KR20110024471A - 이미지 센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 반도체 기판 상에 배선 및 패드를 포함하는 층간 절연층을 형성하는 단계; 상기 배선과 연결되도록 상기 층간 절연층 상에 수광부를 형성하는 단계; 상기 수광부 및 층간 절연층 상에 제1 보호층 및 제2 보호층을 형성하는 단계; 상기 수광부 상에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 컬러필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 패드 상부의 상기 층간절연층, 제1 절연층 및 제2 절연층을 선택적으로 제거하여 패드 오픈홀을 형성하는 단계를 포함한다.
이미지센서, 3차원 이미지 센서.
Description
실시예는 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD) 이미지 센서와 씨모스(CMOS) 이미지 센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.
일반적으로 이미지 센서는 실리콘 기판에 포토다이오드를 이온주입 방식으로 형성시킨다. 칩 사이즈(Chip size) 증가 없이 픽셀 수 증가를 위한 목적으로 포토다이오드의 사이즈가 점점 감소함에 따라 수광부의 면적 축소로 이미지 특성이 감소하는 경향을 보이고 있다.
최근 수광부의 광감지율을 향상시키기 위하여 회로가 형성된 웨이퍼 상에 포토다이오드가 형성된 웨이퍼를 접합시키는 수직형 이미지 센서의 개발이 진행중이다.
도 1을 참조하여, 수직형 이미지 센서에서 전기적 특성을 테스트하는 영역인 패드(10)의 보호층(20)으로서 TR(thermal resin) 또는 TEOS와 같은 물질을 사용할 수 있다. 이후, 상기 보호층(20) 상에 컬러필터(30) 및 마이크로 렌즈(40)를 형성 하고, 상기 패드(10)를 다시 노출시키기 위하여 상기 보호층(20)을 선택적으로 제거해야만 한다.
이때, 상기 보호층(20)으로 사용하고 남는 잔여물(residue)(25)로 인하여 광특성이 저하되는 문제가 발생된다. 이러한 이유는 두 웨이퍼를 접합시키고 나서 패드(10) 영역을 오픈할 때 발생되는 플라즈마 데미지를 입은 TR 또는 TEOS의 잔여물(5)이 마이크로 렌즈(40)의 표면에 흡착되기 때문이다.
따라서, 상기 패드(10) 영역에 남는 TR 또는 TEOS 물질을 완전히 제거해야만 한다. 하지만, 상기 패드(10) 영역의 측벽에 남는 잔여물(5)을 제거하기 위해 애싱(ashing) 공정을 강화하면 상기 패드(10)를 형성하고 있는 알루미늄과 같은 금속물질과 마이크로 렌즈(40)의 형태가 데미지를 받고, 광 특성을 저하시킬 수 있다.
실시예는 광특성을 향상시킬 수 이미지 센서의 제조방법을 제공한다.
특히, 실시예에 따른 이미지 센서는 리드아웃 서킷 및 배선을 포함하는 반도체 기판 상에 수광부가 형성된 이미지 센서의 제조방법을 제공한다.
실시예는 마이크로 렌즈를 형성한 다음 패드 오픈 공정을 진행함으로써 패드의 노출공정을 단순화시킬 수 있고, 상기 패드 및 마이크로 렌즈의 데미지를 방지할 수 있는 이미지 센서의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 패드을 별도로 보호하기 위한 보호층 형성공정이 생략됨으로써 생산성을 향상시킬 수 있는 이미지 센서의 제조방법을 제공한다.
실시예는 마이크로 렌즈와 포토다이오드와의 초점 거리(focal lenth)를 단축시킬 수 있는 이미지 센서의 제조방법을 제공한다.
또한, 마이크로 렌즈 형성 시 하부 층으로 사용되는 보호층의 두께를 낮추면서 상기 마이크로 렌즈와 초점거리를 단축시킬 수 있다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 반도체 기판 상에 배선 및 패드를 포함하는 층간 절연층을 형성하는 단계; 상기 배선과 연결되도록 상기 층간 절연층 상에 수광부를 형성하는 단계; 상기 수광부 및 층간 절연층 상에 제1 보호층 및 제2 보호층을 형성하는 단계; 상기 수광부 상에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 컬러필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 패드 상부의 상기 층간절연 층, 제1 절연층 및 제2 절연층을 선택적으로 제거하여 패드 오픈홀을 형성하는 단계를 포함한다.
다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 반도체 기판 상에 배선 및 패드를 포함하는 층간 절연층을 형성하는 단계; 상기 배선과 연결되도록 상기 층간 절연층 상에 수광부를 형성하는 단계; 상기 수광부 및 층간 절연층 상에 제1 보호층 및 제2 보호층을 형성하는 단계; 상기 수광부 상에 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 컬러필터 상에 제1 두께를 가지는 제1 평탄화층을 형성하는 단계; 상기 컬러필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 제1 평탄화층에 대한 에치-백(etch-back) 공정을 진행하여 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지는 제2 평탄화층을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 의하면, 마이크로 렌즈 형성 후 한번의 패드 오픈 공정에 의하여 패드를 노출시킬 수 있다.
이에 따라, 이미지 센서의 제조공정을 단순화시킬 수 있으며 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 별도의 패드 보호막 형성 공정이 생략되고, 상기 보호막을 사용하지 않음으로써 패드 및 마이크로 렌즈의 손상(attack)을 방지할 수 있다.
또한, 상기 패드의 프로브(probe)가 용이해지고 일드(yield) 향상 및 신뢰성(reliability)을 향상시킬 수 있다.
실시예에 의하면, 마이크로 렌즈 형성 후 하부의 평탄화층의 두께를 줄일 수 있다.
이에 따라, 상기 마이크로 렌즈와 포토다이오드와의 초점 거리(focal lenth)를 단축시킴으로서 광 특성을 향상시킬 수 있다.
이하, 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
본 발명은 씨모스 이미지센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
도 2 내지 도 6을 참조하여, 제1 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 상세히 설명한다.
도 2를 참조하여, 반도체 기판(100) 상에 배선(120)을 포함하는 층간 절연층(110)이 형성된다.
도시되지는 않았지만, 상기 반도체 기판(100)에는 액티브 영역 및 필드 영역을 정의하는 소자분리막이 형성될 수 있고, 상기 액티브 영역 상에는 단위픽셀의 리드아웃 서킷이 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 리드아웃 서킷은 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 드라이브 트랜지스터(Dx) 및 셀렉 트랜지스터(Sx)를 포함할 수 있다. 그리 고, 플로팅 디퓨전 영역(FD) 및 상기 각 트랜지스터에 대한 소스/드레인영역을 포함하는 이온주입영역을 형성할 수 있다. 한편, 상기 리드아웃 서킷은 3Tr, 4Tr 또는 5Tr 중 어느 하나일 수 있다.
상기 배선(120)은 단위화소 별로 배치되어 상기 리드아웃 서킷과 후술되는 포토다이오드를 연결하도록 형성된다. 즉, 상기 배선(120)은 상기 포토다이오드에서 생성된 전자의 전송역할을 할 수 있다.
예를 들어, 상기 배선(120)은 제1 메탈(M1) 및 제2 메탈(M2)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 메탈(M1,M2)은 비아컨택을 통해 상호 연결될 수 있다. 또한, 최상부 배선인 제2 메탈(M2)의 비아컨택이 상기 층간 절연층(110)의 표면으로 노출될 수 있다.
상기 배선(120)의 형성시 패드(122)가 함께 형성될 수 있다. 상기 패드(122)는 상부 배선인 상기 제2 메탈(M2)과 동시에 형성될 수 있다. 상기 패드(122)는 제어회로와의 연결 또는 이미지 센서의 동작을 테스트하기 위한 프루브(porbe) 영역이므로 노출되어야만 한다.
상기 층간 절연층(110) 상에 수광부(130)가 형성된다. 상기 수광부(130)는 제1 도핑부(131) 및 제2 도핑부(132)로 이루어져 PN 접합의 포토다이오드 구조를 가질 수 있다.
상기 수광부(130)는 픽셀부에 해당하는 상기 층간 절연층(110)에만 선택적으로 형성되어 상기 패드(122)에 대응하는 상기 층간 절연층(110)은 노출될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 수광부(130)를 형성하는 방법을 설명하도록 한 다.
예를 들어, 상기 수광부(130)는 결정형 구조의 p형 캐리어 기판(미도시)의 내부에 n형 불순물 및 p형 불순물을 차례로 이온주입하여 제1 도핑부(131) 및 제2 도핑부(132)를 형성한다. 추가적으로 상기 제1 도핑부(131)의 하부에 고농도의 n형 불순물을 이온주입하여 상기 배선(120)과의 오믹컨택부를 형성할 수도 있다.
다음으로, 상기 층간 절연층(110)과 마주하도록 캐리어 기판의 상기 제1 도핑부(131)를 위치시킨 후 본딩공정을 진행하여 상기 반도체 기판(100)과 캐리어 기판을 결합시킨다. 이후, 상기 층간 절연층(110) 상에 본딩된 상기 수광부(130)의 제2 도핑부(132)가 노출되도록 상기 캐리어 기판을 제거한다.
이후, 상기 수광부(130)에 픽셀분리 트랜치(145)를 형성하고, 절연막을 증착하여 하여 픽셀분리막(140)을 형성할 수 있다. 상기 픽셀분리막(140)에 의하여 상기 수광부(130)는 단위픽셀 별로 분리될 수 있다. 또한, 상기 수광부(130)는 단위픽셀의 리드아웃 서킷과 연결된 상기 배선(120)과 각각 연결될 수 있다.
상기 수광부(130)가 상기 배선(120)을 포함하는 층간 절연층(110) 상측에 위치하는 3차원 이미지 센서를 채용하여 필팩터를 높이면서, 이미지 감지부의 디펙트를 방지할 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 상기 수광부(130)의 제2 도핑부(132) 상에 그라운드 전압을 인가하기 위한 상부전극이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부전극은 투명전극 또는 금속전극 일 수 있다.
도 3을 참조하여, 상기 수광부(130)가 형성된 층간 절연층(110) 상에 제1 보 호층(150) 및 제2 보호층(160)이 형성된다.
상기 제1 보호층(150) 및 제2 보호층(160)은 습기나 스크래치 등으로부터 상기 수광부(130)를 포함하는 소자를 보호하는 역할을 한다.
예를 들어, 상기 제1 보호층(150)은 TEOS와 같은 산화막이고, 상기 제2 보호층(160)은 질화막일 수 있다.
도 4를 참조하여, 상기 제2 보호층(160) 상에 컬러필터(170)가 형성된다. 상기 컬러필터(170)는 단위픽셀에 해당하는 상기 수광부(130) 마다 하나씩 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해낸다.
상기 컬러필터(170)는 각각 다른 색상을 나타내는 것으로 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 색으로 이루어져 인접한 컬러필터(170)들은 서로 약간씩 오버랩되어 단차를 가질 수 있다.
이를 보완하기 위하여, 상기 컬러필터(170) 상에 평탄화층(180)을 형성한다. 후속공정으로 형성될 마이크로 렌즈는 평탄화된 표면 상에 형성되어야 하며, 이를 위해서는 상기 컬러필터(170)로 인한 단차를 없애야 하므로, 상기 컬러필터(170) 상에 평탄화층(180)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 평탄화층(180)은 포토레지스트와 같은 유기물 물질로 형성되고, 4000~5000Å의 두께로 형성될 수 있다. 또한, 상기 평탄화층(180)은 상기 컬러필터 (170) 상에만 선택적으로 형성되어, 상기 패드(122)에 대응하는 상기 제2 보호층(160)은 노출될 수 있다.
다음으로, 상기 평탄화층(180) 상에 단위픽셀 별로 반구형태의 마이크로 렌 즈(190)가 형성된다. 예를 들어, 상기 마이크로 렌즈(190)는 유기물 포토레지스트를 단위픽셀 별로 패터닝한 후 리플로우 시킴으로써 형성될 수 있다.
도 5를 참조하여, 상기 마이크로 렌즈(190)를 포함하는 층간 절연층(110) 상에 패드 마스크(200)가 형성된다.
상기 패드 마스크(200)는 상기 마이크로 렌즈(190)를 포함하는 반도체 기판(100) 상에 포토레지스트막을 코팅한 후, 노광 및 현상 공정을 진행하여 상기 패드(122)에 대응하는 상기 제2 보호층(160)의 표면을 선택적으로 노출시킬 수 있다.
상기 패드 마스크(200)를 식각마스크로 사용하여 상기 제2 보호층(160), 제1 보호층(150) 및 층간 절연층(110)을 식각하여 상기 패드(122)의 상면을 노출시키는 패드 오픈홀(210)이 형성된다.
상기 패드 오픈홀(210)은 CxHy(x,y는 0 또는 자연수) 종류의 식각가스를 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 식각가스는 C2H2, C2H4 또는 C2H6 중 어느 하나일 수 있다.
한편, 상기 패드 오픈홀(210)을 형성하기 위한 식각공정 시 상기 패드 마스크(200)의 표면에는 상기 식각가스와의 반응에 의하여 크러스트층(curst later)(220)이 형성될 수 있다. 상기 크러스트층(220)은 상기 패드 마스크(200)인 포토레지스트 패턴의 표면에 수소가 제거되어 겉부분이 단단해진 층이다.
상기 크러스트층(220)은 상기 패드 마스크(200)를 제거할 때 팝핑(popping)되어 상기 패드 오플홀(210) 상에 잔류물인 크러스트가 다량 발생될 수 있으므로, 상기 크러스트층(220)에 대한 별도의 제거공정이 요구된다.
상기 크러스트층(220)을 제거하기 위하여 패드 애셔(Pad Asher) 공정이 진행된다. 상기 패드 애셔공정은 Ar 및 O2 가스를 사용하여 상기 크러스트층(220) 및 상기 패드 마스크(200)를 제거할 수 있다.
예를 들어, 상기 패드 애셔공정은 O2 가스와 상기 크러스트층(220)의 CxHy가 반응하여 CO2 + H2O↑로 화학결합 함으로써, 상기 크러스트층(220) 및 패드 마스크(200)가 제거될 수 있다.
이어서, 패드 클리닝(Pad Cleaning)을 공정을 진행하여 상기 패드(122) 상에 남아있을 수 있는 파티클을 제거할 수 있다. 상기 패드 클리닝 공정은 아민(amin) 계열에 솔벤트(solvent)를 사용하여 진행될 수 있다.
실시예에서는 상기 마이크로 렌즈(190)를 형성한 후 패드 오프닝 공정을 진행하여 상기 패드(122)를 노출시킬 수 있다.
즉, 상기 마이크로 렌즈(190) 형성을 완료한 후 패드 오프닝 공정을 한번의 사진 및 식각 공정을 통해 형성함으로써 공정을 단순화 및 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 별도의 패드 보호층인 열경화성 수지(Thermal resin) 또는 테오스막(TEOS) 형성 공정이 생략될 수 있다. 이로 인하여 패드 오픈 공정시 발생하는 잔여물(residue)을 제거하기 위한 추가 케미컬을 사용할 필요가 없어지며, 포토 공정 역시 단순화되므로 패터닝에 의한 플라즈마 데미지를 동시에 해결할 수 있으므로 광 특성을 향상시킬 수 있다.
따라서, 상기 패드(122) 영역의 프루브(yield)가 용이해지고, 수율(yield) 및 신뢰성(reliability) 향상을 기대할 수 있다.
도 7 내지 도 9는 제2 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 도시한 단면도이다. 제2 실시예의 설명에 있어서 제1 실시예와 동일하게 동작되는 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
즉, 제2 실시예에 기재된 반도체 기판(300), 층간 절연층(310), 배선(320), 패드(322), 수광부(330) 및 픽셀분리막(340)은 제1 실시예와 동일한 구성요소이므로 상세한 설명은 생략하다.
도 7을 참조하여, 상기 반도체 기판(300)의 층간 절연층(310) 상에 수광부(330)가 형성된다.
상기 층간 절연층(310)은 단위화소 별로 형성된 배선(320)을 포함한다. 즉, 상기 배선(320)은 단위화소 별로 배치되어 상기 반도체 기판(300)의 리드아웃 서킷(미도시)과상기 수광부를 전기적, 물리적으로 연결하도록 형성된다.
예를 들어, 상기 배선(320)은 제1 메탈(M1) 및 제2 메탈(M2)을 포함하고, 상기 제1 및 제2 메탈(M1,M2)은 비아컨택을 통해 상호 연결될 수 있다.
상기 배선(320)의 형성시 패드(322)가 함께 형성될 수 있다. 상기 패드(322)는 상부 배선인 상기 제2 메탈(M2)이 형성될 때 동시에 형성될 수 있다.
상기 수광부(330)는 상기 층간 절연층(310) 상에 형성되어 상기 배선(320)과 각각 연결될 수 있다. 즉, 상기 수광부(330)는 단위픽셀 별로 각각 형성될 수 있다.
상기 수광부(330)는 제1 도핑부(331) 및 제2 도핑부(332)가 적층된 PN접합 구조의 포토다이오드일 수 있다.
상기 수광부(330)는 픽셀 분리 트랜치에 의하여 상호 분리되고, 픽셀 분리막(340)에 의하여 단위화소 별로 분리될 수 있다.
상기 수광부(330) 및 픽셀 분리막(340)이 형성된 상기 층간 절연층(310) 상에 제1 보호층(350) 및 제2 보호층(360)이 형성된다.
예를 들어, 상기 제1 보호층(350)은 마이크로 렌즈의 지지층 역할을 하도록 TEOS와 같은 산화막으로 형성되고, 상기 제2 보호층(360)은 질화막으로 형성될 수 있다.
특히, 상기 제1 보호층(350)은 반사도 및 패시베이션용으로 TEOS막을 500~1500Å 증착하여 사용할 수 있다. 이때, 상기 제1 보호층(350)은 약 1000Å의 두께로 형성되어, 별도의 평탄화 공정이 불필요하다. 이것은 이후 형성되는 컬러 공정 및 렌즈 공정시 발생되는 필름 스택(film stack)에 따른 반사도와 관계없이 후속공정을 통해 마이크로 렌즈를 재배열할 수 있기 때문이다
상기 제2 보호층(360) 상에 컬러필터(370)가 형성된다. 상기 컬러필터(370)는 단위픽셀에 해당하는 상기 수광부(330) 마다 하나씩 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해낸다. 예를 들어, 상기 컬러필터(370)는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 색으로 이루어져 인접한 컬러필터(370)들은 서로 약간씩 오버랩되어 단차를 가질 수 있다.
상기 컬러필터(370) 상에 제1 평탄화층(380)을 형성한다. 후속공정으로 형성 될 마이크로 렌즈는 평탄화된 표면 상에 형성되어야 하며, 이를 위해서는 상기 컬러필터(370)로 인한 단차를 없애야 하므로, 상기 컬러필터(370) 상에 제1 평탄화층(380)을 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 평탄화층(380)은 포토레지스트와 같은 유기물 물질로 형성되고, 4000~5000Å의 제1 두께(T1)로 형성될 수 있다. 또한, 상기 제1 평탄화층(380)은 상기 컬러필터(370) 상에만 선택적으로 형성되어, 상기 패드(322)에 대응하는 상기 제2 보호층(360)은 노출될 수 있다.
다음으로, 상기 제1 평탄화층(380) 상에 단위픽셀 별로 반구형태의 마이크로 렌즈(390)가 형성된다. 예를 들어, 상기 마이크로 렌즈(390)는 산화막 또는 질화막과 같은 무기물 물질로 형성될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 상기 마이크로 렌즈(390)를 형성하기 위해서는 상기 제1 평탄화층(380) 상에 50~250℃의 온도에서 산화막을 증착하고, 상기 산화막 상에 포토레지스트를 이용하여 반구형태의 렌즈 패턴을 형성한다. 그리고, 상기 렌즈 패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 산화막을 전면식각 함으로써 상기 마이크로 렌즈(390)를 형성할 수 있다.
상기 마이크로 렌즈(390)가 저온 산화막으로 형성되어 물리적인 충격에 의한 크랙 등을 방지할 수 있다.
도 8을 참조하여, 상기 층간 절연층(310), 제1 보호층(350) 및 제2 보호층(360)이 선택적으로 제거되어 패드 오픈홀(410)이 형성된다. 상기 패드 오픈홀(410)은 패드(322)의 상면을 노출시킬 수 있다.
상기 패드 오픈홀(410)은 상기 패드(322)에 대응하는 상기 제2 보호층(360)을 선택적으로 노출시키는 패드 마스크(400)를 상기 마이크로 렌즈(390)를 포함하는 반도체 기판(300) 상에 형성한다. 그리고, 상기 패드 마스크(400)를 식각 마스크로 사용하여 상기 제2 보호층(360), 제1 보호층(350) 및 층간 절연층(310)을 선택적으로 제거하여 상기 패드(322)를 노출시킬 수 있다.
한편, 상기 패드 오픈홀(410)을 형성하기 위한 식각공정 시 상기 패드 마스크(400)의 표면에는 상기 식각가스와의 반응에 의하여 크러스트층(curst later)(420)이 형성될 수 있다. 상기 크러스트층(420)은 상기 패드 마스크(400)인 포토레지스트 패턴의 표면에 수소가 제거되어 겉부분이 단단해진 층이다.
상기 크러스트층(420)을 제거하기 위하여 패드 애셔(Pad Asher) 공정이 진행된다. 상기 패드 애셔공정은 Ar 및 O2 가스를 사용하여 약 100~250초 동안 진행되고, 상기 크러스트층(420) 및 상기 패드 마스크(400)를 제거할 수 있다.
이어서, 패드 클리닝(Pad Cleaning)을 공정을 진행하여 상기 패드(322) 상에 남아있을 수 있는 파티클을 제거할 수 있다. 상기 패드 클리닝 공정은 아민(amin) 계열에 솔벤트(solvent)를 사용하여 진행될 수 있다.
도 9를 참조하여, 상기 제1 평탄화층(380)에 대한 에치-백(etch-back) 공정을 통해 제2 평탄화층(385)이 형성된다.
상기 제2 평탄화층(385)은 상기 제1 평탄화층(380)의 제1 두께(T1)보다 작은 제2 두께(T2)를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 평탄화층(385)은 약 500~1000Å의 두께로 형성될 수 있다.
상기 에치-백 공정은 상기 제1 평탄화층(380)과 상기 마이크로 렌즈(390) 간의 선택비를 이용하여 진행될 수 있다. 즉, 상기 제1 평탄화층(380)은 유기물 물질로 형성되고, 상기 마이크로 렌즈(390)는 무기물 물질로 형성되기 때문에 케미컬을 이용한 선택비(selectivity)에 의하여 상기 제1 평탄화층(380)만을 선택적으로 제거할 수 있다.
예를 들어, 상기 에치-백 공정은 NH4F및 HF으로 형성된 케미컬을 사용하여 진행될 수 있다. 상기 NH4F 및 HF 케미컬은 5~10:1의 비율로 혼합될 수 있다.
상기와 같이 습식 에치-백 공정을 진행하여 상기 제1 평탄화층(380)이 선택적으로 제거되어 제2 두께(T2)의 제2 평탄화층(385)이 형성될 수 있다. 또한, 제거된 제1 평탄화층(380)의 두께만큼 상기 마이크로 렌즈(390)가 상기 수광부(330)와 가까워질 수 있게 된다.
이에 따라, 상기 마이크로 렌즈(390)와 상기 수광부(330)의 초점거리가 단축되어, 광특성을 향상시킬 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 이미지 센서 및 제조방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사항 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
도 1은 종래의 기술에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도이다.
도 2 내지 도 6은 제1 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 도시한 단면도이다.
도 7 내지 도 9는 제2 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 도시한 단면도이다.
Claims (11)
- 반도체 기판 상에 배선 및 패드를 포함하는 층간 절연층을 형성하는 단계;상기 배선과 연결되도록 상기 층간 절연층 상에 수광부를 형성하는 단계;상기 수광부 및 층간 절연층 상에 보호층을 형성하는 단계;상기 수광부 상에 컬러필터를 형성하는 단계;상기 컬러필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및상기 패드 상부의 상기 층간절연층 및 보호층을 선택적으로 제거하여 패드 오픈홀을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 패드 오픈홀은 상기 패드에 대응하는 상기 보호층을 노출시키는 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하는 식각공정에 의하여 형성되는 이미지 센서의 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 패드 오픈홀을 형성한 다음, 상기 포토레지스트 패턴 및 상기 포토레지스트 패턴에 형성된 크러스트층을 제거하기 위하여 패드 애셔(Pad Asher) 공정을 진행하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 패드 애셔공정에 의하여 남겨진 잔여물을 제거하기 위하여 패드 클리닝 공정을 더 진행하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 패드 애셔 공정은 Ar 및 O2 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제4항에 있어서,상기 패드 클리닝 공정은 아민(Amine) 계열의 솔벤트(solvent)를 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 반도체 기판 상에 배선 및 패드를 포함하는 층간 절연층을 형성하는 단계;상기 배선과 연결되도록 상기 층간 절연층 상에 수광부를 형성하는 단계;상기 수광부 및 층간 절연층 상에 제1 보호층 및 제2 보호층을 형성하는 단계;상기 수광부 상에 컬러필터를 형성하는 단계;상기 컬러필터 상에 제1 두께를 가지는 제1 평탄화층을 형성하는 단계;상기 컬러필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및상기 제1 평탄화층에 대한 에치-백(etch-back) 공정을 진행하여 제1 두께보 다 작은 제2 두께를 가지는 제2 평탄화층을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 제1 평탄화층은 유기물 물질로 형성되고, 상기 마이크로 렌즈는 무기물 물질로 형성되는 이미지 센서의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 에치-백 공정은 케미컬을 사용하는 습식 식각 공정이며, 상기 케미컬은 NH4F 및 HF로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 제1 보호층은 테오스층(TEOS)으로 형성되고, 상기 제2 보호층은 질화막(SiN)으로 형성되며,상기 제1 보호층은 상기 제2 평탄화층의 제2 두께에 대응하는 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제7항에 있어서,상기 마이크로 렌즈를 형성한 다음, 상기 패드 상부의 상기 층간절연층, 제1 보호층 및 제2 보호층을 선택적으로 제거하여 패드 오픈홀을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
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| KR1020090082479A KR20110024471A (ko) | 2009-09-02 | 2009-09-02 | 이미지 센서의 제조방법 |
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|---|---|---|---|---|
| US11031425B2 (en) | 2018-11-05 | 2021-06-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor and method of manufacturing the same |
| CN114400234A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-04-26 | 武汉新芯集成电路制造有限公司 | 背照式影像传感器芯片及其制作方法 |
-
2009
- 2009-09-02 KR KR1020090082479A patent/KR20110024471A/ko not_active Application Discontinuation
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