측의 보호막(140) 상에 컬러필터(150)를 형성하는 단계를 진행할 수 있다. 이상은 제1 실시예의 도 2의 설명을 채용할 수 있다.
이후, 도 7과 같이 상기 패드(124) 상측의 보호막을 노출하는 평탄화층(160)을 상기 컬러필터(150) 상에 형성한다. 이는 도 3의 설명을 채용할 수 있다.
다음으로, 도 8과 같이 상기 패드(124) 상측의 노출된 보호막(140)과 제2 층간절연층(130)을 선택적으로 식각하여 제2 트렌치(T2)를 형성함으로써 상기 패드(124)를 오픈한다. 예를 들어, 상기 평탄화층(160)을 식각마스크로 하여 보호막(140)과 제2 층간절연층(130)을 선택적으로 식각하여 패드(124)를 오픈할 수 있다.
그 다음으로, 도 9와 같이 상기 포토다이오드 상측의 평탄화층(160) 상에 마 이크로렌즈(170)를 형성한다. 이때, 제2 실시예에서의 마이크로렌즈(170)는 감광막을 이용하거나 저온산화막을 이용할 수 있다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 패시베이션(Passivation) 절연막의 형성 후 바로 컬러필터(Color Filter) 공정을 진행하고, Planarization Photo공정으로 PAD PEP 공정을 대체함으로써 PAD PEP 및 Asher, TEOS Dep 공정 및 RIE 공정을 Skip 할 수 있는 Color Filter 공정을 구현함에 따라 공정시간 단축 및 원가절감의 효과를 가져 올 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 공정단축에 의한 불량률의 감소에 따라 제품의 신뢰성 향상에 도움을 줄 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.
도 1은 종래기술에 따른 TEOS 절연막의 잔존물(Residue)(R)에 대한 사진.
도 2 내지 도 5는 제1 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도.
도 6 내지 도 9는 제2 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도.
Claims (5)
- 포토다이오드가 형성된 기판상에 층간절연층을 형성하는 단계;상기 층간절연층에 배선과 패드를 형성하는 단계;상기 배선과 패드가 형성된 층간절연층 상에 보호막을 형성하는 단계;상기 포토다이오드 상측의 보호막 상에 컬러필터를 형성하는 단계;상기 패드 상측의 보호막을 노출하는 평탄화층을 상기 컬러필터 상에 형성하는 단계;상기 포토다이오드 상측의 평탄화층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계; 및상기 패드 상측의 노출된 보호막과 층간절연층을 선택적으로 식각하여 상기 패드를 오픈하는 단계;를 포함하며,상기 마이크로렌즈는 산화막으로 형성되고, 상기 보호막과 상기 층간절연층은 질화막으로 형성됨으로써, 상기 패드를 오픈하는 단계에서 상기 마이크로렌즈와 상기 보호막, 상기 층간절연층 간에 선택비가 높은 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,상기 평탄화층 상에 저온산화막(oxide film)을 형성하는 단계;상기 저온산화막 상에 마이크로렌즈용 감광막를 도포하고, 마이크로렌즈용 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 상기 마이크로렌즈용 감광막을 선택적으로 패터닝하여 산화막 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,상기 평탄화층 상에 저온산화막(oxide film)을 형성하는 단계;상기 저온산화막 상에 마이크로렌즈용 감광막를 도포하고, 상기 마이크로렌즈용 감광막패턴을 리플로우하여 마이크로렌즈패턴을 형성하고 상기 마이크로렌즈패턴을 식각마스크로 하여 상기 저온산화막을 식각하여 산화막 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 포토다이오드가 형성된 기판상에 층간절연층을 형성하는 단계;상기 층간절연층에 배선과 패드를 형성하는 단계;상기 배선과 패드가 형성된 층간절연층 상에 보호막을 형성하는 단계;상기 포토다이오드 상측의 보호막 상에 컬러필터를 형성하는 단계;상기 패드 상측의 보호막을 노출하는 평탄화층을 상기 컬러필터 상에 형성하는 단계;상기 패드 상측의 노출된 보호막과 층간절연층을 선택적으로 식각하여 상기 패드를 오픈하는 단계; 및상기 패드 오픈 후 상기 포토다이오드 상측의 평탄화층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하며,상기 마이크로렌즈는 산화막으로 형성되고, 상기 보호막과 상기 층간절연층은 질화막으로 형성됨으로써, 상기 패드를 오픈하는 단계에서 상기 마이크로렌즈와 상기 보호막, 상기 층간절연층 간에 선택비가 높은 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제4 항에 있어서,상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,상기 평탄화층 상에 저온산화막(oxide film)을 형성하는 단계;상기 저온산화막 상에 마이크로렌즈용 감광막를 도포하고, 마이크로렌즈용 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 상기 마이크로렌즈용 감광막을 선택적으로 패터닝하여 산화막 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
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2007
- 2007-12-24 KR KR1020070136556A patent/KR100934788B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
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