KR100829360B1 - Image sensor and fabricating method thereof - Google Patents

Image sensor and fabricating method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR100829360B1
KR100829360B1 KR1020060135717A KR20060135717A KR100829360B1 KR 100829360 B1 KR100829360 B1 KR 100829360B1 KR 1020060135717 A KR1020060135717 A KR 1020060135717A KR 20060135717 A KR20060135717 A KR 20060135717A KR 100829360 B1 KR100829360 B1 KR 100829360B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
micro lens
inorganic layer
sacrificial
image sensor
forming
Prior art date
Application number
KR1020060135717A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
윤영제
Original Assignee
동부일렉트로닉스 주식회사
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 동부일렉트로닉스 주식회사 filed Critical 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority to KR1020060135717A priority Critical patent/KR100829360B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100829360B1 publication Critical patent/KR100829360B1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685Process for coatings or optical elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627Microlenses

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

An image sensor and a manufacturing method thereof are provided to improve sensitivity of the image sensor by forming a microlens with a zero gap using an inorganic material. A first passivation microlens(13) is formed on an inorganic layer(11). An RIE(Reactive Ion Etching) is performed using a first etching condition on the first passivation microlens, such that a second passivation microlens is formed. A by-product(15) is attached to the second passivation microlens. An etched material is obtained while etching the first passivation microlens. The by-product is obtained after a reaction between the etched material and an etching gas. An RIE is performed using a second etching condition on the second passivation microlens and the by-product layer, such that the microlens is made of the inorganic layer.

Description

이미지 센서 및 그 제조방법{Image sensor and fabricating method thereof}Image sensor and fabrication method

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면.1 to 4 schematically show a method of manufacturing an image sensor according to an embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

11... 무기물층11 ... Inorganic Layer

13... 희생 마이크로 렌즈13 ... Sacrifice Micro Lens

15... 식각 부산물15. Etch Byproducts

17... 마이크로 렌즈17 ... micro lens

본 발명은 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor and a method of manufacturing the same.

일반적으로, 이미지 센서라 함은 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 이중 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이다. 더욱이, 씨모스(Complementary MOS; 이하 CMOS라 함) 이미지 센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. In a dual charge coupled device (CCD), individual metal-oxide-silicon (MOS) capacitors are very different from each other. A device in which charge carriers are stored and transported in a capacitor while in close proximity. Moreover, CMOS image sensors use CMOS technology, which uses control circuits and signal processing circuits as peripheral circuits, to make MOS transistors as many as the number of pixels, It is a device that employs a switching method that detects an output in turn.

이미지 센서(Image Sensor)의 성능을 좌우하는 가장 중요한 공정 중 하나로서 컬러필터 어레이(CFA:Color Filter Array)와 마이크로 렌즈(ML:Micro Lens) 형성 공정이 있다.One of the most important processes that determine the performance of an image sensor is a color filter array (CFA) and a micro lens (ML) forming process.

ML 형성 공정에서 이미지 소자의 성능에 가장 큰 영향을 미치는 것은 인접한 ML 사이 형성되는 렌즈의 갭(gap)으로, 갭이 작아질수록 소자의 광 감도가 10-15% 이상 비약적으로 향상됨은 이미 여러 연구 결과 및 시뮬레이션(simulation)에서 입증된 바 있다. The biggest influence on the performance of the image device in the ML formation process is the gap between the lenses formed between adjacent MLs. The smaller the gap is, the more the optical sensitivity of the device is improved by more than 10-15%. Proven in results and simulations.

이는 ML 사이의 갭이 작을수록 (1) 집광되는 빛의 플럭스(flux) 양이 많아지며 소자의 광 다이오드 등 하단부에 전달되는 빛의 광학 효율이 높아지고, (2) 금속 배선이 픽셀(pixel) 지역 내에 배치되는 CMOS 형 소자인 경우 상층부에서 하단부까지 빛이 지나가는 경로를 피해 배열되는 금속 배선에 집광되지 않은 빛이 지나가며 산란될 확률이 낮아지기 때문이다.This means that the smaller the gap between MLs (1), the more flux of light that is collected, the higher the optical efficiency of the light delivered to the lower end of the device's photodiode, etc., and (2) the metal wiring in the pixel area. This is because, in the case of a CMOS device disposed inside, the probability of uncondensed light passing through the metal wiring arranged to avoid the path of light passing from the upper layer to the lower portion is reduced.

종래의 대표적인 ML 형성 공정은 열 에너지에 의해 써멀 리플로우(thermal reflow)가 가능한 포토 레지스트(PR:Photo Resist) 형태의 유기 물질을 렌즈가 배치될 위치에 리소그래피(lithography) 방법으로 패턴(pattern)을 형성한 후 열을 가해 리플로우(reflow) 시켜 구형의 곡면을 형성하고 냉각시킴으로써 렌즈를 제작한다. Conventional ML forming processes use a lithography method to pattern organic materials in the form of photoresist (PR), which can be thermally reflowed by thermal energy, using a lithography method. After forming, the lens is manufactured by applying heat to reflow to form a spherical curved surface and cooling.

이와 같은 방법으로 ML을 형성하는 경우 (1) ML 갭의 너비가 리플로우 시키기 전 포토리소그래피를 통해 형성하는 패턴의 갭에 의해 결정되므로 리소그래피 해상도 한계에 따라 최소 갭 선폭이 ~50nm 수준으로 제한되고 (2) ML을 형성하기 위한 렌즈 물질(Lens material)의 실수 굴절율(real refractive index) n 값 및 허수 굴절율(imaginary refractive index) k 값이 가시광선 파장의 빛에 대해 n~1.4-1.7, k~0 이 되어야 렌즈 형태를 만들기 용이하고 가시광선 파장의 빛에 대해 투명도를 확보할 수 있으며, (3) 일반적으로 이러한 조건을 만족하는 물질은 경도가 작아 경우 최종 패키지(package) 단계에서 칩(chip)을 자르며 생기는 소잉 파티클(sawing particle)에 의해 손상되기 쉽다는 단점이 있다.In the case of forming ML in this way, (1) the width of ML gap is determined by the gap of the pattern formed through photolithography before reflow, so the minimum gap line width is limited to ~ 50nm level due to the lithography resolution limit ( 2) The real refractive index n value and the imaginary refractive index k value of the lens material for forming ML are n ~ 1.4-1.7, k ~ 0 for light of visible wavelength. This makes it easy to form the lens shape and to ensure transparency for light of visible wavelength. (3) Generally, when the material satisfies these conditions is low in hardness, the chip may be removed at the final package stage. The disadvantage is that it is easy to be damaged by sawing particles generated by cutting.

이러한 문제들을 극복하기 위해 경도가 낮은 PR류의 유기물질 대신 경도가 높은 산화물 박막 등의 무기물질을 사용하는 방법이 있으나 갭(gap)을 효과적으로 줄이면서 동시에 적절한 렌즈 형태를 형성하기 어렵다는 단점이 있다. 이와 같이 무기물질을 사용하는 경우 제로 갭(zero-gap) ML을 형성하기 어려우므로 종래 소자 최상단 층에 ML을 형성하는 단일 층 이미지 센서 보다 최상단 ML의 포커싱(focusing) 기능을 강화하기 위한 보조 렌즈로서 백 엔드(back-end) 층의 유전체 층에 보조 ML이 삽입되는 구조로 설계된 이미지 센서의 보조 렌즈로만 제한적으로 활용되고 있는 실정이다.In order to overcome these problems, there is a method of using an inorganic material such as an oxide thin film having a high hardness instead of an organic material of a low PR, but it has a disadvantage in that it is difficult to form a proper lens shape while reducing the gap effectively. In the case of using inorganic materials, it is difficult to form a zero-gap ML, and as an auxiliary lens for reinforcing the focusing function of the uppermost ML than the single-layer image sensor forming the ML on the uppermost layer of a conventional device. It is limitedly used as an auxiliary lens of an image sensor designed to have an auxiliary ML inserted into a dielectric layer of a back-end layer.

이러한 무기물질 ML을 손쉽게 제로 갭(zero-gap) 형태로 형성할 수 있는 방법이 있다면 종래의 공정 어려움을 해결한 제로 갭(zero-gap) 무기물질 ML을 형성하여 단일 렌즈 구조의 이미지 센서에도 활용이 가능하다.If there is a way to easily form the inorganic ML in the form of a zero-gap (zero-gap), it is possible to form a zero-gap inorganic material ML that solves the conventional process difficulties, and also utilized in the image sensor of a single lens structure This is possible.

무기물질 ML의 경우 가장 쉬운 제조 방법이 PR 등의 유기물로 ML의 형태를 형성한 후 비등방 건식 식각 방법을 이용하여 ML 형태를 무기물 박막에 전사하는 방법인데, 이 경우는 초기에 형성하는 유기물 시드 패턴(seed pattern)을 갭(gap) 없이 형성해야 전사되는 ML도 갭(gap)이 없는 제로 갭(zero-gap) 으로 형성되기 용이하므로 초기 시드 패턴(seed pattern)을 갭(gap) 없이 형성하는 것이 관건이다.In the case of inorganic ML, the easiest manufacturing method is to form the ML form with organic materials such as PR, and then transfer the ML form to the inorganic thin film using an anisotropic dry etching method. In this case, the organic seed pattern formed initially It is easy to form a seed pattern without a gap, so that the transferred ML can be easily formed as a zero-gap without a gap, so that an initial seed pattern is formed without a gap. It's the key.

본 발명은 무기물질을 이용하여 제로 갭(zero gap)을 갖는 마이크로 렌즈를 형성함으로써, 소자의 감도를 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다.The present invention provides an image sensor and a method of manufacturing the same that can improve the sensitivity of the device by forming a micro lens having a zero gap using an inorganic material.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서는, 무기물층; 상기 무기물층 위에 감광성막으로 형성된 제 1 마이크로 렌즈; 상기 제 1 마이크로 렌즈 위에 형성되며, 상기 감광성막의 식각에 의한 식각 부산물로 형성된 제 2 마이크로 렌즈; 를 포함하며, 상기 제 1 마이크로 렌즈와 상기 제 2 마이크로 렌즈가 적층 되어 마이크로 렌즈를 형성한다.Image sensor according to an embodiment of the present invention, the inorganic layer; A first micro lens formed of a photosensitive film on the inorganic layer; A second micro lens formed on the first micro lens and formed of an etch byproduct by etching the photosensitive film; It includes, the first micro lens and the second micro lens are stacked to form a micro lens.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서는, 상기 무기물층은 가시광선 파장에서 실수 굴절율(n)의 값이 1.4 내지 1.7 이고, 허수 굴절율(k)의 값이 0 인 물질로 형성된다.In the image sensor according to the embodiment of the present invention, the inorganic layer is formed of a material having a real refractive index (n) of 1.4 to 1.7 and an imaginary refractive index (k) of zero at visible wavelengths.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서는, 상기 무기물층은 TEOS 물질로 형성된다.In the image sensor according to the embodiment of the present invention, the inorganic layer is formed of a TEOS material.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서는, 상기 무기물층 하부에, 포토 다이오드를 구비하는 하부구조물과, 상기 하부구조물 위에 형성된 컬러필터층을 더 포함한다.The image sensor according to the embodiment of the present invention further includes a lower structure including a photodiode under the inorganic layer, and a color filter layer formed on the lower structure.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법은, 무기물층을 형성하는 단계; 상기 무기물층 위에 희생 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 상기 결과물에 대하여 제 1 식각 조건으로 RIE를 수행하고, 상기 결과물을 식각하면서 생성되는 부산물(by-product)이 상기 희생 마이크로 렌즈에 부착되도록 하는 단계; 상기 결과물에 대하여 제 2 식각 조건으로 RIE를 수행하여, 상기 무기물층으로 이루어지는 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 를 포함한다.An image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, forming an inorganic layer; Forming a sacrificial micro lens on the inorganic layer; Performing RIE on the resultant with a first etching condition and allowing a by-product produced by etching the resultant to be attached to the sacrificial microlens; Performing a RIE on a second etching condition with respect to the resultant to form a microlens formed of the inorganic layer; It includes.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 상기 무기물층은 가시광선 파장에서 실수 굴절율(n)의 값이 1.4 내지 1.7 이고, 허수 굴절율(k)의 값이 0 인 물질로 형성된다.According to an image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the inorganic layer is formed of a material having a real refractive index (n) of 1.4 to 1.7 and an imaginary refractive index (k) of zero at visible wavelengths.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 상기 무기물층은 TEOS 물질로 형성된다.According to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the inorganic layer is formed of a TEOS material.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 상기 희생 마이크로 렌즈는 감광성 재질로 형성된다.According to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the sacrificial micro lens is formed of a photosensitive material.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 상기 무기물층 위에 상기 희생 마이크로 렌즈를 형성하는 단계는, 상기 무기물층 위에 감광성막을 형성하는 단계; 상기 감광성막에 대한 노광공정을 수행하고 패터닝된 감광성막을 형성하는 단계; 상기 감광성막에 대한 열처리를 통하여 렌즈 형상으로 형성된 희생 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 를 포함한다.According to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the step of forming the sacrificial micro lens on the inorganic layer, forming a photosensitive film on the inorganic layer; Performing an exposure process on the photosensitive film and forming a patterned photosensitive film; Forming a sacrificial micro lens formed in a lens shape through heat treatment of the photosensitive film; It includes.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 상기 마이크로 렌즈는 이웃하는 렌즈 간에 간격이 없는 제로 갭(zero gap) 마이크로 렌즈로 형성된다.According to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the micro lens is formed of a zero gap micro lens with no gap between neighboring lenses.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 상기 부산물이 상기 희생 마이크로 렌즈에 부착됨에 따라, 상기 희생 마이크로 렌즈를 이루는 이웃하는 렌즈 간의 간격이 없어지고 제로 갭(zero gap) 희생 마이크로 렌즈가 형성된다.According to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, as the by-products are attached to the sacrificial micro lens, the gap between neighboring lenses forming the sacrificial micro lens is lost and a zero gap sacrificial micro lens is Is formed.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 상기 무기물층을 형성하는 단계 전에, 포토 다이오드를 구비하는 하부구조물을 형성하는 단계; 상기 하부구조물 위에 컬러필터층을 형성하는 단계; 를 더 포함한다.According to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, before the step of forming the inorganic layer, forming a substructure having a photodiode; Forming a color filter layer on the substructure; It further includes.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 및 그 제조방법에 의하면, 무기물질을 이용하여 제로 갭(zero gap)을 갖는 마이크로 렌즈를 형성함으로써, 소자의 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to the image sensor and the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, by forming a micro lens having a zero gap using an inorganic material, there is an advantage that can improve the sensitivity of the device.

본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "위"에 또는 "아래"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 그 의미는 각 층(막), 영역, 패드, 패턴 또는 구조물들이 직접 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들에 접촉되어 형성되는 경우로 해석될 수도 있으며, 다른 층(막), 다른 영역, 다른 패드, 다른 패턴 또는 다른 구조물들이 그 사이에 추가적으로 형성되는 경우로 해석될 수도 있다. 따라서, 그 의미는 발명의 기술적 사상에 의하여 판단되어야 한다.In the description of embodiments according to the present invention, each layer (film), region, pattern or structure is described as being formed "on" or "under" a substrate, each layer (film), region, pad or pattern. In the case, the meaning may be interpreted as when each layer (film), region, pad, pattern or structures is formed in direct contact with the substrate, each layer (film), region, pad or patterns, and another layer. (Film), another region, another pad, another pattern, or another structure may be interpreted as a case where additional formation is made therebetween. Therefore, the meaning should be determined by the technical spirit of the invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;

도 1 내지 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 to 4 are schematic views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 마이크로 렌즈를 형성하기 위하여 먼저 무기물층(11)을 형성한다.In the method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, an inorganic layer 11 is first formed to form a micro lens.

여기서 상기 무기물층(11)은 추후 진행되는 공정에 의하여 마이크로 렌즈로 형성될 물질을 이용하여 제조되도록 한다.Herein, the inorganic layer 11 may be manufactured by using a material to be formed into a micro lens by a later process.

상기 무기물층(11)은 가시광선 파장에서 실수 굴절율(n)의 값이 약 1.4 내지 1.7 이고, 허수 굴절율(k)의 값이 약 0 인 물질로 형성되도록 할 수 있다.The inorganic layer 11 may be formed of a material having a real refractive index (n) of about 1.4 to 1.7 and an imaginary refractive index (k) of about 0 at visible wavelengths.

하나의 예로서 상기 무기물층(11)은 TEOS와 같은 산화막의 박막으로 형성될 수 있다.As an example, the inorganic layer 11 may be formed of a thin film of an oxide film such as TEOS.

그리고 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 무기물층(11) 위에 희생 마이크로 렌즈(13)를 형성한다.And according to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 2, to form a sacrificial micro lens 13 on the inorganic layer (11).

상기 희생 마이크로 렌즈(13)는 추후 식각을 통하여 상기 무기물층(11)에 마이크로 렌즈 형상을 전사시키기 위하여 형성되는 것이다.The sacrificial micro lens 13 is formed to transfer the micro lens shape to the inorganic layer 11 through etching later.

상기 희생 마이크로 렌즈(13)는 감광성 재질로 형성될 수 있다.The sacrificial micro lens 13 may be formed of a photosensitive material.

하나의 예로서 상기 희생 마이크로 렌즈(13)는 다음과 같은 공정을 통하여 형성될 수 있다.As one example, the sacrificial micro lens 13 may be formed through the following process.

먼저, 상기 무기물층(11) 위에 감광성막을 형성한다.First, a photosensitive film is formed on the inorganic layer 11.

상기 감광성막은 하나의 예로서 도포 방식으로 형성될 수 있다.The photosensitive film may be formed by, for example, a coating method.

그리고, 상기 감광성막에 대한 노광공정을 수행하여 패터닝된 감광성막을 형성한다. 이때, 상기 패터닝된 감광성막은 육면체 형상의 각진 형상으로 형성될 수 있다. 상기 패터닝된 감광성막에 대한 열처리를 통하여 렌즈 형상의 희생 마이크로 렌즈(13)를 형성할 수 있게 된다. 상기 열처리는 써멀 리플로우(thermal reflow)와 같은 공정이 이용될 수 있다.Then, an exposure process is performed on the photosensitive film to form a patterned photosensitive film. In this case, the patterned photosensitive film may be formed in a hexahedral shape. Through the heat treatment of the patterned photosensitive film, it is possible to form a sacrificial micro lens 13 having a lens shape. The heat treatment may use a process such as thermal reflow.

이어서 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 결과물에 대하여 제 1 식각 조건으로 RIE를 수행하고, 상기 결과물을 식각하면서 생성되는 식각 부산물(by-product)(15)이 상기 희생 마이크로 렌즈(13)에 부착되도록 한다.Subsequently, according to the method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 3, an etch by-product generated while performing RIE on the resultant as a first etching condition and etching the resultant product. 15 is attached to the sacrificial micro lens 13.

이때, 상기 식각 부산물(15)이 상기 희생 마이크로 렌즈(13)에 부착됨에 따라, 상기 희생 마이크로 렌즈(13)를 이루는 이웃하는 렌즈 간의 간격이 줄어들 수 있게 된다. In this case, as the etch byproduct 15 is attached to the sacrificial micro lens 13, the distance between neighboring lenses forming the sacrificial micro lens 13 may be reduced.

또한, 상기 식각 부산물(15)이 상기 희생 마이크로 렌즈(13)에 부착됨에 따라, 상기 희생 마이크로 렌즈(13)를 이루는 이웃하는 렌즈 간의 간격이 없어지게 되는 제로 갭(zero gap) 희생 마이크로 렌즈(13)도 형성할 수 있게 된다.In addition, as the etch by-product 15 is attached to the sacrificial microlens 13, a zero gap sacrificial microlens 13 in which a gap between neighboring lenses forming the sacrificial microlens 13 is lost. ) Can also be formed.

여기서, 상기 희생 마이크로 렌즈(13)를 이루는 감광성 물질이 식각되면서 생기는 폴리머 부산물(polymer by-product)이 상기 희생 마이크로 렌즈(13)의 패턴에 들러 붙도록 RIE 공정을 수행한다. 이러한 RIE 공정을 통하여 조건에 따라 손쉽게 제로 갭(zero gap) 형태를 형성할 수 있게 된다.Here, the RIE process is performed such that a polymer by-product generated by etching the photosensitive material constituting the sacrificial microlens 13 adheres to the pattern of the sacrificial microlens 13. Through this RIE process, it is possible to easily form a zero gap shape according to the conditions.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 도 3에 도시된 상기 식각 부산물(15)과 희생 마이크로 렌즈(13)로 구성되는 패턴 형상이 추후 건식 식각에 의해 생성되는 결과물의 형태를 좌우하므로 이를 일종의 시드(seed) 마이크로 렌즈 패턴이라고 할 수 있다.According to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, the pattern shape consisting of the etching by-product 15 and the sacrificial micro lens 13 shown in Figure 3 depends on the shape of the resulting product generated by the dry etching later Therefore, this may be referred to as a kind of seed micro lens pattern.

이후 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 결과물에 대하여 제 2 식각 조건으로 RIE를 수행하여, 상기 무기물층(11)으로 이루어지는 마이크로 렌즈(17)를 형성할 수 있게 된다.Then, according to the manufacturing method of the image sensor according to an embodiment of the present invention, as shown in Figure 4, by performing the RIE on the second etching conditions with respect to the resultant, the microlens 17 made of the inorganic layer 11 It can be formed.

상기 마이크로 렌즈(17)는 이웃하는 렌즈 간에 간격이 없는 제로 갭(zero gap) 마이크로 렌즈(17)로 형성될 수 있게 된다.The microlens 17 may be formed as a zero gap microlens 17 having no gap between neighboring lenses.

이에 따라 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 제로 갭(gap)을 갖는 마이크로 렌즈를 용이하게 형성할 수 있게 된다. 또한 본 발명의 실시 예에 의하면 제로 갭을 갖는 마이크로 렌즈를 적용할 수 있게 되므로, 소자의 감도를 향상시킬 수 있게 된다.Accordingly, according to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, it is possible to easily form a micro lens having a zero gap (gap). In addition, according to the embodiment of the present invention, it is possible to apply a micro lens having a zero gap, thereby improving the sensitivity of the device.

또한, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 제조방법에 의하면, 상기 무기물층(11)을 형성하는 단계 이전에, 포토 다이오드를 구비하는 하부구조물을 형성하는 단계와, 상기 하부구조물 위에 컬러필터층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, according to the image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention, before forming the inorganic layer 11, forming a substructure having a photodiode, and forming a color filter layer on the substructure It may further comprise the step.

한편, 도 3에 도시된 바와 같은, 상기 식각 부산물(15)과 희생 마이크로 렌즈(13)로 구성되는 마이크로 렌즈 패턴이 앞에서 설명된 굴절 계수 조건을 만족시킨다면, 이후의 식각 공정 없이 그대로 마이크로 렌즈로 적용될 수도 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 3, if the microlens pattern including the etching byproduct 15 and the sacrificial microlens 13 satisfies the refractive index condition described above, the microlens pattern may be applied as it is without a subsequent etching process. It may be.

이와 같은 경우, 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서는 무기물층과, 상기 무기물층 위에 감광성막으로 형성된 제 1 마이크로 렌즈와, 상기 제 1 마이크로 렌즈 위에 형성되며 상기 감광성막의 식각에 의한 식각 부산물로 형성된 제 2 마이크로 렌즈를 포함하며, 상기 제 1 마이크로 렌즈와 상기 제 2 마이크로 렌즈가 적층 되어 마이크로 렌즈를 형성하게 된다.In this case, the image sensor according to the embodiment of the present invention is formed of an inorganic layer, a first micro lens formed as a photosensitive film on the inorganic layer, and an etching by-product formed by etching the photosensitive film. And a second micro lens, wherein the first micro lens and the second micro lens are stacked to form a micro lens.

상기 마이크로 렌즈는 이웃하는 렌즈 간에 간격이 없는 제로 갭(zero gap) 마이크로 렌즈로 형성될 수 있게 된다.The microlens may be formed as a zero gap microlens without a gap between neighboring lenses.

한편, 본 발명의 실시 예에서 감광성막의 식각에 의한 식각 부산물을 이용하는 공정은 하나의 예로서 다음과 같이 수행될 수 있다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, the process using the etching by-product by the etching of the photosensitive film may be performed as an example as follows.

이와 같은 공정은 정전 결합 플라즈마(CCP: Capacitive Coupled Plasma) 장비를 이용하여 이루어질 수 있으며, 그 공정 조건은 다음과 같다.Such a process may be performed using a capacitive coupled plasma (CCP) device, and the process conditions are as follows.

먼저, 감광성막을 식각하는 공정을 수행하고, 식각 부산물을 감광성막에 부착시키기 위한 공정을 순차적으로 수행할 수 있다.First, a process of etching the photosensitive film may be performed, and a process for attaching the etching byproduct to the photosensitive film may be sequentially performed.

이와 같이, 식각 부산물을 감광성막의 표면에 형성하는 것은, 상기 정전 결합 플라즈마 장비 내에서, 상기 감광상막과 반응성을 가지고 있는 가스를 챔버 내에 주입한 후 RF 파워(RF power)를 인가하여 플라즈마를 조성하여 라디칼(radical)에 의한 식각을 실시하여 이루어질 수 있다. 이 때, 식각시 발생하는 반응 부산물을 잔류 시간(residence time)을 길게 하여 상기 감광상막에 부착될 확률을 증가시킴으로써, 원래의 노광(photo) 후 측정되는 감광막 패턴의 임계 치수(CD : Critical Dimension)보다 실제로 반응 부산물 증착 후의 감광성막이 갖는 임계 치 수를 크게 할 수 있게 된다. As described above, the etching by-products are formed on the surface of the photosensitive film. The plasma is formed by injecting a gas that is reactive with the photosensitive film into the chamber and applying RF power to the plasma in the electrostatically coupled plasma apparatus. It may be achieved by etching by radical. At this time, the reaction by-products generated during etching increase the probability that the reaction by-products are attached to the photoresist film, thereby increasing the probability that they are attached to the photoresist film. In fact, it is possible to increase the critical dimension of the photosensitive film after deposition of reaction by-products.

본 발명의 실시 예에 있어서, 정전 결합 플라즈마(CCP: Capacitive Coupled Plasma) 장비가 이용될 수 있으며, 상기 정전 결합 플라즈마 장비는 쌍극자 링 마그네트론(DRM:Dipole Ring Magnetron)을 이용할 수 있다.In an embodiment of the present invention, capacitive coupled plasma (CCP) equipment may be used, and the electrostatic coupled plasma equipment may use a dipole ring magnetron (DRM).

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 및 그 제조방법에 의하면, 무기물질을 이용하여 제로 갭(zero gap)을 갖는 마이크로 렌즈를 형성함으로써, 소자의 감도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.According to the image sensor and the manufacturing method according to the embodiment of the present invention, by forming a micro lens having a zero gap using an inorganic material, there is an advantage that can improve the sensitivity of the device.

Claims (12)

무기물층을 형성하는 단계;Forming an inorganic layer; 상기 무기물층 위에 제1 희생 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;Forming a first sacrificial micro lens on the inorganic layer; 상기 제1 희생 마이크로 렌즈에 대하여 제 1 식각 조건으로 RIE를 수행하여 제2 희생 마이크로 렌즈를 형성하고, 상기 제1 희생 마이크로 렌즈를 식각하면서 생성되는, 상기 제1 희생 마이크로 렌즈로부터 식각된 물질과 식각 가스와의 반응 부산물(by-product)이 상기 제2 희생 마이크로 렌즈에 부착되도록 하는 단계; A material etched from the first sacrificial microlens formed by performing RIE on the first sacrificial microlens under a first etching condition to form a second sacrificial microlens , and etching the first sacrificial microlens. Allowing a by-product of the reaction product with the etching gas to adhere to the second sacrificial micro lens; 상기 제2 희생 마이크로 렌즈와 상기 무기물층에 대하여 제 2 식각 조건으로 RIE를 수행하여, 상기 무기물층으로 이루어지는 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;Performing a RIE on the second sacrificial micro lens and the inorganic layer under a second etching condition to form a micro lens including the inorganic layer; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.Image sensor manufacturing method comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기물층은 가시광선 파장에서 실수 굴절율(n)의 값이 1.4 내지 1.7 이고, 허수 굴절율(k)의 값이 0 인 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.And the inorganic layer is formed of a material having a real refractive index (n) of 1.4 to 1.7 and an imaginary refractive index (k) of zero at visible wavelengths. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기물층은 TEOS 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.The inorganic layer is an image sensor manufacturing method, characterized in that formed of TEOS material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 희생 마이크로 렌즈는 감광성 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법. The first sacrificial microlens is formed of a photosensitive material. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기물층 위에 상기 제1 희생 마이크로 렌즈를 형성하는 단계는,Forming the first sacrificial micro lens on the inorganic layer, 상기 무기물층 위에 감광성막을 형성하는 단계;Forming a photosensitive film on the inorganic layer; 상기 감광성막에 대한 노광공정을 수행하고 패터닝된 감광성막을 형성하는 단계;Performing an exposure process on the photosensitive film and forming a patterned photosensitive film; 상기 패터닝된 감광성막에 대한 열처리를 통하여 렌즈 형상으로 형성된 제1 희생 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;Forming a first sacrificial micro lens formed in a lens shape through heat treatment of the patterned photosensitive film; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.Image sensor manufacturing method comprising a. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 마이크로 렌즈는 이웃하는 렌즈 간에 간격이 없는 제로 갭(zero gap) 마이크로 렌즈로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.The micro lens is a method of manufacturing an image sensor, characterized in that formed as a zero gap micro lens with no gap between neighboring lenses. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응 부산물이 상기 제2 희생 마이크로 렌즈에 부착됨에 따라, 상기 제2 희생 마이크로 렌즈를 이루는 이웃하는 렌즈 간의 간격이 없어지고 제로 갭(zero gap) 희생 마이크로 렌즈가 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.The reaction by-products manufacturing an image sensor, characterized in that the second as attached to the sacrificial microlens, said second no gap between adjacent lenses that make up the sacrificial microlens is formed with a zero gap (zero gap) sacrificial microlenses Way. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 무기물층을 형성하는 단계 전에, Before forming the inorganic layer, 포토 다이오드를 구비하는 하부구조물을 형성하는 단계;Forming a substructure having a photodiode; 상기 하부구조물 위에 컬러필터층을 형성하는 단계;Forming a color filter layer on the substructure; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.Image sensor manufacturing method comprising a further. 무기물층;Inorganic layer; 상기 무기물층 위에 감광성막으로 형성된 제 1 마이크로 렌즈;A first micro lens formed of a photosensitive film on the inorganic layer; 상기 제 1 마이크로 렌즈 위에 형성되며, 상기 제 1 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 식각공정에서 생성되는, 상기 감광성막으로부터 식각된 물질과 식각 가스와의 반응 부산물로 형성된 제 2 마이크로 렌즈;A second micro lens formed on the first micro lens, the second micro lens formed by a reaction by- product of an etching gas and a material etched from the photosensitive film, which is generated in an etching process for forming the first micro lens; 를 포함하며,Including; 상기 제 1 마이크로 렌즈와 상기 제 2 마이크로 렌즈가 적층 되어 마이크로 렌즈를 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And the first micro lens and the second micro lens are stacked to form a micro lens. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 무기물층은 가시광선 파장에서 실수 굴절율(n)의 값이 1.4 내지 1.7 이고, 허수 굴절율(k)의 값이 0 인 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.The inorganic layer is formed of a material having a real refractive index (n) of 1.4 to 1.7 and an imaginary refractive index (k) of zero at visible wavelengths. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 무기물층은 TEOS 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.The inorganic layer is an image sensor, characterized in that formed of TEOS material. 제 9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 무기물층 하부에, 포토 다이오드를 구비하는 하부구조물과, 상기 하부구조물 위에 형성된 컬러필터층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And a lower structure including a photodiode and a color filter layer formed on the lower structure under the inorganic layer.
KR1020060135717A 2006-12-27 2006-12-27 Image sensor and fabricating method thereof KR100829360B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060135717A KR100829360B1 (en) 2006-12-27 2006-12-27 Image sensor and fabricating method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060135717A KR100829360B1 (en) 2006-12-27 2006-12-27 Image sensor and fabricating method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100829360B1 true KR100829360B1 (en) 2008-05-13

Family

ID=39650364

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060135717A KR100829360B1 (en) 2006-12-27 2006-12-27 Image sensor and fabricating method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100829360B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06252372A (en) * 1993-02-24 1994-09-09 Sony Corp Lens formation method
JP2003051588A (en) 2001-08-07 2003-02-21 Sony Corp Solid-state image pickup device and its manufacturing method
KR20050057968A (en) * 2003-12-11 2005-06-16 매그나칩 반도체 유한회사 Method for fabricating image sensor with inorganic microrens

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06252372A (en) * 1993-02-24 1994-09-09 Sony Corp Lens formation method
JP2003051588A (en) 2001-08-07 2003-02-21 Sony Corp Solid-state image pickup device and its manufacturing method
KR20050057968A (en) * 2003-12-11 2005-06-16 매그나칩 반도체 유한회사 Method for fabricating image sensor with inorganic microrens

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2004235635A (en) Method of manufacturing cmos image sensor
KR20080049186A (en) Image sensor and fabrication method thereof
KR20070050293A (en) Image sensor and method for manufacturing the same
KR100649031B1 (en) Method for manufacturing of cmos image sensor
KR20100018259A (en) Image sensor and method for manufacturing thereof
JP2008288584A (en) Method of manufacturing image sensor
KR20080062825A (en) Image sensor fabricating method
KR100854243B1 (en) Method of fabricating image sensor
KR100698099B1 (en) CMOS image sensor and method for manufacturing the same
US8183080B2 (en) Image sensor and manufacturing method thereof
KR100829360B1 (en) Image sensor and fabricating method thereof
KR100606900B1 (en) CMOS image sensor and method for fabricating the same
KR100821475B1 (en) CMOS Image Sensor and Method for Manufacturing thereof
KR100606902B1 (en) Method for fabricating an CMOS image sensor
KR100410594B1 (en) The method of fabricating for CMOS Image sensor
KR100802305B1 (en) Image sensor fabricating method
KR100752162B1 (en) Method for fabricating of COMS image sensor
KR100685890B1 (en) Method for manufacturing of cmos image sensor
KR100812087B1 (en) Image sensor and fabricating method thereof
KR100891075B1 (en) Method for fabricating image sensor
KR100915759B1 (en) Method for formating in cmos image sensor device
KR20060077524A (en) Method for manufacturing of cmos image sensor
KR100778857B1 (en) method for manufacturing of CMOS image sensor
KR20010004173A (en) Method for fabricating image sensor
KR100835525B1 (en) Image sensor and fabricating method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
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: 20120417

Year of fee payment: 5

LAPS Lapse due to unpaid annual fee