JP2008211209A - マイクロレンズ保護パターンを有する撮像素子、カメラモジュール、及びその製造方法 - Google Patents

マイクロレンズ保護パターンを有する撮像素子、カメラモジュール、及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】マイクロレンズ保護パターンを有する撮像素子を提供する。
【解決手段】撮像素子は半導体基板に設けられた複数のフォトダイオードを備える。前記フォトダイオード上に平らな上部表面を有する絶縁膜が配置される。前記絶縁膜上に設けられて前記フォトダイオードの上部にそれぞれ配置した複数のマイクロレンズを提供する。前記マイクロレンズは保護パターンにより覆われている。前記保護パターンはオキサイド系感光性ポリマー膜またはナイトライド系感光性ポリマー膜とすることができる。前記保護パターンは平らな上部表面を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は撮像素子及びカメラモジュールに関し、特に、マイクロレンズ保護パターンを有する撮像素子、前記撮像素子を採用するカメラモジュール、及び前記撮像素子の製造方法（Ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ ｈａｖｉｎｇ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ ｏｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｌｅｎｓ、 ｃａｍｅｒａ ｍｏｄｕｌｅ、 ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｏｒｍｉｎｇ ｔｈｅ ｓａｍｅ）に関するものである。
カメラモジュールは静止画及び動画を撮影する装置として、携帯電話、デジタルカメラ、ビデオカメラ、画像監視装置などに広く用いられている。前記カメラモジュールは撮像素子及びケースで構成される。前記撮像素子にはＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＭＯＳ ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｏｒ；ＣＩＳ）、または電荷結合素子（ｃｈａｒｇｅ ｃｏｕｐｌｅｄ ｄｅｖｉｃｅ；ＣＣＤ）のような固体撮像素子（ｓｏｌｉｄ−ｓｔａｔｅ ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）がある。前記固体撮像素子は外部からの光映像信号を電気信号に変える半導体素子である。
図１は従来のＣＭＯＳイメージセンサを示す断面図である。
図１を参照すると、半導体基板１１上に活性領域１２を画定する素子分離膜１３が提供される。前記活性領域１２にフォトダイオード１７が提供される。前記フォトダイオード１７のそれぞれは前記活性領域１２の中に順に積層されたＮ型不純物領域１６及びＰ型不純物領域１５を含む。前記フォトダイオード１７を有する前記半導体基板１１は下部絶縁膜１９で覆われている。
前記下部絶縁膜１９上に相互配線２１及びボンドパッド２３が配置される。前記相互配線２１は前記フォトダイオード１７に電気的に接続される。前記相互配線２１は前記フォトダイオード１７を塞がないように配置される。前記相互配線２１を覆う上部絶縁膜２５が提供される。前記上部絶縁膜２５は前記ボンドパッド２３を露出させるパッド窓２５Ｗを備える。前記上部絶縁膜２５内にカラーフィルタ２７が配置される。前記上部絶縁膜２５上に複数のマイクロレンズ２９が配置される。
前記マイクロレンズ２９を介して入射された光は前記カラーフィルタ２７を経て前記フォトダイオード１７により電気信号に変換される。前記マイクロレンズ２９は前記フォトダイオード１７に到逹する光の量を極大化させる。すなわち、前記マイクロレンズ２９は集光レンズの役割をする。
そして、前記マイクロレンズ２９は一般的に半球状の凸表面を有する。これによって、前記マイクロレンズ２９の上部表面は凹凸構造を有する。しかしながら、前記マイクロレンズ２９の上部表面はパーティクルＰのような汚染物質が付着しやすくなっている。それと共に、前記付着したパーティクルＰは前記凹凸構造によって除去することが極めて困難である。さらに、前記マイクロレンズ２９は傷つきやすく、物理的損傷を受けやすい。
前記パーティクルＰ及び前記物理的損傷は前記マイクロレンズ２９を介して入射する光を遮断する。
一方、前記パッド窓２５Ｗを形成する段階は、前記マイクロレンズ２９を覆うフォトレジストパターン（図示せず）の形成工程、前記ボンドパッド２３が露出するまで前記上部絶縁膜２５をエッチングする工程及び前記フォトレジストパターンを除去する工程を含む。前記フォトレジストパターンの除去は公知のアッシング（Ａｓｈｉｎｇ）工程及び洗浄工程を用いて行なうことができる。
ここで、前記凹凸構造を有する前記マイクロレンズ２９の上部表面は前記フォトレジストパターンの完全な除去を困難とさせる。すなわち、前記フォトレジストパターンを除去する工程は複雑な洗浄工程を必要とするため量産効率を低下させる。
そこで、マイクロレンズを有する他のイメージセンサ及びその製造方法が大森宏紀（ＯＭＯＲＩ ＨＩＲＯＫＩ）による「固体撮像素子及びその製造方法（ＳＯＬＩＤ−ＳＴＡＴＥ ＩＭＡＧＩＮＧ ＥＬＥＭＥＮＴ ＡＮＤ ＩＴＳ ＭＡＮＵＦＡＣＴＵＲＩＮＧ ＭＥＴＨＯＤ」との名称の特許文献１に開示されている。
大森宏紀によると、多数のマイクロレンズを有する固体撮像素子及びその製造方法が提供されている。前記マイクロレンズのそれぞれは狭い間隔で配列されているが、隣接のマイクロレンズとは接続されていない。しかしながら、前記マイクロレンズの物理的損傷を防止し、汚染物質の表面付着を予防することができる技術は必要とされる。
特開２００１−３０８３００号公報
本発明が解決しようとする技術的課題は、上述の従来技術の問題点を改善するためのものであって、マイクロレンズの物理的損傷を防止し、汚染物質付着を予防することができる撮像素子を提供することにある。
本発明が解決しようとする他の技術的課題は、マイクロレンズの物理的損傷を防止し、汚染物質付着を予防することができる撮像素子を備えたカメラモジュールを提供することにある。
本発明が解決しようとするさらに他の技術的課題は、マイクロレンズの物理的損傷を防止し、汚染物質付着を予防することができる撮像素子の製造方法を提供することにある。
前記技術的課題を解決するための本発明は、マイクロレンズ保護パターンを有する撮像素子（ｉｍａｇｅ ｓｅｎｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を提供する。この素子は半導体基板に設けられた複数のフォトダイオードを備える。前記フォトダイオード上に平らな上部表面を有する絶縁膜が配置される。前記絶縁膜上に設けられて前記フォトダイオードの上部にそれぞれ配置された複数のマイクロレンズが提供される。前記マイクロレンズは保護パターンで覆われる。
本発明のいくつかの実施形態において、前記保護パターンは平らな上部表面を有するものとすることができる。また、前記保護パターンはオキサイド（ｏｘｉｄｅ）系感光性ポリマー膜またはナイトライド（ｎｉｔｒｉｄｅ）系感光性ポリマー膜とすることができる。さらに、前記保護パターンは８０〜９９．９％の光透過率を有するものとすることができる。
他の実施形態において、前記絶縁膜内に複数のカラーフィルタが提供される。前記カラーフィルタは前記フォトダイオードと前記マイクロレンズとの間に配置される。
さらに他の実施形態において、前記絶縁膜内に相互配線が提供される。前記相互配線は前記フォトダイオードを塞がないように配置することができる。前記相互配線は前記フォトダイオードに電気的に接続される。
さらに他の実施形態において、前記絶縁膜は樹脂膜（ｒｅｓｉｎ ｌａｙｅｒ）を備えるものとする。
また、本発明は撮像素子を有するカメラモジュールを提供する。前記カメラモジュールは投光窓を有するケースを含む。前記ケースに複数の外部端子を備える印刷回路基板が装着される。前記印刷回路基板に半導体基板が装着される。前記半導体基板に複数のフォトダイオードが配置される。前記フォトダイオードを有する前記半導体基板を覆う下部絶縁膜が提供される。前記下部絶縁膜上に平らな上部表面を有する上部絶縁膜が配置される。前記上部絶縁膜上に複数のマイクロレンズが提供される。前記マイクロレンズは前記フォトダイオードの上部にそれぞれ配置される。前記マイクロレンズは保護パターンで覆われる。前記保護パターンは前記ケース内に配置される。前記投光窓は前記保護パターン上に整列される。
いくつかの実施形態において、前記保護パターンは平らな上部表面を有するものとすることができる。また、前記保護パターンはオキサイド系感光性ポリマー膜またはナイトライド系感光性ポリマー膜とすることができる。さらに、前記保護パターンは８０〜９９．９％の光透過率を有するものとすることができる。
他の実施形態において、前記絶縁膜内に複数のカラーフィルタが提供される。前記カラーフィルタは前記フォトダイオードと前記マイクロレンズとの間に配置される。
さらに他の実施形態において、前記印刷回路基板はボンドフィンガー及び内部配線を備えるものとする。前記内部配線は前記ボンドフィンガー及び前記外部端子に接触される。
さらに他の実施形態において、前記下部絶縁膜上に相互配線及びボンドパッドが配置される。前記相互配線及び前記ボンドパッドは前記フォトダイオードを塞がないように配置される。前記相互配線は前記フォトダイオードに電気的に接続される。前記ボンドパッドは前記相互配線と離隔される。前記ボンドパッドは前記ボンドフィンガーに電気的に接続される。
これに加えて、本発明はマイクロレンズ保護パターンを有する撮像素子の製造方法を提供する。この製造方法は半導体基板に複数のフォトダイオードを形成することを含む。前記フォトダイオード上に平らな上部表面を有する絶縁膜を形成する。前記絶縁膜上に複数のマイクロレンズを形成する。前記マイクロレンズのそれぞれは前記フォトダイオードの上部に整列される。前記マイクロレンズを覆う保護パターンを形成する。
いくつかの実施形態において、前記保護パターンを形成する段階は、前記マイクロレンズを有する前記半導体基板上に保護膜を形成することを含む。露光工程及び現像工程を用いて前記保護膜をパターニングすることができる。前記保護膜はオキサイド系感光性ポリマー膜またはナイトライド系感光性ポリマー膜で形成することができる。前記保護膜は８０〜９９．９％の光透過率を有する物質膜で形成することができる。前記保護パターンは平らな上部表面を有するように形成することができる。
他の実施形態において、前記絶縁膜を形成する段階は、前記フォトダイオードを有する前記半導体基板上に下部絶縁膜を形成する段階を含む。前記下部絶縁膜上に相互配線及びボンドパッドを形成することができる。前記下部絶縁膜上に前記相互配線及び前記ボンドパッドを覆う上部絶縁膜を形成することができる。前記上部絶縁膜内に複数のカラーフィルタを形成することができる。
さらに他の実施形態において、前記保護パターンをエッチングマスクとして用いて前記ボンドパッドが露出するまで前記上部絶縁膜をエッチングすることができる。
さらに他の実施形態において、前記上部絶縁膜を形成する段階は前記下部絶縁膜上に樹脂膜を形成する段階を含むことができる。
上述のように本発明によれば、マイクロレンズを覆う保護パターンが提供される。前記オキサイド系感光性ポリマー膜またはナイトライド系感光性ポリマー膜とすることができる。また、前記保護パターンは優れた光透過率及び平らな上部表面を有するものとすることができる。前記保護パターンは前記マイクロレンズが損傷することを防止し、前記マイクロレンズの表面が汚染することを予防する役割を持つ。したがって、前記マイクロレンズの物理的損傷を防止し、汚染物質の付着を予防することのできる撮像素子を具現することができる。
また、前記保護パターンは前記感光性ポリマー膜を用いて形成することができる。これによって、従来のフォトレジストパターンを除去する工程は省略することができる。すなわち、従来に比べて単純な工程のみによってマイクロレンズ保護パターンを有する撮像素子を形成することができる。
これに加えて、前記撮像素子を内蔵したカメラモジュールを具現することができる。この場合、前記カメラモジュールは前記保護パターンの影響によって高い量産効率及び高い信頼性を有することができる。
以下、添付した図面を参照しながら本発明の好適な実施形態を詳しく説明する。しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態に限られず、他の形態で具体化されることもできる。むしろ、ここで紹介される実施形態は、開示された発明が完成されていることを示すと共に、当業者に本発明の思想を十分に伝えるために提供するものである。図面において、層及び領域の厚みは明確性を与えるために誇張して図示されたものである。また、層が、他の層、または基板「上」にあると言われた場合、それは他の層、または基板上に直接形成することができるか、またはそれらの間に第３の層が介在されることもある。明細書全体にわたって同じ参照番号は、同様の構成要素を示す。
図２は本発明の実施形態によるカメラモジュールの外形を示す斜視図で、図３は本発明の実施形態によるカメラモジュールの内部を説明するための断面図で、図４は本発明の実施形態によるマイクロレンズ保護パターンを有する撮像素子を説明するための断面図である。
図２を参照すると、本発明の実施形態によるカメラモジュールは、ケース４０及び印刷回路基板４３を備えるものとする。前記ケース４０はセンサケース３６及びレンズホルダ３８で構成される。
前記印刷回路基板４３は、軟性回路基板（ｆｌｅｘｉｂｌｅ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）とすることができる。前記印刷回路基板４３の一端に外部端子４５が提供される。前記印刷回路基板４３は前記センサケース３６下端に装着される。前記センサケース３６上に前記レンズホルダ３８が配置される。
図３を参照すると、前記印刷回路基板４３上に撮像素子７５が装着される。前記撮像素子７５はＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）、または電荷結合素子（ＣＣＤ）のような固体撮像素子とすることができる。以下では、簡単に説明するために、撮像素子７５としてＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）を例として説明する。
前記撮像素子７５は、半導体基板５１上に配置された下部絶縁膜５９、ボンドパッド６２、上部絶縁膜６５、マイクロレンズ７１、及び保護パターン７３’を備えるものとする。前記保護パターン７３’は前記マイクロレンズ７１を覆うものとする。前記保護パターン７３’は平らな上部表面を備えるものとする。前記保護パターン７３’は前記マイクロレンズ７１が物理的な損傷を受けないように保護する役割をする。また、前記保護パターン７３’は前記マイクロレンズ７１の表面が汚染することを防止する役割をする。
前記印刷回路基板４３は、前記外部端子４５、ボンドフィンガー４６、及び内部配線４４を備えるものとする。前記外部端子４５、前記ボンドフィンガー４６、及び前記内部配線４４は導電性物質膜とすることができる。前記内部配線４４は前記印刷回路基板４３に埋め込まれるものとする。前記外部端子４５は前記印刷回路基板４３の一端に配置される。前記ボンドフィンガー４６は前記印刷回路基板４３の表面に露出される。前記内部配線４４は前記ボンドフィンガー４６及び前記外部端子４５に接触される。前記内部配線４４は前記ボンドフィンガー４６及び前記外部端子４５を電気的に接続させる役割をする。
前記ボンドパッド６２のそれぞれは、前記ボンドフィンガー４６のいずれか選択された一つにボンディングワイヤ４７によって電気的に接続される。前記ボンディングワイヤ４７はゴールドワイヤ（Ａｕ ｗｉｒｅ）またはアルミニウムワイヤ（Ａｌ ｗｉｒｅ）のような導電性ワイヤとすることができる。
前記センサケース３６は前記印刷回路基板４３上に装着される。この場合、前記撮像素子７５、前記ボンディングワイヤ４７及び前記ボンドフィンガー４６は前記センサケース３６の内部に配置される。すなわち、前記撮像素子７５は前記センサケース３６及び前記印刷回路基板４３によって取り囲まれる。
前記センサケース３６は投光窓３７を備えるものとする。前記投光窓３７は前記マイクロレンズ７１上部に整列されるものとする。前記投光窓３７は光の散乱を防止し、赤外線のような有害光線を遮断するフィルタ（図示せず）を含むものとする。
前記センサケース３６上に前記レンズホルダ３８が付着される。前記レンズホルダ３８内にレンズ３９が配置される。前記センサケース３６、前記投光窓３７、前記レンズホルダ３８及び前記レンズ３９は前記ケース４０を構成するものとする。前記投光窓３７及び前記レンズ３９は前記マイクロレンズ７１上部に順に整列される。
図示したように、本発明の実施形態によるカメラモジュールはチップオンボード（ｃｈｉｐ ｏｎ ｂｏａｒｄ；ＣＯＢ）形態のモジュールとすることができる。
さらに、前記カメラモジュールは公知の他の表面実装技術（ｓｕｒｆａｃｅ ｍｏｕｎｔ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＳＭＴ）を用いて具現することもできる。例えば、前記印刷回路基板４３は前記撮像素子７５上に配置される。この場合、前記ボンドフィンガー４６及び前記ボンドパッド６２はソルダーバンプ（ｓｏｌｄｅｒ ｂｕｍｐ）またはゴールドバンプ（Ａｕ ｂｕｍｐ）のような導電性バンプ（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ ｂｕｍｐ）によって電気的に接続される。また、前記印刷回路基板４３はＢＧＡ（ｂａｌｌ ｇｒｉｄ ａｒｒａｙ）基板とすることができる。
前記ボンディングワイヤ４７を形成する工程または前記センサケース３６に前記印刷回路基板４３を装着する間に、前記撮像素子７５は物理的な衝撃及び汚染物質に露出される。この場合、前記保護パターン７３’は前記マイクロレンズ７１が損傷されることを防止し、前記マイクロレンズ７１の表面が汚染することを予防する役割をする。
図４を参照すると、前記撮像素子７５は、前記半導体基板５１に活性領域５２を確定する素子分離膜５３を備えるものとする。前記半導体基板５１はシリコンウエハとすることができる。前記素子分離膜５３はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、またはこれらの組み合わせ膜のような縁切り膜とすることができる。
前記活性領域５２にフォトダイオード５７が提供される。前記フォトダイオード５７のそれぞれは前記活性領域５２内に順に積層されたＮ型不純物領域５６及びＰ型不純物領域５５を含むことができる。前記フォトダイオード５７を有する前記半導体基板５１は前記下部絶縁膜５９で覆われる。前記下部絶縁膜５９は樹脂膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、またはこれらの組み合わせ膜を備えるものとする。
前記下部絶縁膜５９上に、相互配線６１及び前記ボンドパッド６２が配置される。前記相互配線６１及び前記ボンドパッド６２は前記フォトダイオード５７を塞がないように配置される。すなわち、前記相互配線６１は前記フォトダイオード５７に照射される光を塞がないように配置するのが好ましい。前記相互配線６１及び前記ボンドパッド６２は前記フォトダイオード５７に電気的に接続される。
前記相互配線６１及び前記ボンドパッド６２は導電性物質膜とすることができる。例えば、前記相互配線６１は金属膜、金属シリサイド膜、ポリシリコン膜、またはこれらの組み合わせ膜とすることができる。前記ボンドパッド６２はアルミニウムのような金属膜を備えるものとする。
前記下部絶縁膜５９上に前記相互配線６１を覆う前記上部絶縁膜６５が提供される。前記上部絶縁膜６５は前記ボンドパッド６２を露出するパッド窓６２Ｗを備えるものとする。前記上部絶縁膜６５は平らな上部表面を有することが好ましい。前記上部絶縁膜６５は樹脂膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、またはこれらの組み合わせ膜を備えるものとする。
前記上部絶縁膜６５内に複数のカラーフィルタ６７が２次元的に配列される。前記カラーフィルタ６７は、赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ及び青色フィルタＢを含むことができる。前記カラーフィルタ６７は前記フォトダイオード５７上部に整列される。すなわち、前記フォトダイオード５７のそれぞれは前記カラーフィルタ６７のいずれか一つに対応するように配置される。
前記上部絶縁膜６５上に前記マイクロレンズ７１が配置される。前記マイクロレンズ７１のそれぞれは、半球状の凸表面を備えるものとする。前記マイクロレンズ７１は前記フォトダイオード５７上部に整列される。すなわち、前記カラーフィルタ６７及び前記マイクロレンズ７１は前記フォトダイオード５７上部に順に整列される。前記マイクロレンズ７１を介して入射された光は前記カラーフィルタ６７を通って前記フォトダイオード５７に集光される。
前記上部絶縁膜６５上に前記マイクロレンズ７１を覆う前記保護パターン７３’が提供される。前記保護パターン７３’はオキサイド系感光性ポリマー膜またはナイトライド系感光性ポリマー膜とすることができる。この場合、前記保護パターン７３’は優れた光透過率を有する物質膜であることが好ましい。例えば、前記保護パターン７３’は８０〜９９．９％の光透過率を有する物質膜とすることができる。
前記保護パターン７３’は前記マイクロレンズ７１を物理的な損傷から保護する役割をする。前記保護パターン７３’は平らな上部表面を有するものとすることができる。これによって、前記保護パターン７３’の表面には汚染物質の付着が相対的に難しくなる。仮に、前記保護パターン７３’の表面に汚染物質が付着しても前記汚染物質は容易に除去することができる。
図５ないし図７は、本発明の実施形態による撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。
図５を参照すると、前記半導体基板５１に活性領域５２を画定する素子分離膜５３を形成することができる。前記半導体基板５１は単結晶シリコンウエハで形成することができる。前記素子分離膜５３は浅いトレンチ素子分離（ｓｈａｌｌｏｗ ｔｒｅｎｃｈ ｉｓｏｌａｔｉｏｎ；ＳＴＩ）技術を用いて形成することができる。前記素子分離膜５３はシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、またはこれらの組み合わせ膜のような絶縁膜で形成することができる。
前記活性領域５２のそれぞれに不純物イオンを注入してＮ型不純物領域５６及びＰ型不純物領域５５を形成することができる。前記Ｐ型不純物領域５５は前記Ｎ型不純物領域５６上に形成することができる。すなわち、Ｎ型不純物領域５６及びＰ型不純物領域５５は前記半導体基板５１に順に積層することができる。前記Ｐ型不純物領域５５及び前記Ｎ型不純物領域５６はフォトダイオード５７を構成することができる。すなわち、前記半導体基板５１に複数の前記フォトダイオード５７を形成することができる。
前記フォトダイオード５７を有する前記半導体基板５１上に下部絶縁膜５９を形成することができる。前記下部絶縁膜５９は樹脂膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、またはこれらの組み合わせ膜で形成することができる。前記半導体基板５１上には伝送トランジスタのゲート電極のような他の素子を形成することができるが、簡単な説明のために省略する。前記下部絶縁膜５９は平坦化された上部表面を有するように形成することができる。
前記下部絶縁膜５９上に相互配線６１及びボンドパッド６２を形成することができる。前記相互配線６１及び前記ボンドパッド６２は前記フォトダイオード５７を塞がないように形成することが好ましい。すなわち、前記相互配線６１は前記フォトダイオード５７に照射する光を遮断しないように形成することができる。前記相互配線６１及び前記ボンドパッド６２は前記フォトダイオード５７に電気的に接続される
前記相互配線６１及び前記ボンドパッド６２は導電性物質膜で形成することができる。例えば、前記相互配線６１は金属膜、金属シリサイド膜、ポリシリコン膜、またはこれらの組み合わせ膜で形成することができる。前記ボンドパッド６２はアルミニウムのような金属膜で形成することができる。
前記下部絶縁膜５９上に前記相互配線６１を覆う上部絶縁膜６５を形成することができる。前記上部絶縁膜６５内に複数のカラーフィルタ６７を形成することができる。前記上部絶縁膜６５は平坦化された上部表面を有するように形成することができる。前記上部絶縁膜６５は樹脂膜、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、シリコン酸窒化膜、またはこれらの組み合わせ膜で形成することができる。
前記カラーフィルタ６７は前記上部絶縁膜６５内に２次元的に配列されるように形成することができる。前記カラーフィルタ６７は赤色フィルタＲ、緑色フィルタＧ及び青色フィルタＢを含むことができる。前記カラーフィルタ６７は前記フォトダイオード５７上部に整列されるように形成することができる。すなわち、前記カラーフィルタ６７のそれぞれは前記フォトダイオード５７のいずれか一つに対応するように形成することができる。
前記上部絶縁膜６５上にマイクロレンズ７１を形成することができる。前記マイクロレンズ７１のそれぞれは半球状の凸表面を有するように形成することができる。前記マイクロレンズ７１は前記フォトダイオード５７上部に整列されるように形成することができる。すなわち、前記カラーフィルタ６７及び前記マイクロレンズ７１は前記フォトダイオード５７上部に順に整列されるように形成することができる。前記マイクロレンズ７１を介して入射した光は前記カラーフィルタ６７を通って前記フォトダイオード５７に集光することができる。
図６を参照すると、前記マイクロレンズ７１を有する前記半導体基板５１上に保護膜７３を形成することができる。前記保護膜７３はオキサイド系感光性ポリマー膜またはナイトライド系感光性ポリマー膜で形成することができる。この場合、前記保護パターン７３’は優れた光透過率を有する物質膜で形成することが好ましい。前記保護パターン７３’は８０〜９９．９％の光透過率を有する物質膜で形成することができる。さらに、前記保護膜７３は前記上部絶縁膜６５に対してエッチング選択比を有する物質膜で形成することができる。
前記保護膜７３は前記マイクロレンズ７１を覆うように形成することができる。前記保護膜７３はスピンコーティング技術または蒸着技術を用いて形成することができる。前記保護膜７３は平坦化された上部表面を有するように形成することができる。
図７を参照すると、前記保護膜７３をパターニングして保護パターン７３’を形成することができる。前記保護膜７３をパターニングする段階は公知の露光工程及び現像工程を含むことができる。前記保護パターン７３’は前記マイクロレンズ７１を覆うように形成することができる。この場合、前記ボンドパッド６２の上部に前記上部絶縁膜６５を部分的に露出させる開口部７３Ｗが形成される。
図４を再び参照すると、前記保護パターン７３’をエッチングマスクとして用いて前記上部絶縁膜６５をエッチングして前記ボンドパッド６２を露出させるパッド窓６２Ｗを形成することができる。その結果、前記上部絶縁膜６５は前記相互配線６１を覆うことができる。
前記上部絶縁膜６５をエッチングする段階は等方性エッチング工程または異方性エッチング工程を用いて行なうことができる。この場合、前記保護パターン７３’は前記マイクロレンズ７１を保護する役割をする。
上述のように、前記保護パターン７３’は前記オキサイド系感光性ポリマー膜または前記ナイトライド系感光性ポリマー膜で形成することができる。これによって、従来のフォトレジストパターンを除去する工程は省略することができる。前記フォトレジストパターン除去工程の省略は工程単純化及び歩留まり向上に寄与することができる。すなわち、前記撮像素子７５の量産効率を従来と比べて著しく高めることができる。
結果的に、前記保護パターン７３’を有する前記撮像素子７５を製造することができる。前記保護パターン７３’は前記マイクロレンズ７１を物理的な損傷から保護する役割をする。また、前記保護パターン７３’の表面には汚染物質の付着が相対的にできなくなる。仮に、前記保護パターン７３’の表面に汚染物質が付着していても、前記汚染物質は容易に除去することができる。
上述のように、本発明の実施形態では、前記撮像素子がＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）の場合を例として説明した。しかしながら、本発明は、ここで説明する実施形態に限られず、本発明の思想内において他の形態で具体化することもできる。例えば、本発明は電荷結合素子（ＣＣＤ）のような他の撮像素子、それを採用するカメラモジュール及びその製造方法にも適用することができる。
従来のイメージセンサを示す断面図である。 本発明の実施形態によるカメラモジュールの外形を示す斜視図である。 本発明の実施形態によるカメラモジュールの内部を説明するための断面図である。 本発明の実施形態によるマイクロレンズ保護パターンを有する撮像素子を説明するための断面図である。 本発明の実施形態による撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態による撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。 本発明の実施形態による撮像素子の製造方法を説明するための断面図である。
符号の説明
１１、５１ 半導体基板
１２、５２ 活性領域
１３、５３ 素子分離膜
１５、５５ Ｐ型不純物領域
１６、５６ Ｎ型不純物領域
１７、５７ フォトダイオード
１９、５９ 下部絶縁膜
２１、６１ 相互配線
２３、６２ ボンドパッド
２５Ｗ、６２Ｗ パッド窓
２５、６５ 上部絶縁膜
２７、６７ カラーフィルタ
２９、７１ マイクロレンズ
３６ センサケース
３７ 投光窓
３８ レンズホルダ
３９ レンズ
４０ ケース
４３ 印刷回路基板
４４ 内部配線
４５ 外部端子
４６ ボンドフィンガー
４７ ボンディングワイヤ
７３ 保護膜
７３Ｗ 開口部
７３’ 保護パターン
７５ 撮像素子

Claims (23)

  1. 半導体基板に設けられた複数のフォトダイオードと、
    前記フォトダイオード上に配置されて平らな上部表面を有する絶縁膜と、
    前記絶縁膜上に設けられて前記フォトダイオードの上部にそれぞれ配置された複数のマイクロレンズと、
    前記マイクロレンズを覆う保護パターンと、
    を含むことを特徴とする撮像素子。
  2. 前記保護パターンは、平らな上部表面を有することを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
  3. 前記保護パターンは、オキサイド系感光性ポリマー膜またはナイトライド系感光性ポリマー膜であることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
  4. 前記保護パターンは、８０〜９９．９％の光透過率を有することを特徴とする請求項３に記載の撮像素子。
  5. 前記絶縁膜内に設けられた複数のカラーフィルタをさらに含み、前記カラーフィルタは前記フォトダイオードと前記マイクロレンズとの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
  6. 前記絶縁膜内に配置された相互配線をさらに含み、前記相互配線は前記フォトダイオードを塞がないように配置され、前記相互配線は前記フォトダイオードに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
  7. 前記絶縁膜は樹脂膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の撮像素子。
  8. 投光窓を有するケースと、
    前記ケースに装着されて複数の外部端子を備える印刷回路基板と、
    前記印刷回路基板に装着された半導体基板と、
    前記半導体基板に設けられた複数のフォトダイオードと、
    前記フォトダイオードを有する前記半導体基板を覆う下部絶縁膜と、
    前記下部絶縁膜上に配置されて平らな上部表面を有する上部絶縁膜と、
    前記上部絶縁膜上に設けられて前記フォトダイオードの上部にそれぞれ配置された複数のマイクロレンズと、
    前記マイクロレンズを覆う保護パターンと、
    を含み、
    前記保護パターンは前記ケース内に配置され、前記投光窓は前記保護パターン上に整列されていることを特徴とするカメラモジュール。
  9. 前記保護パターンは、平らな上部表面を有することを特徴とする請求項８に記載のカメラモジュール。
  10. 前記保護パターンは、オキサイド系感光性ポリマー膜またはナイトライド系感光性ポリマー膜であることを特徴とする請求項８に記載のカメラモジュール。
  11. 前記保護パターンは、８０〜９９．９％の光透過率を有することを特徴とする請求項１０に記載のカメラモジュール。
  12. 前記上部絶縁膜内に設けられた複数のカラーフィルタをさらに含み、前記カラーフィルタは前記フォトダイオードと前記マイクロレンズとの間に配置されていることを特徴とする請求項８に記載のカメラモジュール。
  13. 前記印刷回路基板は、
    ボンドフィンガーと、
    前記ボンドフィンガー及び前記外部端子に接触された内部配線と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項８に記載のカメラモジュール。
  14. 前記下部絶縁膜上に配置されて前記フォトダイオードを塞がない相互配線と、
    前記下部絶縁膜上に配置されて前記相互配線と離隔されたボンドパッドと、
    をさらに含み、
    前記相互配線は前記フォトダイオードに電気的に接続され、前記ボンドパッドは前記ボンドフィンガーに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１３に記載のカメラモジュール。
  15. 半導体基板に複数のフォトダイオードを形成する段階と、
    前記フォトダイオード上に平らな上部表面を有する絶縁膜を形成する段階と、
    前記絶縁膜上に複数のマイクロレンズを形成し、前記マイクロレンズのそれぞれは前記フォトダイオードの上部に整列される段階と、
    前記マイクロレンズを覆う保護パターンを形成する段階と、
    を含むことを特徴とする撮像素子の製造方法。
  16. 前記保護パターンを形成する段階は、
    前記マイクロレンズを有する前記半導体基板上に保護膜を形成する段階と、
    露光工程及び現像工程を用いて前記保護膜をパターニングする段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１５に記載の撮像素子の製造方法。
  17. 前記保護膜は、オキサイド系感光性ポリマー膜またはナイトライド系感光性ポリマー膜で形成することを特徴とする請求項１６に記載の撮像素子の製造方法。
  18. 前記保護膜は、８０〜９９．９％の光透過率を有する物質膜で形成することを特徴とする請求項１７に記載の撮像素子の製造方法。
  19. 前記保護パターンは、平らな上部表面を有するように形成することを特徴とする請求項１５に記載の撮像素子の製造方法。
  20. 前記絶縁膜を形成する段階は、
    前記フォトダイオードを有する前記半導体基板上に下部絶縁膜を形成する段階と、
    前記下部絶縁膜上に上部絶縁膜を形成する段階と、
    を含むことを特徴とする請求項１５に記載の撮像素子の製造方法。
  21. 前記下部絶縁膜上に相互配線及びボンドパッドを形成する段階と、
    前記上部絶縁膜内に複数のカラーフィルタを形成する段階と、
    をさらに含むことを特徴とする請求項２０に記載の撮像素子の製造方法。
  22. 前記保護パターンをエッチングマスクとして用いて前記ボンドパッドが露出するまで前記上部絶縁膜をエッチングすることをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載の撮像素子の製造方法。
  23. 前記上部絶縁膜を形成する段階は、
    前記下部絶縁膜上に樹脂膜を形成する段階を含むことを特徴とする請求項２０に記載の撮像素子の製造方法。
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