KR100718778B1 - Method for manufacturing image sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 서로 다른 칼라의 칼라필터 사이에 틈이 형성되는 것을 방지하여 빛의 난반사를 억제할 수 있는 이미지 센서 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 평탄화막이 형성된 기판을 제공하는 단계와, 상기 평탄화막 상에 서로 이격된 복수의 제1 및 제2 칼라필터를 각각 형성하는 단계와, 상기 제1 및 제2 칼라필터 사이의 빈 공간이 매립되도록 상기 평탄화막 상에 제3 칼라필터용 코팅막을 도포하는 단계와, 상기 제1 및 제2 칼라필터의 상부 표면이 노출될때까지 상기 코팅막을 마스크 없이 노광하는 단계와, 상기 코팅막을 현상하여 상기 제1 및 제2 칼라필터 사이에 자기정렬되는 상기 제3 칼라필터를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서 제조방법을 제공한다.The present invention is to provide a method for manufacturing an image sensor that can suppress the reflection of light by preventing the formation of a gap between the color filters of different colors, the present invention provides a step of providing a substrate with a flattening film and And forming a plurality of first and second color filters spaced apart from each other on the planarization layer, and filling the empty space between the first and second color filters on the planarization layer. Applying a coating film, exposing the coating film without a mask until the upper surfaces of the first and second color filters are exposed, and developing the coating film to self-align between the first and second color filters. It provides an image sensor manufacturing method comprising the step of forming the third color filter.
이미지센서, 칼라필터, 블랭킷, 노광공정, 평탄화. Image sensor, color filter, blanket, exposure process, planarization.
Description
도 1a 및 도 1b는 종래기술에 따른 이미지 센서의 칼라필터 형성방법을 설명하기 위해 도시한 공정 단면도.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming a color filter of an image sensor according to the prior art.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 칼라필터 형성방법을 설명하기 위해 도시한 공정 단면도.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of forming a color filter of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 --Explanation of symbols for the main parts of the drawings-
10, 20 : 평탄화막10, 20: planarization film
11, 21 : 블루 칼라필터11, 21: blue color filter
12, 22 : 포토레지스트12, 22: photoresist
12a, 22a : 그린 칼라필터12a, 22a: Green color filter
23 : 노광공정23: exposure process
25 : 평탄화공정25: planarization process
본 발명은 이미지 센서 제조방법에 관한 것으로, 특히, 칼라필터를 갖는 이미지 센서 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor manufacturing method, and more particularly, to an image sensor manufacturing method having a color filter.
최근들어 디지털 카메라(digital camera)는 인터넷을 이용한 영상통신의 발전과 더불어 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 더욱이, 카메라가 장착된 PDA(Personal Digital Assistant), IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000), CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기 등과 같은 이동통신단말기의 보급이 증가됨에 따라 소형 카메라 모듈의 수요가 증가하고 있다. Recently, the demand of digital cameras is exploding with the development of video communication using the Internet. Moreover, the demand for small camera modules increases as the popularity of mobile communication terminals such as PDAs equipped with cameras, International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000), Code Division Multiple Access (CDMA) terminals, etc. increases. Doing.
카메라 모듈로는 기본적인 구성요소가 되는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(complementary metal-oxide-semiconductor) 이미지 센서를 이용한 이미지 센서 모듈이 널리 보급되어 사용되고 있다. 이미지 센서는 칼라 이미지를 구현하기 위하여 외부로부터 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지부 상부에 칼라필터가 정렬되어 있다. 이러한 칼라필터는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 칼라로 이루어지거나, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 칼라로 이루어진다. As a camera module, an image sensor module using a charge coupled device (CCD) or a complementary metal-oxide-semiconductor (CMOS) image sensor that is a basic component is widely used. The image sensor is arranged on the upper part of the light sensing unit for generating and accumulating photocharges from the outside to implement a color image. The color filter is composed of three colors of red, green, and blue, or three colors of yellow, magenta, and cyan.
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 따른 이미지 센서의 칼라필터 형성방법을 설명하기 위해 도시한 공정 단면도이다.1A and 1B are cross-sectional views illustrating a method of forming a color filter of an image sensor according to the prior art.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 이미지 센서를 구성하는 소정의 하부 구조물을 덮는 보호막(미도시) 상에 하부 구조물의 형성으로 인해 발생된 단차를 제거 하기 위하여 평탄화막(10)으로 OCL(Over Coating Layer)를 증착한다.First, as shown in FIG. 1A, an OCL (Over) is used as the
이어서, 평탄화막(10) 상에 서로 다른 칼라의 칼라 필터를 형성한다. 예컨대, 먼저 레드 칼라필터(미도시)를 형성하기 위한 레드 칼라용 포토레지스트(미도시)를 도포한 후, 포토 마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 레드 칼라필터(미도시)를 형성한다. 그런 다음, 이와 동일한 방식으로 블루 칼라필터(11)를 형성한다. Subsequently, color filters of different colors are formed on the
이때, 레드 칼라필터 및 블루 칼라필터(11)의 공정 순서는 이와 반대로 진행될 수도 있으므로, 여기서는 설명의 편의를 위해 블루 칼라필터(11)만을 도시하였다.In this case, since the process sequence of the red color filter and the
이어서, 블루 칼라필터(11)가 형성된 평탄화막(10) 상부에 그린 칼라를 형성하기 위한 그린 칼라용 포토레지스트(12)를 도포한다.Subsequently, a
이어서, 도 1b에 도시된 바와 같이, 그린 칼라를 형성하기 위한 소정의 포토 마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 그린 칼라필터(12a)를 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1B, an exposure and development process using a predetermined photo mask (not shown) for forming a green color is performed to form the
그러나, 이러한 종래 기술에 따라 복수의 칼라필터를 형성하게 되면 그린 칼라필터(12a)를 형성하기 위한 노광공정시 사용되는 포토 마스크의 오정렬(mis-align)으로 인해 그린 칼라필터(12a)와 블루 칼라필터(11) 간에 틈('A' 부위 참조)이 형성된다. 이러한 틈(gap)은 칼라필터에 의해 형성된 단차를 제거하기 위해 후속으로 증착되는 또 다른 평탄화막에 의해 매립되거나 그냥 빈 공간으로 남게 된다.However, when the plurality of color filters are formed according to the related art, the
이와 같이, 서로 다른 칼라의 칼라필터 사이에 틈이 발생하게 되면 외부로부터 입사각이 비교적 큰 빛이 입사할 시에 빛의 난반사가 발생하는 문제점이 있다. 이러한 난반사는, 굴절율(또는, 빛의 투과 특성)이 서로 다른 막으로 인해 발생한다. 참고로, 틈이 평탄화막으로 매립되지 않고 그냥 빈 공간으로 남게되는 경우에는 틈이 발생된 영역은 공기의 굴절율(약 1.0)을 갖게 된다.As such, when a gap is generated between color filters of different colors, diffuse reflection of light occurs when light having a relatively large incident angle is incident from the outside. Such diffuse reflection occurs due to films having different refractive indices (or light transmitting characteristics). For reference, when the gap is not filled with the planarization film and is left as an empty space, the area where the gap is generated has the refractive index of air (about 1.0).
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 서로 다른 칼라의 칼라필터 사이에 틈이 형성되는 것을 방지하여 빛의 난반사를 억제할 수 있는 이미지 센서 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention proposed to solve the problems of the prior art as described above, the object of the present invention is to provide a method for manufacturing an image sensor that can suppress the diffuse reflection of light by preventing the formation of gaps between color filters of different colors. have.
상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은, 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계와, 상기 평탄화막 상에 레드 칼라필터 및 블루 칼라필터를 형성하되, 상기 레드 칼라필터 및 상기 블루 칼라필터의 폭보다 이들 간의 이격 거리가 더 넓도록 형성하는 단계와, 상기 레드 칼라필터 및 상기 블루 칼라필터 사이의 빈 공간이 매립되도록 상기 레드 칼라필터 및 상기 블루 칼라필터를 포함하는 상기 기판 상에 그린 칼라필터용 코팅막을 도포하는 단계와, 상기 코팅막을 노광하되, 상기 노광 타겟(target)이 상기 레드 칼라필터 및 상기 블루 칼라필터의 상부로부터 일정 깊이를 갖도록 상기 코팅막을 노광하는 단계와, 상기 코팅막을 현상하여 상기 레드 칼라필터 및 상기 블루 칼라필터 사이에 자기정렬되는 상기 그린 칼라필터를 형성하되, 상기 노광 타겟 깊이에 의해 상기 그린 칼라필터가 상기 레드 칼라필터 및 상기 블루 칼라필터보다 낮은 두께를 갖도록 형성하는 단계와, 상기 레드 칼라필터, 상기 블루 칼라필터 및 상기 그린 칼라필터를 평탄화하는 단계를 포함하는 이미지 센서 제조방법을 제공한다.According to an aspect of the present invention, a flattening film is formed on a substrate, and a red color filter and a blue color filter are formed on the flattening film, wherein the red color filter and the blue color filter Forming a spaced distance between them wider than a width; and green color filter on the substrate including the red color filter and the blue color filter to fill the empty space between the red color filter and the blue color filter. Coating the coating film, exposing the coating film, exposing the coating film such that the exposure target has a predetermined depth from an upper portion of the red color filter and the blue color filter, and developing the coating film. Forming the green color filter self-aligned between the red color filter and the blue color filter, wherein the exposure Forming the green color filter to have a lower thickness than the red color filter and the blue color filter by a target depth, and planarizing the red color filter, the blue color filter, and the green color filter. It provides a sensor manufacturing method.
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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 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호는 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. Also, throughout the specification, the same reference numerals denote the same components.
실시예Example
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 칼라필터 형성방법을 설명하기 위해 도시한 공정 단면도이다. 여기서는, 일례로 빛의 3원색인 레드, 그린 및 블루의 3가지 칼라필터를 포함하는 이미지 센서 제조방법에 대해 설명하기로 한다.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of forming a color filter of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, an example of a method of manufacturing an image sensor including three color filters of red, green, and blue, which are three primary colors of light, will be described.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 포토다이오드, 트랜지스터 및 금속배선과 같은 이미지 센서를 이루기 위한 여러 구성요소를 포함하는 하부 구조물(미도시)이 형성된 기판(미도시) 상에 하부 구조물로 인해 형성된 단차를 제거하기 위하여 평탄화막(20)을 증착한다. 예컨대, OCL막을 증착한다.First, as shown in FIG. 2A, a lower structure (not shown) formed by a lower structure on a substrate (not shown) including various components for forming an image sensor such as a photodiode, a transistor, and a metal wiring is formed due to the lower structure. The
이때, 평탄화막(20) 저부에는 하부 구조물의 표면을 보호하기 위한 보호막(미도시)이 하부 구조물 상부의 단차를 따라 형성될 수 있다. 이러한 보호막은 산화막과 질화막이 적층된 구조 또는 둘 중 하나의 단일막 구조로 형성될 수 있다.In this case, a protective film (not shown) for protecting the surface of the lower structure may be formed at the bottom of the
이어서, 공지된 칼라필터 형성 기술을 적용하여 평탄화막(20) 상에 서로 이격된 복수의 레드 칼라필터(미도시) 및 블루 칼라필터(21)를 형성한다. 예컨대, 평탄화막(20) 상에 레드 칼라필터용 코팅막으로 포토레지스트(미도시)를 도포한 후, 포토 마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 평탄화막(20) 상에 복수의 레드 칼라필터를 형성한다. 그런 다음, 블루 칼라필터용 코팅막으로 포토레지스트(미도시)를 도포한 후, 포토 마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 레드 칼라필터에 중첩되지 않도록 평탄화막(20) 상에 복수의 블루 칼라필터(21)를 형성한다.Subsequently, a plurality of red color filters (not shown) and
이때, 레드 칼라필터 및 블루 칼라필터(21)의 형성 순서는 이와 반대로 블루 칼라필터(21)를 먼저 형성할 수도 있다. 여기서는, 설명의 편의를 위해 블루 칼라필터(21)만을 도시하였다.In this case, the order of forming the red color filter and the
이어서, 블루 칼라필터(21)를 포함한 전체 구조 상부에 그린 칼라필터용 코팅막으로 포토레지스트(22)를 도포한다.Subsequently, the
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 블루 칼라필터(21) 및 레드 칼라필터(미도시)의 상부표면을 타겟 라인(Target line, T)으로 하여 별도의 포토 마스크 없이 노광공정을 실시한다. 즉, 타겟 라인(T)을 블루 칼라필터(21) 및 레드 칼라필터의 상부표면보다 낮게 설정하여 포토레지스트(22)에 빛을 조사한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 2B, an exposure process is performed without using a photo mask by using the upper surfaces of the
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, 현상공정을 실시하여 빛이 조사된 부분, 즉 포토레지스트(22)의 상부표면으로부터 타겟 라인(T, 도 2b 참조)까지의 포토레지스트(22)를 제거한다. 이로써, 블루 칼라필터(21)와 레드 칼라필터(미도시) 사이의 빈 공간 내에 그린 칼라필터(22a)가 자기정렬(Self-align)되어 형성된다.Next, as shown in FIG. 2C, a developing process is performed to remove the
즉, 본 발명의 실시예에서는 마스크 없이 실시하는 블랭킷(Blanket) 노광공정을 실시하여 그린 칼라필터(22a)를 형성함으로써, 마스크의 오정렬로 인해 서로 다른 칼라의 칼라필터 사이에 틈이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 난반사를 방지하여 광특성을 개선시킬 수 있다.That is, in the embodiment of the present invention by performing a blanket exposure process performed without a mask to form the
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 서로 다른 칼라의 칼라필터로 인해 발생되는 단차를 제거하기 위하여 평탄화공정(25)을 실시한다. 예컨대, 전면식각공정(Etch-back) 또는 화학적기계적 연마공정(CMP; Chemical Mechanical Polishing)을 실시하여 블루 칼라필터(21), 레드 칼라필터(미도시) 및 그린 칼라필터(22a)를 평탄화한다. Subsequently, as shown in FIG. 2D, the
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면 전면식각공정과 같은 평탄화공정을 실시하여 서로 다른 칼라의 칼라필터 간의 단차를 제거함으로써, 기존에 칼라필터로 인해 형성된 단차를 제거하기 위해 별도로 형성되던 OCL막을 생략할 수 있다. 따라서, 전체적인 이미지 센서의 제조공정을 단순화할 수 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, the step of removing the step between the color filters of the different colors by performing the planarization process such as the front etching process, thereby eliminating the OCL film that is formed separately to remove the step formed by the color filter. can do. Therefore, the manufacturing process of the overall image sensor can be simplified.
또한, 이를 통해 전체적인 이미지 센서의 높이 단차를 감소시켜 칼라필터에 대응되도록 칼라필터 상부에 형성되는 마이크로렌즈와 이에 대응되어 기판 내에 형성된 포토 다이오드 간의 거리를 감소시킬 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 감광도 (Sensitivity)를 개선시킬 수 있다.In addition, by reducing the height step of the overall image sensor it is possible to reduce the distance between the microlens formed on the color filter to correspond to the color filter and the photodiode formed in the substrate corresponding thereto. Therefore, it is possible to improve the sensitivity of the image sensor.
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 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
예컨대, 상기한 본 발명의 실시예에서는 빛의 3원색인 레드, 그린 및 블루의 3가지 칼라로 이루어진 칼라필터를 갖는 이미지 센서를 그 예로 하였으나, 이외에도 보색인 옐로우(Y; Yellow), 마젠타(Magenta; Mg), 시안(Cyan; Cy)의 3가지 칼라로 이루어진 칼라필터를 갖는 이미지 센서에도 적용이 가능하다.For example, in the above-described embodiment of the present invention, an image sensor having a color filter consisting of three colors of red, green, and blue, which are three primary colors of light, is used as an example. In addition, yellow (Y) and magenta (Magenta) are complementary colors. Mg) and cyan; Cy can also be applied to an image sensor having a color filter consisting of three colors.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 마스크 없이 실시하는 블랭킷(Blanket) 노광공정을 실시하여 최종 칼라필터를 형성함으로써, 마스크의 오정렬로 인해 서로 다른 칼라의 칼라필터 사이에 틈이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 난반사를 방지하여 광특성을 개선시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, a blanket exposure process performed without a mask is performed to form a final color filter, thereby preventing a gap between color filters of different colors due to misalignment of the mask. can do. Therefore, it is possible to prevent the diffuse reflection of the image sensor to improve the optical characteristics.
또한, 본 발명에 의하면 최종 칼라필터를 형성한 후 평탄화공정을 실시하여 서로 다른 칼라의 칼라필터 간의 단차를 제거함으로써, 기존에 칼라필터로 인해 형성된 단차를 제거하기 위해 별도로 형성되던 또 다른 평탄화막(예컨대, OCL막)의 형성을 생략할 수 있다. 따라서, 전체적인 이미지 센서의 제조공정을 단순화할 수 있다.Further, according to the present invention, after the final color filter is formed, a flattening process is performed to remove the step between the color filters of different colors, and thus another flattening film that is formed separately to remove the step formed by the color filter ( For example, the formation of the OCL film) can be omitted. Therefore, the manufacturing process of the overall image sensor can be simplified.
또한, 전체적인 이미지 센서의 높이 단차를 감소시켜 칼라필터에 대응되도록 칼라필터 상부에 형성되는 마이크로렌즈와 이에 대응되어 기판 내에 형성된 포토 다이오드 간의 거리를 감소시킬 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 감광도(Sensitivity)를 개선시킬 수 있다.In addition, the height difference of the overall image sensor may be reduced to reduce the distance between the microlens formed on the color filter so as to correspond to the color filter and the photodiode corresponding to the color filter. Therefore, it is possible to improve the sensitivity of the image sensor.
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KR (1) | KR100718778B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20020052713A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | 박종섭 | Method for forming color filter array |
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2005
- 2005-12-28 KR KR1020050131817A patent/KR100718778B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR20020052713A (en) * | 2000-12-26 | 2002-07-04 | 박종섭 | Method for forming color filter array |
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