KR100821476B1 - 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명에서는 이미지 센서 및 그 제조방법에 관해 개시된다.
본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조방법은 픽셀 어레이부와 로직회로부가 포함되는 반도체 기판의 로직 회로부에 패드 전극을 형성하는 단계; 상기 패드 전극의 상측에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막의 상측에 포토 레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토 레지스트를 포토식각 공정으로 패터닝하고 상기 보호막을 제거하여 상기 패드 전극이 노출되도록 비아홀을 형성하는 단계; 상기 패드 전극의 표면에 금을 형성하는 단계; 상기 픽셀 어레이부의 보호막 상측에 컬러 포토 레지스트를 도포하고 패터닝하여 컬러필터층을 형성하는 단계; 상기 컬러 필터층의 상측에 평탄화층을 형성하는 단계; 및 상기 평탄화층의 상측에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
씨모스, 패드 전극

Description

씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법{CMOS IMAGE SENSOR AND METHOD FOR FABRICATING THE SAME}
도 1a 내지 도 1c는 종래의 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도.
본 발명에서는 이미지 센서 및 그 제조방법에 관해 개시된다.
이미지 센서는 광학 신호를 전기 신호로 변환시키는 반도체소자이다.
이미지 센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 포토 다이오드를 만들고 상기 포토 다이오드를 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
도 1a 내지 도 1c는 종래의 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 픽셀 어레이부(P)와 로직회로부(L)로 구분되는 웨이퍼(도시하지 않음)에 산화막을 증착하여 층간절연막(61)을 형성하고 화학적 기계적 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하여 표면을 평탄화한다. 이때, 상기 웨이퍼 상에는 각종 배선, 트랜지스터 및 포토 다이오드가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 층간절연막(61) 상에 알루미늄 등의 금속물질을 스퍼터링 방법으로 증착하고 포토식각공정으로 패터닝하여 로직회로부(L)에 패드전극(53)을 형성한다.
그리고, 상기 패드전극(53)을 포함한 전면에 산화막을 증착하고 CMP 공정으로 표면을 연마하여 보호막(65)을 형성한다.
상기 보호막(65) 상에 포토 레지스트(90)를 도포하고 포토식각공정으로 패터닝한 다음, 패터닝된 포토레지스트(90)를 마스크로 하여 상기 패드전극(53) 상부의 보호막을 식각하여 비아홀(72)을 형성한다. 상기 비아홀(72)은 상기 패드전극(53)을 외부 구동회로와 연결시키거나 프로브(probe) 테스트를 위한 것이다.
그리고, 상기 비아홀(72)의 형성 후 상기 포토레지스트(90)를 제거한다.
이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(65)을 포함한 전면에 컬러 포토 레지스트를 도포하고 마스크를 이용하는 포토식각공정을 적용하여 포토레지스트의 일부를 선택적으로 제거함으로써 픽셀 어레이부(P)에 임의의 패턴을 갖는 컬러필터층(40)을 형성한다. 그리고, 상기 컬러필터층(40)의 상측에 평탄화층(10)을 형성한다.
다음, 도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 평탄화층(10) 상에 포토레지스트를 도포하고 마스크를 이용한 포토식각공정을 적용하여 사다리꼴 모양으로 패터닝한다. 이후, 상기 포토레지스트 패턴의 모서리가 라운드 처리되도록 리플로우(reflow) 시켜 마이크로 렌즈(50)를 완성한다.
한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기와 같은 씨모스 이미지 센서의 제조 과정에서 상기 패드 전극(53)은 알루미늄으로 형성되기 때문에, 상기 컬러필터층(40) 또는 마이크로 렌즈(50)의 형성 과정에서 사용되는 포토레지스트 또는 현상액에 포함된 염기(OH-)에 의해 오염이 발생된다.
이로 인해 상기 패드 전극(53)의 표면에는 Al2O3가 존재하여 씨모스 이미지 센서의 특성을 저하시킨다.
즉, Al+는 3OH-와 반응하여 Al(OH)3 를 형성하는데, 상기 Al(OH)3는 열 또는 빛과 같은 외부 자극에 의해 쉽게 Al2O3로 전환된다.
본 발명은 포토레지스트 또는 현상액에 포함된 염기에 의해 패드 전극이 오염되지 않도록 한 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조방법은 픽셀 어레이부와 로직회로부가 포함되는 반도체 기판의 로직 회로부에 패드 전극을 형성하는 단계; 상기 패 드 전극의 상측에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막의 상측에 포토 레지스트를 도포하는 단계; 상기 포토 레지스트를 포토식각 공정으로 패터닝하고 상기 보호막을 제거하여 상기 패드 전극이 노출되도록 비아홀을 형성하는 단계; 상기 패드 전극의 표면에 금을 형성하는 단계; 상기 픽셀 어레이부의 보호막 상측에 컬러 포토 레지스트를 도포하고 패터닝하여 컬러필터층을 형성하는 단계; 상기 컬러 필터층의 상측에 평탄화층을 형성하는 단계; 및 상기 평탄화층의 상측에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서는 픽셀 어레이부와 로직회로부가 포함되는 반도체 기판의 로직 회로부에 형성된 패드 전극; 상기 패드 전극의 상측 표면에 형성된 금; 상기 패드 전극의 상측 및 반도체 기판에 형성된 보호막; 상기 픽셀 어레이부의 보호막 상측에 형성된 컬러필터층; 상기 컬러 필터층의 상측에 형성된 평탄화층; 및 상기 평탄화층의 상측에 형성된 마이크로 렌즈가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명하도록 한다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 2a에 도시한 바와 같이, 픽셀 어레이부(P)와 로직회로부(L)로 구분되는 웨이퍼(도시하지 않음)에 산화막을 증착하여 층간절연막(161)을 형성하고 화학적 기계적 연마(CMP, Chemical Mechanical Polishing) 공정을 수행하여 표면을 평탄화 한다. 이때, 상기 웨이퍼 상에는 각종 배선, 트랜지스터 및 포토 다이오드가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 층간절연막(161) 상에 알루미늄 등의 금속물질을 스퍼터링 방법으로 증착하고 포토식각공정으로 패터닝하여 로직회로부(L)에 패드전극(153)을 형성한다.
그리고, 상기 패드전극(153)을 포함한 전면에 산화막을 증착하고 CMP 공정으로 표면을 연마하여 보호막(165)을 형성한다.
상기 보호막(165) 상에 포토 레지스트(190)를 도포하고 포토식각공정으로 패터닝한 다음, 패터닝된 포토레지스트(190)를 마스크로 하여 상기 패드전극(153) 상부의 보호막을 식각하여 비아홀(172)을 형성한다. 상기 비아홀(172)은 상기 패드전극(153)을 외부 구동회로와 연결시키거나 프로브(probe) 테스트를 위한 것이다.
그리고, 상기 비아홀(172)의 형성 후 상기 포토레지스트(190)를 제거한다.
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 패드 전극(153)에 무전해 도금법을 이용하여 금(Au)를 형성한다. 무전해 도금의 특성상 금속 촉매가 없는 보호막(165)에는 금이 형성되지 않으며, 알루미늄으로 형성된 패드 전극(153)에는 금이 쉽게 형성된다. 따라서, 상기 패드 전극(153)에만 선택적으로 금을 형성하는 것이 가능하다. 상기 금은 1Å~99Å의 두께로 형성한다. 상기 금은 포토레지스트 또는 현상액에 포함된 염기에 의해 부식되지 않으며, 도전성이 우수하여 상기 패드 전극(153)의 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 상기 보호막(165)을 포함한 전면에 컬러 포토 레 지스트를 도포하고 마스크를 이용하는 포토식각공정을 적용하여 포토레지스트의 일부를 선택적으로 제거함으로써 픽셀 어레이부(P)에 임의의 패턴을 갖는 컬러필터층(140)을 형성한다.
다음, 도 1d에 도시된 바와 같이, 그리고, 상기 컬러필터층(140)의 상측에 평탄화층(110)을 형성한다. 상기 평탄화층(110) 상에 포토레지스트를 도포하고 마스크를 이용한 포토식각공정을 적용하여 사다리꼴 모양으로 패터닝한다. 이후, 상기 포토레지스트 패턴의 모서리가 라운드 처리되도록 리플로우(reflow) 시켜 마이크로 렌즈(150)를 완성한다.
본 발명은 패드 전극에 금을 도금함으로써 포토레지스트 또는 현상액에 포함된 염기에 의해 패드 전극이 오염되지 않도록 한 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 픽셀 어레이부와 로직회로부가 포함되는 반도체 기판의 로직 회로부에 패드 전극을 형성하는 단계;
    상기 패드 전극의 상측에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막의 상측에 포토 레지스트를 도포하는 단계;
    상기 포토 레지스트를 포토식각 공정으로 패터닝하고 상기 보호막을 제거하여 상기 패드 전극이 노출되도록 비아홀을 형성하는 단계;
    상기 패드 전극의 표면에 금을 형성하는 단계;
    상기 픽셀 어레이부의 보호막 상측에 컬러 포토 레지스트를 도포하고 패터닝하여 컬러필터층을 형성하는 단계;
    상기 컬러 필터층의 상측에 평탄화층을 형성하는 단계; 및
    상기 평탄화층의 상측에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 금은 무전해 도금법에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 금은 1Å~99Å의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.
  4. 픽셀 어레이부와 로직회로부가 포함되는 반도체 기판의 로직 회로부에 형성된 패드 전극;
    상기 패드 전극의 상측 일부가 개방되도록 상기 패드 전극의 상측 및 반도체 기판에 형성된 보호막;
    상기 패드 전극의 개방된 상측 표면에 형성되고 측면이 상기 보호막과 접촉하는 금;
    상기 픽셀 어레이부의 보호막 상측에 형성된 컬러필터층;
    상기 컬러 필터층의 상측에 형성된 평탄화층; 및
    상기 평탄화층의 상측에 형성된 마이크로 렌즈가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 금은 1Å~99Å의 두께로 형성되는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.
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