KR100293719B1 - 단파장 빛에 대한 광투과를 개선한 이미지센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 단파장 빛 또는 어느 특정 빛에 대한 광 투과를 선택적으로 증대시킨 이미지센서 제조방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위한 본 발명의 이미지센서 제조방법은, 소자가 형성된 기판 상에 소자보호를 위한 보호막으로서 산화막과 질화막을 적층하는 제1단계; 3원색 칼라필터어레이중 적어도 어느 하나의 칼라필터가 형성될 부위의 상기 질화막을 선택적으로 식각하는 제2단계; 및 상기 제2단계가 완료된 기판 상에 상기 3원색 칼라필터 어레이를 형성하는 제3단계를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로, 특히 단파장의 빛에 대한 광투과율을 개선한 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
칼라 구현을 위한 이미지센서는 통상 칼라필터어레이(CFA : Color Filter Array)를 가지며, 이러한 CFA 이미지센서는 최근에 상용화되기 시작한 반도체소자로 디지털 이미지 프로세싱 기술에 중요한 소자이다.
도1은 종래의 CFA 이미지센서에 대한 개략적인 단면도이다. 도1을 참조하면, 이미지센서의 단위화소 부분(100)과 패드 오픈(107)이 수행되는 부분(150)이 함께 도시되어 있으며, 금속배선(101)이 완료된 기판 상에 보호막으로서 산화막(103)과 질화막(104)이 적층되어 있고, 이 보호막이 선택적으로 식각되어 패드오픈부(107)가 형성되어 있으며, 이어진 공정에 의해 칼라필터(106a)가 형성된 상태이다. 도1에서는 하나의 단위화소만이 나타나 있기 때문에 통상 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 칼라필터가 어레이되는 칼라필터어레이중에서 어느한 칼라필터(106a)만이 도시된 것이다. 한편, 금속배선(101)은 잘 알려진 바와 같이 그 표면에 예컨대 티타늄질화막과 같은 비반사층(102)을 약 300Å의 두께로 구비할 수도 있다. 금속배선(101)의 하부 구조, 특히 베리드포토다이오드(BPD), 트랜스퍼게이트, 리셋게이트, 드라이버게이트, 및 셀렉트게이트 등으로 구성되는 단위화소의 구조를 제조하는 방법은 본 출원인에 의해 지난 1998년 2월 28일자에 출원된(출원번호 : 98-6687) 바 있으므로 그의 설명은 생략하기로 한다.
도1을 참조하여, 칼라필터어레이공정을 좀더 구체적으로 살펴보면, 패드오픈(107)이 완료된 기판 상에 예컨대 염색된 감광막(Dyed Photoresistor)과 같은 칼라필터 물질(106)을 도포하고, 노광 및 현상하여 단위화소의 포토다이오드(BPD) 상부지역에만 칼라필터(106a)를 남기게 된다. 한편, 통상 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 칼라필터가 어레이되는 칼라필터어레이는 이러한 포토리소그라피 공정을 반복적으로 실시하여 구현하게 된다.
한편, 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)중에서 블루 빛은 단파장이기 때문에, 소자에 입사될 때 다른색보다 간섭효과를 더 나타내게 되고 굴절도 많이 되어 포토다이오드에 도달하는 광자(PHOTON)의 수가 적게 된다. 이로 인해 블루에 대응되는 포토다이오드의 광감도가 다른색의 포토다이오드보다 상대적으로 떨어지게 된다. 그러므로 이미지센서가 자연색을 구현하는데에 저해 요인이 된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로써, 단파장 빛 또는 어느 특정 빛에 대한 광 투과를 선택적으로 증대시킨 이미지센서 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
도1은 종래기술에 따른 이미지센서 단면도,
도2a 내지 도2d는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
103 : 산화막 104 : 질화막
106 : 칼라필터 107 : 패드 오픈부
108 : 질화막이 식각된 요부 109 : 패킹용 산화막
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지센서 제조방법은, 소자가 형성된 기판 상에 소자보호를 위한 보호막으로서 산화막과 질화막을 적층하는 제1단계; 3원색 칼라필터어레이중 적어도 어느 하나의 칼라필터가 형성될 부위의 상기 질화막을 선택적으로 식각하는 제2단계; 및 상기 제2단계가 완료된 기판 상에 상기 3원색 칼라필터 어레이를 형성하는 제3단계를 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 종래기술과 동일한 구성요소에 대해서는 동일 도면부호를 인용하였다.
도2a 내지 도2d는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정도로서, CMOS 이미지센서에 적용되는 예를 보여주고 있다. 도면에는 이미지센서의 단위화소 부분(100)과 패드 오픈이 수행되는 부분(150)이 함께 도시되어 있다.
먼저, 도2a를 참조하면, 통상의 방법에 의해 금속배선(101)이 완료된 기판 상에 보호막으로서 산화막(103)과 질화막(104)이 적층되어 있다. 산화막(103)은 PECVD방법을 이용하여 3,000Å 정도의 두께로 증착하고 질화막은 5,000Å 정도의 두께로 증착한다. 금속배선(101)의 하부 구조, 특히 베리드포토다이오드(BPD), 트랜스퍼게이트, 리셋게이트, 드라이버게이트, 및 셀렉트게이트 등으로 구성되는 단위화소의 구조 및 그 밖의 다른 소자들은 본 출원인에 의해 지난 1998년 2월 28일자에 출원된(출원번호 : 98-6687) 바 있는 "이미지센서 제조방법"에서 상세히 언급하였기 때문에 여기서 그 설명은 생략하기로 한다.
이어서, 도2b를 참조하면, 예컨대 블루 화소와 같은 원하는 특정 화소의 칼라필터 마스크(레티클)를 사용한 리소그라피 공정으로 굴절률이 큰 질화막(104)을 식각한다. 통상 칼라필터 물질로 음성 포토레지스트(Negative PR)를 사용하고 있으므로, 양성 포토레지스트(Positive PR)를 사용하여 리소그라피 공정을 수행한다. 구체적으로 언급하면, 양성 포토레지스트(Positive PR)를 도포하고 특정 화소의 마스크(레티클)를 사용하여 노광 및 현상하여 포토레지스트 패턴을 형성한 다음, 이를 식각마스크로하여 질화막(104)을 식각하고 포토레지스트 패턴을 제거한다. 그러면 이후에 특정 화소의 칼라필터를 패터닝하게되면 상기 질화막이 제거된 요부(108)에 칼라필터가 패터닝되게 될 것이다. 다시 언급하면 파란색 화소위의 보호막을 제거하려면 양성감광막을 사용하여 파란색 칼라필터의 마스크를 사용하여 리소그라피 공정을 수행하고, 다른색 화소위의 보호막을 제거하고자 하면 이와 같이 그 색의 칼라필터 마스크를 사용하여 식각을 하기 위한 리소그라피공정을 수행하면 된다. 여기서, 리소그라피공정이라 함은 포토레지스트 도포, 마스크를 사용한 노광 및 현상, 그리고 하부층 식각 등 일련의 패턴형성 공정을 의미한다.
이어서, 도2c에 도시된 바와 같이, 플라즈마화학기상증착(PECVD) 방법으로 산화막(109)을 증착한다. 이 산화막(108)은 이후 칼라필터 마스크 작업시 마스크 정렬(Align) 작업에 도움을 주기 위한 것이다. 즉, 앞서 언급한 질화막 식각시 사용한 마스크를 다시 정렬시키기가 쉽지 않기 때문이다. 이러한 역할을 하는 박막을 소위 패킹(Packing) 박막이라고 한다. 계속해서, 리소그라피 공정에 의해 패드 오픈부(107)를 형성한다.
이어서, 도2d에 도시된 바와 같이, 특정 화소의 칼라필터 물질을 도포하고 앞서 언급한 마스크를 사용하여 노광하고 현상하여 칼라필터(106)를 완성한다.
결국, 이 특정 화소 상부에는 보호막으로 증착되어 있던 굴절률이 큰 질화막이 제거되어 있는 상태이기 때문에, 선택적으로 원하는 색깔의 화소들의 광감도를 증가시킬 수 있다. 만약, 블루 칼라필터 지역의 질화막이 선택적으로 제거되었다면, 단파장인 블루에 대한 빛 투과도가 증대되어 블루 칼라에 대한 해상도가 증대될 것이다.
또한, 고객의 색선호도에 맞추어 색조(Tone)가 나오게 이미지센서를 제조할 수 있다. 예를 들면, 중남미는 빨간색조의 화상을 좋아하기 때문에 빨간 화소 상부지역의 질화막을 선택식각하여 전체 배경 색조가 빨갛게 한다. 또, 유럽계는 초록색조를 선호하기에 초록 화소의 질화막을 선택 식각하여 이미지센서를 제조하면 유럽계 고객의 기호에 맞출 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 3원색 칼라필터중에서 어느한 칼라필터가 형성될 부위에서 질화막이 선택적으로 식각되도록 하였으나, 하나가 아닌 두 개의 칼라필터 지역에서 질화막이 제거되도록 공정을 진행할 수도 있다. 이렇듯, 본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명은 원하는 특정 화소의 칼라에 대한 빛 투과율을 선택적으로 증대시키므로써 사용자의 기호에 맞춰 칼라를 구현할 수 있으며, 특히 단파장 블루에 대한 광 투과율을 향상시킬 수 있다.
Claims (4)
- 이미지센서 제조방법에 있어서,소자가 형성된 기판 상에 소자보호를 위한 보호막으로서 산화막과 질화막을 적층하는 제1단계;3원색 칼라필터어레이중 적어도 어느 하나의 칼라필터가 형성될 부위의 상기 질화막을 선택적으로 식각하는 제2단계; 및상기 제2단계가 완료된 기판 상에 상기 3원색 칼라필터 어레이를 형성하는 제3단계를 포함하여 이루어진 이미지센서 제조방법.
- 제1항에 있어서,상기 칼라필터 물질은 음성 포토레지스트이며,상기 제2단계는 양성 포토레지스트와 칼라필터 마스크를 사용한 리소그라피 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서,상기 칼라필터 어레이를 형성하기 위한 마스크 공정시 그 정렬을 위하여 상기 제2단계가 완료된 기판 상에 패킹층을 형성하는 제4단계를 더 포함하여 이루어진 이미지센서 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 패킹층은 산화막임을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
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