KR100660328B1 - Method for manufacturing of cmos image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 등가 회로도1 is an equivalent circuit diagram of a typical 3T CMOS image sensor
도 2는 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소를 나타낸 레이아웃도2 is a layout diagram showing unit pixels of a general 3T CMOS image sensor;
도 3a 내지 도 3d는 종래 기술에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정 단면도3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to the prior art.
도 4a 내지 도 4d는 임프린트 리소그라피 방법을 이용하여 원하는 형상을 갖는 패턴을 형성하는 방법을 나타낸 공정 단면도4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern having a desired shape by using an imprint lithography method.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도5A to 5H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the CMOS image sensor according to the present invention.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
201 : 반도체 기판 202 : 포토다이오드201: semiconductor substrate 202: photodiode
203 : 층간 절연층 204 : 칼라필터층203: interlayer insulation layer 204: color filter layer
205 : 평탄화층 206 : 트렌치205: planarization layer 206: trench
207 : 감광액 208 : 몰드207: photosensitive liquid 208: mold
209 : 마이크로렌즈209: Micro Lens
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 마이크로렌즈의 균일도를 향상시키도록 한 씨모스 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor, and more particularly to a method for manufacturing a CMOS image sensor to improve the uniformity of the microlens.
일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기적인 신호로 변환시키는 반도체 장치로써, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 소자와 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 소자로 크게 나눌 수 있다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and may be broadly classified into a charge coupled device (CCD) image sensor device and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor device.
상기 CMOS 이미지 센서는 조사되는 빛을 감지하는 포토 다이오드부와 감지된 빛을 전기적인 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직 회로부로 구성되는데, 상기 포토 다이오드의 수광량이 많을수록 상기 이미지 센서의 광 감도(Photo Sensitivity) 특성이 양호해진다.The CMOS image sensor includes a photodiode unit for detecting irradiated light and a CMOS logic circuit unit for converting the detected light into an electrical signal and converting the data into electrical signals. As the amount of light received by the photodiode increases, the photosensitivity of the image sensor is increased. ) The characteristics become good.
이러한, 광 감도를 높이기 위해서 이미지 센서의 전체 면적 중에서 포토 다이오드가 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하거나, 포토다이오드 이외의 영역으로 입사되는 광의 경로를 변경하여 상기 포토 다이오드로 집광시켜 주는 기술이 사용된다.In order to increase the light sensitivity, a technique in which the fill factor of the photodiode in the total area of the image sensor is increased or the path of light incident to a region other than the photodiode is changed to focus the photodiode is used. .
상기 집광 기술의 대표적인 예가 마이크로 렌즈를 형성하는 것인데, 이는 포토 다이오드 상부에 광투과율이 좋은 물질로 통상적으로 볼록형 마이크로렌즈를 만들어 입사광의 경로를 굴절시켜 보다 많은 양의 빛을 포토 다이오드 영역으로 조사하는 방법이다.A representative example of the condensing technique is to form a microlens, which is a method of irradiating a larger amount of light to a photodiode by refracting the path of incident light by making a convex microlens with a material having a high light transmittance on the photodiode. to be.
이 경우 마이크로렌즈의 광축과 수평한 빛이 마이크로렌즈에 의해서 굴절되어 광축상의 일정 위치에서 그 초점이 형성되어진다.In this case, light parallel to the optical axis of the microlens is refracted by the microlens to form a focal point at a predetermined position on the optical axis.
한편, 이미지 센서용 소자를 제조함에 있어서, 이미지를 받아들이는 포토 다이오드의 개수가 해상력(resolution)을 결정하기 때문에 고(高)화소화로의 진전 및 소형화에 따른 픽셀(pixel)의 미세화가 이루어지고 있다. On the other hand, in manufacturing an element for an image sensor, since the number of photodiodes that accept an image determines the resolution, the pixels are miniaturized due to the progress and miniaturization of high pixels. .
따라서 이렇게 소형화 및 고화소화로의 진전에 따라 외부 화상의 입력을 이미지 플랜(image plane)에 집속함에 있어서 마이크로렌즈를 통해 집속을 하게 된다. Accordingly, as the miniaturization and the high pixel development progress, the focus of the external image is focused through the microlens in the image plane.
칼라 필터(color filter)는 색분리를 위해서 원색형 또는 보색형으로 칼라 필터층을 형성하게 되는데 원색형의 경우 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue) 칼라를, 보색형의 경우 시안(Cyan), 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 칼라를 형성하여 색분리가 되도록 하여 색 재현을 할 수 있도록 온-칩(on-chip) 방식으로 형성을 하게 된다. The color filter forms a color filter layer in primary or complementary colors for color separation. In the primary colors, red, green, and blue colors are used, and in the complementary colors, cyan ( Cyan, Yellow, and Magenta colors are formed to be separated in color so that they can be formed on-chip to reproduce colors.
한편, 입사되는 광을 효율적으로 활용하기 위함과 아울러 최대한 활용하기 위하여 마이크로렌즈를 형성하여 집광효율을 높이게 되는데, 상기 마이크로렌즈는 포토 레지스트(photo resist)를 열 리플로우(thermal reflow) 시켜서 형성하고 있다.On the other hand, in order to efficiently utilize the incident light, and to maximize the utilization of the microlens is formed to increase the light collection efficiency, the microlens is formed by thermal reflow of the photo resist (photo resist) .
그러나 마이크로렌즈의 사이즈를 최대한 크게 하여 보다 많은 광을 집속하기 위하여 리플로우하다 보면 이웃하는 마이크로렌즈간의 브릿지(bridge)가 생기기 때문에 어느 정도의 CD(Critical Dimension)을 유지하여 균일성(uniformity)을 향상 하게 된다. However, when reflowing to focus more light by making the microlens size as large as possible, a bridge is formed between neighboring microlenses, which maintains a certain degree of CD and improves uniformity. Done.
상기와 같은 특징을 갖는 이미지 센서 중 CMOS 이미지 센서는 트랜지스터의 개수에 따라 3T형, 4T형, 5T형 등으로 구분된다. 3T형은 1개의 포토다이오드와 3개의 트랜지스터로 구성되며, 4T형은 1개의 포토다이오드와 4개의 트랜지스터로 구성된다. 상기 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소에 대한 등가회로 및 레이아웃(lay-out)을 살펴보면 다음과 같다. Among the image sensors having the above characteristics, CMOS image sensors are classified into 3T type, 4T type, and 5T type according to the number of transistors. The 3T type consists of one photodiode and three transistors, and the 4T type consists of one photodiode and four transistors. An equivalent circuit and layout of the unit pixels of the 3T-type CMOS image sensor will be described as follows.
도 1은 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 등가 회로도이고, 도 2는 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소를 나타낸 레이아웃도이다.FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a general 3T CMOS image sensor, and FIG. 2 is a layout diagram illustrating unit pixels of a general 3T CMOS image sensor.
일반적인 3T형 씨모스 이미지 센서의 단위 화소는, 도 1에 도시된 바와 같이, 1개의 포토다이오드(PD; Photo Diode)와 3개의 nMOS 트랜지스터(T1, T2, T3)로 구성된다. 상기 포토다이오드(PD)의 캐소드는 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)의 드레인 및 제 2 nMOS 트랜지스터(T2)의 게이트에 접속되어 있다. As shown in FIG. 1, a unit pixel of a general 3T CMOS image sensor includes one photodiode (PD) and three nMOS transistors T1, T2, and T3. The cathode of the photodiode PD is connected to the drain of the first nMOS transistor T1 and the gate of the second nMOS transistor T2.
그리고, 상기 제 1, 제 2 nMOS 트랜지스터(T1, T2)의 소오스는 모두 기준 전압(VR)이 공급되는 전원선에 접속되어 있고, 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)의 게이트는 리셋신호(RST)가 공급되는 리셋선에 접속되어 있다. The sources of the first and second nMOS transistors T1 and T2 are all connected to a power supply line supplied with a reference voltage VR, and the gate of the first nMOS transistor T1 has a reset signal RST. It is connected to the reset line supplied.
또한, 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 소오스는 상기 제 2 nMOS 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 상기 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 드레인은 신호선을 통하여 판독회로(도면에는 도시되지 않음)에 접속되고, 상기 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 게이트는 선택 신호(SLCT)가 공급되는 열 선택선에 접속되어 있다. Further, the source of the third nMOS transistor T3 is connected to the drain of the second nMOS transistor, the drain of the third nMOS transistor T3 is connected to a read circuit (not shown in the drawing) via a signal line, The gate of the third nMOS transistor T3 is connected to a column select line to which a selection signal SLCT is supplied.
따라서, 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)는 리셋 트랜지스터(Rx)로 칭하고, 제 2 nMOS 트랜지스터(T2)는 드라이브 트랜지스터(Dx), 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)는 셀렉트 트랜지스터(Sx)로 칭한다.Accordingly, the first nMOS transistor T1 is referred to as a reset transistor Rx, the second nMOS transistor T2 is referred to as a drive transistor Dx, and the third nMOS transistor T3 is referred to as a select transistor Sx.
일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위 화소는, 도 2에 도시한 바와 같이, 액티브 영역(10)이 정의되어 액티브 영역(10) 중 폭이 넓은 부분에 1개의 포토다이오드(20)가 형성되고, 상기 나머지 부분의 액티브 영역(10)에 각각 오버랩되는 3개의 트랜지스터의 게이트 전극(30,40,50)이 형성된다. As shown in FIG. 2, in the unit pixel of a general 3T CMOS image sensor, an
즉, 상기 게이트 전극(30)에 의해 리셋 트랜지스터(Rx)가 형성되고, 상기 게이트 전극(40)에 의해 드라이브 트랜지스터(Dx)가 형성되며, 상기 게이트 전극(50)에 의해 셀렉트 트랜지스터(Sx)가 형성된다. That is, the reset transistor Rx is formed by the
여기서, 상기 각 트랜지스터의 액티브 영역(10)에는 각 게이트 전극(30,40,50) 하측부를 제외한 부분에 불순물 이온이 주입되어 각 트랜지스터의 소오스/드레인 영역이 형성된다. 따라서, 상기 리셋 트랜지스터(Rx)와 상기 드라이브 트랜지스터(Dx) 사이의 소오스/드레인 영역에는 전원전압(Vdd)이 인가되고, 상기 셀렉트 트랜지스터(Sx) 일측의 소오스/드레인 영역은 판독회로(도면에는 도시되지 않음)에 접속된다.Here, impurity ions are implanted into the
상기에서 설명한 각 게이트 전극(30,40,50)들은, 도면에는 도시되지 않았지만, 각 신호 라인에 연결되고, 상기 각 신호 라인들은 일측 끝단에 패드를 구비하여 외부의 구동회로에 연결된다.Although not illustrated in the drawings, the
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing a CMOS image sensor according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 도 3d는 종래 기술에 의한 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to the prior art.
도 3a에 도시한 바와 같이, 복수개의 광감지 소자들 예를 들면, 포토 다이오드(12)들이 형성된 반도체 기판(11)상에 층간 절연층(13)을 형성한다.As shown in FIG. 3A, an
여기서, 상기 층간 절연층(13)은 다층으로 형성될 수도 있고, 도시되지 않았지만, 하나의 층간 절연층 형성후에 포토 다이오드(12) 영역 이외의 부분으로 빛이 입사되는 것을 막기 위한 차광층을 형성 한 후에 다시 층간 절연층이 형성된다.Here, the
그리고 상기 층간 절연층(13)상에 가염성 레지스트를 사용하여 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 진행하여 각각의 파장대별로 빛을 필터링하는 칼라 필터층(14)들을 형성한다.After coating using a salting resist on the
이어, 상기 칼라 필터층(14)상에 초점 거리 조절 및 렌즈층을 형성하기 위한 평탄도 확보 등을 위하여 평탄화층(15)을 형성한다.Subsequently, the
도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 평탄화층(15)상에 마이크로렌즈용 레지스트층(16a)을 도포하고, 상기 레지스트층(16a)의 상부에 개구부를 갖는 레티클(17)을 정렬한다.As shown in FIG. 3B, a
이어, 상기 레티클(17)을 포함한 전면에 레이저 등의 빛을 조사하여 상기 레티클(17)의 개구부에 대응되도록 상기 레지스트층(16a)을 선택적으로 노광한다.Subsequently, the
도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 노광된 레지스트층(16a)을 현상하여 마이크로렌즈 패턴(16b)을 형성한다.As shown in FIG. 3C, the exposed
도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 마이크로렌즈 패턴(16b)을 소정온도에서 리 플로우하여 반구형의 마이크로렌즈(16)를 형성한다.As shown in FIG. 3D, the
그러나 상기와 같은 종래 기술에 의한 CMOS 이미지 센서는 리플로우(reflow) 방식을 통해 마이크로렌즈를 형성함으로써 다음과 같은 몇 가지 문제점을 가지고 있다.However, the CMOS image sensor according to the related art has some problems as follows by forming a microlens through a reflow method.
첫째, 마이크로 렌즈용 감광액 자체가 가지는 민감성(sensitivity)으로 인해 노광 및 현상 공정 이후 표백(bleach)과 리플로우 공정에서 공정을 콘트롤(control) 하기가 매우 어렵다. First, due to the sensitivity of the microlens photoresist itself, it is very difficult to control the process in the bleach and reflow processes after the exposure and development processes.
즉, 도 3d의 A 및 B와 같이 마이크로렌즈간의 간격이 균일하지 않게 형성된다.That is, as shown in A and B of FIG. 3D, the spacing between the microlenses is not uniform.
둘째, 열공정에 매우 민감하여 미세한 온도 조절이 가능한 고가의 장비가 필요하여, 온도조절이 제대로 되지 않을 경우 완전한 구면 렌즈를 형성하기가 어렵다.Second, it is very sensitive to the thermal process requires expensive equipment capable of fine temperature control, it is difficult to form a complete spherical lens if the temperature control is not properly.
즉, 온도조절이 제대로 이루어지지 않을 경우 렌즈와 렌즈가 서로 연결되거나, 또는 너무 멀리 떨어지게 됨으로써 정확한 이미지를 얻을 수 없게 되며, 이러한 구면 렌즈를 정확하게 형성하는 것이 무엇보다도 상보성 산화물반도체 이미지 센서의 품질을 결정하는 중요한 요소가 되고 있는 실정이다.In other words, if the temperature is not properly adjusted, the lens and the lens are connected to each other or too far apart to obtain an accurate image. Accurately forming such spherical lens determines the quality of the complementary oxide semiconductor image sensor. This is becoming an important factor.
최근의 기술동향을 볼 때 이미지 센서의 품질을 향상하기 위해 빛의 경로를 단축하기 위한 기술들이 나타나고 있으며, 이러한 기술 중 상보성 금속산화물 반도체 공정을 모두 진행한 후 형성되는 마이크로렌즈를 보다 아래쪽에 형성하기 위한 기술이 소개되고 있다. In recent years, technologies for shortening the light path to improve the quality of the image sensor have been shown. Among these technologies, the microlens formed after the completion of the complementary metal oxide semiconductor process is formed. The technology for this is introduced.
마지막에 이미지 센서의 렌즈를 형성하기 전 반도체 보호(passivation) 두께를 낮춘 후 마이크로렌즈를 형성하는 공정을 적용하는 경우가 있는 데, 이러한 경우 기존 반도체 공정을 이용할 경우 감광액의 도포 균일도가 단차에 의해 나빠지게 되고 렌즈 형성시 단차에 인접해 있는 렌즈의 경우 렌즈 구경이나, 모양이 나빠지는 단점이 있을 수 있다.Finally, before forming the lens of the image sensor, a process of forming a microlens after reducing the thickness of the semiconductor passivation may be applied. In this case, the uniformity of application of the photoresist may be reduced due to the step difference. In the case of the lens being formed and the lens adjacent to the step when forming the lens may have a disadvantage that the lens aperture, the shape is bad.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 임프린트(imprint) 방식을 이용하여 마이크로렌즈를 형성함으로써 마이크로렌즈를 균일하게 형성함과 동시에 이미지 센서의 특성을 향상시키도록 한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above problems, by forming a microlens using an imprint method to form a microlens uniformly and at the same time to improve the characteristics of the image sensor of the CMOS image sensor The purpose is to provide a manufacturing method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법은 다수개의 포토 다이오드와 각종 트랜지스터들이 형성된 반도체 기판의 전면에 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간 절연막상에 상기 각 포토 다이오드와 대응되게 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 상기 칼라 필터층을 포함한 전면에 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화층을 선택적으로 제거하여 표면으로부터 소정깊이를 갖는 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 트렌치를 포함한 반도체 기판의 전면에 감광액을 도포하는 단계와, 상기 감광액이 도포된 반도체 기판상에 소망의 렌즈 모양이 패턴화된 몰드를 정렬하는 단계와, 상기 몰드를 감광액이 도포된 반도체 기판과 겹쳐 소정의 압력을 가함과 동시에 열을 가하여 상기 몰드에 패턴화된 렌즈 모양을 상기 감광액에 전사하는 단계와, 상기 반도체 기판에서 몰드를 제거하여 상기 평탄화층의 트렌치내에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.The method for manufacturing the CMOS image sensor according to the present invention for achieving the above object comprises the steps of forming an interlayer insulating film on the front surface of the semiconductor substrate on which a plurality of photodiodes and various transistors are formed; Forming a color filter layer corresponding to the diode, forming a planarization layer on the entire surface including the color filter layer, selectively removing the planarization layer to form a trench having a predetermined depth from a surface, and forming the trench; Applying a photoresist to the entire surface of the semiconductor substrate, including aligning a mold having a desired lens pattern on the semiconductor substrate to which the photoresist is applied, and overlaying the mold with a semiconductor substrate coated with the photoresist The patterned lens shape is applied to the mold by applying heat at the same time. It characterized by forming, including the steps of forming a micro lens in the trench of the planarization layer to remove the mold from the semiconductor substrate for transferring the group photoresist.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a method of manufacturing the CMOS image sensor according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 종래 포토리소그라피 방법의 한계를 극복할 수 있는 새로운 패턴 형성 방법(비전통적 방법에 의한 리소그라피 방법)들에 대한 연구 개발이 도처에서 활발하게 진행되고 있는데, 이러한 비전통적 방법에 의한 리소그라피 방법 중의 하나로서 임프린트 리소그라피(imprint lithography) 방법을 이용하여 마이크로렌즈를 형성함에 그 특징이 있다.In the present invention, research and development on new pattern forming methods (lithographic methods by non-traditional methods) that can overcome the limitations of the conventional photolithography method are actively conducted everywhere, and among such non-traditional lithography methods One feature is the formation of microlenses using imprint lithography.
도 4a 내지 도 4d는 임프린트 리소그라피 방법을 이용하여 원하는 형상을 갖는 패턴을 형성하는 방법을 나타낸 공정 단면도이다. 4A to 4D are cross-sectional views illustrating a method of forming a pattern having a desired shape by using an imprint lithography method.
도 4a에 도시한 바와 같이, 원하는 패턴이 형성된 규소(Si) 등의 단단한 몰드(mold)(31)를 준비한다.As shown in Fig. 4A, a
이어, 반도체 기판(32)상에 열가소성의 고분자 박막(33)을 코딩하여 형성한다.Subsequently, the thermoplastic polymer
그리고 상기 패턴이 형성된 몰드(31)를 상기 고분자 박막(33)이 코팅된 반도체 기판(32) 상부에 정렬시킨다.The
도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 고분자 박막(33)이 형성된 반도체 기판(32)과 패턴이 형성된 몰드(31)를 대향시킨다.As shown in FIG. 4B, the
도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(32)과 몰드(31)가 대향된 상태에서 프레스 판 사이에 넣어 고온, 고압으로 처리한다,As shown in FIG. 4C, the
도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(32)과 몰드(31)를 분리하여 상기 반도체 기판(32)상에 형성된 고분자 박막(33)에 몰드(31)에 형성된 패턴을 전사시키어 고분자 박막 패턴(33a)을 형성한다.As shown in FIG. 4D, the
상기한 임프린트 리소그라피 방법은 규소 등의 단단한 몰드를 사용하기 때문에 약 6㎚까지 패턴을 쉽게 구현할 수 있다는 장점을 갖는다.Since the imprint lithography method uses a rigid mold such as silicon, the imprint lithography method has an advantage of easily implementing a pattern up to about 6 nm.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.5A to 5H are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the CMOS image sensor according to the present invention.
도 5a에 도시한 바와 같이, 복수개의 광감지 소자들 예를 들면, 포토 다이오드(202)들 및 각종 트랜지스터(도 1을 참조)가 형성된 반도체 기판(201)상에 층간 절연층(203)을 형성한다.As shown in FIG. 5A, an
여기서, 상기 층간 절연층(203)은 다층으로 형성될 수도 있고, 도시되지 않았지만, 하나의 층간 절연층을 형성한 후에 포토 다이오드(202) 영역 이외의 부분으로 빛이 입사되는 것을 막기 위한 차광층을 형성한 후에 다시 층간 절연층이 형성된다.Here, the
도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 층간 절연층(203)상에 가염성 레지스트를 사용하여 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 진행하여 각각의 파장대별로 빛을 필터링하는 칼라 필터층(R, G, B)(204)들을 형성한다.As shown in FIG. 5B, color filter layers R, G, and B are applied to the
여기서, 상기 각 칼라 필터층(204)은 1 ~ 5㎛의 두께를 갖도록 해당 감광성 물질을 도포하고 별도의 마스크를 사용한 사진 식각 공정으로 패터닝하여 각각의 파장대별로 빛을 필터링하는 칼라 필터층(204)을 단일층으로 형성한다.Here, each
도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 칼라 필터층(204)을 포함한 반도체 기판(201)의 전면에 신뢰성(reliability) 및 패키지(package)시 EMC, 외부로부터의 수분이나 중금속 침투를 방지하기 위하여 실리콘 나이트라이드(silicon nitride)막을 증착하여 평탄화층(205)을 형성한다.As shown in FIG. 5C, silicon nitride is applied to the front surface of the
한편, 이미지 센서는 광학적인 투과가 매우 중요하기 때문에 상기 평탄화층(205)의 두께에 의한 박막들의 간섭 현상을 배제하기 위하여 1000 ~ 6000Å의 두께로 형성한다.On the other hand, since the optical transmission is very important, the image sensor is formed to a thickness of 1000 ~ 6000Å in order to exclude the interference phenomenon of the thin film due to the thickness of the
여기서, 상기 평탄화층(205)을 형성한 상태에서 배선을 위한 본딩 패드(bonding PAD)를 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 평탄화층(205)을 패드 및 스크라이브 라인(scribe line) 부분을 오픈(open) 시키고, 건식 또는 습식으로 식각하여 소정의 원하는 본딩 패드(도시되지 않음)를 형성할 수도 있다.Here, in the state in which the
도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 포토 다이오드(202)에 입사되는 광량을 증대시키기 위해 이후 마이크로렌즈가 형성될 부분의 평탄화층(205)을 선택적으로 제거하여 표면으로부터 소정깊이를 갖는 트렌치(206)를 형성한다.As shown in FIG. 5D, in order to increase the amount of light incident on the
도 5e에 도시한 바와 같이, 상기 트렌치(206)를 포함한 반도체 기판(201)의 전면에 마이크로렌즈용 감광액(207)을 도포한다.As shown in FIG. 5E, a microlens
도 5f에 도시한 바와 같이, 상기 감광액(207)이 도포된 반도체 기판(201) 상부에 원하는 렌즈 모양(예를 들면, 반구형)으로 패턴이 형성된 몰드(208)를 정렬시 킨다.As shown in FIG. 5F, the
여기서, 상기 몰드(208)의 재질은 PDMS(poly dimethylsiloxane)을 사용한다.In this case, the material of the
도 5g에 도시한 바와 같이, 상기 몰드(208)와 감광액(207)이 도포된 반도체 기판(201)을 대향시킨 후 압력을 가하는 상태에서 열 공정을 실시한다.As shown in Fig. 5G, the
여기서, 상기 열 공정은 상기 감광액(207)이 도포된 반도체 기판(201)에 몰드를 겹친 후 상기 감광액(207)이 정확한 형상을 유지할 수 있도록 하기 위해서 실시한다.Here, the thermal process is performed so that the
도 5h에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(201)에서 상기 몰드(208)를 분리하여 상기 평탄화층(205)의 트렌치(206)내에 상기 몰드(208)에 형성된 패턴과 동일한 모양을 갖는 마이크로렌즈(209)를 형성한다.As shown in FIG. 5H, the
한편, 본 발명은 평탄화층(205)에 트렌치(206)를 형성한 후, 상기 트렌치(206)내에 마이크로렌즈(209)를 형성함으로써 마이크로렌즈(209)와 포토다이오드(202)간의 거리를 줄여 마이크로렌즈(209)를 통해 포토다이오드(202)로 입사되는 빛의 손실을 최소화하여 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.Meanwhile, in the present invention, after the
이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and it is common in the art that various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법 은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the method for manufacturing the CMOS image sensor according to the present invention has the following effects.
즉, 본 발명은 임프린트 방식을 이용하여 원하는 형상을 갖는 마이크로렌즈를 형성함으로써 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다 That is, the present invention can expect the following effects by forming a microlens having a desired shape using the imprint method.
첫째, 종래의 열 공정과 과 노광 공정을 통한 렌즈의 형성 방법은 공정 조건에 따라 렌즈의 모양이 정확하게 형성되지 않을 수 있는 어려움이 있었으나, 본 발명을 통해 마이크로렌즈의 모양이 흐트러지지 않은 채 정확한 렌즈 모양을 형성할 수 있다.First, the conventional method of forming a lens through a thermal process and an overexposure process has a difficulty in that the shape of the lens may not be accurately formed according to the processing conditions, but through the present invention the correct lens without the shape of the microlens undisturbed It can form a shape.
둘째, 종래의 렌즈 형성방법은 열공정과 과노광공정의 조건에 따라 렌즈 모양이 변하는 단점이 있었으나, 본 발명은 정확하게 설계된 몰드를 겹친 후 고정함으로써 렌즈 모양이 변하는 요인을 줄일 수 있다.Second, the conventional lens forming method has a disadvantage in that the lens shape is changed depending on the conditions of the thermal process and the overexposure process, the present invention can reduce the factor of the lens shape change by fixing after overlapping the mold accurately designed.
셋째, 종래의 렌즈 형성방법은 일반적인 사진공정 후 다시 열공정과 과노광공정을 진행해야하나, 본 발명은 이러한 공정을 단축함으로써 생산성을 향상시킬 수 있다.Third, the conventional lens forming method has to proceed with the thermal process and the overexposure process again after the general photographic process, the present invention can improve the productivity by shortening this process.
넷째, 이미지 센서의 능력을 향상하기 위해 단차를 만든 후 마이크로 렌즈를 형성할 경우 종래의 방식에서는 단차 주위에 형성되는 렌즈형상이 균일하지 못할 단점이 있을 수 있으나, 본 발명을 통해 단차내에 형성하고자 하는 마이크로렌즈를 균일하게 형성할 수 있다.Fourth, when the microlens is formed after the step is made to improve the capability of the image sensor, there may be a disadvantage that the lens shape formed around the step may not be uniform in the conventional method. Microlenses can be formed uniformly.
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