KR101024765B1 - Image Sensor and Method for Manufacturing Thereof - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 이미지센서는, 포토다이오드가 형성된 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성된 금속배선 및 층간절연층; 상기 포토다이오드에 대응하도록 상기 층간절연층 상에 형성되고 상호 이격되도록 갭영역이 형성된 컬러필터; 상기 갭영역이 노출되도록 상기 컬러필터 상에 형성된 마이크로 렌즈; 상기 마이크로 렌즈 상에 형성된 보조렌즈; 상기 갭영역이 노출되도록 상기 보조렌즈 사이에 형성된 트랜치: 및 상기 트랜치 내부에 형성된 광흡수 패턴을 포함한다.An image sensor according to an embodiment includes a semiconductor substrate on which a photodiode is formed; A metal wiring and an interlayer insulating layer formed on the semiconductor substrate; A color filter formed on the interlayer insulating layer so as to correspond to the photodiode and having a gap region formed therebetween; A micro lens formed on the color filter to expose the gap area; An auxiliary lens formed on the micro lens; And a trench formed between the auxiliary lenses to expose the gap region, and a light absorption pattern formed in the trench.

이미지센서, 포토다이오드, 마이크로렌즈 Image Sensor, Photodiode, Micro Lens

Description

이미지센서 및 그 제조방법{Image Sensor and Method for Manufacturing Thereof}Image Sensor and Method for Manufacturing Thereof}

실시예는 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. Embodiments relate to an image sensor and a manufacturing method thereof.

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.An image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and is largely a charge coupled device (CCD) and a CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon) image sensor. Sensor) (CIS).

씨모스 이미지센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시키는 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.The CMOS image sensor implements an image by sequentially detecting an electrical signal of each unit pixel in a switching method of forming a photodiode and a MOS transistor in the unit pixel.

씨모스 이미지 센서에서 디자인 룰이 점차 감소됨에 따라 단위 픽셀의 사이즈가 감소하여 광감도가 감소될 수 있다. 이러한 광감도를 높여주기 위하여 컬러필터 상에 마이크로 렌즈가 형성된다. As the design rule of the CMOS image sensor is gradually reduced, the size of the unit pixel may be reduced, thereby reducing the light sensitivity. In order to increase the light sensitivity, a micro lens is formed on the color filter.

상기와 같은 마이크로렌즈는 감광성 유기물 물질을 노광(expose), 현상(development) 및 리플로우(reflow)의 순서로 진행하여 반구형의 모양을 최종 형 성시킨다.Such microlenses advance the photosensitive organic material in the order of exposure, development, and reflow to form a hemispherical shape.

그러면, 상기 마이크로렌즈의 갭 사이로 입사되는 빛은 그대로 직진하게 되어 포토다이오드로 집광되지 않게 되므로 이미지 센서의 광감도를 저하시키는 원인이 된다.Then, the light incident between the gaps of the microlenses is straight as it is not collected by the photodiode, which causes a decrease in the light sensitivity of the image sensor.

또한, 상기 마이크로렌즈의 갭 사이로 집광되지 않은 빛이 통과하여 픽셀 어레이 기판에 배치된 단위픽셀에 감지됨으로써 노이즈 및 크로스 토크가 발생되는 문제점이 있다.In addition, there is a problem that noise and crosstalk are generated by passing uncondensed light between the gaps of the microlenses and detecting the unit pixels disposed on the pixel array substrate.

상기 갭이 발생되는 이유는 상기 마이크로 렌즈의 패터닝 공정 시 렌즈와 렌즈 사이의 발생된 넓은 공간을 리플로우 공정에서 전부 줄이지 못하기 때문이다.The gap is generated because the wide space generated between the lens and the lens during the patterning process of the micro lens cannot be reduced in the reflow process.

물론, 리플로우 과정에서 상기 갭을 줄일 수 있지만, 과도한 리플로우는 렌즈와 렌즈가 서로 붙게 되어 브리지(bridge) 및 머지(merge) 현상이 발생되어 이미지 센서의 불량을 야기시킬 수 있다. Of course, the gap may be reduced during the reflow process, but excessive reflow may cause the lens and the lens to stick to each other, resulting in a bridge and merge phenomenon, which may cause a defect of the image sensor.

실시예에서는 마이크로 렌즈의 갭 사이에 반사방지막을 형성하여 입사광의 간섭현상을 억제하여 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공한다. The embodiment provides an image sensor and a method of manufacturing the same, by forming an anti-reflection film between the gaps of the microlenses to suppress interference of incident light to improve light sensitivity.

실시예에 따른 이미지센서는, 포토다이오드가 형성된 반도체 기판; 상기 반도체 기판 상에 형성된 금속배선 및 층간절연층; 상기 포토다이오드에 대응하도록 상기 층간절연층 상에 형성되고 상호 이격되도록 갭영역이 형성된 컬러필터; 상기 갭영역이 노출되도록 상기 컬러필터 상에 형성된 마이크로 렌즈; 상기 마이크로 렌즈 상에 형성된 보조렌즈; 상기 갭영역이 노출되도록 상기 보조렌즈 사이에 형성된 트랜치: 및 상기 트랜치 내부에 형성된 광흡수 패턴을 포함한다. An image sensor according to an embodiment includes a semiconductor substrate on which a photodiode is formed; A metal wiring and an interlayer insulating layer formed on the semiconductor substrate; A color filter formed on the interlayer insulating layer so as to correspond to the photodiode and having a gap region formed therebetween; A micro lens formed on the color filter to expose the gap area; An auxiliary lens formed on the micro lens; And a trench formed between the auxiliary lenses to expose the gap region, and a light absorption pattern formed in the trench.

실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은, 반도체 기판 상에 포토다이오드를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판 상에 금속배선 및 층간절연층을 형성하는 단계; 상기 포토다이오드에 대응하도록 상기 층간절연층 상에 형성되고 상호 이격되도록 갭영역을 가지는 컬러필터를 형성하는 단계; 상기 갭영역이 노출되도록 상기 컬러필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 상기 마이크로 렌즈 및 갭영역 상에 렌즈층을 형성하는 단계: 및 상기 갭영역에 대응하는 상기 렌즈층을 관통하도록 상기 마이크로 렌즈 사이에 광흡수 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. In another aspect, a method of manufacturing an image sensor includes: forming a photodiode on a semiconductor substrate; Forming a metal wiring and an interlayer insulating layer on the semiconductor substrate; Forming a color filter having a gap region formed on the interlayer insulating layer so as to correspond to the photodiode and spaced apart from each other; Forming a micro lens on the color filter to expose the gap area; Forming a lens layer on the microlens and the gap region; and forming a light absorption pattern between the microlenses so as to pass through the lens layer corresponding to the gap region.

실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면, 마이크로 렌즈 사이에 광흡수 패턴이 형성되어 경사각을 가지는 입사광이 이웃하는 마이크로 렌즈로 입사하는 것을 방지하여 크로스 토크를 방지할 수 있다.According to the image sensor and the manufacturing method thereof according to the embodiment, a light absorption pattern is formed between the microlenses to prevent incident light having an inclination angle from entering the neighboring microlenses, thereby preventing crosstalk.

또한, 마이크로 렌즈 상부에 보조렌즈가 형성되어 2중으로 광을 집광할 수 있으므로 이미지 감도를 향상시킬 수 있다. In addition, since the auxiliary lens is formed on the upper portion of the microlens to condense light in duplicate, the image sensitivity may be improved.

이하, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing an image sensor according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/위(on/over)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/위(On/Over)는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of the embodiments, when described as being formed "on / over" of each layer, the on / over may be directly or through another layer ( indirectly) includes everything formed.

도 6은 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 단면도이다.6 is a cross-sectional view illustrating an image sensor according to an embodiment.

실시예에 따른 이미지센서는, 복수개의 포토다이오드(20)가 형성된 반도체 기판(10); 상기 반도체 기판(10) 상에 형성된 금속배선(50) 및 층간절연층(40); 상기 포토다이오드(20)에 대응하도록 상기 층간절연층(40) 상에 형성되고 상호 이격되도록 갭영역(D)이 형성된 컬러필터(70); 상기 갭영역(D)이 노출되도록 상기 컬러필터(70) 상에 형성된 마이크로 렌즈(80); 상기 마이크로 렌즈(80) 상에 형성된 보조렌즈(95); 상기 갭영역(D)이 노출되도록 상기 보조렌즈(95) 사이에 형성된 트랜치(97): 및 상기 트랜치(97) 내부에 형성된 광흡수 패턴(105)을 포함한다.An image sensor according to an embodiment includes a semiconductor substrate 10 on which a plurality of photodiodes 20 are formed; A metal wiring 50 and an interlayer insulating layer 40 formed on the semiconductor substrate 10; A color filter 70 formed on the interlayer insulating layer 40 so as to correspond to the photodiode 20 and having a gap region D formed therebetween; A micro lens 80 formed on the color filter 70 to expose the gap region D; An auxiliary lens 95 formed on the micro lens 80; A trench 97 formed between the auxiliary lens 95 to expose the gap region D, and a light absorption pattern 105 formed in the trench 97.

예를 들어, 상기 광흡수 패턴(105)은 반사방지물질로 형성될 수 있다. 이에 따라, 경사각을 가지는 빛이 해당픽셀이 아닌 이웃하는 픽셀로 진행하는 빛을 흡수할 수 있으므로 크로스 토크를 방지할 수 있다. For example, the light absorption pattern 105 may be formed of an antireflection material. Accordingly, crosstalk can be prevented because the light having the inclination angle can absorb the light traveling to the neighboring pixel instead of the corresponding pixel.

상기 마이크로 렌즈(80) 및 보조렌즈(95)은 저온 산화막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 마이크로 렌즈(80)는 SiON 또는 SiOC로 형성되고, 상기 보조렌즈(95)은 SiO2로 형성될 수 있다. 상기 마이크로 렌즈(80)를 이루는 물질의 굴절률은 상기 보조렌즈(95)보다 높은 굴절률을 가지므로 상기 포토다이오드의 필팩터를 향상시킬 수 있다. The micro lens 80 and the auxiliary lens 95 may be formed of a low temperature oxide film. For example, the microlens 80 may be formed of SiON or SiOC, and the auxiliary lens 95 may be formed of SiO2. Since the refractive index of the material forming the microlens 80 has a higher refractive index than the auxiliary lens 95, the fill factor of the photodiode may be improved.

도 6의 도면 부호 중 미설명 도면부호는 이하 제조방법에서 설명하기로 한다 Unexplained reference numerals among the reference numerals of FIG. 6 will be described in the following manufacturing method.

이하, 도 1 내지 도 7을을 참조하여 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 설명한다. Hereinafter, a manufacturing method of an image sensor according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 7.

도 1을 참조하여, 반도체 기판(10) 상에는 포토다이오드(20) 및 씨모스회로(미도시)을 포함하는 광감지 소자가 형성된다. Referring to FIG. 1, a photosensitive device including a photodiode 20 and a CMOS circuit (not shown) is formed on a semiconductor substrate 10.

상기 반도체 기판(10) 상에는 액티브 영역과 필드영역을 정의하는 소자분리막(20)이 형성되어 있다 그리고, 상기 반도체 기판(10)의 액티브 영역에는 빛을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드(20) 및 상기 포토다이오드(20)에 연결되어 수광된 광전하를 전기신호를 변환하는 씨모스 회로(미도시)가 단위화소 별로 형성될 수 있다. An isolation layer 20 defining an active region and a field region is formed on the semiconductor substrate 10, and a photodiode 20 for generating photocharges by receiving light in the active region of the semiconductor substrate 10. And a CMOS circuit (not shown) connected to the photodiode 20 to convert the received photocharges into an electrical signal, may be formed for each unit pixel.

상기 포토다이오드(20)를 포함하는 관련 소자들이 형성된 후, 상기 반도체 기판(10) 상에 금속배선(50) 및 층간절연층(40)이 형성된다. After the related devices including the photodiode 20 are formed, a metal wiring 50 and an interlayer insulating layer 40 are formed on the semiconductor substrate 10.

상기 금속배선(M1, M2, M3)(50)은 전원라인 및 신호라인과 광감지소자 및 주 변 회로를 접속시키기 위한 것으로 복수의 층으로 형성될 수 있다. 즉, 층간절연층(40)은 복수의 층으로 형성될 수 있으며, 상기 층간절연층(40)을 관통하는 상기 금속배선(50)도 복수개로 형성되어 전기적으로 접촉된 상태로 형성될 수 있다.The metal wires M1, M2, and M3 50 may be formed of a plurality of layers to connect a power line, a signal line, an optical sensing element, and a peripheral circuit. That is, the interlayer insulating layer 40 may be formed of a plurality of layers, and a plurality of the metal wires 50 passing through the interlayer insulating layer 40 may also be formed to be in electrical contact with each other.

상기 금속배선(50)은 포토다이오드(20)로 입사되는 빛을 가리지 않도록 의도적으로 레이아웃되어 형성된다.The metal wire 50 is intentionally laid out so as not to block light incident on the photodiode 20.

예를 들어, 상기 층간절연층(40)은 산화막 물질로 형성될 수 있으며, 상기 금속배선(50)은 금속, 합금 또는 실리사이드를 포함한 다양한 전도성 물질, 즉 알루미늄, 구리, 코발트 또는 텅스텐 등으로 형성될 수 있다. For example, the interlayer insulating layer 40 may be formed of an oxide film material, and the metal wire 50 may be formed of various conductive materials including metal, alloy, or silicide, that is, aluminum, copper, cobalt, or tungsten. Can be.

다음으로, 상기 층간절연층(40) 상에 보호층(60)이 형성된다. 상기 보호층(60)은 습기나 스크래치등으로부터 소자를 보호하기 위한 것으로 최종 금속배선(50)을 포함한 상기 층간절연층(40) 상에 형성된다. 예를 들어, 상기 보호층(60)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 및 실리콘 산질화막 중의 어느 하나로 형성될 수도 있으며 또는 하나 이상의 층이 적층된 구조일 수도 있다. 물론 상기 보호층(60)은 형성되지 않을 수도 있다.Next, a protective layer 60 is formed on the interlayer insulating layer 40. The protective layer 60 is formed on the interlayer insulating layer 40 including the final metal wiring 50 to protect the device from moisture or scratches. For example, the protective layer 60 may be formed of any one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film, or may have a structure in which one or more layers are stacked. Of course, the protective layer 60 may not be formed.

그 다음으로 상기 보호층(60) 상에 컬러필터(70)가 형성된다. 상기 컬러필터(70)는 각각의 단위픽셀 마다 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다. 이러한 컬러필터(70)는 단위픽셀 마다 다른 색상을 나타내는 것으로 레드(Red:R), 그린(Green:G) 및 블루(Blue:B)의 3가지 색으로 이루어질 수 있다. Next, the color filter 70 is formed on the protective layer 60. The color filter 70 is formed for each unit pixel to separate colors from incident light. The color filter 70 represents a different color for each unit pixel, and may be formed of three colors of red (R), green (G), and blue (B).

상기 컬러필터(70)는 감광물질 및 안료 또는 감광물질 및 염료를 포함하는 컬러필터용 물질(미도시)을 스핀 코팅 공정등을 통해 반도체 기판(10) 상에 형성한 다. 이어서, 상기 컬러필터용 물질을 패턴 마스크(미도시)에 의하여 노광한 후 현상하여 상기 반도체 기판(10) 상에 컬러필터(70)를 형성할 수 있다. 즉, 레드에 해당하는 컬러필터(70)를 형성한 후 그린 및 블루 컬러필터(70)를 형성할 수 있다. 또한, 상기 컬러필터(70)는 이웃하는 컬러필터(70)와 상호 이격되도록 갭영역(D)을 가지도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 갭영역(D)은 상기 금속배선(50)에 대응하는 너비를 가지도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 갭영역(D)에 의하여 상기 금속배선(50)에 대응하는 상기 보호층(60)의 표면이 노출될 수 있다. The color filter 70 forms a color filter material (not shown) including a photosensitive material and a pigment or a photosensitive material and a dye on the semiconductor substrate 10 through a spin coating process or the like. Subsequently, the color filter material may be exposed and developed using a pattern mask (not shown) to form a color filter 70 on the semiconductor substrate 10. That is, the green and blue color filters 70 may be formed after the color filters 70 corresponding to red are formed. In addition, the color filter 70 may be formed to have a gap region D to be spaced apart from the neighboring color filter 70. For example, the gap region D may be formed to have a width corresponding to the metal wiring 50. Therefore, the surface of the protective layer 60 corresponding to the metal wiring 50 may be exposed by the gap region D.

도 2를 참조하여, 상기 컬러필터(70) 상이 마이크로 렌즈(80)가 형성된다. 상기 마이크로 렌즈(80)는 상기 컬러필터(70) 마다 하나씩 형성되어 하부에 형성된 상기 포토다이오드(20)로 광을 집광할 수 있다. 또한, 상기 컬러필터(70)에 대응하도록 상기 마이크로 렌즈(80)가 형성되므로 상기 마이크로 렌즈(80)가 형성되어도 상기 갭영역(D)에 의하여 노출된 상기 보호층(60)은 그대로 노출될 수 있다. Referring to FIG. 2, a microlens 80 is formed on the color filter 70. The microlens 80 may be formed one by one for each color filter 70 to condense light to the photodiode 20 formed at a lower portion thereof. In addition, since the microlens 80 is formed to correspond to the color filter 70, the protective layer 60 exposed by the gap region D may be exposed as it is even when the microlens 80 is formed. have.

상기 마이크로 렌즈(80)는 SiON 또는 SiOC를 포함하는 저온 산화막으로 형성될 수 있다. 상기 마이크로 렌즈(80)의 굴절률은 1.5~2.2 일 수 있다. The micro lens 80 may be formed of a low temperature oxide layer including SiON or SiOC. The refractive index of the micro lens 80 may be 1.5 to 2.2.

도시되지는 않았지만, 상기 마이크로 렌즈(80)를 형성하기 위해서는 상기 컬러필터(70) 상에 저온 공정에 의하여 산화막층을 형성한다. 그리고, 상기 산화막층 상에 반구형태의 포토레지스트 패턴을 형성한 후 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 산화막을 식각하여 반구형태의 상기 마이크로 렌즈(80)를 형성할 수 있다. Although not shown, in order to form the micro lens 80, an oxide layer is formed on the color filter 70 by a low temperature process. After forming a hemispherical photoresist pattern on the oxide layer, the oxide layer may be etched using the photoresist pattern as an etching mask to form the hemispherical microlens 80.

도 3을 참조하여, 상기 갭영역(D) 및 마이크로 렌즈(80)를 포함하는 상기 반 도체 기판(10) 상에 렌즈층(90)이 형성된다. 예를 들어, 상기 렌즈층(90)은 SiO2와 같은 저온 산화막으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 렌즈층(90)의 굴절률은 1.4~1.45 일 수 있다. Referring to FIG. 3, a lens layer 90 is formed on the semiconductor substrate 10 including the gap region D and the micro lens 80. For example, the lens layer 90 may be formed of a low temperature oxide film such as SiO 2 . For example, the refractive index of the lens layer 90 may be 1.4 to 1.45.

상기 렌즈층(90)은 상기 마이크로 렌즈(80) 및 갭영역(D) 상으로 저온에서 산화막층을 증착한 후 CMP 공정에 진행하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 렌즈층(90)은 평탄화된 표면을 가질 수 있다. The lens layer 90 may be formed by depositing an oxide layer on the microlens 80 and the gap region D at a low temperature, and then performing a CMP process. Thus, the lens layer 90 may have a flattened surface.

도 4를 참조하여, 상기 렌즈층(90) 상에 마스크 패턴(200)이 형성된다. 상기 마스크 패턴(200)은 상기 렌즈층(90) 상으로 포토레지스트막을 코팅한 후 패터닝하여 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴(200)은 상기 마이크로 렌즈(80)에 대응하는 상기 렌즈층(90) 상에 형성되어 상기 갭영역(D)에 해당하는 상기 렌즈층(90)의 표면을 노출시킬 수 있다. Referring to FIG. 4, a mask pattern 200 is formed on the lens layer 90. The mask pattern 200 may be formed by coating and patterning a photoresist layer on the lens layer 90. The mask pattern 200 may be formed on the lens layer 90 corresponding to the micro lens 80 to expose a surface of the lens layer 90 corresponding to the gap region D.

다음으로 상기 마스크 패턴(200)을 식각마스크로 사용하여 상기 렌즈층(90)을 식각하여 상기 마이크로 렌즈(80) 상에 보조렌즈(95)를 형성한다. 즉, 상기 마스크 패턴(200)에 의한 식각공정을 진행하면 상기 갭영역(D)에 대응하는 상기 렌즈층(90)이 선택적으로 식각되어 상기 마이크로 렌즈(80)의 상부에는 보조렌즈(95)가 형성되고 상기 보조렌즈(95) 사이에는 상기 갭영역(D)을 노출시키는 트랜치(97)가 형성된다. Next, the lens layer 90 is etched using the mask pattern 200 as an etch mask to form an auxiliary lens 95 on the microlens 80. That is, when the etching process is performed by the mask pattern 200, the lens layer 90 corresponding to the gap region D is selectively etched so that the auxiliary lens 95 is formed on the microlens 80. A trench 97 is formed between the auxiliary lenses 95 to expose the gap region D.

상기 트랜치(97)에 의하여 상기 마이크로 렌즈(80) 및 보조렌즈(95)는 단위픽셀 별로 각각 분리될 수 있다. 또한, 상기 마이크로 렌즈(80) 상에 보조렌즈(95)가 형성되어 상기 보조렌즈(95)에 의하여 1차로 광을 집광하고, 상기 보조렌즈(95) 하부의 상기 마이크로 렌즈(80)에 의하여 2차로 광을 집광하여 상기 포토다이오드(20)의 집광율을 향상시킬 수 있다.The microlens 80 and the auxiliary lens 95 may be separated for each unit pixel by the trench 97. In addition, an auxiliary lens 95 is formed on the microlens 80 to condense light primarily by the auxiliary lens 95, and then, by the microlens 80 under the auxiliary lens 95, the second lens 95 is formed. By condensing light with a car, the light condensing ratio of the photodiode 20 may be improved.

이후, 애싱(ashing) 및 클리닝(cleaning)공정을 실시하여 상기 마스크 패턴(200)을 제거할 수 있다. Subsequently, the mask pattern 200 may be removed by ashing and cleaning.

도 5를 참조하여, 상기 트랜치(97) 및 보조렌즈(95)를 포함하는 반도체 기판(10) 상에 광흡수막(100)이 형성된다. 상기 광흡수막(100)은 상기 트랜치(97)가 완전히 채워지도록 형성될 수 있다. Referring to FIG. 5, a light absorption film 100 is formed on a semiconductor substrate 10 including the trench 97 and the auxiliary lens 95. The light absorption film 100 may be formed to completely fill the trench 97.

예를 들어, 상기 광흡수막(100)은 반사방지막(Organic anti-reflection layer:BARC)으로 형성될 수 있다. 즉, 상기 광흡수막(100)은 빛의 파장대에서 광흡수가 용이한 유기물 물질을 도포하여 형성될 수 있다.For example, the light absorption film 100 may be formed of an organic anti-reflection layer (BARC). That is, the light absorption film 100 may be formed by applying an organic material that is easy to absorb light in the wavelength range of light.

도 6을 참조하여, 상기 트랜치(97)의 내부에 광흡수 패턴(105)이 형성된다. 상기 광흡수 패턴(105)은 상기 보조렌즈(95)의 상부 표면이 드러날때 까지 상기 광흡수막(100)에 대한 에치백(etch-back) 공정을 진행하여 형성될 수 있다. 그러면 상기 트랜치(97)의 내부에만 광흡수 패턴(105)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 6, a light absorption pattern 105 is formed in the trench 97. The light absorption pattern 105 may be formed by performing an etch-back process on the light absorption layer 100 until the upper surface of the auxiliary lens 95 is exposed. Then, the light absorption pattern 105 may be formed only in the trench 97.

상기 광흡수 패턴(105)은 상기 마이크로 렌즈(80) 사이의 상기 트랜치(97) 내부에 형성되어 경사각을 가지고 입사하는 빛이 인접하는 단위픽셀로 입사하는 것을 방지하여 크로스 토크 발생을 차단할 수 있다. 즉, 상기 광흡수 패턴(105)이 반사방지막 물질로 형성되어 경사각을 가지는 입사광이 인접하는 픽셀로 진행될 때 상기 광흡수 패턴(105)으로 흡수되므로 크로스 토크를 억제할 수 있는 것이다. The light absorption pattern 105 may be formed inside the trench 97 between the micro lenses 80 to prevent incident light having an inclination angle from incident to adjacent unit pixels, thereby preventing cross talk. That is, since the light absorption pattern 105 is formed of the anti-reflection film material and the incident light having the inclination angle proceeds to the adjacent pixels, the light absorption pattern 105 is absorbed by the light absorption pattern 105, thereby suppressing cross talk.

추가적으로, 도 7에 도시된 바와 같이 상기 광흡수 패턴(105)의 상부에 리세 스홈(107)이 형성된다. 상기 리세스홈(107)은 상기 광흡수 패턴(105)만을 선택적으로 식각하는 리세스 공정에 의하여 형성될 수 있다. 상기 리세스 공정에 의하여 상기 보조렌즈(95)의 상부에 남아있는 상기 광흡수막(100)의 잔유물을 모두 제거하여 이미지 센서의 이미지 특성을 향상시킬 수 있다.In addition, a recess 107 is formed on the light absorption pattern 105 as shown in FIG. 7. The recess groove 107 may be formed by a recess process for selectively etching only the light absorption pattern 105. By the recess process, all residues of the light absorption film 100 remaining on the auxiliary lens 95 may be removed to improve image characteristics of the image sensor.

실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 마이크로 렌즈(80) 상부에 보조렌즈(95)가 형성되어 포토다이오드(20)의 집광율을 향상시킬 수 있다. 즉, 상기 보조렌즈(95)는 대기보다 굴절률이 크기 때문에 경사각을 갖고 입사하는 빛들을 상기 마이크로 렌즈(80)로 1차로 모을 수 있다. 그리고, 1차로 상기 마이크로 렌즈(80)로 모아진 빛들은 상기 마이크로 렌즈(80)의 높은 굴절률에 의하여 상기 포토다이오드(20)로 모아지게 되므로 필팩터 향상에 의하여 이미지특성을 개선할 수 있다.According to the method of manufacturing the image sensor according to the embodiment, the auxiliary lens 95 is formed on the micro lens 80 to improve the light condensation rate of the photodiode 20. That is, since the auxiliary lens 95 has a larger refractive index than the atmosphere, light incident at an inclination angle may be first collected into the microlens 80. In addition, since the light collected by the microlens 80 is first collected by the photodiode 20 by the high refractive index of the microlens 80, image characteristics may be improved by improving the fill factor.

또한, 상기 마이크로 렌즈(80) 사이에는 광흡수 패턴(105)이 형성되어 큰 경사각을 가지고 입사하는 빛이 해당하는 단위픽셀이 아닌 인접하는 단위픽셀의 렌즈로 진행하는 경우 상기 광흡수 패턴(105)이 이를 흡수하여 크로스 토크 즉 간섭현상을 억제함으로써 이미지센서의 감도를 최적화시킬 수 있다. In addition, the light absorption pattern 105 is formed between the micro lens 80, the light absorption pattern 105 when the incident light having a large inclination angle proceeds to the lens of the adjacent unit pixel instead of the corresponding unit pixel. By absorbing this, the sensitivity of the image sensor can be optimized by suppressing cross talk, that is, interference.

이상에서 설명한 실시예는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The above-described embodiments are not limited to the above-described embodiments and drawings, and it is common in the technical field to which the present embodiments belong that various changes, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present embodiments. It will be apparent to those who have

도 1 내지 도 7은 실시예에 따른 이미지센서의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 1 to 7 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an image sensor according to an embodiment.

Claims (10)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 반도체 기판 상에 포토다이오드를 형성하는 단계;Forming a photodiode on the semiconductor substrate; 상기 반도체 기판 상에 금속배선 및 층간절연층을 형성하는 단계;Forming a metal wiring and an interlayer insulating layer on the semiconductor substrate; 상기 포토다이오드에 대응하도록 상기 층간절연층 상에 형성되고 상호 이격되도록 갭영역을 가지는 컬러필터를 형성하는 단계;Forming a color filter having a gap region formed on the interlayer insulating layer so as to correspond to the photodiode and spaced apart from each other; 상기 갭영역이 노출되도록 상기 컬러필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;Forming a micro lens on the color filter to expose the gap area; 상기 마이크로 렌즈 및 갭영역 상에 렌즈층을 형성하는 단계: 및Forming a lens layer on the micro lens and the gap region: and 상기 갭영역에 대응하는 상기 렌즈층을 관통하도록 상기 마이크로 렌즈 사이에 광흡수 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서의 제조방법.And forming a light absorption pattern between the micro lenses to penetrate the lens layer corresponding to the gap region. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 렌즈층을 형성하는 단계는,Forming the lens layer, 상기 마이크로 렌즈 상에 저온 산화막을 형성하는 단계; 및Forming a low temperature oxide film on the micro lens; And 상기 저온 산화막에 대한 CMP 공정을 진행하는 단계를 포함하는 이미지센서의 제조방법.The manufacturing method of the image sensor comprising the step of performing a CMP process for the low-temperature oxide film. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 광흡수 패턴을 형성하는 단계는,Forming the light absorption pattern, 상기 마이크로 렌즈에 대응하도록 상기 렌즈층 상에 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;Forming a photoresist pattern on the lens layer to correspond to the micro lens; 상기 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 사용하여 상기 렌즈층을 식각하여 상기 갭영역을 노출시키는 트랜치를 형성하는 단계; Forming a trench to expose the gap region by etching the lens layer using the photoresist pattern as an etching mask; 상기 트랜치 내부가 갭필되도록 광흡수층을 형성하는 단계; 및Forming a light absorption layer to gap-fill the inside of the trench; And 상기 광흡수층에 대한 에치 백(etch back) 공정을 진행하여 상기 트랜치 내부에만 광흡수 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서의 제조방법. And forming a light absorption pattern only in the trench by performing an etch back process on the light absorption layer. 제7항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 광흡수층이 상기 렌즈층에 남아있지 않도록 리세스 공정을 더 진행하는 단계를 포함하는 이미지센서의 제조방법.And further performing a recess process so that the light absorption layer does not remain in the lens layer. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 광흡수 패턴은 반사방지 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.The light absorption pattern is a manufacturing method of the image sensor, characterized in that formed of an anti-reflection material. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 마이크로 렌즈는 저온 산화막으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법. The micro lens is a method of manufacturing an image sensor, characterized in that formed of a low temperature oxide film.
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