KR100214486B1 - Fabricating method of solid-state image pick-up device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로렌즈의 손상 및 오염을 방지함과 아울러 그 마이크로렌즈의 형상이 균일하도록 한 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것으로, 기판 위에 패드를 포함한 흑백CCD를 형성한 후, 그 위로 제1평탄층, 색필터, 제2평탄층을 차례로 형성하고, 이어서 상기 제2평탄층 위에 육면체형 마이크로렌즈패턴을 형성하는 공정과; 자외선(UV)을 조사하여 상기 육면체형 마이크로렌즈패턴의 표면에 경화층을 형성하는 공정과; 그 위에 레지스트패턴을 형성한 후, 그 레지스트패턴을 마스크로하여 상기 패드 위에 형성된 제1, 2평탄층을 부분 식각하는 공정과; 레지스트페턴을 제거한 후, 열을 가하여 상기 육면체형 마이크로렌즈패턴을 렌즈형으로 만드는 리플로우 공정을 포함하여 구성된다. 이와 같은 고체촬상소자의 제조방법은 제2평탄층 위에 형성된 육면체형 마이크로렌즈패턴의 표면에 경화층을 형성한 후, 패드를 노출시키기 위한 레지스트공정과 그 육면체형 마이크로렌즈패턴을 리플로우시키는 열공정을 수행함으로써 마이크로렌즈가 오염되지 않도록 함과 아울러 그 마이크로렌즈를 균일하게 형성할 효과가 있다.The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state image pickup device which prevents damage and contamination of the microlens and makes the shape of the microlens uniform. Forming a layer, a color filter, and a second flat layer in order, and then forming a hexahedral microlens pattern on the second flat layer; Irradiating ultraviolet (UV) to form a cured layer on the surface of the hexahedral microlens pattern; Forming a resist pattern thereon, and partially etching the first and second planar layers formed on the pad using the resist pattern as a mask; After removing the resist pattern, a reflow process is performed to apply the heat to make the hexahedral microlens pattern into a lenticular shape. Such a method of manufacturing a solid state image pickup device includes forming a cured layer on the surface of a hexahedral microlens pattern formed on a second flat layer, and then performing a resist process for exposing the pad and a reflowing hexahedral microlens pattern. By performing the step of preventing the microlens from being contaminated, the microlens is uniformly formed.
Description
제1a도 내지 d도는 종래 기술에 따른 고체촬상소자의 제조방법을 도시한 공정 단면도.1A to D are process cross-sectional views showing a method for manufacturing a solid state image pickup device according to the prior art.
제2a도 내지 e도는 본 발명에 따른 고체촬상소자의 제조방법을 도시한 공정 단면도.2a to e are sectional views showing the method of manufacturing the solid state image pickup device according to the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10 : 흑백CCD 11 : 포토다이오드10: monochrome CCD 11: photodiode
12 : 수직CCD 13 : 차단금속막12 vertical CCD 13 blocking metal film
14 : 패드 15 : 패시베이션막14 pad 15 passivation film
20 : 제1평탄층 31-33 : 제 1-3 염색층20: first flat layer 31-33: 1-3 dyeing layer
40 : 제2평탄층 51 : 마이크로렌즈40: second flat layer 51: microlens
51a : 육면체형 마이크로렌즈패턴 51b : 경화층51a: hexahedral microlens pattern 51b: hardened layer
60 : 포토레지스트패턴60 photoresist pattern
본 발명은 고체촬상소자(CCD; Charge Coupled Device)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 마이크로렌즈의 손상 및 오염을 방지함과 아울러 그 마이크로렌즈의 형상이 균일하도록 한 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a solid state imaging device (CCD), and more particularly, to a method of manufacturing a solid state imaging device which prevents damage and contamination of a microlens and makes the shape of the microlens uniform. .
일반적인 컬러고체촬상소자는 매트릭스를 이루는 포토다이오드와, 수직CCD, 수평CCD, 색필터 및 마이크로렌즈 등을 포함하여 구성되는데, 이와 같이 구성되는 고체촬상소자는 각각의 마이크로펜즈와 색필터를 거쳐 들어오는 빛이 포토다이오드로 집광되면, 그 포토다이오드가 상기 빛에 대응하는 전하를 발생하고, 소정의 클록 신호에 따라 동작하는 수직CCD 및 수평CCD가 상시 포토다이오드에 축적된 전하를 차례대로 전송함으로써, 상기 마이크로렌즈로 들어오는 빛을 통해 영상정보를 획득하게 되는 촬상소자로서, 이하에서 상기와 같은 컬러고체촬소자의 제조방법에 대한 종래 기술의 일실시예를 설명한다.A typical color solid state image pickup device includes a photodiode forming a matrix, a vertical CCD, a horizontal CCD, a color filter, and a microlens. The solid state image pickup device is configured to emit light through each microfence and color filter. When the photodiode is collected by the photodiode, the photodiode generates charge corresponding to the light, and the vertical CCD and the horizontal CCD, which operate in accordance with a predetermined clock signal, sequentially transfer the charge accumulated in the photodiode, thereby causing the micro As an image pickup device that acquires image information through light entering a lens, an embodiment of the related art for a method of manufacturing the color solid state image pickup device as described above will be described.
제1a도 내지 d도는 종래 기술에 따른 고체촬상소자의 제조방법을 도시한 공정 단면도로서 제1a도에 도시된 바와 같이 기판에 패드(14)를 포함한 흑백CCD(Black White CCD)(10)를 형성한 후 그 위에 제1평탄층(20)을 형성하고, 이어서 상기 제1평탄층(20) 위에 제1-3염색층(31-33)을 형성한 후 그 위에 제2평탄층(40)을 형성하며, 그 제2평탄층(40) 위에 마이크로렌즈(70)를 형성한 후 상기 패드(14) 위에 형성된 제1평탄층(20)과 제2평탄층(40)을 부분 식각하여 그 패드(14)를 노출(Open)시키기 위한 포토레지스트막패턴(60)을 형성한다. 이때 상기 흑백CCD(10)는 기판에 포토다이오드(11)와 수직CCD(12) 및 수평CCD(미도시)를 형성한 후, 차단금속막(Shielding Metal Layer)(13)과 패시베이션막(15)을 형성하는 공정을 통해 형성하고, 제1평탄층(20)과 제2평탄층(40)은 같은 물질(일례로 비감광성 중합체)를 도포하여 건조시키는 공정을 통해 형성하며, 제 1-3 염색층(31-33)은 각각 포토리소그래프와 염색 및 베이킹 공정을 통해 형성하고, 마이크로렌즈(70)는 제2평탄층(40) 위에 육면체형 마이크로렌즈패턴(미도시)를 형성한 후 그에 열을 가하여 육면체형 마이크로렌즈패턴을 리플로우시키는 공정을 거쳐 완성한다.1A to D are process cross-sectional views showing a method of manufacturing a solid state image pickup device according to the prior art, as shown in FIG. 1A, to form a black white CCD (Black White CCD) 10 including a pad 14 on a substrate. After that, the first flat layer 20 is formed thereon, and then the first flat layer 20 is formed on the first flat layer 20, and then the second flat layer 40 is formed thereon. The microlens 70 is formed on the second flattening layer 40, and then the first flattening layer 20 and the second flattening layer 40 formed on the pad 14 are partially etched. A photoresist film pattern 60 for forming 14 is formed. In this case, the monochrome CCD 10 forms a photodiode 11, a vertical CCD 12, and a horizontal CCD (not shown) on a substrate, and then a shielding metal layer 13 and a passivation layer 15. The first flat layer 20 and the second flat layer 40 are formed through a process of applying and drying the same material (for example, a non-photosensitive polymer), and dyeing 1-3. Layers 31-33 are formed through photolithography, dyeing, and baking, respectively, and microlenses 70 form a hexagonal microlens pattern (not shown) on the second flattening layer 40 and then heat them. The process is performed by reflowing a hexahedral microlens pattern to complete the process.
이후 제1b도에 도시된 바와 같이 상기 포토레지스트패턴(60)을 마스크로하여 제1평탄층(20)과 제2평탄층(40)을 부분 식각함으로써, 상기 패드(14)를 노출시킨 후, 제1c도에 도시된 바와 같이 상기 레지스트패턴(60)을 제거함으로써 고체촬상소자를 완성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, the pad 14 is exposed by partially etching the first flat layer 20 and the second flat layer 40 using the photoresist pattern 60 as a mask. As shown in FIG. 1C, the solid state image pickup device is completed by removing the resist pattern 60. FIG.
그러나 상기과 같은 종래 고체촬상소자의 제조방법은, 상기 마이크로렌즈를 형성하는 공정이 육면체형 마이크로렌즈패턴을 형성한 후, 바로 그 육면체형 구조체를 열로 리플로우시켜 마이크로렌즈를 형성하기 때문에 그 마이크로렌즈의 형상이 균일하지 않을 뿐만 아니라, 그 마이크로렌즈를 완성한 후, 패드를 노출시키기 위한 포토레지스트패턴의 형성 및 그 패턴의 제거 공정에 의하여 상기 마이크로렌즈의 표면이 손상을 입거나 오염되는 문제점이 있었다.However, in the conventional method for manufacturing a solid-state imaging device as described above, since the process of forming the microlenses forms a hexahedral microlens pattern, the microlens is formed by reflowing the hexahedral structure with heat to form microlenses. Not only the shape was not uniform, but after the microlens was completed, the surface of the microlens was damaged or contaminated by the formation of the photoresist pattern for exposing the pad and the removal of the pattern.
이에 본 발명은 상기과 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 제2평탄층 위에 형성된 육면체형 마이크로렌즈패턴의 표면에 경화층을 형성한 후, 패드를 노출시키기 위한 레지스트공정과 그 육면체형 마이크로렌즈패턴을 리플로우시키는 열공정을 수행함으로써, 마이크로렌즈가 오염되지 않도록 함과 아울러 그 마이크로렌즈를 균일하게 형성할 수 있도록 한 고체촬상소자의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems, and after forming a cured layer on the surface of the hexahedral microlens pattern formed on the second flat layer, the resist process for exposing the pad and the hexahedral microlens pattern ripple It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a solid-state image pickup device which is capable of uniformly forming the microlens while preventing the microlens from being contaminated by performing the thermal process of lowering.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 기판 위에 패드를 포함한 흑백CCD를 형성한 후 그 위로 제1평탄층, 색필터, 제2평탄층을 차례로 형성하고, 이어서 상기 제2평탄층을 위에 육면체형 마이크로렌즈패턴을 형성하는 공정과; 자외선(UV)을 조사하여 상기 육면체형 마이크로렌즈패턴의 표면에 경화층을 형성하는 공정과; 그 위에 레지스트페턴을 형성한 후, 그 레지스트패턴을 마스크로 하여 상기 패드 위에 형성된 제1, 2평탄층을 부분 식각하는 공정과; 레지스트페턴을 제거한 후, 열을 가하여 상기 육면체형 마이크로렌즈패턴을 렌즈형으로 만드는 리플로우 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention forms a black and white CCD including a pad on a substrate, and then forms a first flat layer, a color filter, and a second flat layer thereon, and then the second flat layer is placed on top of the cube. Forming a micro lens pattern; Irradiating ultraviolet (UV) to form a cured layer on the surface of the hexahedral microlens pattern; Forming a resist pattern thereon and then partially etching the first and second planar layers formed on the pad using the resist pattern as a mask; After removing the resist pattern, it is characterized in that it comprises a reflow step of applying the heat to make the hexahedral microlens pattern into a lenticular.
이하, 첨부된 도면 제2도의 공정 단면도를 참조하여 본 발명에 대해서 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the process cross-sectional view of FIG. 2.
먼저 제2a도에 도시된 바와 같이 기판 위에 패드(14)를 포함한 흑백CCD(10)를 형성한 후, 그 위로 제1평탄층(20), 색필터(31-33), 제2평탄층(40)을 차례로 형성하고, 이어서 상기 제2평탄층(40) 위에 육면체형 마이크로렌즈패턴(51a)을 형성한 후, 자외선(UV)를 조사하여 상기 육면체형 마이크로렌즈패턴(51a)의 표면에 경화층(51b)를 형성한다. 이때, 상기 흑백CCD(10)는 기판에 포토다이오드(11)와 수직CCD(12) 및 수평CCD(미도시)를 형성한 후, 차단 금속막(13)과 패시베이션막(15)을 형성하는 공정을 통해 형성하고, 제1평탄층(20)과 제2평탄층(40)은 같은 물질(일례로, 비감광성 중합체)를 도포하고 베이킹하는 공정을 통해 형성하며, 색필터(31-33)는 차례대로 형성하는 제1-3염색층(31-33)으로 구성되는데 그 각각의 염색층(31-33)은 포토리소그래피와 염색 및 베이킹 공정을 통해 형성한다.First, as shown in FIG. 2A, a black and white CCD 10 including a pad 14 is formed on a substrate, and then the first flat layer 20, the color filters 31-33, and the second flat layer ( 40 are sequentially formed, and then a hexahedral microlens pattern 51a is formed on the second flat layer 40, and then cured on the surface of the hexahedral microlens pattern 51a by irradiation with ultraviolet (UV) light. Layer 51b is formed. In this case, the monochrome CCD 10 is a process of forming a photodiode 11, a vertical CCD 12 and a horizontal CCD (not shown) on a substrate, and then forming a blocking metal film 13 and a passivation film 15. The first flat layer 20 and the second flat layer 40 are formed by applying and baking the same material (for example, a non-photosensitive polymer), and the color filters 31-33 are The dyeing layer 31 to 33 is formed in order, and each dye layer 31 to 33 is formed through photolithography, dyeing and baking.
이후 제2b도에 도시된 바와 같이 그 표면에 경화층(51b)이 형성된 육면체형 마이크로렌즈패턴(51a)과 그 상부에 제1,2평탄층(20, 40)이 형성된 패드(14)를 포함하는 상기 결과물 위에 레지스트페턴(60)을 형성한 후, 제2c도에 도시된 바와 같이 상기 레지스트패턴(60)을 마스크로하는 이방성 건식각법으로 상기 패드(14) 위에 형성된 제1, 2평탄층(20, 40)을 부분적으로 식각하여 그 패드(14)를 오픈(Open)시킨다.Then, as shown in FIG. 2B, the hexahedral microlens pattern 51a having the hardened layer 51b formed on the surface thereof and the pad 14 having the first and second planarized layers 20 and 40 formed thereon are included. After the resist pattern 60 is formed on the resultant, the first and second planar layers formed on the pad 14 by anisotropic dry etching using the resist pattern 60 as a mask as shown in FIG. 2C. 20 and 40 are partially etched to open the pad 14.
이어서 제2d도에 도시된 바와 같이 웨트 스트립(Wet Strip) 공정으로 상기 레지스트패턴(60)을 제거한 후, 제2e도에 도시된 바와 같이 열공정으로 그 표면에 경화층(51b)이 있는 상기 육면체형 마이크로렌즈패턴(51a)을 리플로우시켜 마이크로렌즈(51)를 형성한다. 이때 상기 리플로우 공정은 레지스트패턴(60)의 형성 및 제거공정에 의하여 발생되는 육면체형 마이크로렌즈패턴(51a, 51b)의 표면손상 및 오염을 보상해 준다.Subsequently, the resist pattern 60 is removed by a wet strip process as shown in FIG. 2d, and the hexahedron having a hardened layer 51b on the surface thereof is thermally processed as shown in FIG. 2e. The microlens 51 is formed by reflowing the type microlens pattern 51a. In this case, the reflow process compensates for surface damage and contamination of the hexahedral microlens patterns 51a and 51b generated by the formation and removal of the resist pattern 60.
이와 같은 공정을 통해 완성되는 고체촬상소자는 종래의 일반적인 고체촬상소자와 같이 마이크로렌즈와 색필터를 거쳐 들어오는 빛이 포토다이오드로 집광되면, 그 포토다이오드가 상기 빛에 대응하는 전하를 발생하고, 소정의 클록신호에 따라 동작하는 수직CCD 및 수평CCD가 상기 포토다이오드에 축적된 전하를 차례대로 전송함으로써, 상기 마이크로렌즈로 들어오는 빛을 통해 영상정보를 획득한다.The solid-state imaging device completed through such a process is the same as the conventional solid-state imaging device, when the light coming through the microlens and the color filter is focused on the photodiode, the photodiode generates a charge corresponding to the light, and the predetermined The vertical CCD and the horizontal CCD, which operate according to the clock signal of, transfer the charge accumulated in the photodiode in order, thereby acquiring image information through light entering the microlens.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 고체촬상소자의 제조방법은 육면체형 마이크로렌즈패턴의 표면에 형성된 경화층에 의하여 레지스트패턴의 형성 및 제거공정에 의한 오염을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 경화층이 형성된 육면체형 마이크로렌즈패턴를 리플로우시켜 마이크로렌즈를 완성함으로써, 상기 웨트스트립 공정으로 발생하는 육면체형 마이크로렌즈패턴의 표면 손상을 보상하면서도 그 마이크로렌즈를 균일하게 형성할 수 있는 효과가 있다.As described above, the manufacturing method of the solid state image pickup device according to the present invention can not only prevent contamination by the formation and removal of the resist pattern by the hardened layer formed on the surface of the hexahedral microlens pattern, and the hardened layer. By reflowing the formed hexahedral microlens pattern to complete the microlens, it is possible to uniformly form the microlens while compensating for surface damage of the hexahedral microlens pattern generated by the wet strip process.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
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Payment date: 20050422 Year of fee payment: 7 |
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