KR20030039677A - 이미지센서의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 패키지 소잉시 발생되는 파티클로 인한 화질 불량을 개선하도록 한 이미지센서의 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위한 본 발명은 반도체기판의 단위화소영역상에 금속배선을 형성함과 동시에 상기 반도체기판의 스크라이브라인내 테스트패턴영역상에 테스트패드를 형성하는 단계, 상기 금속배선이 형성된 상기 단위화소영역상에 칼라필터, 마이크로렌즈를 순차적으로 형성하는 단계, 상기 마이크로렌즈를 포함한 전면에 마이크로렌즈 보호막을 형성하는 단계, 및 상기 마이크로렌즈 보호막 중에서 상기 스크라이브라인상의 마이크로렌즈 보호막을 모두 제거하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 반도체장치의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 CMOS 이미지센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, CCD(Charge Couple Device) 또는 CMOS 이미지센서에 있어서 포토다이오드(PD)는 각 파장에 따라 입사되는 광을 전기적 신호로 변환 해주는 도입부로서, 이상적인 경우는 모든 파장 대에서 광전하생성율(Quantum Efficiency)이 1인 경우로 입사된 광을 모두 집속하는 경우이기 때문에 이를 달성하기 위한 노력이 진행중이다.
통상의 CMOS 이미지센서 단위 화소(Unit Pixel; UP)는 1개의 포토다이오드(PD)와 4개의 NMOS 트랜지스터(Tx, Rx, Dx, Sx)로 구성되고, 4개의 NMOS 트랜지스터는 트랜스퍼트랜지스터(Tx), 리셋트랜지스터(Rx), 드라이브트랜지스터(Dx) 및 셀렉트트랜지스터(Sx)로 이루어져 있다. 단위 화소밖에는 출력신호(Output Signal)를 읽을 수 있도록 로드(load) 트랜지스터(Vb)가 형성되어 있다. 그리고, 포토다이오드(PD)로부터 전송된 전하가 저장되는 플로팅디퓨전노드(FD)(또는 플로팅센싱노드라 함)가 트랜스퍼트랜지스터와 리셋트랜지스터의 공통 접속단에 형성된다.
도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 단위화소 및 테스트패턴을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하여 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 단위화소 및 테스트패턴의 제조 방법을 설명하면, 먼저, 고농도의 p형 불순물이 도핑된 p+-기판(11)상에 저농도 p형 불순물이 도핑된 p-에피층(12)을 성장시킨 다음, p-에피층(12)의 소정 부분에 LOCOS(Local oxidation of silicon)법으로 단위화소(X)간 또는 테스트패턴(X')과 단위화소(X)간 격리를 위한 필드절연막(13)을 형성한다.
다음으로, p-에피층(12)에 고에너지로 저농도 n형 불순물( n_)을 이온주입하여 n_-확산층(14)을 형성한 후, 블랭킷(blanket) 이온주입법으로 저에너지 p형 불순물(po)을 이온주입하여 p-에피층(12)의 표면근처와 n_-확산층(14)의 상부에 po-확산층(15)을 형성한다.
상술한 저에너지 p 형 불순물의 이온주입을 통해 po-확산층(15)과 n_-확산층(14)으로 이루어지는 얕은(shallow) pn 접합을 형성하고, p-에피층(12)/n_-확산층(14)/po-확산층(15)으로 이루어지는 pnp형 포토다이오드가 형성된다.
상술한 포토다이오드 형성을 이온주입공정은 단위화소(X) 영역에서만 이루어진다.
다음으로, 전면에 금속간절연막(Inter Metal Dielectric;IMD)(16)을 증착한 후, 금속간절연막(16)상에 금속막을 증착한 후 선택적으로 식각하여 단위화소(X) 영역에 금속배선(17)을 형성하고 테스트패턴(X') 영역에 금속패드(18)를 형성한다.
계속해서, 금속배선(17) 및 금속패드(18)를 포함한 전면에 소자보호막(passivation)(19)을 형성하여 일반 CMOS 로직 공정을 완료한다. 이 때, 소자보호막(19)으로는 산화막을 주로 이용하며, 금속배선(17)은 포토다이오드로의 광투과를 위해 포토다이오드 상부에는 형성되지 않고 금속패드(18)는 필드절연막(13) 상부에 형성된다.
전술한 CMOS 로직 공정이 완료된 후, 칼라이미지 구현을 위한 세가지 종류의 칼라필터(20) 형성 공정이 진행되고 평탄화를 위한 평탄화층으로서 OCL(Over Coating Layer)층(21)을 형성한 후, 광집속도를 향상시키기 위한 마이크로렌즈(22) 형성 공정을 진행한다.
다음으로, 마이크로렌즈(22)상에 마이크로렌즈 보호산화막(23)을 형성한 후, 마이크로렌즈 보호산화막(23)과 소자보호막(19)를 선택적으로 식각하여 금속패드(18)의 소정 표면을 노출시키는 패드식각 공정을 실시한다.
그러나, 상술한 종래기술은 픽셀내의 마이크로렌즈 보호산화막이 패키지시 소잉위치인 스크라이브라인(SL)내의 테스트패턴(TP) 지역까지 연장되어 잔류하게 되므로 소잉시 스트레스에 의해 크랙(crack; C)이 발생하는 문제점이 있다.
도 2는 무빙 파티클에 의한 불량 발생을 도시한 도면으로서, 단위화소(픽셀)(UP)를 패키징하기 위한 공정 중 소잉(Sawing) 공정을 위한 스크라이브라인(Scribeline)(SL)내에 테스트패턴(Test Pattern; TP) 및 금속패드(P)가 위치한다.
도 2를 참조하면, 소잉(SW)시 스크라이브라인(SL)내의 테스트패턴(TP) 지역에서 잔류하는 마이크로렌즈 보호산화막이 스트레스에 의해 크랙(C)이 발생되고, 이러한 크랙에 의한 파티클들이 단위화소 지역에 존재하면 수율을 저하시키게 되는 문제점이 있고, 그렇지 않더라도 무빙 파티클(Moving Particle; MP)로서 존재하면 언제라도 이미지센서의 화질에 불량을 유발할 수 있는 가능성을 내포한다.
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 패키지 소잉시 발생되는 파티클로 인한 화질 불량을 억제하는데 적합한 이미지센서의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서의 단위화소 및 테스트패턴을 도시한 도면,
도 2는 종래기술에 따른 파티클 이동을 도시한 도면,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지센서의 제조 방법을 도시한 공정 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31 : p+-기판 32 : p-에피층
33 : 필드절연막 34 : n_-확산층
35 : po-에피층 36 : 금속간절연막
37 : 금속배선 38 : 테스트패드
39 : 소자보호막 40 : 칼라필터
41a : 제1OCL층 41b : 제2OCL층
42 : 마이크로렌즈 43 : 마이크로렌즈 보호막
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지센서의 제조 방법은 반도체기판의 단위화소영역상에 금속배선을 형성함과 동시에 상기 반도체기판의 스크라이브라인내 테스트패턴영역상에 테스트패드를 형성하는 단계, 상기 금속배선이 형성된 상기 단위화소영역상에 칼라필터, 마이크로렌즈를 순차적으로 형성하는 단계, 상기 마이크로렌즈를 포함한 전면에 마이크로렌즈 보호막을 형성하는 단계, 및 상기 마이크로렌즈 보호막 중에서 상기 스크라이브라인상의 마이크로렌즈 보호막을 모두 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 이미지센서의 제조 방법은 반도체기판의 단위화소영역상에 금속배선을 형성함과 동시에 상기 반도체기판의 테스트패턴영역상에 테스트패드를 형성하는 단계, 상기 금속배선이 형성된 상기 단위화소영역상에 칼라필터를 형성하는 단계, 상기 칼라필터의 전영역을 덮는 제1평탄화층과 상기 테스트패드의 소정 표면을 노출시키면서 양끝단을 덮는 제2평탄화층으로 이루어진 평탄화층을 형성하는 단계, 상기 제1평탄화층상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계, 상기 마이크로렌즈를 포함한 전면에 마이크로렌즈 보호막을 형성하는 단계, 상기 마이크로렌즈상에 상기 단위화소영역만을 덮는 마스크를 형성하는 단계, 및 상기 마스크와 상기 제2평탄화층을 식각마스크로 하여 상기 스크라이브라인상의 상기 마이크로렌즈보호막을 식각하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
그리고, 본 발명의 이미지센서의 패키징 방법은 웨이퍼상에 마이크로렌즈를 구비하는 단위화소를 형성하는 단계, 상기 마이크로렌즈를 포함한 전면에 마이크로렌즈 보호막을 형성하는 단계, 상기 마이크로렌즈 보호막 중 상기 웨이퍼의 스크라이브라인상에 형성된 부분을 모두 제거하는 단계, 및 상기 스크라이브라인을 따라 상기 웨이퍼를 소잉하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지센서의 제조 방법을 도시한 공정 단면도이다.
도 3a에 도시된 바와 같이, 고농도의 p형 불순물이 도핑된 p+-기판(31)상에 저농도 p형 불순물이 도핑된 p-에피층(32)을 성장시킨 다음, p-에피층(32)의 소정부분에 LOCOS법으로 단위화소(X)간 또는 테스트패턴(X')과 단위화소(X)간 격리를 위한 필드절연막(33)을 형성한다.
다음으로, p-에피층(32)에 고에너지로 저농도 n형 불순물( n_)을 이온주입하여 n_-확산층(34)을 형성한 후, 블랭킷 이온주입법으로 저에너지 p형 불순물(po)을 이온주입하여 p-에피층(32)의 표면근처와 n_-확산층(34)의 상부에 po-확산층(35)을 형성한다.
상술한 저에너지 p 형 불순물의 이온주입을 통해 po-확산층(35)과 n_-확산층(34)으로 이루어지는 얕은 pn 접합을 형성하고, p-에피층(32)/n_-확산층(34)/po-확산층(35)으로 이루어지는 pnp형 포토다이오드가 형성된다.
상술한 포토다이오드 형성을 이온주입공정은 단위화소(X) 영역에서만 이루어진다.
다음으로, 전면에 금속간절연막(IMD)(36)을 증착한 후, 금속간절연막(36)상에 금속막을 증착한 후 선택적으로 식각하여 단위화소(X) 영역에 금속배선(37)을 형성하고 테스트패턴(X') 영역에 금속패드(38)를 형성한다.
계속해서, 금속배선(37) 및 금속패드(38)를 포함한 전면에 소자보호막(39)을 형성하여 일반 CMOS 로직 공정을 완료한다. 이 때, 소자보호막(39)으로는 산화막을 주로 이용하며, 금속배선(37)은 포토다이오드로의 광투과를 위해 포토다이오드 상부에는 형성되지 않고 금속패드(38)는 필드절연막 상부에 형성된다.
전술한 CMOS 로직 공정이 완료된 후, 칼라이미지 구현을 위한 세가지 종류의 칼라필터(40) 형성 공정이 진행되고 평탄화를 위한 평탄화층으로서 OCL층(41)을 형성한다.
도 3b에 도시된 바와 같이, 도 3a의 OCL층(41)을 선택적으로 식각하여 칼라필터(40)상에 제1OCL층(41a)을 잔류시키고, 금속패드(38) 상부를 노출시키는 개구부를 갖고 양끝단을 덮는 구조로 제2OCL층(41b)을 잔류시킨다. 이 때, 제2OCL층(41b)은 후속 패드 식각시 마스크로 이용된다.
다음으로, 칼리필터(40)상에 잔류하는 제1OCL층(41a)상에 광집속도를 향상시키기 위한 마이크로렌즈(42)를 형성한 후, 마이크로렌즈(42)를 포함한 전면에 마이크로렌즈 보호산화막(43)을 형성한다.
도 3c에 도시된 바와 같이, 단위화소(X) 지역만 덮으며 스크라이브라인내의 테스트패턴(X') 지역은 마스크없이 전면식각할 수 있도록 패드마스크(44)를 형성한 후, 금속패드(38)의 소정 표면을 노출시키기 위한 패드 식각을 실시한다. 여기서, 패드마스크(44)는 단위화소영역의 패드(도시 생략)를 동시에 노출시킨다.
이 때, 단위화소(X)와 테스트패턴(X')간 경계지역에서는 마이크로렌즈보호산화막(43)과 소자보호막(39)이 식각되어 금속간절연막(36)이 드러나며, 금속패드(38) 상부는 제2OCL층(41a)이 식각 마스크 역할을 하므로 제2OCL층(41b)이 덮혀 있지 스크라이브라인상의 소자보호막(39)과 제2OCL층(41b)상의 마이크로렌즈보호산화막(43)이 식각되어 금속패드(38) 표면이 드러난다.
도 3d에 도시된 바와 같이, 제2OCL층(41b)을 제거하는데, 예컨대 제2OCL층(41b)이 감광막 계열의 물질이므로 스트립(strip)을 통해 패드마스크(44)와 제2OCL층(41b)을 동시에 제거한다.
이 때, 마이크로렌즈 보호산화막(43)이 패키지시 소잉위치인 스크라이브라인내의 테스트패턴(X') 지역에 잔류하지 않으므로 소잉시의 스트레스에 의한 크랙 발생이 억제된다.
상술한 본 발명은 CCD(Charge Coupled Device), APS(Active Pixel Sensor)를 탑재한 모든 이미지센서에 적용 가능하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상술한 바와 같은 본 발명은 패키지 소잉시 스트레스에 의한 크랙 발생을 억제시킬 수 있고, 따라서 무빙 파티클을 방지하여 제품의 수율 및 시장경쟁력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Claims (10)
- 반도체기판의 단위화소영역상에 금속배선을 형성함과 동시에 상기 반도체기판의 스크라이브라인내 테스트패턴영역상에 테스트패드를 형성하는 단계;상기 금속배선이 형성된 상기 단위화소영역상에 칼라필터, 마이크로렌즈를 순차적으로 형성하는 단계;상기 마이크로렌즈를 포함한 전면에 마이크로렌즈 보호막을 형성하는 단계; 및상기 마이크로렌즈 보호막 중에서 상기 스크라이브라인상의 마이크로렌즈 보호막을 모두 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이미지센서의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 마이크로렌즈보호막을 모두 제거하는 단계는,상기 마이크로렌즈 보호막상에 상기 단위화소영역을 덮고 상기 스크라이브라인을 노출시키는 패드마스크를 형성하는 단계;상기 패드마스크를 식각마스크로 하여 상기 마이크로렌즈 보호막을 전면식각하여 상기 테스트패드를 노출시키는 단계; 및상기 패드마스크를 제거하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이미지센서의 제조 방법.
- 반도체기판의 단위화소영역상에 금속배선을 형성함과 동시에 상기 반도체기판의 테스트패턴영역상에 테스트패드를 형성하는 단계;상기 금속배선이 형성된 상기 단위화소영역상에 칼라필터를 형성하는 단계;상기 칼라필터의 전영역을 덮는 제1평탄화층과 상기 테스트패드의 소정 표면을 노출시키면서 양끝단을 덮는 제2평탄화층으로 이루어진 평탄화층을 형성하는 단계;상기 제1평탄화층상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계;상기 마이크로렌즈를 포함한 전면에 마이크로렌즈 보호막을 형성하는 단계;상기 마이크로렌즈상에 상기 단위화소영역만을 덮는 마스크를 형성하는 단계; 및상기 마스크와 상기 제2평탄화층을 식각마스크로 하여 상기 스크라이브라인상의 상기 마이크로렌즈보호막을 식각하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이미지센서의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 마스크와 상기 제2평탄화층은 감광성 물질인 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 금속배선과 상기 테스트패드를 형성한 후,상기 금속배선과 상기 테스트패드를 덮는 소자보호막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이미지센서의 제조 방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 마이크로렌즈 보호막을 식각하는 단계에서, 상기 소자보호막도 동시에 식각되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 마이크로렌즈 보호막을 식각하는 단계에서, 상기 마이크로렌즈 보호막은 전면식각되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조 방법.
- 웨이퍼상에 마이크로렌즈를 구비하는 단위화소를 형성하는 단계;상기 마이크로렌즈를 포함한 전면에 마이크로렌즈 보호막을 형성하는 단계;상기 마이크로렌즈 보호막 중 상기 웨이퍼의 스크라이브라인상에 형성된 부분을 모두 제거하는 단계; 및상기 스크라이브라인을 따라 상기 웨이퍼를 소잉하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이미지센서의 패키징 방법.
- 제 8 항에 있어서,상기 스크라이브라인내에 테스트패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서의 패키징 방법.
- 제 9 항에 있어서,상기 마이크로렌즈 보호막 중 상기 웨이퍼의 스크라이브라인상에 형성된 부분을 모두 제거하는 단계는,상기 마이크로렌즈 보호막상에 상기 단위화소를 덮고 상기 스크라이브라인을 노출시키는 마스크를 형성하는 단계;상기 마스크를 식각마스크로 하여 상기 마이크로렌즈 보호막을 전면식각하여 상기 테스트패턴을 노출시키는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 이미지센서의 제조 방법.
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| KR (1) | KR20030039677A (ko) |
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2001
- 2001-11-14 KR KR1020010070692A patent/KR20030039677A/ko not_active Application Discontinuation
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