KR20010093957A - 적외선 감지 소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
IR의 전방 입사가 가능함은 물론 IR 입사시 크로스 토크에 의한 상의 번짐을 막을 수 있도록 하고, 인듐 범프의 높이를 기존보다 높게 확보할 수 있도록 하여 MCT 시편과 Si-ROIC 간을 플립 칩 본딩할 때 인듐 범프간의 안정된 전기적 연결이 가능하도록 한 적외선 감지 소자를 제공함에 있다. 이를 위하여 본 발명에서는 금속 패드가 구비된 Si 기판과, 상기 기판 상에 형성된 보호막과, 상기 금속 패드와 접하도록 상기 보호막을 관통하여 형성된 UBM막 및 상기 Si 기판의 이면에 형성된 비반사코팅막으로 이루어진 Si-ROIC와; 양극 산화막을 개제하여 알루미나 기판 상의 소정 부분에 형성된 p형 MCT 재질의 반도체막과, 상기 반도체막 내의 표면측 소정 부분에 형성된 n+ 영역과, 상기 n+ 영역을 포함한 상기 반도체막 상에 형성된 보호막과, 상기 n+ 영역과 접하도록 상기 보호막을 관통하여 형성된 n 콘택 금속막과, 상기 n+ 영역 일측의 상기 반도체막과 접하도록 보호막을 관통하여 형성된 p 콘택 금속막 및 상기 n,p 콘택 금속막에 각각 연결되도록 반도체막의 일측면 및 타측면을 포함한 알루미나 기판 상의 소정 부분에 걸쳐 형성된 인터커넥트 금속막으로 이루어진 MCT 시편;이 상기 Si-ROIC의 UBM막 상에 형성된 인듐 범프와 상기 MCT 시편을 이루는 알루미나 기판 상측의 인터커넥트 금속막 상에 형성된 인듐 범프를 매개체로하여 플립 칩 본딩되도록 설계된 구조의 적외선 감지 소자가 제공된다.
Description
본 발명은 전방 입사형 적외선 감지 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
FPA(Infrared Focal Plane Array)는 PN 정션을 갖는 LPE(Liquid Phase Epitaxy) 시편과 신호처리를 위한 회로가 집적된 Si-ROIC가 인듐 범프(indium bump)를 매개체로하여 전기적으로 연결된 구조를 갖는 후방 입사형 적외선 감지 소자로서, 도 1에는 이와 관련된 종래의 후방 입사형 적외선 감지 소자의 구조를 보인 단면도가 제시되어 있다.
도 1에 의하면, 종래의 후방 입사형 적외선 감지 소자는 Al 재질의 금속 패드(52a)가 구비된 Si 기판(50) 상에는 보호막(54)이 형성되고, 상기 보호막(54)을 관통해서는 상기 금속 패드와 각각 접속되는 UBM(under bump contact metal)막(52b)이 형성되어 있는 구조의 Si-ROIC(Ⅰ)와, CdZnTe 재질의 기판(10) 위에는 p형 MCT(p-HgCdTe) 재질의 반도체막(12)이 형성되고, 상기 반도체막(12) 내의 표면측 소정 부분에는 n+ 영역(14)이 형성되며, 상기 반도체막(12) 상에는 n+ 영역(14)과 접속되는 n 콘택 금속막(18a) 및 반도체막(12)과 접속되는 p 콘택 금속막(18b)이 보호막(16)을 사이에 두고 서로 소정 간격 이격되도록 형성되어 있는 구조의 LPE 시편(Ⅱ)이, 상기 Si-ROIC(Ⅰ)의 UBM막(52b) 상에 형성된 인듐 범프(56)와 상기 LPE 시편(Ⅱ)의 n,p 콘택 금속막(18a),(18b) 상에 형성된 인듐 범프(20)를 매개체로 이용하여 플립 칩 본딩되도록 설계되어 있음을 알 수 있다.
따라서 상기 소자의 경우는 열복사체로부터 방출된 IR이 LPE 시편(Ⅱ)의 기판(10)쪽으로 입사되면 즉, 후방 입사되면 PN 다이오드에서 이를 받아들여 이때 발생되는 광전류(또는 광 에너지)를 전기적인 신호로 변환시킨 뒤, 이 신호를 이용하여 화상을 디스플레이하는 방식으로 소자 구동이 이루어지게 된다. 여기서, PN 다이오드란 p형 MCT 재질의 반도체막(12)과 n+ 영역(14)에 의해 정의되는 다이오드를 일컫는다.
그러나, 상기 구조를 가지도록 적외선 감지 소자를 제조할 경우에는 소자 구동시나 혹은 소자 제조시에 다음과 같은 문제가 발생된다.
첫째, 운반자(PN 다이오드에서 발생되는 광전류를 이루는 캐리어 성분)들의 수평 확산에 따른 크로스 토크(cross talk)의 발생으로 인해 실제 구현하려고 하는 수광면적보다 상이 크게 구현되는 현상이 야기되므로, 소자 구동시 공간 해상도(spatial resolution)와 민감도(sensitivity)가 떨어지게 된다.
둘째, MCT의 경우 열에 민감하여 인듐 범프 형성시 공정 온도 제한으로 인해 범프의 높이를 높이는데 제약이 따르게 되므로, 적외선 감지 소자의 집적도가 높아질 경우 서로 인접된 범프간에 쇼트(short)가 발생될 가능성이 높아지게 된다.
셋째, 소자 제조시 LPE 방법에 의거하여 제조된 MCT 재질의 반도체막(12)이 사용되므로 상기 막질의 표면 모폴리지(morpology) 단차가 클 수 밖에 없어 플립 칩 본딩에 어려움이 따르게 된다.
넷째, CdZnTe 기판 위에 MCT가 성장된 고가의 LPE 시편이 사용되므로 비용 상승이 초래된다.
다섯째, 인듐 범프 형성시 플럭스(flux)가 사용되므로, 인듐을 리플로우(reflow)하는 과정에서 상기 플럭스로 인해 잔사(찌거기)가 발생되고 퍼짐 현상이 심하여 범프의 높이를 높이는데 부적합하다는 단점이 야기된다.
이에 본 발명의 목적은, 인듐 범프가 알루미나(Alumina) 기판 상측의 인터커넥트(interconnect) 금속막을 매개체로하여 MCT 재질의 반도체막과 접속되고 아울러 IR의 전방 입사가 가능하도록 적외선 감지 소자의 구조를 변경하되, 상기 인듐범프의 형성이 환원성 수소 분위기의 퍼니스내에서 이루어지도록 하므로써, IR의 전방 입사가 가능함은 물론 IR 입사시 크로스 토크에 의한 상의 번짐을 막을 수 있도록 하고, 인듐 범프의 높이를 기존보다 높게 확보할 수 있도록 하여 MCT 시편과 Si-ROIC 간을 플립 칩 본딩할 때 인듐 범프간의 안정된 전기적 연결이 가능하도록 한 적외선 감지 소자를 제공함에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 상기 구조의 적외선 감지 소자를 효과적으로 제조할 수 있는 제조방법을 제공함에 있다.
도 1은 종래의 후방 입사형 적외선 감지 소자 구조를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명에 의한 전방 입사형 적외선 감지 소자 구조를 도시한 단면도,
도 3a 내지 도 3j에는 도 2의 적외선 감지 소자 제조방법을 도시한 공정수순도이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, 금속 패드가 구비된 Si 기판과, 상기 기판 상에 형성된 보호막과, 상기 금속 패드와 접하도록 상기 보호막을 관통하여 형성된 UBM막 및 상기 Si 기판의 이면에 형성된 비반사코팅막으로 이루어진 Si-ROIC와; 양극 산화막을 개제하여 알루미나 기판 상의 소정 부분에 형성된 p형 MCT 재질의 반도체막과, 상기 반도체막 내의 표면측 소정 부분에 형성된 n+ 영역과, 상기 n+ 영역을 포함한 상기 반도체막 상에 형성된 보호막과, 상기 n+ 영역과 접하도록 상기 보호막을 관통하여 형성된 n 콘택 금속막과, 상기 n+ 영역 일측의 상기 반도체막과 접하도록 상기 보호막을 관통하여 형성된 p 콘택 금속막 및 상기 n,p 콘택 금속막에 각각 연결되도록 상기 반도체막의 일측면 및 타측면을 포함한 상기 알루미나 기판 상의 소정 부분에 걸쳐 형성된 인터커넥트 금속막으로 이루어진 MCT 시편;이 상기 Si-ROIC의 상기 UBM막 상에 형성된 인듐 범프와 상기 MCT시편을 이루는 상기 알루미나 기판 상측의 상기 인터커넥트 금속막 상에 형성된 인듐 범프를 매개체로하여 플립 칩 본딩되도록 설계된 구조의 적외선 감지 소자가 제공된다.
상기 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는, p형 MCT 재질의 반도체막을 형성하는 제 1 공정과, 상기 반도체막의 일면에 양극 산화막을 형성하는 제 2 공정과, 유리기판 상에 상기 양극 산화막을 접착하고, 상기 반도체막의 표면을 일정 두께 연마한 다음, 상기 유리기판을 제거하는 제 3 공정과, 표면 연마된 상기 반도체막 상에 제 1 보호막을 형성하는 제 4 공정과, 상기 반도체막 내의 표면측 소정 부분에 n+ 영역을 형성하는 제 5 공정과, 상기 n+ 영역의 표면이 일부 노출되도록 상기 제 1 보호막을 선택식각하는 제 6 공정과, 상기 제 1 보호막의 식각 부위에 제 1 n 콘택 금속막을 형성하는 제 7 공정과, 상기 결과물 상에 제 2 보호막을 형성하는 제 8 공정과, 상기 제 1 n 콘택 금속막의 표면과 이와 소정 간격 이격된 지점의 상기 반도체막 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 제 1 및 제 2 보호막을 선택식각하는 제 9 공정과, 상기 제 2 보호막 상에 상기 제 1 n 콘택 금속막과 접하는 제 2 n 콘택 금속막과 상기 반도체막과 접하는 p 콘택 금속막을 형성하는 제 10 공정과, 소잉 공정을 실시하여 상기 결과물을 각각의 단위 에레이로 분리하는 제 11 공정과, 분리된 상기 단위 픽셀 혹은 어레이의 상기 양극 산화막을 알루미나 기판 상에 접착하는 제 12 공정과, 상기 n, p 콘택 금속막에 각각 연결되도록 상기 반도체막의 일측면 및 타측면을 포함한 상기 알루미나 기판 상의 소정 부분에 걸쳐 인터커넥트 금속막을 형성하는 제 13 공정을 거쳐 MCT 시편을 제조하는 단계와; 상기 알루미나 기판 상측의 상기 인터커넥트 금속막 상에 팔각 기둥 형상의 인듐 범프를 형성하는 단계와; 금속 패드가 구비된 Si 기판 상에 보호막을 형성하는 제 1 공정과, 상기 금속 패드의 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 보호막을 선택식각하는 제 2 공정과, 상기 보호막 상에 상기 금속 패드와 접하는 UBM막을 형성하는 제 3 공정과, 상기 Si 기판의 이면에 비반사코팅막을 형성하는 제 4 공정을 거쳐 Si-ROIC를 제조하는 단계와; 상기 UBM막 상에 구형의 인듐 범프를 형성하는 단계; 및 상기 인듐 범프들을 매개체로 이용하여 상기 MCT 시편과 상기 Si-ROIC 간을 플립 칩 본딩하는 단계로 이루어진 적외선 감지 소자 제조방법이 제공된다.
상기 구조를 가지도록 적외선 감지 소자를 제조할 경우, Si-ROIC쪽으로 IR의 입사가 이루어질 뿐 아니라 Si-ROIC의 일면에 비반사코팅막이 부착되어져 있어 IR 입사시에 크로스 토크에 의한 상의 번짐을 막을 수 있게 된다. 또한, LPE 방법에 의거하여 성장된 반도체막 대신에 표면 연마된 벌크 웨이퍼 즉, 반도체막이 사용되므로 표면 모폴리지 단차가 유발되는 것을 방지할 수 있게 된다. 게다가, 알루미나 기판 상측의 인터커넥트 금속막 상에 인듐 범프가 형성되는 방식으로 소자 설계가 이루어지고 상기 인듐 범프의 형성이 환원성 수소 분위기의 퍼니스 내에서 진행되므로, n,p 콘택 금속막 상에 직접 인듐 범프를 형성하던 기존의 경우에 비해 공정 베이킹(baking) 온도를 상향 조정할 수 있게 되고, 그 결과 인듐 범프의 높이 또한 기존보다 높일 수 있게 되므로 범프간의 안정된 전기적 연결이 가능하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명에서 제안된 전방 입사형 적외선 감지 소자의 구조를 도시한 단면도를 나타낸다.
도 2의 단면도에 의하면, 본 발명에서 제안된 적외선 감지 소자는 Al 재질의 금속 패드(152a)가 구비된 Si 기판(150) 상에는 보호막(154)이 형성되고, 상기 보호막(154)을 관통해서는 상기 금속 패드(152a)와 접속되는 UBM막(152b)이 형성되며, 상기 Si 기판(150)의 이면에는 ZnS 재질의 비반사코팅막(156)이 형성되어 있는 구조의 Si-ROIC(Ⅲ)와, 알루미나 기판(118) 상의 소정 부분에는 양극 산화막(102)을 개제하여 p형 MCT 재질의 반도체막(100)이 형성되고, 상기 반도체막(100) 내의 표면측 소정 부분에는 n+ 영역(112)이 형성되며, 상기 반도체막(100) 상에는 n+ 영역(112)과 접속되는 n 콘택 금속막(114a),(114a') 및 반도체막(100)과 접속되는 p 콘택 금속막(114b)이 보호막(108)을 사이에 두고 서로 소정 간격 이격되도록 형성되고, 상기 반도체막(100)의 일측면 및 타측면을 포함한 알루미나 기판(118) 상의 소정 부분에는 상기 n,p 콘택 금속막(114a),(114a')(114b)에 각각 연결되도록 인터커넥트 금속막(120)이 형성되어 있는 구조의 MCT 시편(Ⅳ)이, 상기 Si-ROIC(Ⅲ)의 UBM막(152b) 상에 형성된 인듐 범프(158)와 상기 MCT 시편(Ⅳ)을 이루는 알루미나 기판(118) 상측의 인터커넥트 금속막(120) 상에 형성된 인듐 범프(122)를 매개체로 하여 플립 칩 본딩되도록 설계되어 있음을 알 수 있다. 여기서, 미설명 참조번호 116은 알루미나 기판(118)에 양극 산화막(102) 접착시 이용되는 에폭시 재질의 접착제를 나타낸다.
이와 같이 알루미나 기판(118) 상측의 인터커넥트 금속막(120) 상에 인듐 범프(122)를 형성한 것은 MCT 재질로 구성된 반도체막(100)의 경우 열에 약한 특성을 지니므로, 반도체막(100)에 연결된 n,p 콘택 금속막(114a),(114a'),(114b) 상에 직접 인듐 범프를 형성할 경우 리플로우 공정 진행시 공정 베이킹 온도에 제약을 받게 되어 범프의 높이를 어느 한도 이상으로 높일 수 없게 되기 때문이다.
또한, 인터커넥트 금속막(120) 상에서는 인듐 범프(122)가 팔각 기둥 모양을 가지도록 설계되고, UBM막(152b) 상에서는 인듐 범프(158)가 구형을 가지도록 설계되는데 이는 MCT 시편(Ⅳ)과 Si-ROIC(Ⅲ) 간의 플립 칩 본딩시 그 접촉 면적을 넓혀 주어 보다 안정된 전기적 연결이 가능하도록 하기 위함이다.
따라서, 상기 소자의 경우는 열복사체로부터 방출된 IR이 비반사코팅막(156)을 통해 Si-ROIC(Ⅲ)쪽으로 입사되면 즉, 전방 입사되면 PN 다이오드에서 이를 받아들여 이때 발생되는 광전류(또는 광 에너지)를 전기적인 신호로 변환시킨 뒤, 이 신호를 이용하여 화상을 디스플레이하는 방식으로 소자 구동이 이루어지게 된다. 여기서, PN 다이오드란 p형 MCT 재질의 반도체막(100)과 n+ 영역(112)에 의해 정의되는 다이오드를 일컫는다. 그 결과, IR 입사시에 크로스 토크에 의한 상의 번짐을 막을 수 있게 되므로 수광 면적을 규정하기가 용이하게 되고, 수광면적보다 상이 크게 구현되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.
도 3a 내지 도 3j에는 도 2에 제시된 적외선 감지 소자의 제조방법을 보인 공정수순도가 제시되어 있다. 이를 참조하여 그 제조방법을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
도 3a에 도시된 바와 같이, p형 불순물이 도핑된 MCT(p-HgCdTe) 재질의 반도체막(100)을 형성하고, 그 일면에 양극 산화막(102)을 형성한 다음, 왁스(104)를 접착제로 이용하여 유리기판(106) 상에 양극 산화막을 접착한다. 이때, 상기 양극 산화막(102)은 5000Å 이하의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 반도체막(100)의 표면을 일정 두께 연마한 후, 유기용재를 사용하여 양극 산화막(102)으로부터 유리기판(106)을 분리시킨다. 이어, 표면 연마된 상기 반도체막(100) 상에 ZnS 재질의 제 1 보호막(108a)을 1500Å 이하의 두께로 형성한다. 그 결과, 반도체막(100)의 일면에는 양극 산화막(102)이 형성되고 타면에는 제 1 보호막(108a)이 형성된 구조의 결과물이 만들어지게 된다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 상기 제 1 보호막(108a) 상에 n+ 영역 형성부를 한정하는 감광막 패턴(110)을 형성하고, 이를 마스크로 이용하여 상기 결과물 상으로 고농도 n형 불순물 예컨대, B(Boron)를 이온주입해서 상기 반도체막(100) 내의 표면측에 n+ 영역(112)을 형성한다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 감광막 패턴(110)을 제거하고, n+ 영역(112) 상의 제 1 보호막(108a)을 일부 선택식각한 다음, 제 1 보호막(108a)이 식각된 부위의 n+ 영역(112) 상에 제 1 n 콘택 금속막(114a)을 1000 ~ 1500Å의 두께로 형성한다. 이어, 상기 결과물 상에 ZnS 재질의 제 2 보호막(108b)을 3500Å 이하 두께로 형성한다.
도 3e에 도시된 바와 같이, 제 1 n 콘택 금속막(114a)의 표면과 이와 소정 간격 이격된 지점의 상기 반도체막(100) 표면이 소정 부분 노출되도록 제 1 및 제2 보호막(108a),(108b)을 선택식각한다. 이어, 제 2 보호막(108b) 상에 제 1 n 콘택 금속막(114a)과 접하는 제 2 n 콘택 금속막(114a')과 반도체막(100)과 접하는 p 콘택 금속막(114b)을 각각 형성하고, 소잉 공정을 실시하여 상기 결과물을 각각의 단위 에레이로 분리한다.
도 3f에 도시된 바와 같이, 에폭시(116)를 접착제로 이용하여 분리된 상기 결과물의 양극 산화막(102)을 알루미나 기판(118)에 접착시킨다.
도 3g에 도시된 바와 같이, 상기 n,p 콘택 금속막(114a),(114a'),(114b)에 각각 연결되도록 반도체막(100)의 일측면 및 타측면을 포함한 알루미나 기판(118) 상의 소정 부분에 걸쳐 인터커넥트 금속막(120)을 형성한다. 그 결과, MCT 시편(Ⅳ) 제조가 완료된다. 이어, 알루미나 기판(118) 상측의 인터커넥트 금속막(120) 상에 리프트 오프(lift-off) 방법으로 정팔각형 형상의 인듐 기둥을 형성하고, 이를 환원성 수소 분위기의 퍼니스내에서 일부 리플로우시켜 팔각 기둥 모양의 인듐 범프(122)를 형성한다. 이때, 상기 인듐 기둥은 10 ~ 15㎛의 높이로 형성된다. 여기서, 환원성 수소 분위기의 퍼니스란 H2:N2가 30:70 (%)의 비율로 혼합된 분위기를 일컫는 것으로, 상기 리플로우 공정은 130 ~ 150℃ 온도 범위 내에서 실시하는 것이 바람직하다.
도 3h에 도시된 바와 같이, 금속 패드(152a)가 구비된 Si 기판(150) 상에 보호막(154)을 형성하고, 금속 패드(152a)의 표면이 소정 부분 노출되도록 이를 선택식각한 다음, 상기 보호막(154) 상에 금속 패드(152a)와 접하도록 UBM막(152b)을형성한다. 이와 같이 금속 패드(152a) 상에 UBM막(152b)을 별도 더 형성한 것은 후단 공정 진행시 인듐 범프를 보다 용이하게 구형으로 제조할 수 있도록 하기 위함이다. 이어, 상기 Si 기판(150)의 이면에 ZnS 재질의 비반사코팅막(156)을 형성한다. 그 결과, Si-ROIC의 제조가 완료된다.
도 3i에 도시된 바와 같이, 리프트 오프 방법으로 상기 UBM막(152b) 상에 반구형의 인듐을 형성하고 이를 기 언급된 환원성 수소 분위기의 퍼니스내에서 완전히 리플로우시켜 구형의 인듐 범프(122)를 형성한다. 이때의 리플로우 공정은 250 ~ 300℃ 온도 범위 내에서 실시하는 것이 바람직하다.
도 3j에 도시된 바와 같이, 인터커넥트 금속막(120) 상에 형성된 인듐 범프(122)와 UBM막(152b) 상에 형성된 인듐 범프(158)가 서로 마주 보도록 MCT 시편(Ⅳ)과 Si-ROIC(Ⅲ)를 상·하부에 위치 정렬한 다음, 상기 인듐 범프(122),(158)를 매개체로 이용하여 이들 간을 플립 칩 본딩하므로써, 본 공정 진행을 완료한다.
상기 공정 수순에 의거하여 도 2의 구조를 가지도록 적외선 감지 소자를 제조할 경우, 소자 구동시나 혹은 공정 진행시에 다음과 같은 잇점을 얻을 수 있게 된다. 여기서는 이해를 돕기 위하여 편의상 상술된 문제점들에 대응하는 잇점들을 기술하는 방식으로 설명한다.
첫째, IR의 전방 입사가 가능할 뿐 아니라 Si-ROIC의 일면에 비반사코팅막이 부착되어져 있어 IR 입사시에 크로스 토크에 의한 상의 번짐을 막을 수 있게 되므로 수광 면적을 규정하기가 용이하여 수광면적보다 상이 크게 구현되는 것을 방지할 수 있게 되고, 그 결과 공간 해상도와 민감도가 떨어지는 것을 막을 수 있게 된다.
둘째, 알루미나 기판 상측의 인터커넥트 금속막 상에 인듐 범프가 형성되는 방식으로 소자 제조가 이루어지므로 반도체막에 연결된 n,p 콘택 금속막 상에 직접 인듐 범프를 형성하던 기존의 경우에 비해 공정 온도(리플로우 온도)를 상향 조정할 수 있게 되고, 그 결과 인듐 범프의 높이 또한 기존보다 높일 수 있게 되므로 적외선 감지 소자의 고집적화가 진행되더라도 서로 인접된 범프간의 쇼트 유발을 막을 수 있게 된다. 또한, 인터커넥트 금속막 상에 형성되는 인듐 범프가 팔각 기둥 형상을 가지도록 제조되므로 MCT 시편과 Si-ROIC 간의 플립 칩 본딩시 인듐 범프 간의 접촉 면적을 기존보다 넓게 확보할 수 있게 되어, 범프간의 안정된 전기적 연결이 가능하게 된다.
셋째, 소자 설계시 LPE 방법에 의거하여 성장된 반도체막 대신에 표면 연마된 벌크 웨이퍼 즉, MCT 재질의 반도체막이 사용되므로 표면 모폴리지 단차가 유발되는 것을 막을 수 있게 되어 플립 칩 본딩 공정 진행시 야기되던 어려움을 해소할 수 있게 된다.
넷째, 고가의 LPE 시편 대신에 벌크로 성장된 MCT 시편이 사용되므로 공정 단가 상승을 막을 수 있게 된다.
다섯째, 인듐 범프가 환원성 수소 분위기의 퍼니스 내에서 형성되므로 인듐 범프 형성시 플럭스의 사용이 필요없게 되고, 이로 인해 인듐을 리플로우하는 과정에서 야기되던 불량 발생(예컨대, 잔사 발생이나 퍼짐 현상 유발 등)을 막을 수 있게 되므로 범프의 높이를 기존보다 높게 확보할 수 있게 된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 의하면, Si-ROIC쪽으로 IR의 입사가 이루어질 뿐 아니라 Si-ROIC의 일면에 비반사코팅막이 형성되어져 있어 IR 입사시에 크로스 토크에 의한 상의 번짐을 막을 수 있게 되므로 수광 면적의 규정이 용이하게 되고, 표면 연마된 벌크 웨이퍼(즉, MCT 재질의 반도체막)가 사용되므로 표면 모폴리지 단차로 인해 야기되는 본딩 공정의 어려움을 해소할 수 있게 된다. 또한, 알루미나 기판 상측의 인터커넥트 금속막 상에 인듐 범프가 형성되는 방식으로 소자 설계가 이루어질 뿐 아니라 인듐 범프가 환원성 수소 분위기의 퍼니스 내에서 형성되므로, n,p 콘택 금속막 상에 직접 인듐 범프를 형성하던 기존의 경우에 비해 공정 온도를 상향 조정할 수 있게 되고, 플럭스 적용없이도 소망하는 형상의 인듐 범프를 형성할 수 있게 되며, 인듐 범프의 높이를 기존보다 높일 수 있게 되고, 범프간의 안정된 전기적 연결이 가능하게 된다.
Claims (6)
- 금속 패드가 구비된 Si 기판과, 상기 기판 상에 형성된 보호막과, 상기 금속 패드와 접하도록 상기 보호막을 관통하여 형성된 UBM막 및 상기 Si 기판의 이면에 형성된 비반사코팅막으로 이루어진 Si-ROIC와;양극 산화막을 개제하여 알루미나 기판 상의 소정 부분에 형성된 p형 MCT 재질의 반도체막과, 상기 반도체막 내의 표면측 소정 부분에 형성된 n+ 영역과, 상기 n+ 영역을 포함한 상기 반도체막 상에 형성된 보호막과, 상기 n+ 영역과 접하도록 상기 보호막을 관통하여 형성된 n 콘택 금속막과, 상기 n+ 영역 일측의 상기 반도체막과 접하도록 상기 보호막을 관통하여 형성된 p 콘택 금속막 및 상기 n,p 콘택 금속막에 각각 연결되도록 상기 반도체막의 일측면 및 타측면을 포함한 상기 알루미나 기판 상의 소정 부분에 걸쳐 형성된 인터커넥트 금속막으로 이루어진 MCT 시편;이상기 Si-ROIC의 상기 UBM막 상에 형성된 인듐 범프와 상기 MCT 시편을 이루는 상기 알루미나 기판 상측의 상기 인터커넥트 금속막 상에 형성된 인듐 범프를 매개체로하여 플립 칩 본딩되도록 설계된 것을 특징으로 하는 적외선 감지 소자.
- p형 MCT 재질의 반도체막을 형성하는 제 1 공정과, 상기 반도체막의 일면에 양극 산화막을 형성하는 제 2 공정과, 유리기판 상에 상기 양극 산화막을 접착하고, 상기 반도체막의 표면을 일정 두께 연마한 다음, 상기 유리기판을 제거하는 제 3 공정과, 표면 연마된 상기 반도체막 상에 제 1 보호막을 형성하는 제 4 공정과, 상기 반도체막 내의 표면측 소정 부분에 n+ 영역을 형성하는 제 5 공정과, 상기 n+ 영역의 표면이 일부 노출되도록 상기 제 1 보호막을 선택식각하는 제 6 공정과, 상기 제 1 보호막의 식각 부위에 제 1 n 콘택 금속막을 형성하는 제 7 공정과, 상기 결과물 상에 제 2 보호막을 형성하는 제 8 공정과, 상기 제 1 n 콘택 금속막의 표면과 이와 소정 간격 이격된 지점의 상기 반도체막 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 제 1 및 제 2 보호막을 선택식각하는 제 9 공정과, 상기 제 2 보호막 상에 상기 제 1 n 콘택 금속막과 접하는 제 2 n 콘택 금속막과 상기 반도체막과 접하는 p 콘택 금속막을 형성하는 제 10 공정과, 소잉 공정을 실시하여 상기 결과물을 각각의 단위 에레이로 분리하는 제 11 공정과, 분리된 상기 단위 픽셀 혹은 어레이의 상기 양극 산화막을 알루미나 기판 상에 접착하는 제 12 공정과, 상기 n, p 콘택 금속막에 각각 연결되도록 상기 반도체막의 일측면 및 타측면을 포함한 상기 알루미나 기판 상의 소정 부분에 걸쳐 인터커넥트 금속막을 형성하는 제 13 공정을 거쳐 MCT 시편을 제조하는 단계와;상기 알루미나 기판 상측의 상기 인터커넥트 금속막 상에 팔각 기둥 형상의 인듐 범프를 형성하는 단계와;금속 패드가 구비된 Si 기판 상에 보호막을 형성하는 제 1 공정과, 상기 금속 패드의 표면이 소정 부분 노출되도록 상기 보호막을 선택식각하는 제 2 공정과, 상기 보호막 상에 상기 금속 패드와 접하는 UBM막을 형성하는 제 3 공정과, 상기Si 기판의 이면에 비반사코팅막을 형성하는 제 4 공정을 거쳐 Si-ROIC를 제조하는 단계와;상기 UBM막 상에 구형의 인듐 범프를 형성하는 단계; 및상기 인듐 범프들을 매개체로 이용하여 상기 MCT 시편과 상기 Si-ROIC 간을 플립 칩 본딩하는 단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 적외선 감지 소자 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1 보호막은 1500Å 이하 두께의 ZnS 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 감지 소자 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 2 보호막은 3500Å 이하 두께의 ZnS 재질로 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 감지 소자 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 팔각 기둥 형상의 인듐 범프를 형성하는 단계는리프트오프 방법으로 상기 인터커넥트 금속막 상에 팔각형 모양의 인듐 기둥을 형성하는 단계 및환원성 수소 분위기의 퍼니스내에서 상기 기둥을 일부 리플로우하는 단계를포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 감지 소자 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 구형의 인듐 범프를 형성하는 단계는리프트오프 방법으로 상기 UBM막 상에 반구형의 인듐을 형성하는 단계 및환원성 수소 분위기의 퍼니스내에서 상기 범프를 완전히 리플로우하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 감지 소자 제조방법.
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