KR100862855B1 - Ｃｉｓ의 칼라 필터의 마스크 레이아웃 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 CIS의 칼라 필터 마스크 레이아웃은 중앙 부분에 사각형 모양으로 위치하는 청색 칼라 필터 마스크 패턴과, 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴과 이격되어 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴의 대각선 방향에 사각형 모양으로 위치하는 적색 칼라 필터 마스크 패턴과, 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴과 이격되어 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴의 수직 방향에 사각형 모양으로 위치하는 녹색 칼라 필터 마스크 패턴과, 상기 녹색 칼라 필터 마스크 패턴의 사각 코너에 광 근접 보정을 위해 설치된 보정 마스크 패턴을 포함하여 이루어진다. 상기 보정 마스크 패턴은 세리프일 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 코너 라운딩이나 칼라 필터 레지스트 패턴들 사이의 빈 공간을 없애 SNR을 감소시켜 이미지 왜곡을 방지할 수 있다.
CIS, 칼라 필터, 마스크

Description

ＣＩＳ의 칼라 필터의 마스크 레이아웃{COLOR FILTER MASK LAYOUT OF CMOS IMAGE SENSOR}
도 1은 종래 기술에 의한 칼라 필터의 마스크 레이아웃이고,
도 2는 도 1의 마스크 레이아웃을 이용하여 칼라 필터 레지스트 패턴을 구현한 시뮬레이션 결과이고,
도 3은 도 2의 일부 확대도이고,
도 4는 본 발명에 의한 칼라 필터의 마스크 레이아웃이고,
도 5는 도 4의 마스크 레이아웃을 이용하여 칼라 필터 레지스트 패턴을 구현한 시뮬레이션 결과이고,
도 6은 도 5의 일부 확대도이다.
본 발명은 씨모스 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 씨모스 이미지 센서의 칼라필터 마스크 레이아웃에 관한 것이다.
최근 차세대 휴대용 통신기기, 화상 회의용 카메라, 디지털 카메라 등의 응용에 기존의 전하 전송 소자(CCD, charge coupled device, 이하 "CCD"라 함)를 대 체할 시스템 온 칩(system-on-chip)의 해결책으로 씨모스 이미지 센서(CMOS image sensor, 이하, "CIS"라 함)가 주목을 받고 있다.
CCD와는 달리 CIS는 높은 전압의 클럭(clock) 신호가 필요하지 않고, 표준 씨모스(standard CMOS)공정을 사용하므로 저렴한 가격으로 신호처리 회로까지를 같은 칩에 구현할 수 있어 저전력 영상 소자가 가능하다.
상기 CIS는 각 픽셀(pixel)마다 증폭기(amplifier)를 달아서 포토 다이오드(photo detector)의 신호를 높은 신호 대 잡음비(SNR)를 갖는 신호로 읽어내더라도, 증폭기가 차지하는 면적이 매우 적어서 각 픽셀의 필 팩터(fill-factor)가 크게 줄어들지 않는다.
종래의 CCD는 전하이동(charge transfer)의 효율을 극대화시키려고 여러 가지 복잡한 공정을 도입하여 공정비용이 높고 수율(yield)이 낮다. 이에 반하여, CIS는 표준 씨모스 공정을 사용하므로 제작 단가를 낮출 수 있고, 한세대 뒤진 ASIC 제조 라인을 사용할 경우 ROI(Return on Investment)를 높일 수 있다.
이런 여러 장점을 가진 CIS는 칼라 필터(Color filter)는 마이크로 렌즈(Micro Lens) 아래에 존재한다. 상기 칼라 필터는 삼원색인 청색(Blue), 녹색(Green), 및 적색(Red)의 순서로 칼라 레지스트(color resist)를 도포하고 패터닝한다. 여기서, 종래 기술에 의한 칼라 레지스트의 패터닝에 의한 칼라 필터의 제조방법을 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 칼라 필터의 마스크 레이아웃이다.
구체적으로, 도 1의 종래의 칼라 필터의 마스크 레이아웃은 중앙 부분에 청 색 칼라 필터 마스크 패턴(15)이 위치하고, 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴(15)의 대각선 방향으로 적색 칼라 필터 마스크 패턴(11)이 위치하고, 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴의 수직 방향으로 녹색 칼라 필터 마스크 패턴(13)이 위치한다.
도 2는 도 1의 마스크 레이아웃을 이용하여 칼라 필터 레지스트 패턴을 구현한 시뮬레이션 결과이고, 도 3은 도 2의 일부 확대도이다.
구체적으로, 도 3은 도 2의 참조번호 19의 확대도이고, 도 2와 도 3의 비교를 위해 칼라 필터 마스크 패턴과 칼라 레지스트 패턴의 참조번호를 동일하게 한다. 즉, 도 3에서, 참조번호 15는 중앙 부분에 위치하고 청색 칼라 레지스트 패턴이고, 참조번호 11은 상기 청색 칼라 레지스트 패턴(15)의 대각선 방향으로 위치한 적색 칼라 레지스트 패턴이고, 참조번호 13은 상기 청색 칼라 레지스트 패턴의 수직 방향으로 위치하는 녹색 칼라 레지스트 패턴이다.
도 1의 칼라 필터의 마스크 레이아웃을 가지고 사진공정으로 패터닝할 경우 광 근접 효과(optical proximity effect)로 인해 칼라 레지스트 패턴(15, 11, 13)의 코너(corner) 부분이 라운딩(rounding)지게 된다. 이에 따라, 도 2 및 도 3에 보는 바와 같이 세 가지 칼라 레지스트 패턴(15, 11, 13)의 계면 상에 빈 공간(17)이 존재하게 된다.
상기 빈 공간(17)은 도 3의 참조번호 21 내에 잘 도시되어 있다. 마이크로 렌즈(미도시)를 통과한 백색광이 칼라 필터가 없는 빈 공간(17)을 통과하게 되면 하부의 포토 다이오드에 백색광이 그대로 전사되게 되어 신호 대 노이즈비(SNR)를 증가시키게 된다. 이는 이미지의 왜곡을 초래 할 수도 있으며, 해상도 저하를 일으 킨다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 칼라 필터 제조시 발생하는 코너 라운딩 현상을 방지함으로써 SNR을 감소시켜 이미지 왜곡을 방지할 수 있는 CIS의 칼라 필터 마스크 레이아웃을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 CIS의 칼라 필터 마스크 레이아웃은 중앙 부분에 사각형 모양으로 위치하는 청색 칼라 필터 마스크 패턴과, 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴과 이격되어 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴의 대각선 방향에 사각형 모양으로 위치하는 적색 칼라 필터 마스크 패턴과, 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴과 이격되어 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴의 수직 방향에 사각형 모양으로 위치하는 녹색 칼라 필터 마스크 패턴과, 상기 녹색 칼라 필터 마스크 패턴의 사각 코너에 광 근접 보정을 위해 설치된 보정 마스크 패턴을 포함하여 이루어진다. 상기 보정 마스크 패턴은 세리프일 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 CIS의 칼라 필터의 마스크 레이아웃은 칼라 필터 마스크 패턴의 모서리에 OPC를 위한 보정 마스크 패턴을 구비하여 코너 라운딩이나 칼라 필터 레지스트 패턴들 사이의 빈 공간을 없애 SNR을 감소시켜 이미지 왜곡을 방지할 수 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명에 의한 칼라 필터의 마스크 레이아웃이다.
구체적으로, 도 4의 본 발명의 칼라 필터의 마스크 레이아웃은 중앙 부분에 사각형 모양으로 청색 칼라 필터 마스크 패턴(150)이 위치한다. 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴(150)과 이격되어 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴(150)의 대각선 방향에 사각형 모양의 적색 칼라 필터 마스크 패턴(110)이 위치한다. 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴(150)과 이격되어 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴(150)과 수직 방향에 녹색 칼라 필터 마스크 패턴(130)이 위치한다.
특히, 본 발명의 칼라 필터의 마스크 레이아웃에는 청색 칼라 필터 마스크 패턴(150), 적색 칼라 필터 마스크 패턴(110) 및 녹색 칼라 필터 마스크 패턴(130)중에서 가장 많이 형성되어 있는 녹색 칼라 필터 마스크 패턴(130)의 사각 모서리(코너)에 광 근접 보정을 위한 보정 마스크 패턴(140)을 설치한다. 상기 보정 마스크 패턴(140)은 세리프(serif)를 이용한다. 상기 보정 마스크 패턴(140)으로 인하여 종래 기술에서 발생하는 코너 라운딩을 방지한다.
도 4와 같이 룰 베이스(rule based) OPC(optical proximity correction, 광 근접 보정)를 적용하여 녹색 칼라 필터 마스크 패턴(130)에 코너에 보정 마스크 패턴(140)을 만들게 되면, 패터닝 후에는 칼라 필터 마스크 패턴들 사이의 빈 공간은 녹색 칼라 레지스트 패턴(도 5의 130)으로 채워진다. 또한, 본 발명의 칼라 필터의 마스크 레이아웃은 한 개의 칼라 필터 마스크 패턴에만 OPC를 적용하므로 칼라 필터의 마스크 제조 비용에도 큰 영향을 주지 않는다.
도 5는 도 4의 마스크 레이아웃을 이용하여 칼라 필터 레지스트 패턴을 구현한 시뮬레이션 결과이고, 도 6은 도 5의 일부 확대도이다.
구체적으로, 도 6은 도 5의 참조번호 190의 확대도이고, 도 4와 도 5의 비교를 위해 칼라 필터 마스크 패턴과 칼라 레지스트 패턴의 참조번호를 동일하게 하였다. 즉, 도 3에서, 참조번호 150은 중앙 부분에 위치한 청색 칼라 레지스트 패턴이고, 참조번호 110은 상기 청색 칼라 레지스트 패턴(150)의 대각선 방향으로 위치한 적색 칼라 레지스트 패턴이고, 참조번호 130은 상기 청색 칼라 레지스트 패턴의 수직 방향으로 위치하는 녹색 칼라 레지스트 패턴이다.
도 5의 칼라 필터의 마스크 레이아웃을 가지고 사진공정으로 패터닝할 경우, 상기 보정 마스크 패턴(140)에 의한 OPC에 의하여 칼라 레지스트 패턴(150, 110, 130)의 코너(corner)부분의 빈 공간(170)이 녹색 칼라 레지스트 패턴(130)으로 채워진다. 상기 빈 공간 부분(170)은 도 6의 참조번호 210내에 잘 도시되어 있다. 또한, 본 발명의 칼라 필터의 마스크 레이아웃은 한 개의 칼라 필터 마스크 패턴에만 OPC를 적용하므로 칼라 필터의 마스크 제조 비용에도 큰 영향을 주지 않는다.
이에 따라, 본 발명의 칼라 필터 마스크 레이아웃에 의해 제조된 칼라 필터를 이용할 경우, 마이크로 렌즈(미도시)를 통과한 백색광이 하부의 포토 다이오드에 백색광이 그대로 전사되지 않아 신호 대 노이즈비(SNR)를 감소시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 칼라 필터 마스크 레이아웃에 의해 제조된 칼라 필터를 이용할 경우, 이미지의 왜곡을 방지할 수 있고 해상도 저하를 막을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 CIS의 칼라 필터의 마스크 레이아웃은 칼라 필터 마스크 패턴의 모서리에 OPC를 위한 보정 마스크 패턴을 구비한다. 상기 보정 마스크 패턴은 녹색 칼라 필터 마스크 패턴의 사각 모서리에 설치한다.
이와 같은 마스크 레이아웃을 이용하여 칼라 필터를 제조할 경우 코너 라운딩이나 칼라 필터 레지스트 패턴 사이의 빈 공간이 없기 때문에 신호 대 노이즈비(SNR)를 감소시킬 수 있고, 이미지의 왜곡을 방지할 수 있고 해상도 저하를 막을 수 있다.

Claims (2)

  1. 중앙 부분에 사각형 모양으로 위치하는 1개의 청색 칼라 필터 마스크 패턴;
    상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴과 이격되어 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴의 대각선 방향에 사각형 모양으로 위치되는 4개의 적색 칼라 필터 마스크 패턴;
    상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴과 이격되어 상기 청색 칼라 필터 마스크 패턴의 수직 방향에 사각형 모양으로 위치되는 4개의 녹색 칼라 필터 마스크 패턴; 및
    사각 형태를 이루고, 상기 녹색 칼라 필터 마스크 패턴의 사각 코너에 광 근접 보정을 위해 설치된 보정 마스크 패턴을 포함하고,
    상기 보정 마스크 패턴의 사각 모서리 부분은 인접된 다른 상기 보정 마스크 패턴의 사각 모서리 부분과 대각선 방향으로 이격되어 대향되는 것을 특징으로 하는 CIS의 칼라 필터의 마스크 레이아웃.
  2. 제1항에 있어서, 상기 보정 마스크 패턴은 세리프인 것을 특징으로 하는 CIS의 칼라 필터의 마스크 레이아웃.
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