KR0155846B1 - 고체촬상소자의 제조방법 및 이에 이용되는 마스크 - Google Patents

Abstract

칼라필터의 분광특성을 개선하는 고체촬상소자의 제조방법 및 이에 이용되는 마스크에 관하여 기재되어 있다. 고체촬상소자는 기판 상에 제1칼라층을 형성하는 제1 공정, 제1 칼라층과 부분적으로 중첩되는 제2 칼라층을 형성하는 제2 공정, 결과물 상에 평탄화층을 형성하는 제3 공정, 평탄화층 상에 포토레지스트를 도포하는 제4 공정, 포토레지스트를 부분적으로 노광하는 제5 공정, 노광된 포토레지스트를 현상하여 마이크로 렌즈를 형성하는 제6 공정 및 제1 칼라층과 제2 칼라층이 중첩된 영역의 수직선상에 위치하는 마이크로 렌즈를 제외한 모든 마이크로 렌즈를 표백하는 제7 공정으로 형성되고, 마스크는 일부 마이크로 렌즈와 대응되는 영역에 차광층이 형성되어 있다. 따라서, 고체촬상소자의 색 재현성을 더욱 향상시킬 수 있다.

Description

고체촬상소자의 제조방법 및 이에 이용되는 마스크

제1도는 고착공정(Fix Process)을 이용하여 칼라필터를 형성한 종래의 고체촬상소자의 개략적인 단면도이다.

제2도는 상기 제1도에 표시된 제1 영역 및 제2 영역에서의 제2 칼라층의 분광특성을 도시한 그래프이다.

제3a도 내지 제3c도는 각각 상기 제1도의 제1 내지 제3 칼라필터 영역에서의 분광특성을 도시한 그래프이다.

제4도는 마이크로 렌즈를 표백하기 전과 후의 분광특성을 도시한 그래프이다.

제5도는 본 발명에 의한 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위해 도시된 단면도이다.

제6도는 상기 제5도의 고체촬상소자를 제조하는데 이용되는 마스크이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

30 : 반도체기판 32 : 차광층

34 : 평탄화층 36 : 제1 칼라층

38 : 제2 칼라층 40 : 촛점조절층

42a : 표백이 된 마이크로 렌즈 42b : 표백이 되지 않는 마이크로 렌즈

100 : 마스크 200 : 차광막

본 발명은 반도체소자의 제조방법 및 이에 이용되는 마스크에 관한 것으로, 특히 고체촬상소자의 색 재현성을 향상시키기 위해 칼라필터의 분광특성을 개선한 고체촬상소자의 제조방법 및 이에 이용되는 마스크에 관한 것이다.

고체촬상소자는 영상신호를 전기적 신호로 전환하는 장치로서, 영상정보를 신호전하로 바꾸는 다수의 광 다이오드, 광 다이오드에 축적된 신호전하를 출력단으로 전달하는 수직 및 수평전송 CCD(Charge Coupled Device) 및 신호전하를 전기적 신호로 전환하는 출력단으로 구성된다.

고체촬상소자로 입사된 광은 집광효율을 높이기 위해 설치된 마이크로 렌즈를 통과한 후, 칼라필터를 거쳐 광 다이오드로 집광된다. 광 다이오드에 집광된 광은 신호전하로 전환되고, 이 신호전하는 수직전송 CCD와 수평 전송 CCD에 의해 출력단으로 전달된다. 출력단에 전달된 신호전하는 그 양에 대응하는 전기적 신호로 출력된다. 이때, 칼라필터는 마이크로 렌즈를 통과한 빛을 색깔별로 분광하기 위한 목적으로 형성된다.

제1도는 고착 공정(Fix process)을 이용하여 칼라필터를 형성한 종래의 고체촬상소자의 개략적인 단면도로서, 도면부호 10은 반도체기판을, 12는 차광층을, 14는 평탄화층을, 16은 제1칼라층을, 18은 제2 칼라층을, 20은 촛점조절층을 그리고 22는 마이크로 렌즈를 나타내고 A는 제1 칼라필터 영역을, B는 제2 칼라필터 영역을 그리고 C는 제3 칼라필터 영역을 나타낸다.

마이크로 렌즈(22)로 입사된 광은 각 칼라필터 영역의 칼라층(16 및 18)을 통과하여 반도체기판(10)에 형성되어 있는 광 다이오드(도시되지 않음)로 입사된다. 이때, 차광층(12)은 광 다이오드 이외의 소자(예컨대, 수직 및 수평전송 CCD)로 광이 입사되는 것을 막기위해 형성되어 있다.

상기한 고체촬상소자를 제조하는데 있어서, 제1 및 제2 칼라층(16 및 18)은, 평탄화층(14)상에 청록색(cyan)으로 염색된 제1 칼라층(16)을 형성하는 공정, 타닌산과 주석산 수용액에 이를 담구어(고착공정(Fix process))청록색이 완전히 제1 칼라층(16)에 고착되도록 하는 공정, 제1 칼라층(16)과 부분적으로 중첩되도록 노란색(yellow)으로 염색된 제2 칼라층(18)을 형성하는 공정 및 다시 이를 탄닌산과 주석산 수용액에 담구어 노란색이 완전히 제2 칼라층(18)에 고착되도록 하는 공정으로 형성된다.

이때, 고착공정은 제1 칼라(16)에 염색되어 있는 염료와 제2 칼라층(18)에 염색되어 있는 염료가 혼색되지 않도록 하기 위한 목적으로 진행된다.

제1도의 제2 칼라층(18)을 참조하면, 상기 제2 칼라층(18)은 제1 영역(ⓐ)에서의 두께와 제2 영역(ⓑ)에서의 두께가 서로 다르다는 것을 알 수 있다. 통상, 제1 영역에서의 제2 칼라층의 두께는 제2 영역에서의 제2 칼라층의 두께보다 얇다.

상기 제1도에 있어서, 제1 칼라층(16)만이 형성되어 있는 영역은 제1 칼라필터 영역(A)으로 청록색의 광만을 투과하고, 제1 칼라층(16)과 제2 칼라층(18)이 중첩되어 있는 영역은 제2 칼라필터 영역(B)으로 녹색의 광만을 투과하며, 제2 칼라층(18)만이 형성되어 있는 영역은 제3 칼라필터 영역(C)으로 노란색의 광만을 투과한다.

제2도는 상기 제1도에 표시된 제1 영역 및 제2 영역에서의 제2 칼라층의 분광특성을 도시한 그래프로서, ⓐ선은 제 1 영역의 제2 칼라층의 분광특성을 나타내고, ⓑ선은 제2 영역의 제2 칼라층의 분광특성을 나타낸다.

상기 그래프를 참조하면, 제1 영역의 제2 칼라층의 단파장 투과율은 제2 영역의 제2 칼라층의 단파장 투과율 보다 높다는 것을 알 수 있다. 즉, 동일색의 염료로 염색된 칼라층이라 할지라도 그 두께가 달라지면 분광특성도 달라진다는 것을 알 수 있다.

제3a도 내지 제3c도는 각각 상기 제1도의 제1 내지 제3 칼라필터 영역에서의 분광특성을 도시한 그래프들로서, 제3b도에서 ⓐ선은 제2 칼라필터 영역의 실제적인 분광 특성을 나타내고 , ⓑ선은 제2 칼라필터 영역의 이상적인 분광특성을 나타낸다.

상기 제3b도를 참조하면, 제2 칼라필터 영역 (제1도의 B영역)의 단파장 투과율은 제2 칼라층의 제1 영역(제1도의 ⓐ영역)의 단파장 투과율과 동일하다는 것과, 제2 칼라필터 영역(B)의 실제적인 단파장 투과율은 이상적인 단파장 투과율보다 높다는 것을 알 수 있다.

고체촬상소자의 색 재현성을 보다 향상시키기 위해서는, 제3b도의 ⓐ선의 분광특성을 ⓑ선의 분광특성으로 바꾸어야 한다. 즉, 제1 칼라층과 상기 제1 칼라층 상에 적층된 제2 칼라층이 단위 칼라필터를 형성하고 있는 제2 칼라필터 영역(B)의 단파장 투과율과 제2 칼라층만으로 단위 칼라필터를 구성하고 있는 제3 칼라필터 영역(제1도의 C영역)의 단파장 투과율을 동일하게 하여야 한다.

본 발명의 목적은 칼라필터의 분광특성을 개선하여 고체촬상소자의 색 재현성을 향상시키는 고체촬상소자의 제조방법을 제공하는데 있다.

본발명의 다른 목적은 상기한 제조방법에 가장 적합하게 이용될 수 있는 마스크를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한, 본 발명에 의한 고체촬상소자의 제조방법은,

기판 상에 제1 칼라층을 형성하는 제1 공정;

상기 제 칼라층과 부분적으로 중첩되는 제2 칼라층을 형성하는 제2 공정;

결과물 상에 평탄화층을 형성하는 제3 공정;

상기 평탄화층 상에 포토레지스트를 도포하는 제4 공정;

상기 포토레지스트를 부분적으로 노광하는 제5 공정;

노광된 포토레지스트를 현상하여 마이크로 렌즈를 형성하는 제6 공정; 및

상기 제1 칼라층과 제2 칼라층이 중첩된 영역의 수직선상에 위치하는 마이크로 렌즈를 제외한 모든 마이크로 렌즈를 표백하는 제7 공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 제1 칼라층은 청록색(cyan)을 염색하여 형성하고, 상기 제2 칼라층은 노란색(yellow)을 염색하여 형성하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 표백공정은 상기 포토레지스트가 흡수하는 파장의 빛에 상기 포토레지스트를 노출시키는 공정인 것이 바람직하다.

본 발명의 제조방법에 있어서, 상기 제1 공정 및 제2 공정 후, 결과물을 탄닌산과 주석산 수용액에 담구는 공정을 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 다른 목적을 달성하기 위한, 고체촬상소자 제조를 위한 본 발명에 의한 마스크는, 일부 마이크로 렌즈와 대응되는 영역에 차광막이 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 일부 마이크로 렌즈는 제1 칼라층과 제2 칼라층이 중첩되는 영역 상에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

따라서, 본 발명에 의한 고체촬상소자의 제조방법 및 이에 이용되는 마스크에 의하면, 제1 칼라층과 상기 제1 칼라층 상에 적층된 제2 칼라층으로 된 칼라필터의 단파장 투과율을 저하시킴으로써 고체촬상소자의 색 재현성을 향상시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명을 더욱 자세하게 설명하고자 한다.

제4도는 마이크로 렌즈를 표백(Bleaching)하기 전과 후의 분광특성을 도시한 그래프로서, ① 선은 마이크로 렌즈를 표백한 후의 마이크로 렌즈의 투과율을 나타내고, ② 선은 마이크로 렌즈를 표백하기 전의 마이크로 렌즈의 투과율을 나타낸다.

상기 제4도의 그래프에 의하면, 마이크로 렌즈는 표백하기 전보다 표백한 후 단파장의 광 투과율이 더 좋아진다는 것을 알 수 있다.

제5도는 본 발명에 의한 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위해 도시된 단면도로서, 도면부호 30은 반도체기판을, 32는 차광층을, 34는 평탄화층을, 36은 제1 칼라층을, 38은 제2 칼라층을, 40은 촛점조절층을, 42a는 표백이 된 마이크로 렌즈를 그리고 42b는 표백이 되지 않은 마이크로 렌즈를 나타낸다.

본 발명의 고체촬상소자는, 반도체기판(30)의 수광영역에는 광다이오드(도시되지 않음)를 형성하고, 비수광영역에는 수직 및 수평전송CCD등의 소자들을 형성하는 공정, 상기 비수광영역에 차광층(32)을 형성하는 공정, 차광층이 형성되어 있는 결과물 전면에 평탄화층(34)을 형성하는 공정, 상기 평탄화층(34) 상에 제1 염료로 염색된 제1 칼라층(36)을 형성하는 공정, 제1 칼라층(36)이 형성되어 있는 결과물을 탄닌산과 주석산 수용액에 담구어 제1 염료가 완전히 제1 칼라층(36)에 고착되도록 하는 공정, 제1 칼라층(36)과 부분적으로 중첩되도록 제2 염료로 염색된 제2 칼라층(38)을 형성하는 공정, 제2 칼라층(38)이 형성되어 있는 결과물을 다시 탄닌산과 주석산 수용액에 담구어 제2 염료가 완전히 제2 칼라층(38)에 고착되도록 하는 공정, 제1 및 제2 칼라층(36 및 38)이 형성되어 있는 결과물 전면에 촛점조절층(40)을 형성하는 공정, 상기 촛점조절층(40) 상에 렌즈 형성을 위한 포토레지스트를 코팅하는 공정, 렌즈 패턴들을 형성하기 위해 상기 포토레지스트를 노광하는 공정, 노광된 상기 포토레지스트를 현상함으로써 렌즈 패턴들을 형성하는 공정, 상기 렌즈 패턴들을 선택적으로 표백하는 공정 및 상기 렌즈 패턴들을 열적으로 플로우시켜 최종적인 마이크로 렌즈(44a 및 b)를 형성하는 공정으로 형성된다.

상기 제1 염료는, 예컨대 청록색(cyan)이고, 상기 제2 염료는, 예컨대 노란색(yellow)이다. 상기 제5도에서, 제1 칼라층(36)만이형성되어 있는 영역은 제1 칼라필터 영역(A)으로 청록색의 광만을 투과하고, 제1 칼라층(36) 상에 제2 칼라층(38)이 적층되어 있는 영역은 제2 칼라필터 영역(B)으로 녹색의 광만을 투과하며, 제2 칼라층(38)만이 형성되어 있는 영역은 제3 칼라필터 영역(C)으로 노란색의 광만을 투과한다.

상기 표백공정은 상기 포토레지스트가 흡수하는 파장의 빛에 상기 포토레지스트를 노출시키는 공정이다. 마이크로 렌즈를 표백하는 상기 공정 시, 제2 칼라필터 영역(B)에 형성되어 있는 마이크로 렌즈(44b)는 표백시키지 않고, 그 외의 영역에 형성되어 있는 마이크로 렌즈(44a)들은 포백시키는 것이 바람직하다.

제6도는 상기 제5도의 고체촬상소자를 제조하는데 이용되는 마스크이다.

상기 제6도의 마스크(100)에는 제1 및 제2 칼라층(제5도의 도면부호 36 및 38)이 중첩되는 영역에 형성된 마이크로 렌즈와 대응하도록 차광막(200)이 형성되어 있다. 상기 차광막(200)은 상기 표백공정(제5도에서 설명) 시, 표백되지 않는 마이크로 렌즈를 빛으로 부터 보호하기 위해 형성된다.

본 발명에 의한 방법으로 제조된 고체촬상소자에 의하면, 단파장 투광율이 이상적인 값보다 높은 분광특성을 갖는 칼라필터 상에 표백공정을 거치지 않은 마이크로 렌즈를 형성함으로써, 칼라필터를 통과한 광의 단파장 투과율을 이상적인 값으로 낮출 수 있다. 따라서, 고체촬상소자의 색 재현성을 더욱 향상시킬 수 있다.

본 발명에서는 제1 염료가 청록색이고 제2 염료는 노란색일 경우만을 설명하였으나, 염료의 종류가 달라지더라도 본 발명의 효과는 변함이 없다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 기술적 사상내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 실시 가능함은 명백하다.

Claims (6)

1. 기판 상에 제1 칼라층을 형성하는 제1 공정; 상기 제1 칼라층과 부분적으로 중첩되는 제2 칼라층을 형성하는 제2 공정; 결과물 상에 평탄화층을 형성하는 제3 공정; 상기 평탄화층 상에 포토레지스트를 도포하는 제4 공정; 상기 포토레지스트를 부분적으로 노광하는 제5 공정; 노광된 포토레지스트를 현상하여 마이크로 렌즈를 형성하는 제6 공정; 및 상기 제1 칼라층과 제2 칼라층이 중첩된 영역의 수직선상에 위치하는 마이크로 렌즈를 제외한 모든 마이크로 렌즈를 표백하는 제7 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 칼라층은 청록색(cyan)을 염색하여 형성하고, 상기 제2 칼라층은 노란색(yellow)을 염색하여 형성하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 표백공정은 상기 포토레지스트가 흡수하는 파장의 빛에 상기 포토레지스트를 노출시키는 공정인 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 공정 및 제2 공정 후, 결과물을 탄닌산과 주석산 수용액에 담구는 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
5. 고체촬상소자를 형성하는데 이용되는 마스크에 있어서, 일부 마이크로 렌즈와 대응되는 영역에 차광층이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조를 위한 마스크.
6. 제5항에 있어서, 상기 일부 마이크로 렌즈는 제1 칼라층과 제2 칼라층이 중첩되는 영역 상에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조를 위한 마스크.