KR100282439B1 - Manufacturing Method of Solid State Imaging Device - Google Patents
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Abstract
본 발명은 칼라필터층을 형성하는데 적당한 고체 촬상 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 포토 다이오드 영역들을 형성하는 단계와, 상기 포토 다이오드 영역들 사이에 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들을 형성하는 단계와, 상기 포토 다이오드 영역들 및 전하 전송 영역들의 전면에 제 1 평탄층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 평탄층상에 상기 포토 다이오드 영역과 대응하게 일정한 간격을 갖는 제 1, 제 2 칼라필터층을 형성하는 단계와, 상기 제 1, 제 2 칼라필터층을 포함한 전면에 가염성 레지스트층을 도포하고 제 3 칼라 염색액으로 염색하는 단계와, 상기 가염성 레지스트층을 포함한 전면 식각공정을 진행하여 상기 제 1, 제 2 칼라필터층 사이에 제 3 칼라필터층을 형성하는 단계와, 상기 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층을 포함한 전면에 제 2 평탄층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 평탄층상에 상기 포토 다이오드 영역과 대응하게 빛의 집광하는 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device suitable for forming a color filter layer, the method comprising: forming photodiode regions for generating an image charge by incident light; Forming charge transfer regions for transmitting, forming a first flat layer on the front surface of the photo diode regions and the charge transfer regions, and having a predetermined spacing corresponding to the photo diode region on the first flat layer Forming a first and a second color filter layer, applying a salt resistant resist layer to the entire surface including the first and second color filter layers, and dyeing with a third color dye solution, and including the salt resist layer Forming a third color filter layer between the first and second color filter layers by performing an entire surface etching process; And forming a second flat layer on the entire surface including the first, second, and third color filter layers, and forming a micro lens for condensing light corresponding to the photodiode region on the second flat layer. It is characterized by.
Description
본 발명은 고체 촬상 소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히 칼라필터층을 형성하는데 적당한 고체 촬상 소자의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state imaging device, and more particularly to a method for manufacturing a solid-state imaging device suitable for forming a color filter layer.
일반적으로 고체 촬상 소자는 광전 변환 소자와 전하 결합 소자를 사용하여 피사체를 촬상하여 전기적인 신호로 출력하는 장치를 말한다.In general, a solid-state imaging device refers to a device that photographs a subject using an photoelectric conversion device and a charge coupling device to output an electrical signal.
전하 결합 소자는 마이크로렌즈를 통하여 칼라필터층을 거처 광전 변화 소자(포토다이오드)에서 생성되어진 신호 전하를 기판내에서 전위의 변동을 이용하여 특정 방향으로 전송하는데 사용된다.The charge coupling device is used to transfer signal charges generated in the photoelectric change device (photodiode) via a color filter layer through a microlens in a specific direction by using a change of potential in the substrate.
고체 촬상 소자는 복수개의 광전 변환 영역과, 그 광전 변환 영역들의 사이에 구성되어 상기의 광전 변환 영역에서 생성되어진 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)과, 상기 수직 전하 전송 영역에 의해 수직 방향으로 전송된 전하를 다시 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(HCCD)과, 그리고 상기 수평 전송된 전하를 센싱하고 증폭하여 주변 회로로 출력하는 플로우팅 디퓨전 영역으로 크게 구성된다.The solid-state imaging device includes a plurality of photoelectric conversion regions, a vertical charge transfer region (VCCD) configured between the photoelectric conversion regions, and configured to transfer charges generated in the photoelectric conversion regions in a vertical direction, and to the vertical charge transfer region. And a horizontal charge transfer region HCCD for transferring the charges transferred in the vertical direction back to the horizontal direction, and a floating diffusion region for sensing, amplifying, and outputting the horizontally transferred charges to a peripheral circuit.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.1A to 1D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional solid-state imaging device.
도 1a에 도시한 바와 같이, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)(12)들과 상기 포토 다이오드 영역(12)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)(13)들 그리고 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(11)상에 제 1 평탄층(14)을 형성한다.As shown in FIG. 1A, a plurality of photodiode regions (PDs) 12 for converting an image signal of light into an electrical signal and image charges generated in the photodiode regions 12 are vertically aligned. On the monochrome solid-state imaging device 11 having vertical charge transfer regions (VCCDs) 13 to transmit and horizontal charge transfer regions (not shown) to transfer image charges transferred in the vertical direction in the horizontal direction. The first flattened layer 14 is formed on the substrate.
이어, 도 1b에 도시한 바와 같이, 각각의 포토 다이오드 영역(12)들의 상측 제 1 평탄층(14)상에 선택적으로 대응되어 형성되는 각각의 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(15)(16)(17)들을 차례로 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, each of the first, second, and third color filter layers 15 that are selectively formed on the upper first flat layer 14 of each photodiode region 12. (16) (17) are formed in sequence.
이때, 칼라필터층들은 가염성 레지스트층을 도포 및 패터닝하고 패터닝되어진 가염성 레지스트층을 염색 및 고착하는 공정을 3회 반복하여 제 1 평탄층(14)위에 제 1 칼라필터층(15), 제 2 칼라필터층(16), 제 3 칼라필터층(17)을 차례로 형성한다.In this case, the color filter layers may be coated and patterned on the first flat layer 14 by repeating the process of applying and patterning the salt resist layer and dyeing and fixing the patterned salt layer. The filter layer 16 and the third color filter layer 17 are sequentially formed.
한편, 칼라필터층을 형성할 때 메인 셀(Main Cell) 가장자리는 빛에 의한 노이즈(Noise)전하 발생을 억제하기 위하여 칼라필터층이 동시에 형성되어 메인 셀 주변 회로를 둘러싸고 있다.Meanwhile, when the color filter layer is formed, the color filter layer is formed at the same time to surround the main cell peripheral circuit at the edge of the main cell to suppress the generation of noise charges due to light.
그리고 도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(15)(16)(17)을 포함하는 전면에 제 2 평탄층(18)을 형성한다.As shown in FIG. 1C, a second flat layer 18 is formed on the entire surface including the first, second, and third color filter layers 15, 16, and 17.
이어, 각각의 포토 다이오드 영역(12)에 일대일 대응하여 제 2 평탄층(18)상에 마이크로 렌즈층(19)을 형성한다.Subsequently, the microlens layer 19 is formed on the second flat layer 18 in a one-to-one correspondence with each photodiode region 12.
이어, 도 1d에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2 평탄층(14)(18)을 선택적으로 제거하여 패드(PAD)부분을 오픈 한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1D, the pad PAD is opened by selectively removing the first and second flat layers 14 and 18.
상기와 같은 공정을 포함하여 형성되는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 동작은 다음과 같다.The operation of the solid-state imaging device of the prior art formed by including the above steps is as follows.
고체 촬상 소자에 촬상 되는 빛은 마이크로 렌즈층(19)에 의해 집속되어 특정 파장의 빛만을 투과하는 각각의 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(15)(16)(17)들을 통과하여 대응되는 포토 다이오드 영역(12)으로 입사된다.The light picked up by the solid-state image sensor is focused by the microlens layer 19 and passes through the first, second, and third color filter layers 15, 16, 17 that transmit only light of a specific wavelength. Incident to the photodiode region 12.
상기 입사되어진 빛은 포토 다이오드 영역(12)에서 전기적인 신호로 변환되어 고체 촬상 소자의 수평, 수직 전하 전송 영역상에 구성되는 게이트들에 인가되는 클럭신호에 의해 수직 방향, 수평 방향으로 전송되어 수평 전하 전송 영역의 끝단의 플로우팅 디퓨전(Floating Diffusion) 영역(도면에 도시되지 않음)에서 센싱 및 증폭되어 주변회로로 전송된다.The incident light is converted into an electrical signal in the photodiode region 12 and transmitted in a vertical direction and a horizontal direction by a clock signal applied to gates configured on the horizontal and vertical charge transfer regions of the solid-state imaging device. In the floating diffusion region (not shown) at the end of the charge transfer region, it is sensed and amplified and transferred to the peripheral circuit.
그러나 상기와 같은 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.However, in the conventional method for manufacturing a solid-state imaging device as described above has the following problems.
즉, 칼라필터층을 제조할 때 포토공정에 의한 칼라패턴 형성 및 염색 공정을 3회 반복하여 제조함으로써 매번 포토(Photo)공정에 있어서 정교한 얼라이먼트(Alignment)가 요구된다.That is, when the color filter layer is manufactured, by precisely manufacturing the color pattern formation and dyeing process by the photo process three times, precise alignment is required in the photo process every time.
또한, 칼라필터층간 갭(Gap)이 있으면 백색광이 칼라필터층을 통과하지 않고 갭을 통과하여 플리커(Flicker)가 발생하고, 갭을 완벽하게 없애기에는 혼층의 위험이 존재한다.In addition, if there is a gap between the color filter layers, white light does not pass through the color filter layer and flickers, and there is a risk of mixed layer to completely eliminate the gap.
또한, 포토 공정에 이해 현상불량인 시미, 무라(현상액의 불균일성에 의한 얼룩)이나 스컴(Scum)등이 발생한다.In addition, in the photo process, undeveloped defects such as shimi, mura (unevenness due to non-uniformity of developer), scum, and the like occur.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 제 3 칼라필터층을 형성할 때 포토공정 없이 자동적으로 얼라인되게 형성함으로써 공정을 단순화시킴과 동시에 갭의 발생을 방지하여 백색광이 칼라필터층으로 유입되는 플리커 현상을 제거할 수 있도록 한 고체 촬상 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, and when the third color filter layer is formed to be automatically aligned without the photo process to simplify the process and prevent the occurrence of gaps, white light flows into the color filter layer. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a solid-state imaging device capable of eliminating the flicker phenomenon.
도 1a 내지 도 1e는 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도1A to 1E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a conventional solid-state imaging device.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도2A to 2F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for main parts of the drawings
21 : 흑백 고체 촬상 소자 22 : 포토 다이오드 영역21: monochrome solid-state imaging device 22: photodiode region
23 : 수직 전하 전송 영역 24 : 제 1 평탄층23 vertical charge transfer region 24 the first flat layer
25 : 제 1 칼라필터층 26 : 제 2 칼라필터층25: first color filter layer 26: second color filter layer
27 : 가염성 레지스트층 27a : 제 3 칼라필터층27: salt resist layer 27a: third color filter layer
28 : 제 2 평탄층 29 : 마이크로 렌즈층28: second flat layer 29: micro lens layer
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법은 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 포토 다이오드 영역들을 형성하는 단계와, 상기 포토 다이오드 영역들 사이에 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들을 형성하는 단계와, 상기 포토 다이오드 영역들 및 전하 전송 영역들의 전면에 제 1 평탄층을 형성하는 단계와, 상기 제 1 평탄층상에 상기 포토 다이오드 영역과 대응하게 일정한 간격을 갖는 제 1, 제 2 칼라필터층을 형성하는 단계와, 상기 제 1, 제 2 칼라필터층을 포함한 전면에 가염성 레지스트층을 도포하고 제 3 칼라 염색액으로 염색하는 단계와, 상기 가염성 레지스트층을 포함한 전면 식각공정을 진행하여 상기 제 1, 제 2 칼라필터층 사이에 제 3 칼라필터층을 형성하는 단계와, 상기 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층을 포함한 전면에 제 2 평탄층을 형성하는 단계와, 상기 제 2 평탄층상에 상기 포토 다이오드 영역과 대응하게 빛의 집광하는 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.In accordance with an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a solid-state imaging device, the method comprising: forming photodiode regions for generating image charges by incident light, and transferring image charges in one direction between the photodiode regions; Forming charge transfer regions for transmitting, forming a first flat layer on the front surface of the photo diode regions and the charge transfer regions, and having a predetermined spacing corresponding to the photo diode region on the first flat layer Forming a first and a second color filter layer, applying a salt resistant resist layer to the entire surface including the first and second color filter layers, and dyeing with a third color dye solution, and including the salt resist layer Forming a third color filter layer between the first and second color filter layers by performing an entire surface etching process; And forming a second flat layer on the entire surface including the third color filter layer, and forming a micro lens for condensing light corresponding to the photodiode region on the second flat layer. .
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention with reference to the accompanying drawings in detail as follows.
도 2a 내지 도 2f는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.2A to 2F are process cross-sectional views showing a method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention.
도 2a에 도시한 바와 같이, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)(22)들과 상기 포토 다이오드 영역(22)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)(23)들 그리고 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(21)상에 제 1 평탄층(24)을 형성한다.As shown in FIG. 2A, a plurality of photodiode regions (PD) 22 for converting an image signal of light into an electrical signal and image charges generated in the photodiode regions 22 are vertically aligned. On a monochrome solid-state imaging device 21 having vertical charge transfer regions (VCCDs) 23 for transmitting and a horizontal charge transfer region (not shown) for transferring image charges transferred in the vertical direction in the horizontal direction. The first flattened layer 24 is formed on the substrate.
도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 제 1 평탄층(24)상에 일정한 간격을 갖고 상기 포토 다이오드 영역(22)에 대응하는 제 1, 제 2 칼라필터층(25)(26)을 형성한다.As shown in FIG. 2B, first and second color filter layers 25 and 26 corresponding to the photodiode region 22 are formed at regular intervals on the first flat layer 24.
여기서 상기 제 1, 제 2 칼라필터층(25)(26)은 상기 제 1 평탄층(24)상에 가염성 레지스트층을 도포한 후 패터닝하여 염색하는 공정을 2회 반복하여 제 1 평탄층(24)상에 제 1 칼라필터층(25)과 제 2 칼라필터층(26)을 차례로 형성한다.In this case, the first and second color filter layers 25 and 26 are applied to the first flat layer 24 and the patterning and dyeing process of the salt resist layer is repeated twice. ), The first color filter layer 25 and the second color filter layer 26 are sequentially formed.
도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2 칼라필터층(25)(26)을 포함한 전면에 가염성 레지스트층(27)을 도포하고, 제 3 칼라 염색액으로 염색한다.As shown in Fig. 2C, the salt resistant resist layer 27 is applied to the entire surface including the first and second color filter layers 25 and 26 and dyed with a third color dye solution.
도 2d에 도시한 바와 같이, 전면식각 공정을 실시하여 상기 가염성 레지스트층(27)을 표면으로부터 선택적으로 제거하여 상기 제 1, 제 2 칼라필터층(25)(26)의 사이에 제 3 칼라필터층(27a)을 형성한다.As shown in FIG. 2D, a third color filter layer is disposed between the first and second color filter layers 25 and 26 by selectively removing the saltable resist layer 27 from the surface by performing an entire surface etching process. (27a) is formed.
여기서 상기 제 3 칼라필터층(27a)을 형성하기 위해 전면식각 공정을 실시할 때 상기 제 1, 제 2 칼라필터층(25)(26)의 표면도 소정두께만큼 제거된다.In this case, when the entire surface etching process is performed to form the third color filter layer 27a, the surfaces of the first and second color filter layers 25 and 26 are also removed by a predetermined thickness.
한편, "A" 부분은 제 3 칼라필터층(27a)을 형성할 때 가염성 레지스트층(27)이 표면으로부터 제거된 두께이고, "B"는 제 1, 2 칼라 필턴층(25)(26)의 표면이 제거된 두께이다.On the other hand, part "A" is the thickness where the salt-resistant resist layer 27 is removed from the surface when the third color filter layer 27a is formed, and "B" is the first and second color filterton layers 25 and 26. The thickness of the surface is removed.
그리고 도 2e에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(25)(26)(27a)을 포함하는 전면에 제 2 평탄층(28)을 형성한다.As shown in FIG. 2E, the second flat layer 28 is formed on the entire surface including the first, second, and third color filter layers 25, 26, 27a.
이어, 각각의 포토 다이오드 영역(22)에 일대일 대응하여 제 2 평탄층(28)상에 마이크로 렌즈층(29)을 형성한다.Subsequently, the microlens layer 29 is formed on the second flat layer 28 in one-to-one correspondence with each photodiode region 22.
이어, 도 2f에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2 평탄층(24)(28)과 가염성 레지스트층(27)을 선택적으로 제거하여 패드(PAD)부분을 오픈 한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2F, the pads PAD are opened by selectively removing the first and second flat layers 24 and 28 and the salt resist layer 27.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법에 있어서 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the manufacturing method of the solid-state imaging device according to the present invention has the following effects.
첫째, 제 3 칼라필터층을 형성할 때 포토공정을 생략하고 전면 코팅(Coating)의 의해서도 자동적으로 정확히 얼라인되게 형성할 수 있다.First, when the third color filter layer is formed, the photo process may be omitted, and the surface may be automatically and accurately aligned even by coating.
둘째, 칼라필터층간의 갭을 완벽하게 제거함으로써 플리커 현상을 제거할 수 있다.Second, the flicker phenomenon can be eliminated by completely removing the gap between the color filter layers.
셋째, 포토 공정시 현상의 불균일성에 의해 발생하는 시미, 무라를 전면 식각을 행함으로써 제거하여 화상 불량 현상을 제거할 수 있다.Third, image defects can be removed by eliminating similar and mura caused by the entire surface etching caused by the unevenness of the phenomenon during the photo process.
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| KR (1) | KR100282439B1 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100399065B1 (en) * | 2000-12-08 | 2003-09-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for forming image sensor capable of improving light sensitivity |
-
1998
- 1998-12-18 KR KR1019980056113A patent/KR100282439B1/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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