KR20090065980A - 이미지 센서의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 이미지 센서 - Google Patents
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Abstract
이미지 센서의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 이미지 센서가 제공된다. 이미지 센서의 제조 방법은 픽셀 영역 및 패드 영역이 정의된 반도체 기판을 제공하고, 픽셀 영역의 반도체 기판에 액티브 픽셀 센서 어레이 및 액티브 픽셀 센서 어레이 상에 형성된 컬러 필터를 형성하고, 패드 영역의 반도체 기판 상에 금속 패드를 형성하고, 반도체 기판 상부를 평탄화층으로 평탄화하고, 픽셀 영역의 평탄화층 상부에 마이크로 렌즈를 형성하고, 마이크로 렌즈가 형성된 평탄화층 상에 비감광성 폴리머막으로 형성된 마이크로 렌즈 보호막을 형성하고, 마이크로 렌즈 보호막 상에 금속 패드의 상부 영역을 노출하기 위한 마스크막을 형성하고, 마스크막을 식각마스크로 마이크로 렌즈 보호막 및 평탄화층을 일부 제거하여 금속 패드의 적어도 일부의 상면을 노출하고, 마스크막을 제거하는 것을 포함한다.
이미지 센서, 마이크로 렌즈
Description
본 발명은 이미지 센서의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 이미지 센서에 관한 것으로 보다 상세하게는 수율 및 생산성이 향상된 이미지 센서의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서(image sensor)는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 소자이다. 최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임 기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라, 로보트 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다.
이미지 센서는 입사되는 빛을 보다 효율적으로 모으기 위하여 컬러 필터 상부에 마이크로 렌즈를 구비한다. 마이크로 렌즈는 감광성 포토레지스트 등으로 패턴을 형성한 후 리플로우 공정을 진행하여 형성할 수 있다. 이러한 마이크로 렌즈는 유기 물질이기 때문에, 강도가 약하고 후속 공정에서 파티클을 유발하기 쉽다. 따라서, 수율 및 생산성을 저하시키는 원인이 된다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수율 및 생산성이 향상된 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 수율 및 생산성이 향상된 이미지 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 픽셀 영역 및 패드 영역이 정의된 반도체 기판을 제공하고, 상기 픽셀 영역의 반도체 기판에 액티브 픽셀 센서 어레이 및 상기 액티브 픽셀 센서 어레이 상에 형성된 컬러 필터를 형성하고, 상기 패드 영역의 반도체 기판 상에 금속 패드를 형성하고, 상기 반도체 기판 상부를 평탄화층으로 평탄화하고, 상기 픽셀 영역의 평 탄화층 상부에 마이크로 렌즈를 형성하고, 상기 마이크로 렌즈가 형성된 평탄화층 상에 비감광성 폴리머막으로 형성된 마이크로 렌즈 보호막을 형성하고, 상기 마이크로 렌즈 보호막 상에 금속 패드의 상부 영역을 노출하기 위한 마스크막을 형성하고, 상기 마스크막을 식각마스크로 상기 마이크로 렌즈 보호막 및 상기 평탄화층을 일부 제거하여 상기 금속 패드의 적어도 일부의 상면을 노출하고, 상기 마스크막을 제거하는 것을 포함한다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 반도체 기판, 상기 반도체 기판에 형성된 액티브 픽셀 센서 어레이, 상기 액티브 픽셀 센서 어레이 상에 형성된 컬러 필터, 상기 컬러 필터 상에 형성된 마이크로 렌즈 및 상기 마이크로 렌즈를 덮으며 유기 실록산 절연 물질(organic siloxane dielectric)인 비감광성 폴리머막으로 형성되어 상기 마이크로 렌즈를 보호하는 마이크로 렌즈 보호막을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 이미지 센서의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 이미지 센서에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에 따르면, 금속 패드의 노출 공정을 진행하는 동안, 마이크로 렌즈는 마이크로 렌즈 보호막에 의해 보호된다. 따라서, 공정 진행 시에 마이크로 렌즈가 손상되지 않으며, 또한 마이크로 렌즈를 구성하는 유기물질로 인한 파티클이 발생하지도 않는다. 따라서, 공정 안정 성이 향상되고 수율이 증가할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 마이크로 렌즈 상부에 유기 실록산 절연 물질(organic siloxane dielectric)인 비감광성 폴리머막으로 형성되어 마이크로 렌즈를 보호하는 마이크로 렌즈 보호막이 형성된다. 따라서, 마이크로 렌즈를 보다 효과적으로 보호하며, 생산 공정에서 유발되는 파티클 등의 생성을 줄일 수 있다. 따라서, 생산성이 향상될 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참고하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 "연결된(connected to)" 또는 "커플링된(coupled to)" 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 "직접 연결된(directly connected to)" 또는 "직접 커플링된(directly coupled to)"으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸 다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device)와 CMOS 이미지 센서를 포함한다. 여기서, CCD는 CMOS 이미지 센서에 비해 잡음(noise)이 적고 화질이 우수하지만, 고전압을 요구하며 공정 단가가 비싸다. CMOS 이미지 센서는 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝(scanning) 방식으로 구현 가능하다. 또한, 신호 처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능하며, CMOS 공정 기술을 호환하여 사용할 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있다. 전력 소모 또한 매우 낮아 배터리 용량이 제한적인 제품에 적용이 용이하다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 이미지 센서로 CMOS 이미지 센서를 예시하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 그대로 CCD에도 적용될 수 있음은 물론이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 액티브 픽셀 센서 어레이(active pixel sensor array, APS arrray)(10), 타이밍 제너레이터(timing generator)(20), 로우 디코더(row decoder)(30), 로우 드라이버(row driver)(40), 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS)(50), 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter, ADC)(60), 래치부(latch)(70) 및 컬럼 디코더(column decoder)(80) 등을 포함한다.
액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 2차원적으로 배열된 다수의 단위 화소를 포함한다. 다수의 단위 화소들은 광학 영상을 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. 액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 로우 드라이버(40)로부터 화소 선택 신호(ROW), 리셋 신호(RST), 전하 전송 신호(TG) 등 다수의 구동 신호를 수신하여 구동된다. 또한, 변환된 전기적 신호는 수직 신호 라인를 통해서 상관 이중 샘플러(50)에 제공된다.
타이밍 제너레이터(20)는 로우 디코더(30) 및 컬럼 디코더(80)에 타이 밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공한다.
로우 드라이버(40)는 로우 디코더(30)에서 디코딩된 결과에 따라 다수의 단위 화소들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호를 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 제공한다. 일반적으로 매트릭스 형태로 단위 화소가 배열된 경우에는 각 행별로 구동 신호를 제공한다.
상관 이중 샘플러(50)는 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 형성된 전기 신호를 수직 신호 라인을 통해 수신하여 유지(hold) 및 샘플링한다. 즉, 특정한 기준 전압 레벨(이하, '잡음 레벨(noise level)')과 형성된 전기적 신호에 의한 전압 레벨(이하, '신호 레벨')을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력한다.
아날로그 디지털 컨버터(60)는 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.
래치부(70)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 컬럼 디코더(80)에서 디코딩 결과에 따라 순차적으로 영상 신호 처리부(도면 미도시)로 출력된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 화소의 회로도이다.
도 2를 참조하면, 이미지 센서의 단위 화소(100)는 광전 변환부(110), 전하 검출부(120), 전하 전송부(130), 리셋부(140), 증폭부(150) 및 선택부(160)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 단위 화소(100)가 도 2에서와 같이 4개의 트랜지스터 구조로 이루어진 경우를 도시하고 있으나, 5개의 트랜지스터 구조로 이루어질 수도 있다.
광전 변환부(110)는 입사광을 흡수하여, 광량에 대응하는 전하를 축적하는 역할을 한다. 광전 변환부(110)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 핀드 포토 다이오드(Pinned Photo Diode; PPD) 및 이들의 조합이 가능하다.
전하 검출부(120)는 플로팅 확산 영역(FD; Floating Diffusion region)이 주로 사용되며, 광전 변환부(110)에서 축적된 전하를 전송받는다. 전하 검출부(120)는 기생 커패시턴스를 갖고 있기 때문에, 전하가 누적적으로 저장된다. 전하 검출부(120)는 증폭부(150)의 게이트에 전기적으로 연결되어 있어, 증폭부(150)를 제어한다.
전하 전송부(130)는 광전 변환부(110)에서 전하 검출부(120)로 전하를 전송한다. 전하 전송부(130)는 일반적으로 1개의 트랜지스터로 이루어지며, 전하 전송 신호(TG)에 의해 제어된다.
리셋부(140)는 전하 검출부(120)를 주기적으로 리셋시킨다. 리셋부(140)의 소스는 전하 검출부(120)에 연결되고, 드레인은 Vdd에 연결된다. 또한, 리셋 신호(RST)에 응답하여 구동된다.
증폭부(150)는 단위 화소(100) 외부에 위치하는 정전류원(도면 미도시)과 조합하여 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하며, 전하 검출부(120)의 전압에 응답하여 변하는 전압이 수직 신호 라인(162)으로 출력된다. 소스는 선택부(160)의 드레인에 연결되고, 드레인은 Vdd에 연결된다.
선택부(160)는 행 단위로 읽어낼 단위 화소(100)를 선택하는 역할을 한다. 선택 신호(ROW)에 응답하여 구동되고, 소스는 수직 신호 라인(162)에 연결된다.
또한, 전하 전송부(130), 리셋부(140), 선택부(160)의 구동 신호 라인(131, 141, 161)은 동일한 행에 포함된 단위 화소들이 동시에 구동되도록 행 방향(수평 방향)으로 연장된다.
이하, 도 3 내지 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명한다. 도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
우선, 도 3을 참조하면, 픽셀 영역(A) 및 패드 영역(B)이 정의된 반도체 기판(101)을 제공한다.
반도체 기판(101)은 반도체 기판, SOI(Silicon On Insulator) 기판, 갈륨 비소(GaAs) 기판, 실리콘 게르마늄(SiGe) 기판, 세라믹 기판, 석영 기판, 또는 디스플레이용 유리 기판 등을 포함한다. 또한, 반도체 기판(101)은 주로 P형 기판을 사용하며, 도면에는 표시하지 않았으나, 그 상부에 P형 에피층(epitaxial layer)이 성장된 복층 구조를 사용할 수 있다.
반도체 기판(101)에는 소자 분리 영역(102)을 형성하여 활성 영역을 정의한다. 소자 분리 영역(102)은 일반적으로 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)방법을 이용한 FOX(Field OXide) 또는 STI(Shallow Trench Isolation)로 형성할 수 있다.
한편, 반도체 기판(101)에는 픽셀 영역(A) 및 패드 영역(B)이 정의된다. 픽셀 영역(A)은 액티브 픽셀 센서 어레이가 형성될 영역이며, 패드 영역(B)은 외부 신호와 접속하는 금속 패드가 형성될 영역이다.
이어서, 픽셀 영역(A)의 반도체 기판(101)에 액티브 픽셀 센서 어레이 및 액티브 픽셀 센서 어레이 상에 형성된 컬러 필터(510)를 형성하고, 패드 영역(B)의 반도체 기판(101) 상에 금속 패드(330)를 형성한다.
픽셀 영역(A)에 형성되는 액티브 픽셀 센서 어레이는 2차원적으로 배열된 다수의 단위 화소를 포함하며, 각 단위 화소는 광전 변환부(110), 전하 검출부(120), 전하 전송부(130), 리셋부(도 2의 140), 증폭부(도 2의 150) 및 선택부(도 2의 160)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 광전 변환부(110)로 핀드 포토다이오드(Pinned Photo Diode; PPD)를 사용하여 설명하나 이에 제한되지 않음은 물론이다.
광전 변환부(110)는 반도체 기판(101) 내에 형성된 P+형의 피닝층(pinning layer; 112) 및 N형의 제1 포토 다이오드(114)를 포함한다.
피닝층(112)은 상부 기판 영역(101b)에서 열적으로 생성된 EHP(Electron-Hole Pair)를 줄임으로써 암전류를 줄이는 역할을 하며, 제1 포토 다이오드(114)는 각 파장의 입사광에 대응하여 생성된 전하가 축적된다. 또한, 포토 다이오드(114)의 최대 불순물 농도는 1×1015 내지 1×1018 원자/cm3일 수 있고, 피닝층(112)의 불순물 농도는 1×1017 내지 1×1020 원자/cm3 일 수 있다. 다만, 도핑되는 농도 및 위치는 제조 공정 및 설계에 따라서 달라질 수 있으므로 이에 제한되지 않는다.
전하 검출부(120)는 반도체 기판(101) 내에 형성되어, 광전 변환부(110)에서 축적된 전하를 전하 전송부(130)를 통해서 전송받는다.
광전 변환부(110) 및 전하 전송부(130) 상부에는 반도체 기판(101)의 전면을 덮으며, 트랜지스터들이 형성되지 않은 빈 공간을 채우도록 층간 절연막(210)을 형성한다. 층간 절연막(210)은 예를 들어, 실리콘 산화막(SiO2)일 수 있다.
층간 절연막(210) 상부에는 금속 배선(320)을 형성한다. 이 때, 금속 배선(320)은 단일층일 수도 있으며, 2층 또는 3층일 수도 있다. 금속 배선(320)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 텅스텐(W) 및 구리(Cu) 등으로 형성될 수 있다. 한편, 각 금속 배선(320)들을 서로 분리하고, 빈 공간을 채우며, 상부를 평탄화하도록 각 금속 배선(320)들 사이에는 메탈간 절연막(310)이 채워져 있다. 메탈간 절연막(310)으로는 예를 들어, FOX(Flowable OXide), HDP(High Density Plasma), TOSZ(Tonen SilaZene), SOG(Spin On Glass), USG(Undoped Silica Glass) 등이 사용될 수 있다.
메탈간 절연막(310) 상에는 패시베이션막(410)을 형성할 수 있다. 패시베이션막(410)은 예를 들어, 질화막 등의 절연막으로 형성할 수 있다. 패시베이션막(410)은 하부에 형성된 배선 패턴(320) 및 단위 화소를 보호한다. 또한, 열처리 공정을 통해 반도체 기판(101) 내에 수소를 공급할 수 있다.
패시베이션막(410) 상부에는 컬러 필터(510)를 형성한다. 컬러 필터(510)는 레드(red), 그린(green), 블루(blue)가 베이어(Bayer) 형으로 배치된 컬러 필터(510)가 사용될 수 있다. 베이어형은 사람의 눈이 가장 민감하게 반응하여 정확도가 요구되는 그린(green) 컬러 필터(510)가 전체 컬러 필터(510)의 반이 되도록 배열하는 방식이다. 그러나, 컬러 필터(510)의 배열은 다양하게 변형될 수 있다.
컬러 필터(510) 상부의 광전 변환부(110)에 대응되는 위치에는 마이크로 렌즈(530)를 형성한다. 마이크로 렌즈(530)는 예를 들어, 감광성 포토레지스트로 형성할 수 있다. 구체적으로, 마이크로 렌즈(610)는 패턴을 형성한 후 리플로우 공정을 진행하여 형성할 수 있다. 마이크로 렌즈(530)는 광전 변환부(110) 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 변경하여 광전 변환부(110) 영역으로 빛을 모아준다.
또한, 컬러 필터(510)와 마이크로 렌즈(530) 사이에는 평탄화층(520)이 형성될 수 있으며, 평탄화층(520)은 예를 들어, 열경화성수지로 형성될 수 있다.
한편, 패드 영역(B)의 층간 절연막(210) 상에는 금속 패드(330)를 형성한다. 금속 패드(330)는 외부 신호와 내부 소자를 연결하며, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 텅스텐 등의 금속으로 형성할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 한편, 도 3에는 금속 배선(320)의 가장 하부 배선과 동일 높이로 정렬된 금속 패드(330)가 형성되어 있으나, 이에 제한되지 않으며, 금속 패드(330)는 금속 배선(320) 중 어느 하나와 같은 높이로 정렬될 수도 있으며, 금속 배선(320)의 높이와 다를 수도 있다.
금속 패드(330)를 제외한 영역은 층간 절연막(210) 또는 메탈간 절연막(310)이 채우고 있으며, 도시되지는 않았지만, 금속 패드(330)를 다른 배선, 소자 등과 연결하는 연결 배선들이 형성된다. 한편, 패드 영역(B)의 메탈간 절연막(310) 상에는 패시베이션막(410) 및/또는 평탄화층(520)이 형성되어 있을 수도 있다. 이것은 픽셀 영역(A)의 컬러 필터(510) 상부에 패시베이션막(410) 및 평탄화층(520)을 형성할 때에 패드 영역(B)에도 같이 형성할 수 있기 때문이다.
이어서, 도 4를 참조하면, 마이크로 렌즈(610)가 형성된 평탄화층(520) 상에 비감광성 폴리머막으로 형성된 마이크로 렌즈 보호막(620)을 형성한다.
이 때, 마이크로 렌즈 보호막(620)은 픽셀 영역(A)뿐 아니라, 패드 영역(B)의 평탄화층(520) 상에도 같이 형성될 수 있다. 마이크로 렌즈 보호막(620)은 후속 공정에서 마이크로 렌즈(610)를 보호한다. 또한, 보다 강도(hardness)가 강한 물질로 형성되어 공정 진행 중에 발생되는 파티클(particle)의 수를 줄일 수 있다. 따라서, 파티클로 인한 수율 저하를 막을 수 있다. 비감광성 폴리머막으로 형성된 마이크로 렌즈 보호막(620)은 유기 실록산 절연 물질(organic siloxane dielectric)로 형성될 수 있다. 또한, 마이크로 렌즈 보호막(620)은 빛 투과율이 80% 이상인 물질로 형성될 수 있으며, 강도가 0.5-4.0 GPa인 물질로 형성될 수도 있다.
이어서, 도 5를 참조하면, 마이크로 렌즈 보호막(620) 상에 금속 패드(330)의 상부 영역을 노출하기 위한 마스크막(710)을 형성한다.
마스크막(710)은 예를 들어, 감광성 포토레지스트일 수 있다. 구체적으로, 마이크로 렌즈 보호막(620) 상면 전체에 포토레지스트막을 도포한 후, 패드가 형성될 영역 상부만을 사진 식각 공정으로 오픈하여 마스크막(710)을 형성할 수 있다. 도 5에는 패드 영역(B) 상부의 마이크로 렌즈 보호막(620)을 오픈한 도면이 도시되어 있다. 그러나, 이에 제한되지 않으며, 패드 영역(B)의 금속 패드(330)의 적어도 일부가 노출되기만 하면 된다. 따라서, 패드 영역(B) 상의 일부 마이크로 렌즈 보호막(620)은 노출되지 않을 수도 있다. 이 때, 마이크로 렌즈 보호막(620)은 비감광성 폴리머막이므로, 마스크막(710)을 형성할 때의 사진 식각 공정에서 반응하지 않는다.
이어서, 도 6을 참조하면, 마스크막(710)을 식각마스크로 마이크로 렌즈 보호막(620) 및 평탄화층(520)을 일부 제거하여 금속 패드(330)의 상부를 노출한다. 이 때, 노출되는 금속 패드(330)의 상면은 금속 패드(330)의 적어도 일부의 상면일 수 있다. 즉, 금속 패드(330)의 적어도 일부의 상면이 노출되어, 금속 패드(330)를 통해 외부 신호가 전기적으로 전달되기만 하면 된다. 따라서, 금속 패드(330)의 전면이 노출되어도 무방하나, 금속 패드(330)의 일부 상면만이 노출되어도 무방하다.
이어서, 도 7을 참조하면, 잔류된 마스크막(710)을 제거한다.
마스크막(710)은 예를 들어, 애싱(ashing) 공정 등으로 제거할 수 있다. 이어서, 후속 공정을 진행하여 이미지 센서를 완성할 수 있으며, 이것은 당업자에게 자명한 바 그 설명을 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에 따르면, 금속 패드(330)의 노출 공정을 진행하는 동안, 마이크로 렌즈(610)는 마이크로 렌즈 보호막(620)에 의해 보호된다. 따라서, 공정 진행 시에 마이크로 렌즈(610)가 손상되지 않으며, 또한 마이크로 렌즈(610)를 구성하는 유기물질로 인한 파티클이 발생하지도 않는다. 따라서, 공정 안정성이 향상되고 수율이 증가할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 마이크로 렌즈(610) 상부에 유기 실록산 절연 물질(organic siloxane dielectric)인 비감광성 폴리머막으로 형성되어 마이크로 렌즈(610)를 보호하는 마이크로 렌즈 보호막(620)이 형성된다. 따라서, 마이크로 렌즈(610)를 보다 효과적으로 보호하며, 생산 공정에서 유발되는 파티클 등의 생성을 줄일 수 있다. 따라서, 생산성이 향상될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 8을 참조하면, 프로세서 기반 시스템(800)은 CMOS 이미지 센서(810)의 출력 이미지를 처리하는 시스템이다. 시스템(800)은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 기계화된 시계 시스템, 네비게이션 시스템, 비디오폰, 감독 시스템, 자동 포커스 시스템, 추적 시스템, 동작 감시 시스템, 이미지 안정화 시스템 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
컴퓨터 시스템 등과 같은 프로세서 기반 시스템(800)은 버스(805)를 통해 입출력(I/O) 소자(830)와 커뮤니케이션할 수 있는 마이크로프로세서 등과 같은 중앙 정보 처리 장치(CPU)(820)를 포함한다. CMOS 이미지 센서(810)는 버스(805) 또는 다른 통신 링크를 통해서 시스템과 커뮤니케이션할 수 있다. 또, 프로세서 기반 시스템(800)은 버스(805)를 통해 CPU(820)와 커뮤니케이션할 수 있는 RAM(840), 플로피디스크 드라이브(850) 및/또는 CD ROM 드라이브(855), 및 포트(860)을 더 포함할 수 있다. 포트(860)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등을 커플링하거나, 또 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있는 포트일 수 있다. CMOS 이미지 센서(810)는 CPU, 디지털 신호 처리 장치(DSP) 또는 마이크로프로세서 등과 함께 집적될 수 있다. 또, 메모리가 함께 집적될 수도 있다. 물론 경우에 따라서는 프로세서와 별개의 칩에 집적될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 화소의 회로도이다.
도 3 내지 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템을 나타내는 개략도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
100: 단위 화소 101: 반도체 기판
102: 소자 분리 영역 110: 광전 변환부
112: 캡핑층 114: 포토 다이오드
120: 전하 검출부 130: 전하 전송부
210: 층간 절연막 310: 메탈간 절연막
320: 금속 배선 330: 금속 패드
410: 패시베이션막 510: 컬러 필터
520: 펑탄화층 610: 마이크로 렌즈
620: 마이크로 렌즈 보호막 710: 마스크막
800: 프로세서 기반 시스템 805: 버스
810: CMOS 이미지 센서 820: 중앙 정보 처리 장치
830: I/O 소자 840: RAM
850: 플로피디스크 드라이브 855: CD ROM 드라이브
860: 포트
Claims (7)
- 픽셀 영역 및 패드 영역이 정의된 반도체 기판을 제공하고,상기 픽셀 영역의 반도체 기판에 액티브 픽셀 센서 어레이 및 상기 액티브 픽셀 센서 어레이 상에 형성된 컬러 필터를 형성하고, 상기 패드 영역의 반도체 기판 상에 금속 패드를 형성하고,상기 반도체 기판 상부를 평탄화층으로 평탄화하고,상기 픽셀 영역의 평탄화층 상부에 마이크로 렌즈를 형성하고,상기 마이크로 렌즈가 형성된 평탄화층 상에 비감광성 폴리머막으로 형성된 마이크로 렌즈 보호막을 형성하고,상기 마이크로 렌즈 보호막 상에 금속 패드의 상부 영역을 노출하기 위한 마스크막을 형성하고,상기 마스크막을 식각마스크로 상기 마이크로 렌즈 보호막 및 상기 평탄화층을 일부 제거하여 상기 금속 패드의 적어도 일부의 상면을 노출하고,상기 마스크막을 제거하는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 마이크로 렌즈 보호막은 유기 실록산 절연 물질(organic siloxane dielectric)인 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 1항 또는 제2항에 있어서,상기 마이크로 렌즈 보호막은 빛 투과율이 80% 이상인 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 1항 또는 제2항에 있어서,상기 마이크로 렌즈 보호막은 강도가 0.5-4.0 GPa인 이미지 센서의 제조 방법.
- 반도체 기판;상기 반도체 기판에 형성된 액티브 픽셀 센서 어레이;상기 액티브 픽셀 센서 어레이 상에 형성된 컬러 필터;상기 컬러 필터 상에 형성된 마이크로 렌즈; 및상기 마이크로 렌즈를 덮으며 유기 실록산 절연 물질(organic siloxane dielectric)인 비감광성 폴리머막으로 형성되어 상기 마이크로 렌즈를 보호하는 마이크로 렌즈 보호막을 포함하는 이미지 센서.
- 제 5항에 있어서,상기 마이크로 렌즈 보호막은 빛 투과율이 80% 이상인 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 5항에 있어서,상기 마이크로 렌즈 보호막은 강도가 0.5-4.0 GPa인 이미지 센서의 제조 방법.
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2007
- 2007-12-18 KR KR1020070133549A patent/KR20090065980A/ko not_active Application Discontinuation
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| WITN | Withdrawal due to no request for examination |