KR100663595B1 - 마이크로렌즈를 구비한 이미지센서의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 마이크로렌즈 형성 시 마이크로렌즈 사이의 브리지를 방지하면서 칼라필터의 우수한 감도 특성을 확보할 수 있는 이미지센서의 제조방법을 제공한다.
본 발명은 광감지수단이 구비된 화소가 형성된 반도체 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막 상부에 제 1 마이크로렌즈 물질막을 도포하는 단계; 상기 제 1 마이크로렌즈 물질막을 패터닝하여 플로우가 발생되지 않는 제 1 마이크로렌즈 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 마이크렌즈 패턴을 덮도록 상기 평탄화막 상부에 제 2 마이크로렌즈 물질막을 도포하는 단계; 상기 제 2 마이크로렌즈 물질막을 패터닝하여 상기 제 1 마이크로렌즈 패턴 상부에 상기 제 1 마이크로렌즈 패턴보다 크기가 작고 플로우가 발생되는 제 2 마이크로렌즈 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 마이크로렌즈 패턴에 대해 플로우를 진행하여 일정 간격으로 이격된 구면형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
이미지센서, 마이크로렌즈, 포토레지스트막, 산화막, 베이킹
Description
도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지센서의 마이크로 렌즈 형성시 사용되는 마스크의 레이아웃(layout) 평면도.
※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체 기판 11 : 화소
11a : 포토다이오드 20 : 평탄화막
31 : 제 1 마이크로렌즈 패턴
31a : 제 1 마스크 32 : 제 2 마이크로렌즈 패턴
32a : 제 2 마스크 30 : 마이크로렌즈
40 : LTO막
본 발명은 이미지센서의 제조방법에 관한 것으로, 특히 마이크로렌즈를 구비한 이미지센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지센서는 광학영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 빛을 감지하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로 부분으로 구성되어 있으며, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서의 경우에는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한다. 또한, 칼라 이미지를 구현하기 위한 이미지센서에서는 광감지 부분 상에 레드(Red; R), 그린(Green; G), 블루(Blue; B)의 3가지 칼라필터로 이루어진 칼라필터 어레이(Color Filter Array; CFA)가 구비되고, 광감도 향상을 위해 마이크로렌즈가 구비된다.
여기서, 마이크로렌즈는 통상적으로 마이크로렌즈용 포토레지스트막를 도포하고, 노광 및 현상 한 후 플로우(flow)시켜 구면형상으로 형성한다.
그러나, 구면형상의 마이크로렌즈 형성을 위한 플로우 시, 마이크로렌즈 사이에 브리지(bridge)가 발생할 가능성이 높아 이미지센서의 광특성 열화를 유발하는 문제가 발생하게 된다. 또한, 칼라필터의 우수한 감도 특성을 확보하기 위해서는 마이크렌즈용 포토레지스트막의 도포 두께를 감소시켜야 하나, 두께가 감소되면 플로우 후 마이크로렌즈의 DICD 측정이 어려워져 공정 모니터링에 어려움이 있을 뿐만 아니라 이미지센서의 양산성이 저하되는 문제가 발생하게 된다.
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 마이크로렌즈 형성 시 마이크로렌즈 사이의 브리지를 방지하면서 칼라필터의 우수한 감도 특성을 확보할 수 있는 이미지센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기의 본 발명의 목적은 광감지수단이 구비된 화소가 형성된 반도체 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막 상부에 제 1 마이크로렌즈 물질막을 도포하는 단계; 상기 제 1 마이크로렌즈 물질막을 패터닝하여 플로우가 발생되지 않는 제 1 마이크로렌즈 패턴을 형성하는 단계; 상기 제 1 마이크렌즈 패턴을 덮도록 상기 평탄화막 상부에 제 2 마이크로렌즈 물질막을 도포하는 단계; 상기 제 2 마이크로렌즈 물질막을 패터닝하여 상기 제 1 마이크로렌즈 패턴 상부에 상기 제 1 마이크로렌즈 패턴보다 크기가 작고 플로우가 발생되는 제 2 마이크로렌즈 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 및 제2 마이크로렌즈 패턴에 대해 플로우를 진행하여 일정 간격으로 이격된 구면형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서의 제조방법에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 제 1 마이크로렌즈 물질막은 포토레지스트막이나 산화막으로 이루어지고, 제 2 마이크로렌즈 물질막은 포토레지스트막으로 이루어지는데, 제 1 마이크로렌즈 물질막이 포토레지스트막인 경우에는 제 1 마이크로렌즈 패턴 형성 후 제 2 마이크로렌즈 물질막을 도포하기 전에, 제 1 마이크로렌즈 패턴을 UV 베이킹으로 경화시키고, 산화막인 경우에는 화학기상증착-산화막을 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 제 1 마이크로렌즈 물질막은 1000 내지 2000Å의 두께로 도포하고, 제 2 마이크로렌즈 물질막은 600 내지 7000Å의 두께로 도포한다.
이하, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 보다 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시예를 소개하기로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 도 1a 내지 도 1d와 도 2를 참조하여 설명한다.
도 1a를 참조하면, 포토다이오드(11a; 도 2 참조)와 같은 광감지 수단을 포함하는 화소(pixel; 11) 및 칼라필터(미도시) 등이 형성된 반도체 기판(10) 상에 평탄화막(20)을 형성한다. 그 다음, 평탄화막(20) 상부에 1000 내지 2000Å의 두께로 제 1 마이크로렌즈 물질막으로서 제 1 포토레지스트막을 도포하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 포토다이오드(11a) 및 화소(11)의 일부를 마스킹하는 제 1 마스크(31a)를 이용한 포토리소그라피에 의해 제 1 포토레지스트막을 패터닝하여 제 1 마이크로렌즈 패턴(31)을 형성한다. 그 다음, UV 베이킹에 의해 제 1 마이크로렌즈 패턴(31)을 경화시킨다.
도 1b를 참조하면, 경화된 제 1 마이크로렌즈 패턴(31)을 덮도록 평탄화막 (20) 상부에 6000 내지 7000Å의 두께로 제 2 마이크로렌즈 물질막으로서 제 2 포토레지스트막을 도포하고, 도 2에 도시된 바와 같이, 포토다이오드(PD)를 마스킹하는 제 2 마스크(32a)를 이용한 포토리소그라피에 제 2 포토레지스트막을 패터닝하 여, 제 1 마이크로렌즈 패턴(31) 상부에 제 1 마이크로렌즈 패턴(31) 보다 크기가 작은 제 2 마이크로렌즈 패턴(32)을 형성한다.
도 1c를 참조하면, 제 1 및 제 2 마이크로렌즈 패턴(31, 32)을 플로우시켜 구면형상의 마이크로렌즈(30a)를 형성한다. 이때, 제 1 마이크로렌즈 패턴(31)은 이미 경화된 포토레지스트막으로 이루어지기 때문에 플로우가 발생되지 않으므로, 마이크로렌즈(30a) 사이(100)의 간격을 일정하게 유지할 수 있다. 따라서, 종래와 같은 브리지 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 마이크로렌즈의 DICD 측정이 용이해진다. 그 후, 저온산화(Low Temperature Oxidation; LTO) 베이킹을 수행하여 마이크로렌즈(30a)를 경화시킨 후, 도 1d에 도시된 바와 같이, 마이크로렌즈(30a)를 덮도록 평탄화막(20) 상부에 LTO막(40)을 형성한다.
상기 실시예에 의하면, 플로우가 발생되지 않도록 제 1 마이크로렌즈 패턴을 경화시킨 후, 그 상부에 제 1 마이크로렌즈보다 작은 크기로 제 2 마이크로렌즈 패턴을 형성하여, 플로우 후 마이크로렌즈 사이에 일정 간격을 유지하도록 함으로써, 마이크로렌즈 사이의 브리지 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 마이크로렌즈의 DICI 측정 등의 공정 모니터링을 용이하게 수행할 수 있으므로, 이미지센서의 광특성 및 양산성을 개선할 수 있게 된다.
한편, 상기 실시예에서는 제 1 마이크로렌즈 물질막으로서 포토레지스트막을 사용하였지만, 포토레지스트막 대신 안정적인 두께 균일도를 가지는 산화막, 바람직하게는 화학기상증착(Chemical Vapor Depsition; CVD) 산화막을 사용할 수도 있는데, 이 경우 UV 베이킹은 생략할 수도 있다.
또한, 상기 실시예에서는 마이크로렌즈 패턴을 2층으로 형성하였지만, 마이크로렌즈의 곡률 반경 제어를 보다 용이하게 하도록 그 이상의 층으로 형성할 수도 있는데, 이때 적정 층수는 원하는 곡률 반경 값에 따라 설정할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 본 발명은 이미지센서의 마이크로렌즈 형성 시 마이크로렌즈 사이의 브리지를 방지하면서 칼라필터의 우수한 감도 특성을 확보할 수 있으므로, 광특성 및 양산성을 향상시킬 수 있다.
Claims (8)
- 광감지수단이 구비된 화소가 형성된 반도체 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계;상기 평탄화막 상부에 제 1 마이크로렌즈 물질막을 도포하는 단계;상기 제 1 마이크로렌즈 물질막을 패터닝하여 플로우가 발생되지 않는 제 1 마이크로렌즈 패턴을 형성하는 단계;상기 제 1 마이크렌즈 패턴을 덮도록 상기 평탄화막 상부에 제 2 마이크로렌즈 물질막을 도포하는 단계;상기 제 2 마이크로렌즈 물질막을 패터닝하여 상기 제 1 마이크로렌즈 패턴 상부에 상기 제 1 마이크로렌즈 패턴보다 크기가 작고 플로우가 발생되는 제 2 마이크로렌즈 패턴을 형성하는 단계; 및상기 제1 및 제2 마이크로렌즈 패턴에 대해 플로우를 진행하여 일정 간격으로 이격된 구면형상의 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 및 제 2 마이크로렌즈 물질막은 각각 포토레지스트막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 1 마이크로렌즈 패턴 형성 후 제 2 마이크로렌즈 물질막을 도포하기 전에, 상기 제 1 마이크로렌즈 패턴을 경화시키는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 경화는 UV 베이킹으로 수행하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 마이크로렌즈 물질막은 산화막으로 이루어지고, 상기 제 2 마이크로렌즈 물질막은 포토레지스트막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제 5 항에 있어서,상기 산화막은 화학기상증착-산화막인 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제 조방법.
- 제 2 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 제 1 마이크로렌즈 물질막은 1000 내지 2000Å의 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 제 2 마이크로렌즈 물질막은 600 내지 7000Å의 두께로 도포하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
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