KR100915753B1 - 이미지센서 및 그 제조방법 - Google Patents
이미지센서 및 그 제조방법Info
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Abstract
실시예에 따른 이미지센서는 기판상에 형성된 포토다이오드와 회로(circuitry); 상기 포토다이오드 상에 형성된 컬러필터층; 및 픽셀사이에 금속을 개재하면서 상기 컬러필터층 상에 형성된 산화막 마이크로렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
실시예는 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게 전하결합소자(charge coupled device: CCD)와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
종래기술에 의한 CIS소자는 빛 신호를 받아서 전기 신호로 바꾸어 주는 포토다이오드(Photo Diode) 영역과, 이 전기 신호를 처리하는 트랜지스터 영역으로 구분할 수 있다.
한편, 종래기술에 의한 CIS의 경우, 집광을 위하여 센서 상단부에 마이크로렌즈를 형성한다. 이때 유기물(organic material)을 사용하여 사진공정(PEP) 및 리플로우(reflow) 등의 공정을 거쳐 마이크로렌즈를 완성하게 되는데, 유기물의 경우 기계적특성이 약하여 디펙트(defect)에 매우 취약하다. 따라서, 마이크로렌즈 형성 후 후속 공정에서 이물이 발생하여 마이크로 렌즈 위에 부착하게 되면, 이미지 불량을 일으키는 원인이 된다.
또한, 종래기술에 의하면 픽셀간의 크로스토크(crosstalk) 현상에 의해 이미지간섭의 문제가 있다.
실시예는 기존의 유기물의 도포 및 사진공정(PEP)과 리플로우(reflow) 공정을 이용한 마이크로렌즈 형성을 대신하기 위하여 산화물을 도포한 뒤, 사진공정(PEP) 및 CMP 공정을 이용하여 마이크로 렌즈를 형성할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 실시예에 의하면 픽셀간의 크로스토크를 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 이미지센서는 기판상에 형성된 포토다이오드와 회로(circuitry); 상기 포토다이오드 상에 형성된 컬러필터층; 및 픽셀사이에 금속을 개재하면서 상기 컬러필터층 상에 형성된 산화막 마이크로렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 기판상에 포토다이오드와 회로(circuitry)를 형성하는 단계; 상기 포토다이오드 상에 컬러필터층을 형성하는 단계; 및 픽셀사이에 금속을 개재하면서 산화막 마이크로렌즈를 상기 컬러필터층 상에 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면, 산화물을 이용하여 마이크로렌즈를 구성하게 되므로, 후속 공정에 이물이 발생하더라도 렌즈에는 영향을 미치지 않을 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예에 의하면 마이크로렌즈와 마이크로렌즈 사이에 금속을 남김으로써 크로스토크(cross talk) 방지에도 효과가 있다.
도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 단면도.
도 2 내지 도 4는 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도.
이하, 실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
실시예의 설명에 있어서 씨모스이미지센서(CIS)에 대한 구조의 도면을 이용하여 설명하나, 본 발명은 씨모스이미지센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 단면도이다.
실시예에 따른 이미지센서는 기판(110)상에 형성된 포토다이오드(미도시)와 회로(circuitry)(미도시); 상기 포토다이오드 상에 형성된 컬러필터층(120); 및 픽셀사이에 금속(133)을 개재하면서 상기 컬러필터층(120) 상에 형성된 산화막 마이크로렌즈(131);를 포함할 수 있다.
상기 산화막 마이크로렌즈(131)는 픽셀경계의 상기 산화막에 트렌치(T)(도 2 참조)를 포함하며, 상기 트렌치에 금속(133)이 메우진 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 이미지센서에 의하면, 산화물을 이용하여 마이크로렌즈를 구성하게 되므로, 후속 공정에 이물이 발생하더라도 렌즈에는 영향을 미치지 않을 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예에 의하면 마이크로렌즈와 마이크로렌즈 사이에 금속을 남김으로써 크로스토크(cross talk) 방지에도 효과가 있다.
이하, 도 2 내지 도 4를 참조하여 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 설명한다.
우선, 도 2와 같이 기판(110)상에 포토다이오드(미도시)와 회로(circuitry)(미도시)를 형성한다.
실시예는 상기 포토다이오드를 포함하는 기판(110)상에 층간절연층(미도시)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 층간절연층은 다층으로 형성될 수도 있고, 하나의 층간절연층을 형성한 후에 포토다이오드 영역 이외의 부분으로 빛이 입사되는 것을 막기 위한 차광층(미도시)을 형성한 후에 다시 층간절연층을 형성할 수도 있다.
이후, 상기 층간절연층 상에 수분 및 스크래치로부터 소자를 보호하기 위한 보호막(미도시)을 더 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 층간절연층 상에 가염성레지스트를 사용하여 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 진행하여 각각의 파장대별로 빛을 필터링하는 R, G, B의 컬러필터층(120)을 형성한다.
다음으로, 상기 컬러필터층(120) 상에 초점거리 조절 및 렌즈층을 형성하기 위한 평탄도확보 등을 위하여 평탄화층(PL:planarization layer)(미도시)을 더 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 평탄화층 상에 산화막(131a)을 형성한다.
상기 산화막(131a)은 약 200℃ 이하에서 산화막(oxide film)을 증착할 수 있다.
상기 산화막(131a)은 SiO2 일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 이때, 상기 산화막(131a)은 CVD, PVD, PECVD 등으로 형성될 수 있다.
다음으로, 상기 산화막(131a) 상에 감광막패턴(미도시)을 형성하고, 상기 감광막패턴을 식각마스크로 하여 픽셀경계의 상기 산화막(131a)을 선택적으로 제거하여 트렌치(T)를 형성한다.
그 다음으로, 도 3과 같이 상기 트렌치(T)에 금속(133a)을 메운다. 예를 들어, 상기 트렌치(T)에 텅스텐(W)을 메울 수 있으나 이에 한정되는 것이 아니며 갭필능력이 좋은 금속은 가능하다.
다음으로, 도 4와 같이 상기 트렌치에 메워진 금속(133)과 산화막(131a)을 평탄화하여 픽셀사이에 금속(133)을 개재하면서 산화막 마이크로렌즈(131)를 상기 컬러필터층(120) 상에 형성한다.
예를 들어, 상기 트렌치(T)에 메워진 금속(133a)과 산화막(131a)의 평탄화는 CMP에 의해 평탄화가 진행되며, CMP 슬러리는 금속용 슬러리를 사용할 수 있다. 즉, 금속용 슬러리를 사용함으로써 금속 부분이 우선적으로 제거되며, 또한 혼합물질이 존재하는 부분의 제거률이 단일물질이 존재한 곳보다 우수하므로 픽셀영역이 매우 선택적으로 제거되어 산화막은 위로 복록한 렌즈형상을 띄며, 픽셀 경계에 일부 금속(133)이 남게 된다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 산화물을 이용하여 마이크로렌즈를 구성하게 되므로, 후속 공정에 이물이 발생하더라도 렌즈에는 영향을 미치지 않을 수 있는 효과가 있다.
또한, 실시예에 의하면 마이크로렌즈와 마이크로렌즈 사이에 금속을 남김으로써 크로스토크(cross talk) 방지에도 효과가 있다.
본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.
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- 기판상에 포토다이오드들과 회로(circuitry)를 형성하는 단계;상기 포토다이오드들 상에 컬러필터층을 형성하는 단계; 및상기 포토다이오드들 사이와 공간적으로 상하 대응하는 위치에 금속을 개재하면서 산화막 마이크로렌즈를 상기 컬러필터층 상에 형성하는 단계;를 포함하고,상기 산화막으로 형성된 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,상기 컬러필터층 상에 산화막을 형성하는 단계;상기 포토다이오드들 사이와 공간적으로 상하 대응하는 위치의 상기 산화막을 선택적으로 제거하여 트렌치를 형성하는 단계;상기 트렌치에 금속을 메우는 단계; 및상기 트렌치에 메워진 금속과 산화막을 평탄화하여 상기 포토다이오드들 사이와 공간적으로 상하 대응하는 위치에 금속을 개재하면서 산화막 마이크로렌즈를 상기 컬러필터층 상에 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제4 항에 있어서,상기 트렌치에 메워진 금속과 산화막의 평탄화는,CMP에 의해 평탄화가 진행되며, CMP 슬러리는 금속용 슬러리를 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
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| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
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Payment date: 20120726 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |