KR100952766B1 - 리던던시 모듈을 구비한 씨모스 이미지센서의 제조방법 - Google Patents
리던던시 모듈을 구비한 씨모스 이미지센서의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 패드 및 퓨즈 오픈시 사용되는 마스크 수를 감소시켜 원가를 절감하면서 동시에 공정을 단순화할 수 있는 CMOS 이미지센서의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 패드영역 및 리던던시 영역이 정의되고, 리던던시 영역에는 퓨즈가 형성되고, 패드영역에는 절연막에 의해 퓨즈와 절연되어 패드가 형성되어 있는 반도체 기판 상에 패시배이션막을 형성하여 기판을 평탄화하는 단계; 패시배이션막 상부에 패드용 마스크를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 패드 상의 패시배이션막을 식각하여 패드를 오픈시킴과 동시에 퓨즈 상의 패시배이션막과 절연막을 일부 식각하는 단계; 포토레지스트 패턴 상부에 패드 및 패드 주변은 마스킹하고 퓨즈 상의 절연막은 노출시키는 OCL 패턴을 형성하는 단계; OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 노출된 절연막을 식각하여 퓨즈를 오픈한 후 퓨즈절단을 수행하는 단계; 및 OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지센서의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
리던던시, 이미지센서, 퓨즈, 패드, OCL
Description
도 1a 및 도 1b는 종래의 리던던시 모듈을 구비한 CMOS 이미지센서의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 리던던시 모듈을 구비한 CMOS 이미지센서의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체 기판 11 : 퓨즈
12 : 절연막 13 : 패드
14, 14A : 패시배이션막 15, 15A : OCL 패턴
16, 17 : 포토레지스트 패턴
본 발명은 CMOS 이미지센서의 제조방법에 관한 것으로, 특히 리던던시 모듈(redundancy module)을 구비한 CMOS 이미지센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서 (image sensor)는 광학영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 빛을 감지하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로 부분으로 구성되어 있으며, CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한다. 또한, 광감도를 높이기 위하여 전체 이미지센서 소자에서 광감지 부분의 면적이 차지하는 비율(fill factor)을 크게 하려는 노력을 진행하고 있으나, 근본적으로 로직회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적하에서 이러한 노력에는 한계가 있다. 따라서, 광감도를 높이기 위하여 광감지 부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 변경하여 광감지 부분으로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이 기술이 바로 마이크로 렌즈 형성 기술이다. 또한, 칼라 이미지를 구현하기 위한 이미지센서는 외부로부터의 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지부분 상부에 칼러필터가 어레이되어 있으며, 이러한 칼라 필터 어레이(CFA : Color Filter Array)는 일반적으로 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 칼라필터로 이루어진다.
한편, CMOS 이미지센서의 화소수가 증가함에 따라 제조공정상의 문제로 인해 불량화소(defect pixel)의 발생도 증가하게 되므로 CMOS 이미지센서에도 리페어(repair)용 퓨즈(fuse)를 구비한 리던던시 모듈을 탑재하여 불량화소를 보상해주고 있다.
도 1a 및 도 1b는 리던던시 모듈을 구비한 종래의 CMOS 이미지센서의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 1a를 참조하면, 패드영역(A) 및 리던던시 영역(B)이 정의되고, 리던던시 영역(B)에는 퓨즈(11)가 형성되고, 절연막(12)의 개재하에 패드영역(A)에는 패드 (13)가 형성되어 있는 반도체 기판(10) 상에 패드(13)를 덮도록 패시배이션막 (14)을 형성한다. 여기서, 패시배이션막(14)은 산화막과 질화막의 적층막으로 형성한다. 그 다음, 도시되지는 않았지만, 화소영역에 CFA를 형성하고, 기판 전면 상에 평탄화막으로서 포토레지스트 물질인 오버코팅층(over coating layer; OCL)을 도포하고 OCL 마스크를 이용하여 노광 및 현상하여 패드(13) 및 퓨즈(11)와 이들 주변의 패시배이션막(14)을 소정 부분 노출시키는 OCL 패턴(15)을 형성한다. 그 후, 기판 전면 상에 OCL 패턴(15)을 덮도록 제 1 포토레지스트막을 도포하고 패드용 마스크를 이용하여 노광 및 현상하여 패드(13) 및 퓨즈(11) 상의 패시배이션막(14)을 노출시키는 제 1 포토레지스트 패턴(16)을 형성한다.
도 1b를 참조하면, 제 1 포토레지스트 패턴(16)을 마스크로하여 패시배이션막(14)을 식각하여 패드(13)를 오픈시킴과 동시에 퓨즈(11) 상의 절연막(12)을 노출시킨다. 그 후, 공지된 방법에 의해 제 1 포토레지스트 패턴(16)을 제거하고, 기판 전면 상에 OCL 패턴(15)을 덮도록 제 2 포토레지스트막을 도포하고 퓨즈용 마스크를 이용하여 노광 및 현상하여 퓨즈(11) 상의 절연막(12)을 노출시키는 제 2 포토레지스트 패턴(18)을 형성한다. 그 다음, 제 2 포토레지스트 패턴(18)을 마스크로하여 노출된 절연막(12)을 식각하여 퓨즈(11)를 오픈시키고, 도시되지는 않았 지만, 퓨즈(11) 절단(cutting)을 수행한다.
그러나, 상술한 리던던시 모듈의 테스트를 위하여 패드 및 퓨즈 오픈하기 위해서는 3개의 마스크가 요구될 뿐만 아니라 3회의 도포, 노광 및 현상 등의 과정을 각각 수행하여야 하므로 생산비용이 높아지고 공정이 복잡해지는 문제가 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 패드 및 퓨즈 오픈시 사용되는 마스크 수를 감소시켜 원가를 절감하면서 동시에 공정을 단순화할 수 있는 CMOS 이미지센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기의 본 발명의 목적은 패드영역 및 리던던시 영역이 정의되고, 리던던시 영역에는 퓨즈가 형성되고, 패드영역에는 절연막에 의해 퓨즈와 절연되어 패드가 형성되어 있는 반도체 기판 상에 패시배이션막을 형성하여 기판을 평탄화하는 단계; 패시배이션막 상부에 패드용 마스크를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 패드 상의 패시배이션막을 식각하여 패드를 오픈시킴과 동시에 퓨즈 상의 패시배이션막과 절연막을 일부 식각하는 단계; 포토레지스트 패턴 상부에 패드 및 패드 주변은 마스킹하고 퓨즈 상의 절연막은 노출시키는 OCL 패턴 을 형성하는 단계; OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 노출된 절연막을 식각하여 퓨즈를 오픈한 후 퓨즈절단을 수행하는 단계; 및 OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지센서의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 패시배이션막은 USG 막과 플라즈마강화-질화막의 적층막 또는 USG막과 산소함유질화막의 적층막으로 이루어지고, OCL 패턴은 OCL 마스크와 포지티브형 포토레지스트막을 이용하여 형성한다.
또한, 상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기의 본 발명의 목적은 패드영역 및 리던던시 영역이 정의되고, 리던던시 영역에는 퓨즈가 형성되고, 패드영역에는 절연막에 의해 퓨즈와 절연되어 패드가 형성되어 있는 반도체 기판 상에 패시배이션막을 형성하여 기판을 평탄화하는 단계; 패시배이션막 상부에 패드용 마스크를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 포토레지스트 패턴 상부에 패드 및 패드 주변은 마스킹하고 퓨즈 상의 패시배이션막은 노출시키는 제 1 OCL 패턴을 형성하는 단계; 제 1 OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 퓨즈 상의 패시배이션막 및 절연막을 식각하여 퓨즈를 오픈한 후 퓨즈절단을 수행하는 단계; 제 1 OCL 패턴을 제거하는 단계; 포토레지스트 패턴 상에 퓨즈는 마스킹하고 패드 상의 패시배이션막을 노출시키는 제 2 OCL 패턴을 형성하는 단계; 제 2 OCL 패턴 및 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 노출된 패시배이션막을 식각하여 상기 패드를 오픈시키는 단계; 및 제 2 OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지센서의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 패시배이션막은 USG 막과 플라즈마강화-질화막의 적층막 또는 USG막과 산소함유질화막의 적층막으로 이루어지고, 제 1 OCL 패턴은 OCL 마스크와 포지티브형 포토레지스트막을 이용하여 형성하며, 제 2 OCL 패턴은 OCL 마스크와 네가티브형 포토레지스트막을 이용하여 형성한다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지센서의 패드 및 퓨즈 오픈 공정을 나타낸 단면도로서, 종래와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 부여한다.
도 2a를 참조하면, 패드영역(A) 및 리던던시 영역(B)이 정의되고, 리던던시 영역(B)에는 퓨즈(11)가 형성되고, 절연막(12)의 개재하에 패드영역(A)에는 패드 (13)가 형성되어 있는 반도체 기판(10) 상에 패드(13)를 덮으면서 기판 표면을 평탄화하도록 비교적 두껍게 패시배이션막(14A)을 형성한다. 여기서, 패시배이션막 (14A)은 종래와 달리 USG 막과 플라즈마강화(Plasma Enhanced; PE)-질화막의 적층막 또는 USG막과 산소함유질화막(oxynitirde)의 적층막으로 아루어진다. 그 다음, 패시배이션막(14A) 상부에 제 1 포토레지스트막을 도포하고, 패드용 마스크를 이용하여 노광 및 현상하여 패드(13) 및 퓨즈(11) 상의 패시배이션막(14A)을 노출시키는 포토레지스트 패턴(16)을 형성한다. 그 다음, 제 1 포토레지스트 패턴(16)을 마스크로하여 패드(13) 상의 노출된 패시배이션막(14A)을 식각하여 패드(13)를 오픈시킴과 동시에 퓨즈(11) 상의 노출된 패시배이션막(14A)과 절연막(12)을 일부 식각한다.
도 2b를 참조하면, 기판 전면 상에 OCL을 도포하고 종래와 같은 OCL 마스크와 포지티브(positive)형 포토레지스트막을 이용하여 OCL을 패터닝하여 패드(13) 및 그 주변은 마스킹하고 퓨즈(11) 상의 절연막(12)은 노출시키는 OCL 패턴(15A)을 형성한다. 그 다음, OCL 패턴(15A)과 포토레지스트 패턴(16)을 마스크로하여 노출된 절연막(12)을 식각하여 퓨즈(11)를 오픈시킨 후, 도시되지는 않았지만, 퓨즈절단을 수행한다. 이때, OCL 패턴(15A)에 의해 패드(13)가 보호되므로 패드(13) 손상 등의 문제는 발생되지 않으므로 안정적인 레이저 리페어가 가능하다. 그 후, 도 2c에 도시된 바와 같이, OCL 패턴(15A)과 포토레지스트 패턴(16)을 제거하여 패드(13)를 다시 오픈시키고, 도시되지는 않았지만 패드(13)를 통하여 이미지센서의 테스트를 수행한다.
상기 실시예에 의하면, 패드용 마스크를 이용한 포토레지스트 패턴에 의해 패드를 오픈시키고 다시 OCL 패턴에 의해 패드 부분은 마스킹한 후 퓨즈오픈 및 절단을 수행함으로써 퓨즈용 마스크가 불필요하고 퓨즈용 마스크에 의한 포토레지스트 패턴 형성을 위한 일련의 도포, 노광 및 현상 등의 공정을 생략할 수 있으므로 원가절감 및 공정단순화 효과를 얻을 수 있다. 또한, 퓨즈오픈 및 절단시 OCL 패턴에 의해 패드가 보호되므로 안정적인 레이저 리페어가 가능해진다.
한편, 상기 실시예와는 달리 패시배이션막(14A) 및 패드용 마스크에 의한 포 토레지스트 패턴(16)의 형성 후 패드오픈을 수행하기 전에 OCL 패턴(15A)을 먼저 형성하여 퓨즈오픈 및 절단을 수행한 다음, OCL 패턴(15A)을 제거하고 다시 OCL 마스크와 네가티브(negative)형 포토레지스트막을 이용하여 패드 부분은 노출시키고 퓨즈부분은 마스킹하는 다른 OCL 패턴을 형성한 후 패드오픈을 수행함으로써 패드 및 퓨즈 오픈시 독립적인 식각제어가 이루어지도록 할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 본 발명은 퓨즈용 마스크를 사용하는 것 없이 OCL 패턴을 변경하여 패드를 보호하면서 퓨즈오픈 및 절단을 수행할 수 있으므로 마스크수를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 퓨즈용 포토레지스트 패턴 형성 등의 공정을 생략할 수 있으므로 원가를 절감하면서 공정을 단순화할 수 있다.
Claims (7)
- 패드영역 및 리던던시 영역이 정의되고, 상기 리던던시 영역에는 퓨즈가 형성되고, 상기 패드영역에는 절연막에 의해 상기 퓨즈와 절연되어 패드가 형성되어 있는 반도체 기판 상에 패시배이션막을 형성하여 상기 기판을 평탄화하는 단계;상기 패시배이션막 상부에 패드용 마스크를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 패드 상의 패시배이션막을 식각하여 상기 패드를 오픈시킴과 동시에 상기 퓨즈 상의 패시배이션막과 절연막을 일부 식각하는 단계;상기 포토레지스트 패턴 상부에 상기 패드 및 패드 주변은 마스킹하고 상기 퓨즈 상의 절연막은 노출시키는 OCL 패턴을 형성하는 단계;상기 OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 노출된 절연막을 식각하여 상기 퓨즈를 오픈한 후 퓨즈절단을 수행하는 단계; 및상기 OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 패시배이션막은 USG 막과 플라즈마강화-질화막의 적층막 또는 USG막과 산소함유질화막의 적층막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 OCL 패턴은 OCL 마스크와 포지티브형 포토레지스트막을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 제조방법.
- 패드영역 및 리던던시 영역이 정의되고, 상기 리던던시 영역에는 퓨즈가 형성되고, 상기 패드영역에는 절연막에 의해 상기 퓨즈와 절연되어 패드가 형성되어 있는 반도체 기판 상에 패시배이션막을 형성하여 상기 기판을 평탄화하는 단계;상기 패시배이션막 상부에 패드용 마스크를 이용하여 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴 상부에 상기 패드 및 패드 주변은 마스킹하고 상기 퓨즈 상의 패시배이션막은 노출시키는 제 1 OCL 패턴을 형성하는 단계;상기 제 1 OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 상기 퓨즈 상의 패시배이션막 및 절연막을 식각하여 상기 퓨즈를 오픈한 후 퓨즈절단을 수행하는 단계;상기 제 1 OCL 패턴을 제거하는 단계;상기 포토레지스트 패턴 상에 상기 퓨즈는 마스킹하고 상기 패드 상의 패시배이션막을 노출시키는 제 2 OCL 패턴을 형성하는 단계;상기 제 2 OCL 패턴 및 포토레지스트 패턴을 마스크로하여 노출된 패시배이션막을 식각하여 상기 패드를 오픈시키는 단계; 및상기 제 2 OCL 패턴과 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지센서의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 패시배이션막은 USG 막과 플라즈마강화-질화막의 적층막 또는 USG막과 산소함유질화막의 적층막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 제 1 OCL 패턴은 OCL 마스크와 포지티브형 포토레지스트막을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 제조방법.
- 제 4 항 또는 제 6 항에 있어서,상기 제 2 OCL 패턴은 OCL 마스크와 네가티브형 포토레지스트막을 이용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지센서의 제조방법.
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