KR20080062031A - Fabricating of cmos image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 씨모스 이미지센서 장치의 제조 과정에서 발생하는 패드 손상을 도시한 예시도. 1 is an exemplary view showing pad damage occurring in the manufacturing process of the conventional CMOS image sensor device.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 도시한 순서도. 2 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor in accordance with an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 씨모스 이미지 센서의 단면을 도시한 단면도. 3 is a cross-sectional view showing a cross-sectional view of the CMOS image sensor for explaining the manufacturing method of the CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 UV(ultraviolet)/O3 세정 공정으로 처리한 씨모스 이미지 센서의 패드 부분을 나타낸 도면. FIG. 4 illustrates a pad portion of a CMOS image sensor treated with a UV / O3 cleaning process in accordance with an embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명> <Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100: 패드 110: 절연막 100: pad 110: insulating film
120: 캡핑막 120: capping film
본 발명은 씨모스 이미지센서의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 패드 부분에 손상이 발생하는 것을 방지하기 위해 사용되고 있는 TR 코팅제가 패드 부분에 잔류 하는 문제점을 해소하기 위한 씨모스 이미지센서의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method for manufacturing a CMOS image sensor, and more particularly, to a method for manufacturing a CMOS image sensor for solving the problem that the TR coating agent used to prevent damage to the pad portion remains in the pad portion. will be.
이미지 센서(image sensor)는 광학적 이미지를 전기적 신호로 변형시키는 소자로서, 이미지 센서는 크게 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Silicon) 이미지 센서와 CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서로 구분될 수 있다. CCD 이미지 센서는 CMOS 이미지 센서에 비하여 광감도(Photo sensitivity) 및 노이즈(noise)에 대한 특성이 우수하나, 고집적화에 어려움이 있고, 전력 소모가 높다. 이에 반하여, CMOS 이미지 센서는 CCD 이미지 센서에 비하여 공정들이 단순하고, 고집적화에 적합하며, 전력 소모가 낮다.An image sensor is an element that transforms an optical image into an electrical signal. The image sensor may be classified into a complementary metal-oxide-silicon (CMOS) image sensor and a charge coupled device (CCD) image sensor. The CCD image sensor has better photo sensitivity and noise characteristics than the CMOS image sensor, but has high integration difficulty and high power consumption. In contrast, a CMOS image sensor has simpler processes, suitable for high integration, and lower power consumption than a CCD image sensor.
따라서, 최근에는 반도체 소자의 제조 기술이 고도로 발전함에 따라, CMOS 이미지 센서의 제조 기술 및 특성이 크게 향상되어 CMOS 이미지 센서에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 통상적으로, CMOS 이미지 센서의 화소(pixel)는 빛을 받아들이는 포토 다이오드들과 포토 다이오드들로부터 입력된 영상신호들을 제어하는 CMOS 소자들을 구비한다. 포토 다이오드들에서는 칼라 필터를 통해 입사되는 적색(Red)광, 녹색(Green)광 및 청색(Blue)광의 파장과 세기에 따라 전자(electron)-정공(hole) 쌍이 발생하고, 발생한 전자들의 양에 따라 출력신호가 변화됨으로써 이미지를 감지할 수 있다.Therefore, in recent years, as the manufacturing technology of semiconductor devices is highly developed, the manufacturing technology and characteristics of the CMOS image sensor have been greatly improved, and research on the CMOS image sensor has been actively conducted. Typically, a pixel of a CMOS image sensor includes photodiodes that receive light and CMOS elements that control image signals input from the photodiodes. In photodiodes, electron-hole pairs are generated according to the wavelength and intensity of red light, green light, and blue light incident through a color filter, and the amount of electrons generated Accordingly, the image can be detected by changing the output signal.
CMOS 이미지 센서와 같은 이미지 센서는 포토다이오드와 같은 광전변환부가 형성되는 화소 영역과 화소 영역에서 검출되는 신호들을 검출하기 위한 주변회로 영역을 구비하고, 주변회로 영역은 화소 영역을 둘러싸도록 위치한다. An image sensor such as a CMOS image sensor includes a pixel region in which a photodiode such as a photodiode is formed and a peripheral circuit region for detecting signals detected in the pixel region, and the peripheral circuit region is positioned to surround the pixel region.
이와 같은 종래의 CMOS 이미지 센서를 제조하는 과정에서, 도 1에 도시된 바 와 같이 칼라 필터를 구비하기 전에 현상(Develop) 용액의 영향에 의해 패드 부분에 손상(Pad Corrosion)이 발생하는 것을 방지하기 위해 사용되고 있는 TR 코팅제(Thermal Resin Coating)가 패드 외각 부분에 잔류하는 문제점이 발생한다. In the process of manufacturing such a conventional CMOS image sensor, as shown in FIG. 1, before the color filter is provided, the pad portion is prevented from being damaged by the influence of the development solution. The problem arises that the TR resin (Thermal Resin Coating), which is used for the purpose, remains on the outer surface of the pad.
특히, 종래에 CMOS 이미지 센서의 제조 공정에서 패드 보호막으로 사용되고 있는 TR 코팅제를 제거하는 O2 에싱(Ashing)을 수행한 후에도 TR 코팅제가 완전히 제거되지 않아 잔류하게 되는 문제점이 있다. In particular, even after performing O2 ashing to remove the TR coating which is conventionally used as the pad protective layer in the manufacturing process of the CMOS image sensor, there is a problem that the TR coating is not completely removed and remains.
본 발명은 현상 용액에 의해 패드 부분에 손상이 발생하는 것을 방지하기 위해 사용되고 있는 TR 코팅제가 패드 부분에 잔류하는 문제점을 해소하기 위한 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 데 있다. The present invention is to provide a method for manufacturing a CMOS image sensor to solve the problem that the TR coating agent used to prevent damage to the pad portion by the developing solution remains in the pad portion.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 최상층의 패드, 상기 패드를 내포하여 절연하는 절연막 및 상기 절연막을 캡핑(capping)하는 캡핑막을 구비한 씨모스 이미지 센서에 있어서, 상기 절연막과 캡핑막을 식각하여 상기 최상층의 패드 영역을 노출시키는 단계; 상기 최상층의 패드 영역을 보호하기 위해 TR 코팅제(Thermal Resin Coating)를 이용하여 상기 최상층의 패드 영역을 덮는 단계; 포토 다이오드(Photodiode)에 대응하는 상기 최상층에 칼라 필터를 구비하는 단계; 상기 칼라 필터 상에 평탄화층을 구비하는 단계; 상기 패드 영역의 TR 코팅제를 포함한 이물질을 제거하기 위한 세정공정을 수행하는 단계; 및 상기 패드 영역에 대한 본딩을 수행하는 단계를 포함하는 씨모스 이미지센서의 제조 방법에 관한 것이 다. According to an aspect of the present invention, there is provided a CMOS image sensor including a pad having an uppermost layer, an insulating film containing the pad, and a capping film capping the insulating film, wherein the insulating film and the capping film are etched. Exposing a top pad area; Covering the top pad area with a TR coating (Thermal Resin Coating) to protect the top pad area; Providing a color filter on the uppermost layer corresponding to a photodiode; Providing a planarization layer on said color filter; Performing a cleaning process to remove foreign substances including the TR coating of the pad area; And it relates to a method for manufacturing a CMOS image sensor comprising the step of performing bonding to the pad area.
본 발명에서 상기 세정공정을 수행하는 단계는 상기 패드 영역의 TR 코팅제를 O2 에싱(ashing) 공정을 수행하여 제거하는 단계; 및 잔류하는 상기 TR 코팅제를 포함한 이물질을 UV(ultraviolet)/O3 세정(Cleaning) 공정을 수행하여 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In the present invention, the performing of the cleaning process may include removing the TR coating of the pad area by performing an O2 ashing process; And removing the remaining foreign matter including the TR coating by performing an ultraviolet / ultraviolet (O3) / O3 cleaning process.
본 발명에서 상기 본딩을 수행하는 단계를 수행하기 전에 상기 평탄화층 상에 다수의 마이크로 렌즈를 구비하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The method may further include providing a plurality of micro lenses on the planarization layer before performing the bonding.
본 발명에서 상기 최상층의 패드 영역을 노출시키는 단계는 RIE(reactive ion etching)를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 한다. Exposing the pad region of the uppermost layer in the present invention is characterized by performing using reactive ion etching (RIE).
본 발명에서 상기 UV(ultraviolet)/O3 세정(Cleaning) 공정을 수행하여 제거하는 단계는 상기 잔류하는 TR 코팅제의 양에 따라 설정된 소정의 시간 동안 자외선을 조사하여 상기 TR 코팅제를 해리(dissociation)시키는 단계; 및 상기 해리된 TR 코팅제를 O3와 반응하여 CO2 또는 H2O와 같은 형태로 변형시켜 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하고, 상기 R 코팅제를 해리(dissociation)시키는 단계에서 상기 잔류하는 TR 코팅제의 양이 500Å의 두께인 경우 상기 소정의 시간은 2분 내지 5분인 것을 특징으로 한다. In the present invention, the step of removing by performing the UV (Ultraviolet) / O3 cleaning (Cleaning) process is a step of dissociating the TR coating by irradiating ultraviolet light for a predetermined time set according to the amount of the remaining TR coating agent. ; And removing and dissociating the dissociated TR coating into a form such as CO 2 or H 2 O by reacting with O 3, wherein the remaining TR coating is dissociated in the R coating. When the amount of the thickness of 500Å is characterized in that the predetermined time is 2 minutes to 5 minutes.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the related well-known configuration or function may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명의 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법은 도 2와 도 3을 참조하여 설명한다. A method of manufacturing the CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 도시한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따라 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 씨모스 이미지 센서의 단면을 도시한 단면도이다. 2 is a flowchart illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the CMOS image sensor for explaining a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention. It is a cross-sectional view showing.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따라 씨모스 이미지 센서의 제조 방법은, 도 3에 도시된 바와 같이 다수의 층과 콘택으로 구성된 씨모스 이미지 센서로서 최상층의 패드(100), 패드(100)를 내포하여 절연하는 절연막(110) 및 절연막(110)을 캡핑(capping)하는 캡핑막(120)을 구비한 씨모스 이미지 센서에 대해 RIE(reactive ion etching)를 수행함으로써, 절연막(110)과 캡핑막(120)을 식각하여 최상층의 패드(100) 부분을 노출시킨다. As shown in FIG. 2, a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention is a CMOS image sensor including a plurality of layers and contacts as illustrated in FIG. 3. Reactive ion etching (RIE) is performed on the CMOS image sensor including the
이와 같이 노출된 패드(100) 부분에 대해 TR 코팅제(Thermal Resin Coating)를 이용하여 노출된 패드(100) 부분을 덮는 보호막(도시하지 않음)을 400 ~ 650Å, 바람직하게는 550Å의 두께로 형성한다(S201). A protective film (not shown) covering a portion of the exposed
TR 코팅제의 보호막을 이용하여 노출된 패드(100) 부분을 덮는 이유는 이후 수행되는 칼라 필터(Color Fiter)를 구비하는 과정에서 현상액의 영향에 의해 패드(100) 부분에 손상(Corrosion)이 발생하는 것을 방지하기 위한 것이다. The reason for covering the exposed part of the
이어서, 패드(100) 부분에서 이격되어 포토 다이오드(Photodiode: 도시하지 않음)에 대응하는 위치에 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 칼라로 이루어진 칼라 필터, 또는 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가 지 칼라로 이루어진 칼라 필터(도시하지 않음)를 구비한다(S202). Subsequently, a color filter composed of three colors of red, green, and blue at a position spaced apart from the
칼라 필터를 구비한 후, 칼라 필터 상에 포토레지스트 물질을 이용하여 도포하고 경화시키며 CMP(Chemical Mechanical Polishing)와 같은 평탄화 공정을 수행하여 평탄화층(도시하지 않음)으로 구비한다(S203). After the color filter is provided, a color filter is applied and cured using a photoresist material and a planarization layer (not shown) is performed by performing a planarization process such as chemical mechanical polishing (CMP) (S203).
이때, 평탄화층의 포토레지스트 물질이 패드(100) 부분에도 잔류하게 되고 이미 형성된 TR 코팅제의 보호막을 제거하기 위한 세정공정을 수행한다(S204). At this time, the photoresist material of the planarization layer remains on the
포토레지스트 물질과 TR 코팅제의 보호막을 제거하기 위한 세정 공정은 먼저, O2 에싱(ashing) 공정을 수행하여 포토레지스트 물질과 TR 코팅제의 상당부분을 제거한다. The cleaning process for removing the protective film of the photoresist material and the TR coating is first performed an O2 ashing process to remove a substantial portion of the photoresist material and the TR coating.
이어서, O2 에싱 공정을 수행한 후에도 잔류하는 TR 코팅제를 완전히 제거하기 위해 UV(ultraviolet)/O3 세정(Cleaning) 공정을 수행한다. 여기서, UV/O3 세정 공정은 UV 램프를 이용하여 패드(100) 부분에 잔류하는 TR 코팅제의 양에 따라 설정된 소정의 시간, 예를 들어 잔류하는 TR 코팅제가 500Å인 경우 2분 내지 5분 동안 자외선을 조사하여 잔류하는 TR 코팅제를 해리(dissociation)시키고, 해리된 TR 코팅제가 O3와 반응하여 CO2 또는 H2O와 같은 형태로 변형시켜서 제거할 수 있는 공정이다. Subsequently, an ultraviolet / ultraviolet (UV) / O3 cleaning process is performed to completely remove the TR coating remaining after the O2 ashing process. Here, the UV / O3 cleaning process uses a UV lamp for a predetermined time set according to the amount of TR coating remaining on the
이후, 평탄화층 상에 종래와 동일하게 다수의 마이크로 렌즈를 구비하고(S205), 패드(100) 부분에 대해 예를 들어, 와이어 본딩(wire bonding)과 같은 본딩을 수행한다(S206). Subsequently, a plurality of micro lenses are provided on the planarization layer in the same manner as in the past (S205), and bonding such as, for example, wire bonding is performed on the pad 100 (S206).
따라서, 이와 같이 UV(ultraviolet)/O3 세정(Cleaning) 공정을 이용하여 패드(100) 부분에 잔류하는 TR 코팅제 등의 이물질을 제거하여, 도 4에 도시된 바와 같이 이물질이 없는 깨끗한 패드(100) 부분을 획득함으로써 본딩 수행 단계(S206)에서 이루어지는 본딩 공정의 수율 증가와 본딩 접착력(Bondability)의 향상 등을 기대할 수 있다. Thus, by using the UV (ultraviolet) / O3 cleaning (Cleaning) process to remove foreign substances such as TR coating agent remaining on the
본 발명의 기술사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 전술한 실시예들은 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. Although the technical spirit of the present invention has been described in detail according to the above-described preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiments are for the purpose of description and not of limitation.
또한, 본 발명의 기술분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 실시가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. In addition, those skilled in the art will understand that various implementations are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상기한 바와 같이 본 발명은 UV(ultraviolet)/O3 세정(Cleaning) 공정을 이용하여 패드 부분에 잔류하는 이물질을 제거하여, 본딩 공정의 수율 증가와 본딩 접착력(Bondability)을 향상시킬 수 있는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 제공할 수 있다. As described above, the present invention removes foreign substances remaining in the pad portion by using an ultraviolet / ultraviolet (O3) / cleaning process, thereby increasing the yield and bonding strength of the bonding process. It is possible to provide a method for manufacturing a sensor.
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Legal Events
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20120619 Year of fee payment: 5 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |