KR20050059741A - 이미지 센서 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서 제조방법을 개시한다. 개시된 본 발명의 이미지 센서 제조방법은, 로직 소자 영역 및 포토다이오드 영역을 가지며 상기 각 영역에 금속배선 및 포토다이오드가 형성된 반도체 기판을 제공하는 단계; 상기 반도체 기판의 전면 상에 산화막과 질화막의 적층막으로된 보호막을 형성하는 단계; 상기 포토다이오드 영역의 보호막 부분 상에 R, G, B의 컬러필터를 형성하는 단계; 및 상기 컬러필터 상에 오버코팅층 및 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 R, G, B의 컬러필터 형성시 불량이 발생된 경우, 1차적으로 컬러필터를 제거한 후, 상기 보호막의 질화막을 소정 두께만큼 리프트-오프(lift-off)하여 컬러필터 제거시 남겨진 금속성 잔류물을 완전히 제거하며, 그런다음, 리프트-오프된 질화막 상에 재차 보호막용 질화막을 증착하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이미지 센서 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 구리 등의 금속이 다량 함유되어 있는 컬러필터를 신뢰성있게 제거할 수 있는 이미지 센서 제조방법에 관한 것이다.
이미지 센서(Image Sensor)는 1차원 또는 2차원 이상의 광학 정보를 전기적 신호로 변환하는 장치로서, 크게, CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)형과 CCD(Charge Coupled Device)형의 2종류로 분류될 수 있다.
이러한 이미지 센서는 포토다이오드 영역과 로직 소자 영역으로 구획될 수 있으며, 상기 포토다이오드 영역에는 포토다이오드와 그 상부에 배치되는 오버코팅층과 컬러필터 및 마이크로렌즈로 구성되는 집광부가 형성되며, 상기 로직 소자 영역에는 센서 드라이버 IC 구성을 위해 다층 금속배선이 형성된다.
한편, 이미지 센서의 컬러필터는 하기의 표 1에서와 같이 많은 전이금속 원소를 함유하며, 빛의 3원소인 레드, 그린 및 블루의 컬러를 취한 광신호를 포토다오이드로 전달하게 된다.
<표 1>
| 성분(Element) | 레드(Red) | 그린(Green) | 블루(Blue) |
| P | 2.6 | 6.5 | 5.0 |
| Zn | - | 15.7 | 29.4 |
| Si | 7.8 | 12.7 | 21.7 |
| Cu | 1.0 | 2135.0 | 3941.4 |
| Ba | 0.7 | 140.7 | 2.7 |
| Fe | - | 13.4 | 1.8 |
| Al | - | 13.0 | - |
| K | 2.8 | 18.5 | 9.6 |
또한, 컬러필터는 유기 구조에 전이금속이 결합되어 있는 형태를 취하고 있으며, 통상의 포토레지스트 형성 공정과 유사한 공정을 통해 형성하게 된다. 이 때문에, 상기 컬러필터는 그 형성시 도포(coating) 불량이 발생될 수 있으며, 따라서, 도포 불량이 발생된 경우에는 반드시 재작업을 해주어야 한다.
그런데, 상기 컬러필터는 많은 전이금속을 함유하고 있고, 특히, Cu의 함유량이 0.4% 정도까지 이르기도 하며, 아울러, Ba, Al, Si 등의 금속 또는 준금속 원소들도 포함하고 있으므로, 그 도포 후에 200℃ 이상의 온도에서 O2, N2, H2 가스 등을 이용하여 제거하더라도, 금속-유기 잔류물(Metal-Organic Residue), 즉, 금속성 잔류물(Metallic Residue)이 제거되지 않고 남게 된다. 이러한 금속성 잔류물은 이미지 센서의 광 특성에 치명적인 결함을 초래한다.
도 1은 종래 기술에 따라 도포된 컬러필터를 제거한 후에 남겨진 금속성 잔류물(metallic residue)을 보여주는 사진이다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 컬러필터 제거후에 금속성 잔류물이 남는 것을 방지할 수 있는 이미지 센서 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 로직 소자 영역 및 포토다이오드 영역을 가지며 상기 각 영역에 금속배선 및 포토다이오드가 형성된 반도체 기판을 제공하는 단계; 상기 반도체 기판의 전면 상에 산화막과 질화막의 적층막으로된 보호막을 형성하는 단계; 상기 포토다이오드 영역의 보호막 부분 상에 R, G, B의 컬러필터를 형성하는 단계; 및 상기 컬러필터 상에 오버코팅층 및 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하며, 상기 R, G, B의 컬러필터 형성시 불량이 발생된 경우, 1차적으로 컬러필터를 제거한 후, 상기 보호막의 질화막을 소정 두께만큼 리프트-오프(lift-off)하여 컬러필터 제거시 남겨진 금속성 잔류물을 완전히 제거하며, 그런다음, 리프트-오프된 질화막 상에 재차 보호막용 질화막을 증착하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 질화막의 리프트-오프는 H3PO4, HNO3 또는 CH3COOH 중에서 어느 하나의 용액을 이용한 습식식각으로 수행하며, 또한, 식각속도의 제어를 위해 10∼160℃의 낮은 온도 대역에서 수행하고, 게다가, 질화막 표면의 10∼2000Å 두께를 제거한다.
(실시예)
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명의 기술적 원리를 설명하면 다음과 같다.
많은 전이금속 원소를 함유하는 컬러필터는 통상 하부층인 보호막 상에 형성되며, 이러한 보호막은 산화막과 질화막의 적층막으로 이루어지는 바, 상기 컬러필터는 실질적으로 보호막의 질화막 상에 형성된다.
이러한 측면에서, 컬러필터의 제거후 금속성 잔류물이 발생된 경우에, 상기 금속성 잔류물이 흡착되어 있는 질화막의 표면을 리프트-오프(kift-off)한다면, 상기 금속성 잔류물은 용이하면서도 신뢰성있게 제거할 수 있다.
또한, 상기 질화막의 일부 두께를 리프트-오프한 후에는 보상 측면에서 재차 질화막을 증착해주면, 상기 질화막은 보호막으로서의 역할을 충분히 할 수 있게 된다.
따라서, 본 발명은 질화막의 리프트-오프 및 추가 증착을 수행함으로써 컬러필터 도포 불량에 따른 그 제거시 신뢰성있는 제거가 이루어질 수 있도록 할 수 있으며, 이에 따라, 이미지 센서의 광 특성 감소를 방지할 수 있다.
자세하게, 도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 로직 소자 영역(이하, 금속배선부) 및 포토다이오드 영역(이하, 포토다이오드부)으로 구획되는 반도체 기판(21) 상의 각 영역에 금속배선(22) 및 포토다이오드(도시안됨)를 형성한다. 그런다음, 상기 금속배선(22) 및 포토다이오드를 덮도록 기판 전면 상에 산화막(23)과 제1질화막(24a)의 적층막으로 이루어진 보호막(25)을 형성한다. 상기 산화막(23)은 500∼5000Å 두께로 형성하며, PE-TEOS 산화막 등을 적용한다. 상기 질화막(24a)은 1000∼25000Å 두께로 형성한다.
다음으로, 포토다이오드부의 보호막 부분 상에 R, G, B의 컬러필터를 형성한다. 이때, 도 2b에 도시된 바와 같이, R, G, B의 컬러필터(27) 형성도중 불량이 발생될 수 있다.
이 경우, 이러한 컬러필터 도포 불량을 제거하기 위해 200℃ 이상의 온도에서 O2, N2, H2 가스 등을 이용해서 상기 컬러필터를 1차적으로 제거한다. 이때, 도 2c에 도시된 바와 같이, 컬러필터 내에 함유된 금속성분이 제거되지 않음으로써 보호막(25) 상에 금속성 잔류물(28)이 남게 된다.
따라서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 하부층인 보호막(25)의 제1질화막(24a)의 표면을 H3PO4, HNO3 또는 CH3COOH 중에서 어느 하나의 용액을 이용한 습식식각으로 소정 두께만큼, 예컨데, 10∼2000Å 정도를 리프트-오프(lift-off)한다. 이때, 식각속도의 제어를 용이하게 하기 위해 상기 식각은 10∼160℃의 비교적 낮은 온도 대역에서 수행한다. 이 경우, 상기 제1질화막(24a)이 리프트-오프 되면서, 그 표면에 남겨진 금속성 잔류물 또한 함께 제거된다.
다음으로, 리프트-오프된 제1질화막(24a)을 보상하기 위해, 도 2e에 도시된 바와 같이, 상기 제1질화막(24a) 상에 50∼2500Å의 두께로 제2질화막(24b)을 증착한다.
이후, 도시하지는 않았으나, 산화막(23), 리프트-오프된 제1질화막(24a) 및 추가 증착된 제2질화막(24b)의 적층막으로된 보호막(25) 상에 재차 R, G, B의 컬러필터를 형성한다. 이때, 상기 컬러필터의 도포 불량이 또 발생되면, 전술한 리프트 오프 공정을 또 다시 반복 수행하며, 반대로, 상기 컬러필터의 도포 불량이 발생되지 않았다면, 결과물 상에 오버코팅층 및 마이크로렌즈를 차례로 형성한다.
이후, 공지된 일련의 후속 공정을 진행하여 이미지 센서의 제조를 완성한다.
전술한 바와 같은 본 발명의 이미지 센서 제조방법에 따르면, 도포 불량이 발생된 컬러필터를 금속성 잔류물의 남김없이 완전히 제거할 수 있는 바, 후속에서 남겨진 금속성 잔류물에 의해 이미지 센서의 광 특성에 결함이 초래되는 것을 방지할 수 있다.
이상에서와 같이, 본 발명은 컬러필터의 도포 불량 발생시 상기 컬러필터의 1차 제거후 상기 컬러필터의 하부층인 보호막의 질화막을 소정 두께 리프트-오프 함으로써 상기 컬러필터의 신뢰성있는 제거가 이루어지도록 할 수 있으며, 따라서, 컬러필터 제거시 남게 되는 금속성 잔류물에 기인하는 이미지 센서의 광 특성 저하를 방지할 수 있다.
이상, 여기에서는 본 발명의 특정 실시예에 대하여 설명하고 도시하였지만, 당업자에 의하여 이에 대한 수정과 변형을 할 수 있다. 따라서, 이하, 특허청구의 범위는 본 발명의 진정한 사상과 범위에 속하는 한 모든 수정과 변형을 포함하는 것으로 이해할 수 있다.
도 1은 종래 이미지 센서의 문제점을 설명하기 위한 단면도.
도 2a 내지 도 2e는 본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법을 설명하기 위한 공정별 단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
21 : 반도체 기판 22 : 금속배선
23 : PE-TEOS막 24a : 제1질화막
24b : 제2질화막 25 : 보호막
26 : 오버코팅층 27 : 컬러필터
28 : 금속성 잔류물
Claims (4)
- 로직 소자 영역 및 포토다이오드 영역을 가지며 상기 각 영역에 금속배선 및 포토다이오드가 형성된 반도체 기판을 제공하는 단계; 상기 반도체 기판의 전면 상에 산화막과 질화막의 적층막으로된 보호막을 형성하는 단계; 상기 포토다이오드 영역의 보호막 부분 상에 R, G, B의 컬러필터를 형성하는 단계; 및 상기 컬러필터 상에 오버코팅층 및 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하며,상기 R, G, B의 컬러필터 형성시 불량이 발생된 경우, 1차적으로 컬러필터를 제거한 후, 상기 보호막의 질화막을 소정 두께만큼 리프트-오프(lift-off)하여 컬러필터 제거시 남겨진 금속성 잔류물을 완전히 제거하며, 그런다음, 리프트-오프된 질화막 상에 재차 보호막용 질화막을 증착하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 질화막의 리프트-오프는H3PO4, HNO3 및 CH3COOH으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 어느 하나의 용액을 이용한 습식식각으로 수행하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 질화막의 리프트-오프는식각속도의 제어를 위해 10∼160℃의 낮은 온도 대역에서 수행하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 질화막의 리프트-오프는상기 질화막 표면의 10∼2000Å 두께를 제거하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| KR100820505B1 (ko) * | 2005-09-30 | 2008-04-11 | 산요덴키가부시키가이샤 | 집적 회로 및 그 제조 방법 |
-
2003
- 2003-12-15 KR KR1020030091456A patent/KR20050059741A/ko not_active Application Discontinuation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100820505B1 (ko) * | 2005-09-30 | 2008-04-11 | 산요덴키가부시키가이샤 | 집적 회로 및 그 제조 방법 |
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