KR100358195B1

KR100358195B1 - 고체촬상장치 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100358195B1
Application number: KR1020000065420A
Authority: KR
Inventors: 후루미야마사유키
Original assignee: 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 2000-11-04
Publication date: 2002-10-25
Also published as: JP2001135806A; KR20010060260A; US6667499B1; JP3296345B2

Abstract

고체촬상장치는 반도체기판(101), 절연막(115), 전극/배선(116), 차광막(117), 평탄화막(120, 122), 마이크로렌즈(119) 및 막두께측정패턴(141)을 포함한다. 기판은 포토다이오드들(103)을 구비하는 소자들이 형성된 촬상영역 및 막두께측정을 위한 모니터영역(123, 124)을 갖는다. 절연막(115)이 전체 기판표면상에 형성된다. 전극/배선(116)은 기판상의 촬상영역에 절연막(115)을 개재하여 선택적으로 형성된다. 포토다이오드에 대응하는 개구를 갖는 차광막(117)은 전극/배선상의 촬상영역에 절연막을 개재하여 형성된다. 평탄화막(120)은 차광막 및 절연막상의 촬상영역에 형성된다. 마이크로렌즈는 평탄화막상에 포토다이오드 및 개구에 대응하게 형성된다. 모니터영역에 형성된 막두께측정패턴(141)은 절연막, 전극/배선, 차광막 및 평탄화막으로 형성된 제1다층구조를 갖는다. 이 장치의 제조방법도 개시된다. 이러한 본 발명에 의하면, 평탄화막이, 기판의 전체표면에 형성된 절연막상에 형성되므로, 모니터영역에 형성된 평탄화막의 막두께는 촬상영역에 형성된 평탄화막의 막두께와 동일하게 된다. 그래서, 온칩마이크로렌즈의 평탄화막의 막두께는 정확히 측정될 수 있다.

Description

고체촬상장치 및 그 제조방법{Solid-state image sensing device and method of manufacturing the same}

본 발명은 고체촬상장치를 위한 온칩(on-chip) 마이크로렌즈에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 촬상부의 마이크로렌즈의 평탄화막의 막두께가 설계된 대로 형성되는지 여부를 점검할 수 있게 하는 고체촬상장치 및 그 제조방법에 관한 것이다.

고체촬상장치들의 개발은 비데오카메라들 뿐 아니라 개인용컴퓨터 비데오카메라들의 영상입력카메라들에 대해 한창 행해지고 있다. 고체촬상장치들이 대중화됨에 따라, 요구되는 성능이 더 높아지고, 화소수의 증가 및 소형화가 개발에 필수적인 당면과제들이 된다. 예를 들면, 근년에, 대중화되고 있는 디지털스틸카메라의 경우, 화소들의 수가 330,000 화소들(640도트 ×480도트)에서 1,300,000 화소들(1,280도트×1,024도트)로 증가한다. 최근, 2,000,000 화소들을 갖는 디지털스틸카메라들이 이용가능하다. 330,000 화소카메라들의 소형화에 관한 한, 주류가 1/3인치포맷(대각선크기 5.5㎜)에서 1/4인치포맷(대각선크기 4㎜)으로 바뀌고 있다.

화소수의 증가 및 고체촬상장치들의 소형화로, 화소크기의 축소는 필연적이다. 전술한 330,000 화소카메라들의 경우, 화소크기는 약 1/3인치포맷에서는 화소의 측면 당 약 6.8㎛인 반면에, 약 1/4인치포맷에서는 화소의 측면 당 약 5.0㎛이다. 화소크기가 줄어들 때, 입사광의 량이 감소하여, 감도의 열화를 초래한다. 보다 상세하게는, 신호 대 노이즈(Signal-to-noise, S/N)비가 낮아지고, 화질이 나빠진다. 그래서, 축소된 화소크기를 갖더라도 감도를 높게 유지하는 방법이 문제가 된다. 이 문제를 해결하기 위해, 종래에는 온칩마이크로렌즈가 포토다이오드상에 형성된다.

온칩마이크로렌즈를 설명하기 전에, 종래의 선간전하결합장치(Interline charge coupled device, CCD)촬상장치가 설명될 것이다.

도 4는 일반적인 선간CCD촬상장치를 보여준다. CCD촬상장치는 장방형촬상영역(51), 장방형촬상영역(51)의 하측상의 행방향으로 연장하는 수평CCD(52), 및 수평CCD(52)의 한 단부에 연결된 출력부(전하검출부, 53)를 포함한다. 장방형촬상영역(51)에서, 광을 신호전하들로 광전변환하고 전하들을 저장하기 위한 복수개의 포토다이오드들(54)이 2차원매트릭스 형태로 배열된다. 신호전하들을 전송하기 위한 각 포토다이오드어레이에 인접하게 배열되면서 수직CCD(55)가 열방향으로 연장된다. 읽기영역(56)은 각 포토다이오드(54) 및 대응하는 수직CCD(55) 간에 형성되어 포토다이오드(54)로부터 수직CCD(55)로 신호전하들을 읽어낸다. 촬상영역(51)에서 전술한 구성요소들 이외의 영역은 소자분리영역(57)이다. 촬상영역(51), 수평CCD(52) 및 출력부(53) 이외의 부분은 필드영역(58)이다.

그런 CCD촬상장치에서, p형웰(2)이, 도 5a에 보여진 것처럼, 촬상부를 구성하는 n형기판(1)상에 형성된다. p형웰(2)에서는, 광전변환시 발생된 신호전하들을저장하기 위한 n형포토다이오드층(3), 전하들을 수직으로 전송하기 위한 n형수직CCD매립층(4), n형포토다이오드층(3)으로부터 수직CCD매립층(4)으로 전하들을 읽어내는 읽기영역(56), 및 소자분리영역으로서 역할을 하는 고농도p형불순물층(6)이 형성된다. 고농도p형불순물층(6)은 포토다이오드층(3) 및 수직CCD매립층(4)간의 소자분리영역 내와 포토다이오드층(3)의 표면상에 형성된다. p형수직CCD웰층(5)이 수직CCD매립층(4) 아래에 형성된다. 수직CCD전송전극(16)이 절연막(15)을 개재하여 수직CCD매립층(4)상에 형성된다. 포토다이오드층(3) 위에 개구(18)을 갖는 차광막(17)이 수직CCD매립층(4) 및 고농도p형불순물층(6)을 포함하는 반도체기판의 표면상에 형성된다.

평탄화막(20)이 절연막(15) 및 차광막(17) 상에 형성된다. 마이크로렌즈(19)가 평탄화막(20)상에 개구(18)에 대응하게 형성된다. 마이크로렌즈(19)는 광학적으로 입사광(21)을 개구(18)를 통해 포토다이오드층(3)상에 집광하는 볼록렌즈로서 작용하여, 광감도를 향상시킨다. 도 5a를 참조하면, 평탄화막(20)이 균일한 재료로부터 형성되었던 것처럼 도시된다.

칼라촬상장치의 경우, 소정의 색층(22)이, 도 5b에 보여진 것처럼, 평탄화막(20)에 화소단위로 형성된다. 색층(22)은 화소를 구성하는 포토다이오드층(3)상에 입사하는 광의 색을 추출한다. 즉, 평탄화막(20)은 항상 균일한 물질로 형성되지는 않으며, 예를 들어 평탄화막의 굴절률과 다른 굴절률을 갖는 내부렌즈 또는 색필터의 색층를 구비할 것이다. 개구(18)의 표면 및 마이크로렌즈(19)의 하면 간에 있으며, 광학적으로 투명하거나 특정한 색을 통과하고 색층(22)을 구비하는 층은 때때로 간단히 평탄화막(20)이라고 일컬어진다.

종래의 촬상장치의 제조방법은 도 6a 내지 도 6e를 참조하여 설명될 것이다. 우선, 도 6a에 보여진 것처럼, 일반적인 반도체제조공정에 의해, 전술한 p형웰(2), n형포토다이오드층(3), n형수직CCD매립층(4), p형수직CCD웰층(5) 및 고농도p형불순물층(6)이 촬상부를 구성하는 n형반도체기판(1)의 표면상에 형성된 다음, 절연막(15)이 전체 기판표면상에 형성된다. 다음, 도 6b에 보여진 것처럼, 수직CCD전송전극(16), 절연막(15), 차광막(17) 및 개구(18)가 절연막(15)상에 연속적으로 형성되어, 촬상장치의 기초구조를 완성한다. 도 6b에 보여진 구조는 기초구조 또는 기초패턴으로서 간주될 것이다.

온칩마이크로렌즈가 다음에 형성된다. 도 6c를 참조하면, 아크릴수지로 만들어진 평탄화막(20)이 반도체제조공정으로 형성된 촬상장치의 기초구조상에 형성(도포)된다. 단일CCD 컬러촬상장치의 경우, 소정의 색층(22)이 평탄화막(20)내에 화소단위로 삽입된다. 색층(22)으로서, 색소재료로 형성된 색층 또는 염료로 형성된 색층이 사용된다. 단일CCD 컬러장치와는 다른 촬상장치의 경우, 색층(22)이 없을 것이다. 색층(22)이 형성된 후 평탄성을 유지하기 위해, 평탄화막들이 복수의 횟수로 반복하여 형성(도포)될 것이다.

그 후, 도 6d에 보여진 것처럼, 수지패턴(9)이, 리소그래피를 사용하여 아크릴재료로 만들어진 수지를 패터닝함으로써, 개구(18)와 대응하게 평탄화막(20)상에 마이크로렌즈형성영역으로서 형성된다. 다음, 도 6e에 보여진 것처럼, 수지패턴(9)은 열리플로우를 사용하여 소정의 곡률을 갖는 볼록렌즈형상으로 가공되어, 마이크로렌즈(19)를 형성한다. 따라서, 촬상장치가 완성된다.

마이크로렌즈(19)는 그 목적을 위해 입사광(21)을 개구(18)에 완전히 집광하는 형태를 가져야 한다. 그래서, 마이크로렌즈(19)의 형성시, 평탄화막(20)의 막두께 및 마이크로렌즈(19)의 폭 및 두께(직경)가 광학적 시뮬레이션 등에 의해 미리 적절히 결정된다. 게다가, 제조공정에서, 평탄화막(20)의 막두께 또는 마이크로렌즈(19)의 높이에 대해서는, 도포된 아크릴수지의 막두께를 모니터하고, 예를 들면, 다른 반도체웨이퍼기판 또는 유리기판을 사용하여 막두께가 적당한가를 확인하면서 형성되어진다. 끝으로, 마이크로렌즈(19)의 볼록렌즈면 형성시, 그 표면은 적당한 온도와 시간관리하의 리플로우에 의해 형성된다.

그런 촬상장치의 제조공정에서, 마이크로렌즈를 위한 평탄화막의 막두께는 다음 방식으로 모니터된다. 우선, 평탄화막(20)을 촬상장치의 기초구조를 갖는 반도체웨이퍼기판상에 도포하기 전에, 평탄화막을 위한 수지가 기초구조를 갖지 않는 모니터기판으로 일컬어지는 반도체웨이퍼기판 또는 유리기판상에 도포된다. 다음, 도포된 수지의 막두께는 탐침을 사용하는 단차계량기(step meter)로 기판으로부터 단차를 측정함으로써 모니터된다.

그러나, 평탄화막은 통상 1회 도포공정에 의해 형성될 수 없고, 수지도포가 복수 횟수 수행될 필요가 있다. 보다 구체적으로, 포토다이오드형성부에서 큰 오목부(recess)에 대해, 수지는 오목부를 채우도록 패터닝된다. 또, 기초구조의 배선들을 고르게 하기 위해, 수지가 복수의 횟수로 도포된다. 게다가, 색필터를 형성하기 위해, 막두께는 색마다 약간씩 변경된다. 이 때문에, 모니터기판상의 막두께를 각 수지도포공정마다 모니터하여 평탄화막의 최종 막두께를 모티터하고자 할 때조차, 촬상장치기판상에 형성된 실제의 평탄화막두께는, 모니터기판상의 평탄화막의 막두께와는 다르게 되어, 모니터의 신뢰도를 낮춘다.

결과적인 평탄화막의 막두께가 설계값에서 벗어난다면, 평탄화막은 마이크로렌즈(볼록렌즈)가 형성되기 전에 제거되고 재형성된다. 그러나, 평탄화막의 모니터된 막두께의 신뢰도가 낮으므로, 막두께 에러가 인식되지 않을 수도 있다. 이 경우, 평탄화막의 막두께에러는 마이크로렌즈가 최종 제품으로 형성될 때까지 결정되지 않고, 전기광학적 특성들의 에러들은 촬상장치의 실제 구동검사에 의해 검출된다.

촬상장치의 실제구동검사는 칩단위로 수행되고, 검사시험은 시간을 낭비한다. 이 때문에, 마이크로렌즈에러가 이 검사공정에서 처음으로 인식될 때, 제조공정의 총처리시간(Turn-Around-Time, TAT)은 지금까지 방대한 시험시간이 소비되었기 때문에 제조공정에서 큰 손실을 초래한다.

본 발명의 목적은 마이크로렌즈를 위한 평탄화막의 막두께를 정확하게 모니터링할 수 있는 고체촬상장치 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 전술한 목적을 달성하기 위해, 복수개의 광전변환소자들을 포함한 소자들이 형성되는 촬상영역 및 막두께측정을 위한 모니터영역을 갖는 반도체기판; 반도체기판의 전체 표면상에 형성된 절연막; 반도체기판상의 촬상영역에 절연막을 개재하여 선택적으로 형성된 전극/배선; 광전변환소자에 대응하는 개구를가지며, 전극/배선상의 촬상영역에 절연막을 개재하여 형성되는 차광막; 차광막 및 절연막상의 촬상영역에 형성된 평탄화막; 평탄화막상에 광전변환소자 및 차광막의 개구에 대응하게 형성된 마이크로렌즈; 및 모니터영역에 형성되며, 절연막, 전극/배선, 차광막 및 평탄화막으로 형성된 제1다층구조를 구비하는 막두께측정패턴을 포함하는 고체촬상장치를 제공하는 것이다.

도 1a는 본 발명의 제1실시예에 따른 촬상장치의 평탄화막의 막두께측정패턴을 보여주는 평면도이고, 도 1b는 도 1a의 선 I-I을 따라 절취된 단면도;

도 2a는 본 발명의 제2실시예에 따른 촬상장치의 평탄화막의 막두께측정패턴을 보여주는 평면도이고, 도 2b는 도 2a의 선 Ⅱ-Ⅱ을 따라 절취된 단면도;

도 3a 내지 도 3g는 도 1a 및 도 1b에 보여진 막두께측정패턴을 갖는 촬상장치를 제조하는 단계들을 보여주는 단면도들;

도 4는 선간CCD촬상장치를 보여주는 평면도;

도 5a 및 도 5b는 도 4의 선 Ⅲ-Ⅲ을 따라 절취된 단면도들; 및

도 6a 내지 도 6e는 마이크로렌즈를 갖는 종래의 CCD촬상장치의 제조방법을 보여주는 단면도들.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101 : 반도체기판 102, 105 : 웰

103 : 광전변환소자 106 : 불순물층

115 : 절연막 116 : 전극/배선

117 : 차광막 119 : 마이크로렌즈

120, 120a-120c : 평탄화막 122 : 색층

131, 141, 142 : 막두께측정패턴

본 발명은 첨부한 도면들을 참조하여 이하 상세히 설명될 것이다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명의 제1실시예에 따른 촬상장치의 마이크로렌즈를 위한 평탄화막의 막두께측정패턴을 보여준다. 도 1a는 막두께측정패턴을 구성하는 절연막 및 평탄화막 간의 평면위치관계를 보여준다.

도 1a를 참조하면, 막두께측정패턴(131)은 촬상영역, 수평CCD 및 출력부(전하검출부)와는 다른 필드영역(158)에 형성된다. 필드영역(158)은 두꺼운 산화막을 갖는 부분만을 항상 가리키는 것을 아니며, 얇은 산화막을 갖는 부분일 수도 있다. 영역(123)에 형성된 막두께측정패턴(131)은 촬상부의 기초부분과 동일한 기초부분(기초패턴)을 갖는다. 보다 상세하게는, 도 1b에 보여진 것처럼, 촬상부의 구조와 동일한 구조, 즉 폴리실리콘으로 형성된 수직CCD전송전극(116), 층간절연막(115) 및 금속막으로 형성된 차광막(117)이 영역(123)에 형성된다. 촬상부의 평탄화막과 유사한 평탄화막(120)이 기초부상에 형성된다. 컬러촬상장치의 경우, 색층(122) 및 평탄화막(120)이 평탄화막(120)으로 형성된다.

촬상부의 평탄화막 및 색층과 동일한 평탄화막(120) 및 색층(122)이영역(123)에서 촬상부의 기초패턴과 동일한 기초패턴상에 형성되므로, 막두께측정패턴(131)에 형성된 평탄화막(120)의 막두께는 촬상부의 평탄화막의 막두께와 동일하다. 이런 이유로, 막두께측정패턴(131)에서의 평탄화막(120)의 막두께가 측정될 때, 촬상부의 평탄화막의 막두께가 정확하게 모니터될 수 있다.

평탄화막(120)의 막두께를 측정하기 위해, 탐침을 갖는 막두께계측기가 사용된다. 측정을 위해, 막두께계측기를 위한 기준높이가 필요하다. 이 때문에, 기초패턴 및 평탄화막(120)중의 어느 것도 갖지 않은 영역(124)이 막두께측정패턴(141)이 형성된 평탄화막(120) 주위에 부분적으로 형성된다. 영역(124)은 다음 방식으로 형성된다. 마이크로렌즈가 촬상부의 평탄화막상에 형성된 후, 막두께측정패턴(131)주위의 영역은 본딩패드상의 수지를 제거하는 식각공정에 의해 부분적으로 식각된다. 따라서, 촬상부의 평탄화막의 막두께는, 탐침을 갖는 막두께계측기를 사용하여, 평탄화막을 형성할 수지가 식각된 영역(124) 표면의 높이를 기준으로 하여, 평탄화막(120)이 형성되는 영역(123)의 높이를 측정함으로써, 정확하게 모니터될 수 있다.

도 1b에서 명확해지는 바과 같이, 기준표면(영역(124)의 표면)은 포토다이오드표면 또는 포토다이오드상의 절연막표면과 거의 동일한 높이가 된다. 이 때문에, 막두께측정패턴(141)에서의 평탄화막(120)의 막두께가 모니터될 때, 촬상부의 평탄화막의 막두께가 설계값에 부합하는지가 결정될 수 있다.

이 실시예에서, 도 1a에 보여진 것처럼, 막두께측정패턴(141)에서 기초패턴 및 평탄화막의 어느 것도 형성되지 않은 영역(124)이 기초모니터영역(123)의 양측상에 형성된다. 이는 탐침을 갖는 막두께계측기가 탐침을 직선방향으로 이동하면서 측정하기 때문이다. 보다 상세하게는, 측정기준높이만이 한 부분에만 제공된다면, 에러가 탐침의 시작점 및 종점 간의 측정된 높이에서 발생한다. 기준높이가, 전술한 바와 같이, 막두께측정패턴(141)의 양측에 제공될 때, 시작점 및 종점은 양측의 기준높이로 된다. 이 때문에, 탐침이 높이방향으로 변화될 때조차도, 측정된 높이데이터의 신뢰도는 시작점 및 종점에서의 높이들을 "0"로 규격화함으로써 증가될 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제2실시예에 따른 막두께측정패턴을 보여준다.

이 실시예의 막두께측정패턴(142)은, 평탄화막(120)이 촬상부의 기초패턴과 동일한 기초패턴이 형성되지 않은 영역(124)에서 뿐 아니라 촬상부의 기초패턴과 동일한 기초패턴을 갖는 영역들(123 및 125)중 영역(125)에서도 형성되지 않는다는 점에서 제1실시예의 막두께측정패턴(141)과 다르다. 이 구조로, 기초패턴최상부(130)으로부터 평탄화막최상부(131)까지의 막두께도 알 수 있다. 이 때문에, 수지층이 기초패턴최상부(130) 및 포토다이오드표면상의 절연막표면(132, 포토다이오드부의 요홈된 하부표면)에 정상적으로 매립될 수 있는지도 결정될 수 있다.

도 3a 내지 도 3g는 도 1a 및 도 1b에 보여진 막두께측정패턴(141)을 포함하는 촬상장치의 제조방법을 보여준다. 도 3a 내지 도 3g를 참조하면, 모니터영역에서 평탄화막의 막두께측정패턴을 제조하는 단계들이 좌측에 보여지고, 촬상영역에서 촬상부를 제조하는 대응하는 단계들이 우측에 보여진다.

우선, 도 3a 및 3b에 보여진 것처럼, 촬상영역에서와 동일한 기초패턴이 모니터영역에 형성된다. 이 때, 웰들(102 및 105), 포토다이오드층(103), CCD매립층(104) 및 불순물층(106)은 촬상영역에는 형성되나, 그것들이 모니터영역에 형성될 필요는 없다. 이는, 요철(unevenness)에 관계없는 기판 내의 불순물프로화일이 막두께측정패턴(141)에 관계되지 않기 때문이다.

촬상영역에서와 동일한 확산층으로부터 형성된 기초패턴이 모니터영역에 형성될 수도 있다. 이 실시예에서, 차광막(117)이 절연막(115)상에 형성된다. 그러나, 차광막(117)은 절연막(115)을 형성하는 복수개의 층간절연막들 간에 형성될 수 있다.

평탄화막를 위한 수지가 기초패턴상에 도포된다. 도포된 수지는 패터닝되고 식각되어, 도 3c에 보여진 것처럼, 제1평탄화막(120a)을 포토다이오드층(103)에 대응하는 개구(118)내의 오목부내에만 매립한다.

도 3d에 보여진 것처럼, 제2평탄화막(120b)이 기판상에 더 형성된다. 제2평탄화막(120b)은 패터닝없이 제1평탄화막(120a)과 일체로 형성된다. 이 공정에서, 제2평탄화막(120b)이 제1평탄화막(120a)처럼 개구(118)의 오목부에 더 매립되거나, 촬상영역에서 고른 배선들이 될 수도 있다. 컬러촬상장치의 경우, 색층(122)이, 도 3e에 보여진 것처럼, 화소단위로 패터닝되어 형성된다.

도 3f에 보여진 것처럼, 촬상영역의 평탄성을 향상시키기 위해, 제3평탄화막(120c)이 색층(122)상에 형성된다. 컬러촬상장치와는 다른 장치에 대해 또는 평탄성이 컬러촬상장치에 대해서도 우수한 경우, 제3평탄화막(120c)이 형성되지 않을 수도 있다. 계속하여, 마이크로렌즈를 위한 수지패턴(109)이 촬상영역에 형성된다.

다음, 열리플로우가 수행되어, 도 3g에 보여진 것처럼, 수지패턴(109)이 볼록렌즈형태를 갖는 마이크로렌즈(119)가 되도록 한다. 마이크로렌즈(119)가 모니터영역에 형성될 수도 있고 형성되지 않을 수도 있다. 그러나, 막두께측정패턴(141)은 평탄화막의 막두께를 측정하기 위해 형성되므로, 마이크로렌즈(119)는 바람직하게는 측정하기 쉽게 모니터영역에 형성되지 않는다.

끝으로, 평탄화막들(120b 및 120c)을 본딩패드(미도시)로부터 식각으로써 제거하는 공정에 의해, 막두께측정을 위한 영역(124)상의 평탄화막이 동시에 제거되어, 도 1b에 보여진 막두께측정패턴(141)이 형성된다. 영역들(124 및 125)상의 평탄화막이 제거될 때, 도 2b에 보여진 막두께측정패턴(142)이 얻어진다는 것이 주목한다.

도 3b 내지 도 3f에 보여진 전술한 공정들에서, 각 공정의 평탄화막두께는 탐침을 갖는 막두께계측기를 사용하여 측정될 수 있다. 모니터영역의 막두께측정패턴이 촬상영역의 막두께측정패턴과 동일하므로, 모니터기판 등의 측정된 평탄화막의 도포된 막두께로부터의 추정과 달리, 정확한 값이 얻어진다.

전술한 실시예들에서, 선간전송CCD촬상장치는, 고체촬상장치로서 예시화되었으나, 어느 다른 촬상장치가 될 수도 있다. 예를 들면, 본 발명은 광전변환소자상에 형성된 마이크로렌즈를 갖기만 한다면, 프레임선간전송CCD, 풀프레임전송CCD, MOS영상센서, CMOS영상센서, 또는 능동형 화소영상센서와 같은 어느 다른 장치에도적용될 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 온칩마이크로렌즈의 평탄화막의 막두께는 탐침을 갖는 막두께계측기에 의해 측정될 수 있다. 막두께가 측정되는 부분이 촬상영역과 다르므로, 막두께는 촬상장치의 파괴없이 측정될 수 있다.

더욱이, 평탄화막이 설계값과 다른 막두께를 가질 때, 막두께는 최종제품을 실제로 구동하지 않고 각 제조공정에서 모니터될 수 있으므로, 평탄화막의 재형성이 필요한지 여부는 초기단계에서 결정될 수 있다. 이런 이유로, 제조공정에서의 TAT가 최소화될 수 있다.

Claims

복수개의 광전변환소자들(103)을 포함한 소자들이 형성되는 촬상영역 및 막두께측정을 위한 모니터영역을 갖는 반도체기판(101);

상기 반도체기판의 전체 표면상에 형성된 절연막(115);

상기 반도체기판상의 촬상영역에 상기 절연막을 개재하여 선택적으로 형성된 전극/배선(116);

광전변환소자에 대응하게 개구(118)를 가지며, 상기 전극/배선상의 촬상영역에 상기 절연막을 개재하여 형성되는 차광막(117);

상기 차광막 및 절연막상의 촬상영역에 형성된 평탄화막(120, 120a-120c);

상기 평탄화막상에 광전변환소자 및 상기 차광막의 개구에 대응하게 형성된 마이크로렌즈(119); 및

모니터영역에 형성되며, 상기 절연막, 전극/배선, 차광막 및 평탄화막으로 형성된 제1다층구조를 포함하는 막두께측정패턴(141, 142)을 포함하는 고체촬상장치.
제1항에 있어서, 모니터영역은 제1영역(123) 및 제1영역에 인접한 제2영역(124)으로 형성되며, 제1영역은 제1다층구조를 가지고, 제2영역은 상기 절연막만을 갖는 고체촬상장치.
제2항에 있어서, 모니터영역은 제1영역에 인접하고, 상기 절연막, 전극/배선 및 차광막을 갖는 제3영역(125)을 더 갖는 고체촬상장치.
제2항에 있어서, 제2영역은 제1영역의 양측에 인접하게 배열되는 고체촬상장치.
제2항에 있어서, 소자를 구성하는 확산층이 상기 반도체기판상의 촬상영역에 형성되고, 소자를 구성하는 확산층은 상기 반도체기판상의 모니터영역에 형성되지 않는 고체촬상장치.
제1항에 있어서, 광전변화소자상의 입사광을 추출하기 위해 상기 평탄화막에 형성된 색층(122)을 더 포함하는 고체촬상장치.
고체촬상장치의 제조방법에 있어서,

반도체기판(101)을 복수개의 광전변화소자들(103)을 포함한 소자들이 형성된 촬상영역 및 막두께측정을 위한 모니터영역으로 분리하는 단계;

촬상영역 및 모니터영역에 반도체기판상에 절연막(115)을 개재하여 전극/배선(116)을 형성하는 단계;

촬상영역 및 모니터영역에 전극/배선상에 절연막을 개재하여 광전변화소자에 대응하는 개구(118)를 갖는 차광막(117)을 형성하는 단계;

촬상영역 및 모니터영역에는, 차광막 및 절연막상에 평탄화막(120, 120a-120c)을 형성하고, 모니터영역에는 절연막, 전극/배선, 차광막 및 평탄화막으로부터 형성된 제1다층구조를 포함하는 막두께측정패턴(141, 142)을 형성하는 단계; 및

촬상영역에, 광전변환소자 및 차광막의 개구에 대응하게 평탄화막상에 마이크로렌즈(119)를 형성하는 단계를 포함하는 고체촬상장치 제조방법.
제7항에 있어서, 모니터영역은 적어도 제1영역(123) 및 제1영역에 인접한 제2영역(124)으로 형성되고,

전극/배선형성단계는 제1 및 제2영역에 절연막을 형성하는 단계 및 제1영역에만 절연막을 개재하여 전극/배선을 형성하는 단계를 포함하고,

차광막형성단계는 제1영역에만 차광막을 형성하는 단계를 포함하고,

평탄화막형성단계는 제1영역에만 평탄화막을 형성하는 단계를 포함하는 고체촬상장치 제조방법.
제8항에 있어서, 제1영역에서 제3영역에 대응하는 평탄화막을 제거하여 절연막, 전도성 배선 및 차광막으로 형성된 제2다층구조를 제3영역에 형성하는 단계를 더 포함하고,

모니터영역이 제1영역 내지 제3영역으로 형성되는 고체촬상장치 제조방법.
제9항에 있어서, 제2다층구조형성단계는 본딩패드홀을 형성하도록 촬상영역의 전극/배선으로부터 평탄화막을 선택적으로 제거하고, 동시에 제3영역에서 평탄화막을 제거하는 단계를 포함하는 고체촬상장치 제조방법.
제8항에 있어서, 제2영역이 제1영역의 양측에 인접하게 배치되는 고체촬상장치 제조방법.
제8항에 있어서, 소자를 구성하는 확산층이 반도체기판상의 촬상영역에 형성되고, 소자를 구성하는 확산층은 반도체기판상의 모니터영역에는 형성되지 않는 고체촬상장치 제조방법.
제7항에 있어서, 평탄화막에 광전변환소장상의 입사광을 추출하기 위한 색층(122)을 형성하는 단계를 더 포함하는 고체촬상장치 제조방법.