KR100749271B1 - 칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법 - Google Patents

칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100749271B1
KR100749271B1 KR1020010068961A KR20010068961A KR100749271B1 KR 100749271 B1 KR100749271 B1 KR 100749271B1 KR 1020010068961 A KR1020010068961 A KR 1020010068961A KR 20010068961 A KR20010068961 A KR 20010068961A KR 100749271 B1 KR100749271 B1 KR 100749271B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
color filter
red
green
image sensor
blue
Prior art date
Application number
KR1020010068961A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030037869A (ko
Inventor
임재영
Original Assignee
매그나칩 반도체 유한회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 매그나칩 반도체 유한회사 filed Critical 매그나칩 반도체 유한회사
Priority to KR1020010068961A priority Critical patent/KR100749271B1/ko
Publication of KR20030037869A publication Critical patent/KR20030037869A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100749271B1 publication Critical patent/KR100749271B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14621—Colour filter arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

본 발명은 블랙필터를 배제하여 칼라필터 공정수를 감소시킴과 동시에 칼라특성을 향상시킬 수 있는 이미지 센서의 칼라필터를 제공한다. 본 발명은 제1, 제2 및 제3 수광영역에 각기 대응되는 레드칼라필터, 그린칼라필터 및 블루칼라필터를 포함하는 칼라필터 어레이에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 수광영역의 각각의 가장자리에서 레드칼라필터, 그린칼라필터 및 블루칼라필터의 물질층들이 적층되어 블랙필터를 구성하는 것을 특징으로하는 칼라필터 어레이를 제공한다.
칼라필터, 블랙층, 이미지 센서

Description

칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법{COLOR FILTER ARRAY OF IMAGE SENSOR TO IMPROVE COLOR QUALITY AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 칼라필터 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 반도체 기판 11 : 절연막
12A, 12B : 금속배선 13A, 13B : 층간절연막
14 : 평탄화막 15 : 비아홀
16 : 패시배이션막 R11, R12, R13 : 제 1 레드패턴
R2 : 제 2 레드패턴 R : 레드 칼라필터
G11, G12 : 제 1 그린패턴
G2 : 제 2 그린패턴 G : 그린 칼라필터
B1 : 제 1 블루패턴 B21, B22 : 제 2 블루패턴
B : 블루 칼라필터 100 : 칼라필터 오버랩영역
본 발명은 이미지 센서 기술에 관한 것으로, 특히 칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 에리이 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 빛을 감지하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로 부분으로 구성되어 있다. 또한, 광감도를 높이기 위하여 전체 이미지 센서 소자에서 광감지 부분의 면적이 차지하는 비율(fill factor)을 크게 하려는 노력을 진행하고 있으나, 근본적으로 로직회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적하에서 이러한 노력에는 한계가 있다. 따라서, 감감도를 높이기 위하여 광감지 부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 변경하여 광감지 부분으로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이 기술이 바로 마이크로 렌즈 형성 기술이다.
또한, 칼라 이미지를 구현하기 위한 이미지센서는 외부로부터의 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지부분 상부에 칼라 필터가 어레이되어 있으며, 이러한 칼라 필터 어레이(CFA : Color Filter Array)는 일반적으로 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3 가지 칼라필터로 이루어져서 비교적 복잡한 공정을 갖는다. 따라서, 생산원가를 절감시키고 경쟁력을 향상시키기 위해서는 칼라필터 공정을 단순화하기 위한 공정 개발이 중요하나, 이미지 센서의 칼라특성을 향상시키기 위해서는, 칼라필터 사이 또는 화소 가장자리로 입사하는 빛을 차단시켜 빛의 간섭현상을 최소화해야 하므로 상기 3가지의 칼라필터 이외에도 칼라필터 사이 또는 화소 가장자리에 별도의 블랙필터를 적용해야 하기 때문에, 사실상 칼라 필터 공정을 단순화하는 데에는 많은 어려움이 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 블랙필터를 배제하여 칼라필터 공정수를 감소시킴과 동시에 칼라특성을 향상시킬 수 있는 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1, 제2 및 제3 수광영역에 각기 대응되는 레드칼라필터, 그린칼라필터 및 블루칼라필터를 포함하는 칼라필터 어레이에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 수광영역의 각각의 가장자리에서 레드칼라필터, 그린칼라필터 및 블루칼라필터의 물질층들이 적층되어 블랙필터를 구성하는 것을 특징으로하는 칼라필터 어레이를 제공한다.
바람직하게, 상기 블랙필터를 구성하는 레드칼라필터, 그린칼라필터 및 블루칼라필터의 각 물질층은 상기 블랙필터의 총 두께의 1/3 두께씩을 갖는 것을 특징으로 한다.
삭제
삭제
삭제
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 칼라필터 형성방법을 설명하기 위한 단면도이다.
먼저, 도 1a를 참조하면, 포토다이오드로 이루어진 제 1 내지 제 3 수광영역(P1∼P3)을 포함하는 화소(미도시)가 형성된 반도체 기판(10) 상에 절연막(11)을 형성하고, 절연막(11) 상에 제 1 금속배선(12A)을 형성하고, 두 층의 절연막(13A-1, 13A-2)으로 이루어진 제 1 층간절연막(13A)을 형성한다. 그 다음, 기판의 표면을 평탄화하기 위하여 기판 전면 상에 평탄화막(14)을 형성하고, 제 1 금속배선(12A)의 일부가 노출되도록 평탄화막(14) 및 제 1 층간절연막(13B-1)을 식 각하여 비아홀(15)을 형성한다.
그리고 나서, 비아홀(15)이 충전되도록 평탄화막(14) 상에 금속층을 증착하고 패터닝하여 제 1 금속배선(12A)과 콘택하는 제 2 금속배선(12B)을 형성하고, 두 층의 절연막(13B-1, 13B-2)으로 제 2 층간절연막(13B)을 형성한 후, 제 2 층간절연막(13B) 상에 수분이나 스크래치로부터 소자를 보호하기 위하여 패시배이션막(16)을 형성한다.
그 다음, 패시배이션막(16) 상부에 공지된 포토리소그라피 및 식각 공정으로, 제 1 수광영역(P1)과 오버랩하는 제 1 레드패턴(R11), 제 2 수광영역(P2)의 우측 가장장리와 오버랩하는 제 2 레드패턴(R12), 및 제 3 수광영역(P3)의 우측 가장자리와 오버랩하는 제 3 레드패턴(R13)으로 이루어진 제 1 레드 칼라필터를 형성한다. 이때, 제 1 레드 칼라필터는 총 레드 칼라필터 두께의 1/3 두께로 형성한다. 그 후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 제 1 레드 칼라필터의 제 1 패턴(R11) 상에 포토리소그라피 및 식각공정으로, 제 1 레드패턴(R11)의 우측 가장자리가 일부 노출되도록 총 레드 칼라필터 두께의 2/3 두께로 제 2 레드 칼라필터(R2)를 형성하여 우측 가장자리가 계단 형상을 갖는 레드 칼라필터(R)을 완성한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 제 2 수광영역(P2)과 오버랩하면서 레드 칼라필터(R)의 제 1 레드패턴(R11) 및 제 2 레드패턴(R2)과 오버랩하는 제 1 그린패턴(G11)과, 제 3 레드패턴(R13)과 오버랩하는 제 2 그린패턴(G12)으로 이루어진 제 1 그린 칼라필터를 포토리소그라피 및 식각공정으로 형성한다. 이때, 제 1 그린 칼라필터는 총 그린 칼라필터 두께의 2/3 두께로 형성한다. 그 다음, 제 1 그린 칼라필터의 제 1 그린패턴(G11) 상에 포토리소그라피 및 식각공정으로, 제 1 그린패턴(G11)의 양측 가장자리 부분이 일부 노출되도록, 총 그린 칼라필터 두께의 1/3 두께로 제 2 그린칼라필터를 형성하여, 도 1d에 도시된 바와 같은 그린 칼라필터(G)를 완성한다.
도 1e에 도시된 바와 같이, 포토리소그라피 및 식각공정으로 제 3 수광영역(P3)과 오버랩하도록 제 2 레드패턴(R12) 및 제 1 그린패턴(G11)과, 제 3 레드패턴(R13) 및 제 2 그린패턴(R12)에 의해 형성된 공간에 매립되도록 제 1 블루 칼라필터(B1)를 형성한다. 이때, 제 1 블루 칼라필터(B1)는 총 블루 칼라필터 두께의 2/3 두께로 형성한다.
도 1f에 도시된 바와 같이, 포토리소그라피 및 식각공정으로, 레드 칼라필터(R)와 그린 칼라필터(G) 사이의 노출된 제 1 그린패턴(G11)의 좌측 가장자리와 오버랩하는 제 1 블루패턴(B21)을 형성함과 동시에, 제 1 블루 칼라필터(B1) 상부에 제 1 그린패턴(G11)의 우측 가장자리와 오버랩하면서 제 2 그린패턴(G12)과 오버랩하는 제 2 블루 칼라필터를 형성하여 블루 칼라필터(B)를 완성한다. 이때, 제 2 블루 칼라필터는 총 블루 칼라필터 두께의 1/3 두께로 형성한다. 도 1f에서 도면 부호 100은 칼라필터 오버랩영역을 나타낸 것으로서, 레드, 그린, 블루의 칼라필터들(R, G, B)이 레드층/그린층/블루층의 적층구조를 이루면서 서로 오버랩되어 있음을 알 수 있다. 이때, 이러한 적층구조의 혼색이 블랙층을 형성하여 블랙필터와 같은 작용을 하게 된다.
한편, 상기 실시예에서는 제 1 레드, 그린, 블루 칼라필터 형성 후, 제 2 레 드, 그린, 블루 칼라필터를 형성하기 전에 별도의 열처리를 수행하지는 않았으나, 두 층 사이의 박리를 효과적으로 방지하기 위하여 열처리를 수행하는 것이 바람직하다. 이때, 열처리는 약 180℃ 이상의 온도에서 약 30분 정도로 수행한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 칼라필터와 칼라필터 사이의 영역이 레드/그린/블루의 적층구조를 이루도록 칼라필터들을 서로 오버랩시켜 형성하여 블랙필터와 같은 작용을 하도록 한다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.
전술한 본 발명은 별도의 블랙필터를 형성하지 않고서도, 레드/드린/블루의 적층구조에 의해 칼라필터 사이 또는 화소 가장자리로 입사하는 빛을 차단하여 빛의 간섭현상을 최소화함으로써 칼라필터 특성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 칼라필터 공정을 비교적 단순화할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 제1, 제2 및 제3 수광영역에 각기 대응되는 레드칼라필터, 그린칼라필터 및 블루칼라필터를 포함하는 칼라필터 어레이에 있어서,
    상기 제1, 제2 및 제3 수광영역의 각각의 가장자리에서 레드칼라필터, 그린칼라필터 및 블루칼라필터의 물질층들이 적층되어 블랙필터를 구성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 칼라필터.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙필터를 구성하는 레드칼라필터, 그린칼라필터 및 블루칼라필터의 각 물질층은 상기 블랙필터의 총 두께의 1/3 두께씩을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 칼라필터 어레이.
  3. 삭제
  4. 삭제
KR1020010068961A 2001-11-06 2001-11-06 칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법 KR100749271B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010068961A KR100749271B1 (ko) 2001-11-06 2001-11-06 칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010068961A KR100749271B1 (ko) 2001-11-06 2001-11-06 칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030037869A KR20030037869A (ko) 2003-05-16
KR100749271B1 true KR100749271B1 (ko) 2007-08-13

Family

ID=29568237

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010068961A KR100749271B1 (ko) 2001-11-06 2001-11-06 칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100749271B1 (ko)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9524998B2 (en) 2014-06-09 2016-12-20 SK Hynix Inc. Image sensor having pixels capable of detecting phase differences with each pixel includes dual color filter layer overlapping each other
US10515992B2 (en) 2018-01-23 2019-12-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and method for fabricating the same

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930023739A (ko) * 1992-05-18 1993-12-21 이헌조 칼라필터 제조방법
JPH11150252A (ja) * 1997-11-19 1999-06-02 Sony Corp カラー固体撮像素子とその製造方法
KR19990054304A (ko) * 1997-12-26 1999-07-15 구본준 고체촬상소자 및 그 제조방법
JPH11289073A (ja) * 1998-04-06 1999-10-19 Matsushita Electron Corp 固体撮像装置およびその製造方法
KR20000003405A (ko) * 1998-06-29 2000-01-15 김영환 광차단층으로서 적층된 칼라필터를 갖는 이미지센서
KR20000014604A (ko) * 1998-08-21 2000-03-15 윤종용 고체 컬러 이미지 소자 및 그의 제조 방법

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR930023739A (ko) * 1992-05-18 1993-12-21 이헌조 칼라필터 제조방법
JPH11150252A (ja) * 1997-11-19 1999-06-02 Sony Corp カラー固体撮像素子とその製造方法
KR19990054304A (ko) * 1997-12-26 1999-07-15 구본준 고체촬상소자 및 그 제조방법
JPH11289073A (ja) * 1998-04-06 1999-10-19 Matsushita Electron Corp 固体撮像装置およびその製造方法
KR20000003405A (ko) * 1998-06-29 2000-01-15 김영환 광차단층으로서 적층된 칼라필터를 갖는 이미지센서
KR20000014604A (ko) * 1998-08-21 2000-03-15 윤종용 고체 컬러 이미지 소자 및 그의 제조 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9524998B2 (en) 2014-06-09 2016-12-20 SK Hynix Inc. Image sensor having pixels capable of detecting phase differences with each pixel includes dual color filter layer overlapping each other
US10515992B2 (en) 2018-01-23 2019-12-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and method for fabricating the same
US10861891B2 (en) 2018-01-23 2020-12-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and method for fabricating the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030037869A (ko) 2003-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100477789B1 (ko) 이미지센서의 제조 방법
US7423307B2 (en) CMOS image sensor and method for fabricating the same
US7498190B2 (en) Method for fabricating a CMOS image sensor
KR20000041461A (ko) 개선된 이미지센서 제조방법
KR101057653B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR100821849B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP4153426B2 (ja) 集積イメージセンサを製造するための方法
KR100749271B1 (ko) 칼라특성 향상을 위한 이미지 센서의 칼라필터 어레이 및 그 제조방법
KR100329782B1 (ko) 광감도 개선을 위한 이미지센서 제조방법
KR20050103027A (ko) 노치 필터를 갖는 이미지센서 및 그 제조 방법
KR20010061343A (ko) 이미지센서 제조 방법
KR100449951B1 (ko) 이미지센서 및 그 제조 방법
KR100410670B1 (ko) 시모스 이미지센서의 칼라필터 형성방법
KR100873289B1 (ko) 경사입사광의 영향을 감소시킨 시모스 이미지센서
KR20010061056A (ko) 광감도 개선을 위한 이미지센서의 제조 방법
KR100790211B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100817711B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100718779B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100776145B1 (ko) 다층 칼라필터를 이용한 이미지 센서
KR100838952B1 (ko) 이미지센서 제조 방법
KR100683395B1 (ko) 광감도 개선을 위한 이미지센서 제조방법
KR20060020387A (ko) 광 집적도를 향상시킨 시모스 이미지센서의 제조방법
KR20070071016A (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100600945B1 (ko) 광집적률 개선을 위한 이미지센서
KR100880529B1 (ko) 시모스 이미지센서의 칼라필터 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20110728

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20120727

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee