KR20020001207A - 실리콘 영상센서의 제조방법 - Google Patents

Abstract

레벨 증가된 센싱신호를 얻고 신호처리를 최적화하기 위한 개선된 실리콘 영상센서의 제조방법이 개시되어 있다. 그러한 제조방법은, 가시광선에 응답하여 전기적신호를 발생하는 센서부와 상기 센서부의 전기적신호를 처리하기 위한 스위칭회로부를 각기 별개의 기판에 분리 제작한 후, 상기 스위칭회로부에 형성된 연결수단을 통하여 원칩으로 합체하는 것을 특징으로 한다.

Description

실리콘 영상센서의 제조방법{method of fabricating silicon image sensor}

본 발명은 반도체 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 실리콘 영상센서의 제조방법에 관한 것이다.

통상적인 종래의 CMOS 영상센서는 도 1에서 도시된 바와 같이, 가시광선을 전기적 신호로 변환하는 포토다이오드 타입의 센서부(10)와 센서부(10)의 신호를 처리하는 스위칭회로(20)로 구성된다. 여기서, 하나의 센서(10) 사이즈는 약 25 x 25 ㎛²정도이고, 센서에 연결되는 스위칭회로(20)의 크기를 포함하면 하나의 단위 셀은 약 45 x 45 ㎛²정도이다. 그러므로, 상기 스위칭회로(20)내에는 신호성분에포함된 노이즈를 필터링하기 위한 필터 및 신호 증폭용 전류 앰프를 탑재하기가 제한된 면적으로 인하여 매우 어렵게 된다. 또한, 센서부와 스위칭회로부가 단일의 실리콘 기판에 존재하기 때문에 칩 사이즈의 제한을 받게 되어 센싱신호의 레벨이 미약하게 된다. 또한, 센서를 형성하기 위해 종래의 CMOS공정에 추가적인 공정을 추가하여 제조하게 되므로 제조수율이 낮다.

상기한 바와 같이, 종래에는 수십㎛²의 면적을 갖는 단일기판(1)에 영상센서를 한꺼번에 집적하기 때문에 센서를 이루는 단위 셀의 사이즈가 제한적이었다. 그러므로, 단위 셀의 사이즈가 작아 거기로부터 발생되는 센싱신호의 레벨이 매우 작은 문제가 있으며, 제조수율이 낮은 문제가 있어 왔다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기한 종래의 문제점을 해결할 수 있는 실리콘 영상센서의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 레벨 증가된 센싱신호를 얻고 신호처리를 최적화하기 위한 개선된 실리콘 영상센서의 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 개선된 실리콘 영상센서의 구조를 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적도 단위 셀의 사이즈 제한을 해소하고, 전기적 센싱신호의 레벨을 크게 하고, 제조수율을 증가시킬 수 있는 실리콘 영상센서의 제조방법을 제공함에 있다.

상기한 목적들 및 타의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따라, 가시광선에 응답하여 전기적신호를 발생하는 센서부와 상기 센서부의 전기적신호를 처리하기 위한 스위칭회로부를 각기 별개의 기판에 분리 제작한 후, 상기 스위칭회로부에 형성된 연결수단을 통하여 원칩으로 합체하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 종래기술에 따른 실리콘 영상센서의 구조도

도 2는 본 발명에 따른 실리콘 영상센서의 구조도

도 3은 도 2에 따른 단면도

상기한 본 발명의 목적들 및 타의 목적들, 특징, 그리고 이점들은, 첨부된 도면들을 참조하여 이하에서 기술되는 본 발명의 상세하고 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다. 도면들 내에서 서로 동일 내지 유사한 부분들은 설명 및 이해의 편의상 동일 내지 유사한 참조부호들로 기재됨을 주목하여야 한다.

도 2에는 본 발명의 일실시 예에 따른 영상센서의 구조가 도시되며 도 3은 그에 따른 단면도가 나타나 있다. 도면을 참조하면, 도 1의 구조와는 달리, 두 개의 기판들(1a,1b)로 나뉘어져 있다. 도면을 참조하면, 센싱출력된 전기적신호를 처리하기 위한 스위칭회로부(20)를 탑재한 제1기판(1a)의 상부에는 도 3에서 나타나는 바와 같이 절연막 예컨대 산화막(12)이 선택적으로 형성된다. 상기 절연막(12)의 상부에서 상기 절연막(12)을 통해 상기 스위칭회로부의 전기적 연결부(20a)까지 연결전극으로서 콘택부(15)가 연장형성된다. 여기서, 상기 콘택부(15)의 콘택홀은 상기 절연막(12)의 상부에 포토레지스터등의 감광막을 도포하고 포토리소그래피법에 의한 노광 및 현상을 행한 후, 식각을 행하는 공정의 수행에 의해 얻어질 수 있다. 상기 콘택부(15)는 위와 같은 공정들의 수행에 의해 얻어진 콘택홀 및 상기 산화막(12)의 상부 전면에 배선용 전극재료를 도포한 후 선택적으로 패터닝함에 의해 얻어진다. 여기서, 상기 스위칭회로부의 상부와 상기 센서부의 하부간의 간격은 상기 산화막의 두께보다 더 크며, 대략 6㎛ 내지 11㎛정도이다. 상기 간격은 접합시의 편평도를 보장하기 위해 마련된 것으로서, 사안이 다른 경우에 사이즈는 가감될 수 있음은 물론이다.

한편, 가시광선에 응답하여 전기적신호를 발생하는 센서부를 탑재한 제2기판(1b)은 상기 콘택부들(15)의 상부와 접촉적으로 접합연결되어 상기 제1기판(1a)와 일체화된다. 상기 일체화는 범용의 플립 칩본더에 의해 접합될 수 있다.

이와 같이, 센서부와 상기 센서부의 전기적신호를 처리하는 스위칭회로부를 각기 별개의 기판에 분리 제작한 후, 상기 스위칭회로부에 형성된 연결수단 즉 콘택부를 통하여 원칩으로 합체하는 것에 의해, 단위 셀의 사이즈 제한을 해소하고, 전기적 센싱신호의 레벨을 크게 하며, 제조수율을 증가시킬 수 있게 되어, 스위칭잡음에 의한 영향을 최소화하고 고화질의 영상을 획득할 수 있게 된다.

상기한 바와 같이, 본 발명은 도면을 기준으로 예를 들어 기술되었지만 이에 한정되지 않으며 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 다양한 변화와 변경이 가능함은 물론이다. 예를 들어, 기판의 사이즈나, 콘택부의 구조 등을 사안에 따라 다양하게 변경 또는 변화시킬 수 있음은 물론이다.

상술한 바와 같이, 가시광선에 응답하여 전기적신호를 발생하는 센서부와 상기 센서부의 전기적신호를 처리하기 위한 스위칭회로부를 각기 별개의 기판에 분리 제작한 후 상기 스위칭회로부에 형성된 연결수단을 통하여 원칩으로 합체하는 본 발명의 방법에 따르면, 단위 셀의 사이즈 제한을 해소하고, 전기적 센싱신호의 레벨을 크게 하고, 제조수율을 증가시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 실리콘 영상센서의 제조방법에 있어서:

   가시광선에 응답하여 전기적신호를 발생하는 센서부와 상기 센서부의 전기적신호를 처리하기 위한 스위칭회로부를 각기 별개의 기판에 분리 제작한 후, 상기 스위칭회로부에 형성된 연결수단을 통하여 원칩으로 합체하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 연결수단은 산화막의 상부에 돌출된 전극들임을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 상기 스위칭회로부의 상부와 상기 센서부의 하부간의 간격은 상기 산화막의 두께보다 더 크며 대략 5㎛ 내지 10㎛정도임을 특징으로 하는 방법.
4. 실리콘 영상센서의 구조에 있어서:

   센싱출력된 전기적신호를 처리하기 위한 스위칭회로부를 탑재한 제1기판;

   상기 제1기판의 상기 스위칭회로부의 상부에 선택적으로 형성된 절연막;

   상기 절연막의 상부에서 상기 절연막을 통해 상기 스위칭 회로부의 전기적 연결부까지 연장형성된 콘택부; 및

   상기 콘택부와 접촉적으로 연결되어 상기 제1기판과 일체화되고, 가시광선에 응답하여 전기적신호를 발생하는 센서부를 탑재한 제2기판을 가짐을 특징으로 하는 구조.