KR19990056749A - Manufacturing method of color filter of light sensing element - Google Patents

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차명환
이덕민
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김영환
현대전자산업 주식회사
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Abstract

칼라 필터가 형성된 기판 전면에 실리콘 온 글래스막을 형성하고, 패드 부분의 오픈 공정을 실시한다. 패드 부분의 오픈 공정시, 칼라 필터 형성시 발생되던 칼라 포토 레지스트의 잔류물도 제거된다. 따라서, 패키지시 배선 접합 불량을 제거할 수 있다. 한편, 칼라 필터를 덮는 실리콘 온 글래스막을 제거하기 위해 블랭킷 식각을 실시하여 칼라 필터의 홈 영역 및 그의 측벽에 실리콘 온 글래스 성분을 남긴다. 따라서, 광소자의 광감지도가 증가한다.A silicon-on-glass film is formed on the entire surface of the substrate on which the color filter is formed, and the pad portion is opened. In the opening process of the pad portion, residues of the color photoresist generated during the formation of the color filter are also removed. Therefore, poor wiring bonding at the time of packaging can be eliminated. Meanwhile, a blanket etching is performed to remove the silicon on glass film covering the color filter, thereby leaving the silicon on glass component in the groove region and the sidewall of the color filter. Therefore, the light sensitivity map of the optical element is increased.

Description

광감지 소자의 칼라 필터의 제조 방법Manufacturing method of color filter of light sensing element

본 발명은 칼라 필터의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for producing a color filter.

도 1은 종래 기술에 따라 제조된 칼라 필터의 단면도이다. 기판(50)에 소자간의 전기적인 절연을 위한 필드 절연막(1)과 빛을 감지하는 포토 다이오드 영역(2)을 형성한다. 상기 필드 절연막(1) 상부에는 폴리 사이드 게이트(3)를 형성하고, 상기 폴리 사이드 게이트(3)가 형성된 기판 전면에 층간 절연막(4)을 형성한다. 층간 절연막(4)으로 유동성이 좋은 BPSG와 같은 물질을 사용한다. 그러나, 폴리 사이드 게이트(3)때문에, 포토 다이오드 영역(2)의 층간 절연막은 낮고 필드 절연막(1) 상부의 층간 절연막은 높아 단차가 생긴다. 이후, 상기 층간 절연막(4)의 소정 부분을 식각하여 상기 제 1 금속 접촉창(5)을 형성한다. 다음, 제 1 금속 배선(6)을 형성한다. 이때 패드 부분(11a)도 형성된다. 다음, 상기 제 1 금속 배선(6)이 형성된 전면을 덮는 층간 절연막(7)을 형성하고 실리콘 온 글래스 에치백 공정을 실시한다. 다음, 제 2 금속 접촉창(8) 형성 공정 및 제 2 금속 배선(9) 형성 공정을 실시한다. 제 2 금속 배선 공정 전/후 또는 동시에 패드 부분(11b)도 형성된다. 다음, 제 2 금속 배선(9)이 형성된 기판 전면에 층간 절연막(10)을 형성하고, 패드 부분에 해당하는 층간 절연막을 식각하여, 패드 부분(11b)을 오픈시킨다. 이후 수분이나 스크래치로부터 소자를 보호하기 위하여 보호막(12)을 결과물 전면에 형성한다. 이후, 배선 접합시 소자와의 전기적인 접촉을 위하여 패드 부분(11c)을 노출시키는 공정을 실시한다. 보호막(12) 상면에 칼라 필터(13, 14, 15)를 형성한다.1 is a cross-sectional view of a color filter made according to the prior art. A field insulating film 1 for electrical insulation between devices and a photodiode region 2 for sensing light are formed on the substrate 50. A poly side gate 3 is formed on the field insulating layer 1, and an interlayer insulating layer 4 is formed on the entire substrate on which the poly side gate 3 is formed. As the interlayer insulating film 4, a material such as BPSG having good fluidity is used. However, due to the poly side gate 3, the interlayer insulating film of the photodiode region 2 is low and the interlayer insulating film on the field insulating film 1 is high, resulting in a step. Thereafter, a predetermined portion of the interlayer insulating film 4 is etched to form the first metal contact window 5. Next, the first metal wiring 6 is formed. At this time, the pad portion 11a is also formed. Next, an interlayer insulating film 7 covering the entire surface on which the first metal wire 6 is formed is formed, and a silicon on glass etchback process is performed. Next, the process of forming the second metal contact window 8 and the process of forming the second metal wiring 9 are performed. The pad portion 11b is also formed before / after the second metal wiring process or at the same time. Next, an interlayer insulating film 10 is formed on the entire surface of the substrate on which the second metal wiring 9 is formed, and the pad portion 11b is opened by etching the interlayer insulating film corresponding to the pad portion. After that, a protective film 12 is formed on the entire surface of the resultant to protect the device from moisture or scratches. Thereafter, a process of exposing the pad portion 11c for electrical contact with the element at the time of wiring bonding is performed. Color filters 13, 14, and 15 are formed on the upper surface of the protective film 12.

구체적으로, 레드 포토 레지스트를 도포하고 레드 마스크를 사용하여 노광/현상하여 레드 칼라 필터(13)를 형성한다. 유사한 방법으로 그린 칼라 필터(14) 및 블루 칼라 필터(15)를 형성한다.Specifically, the red color filter 13 is formed by applying a red photoresist and exposing / developing using a red mask. In a similar manner, the green color filter 14 and the blue color filter 15 are formed.

그런데, 패드 부분과 층간 절연막 사이의 단차가 있는 상태에서, 칼라 필터를 형성하기 위한 3차례의 칼라 포토 레지스트의 도포, 노광/현상 과정이 진행되므로, 패드 부분(11c)상부에 레드 포토 레지스트, 그린 포토 레지스트 및/또는 블루 칼라 포토 레지스트의 잔류물(16)이 남게 된다. 이런 잔류물은 배선 접합시 광감지 소자와의 전기적인 접촉을 곤란하게 하므로 광감지 소자의 제품 수율이 저하된다.However, since there are three steps of application and exposure / development of the color photoresist for forming the color filter in a state where there is a step between the pad portion and the interlayer insulating film, red photoresist and green on the pad portion 11c. Residues 16 of the photoresist and / or blue color photoresist remain. Such residues make it difficult to make electrical contact with the photosensitive element at the time of wiring bonding, so that the product yield of the photosensitive element is lowered.

또한, 필드 절연막(1) 상부에 형성된 폴리 사이트 게이트(3) 및 금속 배선들(6,9)에 의해 층간 절연막(4, 7, 10)이 단차를 가진다. 따라서, 칼라 필터들(13, 14, 15)이 형성되는 보호막(12)도 단차를 가진다. 구체적으로, 칼라 필터(13, 14, 15)가 형성되는 부분은 낮고 칼라 필터 사이 부분은 높으므로, 칼라 필터 자체에서도 기울어짐이 생긴다. 이로 인해 빛의 분산이 생겨 포토 다이오드 지역에서 빛을 잘 감지할 수 없게 되므로 빛에 대한 감지도가 떨어진다.In addition, the interlayer insulating films 4, 7 and 10 have steps due to the poly-site gate 3 and the metal wires 6 and 9 formed on the field insulating film 1. Therefore, the protective film 12 in which the color filters 13, 14, and 15 are formed also has a step. Specifically, since the portion where the color filters 13, 14, 15 are formed is low and the portion between the color filters is high, the color filter itself also inclines. This causes light scattering, making it difficult to detect light in the photodiode region, which reduces the sensitivity to light.

따라서, 본 발명의 목적은, 전술한 문제점들을 해결할 수 있는 칼라 필터의 제조 방법을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a method for producing a color filter which can solve the above problems.

도 1은 종래 기술에 따라 제조된 칼라 필터의 단면도.1 is a cross-sectional view of a color filter made according to the prior art.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명에 따른 칼라 필터의 제조 공정을 설명하는 단면도들.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a color filter according to the present invention.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 포토 다이오드 지역 및 패드 영역이 형성된 기판 전면에 층간 절연막을 형성한다. 상기 층간 절연막중 상기 패드 영역에 해당하는 부분을 식각하여 패드 금속층을 노출시킨다. 상기 층간 절연막 및 상기 패드 금속층이 형성된 기판 전면에 보호막을 형성한다. 상기 보호막중 상기 포토 다이오드 지역에 해당하는 부분에 칼라 필터 패턴을 형성한다. 상기 칼라 필터가 형성된 기판 전면에 상기 칼라 필터를 덮을 수 있을 정도의 두께로 실리콘 온 글래스막을 형성한다. 소정의 마스크를 사용하여 상기 실리콘 온 글래스막 및 상기 보호막 중 상기 패드 영역에 해당하는 부분들을 식각함과 동시에 상기 칼라 필터 형성시 발생된 칼라 포토 레지스트 잔류물을 제거하여 상기 패드 금속층을 재노출시킨다. 상기 실리콘 온 글래스막을 블랭킷 식각하여 상기 칼라 필터의 상단부에 형성된 홈 영역 및 그의 측벽에만 상기 실리콘 온 글래스 성분을 남긴다.In order to achieve the object of the present invention, an interlayer insulating film is formed over the substrate on which the photodiode region and the pad region are formed. A portion of the interlayer insulating layer corresponding to the pad region is etched to expose the pad metal layer. A protective film is formed over the entire substrate on which the interlayer insulating film and the pad metal layer are formed. A color filter pattern is formed on a portion of the passivation layer corresponding to the photodiode region. A silicon on glass film is formed on the entire surface of the substrate on which the color filter is formed so as to cover the color filter. The pad metal layer is re-exposed by etching portions of the silicon on glass layer and the passivation layer corresponding to the pad region using a predetermined mask and removing color photoresist residues generated when the color filter is formed. The silicon-on-glass film is blanket-etched to leave the silicon-on-glass component only in the groove region and the sidewall thereof formed at the upper end of the color filter.

또한, 상기 패드 금속층의 재노출 단계는, 상기 실리콘 온 글래스막 상면에 포토 레지스트를 도포하는 단계, 소정의 레티클을 사용하여 상기 포토 레지스트를 노광/현상하여 패드 마스크를 형성하는 단계, 상기 포토 레지스트를 패드 마스크로 이용하여 상기 실리콘 온 글래스막, 상기 보호막 및 상기 잔류물을 제거하는 단계, 및 상기 포토 레지스트를 아세톤을 이용하여 제거하는 단계를 구비한다.In addition, the re-exposure of the pad metal layer may include applying a photoresist to an upper surface of the silicon on glass film, exposing / developing the photoresist using a predetermined reticle to form a pad mask, and forming the photoresist. Removing the silicon on glass film, the protective film, and the residue using a pad mask, and removing the photoresist using acetone.

이하 본 발명을 첨부한 도면을 참조로 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2a에서, 폴리 사이드 게이트와 제 1 및 제 2 금속 배선, 패드 부분(29, 31) 오픈 및 보호막(32) 형성 공정은 종래와 같다. 상기 단차를 가진 보호막(32) 상면에 공지의 방법으로 칼라 필터(33, 34, 35)을 형성한다. 각 칼러 필터 패턴의 형성후 열화를 방지하기 위해 약 100℃의 열공정을 실시한다. 그런데. 종래 기술의 문제점으로 지적된 약 10000 내지 18000Å의 칼라 포토 레지스트의 잔류물(C)과 칼라 필터의 홈 영역(D)이 생긴다.In FIG. 2A, the poly-side gate, the first and second metal wirings, the pad portions 29 and 31 opening and the protective film 32 forming process are the same as in the prior art. The color filters 33, 34, 35 are formed on the upper surface of the protective film 32 having the step by a known method. In order to prevent deterioration after the formation of each color filter pattern, a thermal process of about 100 ° C. is performed. By the way. Residues (C) of the color photoresist of about 10000 to 18000 mm 3 and the groove region (D) of the color filter have been pointed out as problems with the prior art.

도 2b에서, 상기 칼라 필터들(33, 34, 35) 및 잔류물(C)을 덮도록 실리콘 온 글래스막(36)을 기판 전면에 두껍게 도포한다. 다음 100℃ 이후 바람직하게 약 90℃에서 베이크 공정을 실시한다.In FIG. 2B, a silicon on glass film 36 is thickly coated on the entire surface of the substrate to cover the color filters 33, 34, 35, and the residue C. The baking process is then carried out after 100 ° C., preferably at about 90 ° C.

도 2c에서, 포토 레지스트(도시되지 않음)를 결과물 전면에 도포하고 소정의 레티클(도시되지 않음)을 이용하여 상기 포토 레지스트를 노광/현상한다. 이후, 상기 상기 패터닝된 포토 레지스트를 패드 마스크로 이용하여 패드 부분(31) 상부에 위치하는 상기 실리콘 온 글래스막(36) 및 보호막(32)을 식각한다. 이때 칼라 필터 제조시에 발생된 잔류물(C)도 함께 제거된다. 따라서, 배선 접촉 불량이 발생하지 않는다. 다음, 패드 마스크로 사용된 포토 레지스트를 아세콘을 이용한 습식법으로 제거한다. 따라서, O2플라즈마 포토 레지스트 제거 방식에 의해 초래되는 칼라 필터의 열화를 방지할 수 있다.In FIG. 2C, a photoresist (not shown) is applied over the entire surface of the resultant and the photoresist is exposed / developed using a predetermined reticle (not shown). Subsequently, the silicon on glass layer 36 and the protective layer 32 positioned on the pad portion 31 are etched using the patterned photoresist as a pad mask. At this time, the residue (C) generated at the time of manufacturing the color filter is also removed. Therefore, poor wiring contact does not occur. Next, the photoresist used as the pad mask is removed by a wet method using acecon. Therefore, deterioration of the color filter caused by the O 2 plasma photoresist removal method can be prevented.

도 2d에서, 남아 있는 실리콘 온 글래스를 제거하기 위해 블랭킷 식각한다. 따라서 칼라 필터(33, 34, 35)의 측벽에 스페이서(37b)가 형성된다. 동시에 칼라 필터 상부에 형성된 홈 영역(D)도 실리콘 온 글래스로 채워진다. 잔존하는 실리콘 온 글래스는 빛을 포토 다이오드 지역으로 모아주는 역할을 하는 마이크로 렌즈가 설치된 효과를 가진다. 따라서, 빛에 대한 감지도를 높힐 수 있다.In FIG. 2D, the blanket is etched to remove remaining silicon on glass. Therefore, spacers 37b are formed on the sidewalls of the color filters 33, 34, 35. At the same time, the groove region D formed on the color filter is also filled with silicon on glass. The remaining silicon-on-glass has the effect of a microlens that collects light into the photodiode region. Therefore, the sensitivity to light can be improved.

이상에서 설명한 본 발명은, 패드 부분의 금속층 위에 잔존하는 칼라 포토 레지스트 잔류물을 남기지 않으므로 패키지시 배선 접합 불량이 발생하지 않는다. 또한, 칼라 필터 상부에 형성되는 실리콘 온 글래스의 성분이 최종 완성된 광 감지 소자의 칼라 필터의 홈 영역 및 측벽에 잔존하고 이런 잔존 실리콘 온 글래스가 마이크로 렌즈 역할을 하므로 광감지도가 증가한다. 한편, 단차를 없애기 위해 일반적으로 사용되는 화학적 물리적 연마 공정을 사용하지 않으므로 경제적이다.The present invention described above does not leave any color photoresist residue remaining on the metal layer of the pad portion, so that wiring bonding defects do not occur in packaging. In addition, since the components of the silicon on glass formed on the color filter remain in the groove region and the sidewall of the color filter of the finally completed photosensitive device, the remaining silicon on glass serves as a microlens, so that the light sensitivity is increased. On the other hand, it is economical because it does not use the chemical physical polishing process generally used to eliminate the step.

Claims (3)

포토 다이오드 지역 및 패드 영역이 형성된 기판 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계,Forming an interlayer insulating film on the entire surface of the substrate where the photodiode region and the pad region are formed; 상기 층간 절연막중 상기 패드 영역에 해당하는 부분을 식각하여 패드 금속층을 노출시키는 단계,Etching a portion of the interlayer insulating layer corresponding to the pad region to expose a pad metal layer; 상기 층간 절연막 및 상기 패드 금속층이 형성된 기판 전면에 보호막을 형성하는 단계,Forming a protective film on an entire surface of the substrate on which the interlayer insulating film and the pad metal layer are formed; 상기 보호막중 상기 포토 다이오드 지역에 해당하는 부분에 칼라 필터 패턴을 형성하는 단계,Forming a color filter pattern on a portion of the passivation layer corresponding to the photodiode region; 상기 칼라 필터가 형성된 기판 전면에 상기 칼라 필터를 덮을 수 있을 정도의 두께로 실리콘 온 글래스막을 형성하는 단계,Forming a silicon-on-glass film to a thickness sufficient to cover the color filter on the entire surface of the substrate on which the color filter is formed; 소정의 마스크를 사용하여 상기 실리콘 온 글래스막 및 상기 보호막 중 상기 패드 영역에 해당하는 부분들을 식각함과 동시에 상기 칼라 필터 형성시 발생된 칼라 포토 레지스트 잔류물을 제거하여 상기 패드 금속층을 재노출시키는 단계, 및Re-exposing the pad metal layer by etching portions of the silicon on glass layer and the passivation layer corresponding to the pad region using a predetermined mask and removing color photoresist residues generated when the color filter is formed. , And 상기 실리콘 온 글래스막을 블랭킷 식각하여 상기 칼라 필터의 상단부에 형성된 홈 영역 및 그의 측벽에만 상기 실리콘 온 글래스 성분을 남기는 단계를 구비하는 칼라 필터의 제조 방법.And blanket etching the silicon on glass film to leave the silicon on glass component only on a sidewall thereof and a groove region formed at an upper end of the color filter. 제 1 항에 있어서, 상기 패드 금속층의 재노출 단계는, 상기 실리콘 온 글래스막 상면에 포토 레지스트를 도포하는 단계, 소정의 레티클을 사용하여 상기 포토 레지스트를 노광/현상하여 패드 마스크를 형성하는 단계, 상기 포토 레지스트를 패드 마스크로 이용하여 상기 실리콘 온 글래스막, 상기 보호막 및 상기 잔류물을 제거하는 단계, 및 상기 포토 레지스트를 아세톤을 이용하여 제거하는 단계를 구비하는 칼라 필터의 제조 방법.The method of claim 1, wherein the re-exposing of the pad metal layer comprises: applying a photoresist to an upper surface of the silicon on glass film, exposing / developing the photoresist using a predetermined reticle to form a pad mask; And removing the silicon on glass film, the protective film, and the residue using the photoresist as a pad mask, and removing the photoresist with acetone. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 패드 포토 레지스트 제거시 습식 식각법을 사용하는 칼라 필터의 제조 방법.The method of claim 1, wherein a wet etching method is used to remove the pad photoresist.
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KR100388452B1 (en) * 2000-12-30 2003-06-25 주식회사 하이닉스반도체 Method for fabricating image sensor

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