KR20050079495A - 이미지 소자의 패드 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
이미지 소자의 패드 형성 방법이 개시되어 있다. 반도체 기판에, 포토 다이오드, 전하 전송 소자 및 패드 전극을 형성한다. 상기 포토 다이오드, 전하 전송 소자 및 패드 전극을 매립하는 보호층 및 제1 평탄층을 형성한다. 상기 제1 평탄층상에 컬러 필터를 형성한다. 상기 컬러 필터 상에 제2 평탄층을 형성한다. 상기 제2 평탄층 상에 상기 컬러 필터와 대향하도록 마이크로 렌즈를 형성한다. 상기 마이크로 렌즈 하부에 위치하는 제1 및 제2 평탄층만이 남아있도록 상기 제1 및 제2 평탄층을 선택적으로 식각한다. 이어서, 상기 패드 전극 상에 위치하는 보호층을 선택적으로 식각하여 패드 전극을 노출시켜 이미지 소자의 패드를 형성한다. 상기 공정에 의하면, 표면 손상이 최소화되는 패드 전극을 형성할 수 있다.
Description
본 발명은 이미지 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지 소자에서 외부 신호가 가해지는 패드의 형성 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 소자는 광학 영상을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이중 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이다. 또한, 씨모스(Complementary MOS; 이하 CMOS라 함)이미지 소자는 제어 회로(control circuit) 및 신호 처리 회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS기술을 이용하여 화소수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이를 이용하여 순차적으로 출력(output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
한편, 상기 이미지 소자들은 논리 회로 영역에 신호 전달용 패드를 구비한다. 상기 신호 전달용 패드는 상기 광학 영상이 변환되어 제공되는 전기적 신호를 외부 단자로 전달하거나, 외부에서 신호를 각 회로에 제공하는 기능을 한다.
종래의 이미지 소자에서 패드 형성 과정은 다음과 같다.
반도체 기판에 포토 다이오드 및 논리 회로로 이루어지는 전하 전송 소자를 형성한다. 그리고, 금속 패드를 형성한다. 그 다음 금속 패드가 형성된 결과물 전면에 외부의 수분 및 스크래치로부터 소자를 보호하기 위하여 소자 보호막을 증착한다. 이어서, 상기 금속 패드 표면이 노출되도록 상기 소자 보호막의 소정 부위를 식각한다.
상기 소자 보호막의 상부에 열 경화성 수지로 이루어지는 제1 평탄층을 형성하고, 상기 제1 평탄층 상에 컬러 필터를 어레이 형태로 형성한다. 이어서, 상기 컬러 필터를 매립하도록 제2 평탄층을 형성한다. 이어서, 상기 제2 평탄층 상부에, 외부에서 조사되는 광을 집광하기 위한 마이크로 렌즈를 형성한다.
다음에, 상기 금속 패드 상에 형성되는 제1 및 제2 평탄층을 제거하여 금속 패드를 오픈시킨다.
상기 방법에 의하면, 상기 금속 패드를 오픈시키기 위한 공정을 수행할 시에 산소 플라즈마 에싱 공정을 적용하는데, 상기 산소 에싱 플라즈마 공정 시에 상기 금속 패드 표면에 레지듀가 남게되어 상기 금속 패드의 오염 및 부식등이 발생되는 문제가 있다.
때문에, 상기 금속 패드 상에 남아있는 각종 레지듀들을 완전히 제거하기 위하여 CF4를 이용한 잔사 처리 및 클리닝 베이크 공정들을 후속으로 진행하기도 한다. 그러나, 상기 레지듀 제거 공정을 수행하는 경우 상기 금속 패드 표면이 일부 식각되고, 이로 인해 상기 금속 패드 표면이 거칠어지게 된다. 상기 금속 패드 표면이 거칠어지면 육안 검사 시에 패드간 색깔의 차이가 발생하고, 패드 표면 거칠기가 심할 경우 이 후의 와이어 본딩시에 불량을 유발하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 패드에 발생하는 불량들이 감소되고 공정이 단순화되는 이미지 소자의 패드 형성 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
반도체 기판에, 포토 다이오드, 전하 전송 소자 및 패드 전극을 형성한다. 상기 포토 다이오드, 전하 전송 소자 및 패드 전극을 매립하는 보호층 및 제1 평탄층을 형성한다. 상기 제1 평탄층상에 컬러 필터를 형성한다. 상기 컬러 필터 상에 제2 평탄층을 형성한다. 상기 제2 평탄층 상에 상기 컬러 필터와 대향하도록 마이크로 렌즈를 형성한다. 상기 마이크로 렌즈 하부에 위치하는 제1 및 제2 평탄층만이 남아있도록 상기 제1 및 제2 평탄층을 선택적으로 식각한다. 이어서, 상기 패드 전극 상에 위치하는 보호층을 선택적으로 식각하여 패드 전극을 노출시켜 이미지 소자의 패드를 형성한다.
상기 방법에 의하면, 상기 제1 및 제2 평탄층을 선택적으로 식각하는 공정을 수행할 때 상기 패드 전극이 외부에 노출되지 않는다. 때문에, 상기 제1 및 제2 평탄층 식각 공정시의 플라즈마 데미지가 상기 패드 전극에 직접 가해지지 않게된다. 따라서, 상기 패드 전극의 어택에 의한 불량 발생 및 신뢰성 저하를 감소시킬 수 있다.
또한, 종래에 상기 패드 표면 레지듀를 제거하기 위하여 수행한 잔사 처리 및 클리닝 베이크 공정을 생략할 수 있다. 따라서, 패드 전극 형성 공정이 단순해지는 효과가 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 소자의 패드 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 1a를 참조하면, 실리콘과 같은 반도체 물질로 이루어진 반도체 기판(10)에, 단위 화소간의 전기적 절연을 위하여 통상의 소자 분리 공정을 통해 액티브 영역 및 필드 영역(미도시)을 구분한다.
상기 반도체 기판(10)표면 부위에 포토 다이오드(12)를 형성한다. 상기 포토 다이오드(12)는 상기 반도체 기판(10)에 구비되는 트렌치 내에 형성된다. 그리고, 상기 포토 다이오드(12)에 의해 감지된 광을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 전하 전송소자로서 트랜지스터(14)들을 형성한다.
또한, 상기 반도체 기판(10) 상에 금속 물질막을 증착하고 이를 패터닝하여 금속으로 이루어지는 패드 전극(16)을 형성한다.
상기 패드 전극(16)은 후속의 와이어 본딩 공정을 통해 외부로부터 신호를 입력하거나, 외부로 신호를 출력하는 기능을 한다. 때문에, 상기 패드 전극(16)은 빠른 신호 전달을 위해 저저항을 갖는 물질인 금속 물질로서 형성하는 것이 바람직하다. 예컨대, 상기 패드 전극(16)은 알루미늄 물질로 형성할 수 있다.
이 때, 도시하지는 않았으나, 상기 패드 전극(16)의 상/하부에는 티타늄 또는 티타늄 질화물로 이루어지는 반사 방지막을 더 형성할 수 있다. 상기 반사 방지막은 상기 패드 전극(16) 형성하기 위해 상기 금속 물질막을 패터닝하기 위한 사진 공정에서 난반사를 방지하기 위한 막이다.
다음에, 상기 반도체 기판(10), 포토 다이오드(12), 트랜지스터(14)들 및 패드 전극(16)을 덮도록 보호막(18)을 형성한다. 상기 보호막(18)은 후속 공정들을 수행할 때에 하부의 포토 다이오드(12) 및 각 소자들에 영향을 미치지 않도록 보호하는 역할을 한다. 상기 보호막(18)은 실리콘 질화물(SiN)로 형성할 수 있다. 상기 보호막(18)으로 제공되는 실리콘 질화물은 광 투과도가 낮은 불투명한막이므로 하부의 포토 다이오드(12)로 제공되는 막을 일부 차단하게된다. 때문에, 상기 보호막(18)은 되도록 얇게 형성하여야 하며, 바람직하게는 5000Å 이내의 두께로 형성하여야 한다.
도 1b를 참조하면, 상기 보호막(18) 상에 광 투과도가 높은 열경화성 수지로 이루어지는 제1 평탄층(20)을 형성한다. 상기 제1 평탄층은 표면 프로파일을 평탄하기 위해 형성되는 막이므로 표면 평탄도가 높게 형성되는 특성을 갖는 물질로서 형성하는 것이 더욱 바람직하다. 상기 제1 평탄층(20)은 예컨대, 폴리이미드(polyimide) 물질로서 형성할 수 있다.
상기 제1 평탄층(20) 상에, 레드, 그린 및 옐로우 컬러 어레이 형태의 컬러 필터(22)를 형성한다. 상기 컬러 필터(22)는 레드, 그린 및 옐로우 컬러 박막을 각각 코팅하고 노광 및 패터닝하는 반복 수행하여 형성할 수 있다.
이어서, 상기 컬러 필터(22) 및 제1 평탄층(20) 상에 열경화성 수지로 이루어지는 제2 평탄층(24)을 형성한다. 상기 제2 평탄층(24)은 컬러 필터에 의해 발생한 단차를 극복하고, 표면 평탄화를 달성하기 위해 구비되는막이다. 때문에, 상기 평탄화 특성이 우수한 물질로 형성하는 것이 바람직하며, 예컨대, 제1 평탄층(20)과 동일한 물질로 형성한다.
이어서, 상기 제2 평탄층(24) 상에, 외부로부터 조사되는 광을 집광시키기 위한 마이크로 렌즈(26)를 형성한다.
도 1c를 참조하면, 상기 제2 평탄층(24) 및 마이크로 렌즈(26) 상에 제1 포토레지스트를 코팅하고, 이를 노광 및 현상 공정에 의해 패터닝하여 상기 마이크로 렌즈(26) 상에 위치하는 제2 평탄층(24)을 마스킹하는 제1 포토레지스트 패턴(28)을 형성한다.
이어서, 상기 제1 포토레지스트 패턴(28)을 이용하여 산소 플라즈마 에싱 방법으로 상기 제2 및 제1 평탄층(24, 20)을 제거한다.
상기 산소 플라즈마 에싱 방법에 의해 상기 제1 및 제2 평탄층(20, 24)을 제거하면, 상기 제거된 제1 및 제2 평탄층(20, 24) 하부에는 보호막(18)이 노출된다. 즉, 패드 부위의 보호막(18)이 오픈되어 있지 않기 때문에, 상기 제1 및 제2 평탄층(20, 24)을 제거하더라도 상기 패드 전극(16)은 전혀 노출되지 않는다. 따라서, 상기 산소 플라즈마 에싱 공정을 수행하더라도 상기 패드 전극(16)에 플라즈마 데미지가 가해지지 않게되어, 상기 플라즈마 데미지에 따른 상기 패드 전극(16)의 불량 발생 및 신뢰성 저하를 감소시킬 수 있다.
도 1d를 참조하면, 상기 제1 포토레지스트 패턴(28)을 통상의 에싱 및 스트립 공정에 의해 제거한다.
도 1e를 참조하면, 상기 보호막(18), 제2 평탄층(24) 및 마이크로 렌즈(26) 상에 제2 포토레지스트를 코팅한다. 다음에, 통상의 노광 및 현상 공정을 수행하여 상기 패드 전극(16) 상에 위치하는 보호층(18)을 선택적으로 노출시키는 제2 포토레지스트 패턴(30)을 형성한다.
도 1f를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(30)을 이용하여 상기 보호층(18)을 식각하여 패드 전극(16) 부위를 선택적으로 노출시킨다.
즉, 상기 패드 전극(16)을 노출시키는 공정은 이미지 소자를 이루는 각 구성 요소들을 모두 형성한 이 후에 최종적으로 수행하게 된다. 때문에, 종래의 방법과는 달리 상기 패드 형성 공정을 진행하는 중에, 상기 패드 전극(16)과 상기 제1 및 제2 평탄층(20, 24)이 서로 직접적으로 접촉하지 않게된다. 그러므로, 금속으로 이루어지는 상기 패드 전극(16)과 상기 제1 및 제2 평탄층(20, 24)이 서로 접촉하는 경우, 상기 패드 전극(16)과 상기 제1 및 제2 평탄층(20, 24)간의 그레인의 차이로 인해 상기 패드 전극(16)의 그레인 바운더리에 상기 제1 및 제2 평탄층(20, 24)이 접착되어, 상기 제1 및 제2 평탄층(20, 24)이 잘 식각되지 않아서 발생하는 상기 패드 전극(16)의 오염을 감소시킬 수 있다.
또한, 종래에 패드 전극(16)을 노출시키는 공정에서 진행하였던 잔사 처리 공정 및 크리닝 베이크 공정을 생략할 수 있다. 상기 공정들을 생략함으로서 상기 패드 전극 오픈 공정이 더욱 단순해져 공정 비용이 절감되는 효과가 있다. 그리고, 종래에 상기 크리닝 베이크 공정을 수행할 때, 상기 패드 전극(16) 상부면이 불규칙하게 식각되어 상기 패드 전극(16) 상부면이 거칠어져 패드의 색깔 차이를 유발시키는 패드 디스컬러(Pad discolor) 불량이 발생하는 데, 상기 크리닝 베이크 공정을 생략함으로서 상기 불량 발생을 방지할 수 있다.
따라서, 상기 패드 전극(16)의 오염 또는 패드 디스컬러 등에 의해 후속 공정 시에 발생되는 본딩 불량을 최소화할 수 있다.
도 1g를 참조하면, 상기 제2 포토레지스트 패턴(30)을 통상의 에싱 및 스트립 공정에 의해 제거하여 패드 전극을 완성한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 이미지 소자에서의 패드 전극 형성 시에, 상기 패드 전극 표면의 어택에 의한 불량 발생 및 신뢰성 저하를 감소시킬 수 있다. 또한, 종래에 상기 패드 표면의 레지듀를 제거하기 위한 공정들을 생략할 수 있어 패드 전극 형성 공정이 단순해지며, 패드 표면의 디스컬러 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1a 내지 도 1g는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 소자의 패드 형성 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10 : 반도체 기판 12 : 포토 다이오드
14 : 트랜지스터 16 : 패드 전극
18 : 보호막 20 : 제1 평탄층
22 : 컬러 필터 24 : 제2 평탄층
26 : 마이크로 렌즈 28 : 제1 포토레지스트 패턴
30 : 제2 포토레지스트 패턴
Claims (5)
- 반도체 기판에, 포토 다이오드, 전하 전송 소자 및 패드 전극을 형성하는 단계;상기 포토 다이오드, 전하 전송 소자 및 패드 전극을 매립하는 보호층 및 제1 평탄층을 형성하는 단계;상기 제1 평탄층상에 컬러 필터를 형성하는 단계;상기 컬러 필터 상에 제2 평탄층을 형성하는 단계;상기 제2 평탄층 상에 상기 컬러 필터와 대향하도록 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;상기 마이크로 렌즈 하부에 위치하는 제1 및 제2 평탄층만이 남아있도록 상기 제1 및 제2 평탄층을 선택적으로 식각하는 단계; 및상기 패드 전극 상에 위치하는 보호층을 선택적으로 식각하여 패드 전극을 노출시키는 단계를 수행하는 것 특징으로 하는 이미지 소자의 패드 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 패드 전극은 금속으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 소자의 패드 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 평탄층은 열경화성 수지 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 소자의 패드 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 평탄층을 선택적으로 식각하는 단계는,상기 마이크로 렌즈 상에 위치하는 제2 평탄층을 마스킹하는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및상기 제1 포토레지스트 패턴을 이용하여 산소 플라즈마 에싱 방법으로 상기 제2 및 제1 평탄층을 제거하는 단계를 수행하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 소자의 패드 형성 방법.
- 제1항에 있어서, 상기 보호층을 선택적으로 식각하는 단계는,상기 패드 전극 상에 위치하는 보호층을 선택적으로 노출시키는 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계; 및상기 제2 포토레지스트 패턴을 이용하여 상기 보호층을 식각하는 단계를 수행하여 이루어지는 것 특징으로 하는 이미지 소자의 패드 형성 방법.
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| KR1020040007971A KR20050079495A (ko) | 2004-02-06 | 2004-02-06 | 이미지 소자의 패드 형성 방법 |
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Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100749365B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-08-14 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
| KR100780246B1 (ko) * | 2006-09-26 | 2007-11-27 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서 제조방법 |
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2004
- 2004-02-06 KR KR1020040007971A patent/KR20050079495A/ko not_active Application Discontinuation
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