KR100940726B1 - 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; 상기 평탄화층과 마이크로렌즈 상에 상기 패드 상측의 보호막을 노출하는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 패드 상측의 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. 즉, 종래기술에 의하면 TEOS 절연 막질에 대한 RIE 시 TEOS 절연막의 잔존물(Residue)이 있어 이미지 불량을 초래할 수 있다.
실시예는 PAD의 오염을 방지하면서 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; 상기 평탄화층과 마이크로렌즈 상에 상기 패드 상측의 보호막을 노출하는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 감광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 패드 상측의 보호막과 층간절연층을 선택적으로 식각하여 상기 패드를 오픈하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 패시베이션(Passivation) 절연막의 증착(Deposition) 후 바로 컬러필터(Color Filter) 공정을 진행함으로써 TEOS Dep 공정 및 RIE 공정을 스킵(Skip)할 수 있는 컬러필터(Color Filter) 공정을 구현함에 따라 공정시간 단축 및 원가절감의 효과를 가져 올 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 공정단축을 통한 불량감소는 소자의 신뢰 향상에 기 여할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 마이크로렌즈(Micro Lenz)형성 후 PAD Open 및 Asher를 진행함에 따라 마이크로렌즈를 산화막으로 형성하여 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 컬러필터 공정이 필요한 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
(실시예)
도 1 내지 도 5는 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도이다.
우선, 도 1과 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 2와 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 3과 같이 상기 포토다이오드 상측의 평탄화층(160) 상에 마이크로렌즈(170)를 형성한다. 실시예에서는 상기 마이크로렌즈(170)는 감광막을 이용하거나 또는 저온산화막을 이용하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 평탄화층(160) 상에 약 200℃ 이하에서 저온산화막(oxide film)(미도시)을 증착할 수 있다. 상기 저온산화막은 SiO2 일 수 있으나 이에 한정 되는 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 패터닝한 후 패터닝된 감광막을 마스크로 저온산화막을 식각하여 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.
다음으로, 도 4와 같이 상기 평탄화층(160)과 마이크로렌즈(170) 상에 상기 패드(124) 상측의 보호막(140)을 노출하는 제3 감광막 패턴(210)을 형성한다. 이후, 상기 제3 감광막 패턴(210)을 식각마스크로 하여 상기 패드 상측의 보호막(140)과 제2 층간절연층(130)을 선택적으로 식각하여 제2 트렌치(T2)를 형성함으로써 상기 패드(124)를 오픈한다.
다음으로, 도 5와 같이 상기 제3 감광막 패턴(210)을 애싱 등에 의해 제거한다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 패시베이션(Passivation) 절연막(보호막)의 증착(Deposition) 후 바로 컬러필터(Color Filter) 공정을 진행함으로써 TEOS Dep 공정 및 RIE 공정을 스킵(Skip)할 수 있는 컬러필터(Color Filter) 공정을 구현함에 따라 공정시간 단축 및 원가절감의 효과를 가져 올 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 공정단축을 통한 불량감소는 소자의 신뢰 향상에 기여할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 마이크로렌즈(Micro Lenz)형성 후 PAD Open 및 Asher를 진행함에 따라 마이크로렌즈를 산화막으로 형성하여 마이크로렌즈(Micro Lenz)의 어택(Attack)을 줄일 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.
도 1 내지 도 5는 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도.
Claims (4)
- 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;상기 평탄화층과 마이크로렌즈 상에 상기 패드 상측의 보호막을 노출하는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및상기 감광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 패드 상측의 보호막과 층간절연층을 선택적으로 식각하여 상기 패드를 오픈하는 단계;를 포함하며,상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는 저온산화막을 이용하여 마이크로렌즈를 형성하며,상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,상기 포토다이오드 상측의 평탄화층 상에 저온산화막을 형성하는 단계;마이크로렌즈용 감광막을 도포하고, 상기 마이크로렌즈용 마스크를 이용하여 노광 및 현상 공정으로 상기 감광막을 선택적으로 패터닝하는 단계;와,상기 패터닝된 감광막을 마스크로 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 포토다이오드 상측의 평탄화층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계;상기 평탄화층과 마이크로렌즈 상에 상기 패드 상측의 보호막을 노출하는 감광막 패턴을 형성하는 단계; 및상기 감광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 패드 상측의 보호막과 층간절연층을 선택적으로 식각하여 상기 패드를 오픈하는 단계;를 포함하며,상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는 저온산화막을 이용하여 마이크로렌즈를 형성하며,상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,상기 포토다이오드 상측의 평탄화층 상에 저온산화막을 형성하는 단계;마이크로렌즈용 감광막을 도포하고, 상기 마이크로렌즈용 감광막을 리플로우하여 마이크로렌즈패턴을 형성하는 단계;와,상기 마이크로렌즈패턴을 식각마스크로 하여 상기 저온산화막을 식각하여 산화막 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,200℃ 이하의 저온산화막을 이용하여 마이크로렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제1 항 또는 제2 항에 있어서,상기 패드를 오픈하는 단계 후에,상기 감광막 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |