KR20110050091A - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

이미지 센서 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110050091A
KR20110050091A KR1020090106933A KR20090106933A KR20110050091A KR 20110050091 A KR20110050091 A KR 20110050091A KR 1020090106933 A KR1020090106933 A KR 1020090106933A KR 20090106933 A KR20090106933 A KR 20090106933A KR 20110050091 A KR20110050091 A KR 20110050091A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
hole
forming
insulating layer
pad part
Prior art date
Application number
KR1020090106933A
Other languages
English (en)
Inventor
박성형
최선
Original Assignee
주식회사 동부하이텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 동부하이텍 filed Critical 주식회사 동부하이텍
Priority to KR1020090106933A priority Critical patent/KR20110050091A/ko
Publication of KR20110050091A publication Critical patent/KR20110050091A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14632—Wafer-level processed structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14634—Assemblies, i.e. Hybrid structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14687—Wafer level processing
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/1469—Assemblies, i.e. hybrid integration

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

실시예는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 실시예에 따른 이미지 센서는, 제1기판의 전면(Front Side)에 형성된 픽셀영역 및 주변회로영역; 상기 픽셀영역에 형성된 광감지부와 리드아웃 서킷; 상기 제1기판 전면 상에 형성된 층간절연층; 상기 픽셀영역에 형성되며 상기 리드아웃 서킷과 연결된 배선; 상기 주변회로영역의 상기 층간절연층 내부에 형성된 패드부; 상기 제1기판 후면(Back Side)에서 상기 제1기판 및 상기 층간절연층을 관통하여 상기 패드부를 오픈하는 관통홀; 및 상기 관통홀의 측벽 상에 형성되며 상기 패드부를 노출시키는 보호막 패턴을 포함한다.
후면 이미지 센서, 패드

Description

이미지 센서 및 그 제조 방법{Image Sensor and Method for Manufacturing the same}
실시예는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이미지센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD) 이미지센서와 씨모스(CMOS) 이미지센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.
종래의 기술에서는 기판에 포토다이오드(Photodiode)를 이온주입 방식으로 형성시킨다. 칩사이즈(Chip Size) 증가 없이 픽셀(Pixel) 수 증가를 위한 목적으로 포토다이오드의 사이즈가 점점 감소함에 따라 수광부 면적 축소로 이미지 특성(Image Quality)이 감소하는 경향을 보이고 있다.
또한, 수광부 면적 축소만큼의 적층높이(Stack Height)의 감소가 이루어지지 못하여 에어리 디스크(Airy Disk)라 불리는 빛의 회절 현상으로 수광부에 입사되는 포톤(Photon)의 수 역시 감소하는 경향을 보이고 있다.
이를 극복하기 위한 대안 중 하나로 웨이퍼 백사이드(Wafer Back Side)를 통해 빛을 받아들여 수광부 상부의 단차를 최소화하고 메탈 라우팅(Metal Routing)에 의한 빛의 간섭 현상을 없애는 시도(후면 수광 이미지센서)가 이루어지고 있다.
한편, 종래기술에 의하면 포토다이오드를 비정질 실리콘(amorphous Si)으로 증착하거나, 리드아웃 서킷(Readout Circuitry)은 실리콘 기판(Si Substrate)에 형성시키고, 포토다이오드는 다른 웨이퍼에 형성시킨 후 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩(Wafer-to-Wafer Bonding)을 하여 포토다이오드가 리드아웃 서킷 상부에 형성되는 이미지센서(이하 "3D 이미지센서"라고 칭함)가 이루어지고 있다. 포토다이오드와 리드아웃 서킷은 배선(Metal Line)을 통해 연결된다.
그런데, 3D 이미지센서의 종래기술에 의하면 리드아웃 서킷이 형성된 웨이퍼 대 포토다이오드가 형성된 웨이퍼 본딩이 필수적으로 진행되는데, 이때 본딩의 문제로 인해 리드아웃 서킷과 포토다이오드의 전기적인 연결이 제대로 이루어지기 어려운 점이 있다. 예를 들어, 종래기술에 의하면 리드아웃 서킷 상에 배선을 형성하고, 상기 배선과 포토다이오드가 접촉하도록 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩을 진행하는 데, 배선과 포토다이오드의 접촉이 제대로 이루어지기 어려울 뿐만아니라, 나아가 배선과 포토다이오드의 오믹컨택이 어려운 문제가 있다. 또한, 종래기술에 의하면 포토다이오드와 전기적으로 연결되기 위한 배선이 숏트가 발생하는 문제가 있고, 이러한 숏트를 방지하기 위한 연구가 있으나 복잡한 공정이 소요되는 문제가 있다.
실시예는 제조단가를 현저히 줄일 수 있는 후면 수광 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 광감지부와 리드아웃 서킷을 같은 기판에 형성하면서도 수광부 상부의 적층(Stack)을 최소화함으로써 입사 광량을 최대화시킬 수 있고 메탈 라우팅(Metal Routing)에 의한 빛의 간섭 및 반사현상을 방지할 수 있는 후면 수광 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 기판 후면에서 패드부를 오픈하여 패드부에 직접 와이어 본딩하는 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공한다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 제1기판의 전면(Front Side)에 형성된 픽셀영역 및 주변회로영역; 상기 픽셀영역에 형성된 광감지부와 리드아웃 서킷; 상기 제1기판 전면 상에 형성된 층간절연층; 상기 픽셀영역에 형성되며 상기 리드아웃 서킷과 연결된 배선; 상기 주변회로영역의 상기 층간절연층 내부에 형성된 패드부; 상기 제1기판 후면(Back Side)에서 상기 제1기판 및 상기 층간절연층을 관통하여 상기 패드부를 오픈하는 관통홀; 및 상기 관통홀의 측벽 상에 형성되며 상기 패드부를 노출시키는 보호막 패턴을 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 제1기판의 전면(Front Side)에 픽셀영역 및 주변회로영역을 정의하는 단계; 상기 픽셀영역에 광감지부와 리드아웃 서킷을 형성하는 단계; 상기 제1기판 전면 상에 층간절연층을 형성하는 단계; 상기 픽셀영역에 상기 리드아웃 서킷과 연결된 배선과 상기 주변회로영역에 패드부를 형성하는 단계; 상기 제1기판 후면(Back Side)에서 상기 제1기판 및 상기 층간절연층을 관통하여 상기 패드부를 오픈하는 관통홀을 형성하는 단계; 및 상기 관통홀의 측벽 상에 형성되며 상기 패드부를 노출시키는 보호막 패턴을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 후면 수광 이미지센서 및 그 제조방법은 도너 웨이퍼(doner wafer)로 에피층을 포함하는 웨이퍼를 사용하고 광감지부와 회로부가 하나의 웨이퍼에 함께 형성하여 제조원가를 현저히 절감시킬 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 도너 웨이퍼(doner wafer)로 에피층을 포함하는 웨이퍼를 사용할 수 있으며, 광감지부와 회로부가 에피 웨이퍼에 함께 형성될 수 있으므로, 포토다이오드를 회로의 상측에 형성하는 3D 이미지센서에서의 본딩프로세스(bonding process)가 필요없이 제조가 용이하며, 따라서 본딩의 문제, 컨택의 문제 등이 없는 장점이 있다. 한편, 핸들웨이퍼와 도너 웨이퍼의 본딩은 층간절연층 등에 의한 절연층이 개재되어 본딩되므로 본딩에 대한 이슈는 거의 없다.
또한, 실시예에 의하면 수광부 상부의 적층(Stack)을 최소화함으로써 입사 광량을 최대화시킬 수 있고 메탈 라우팅(Metal Routing)에 의한 빛의 간섭 및 반사 현상이 없어져 이미지센서의 광특성을 극대화시킬 수 있다.
또한, 실시예는 기판 후면에서 패드부를 오픈하여 패드부에 직접 와이어 본딩함으로써, 전공정(FEOL:　Front-end-of- line)에서 슈퍼 비아를 형성할 필요가 없으므로 공정 안정성이 확보되고 신뢰성이 확보되는 효과가 있다.
이하, 실시예에 따른 후면 수광 이미지센서 및 그 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 8은 제1실시예에 따른 후면 수광 이미지센서이다.
도 8을 참조하면, 제1실시예에 따른 후면 수광 이미지센서는 제1기판(100)의 전면(front Side)에 형성된 소자분리영역(110), 픽셀영역(Pixel Area) 및 주변회로영역(Peri Area), 광감지부(120)와 리드아웃 서킷(130), 층간절연층(160), 배선(150) 및 패드부(300), 제2기판(200), 마이크로렌즈(180) 및 관통홀(10)을 포함한다.
상기 광감지부(120)와 리드아웃 서킷(130)은 상기 픽셀영역(pixel area)에 형성되며, 상기 층간절연층(160), 배선(150)은 상기 제1기판(100)의 전면 상에 형 성되고, 상기 패드부(300)는 상기 주변회로영역(peri area)의 상기 층간절연층(160) 내부에 형성된다.
상기 제2기판(200)은 상기 배선(150)이 형성된 제1기판(100)의 전면과 본딩되고, 상기 마이크로렌즈(180)는 상기 제1기판 후면(後面)(Back Side)의 상기 광감지부(120) 상에 형성된다.
상기 관통홀(10)은 상기 주변회로영역에서 상기 제1기판(100)을 관통하여 상기 패드부(300)를 오픈한다.
상기 관통홀(10)은 제1기판(100)을 아이솔레이션하고 위하여 측벽 상에 보호막 패턴(400)이 형성된다.
상기 관통홀(10)을 통해 상기 패드부(300)는 금속 와이어와 본딩(600)이 이루어질 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 제1실시예에 따른 후면 수광 이미지센서의 제조방법을 더 자세히 설명한다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이, 에피층을(110b) 포함하는 SOI(silicon on insulator) 기판인 제1기판(100)의 에피층(100b)에 소자분리영역(110)을 형성하고, 픽셀영역(pixel area)의 상기 에피층(100b)에 광감지부(120)를 형성한다.
상기 소자 분리영역(110)은 패드가 형성되는 주변회로영역에 더미 패턴으로서 더미 소자분리영역(110a)이 더 형성될 수 있다. 이로써 패드 오픈시에 각 패드의 공정 조건이 동일해질 수 있어, 패드 오픈 공정에 대한 신뢰성이 향상될 수 있다. 한편, 상기 더미 소자분리영역(110a)의 형성은 선택적인 것이며, 더미소자분리 영역(110a)을 형성하지 않을 수도 있으며, 상기 더미소자분리영역 대신 액티브층으로 형성할 수도 있다.
상기 광감지부(120)는 포토다이오드일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 광감지부(120)는 P형의 제1기판(100)에 N형 이온주입영역을 형성하고, 제1기판(100)의 N형 이온주입영역 상에 Po 영역을 형성할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 Po 영역에 의해 잉여전자 등을 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 PNP 졍선을 형성하여 전하덤핑(Charge Dumping) 효과를 얻을 수 있다.
이어서, 도 2와 같이 상기 광감지부(120)가 형성된 제1기판(100) 상에 회로부인 리드아웃 서킷(130)을 형성한다.
상기 리드아웃 서킷(130)은 트랜스퍼 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터, 실렉트 트랜지스터 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
이후, 상기 제1기판(100) 상에 층간절연층(160)을 형성하고, 상기 층간절연층(160)에 배선(150)을 형성한다.
상기 배선(150)은 제1 메탈(M1), 제2 메탈(M2), 제3 메탈(M3) 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 실시예는 주변회로영역(Peri area)에 패드부(300)를 형성할 수 있다.
상기 패드부(300)는 제1 패드(301), 제2 패드(302), 제3 패드(303) 및 각 패드 간 연결 금속인 비아금속(305)을 포함할 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 상기 메탈들 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 패드부(300)는 제1 메탈(M1)과 같은 레벨 및 공정에서 상기 제1 패드(301)를 형성할 수 있다.
상기 패드부(300)는 제2 메탈(M2)과 같은 레벨 및 공정에서 상기 제2 패드(302)를 형성할 수 있다.
상기 패드부(300)는 제3 메탈(M3)과 같은 레벨 및 공정에서 상기 제3 패드(303)를 형성할 수 있다.
상기 패드부(300)는 전기적으로 연결된 제1 패드 내지 제3 패드 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다.
그리고, 도 3에 도시된 바와 같이 제2기판(200)을 상기 배선(150)이 형성된 제1기판(100)의 전면(前面)과 본딩할 수 있다.
예를 들어, 핸들 웨이퍼인 제2기판(200)을 상기 제1기판(100)의 배선(150) 측과 대응하도록 본딩할 수 있다.
실시예는 상기 제1기판(100)과 본딩되는 제2기판(200)의 상면에 제1절연층(210)을 형성함으로써 상기 제1기판(100)과의 본딩력을 증대시킬 수 있다.
상기 제1절연층(210)은 산화막 및 질화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 제1절연층(210)이 제1기판(100)의 전면인 층간절연층(160)과 접촉하여 본딩이 진행됨으로써 제1기판(100)과 제2기판(200)의 본딩력을 현저히 증대시킬 수 있다.
즉, 핸들웨이퍼와 도너 웨이퍼의 본딩은 층간절연층 등에 의한 절연층이 개재되어 본딩되므로 본딩에 대한 이슈는 거의 없다.
이어서, 도 4에 도시된 바와 같이, 본딩된 제1기판(100)에서 상기 제1기판(100)의 하측에 형성된 실리콘기판(100a)을 제거한다.
즉, 도너 웨이퍼인 제1기판(100)에 대해 백사이드 박막화공정(Backside Thinning)을 위해 백 그라인딩(Back Grinding) 또는 에치백(Etch-Back)이 진행될 수 있다.
이때, 상기 실리콘기판(100a)을 제거할 때, 실리콘기판(100a0과 에피층(100b) 사이에 형성된 산화막(100c)을 식각정지층으로 이용하기 때문에 상기 실리콘기판(100a)만 용이하게 제거될 수 있다.
상기 실리콘기판(100a)이 제거된 후 잔존하는 도너 웨이퍼인 제1기판(100)은 얇은 상태이기 때문에 컬러필터 공정 등을 원활히 진행하기 위해 핸들웨이퍼인 제2기판(200)이 필요하다.
그리고, 3D 이미지센서의 종래기술에 의하면 리드아웃 서킷과 포토다이오드의 전기적인 연결이 제대로 이루어지기 어려운 점이 있으며, 또한, 포토다이오드와 전기적으로 연결되기 위한 배선에 숏트가 발생하는 문제가 있었다.
반면, 실시예에 의하면 도너 웨이퍼(doner wafer)인 제1기판(100)으로 에피 웨이퍼(Epi Wafer)를 사용할 수 있으며, 광감지부(120)와 리드아웃 서킷(130)이 제 1기판(100)에 함께 형성될 수 있다.
따라서, 광감지부(120)를 회로의 상측에 형성하는 3D 이미지센서에서의 광감지부가 형성된 기판과 회로가 형성된 기판간의 본딩프로세스(bonding process)가 필요 없어 제조가 용이하며, 본딩의 문제, 컨택의 문제 등이 없는 장점이 있다.
이후, 상기 산화막(100c) 상에 제1포토레지스트 패턴(901)을 형성한다.
상기 제1포토레지스트 패턴(901)은 웨이퍼 상에서 패드 오픈 영역을 제외한 나머지 영역을 덮는다.
상기 제1포토레지스트 패턴(901)을 마스크로 상기 산화막(100c), 상기 에피층(100b) 및 층간 절연층(160)을 식각하여 관통홀(10)을 형성함으로써 패드부(300)를 오픈 수 있다.
상기 관통홀(10)은 그 폭(a)이 40㎛~100㎛일 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니며, 설계에 따라 각 패드는 다양한 폭을 가질 수 있으며, 상기 패드의 폭에 따라 관통홀(10)의 폭도 다양한 폭을 가질 수 있다. 상기 관통홀(10)은 상기 패드부(300)만 오픈하여야 하므로 상기 관통홀(10)은 상기 패드와의 마진, 포토 공정 마진 등을 고려하여 상기 관통홀(10)은 오픈되는 패드의 폭보다 작게 형성할 수 있다.
그리고, 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 산화막(100c), 에피층(100b) 및 층간절연층(160)을 관통하여, 상기 제1패드(301)를 노출시키는 관통홀(10)을 형성한다.
다른 예를 들면, 패드부(300)가 제3패드(303)만을 포함하는 경우, 상기 관통 홀(10)은 상기 제3패드(303)를 노출시키도록 상기 층간 절연층(160)을 더 깊게 식각하여 형성할 수 있다.
이어서, 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 관통홀(10) 내부 및 상기 산화막(100c) 상에 보호막(400a)을 형성한다.
상기 보호막(400a)은 산화막 및 질화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 보호막(400a)은 상기 관통홀(10) 내벽을 따라 형성될 수 있다.
이후, 상기 보호막(400a) 상에 선택적으로 제2포토레지스트 패턴(902)을 형성한다.
상기 제2포토레지스트 패턴(902)은 상기 관통홀(10) 주변의 일부 영역에 형성될 수 있다.
그리고, 도 7에 도시된 바와 같이, 제2포토레지스트 패턴(902)을 마스크로 상기 보호막(400a)을 이방성 식각하여 보호막 패턴(400)을 형성한다.
상기 보호막 패턴(400)은 상기 관통홀(10)의 측벽에 형성되며, 바닥면은 식각되어 상기 제1패드(301)를 노출한다.
상기 보호막 패턴(400)은 상기 관통홀(10)의 측벽과 연결되어 상기 산화막(100c)의 일부를 덮도록 형성할 수 있다.
다른 예로, 상기 제2포토레지스트 패턴(902)이 상기 관통홀(10)만 오픈하도록 형성하여, 상기 보호막 패턴(400)은 상기 관통홀(10)의 바닥면 상에 형성된 보호막(400a)이 선택적으로 제거되어 상기 제1 패드(301)를 노출시키고, 상기 관통홀(10)의 측벽 및 상기 산화막(100c) 상에 상기 보호막 패턴(400)이 형성될 수도 있다.
이어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 제1기판(100)의 후면(後面)(Back Side)인 상기 에피층(100b)의 상기 광감지부(120) 상에 컬러필터(170)를 형성할 수 있다.
한편, 상기 광감지부(120)가 R, G, B 수직적층형 포토다이오드인 경우에는 컬러필터를 형성하지 않을 수 있다.
이후, 상기 컬러필터(170) 상에 마이크로렌즈(180)를 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 컬러필터 및 마이크로 렌즈 형성 공정이 패드 오픈 공정 이후에 이루어졌으나, 상기 컬러필터 및 상기 마이크로 렌즈 형성 공정 이후에 상기 패드 오픈 공정이 이루어질 수도 있다.
이로써 후면 수광되는 이미지 센서가 제조될 수 있다.
이후, 각 칩은 금속 와이어(600)를 이용하여 상기 패드부(300) 및 PCB(printed circuit board) 등과 같은 회로기판에 본딩됨으로써 상기 칩은 회로 기판에 실장될 수 있다.
상기 금속 와이어(600)는 예를 들어, 금(Au)으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정하는 것은 아니다.
도 9는 제2실시예에 따른 후면 수광 이미지센서이다.
제2실시예에 따른 이미지 센서의 구조는 도 1 내지 도 8에 도시하여 설명한 제1실시예를 참조하여 이해하도록 한다. 동일한 구조에 대해서는 동일한 참조 번호를 인용하였다.
도 9를 참조하면, 패드부(300)는 솔더 범프(700)를 이용하여 외부 단자와 연결될 수 있다.
상기 솔더 범프(700)는 상기 관통홀(10) 내부에 솔더 페이스트를 형성하고, 이를 리플로우시킴으로써 상기 패드부(300)와 전기적으로 접촉시킬 수 있다.
상기 솔더 범프(700)는 상기 관통홀(10) 내부를 채우면서 상기 패드부(300)와 전기적으로 연결되고, 상기 관통홀(10) 상부로 돌출되어 칩이 실장될 회로 기판에서 외부 단자와 전기적으로 연결시킬 수 있다.
실시예에 따른 후면 수광 이미지센서 및 그 제조방법은 도너 웨이퍼(doner wafer)로 에피층을 포함하는 웨이퍼를 사용하고 광감지부와 회로부가 하나의 웨이퍼에 함께 형성하여 제조원가를 현저히 절감시킬 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 도너 웨이퍼(doner wafer)로 에피층을 포함하는 웨이퍼를 사용할 수 있으며, 광감지부와 회로부가 에피 웨이퍼에 함께 형성될 수 있으므로, 포토다이오드를 회로의 상측에 형성하는 3D 이미지센서에서의 본딩프로세스(bonding process)가 필요없이 제조가 용이하며, 따라서 본딩의 문제, 컨택의 문제 등이 없는 장점이 있다. 한편, 핸들웨이퍼와 도너 웨이퍼의 본딩은 층간절연층 등에 의한 절연층이 개재되어 본딩되므로 본딩에 대한 이슈는 거의 없다.
또한, 실시예에 의하면 수광부 상부의 적층(Stack)을 최소화함으로써 입사 광량을 최대화시킬 수 있고 메탈 라우팅(Metal Routing)에 의한 빛의 간섭 및 반사현상이 없어져 이미지센서의 광특성을 극대화시킬 수 있다.
또한, 실시예는 기판 후면에서 패드부를 오픈하여 패드부에 직접 와이어 본 딩함으로써, 전공정(FEOL:　Front-end-of- line)에서 슈퍼 비아를 형성할 필요가 없으므로 공정 안정성이 확보되고 신뢰성이 확보되는 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.
도 1 내지 도 8은 제1실시예에 따른 후면 수광 이미지센서의 제조방법을 보여주는 단면도들이다.
도 9는 제2실시예에 따른 후면 수광 이미지센서이다.

Claims (17)

  1. 제1기판의 전면(Front Side)에 형성된 픽셀영역 및 주변회로영역;
    상기 픽셀영역에 형성된 광감지부와 리드아웃 서킷;
    상기 제1기판 전면 상에 형성된 층간절연층;
    상기 픽셀영역에 형성되며 상기 리드아웃 서킷과 연결된 배선;
    상기 주변회로영역의 상기 층간절연층 내부에 형성된 패드부;
    상기 제1기판 후면(Back Side)에서 상기 제1기판 및 상기 층간절연층을 관통하여 상기 패드부를 오픈하는 관통홀; 및
    상기 관통홀의 측벽 상에 형성되며 상기 패드부를 노출시키는 보호막 패턴을 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판 후면(Back Side)의 상기 광감지부 상에 형성된 마이크로렌즈를 더 포함하는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판의 전면 상에서 상기 층간절연층과 본딩된 제2기판을 더 포함하는 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀의 폭은 40㎛~100㎛인 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1기판의 후면 상에 형성된 절연층을 더 포함하는 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 보호막 패턴은 산화막 및 질화막 중 적어도 하나를 포함하는 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀 내부에서 상기 패드부와 전기적으로 연결된 금속 와이어를 더 포함하는 이미지 센서.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 관통홀 내부에서 상기 패드부와 전기적으로 연결된 솔더 범프를 더 포함하는 이미지 센서.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀영역에 형성된 소자 분리영역 및 상기 주변회로영역에서 상기 패드 부와 대응하여 형성된 더미소자분리영역을 더 포함하는 이미지 센서.
  10. 제1기판의 전면(Front Side)에 픽셀영역 및 주변회로영역을 정의하는 단계;
    상기 픽셀영역에 광감지부와 리드아웃 서킷을 형성하는 단계;
    상기 제1기판 전면 상에 층간절연층을 형성하는 단계;
    상기 픽셀영역에 상기 리드아웃 서킷과 연결된 배선과 상기 주변회로영역에 패드부를 형성하는 단계;
    상기 제1기판 후면(Back Side)에서 상기 제1기판 및 상기 층간절연층을 관통하여 상기 패드부를 오픈하는 관통홀을 형성하는 단계; 및
    상기 관통홀의 측벽 상에 형성되며 상기 패드부를 노출시키는 보호막 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 관통홀을 형성하는 단계 이전에,
    상기 제1기판의 전면에 형성된 상기 층간절연층과 제2기판을 본딩하는 단계;
    상기 제1기판의 하측을 제거하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1기판 후면(Back Side)의 상기 광감지부 상부에 컬러필터 및 마이크 로렌즈를 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 관통홀을 형성하는 단계에 있어서,
    상기 제1기판의 후면 상에 제1포토레지스트 패턴을 형성한은 단계;
    상기 제1포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 제1기판 및 상기 층간절연층을 식각하여 상기 패드부를 오픈하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 보호막 패턴을 형성하는 단계에 있어서,
    상기 관통홀이 형성된 상기 제1 기판의 후면 상에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막 상에 제2포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;
    상기 제2포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 보호막을 식각하여 상기 관통홀의 측벽 상에 보호막 패턴을 형성하고 상기 관통홀의 바닥면에서 상기 패드부를 노출시키는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 관통홀 내부에서 상기 패드부와 전기적으로 연결된 금속 와이어를 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 관통홀 내부에서 상기 패드부와 전기적으로 연결된 솔더 범프를 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  17. 제10항에 있어서,
    상기 제1기판에서 상기 픽셀 영역에 소자 분리영역 및 상기 주변회로영역에서 상기 패드부와 대응하여 형성된 더미 소자분리영역을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
KR1020090106933A 2009-11-06 2009-11-06 이미지 센서 및 그 제조 방법 KR20110050091A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090106933A KR20110050091A (ko) 2009-11-06 2009-11-06 이미지 센서 및 그 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090106933A KR20110050091A (ko) 2009-11-06 2009-11-06 이미지 센서 및 그 제조 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110050091A true KR20110050091A (ko) 2011-05-13

Family

ID=44360957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090106933A KR20110050091A (ko) 2009-11-06 2009-11-06 이미지 센서 및 그 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110050091A (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9048354B2 (en) 2012-05-30 2015-06-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming a through via structure
CN109065555A (zh) * 2012-03-20 2018-12-21 三星电子株式会社 图像传感器及其制造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109065555A (zh) * 2012-03-20 2018-12-21 三星电子株式会社 图像传感器及其制造方法
CN109065555B (zh) * 2012-03-20 2023-06-23 三星电子株式会社 图像传感器及其制造方法
US9048354B2 (en) 2012-05-30 2015-06-02 Samsung Electronics Co., Ltd. Methods of forming a through via structure
US9608026B2 (en) 2012-05-30 2017-03-28 Samsung Electronics Co., Ltd. Through via structure, methods of forming the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8119435B2 (en) Wafer level processing for backside illuminated image sensors
US11296252B2 (en) Method and apparatus for CMOS sensor packaging
JP5618348B2 (ja) 半導体イメージセンサ装置及びその製造方法
KR100882991B1 (ko) 후면 수광 이미지센서의 제조방법
US9293630B2 (en) Semiconductor package and method of forming semiconductor package
US8698934B2 (en) Solid-state image sensing device, camera module, and solid-state image sensing device manufacturing method
KR100954927B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR101545630B1 (ko) 후면 수광 이미지센서의 제조방법
KR20100077598A (ko) 후면 수광 이미지센서 및 그 제조방법
JP6599924B2 (ja) 背面照明固体イメージセンサ
KR20110037481A (ko) 후면 수광 이미지센서 및 그 제조방법
KR101550068B1 (ko) 후면 수광 이미지센서 및 그 제조방법
EP2245665B1 (en) Backside illuminated imaging sensor having a carrier substrate and a redistribution layer
KR20110050091A (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
CN111009542B (zh) 一种封装方法及封装结构
KR101045731B1 (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
KR101087933B1 (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
CN112310128A (zh) 图像传感器、用于图像传感器的半导体结构及其制造方法
KR20100080224A (ko) 후면 수광 이미지센서의 제조방법
KR101025087B1 (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
KR101545636B1 (ko) 후면 수광 이미지센서 및 그 제조방법
US20230187463A1 (en) Image sensor substrate and image sensor including the same
WO2015125443A1 (ja) 受光デバイスおよびその製造方法
KR20100042049A (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
KR20220075117A (ko) 이미지 센서

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination