KR101410957B1 - image sensor and manufacturing method at the same - Google Patents

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엄두승
김상협
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Abstract

본 발명은 혼색 현상과 에너지 손실을 줄일 수 있는 이미지 센서 및 그의 제조방법을 개시한다. 그의 센서는 광전 변환 소자와, 상기 광전 변환 소자 상에 형성된 광 도파로 층과, 상기 광 도파로 층 상에서 노출되는 상부 마이크로 렌즈와, 상기 상부 마이크로 렌즈를 통해 상기 광전 변환 소자에 진행되는 빛의 구면 수차 및 색 수차를 보정하기 위해 상기 상부 마이크로 렌즈와 상기 광 도파로 층 사이에 매립된 적어도 하나의 하부 마이크로 렌즈를 포함한다.The present invention discloses an image sensor capable of reducing a color mixing phenomenon and energy loss and a manufacturing method thereof. The sensor includes a photoelectric conversion element, an optical waveguide layer formed on the photoelectric conversion element, an upper microlens exposed on the optical waveguide layer, a spherical aberration of light traveling on the photoelectric conversion element through the upper microlens, And at least one lower microlens embedded between the upper microlens and the optical waveguide layer to correct chromatic aberration.

Description

이미지 센서 및 그의 제조방법{image sensor and manufacturing method at the same}[0001] The present invention relates to an image sensor and a manufacturing method thereof,

본 발명은 이미지 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 빛을 수광하여 전기적인 이미지 신호를 생성하는 이미지 센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an image sensor that receives light and generates an electrical image signal, and a method of manufacturing the same.

최근, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달로 디지털 카메라, 캠코드, PCS, 감시용 카메라 등과 같은 이미지 센서의 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 이미지 센서는 빛을 수광하여 전기적인 신호로 변환시키는 광전 변환 소자를 포함할 수 있다. 광전 변환 소자는 상부에 형성되는 배선 층들과 층간 절연막들에 매립될 수 있다. 또한, 광전 변환 소자는 층간 절연막들의 두께가 증가됨에 따라 센싱 감도가 저하될 수 있다. Recently, research and development of image sensors such as a digital camera, a camcorder, a PCS, and a surveillance camera are actively under way due to the development of the computer industry and the communication industry. The image sensor may include a photoelectric conversion element that receives light and converts the light into an electrical signal. The photoelectric conversion element can be embedded in the interconnection layers formed in the upper part and the interlayer insulating films. Also, as the thickness of the interlayer insulating films of the photoelectric conversion element increases, the sensing sensitivity may be lowered.

본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는 혼색 현상을 줄일 수 있는 이미지 센서 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide an image sensor and a method of manufacturing the same that can reduce a color mixing phenomenon.

또한, 본 발명의 다른 기술적 과제는 에너지 손실을 줄일 수 있는 이미지 센서 및 그의 제조방법을 제공하는 데 있다. Another aspect of the present invention is to provide an image sensor capable of reducing energy loss and a method of manufacturing the same.

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상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는, 기판; 상기 기판에 형성된 광전 변환 소자; 상기 광전 변환 소자의 주변 상에 형성된 적어도 하나의 배선 층들과 층간 절연막들; 상기 배선 층들과 상기 층간 절연막들에 둘러싸여 상기 광전 변환 소자 상에 형성된 광 도파로 층; 상기 광 도파로 층과, 상기 배선 층들과, 상기 층간 절연막들 상부에서 형성된 상부 마이크로 렌즈; 및 상기 상부 마이크로 렌즈와 상기 광 도파로 층 사이에 배치되어, 상기 상부 마이크로 렌즈를 통해 상기 광전 변환 소자에 진행되는 빛의 구면 수차 및 색 수차를 보정하는 위해 적어도 하나의 하부 마이크로 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 하부 마이크로 렌즈는 상기 배선 층들 및 상기 층간 절연막들 사이에 둘러싸인 오목 렌즈를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided an image sensor comprising: a substrate; A photoelectric conversion element formed on the substrate; At least one wiring layer formed on the periphery of the photoelectric conversion element and interlayer insulating films; An optical waveguide layer surrounded by the wiring layers and the interlayer insulating films and formed on the photoelectric conversion element; An upper microlens formed on the optical waveguide layer, the wiring layers, and the interlayer insulating films; And at least one lower microlens disposed between the upper microlens and the optical waveguide layer for correcting spherical aberration and chromatic aberration of light traveling to the photoelectric conversion element through the upper microlens, . The lower microlens may include a concave lens enclosed between the wiring layers and the interlayer insulating films.

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본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 오목 렌즈 상에 평탄하게 형성되는 평탄 층을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a flat layer that is formed flat on the concave lens may be further included.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 평탄 층과 상기 상부 마이크로 렌즈 사이에 형성된 컬러 필터 층을 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a color filter layer may be formed between the planar layer and the upper microlens.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 기판에 광전 변환 소자를 형성하는 단계; 상기 광전 변환 소자 상에 광 도파로 층을 형성하는 단계; 상기 광 도파로 층 상에 적어도 하나의 하부 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및 상기 하부 마이크로 렌즈 상에 상부 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;를 포함한다. 상기 하부 마이크로 렌즈의 형성 단계는, 상기 광 도파로 층 상에서 제 1 곡면을 갖는 제 1 희생 마스크 층을 형성하는 단계; 상기 제 1 곡면을 유지한 채로 상기 제 1 희생 마스크 층을 제거하고, 상기 광 도파로 층의 상부 표면까지 제거하는 단계; 상기 광 도파로 층 상에 투과 층을 형성하는 단계; 상기 투과 층 상에 제 2 곡면을 갖는 제 2 희생 마스크 층을 형성하는 단계; 및 상기 제 2 곡면을 유지한 채로 상기 제 2 희생 마스크 층을 제거하고, 상기 제 2 곡면이 상기 제 1 곡면에 근접하기 전까지 상기 투과 층을 제거하는 단계;를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an image sensor, including: forming a photoelectric conversion element on a substrate; Forming an optical waveguide layer on the photoelectric conversion element; Forming at least one lower microlens on the optical waveguide layer; And forming an upper microlens on the lower microlens. The forming of the lower microlenses may include forming a first sacrificial mask layer having a first curved surface on the optical waveguide layer; Removing the first sacrificial mask layer while maintaining the first curved surface and removing the first sacrificial mask layer to the upper surface of the optical waveguide layer; Forming a transmission layer on the optical waveguide layer; Forming a second sacrificial mask layer having a second curved surface on the transmissive layer; And removing the second sacrificial mask layer while maintaining the second curved surface, and removing the transmissive layer until the second curved surface approaches the first curved surface.

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본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 곡면은 상부로 볼록한 모양을 포함하고, 상기 제 2 곡면은 하부로 볼록한 모양을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first curved surface may include a convex shape, and the second curved surface may include a convex shape.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 도파로 층 상의 상기 투과 층을 화학적 기계적 평탄화 방법으로 평탄하게 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of flatly removing the transmissive layer on the optical waveguide layer by a chemical mechanical planarization method may be further included.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 희생 마스크 층과 상기 제 2 희생 마스크 층은 상기 광 도파로 층과 상기 투과 층 상에 임프린트 될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first sacrificial mask layer and the second sacrificial mask layer may be imprinted on the optical waveguide layer and the transmissive layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 희생 마스크 층과 상기 제 2 희생 마스크 층은 포토레지스트를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first sacrificial mask layer and the second sacrificial mask layer may include a photoresist.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 희생 마스크 층 및 상기 광 도파로 층과, 상기 제 2 희생 마스크 층 및 상기 투과 층은 각각 서로 동일한 식각율을 갖는 식각가스를 사용하는 건식식각방법으로 제거될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the first sacrificial mask layer, the optical waveguide layer, the second sacrificial mask layer, and the transmissive layer are removed by a dry etching method using etch gases having the same etch rate, .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 투과 층은 상기 광 도파로 층보다 굴절률이 높은 투명 재질을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the transparent layer may include a transparent material having a refractive index higher than that of the optical waveguide layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 광 도파로 층의 형성 이전에 상기 광전 변환 소자의 가장자리에 적어도 하나의 배선 층들을 형성하는 단계; 상기 배선 층들을 전기적으로 절연하는 적어도 하나의 층간 절연막들을 상기 기판 상에 형성하는 단계; 및 상기 광전 변환 소자 상부의 층간 절연막들을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, at least one wiring layer may be formed at an edge of the photoelectric conversion element before the formation of the optical waveguide layer. Forming at least one interlayer insulating layer on the substrate to electrically isolate the wiring layers; And removing the interlayer insulating films on the photoelectric conversion elements.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 마이크로 렌즈와 상기 상부 마이크로 렌즈 사이에 컬러 필터 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method may further include forming a color filter layer between the lower microlens and the upper microlens.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 마이크로 렌즈와 상기 컬러 필터 층 사이에 평탄 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the method may further include forming a flat layer between the lower microlens and the color filter layer.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 컬러 필터 층 상에 평탄 층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a step of forming a flat layer on the color filter layer may be further included.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예적 구성에 따르면, 상부 마이크로 렌즈로부터 집속된 빛을 하부 마이크로 렌즈에서 광전 변환 소자까지 평행하게 진행시킬 수 있기 때문에 에너지 손실을 줄일 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the exemplary embodiment of the present invention, since the light focused from the upper microlens can be moved from the lower microlens to the photoelectric conversion element in parallel, the energy loss can be reduced.

또한, 빛이 광 도파로 층 주변의 층간 절연막들에서 반사되어 발생되는 혼색 현상을 줄일 수 있는 효과가 있다.In addition, there is an effect that the color mixing phenomenon that occurs due to reflection of light in the interlayer insulating films around the optical waveguide layer can be reduced.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 단면도.
도 2a 및 도 2b를 도 1의 상부 마이크로 렌즈의 구면 수차 및 색 수차가 발생되는 것을 개략적으로 나타낸 도면.
도 3a 및 도 3b는 도 1의 상부 마이크로 렌즈와 하부 마이크로 렌즈를 이용하여 구면 수차 및 색 수차가 보정되는 것을 개략적으로 나타낸 도면.
도 4 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 나타내는 공정 단면도들.1 is a sectional view showing an image sensor according to an embodiment of the present invention;
Figs. 2A and 2B are diagrams schematically showing generation of spherical aberration and chromatic aberration of the upper microlens of Fig. 1; Fig.
FIGS. 3A and 3B are views schematically showing correction of spherical aberration and chromatic aberration using the upper microlens and the lower microlens of FIG. 1; FIGS.
FIGS. 4 through 16 are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in different forms. Rather, the embodiments disclosed herein are provided so that the disclosure can be thorough and complete, and will fully convey the concept of the invention to those skilled in the art, and the invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.

본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 바람직한 실시예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다. The terminology used herein is for the purpose of illustrating embodiments and is not intended to be limiting of the present invention. In the present specification, the singular form includes plural forms unless otherwise specified in the specification. As used herein, the terms 'comprises' and / or 'comprising' mean that the stated element, step, operation and / or element does not imply the presence of one or more other elements, steps, operations and / Or additions. In addition, since they are in accordance with the preferred embodiment, the reference numerals presented in the order of description are not necessarily limited to the order.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 단면도이다. 1 is a sectional view showing an image sensor according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는, 광전 변환 소자(20) 상부의 광 도파로 층(50)과 상부 마이크로 렌즈(80) 사이에 배치된 적어도 하나의 하부 마이크로 렌즈(60)를 포함할 수 있다. 상부 마이크로 렌즈(80)는 외부에서 입사되는 빛(L)을 집속할 수 있다. 상부 마이크로 렌즈(80)는 볼록 렌즈를 포함할 수 있다. 하부 마이크로 렌즈(60)는 상부 마이크로 렌즈(80)에서 집속되는 빛(L)을 광 도파로 층(50)에서 광전 변환 소자(20)까지 평행하게 진행시킬 수 있다. 하부 마이크로 렌즈(60)는 오목 렌즈를 포함할 수 있다.1, an image sensor according to an embodiment of the present invention includes at least one lower microlens 60 disposed between an optical waveguide layer 50 on the photoelectric conversion element 20 and an upper microlens 80 ). The upper microlens 80 can focus the light L incident from the outside. The upper microlens 80 may include a convex lens. The lower microlens 60 can advance the light L converged by the upper microlens 80 from the optical waveguide layer 50 to the photoelectric conversion element 20 in parallel. The lower microlens 60 may include a concave lens.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 상부 마이크로 렌즈(80)로부터 집속된 빛(L)을 하부 마이크로 렌즈(60)에서 광전 변환 소자(20)까지 평행하게 진행시킬 수 있기 때문에 에너지 손실을 줄일 수 있다. 또한, 빛(L)이 광 도파로 층(50) 주변의 층간 절연막들에서 반사되어 발생되는 혼색 현상을 줄일 수 있다.Therefore, the image sensor according to the embodiment of the present invention can advance the light L converged from the upper microlens 80 in parallel from the lower microlens 60 to the photoelectric conversion element 20, Can be reduced. In addition, it is possible to reduce the color mixing phenomenon that occurs when the light L is reflected by the interlayer insulating films around the optical waveguide layer 50.

광전 변환 소자(20)는 광 도파로 층(50)을 통해 인가되는 빛(L)을 전기 신호로 변환할 수 있다. 예를 들어, 광전 변환 소자(20)는 CCD(Charge Couple Device), CMOS 중 적어도 하나 타입을 갖는 화소를 포함할 수 있다. 도시되지는 않았지만, 광전 변환 소자(20)는 기판(10)에서 매트릭스 모양으로 배열될 수 있다. 광전 변환 소자(20)는 서로 교차되는 스캔 배선과 데이터 배선으로 정의되는 위치에 배치될 수 있다. 스캔 배선과 데이터 배선은 광전 변환 소자(20)의 가장자리에 배치될 수 있다. 스캔 배선과 데이터 배선은 제 1 층간 절연막(41)을 관통하는 제 1 콘택 플러그(31a)와 제 1 금속 배선 층(31)을 포함하는 배선 층들(30)에 전기적으로 연결될 수 있다.The photoelectric conversion element 20 can convert the light L applied through the optical waveguide layer 50 into an electric signal. For example, the photoelectric conversion element 20 may include a pixel having at least one type of CCD (Charge Couple Device) or CMOS. Although not shown, the photoelectric conversion elements 20 may be arranged in a matrix on the substrate 10. [ The photoelectric conversion elements 20 can be arranged at positions defined by the scanning wirings and data wirings intersecting with each other. The scan wiring and the data wiring can be disposed at the edge of the photoelectric conversion element 20. [ The scan wiring and the data wiring can be electrically connected to the wiring layers 30 including the first contact plug 31a penetrating the first interlayer insulating film 41 and the first metal wiring layer 31. [

배선 층들(30)은 제 2 콘택 플러그(32a), 제 2 금속 배선 층(32), 제 3 콘택 플러그(33a), 제 3 금속 배선 층(33)을 더 포함할 수 있다. 제 1 콘택 플러그(31a)는 제 1 층간 절연막(41)을 관통하여 기판(10) 상의 스캔 배선 또는 데이터 배선과, 제 1 금속 배선 층(31)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제 1 금속 배선 층(31)은 제 1 층간 절연막(41) 상에 배치될 수 있다. 제 2 콘택 플러그(32a)는 제 2 층간 절연막(42)에 의해 수직 방향으로 분리된 제 1 금속 배선 층(31)과, 제 2 금속 배선 층(32)을 전기적으로 연결할 수 있다. 제 2 금속 배선 층(32)은 제 2 층간 절연막(42) 상에 배치될 수 있다. 제 3 콘택 플러그(33a)는 제 3 층간 절연막(43)을 관통하여 제 2 금속 배선 층(32)과 제 3 금속 배선 층(33)을 전기적으로 연결할 수 있다.The wiring layers 30 may further include a second contact plug 32a, a second metal wiring layer 32, a third contact plug 33a, and a third metal wiring layer 33. The first contact plug 31a can electrically connect the scan wiring or the data wiring on the substrate 10 and the first metal wiring layer 31 through the first interlayer insulating film 41. [ The first metal interconnection layer 31 may be disposed on the first interlayer insulating film 41. The second contact plug 32a can electrically connect the first metal interconnection layer 31 and the second metal interconnection layer 32 separated in the vertical direction by the second interlayer insulating film 42. [ The second metal interconnection layer 32 may be disposed on the second interlayer insulating film 42. The third contact plug 33a can electrically connect the second metal interconnection layer 32 and the third metal interconnection layer 33 through the third interlayer insulating film 43. [

층간 절연막들(40)은 금속 배선 층들(30)을 전기적으로 절연할 수 있다. 층간 절연막들(40)은 제 1 층간 절연막(41), 제 2 층간 절연막(42), 제 3 층간 절연막(43), 제 4 층간 절연막(44), 및 더미 평탄 층(45)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막(40)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 층간 절연막들(40)은 광전 변환 소자(20)에 전달되는 빛(L)을 투과할 수 있다. 만약, 광 도파로 층(50)이 존재하지 않으면, 층간 절연막들(40)의 각 경계에서 빛(L)이 굴절 또는 반사될 수 있다. 따라서, 광전 변환 소자(20)의 상부에는 층간 절연막들(40)을 대체하여 하나의 투명 물질로 이루어진 광 도파로 층(50)이 배치될 수 있다.The interlayer insulating films 40 can electrically insulate the metal wiring layers 30. [ The interlayer insulating films 40 may include a first interlayer insulating film 41, a second interlayer insulating film 42, a third interlayer insulating film 43, a fourth interlayer insulating film 44, and a dummy flat layer 45 have. For example, the interlayer insulating film 40 may include at least one of a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film. The interlayer insulating films 40 can transmit the light L transmitted to the photoelectric conversion element 20. [ If the optical waveguide layer 50 is not present, the light L may be refracted or reflected at each boundary of the interlayer insulating films 40. [ Therefore, the optical waveguide layer 50 made of one transparent material may be disposed on the photoelectric conversion element 20 in place of the interlayer insulating films 40.

광 도파로 층(50)은 광전 변환 소자(20) 상에 근접하여 배치될 수 있다. 광 도파로 층(50)은 상부 표면이 라운드지게 형성될 수 있다. 광 도파로 층(50)은 광전 변환 소자(20) 상에서 콘(cone) 모양으로 배치될 수 있다. 광 도파로 층(50)은 층간 절연막들(40)과 측벽에서 경계를 가질 수 있다. 광 도파로 층(50)은 층간 절연막들(40)과 동일하거나 다른 재질의 투명 물질로 이루어질 수 있다. 광 도파로 층(50)은 투명성이 우수한 실리콘 산화막과 같은 유전체, 또는 폴리 에스테르, 및 아크릴과 같은 고분자를 포함할 수 있다.The optical waveguide layer 50 may be disposed on the photoelectric conversion element 20 in close proximity. The optical waveguide layer 50 may be formed with rounded upper surfaces. The optical waveguide layer 50 may be arranged in a cone shape on the photoelectric conversion element 20. [ The optical waveguide layer 50 may have a boundary at the sidewalls with the interlayer insulating films 40. The optical waveguide layer 50 may be made of a transparent material having the same or different material as the interlayer insulating films 40. The optical waveguide layer 50 may include a dielectric such as a silicon oxide film having excellent transparency, or a polymer such as polyester and acrylic.

하부 마이크로 렌즈(60)는 광 도파로 층(50) 상단에 배치될 수 있다. 상술한 바와 같이, 하부 마이크로 렌즈(60)는 광 도파로 층(50)의 중심에서 가장자리로 갈수록 두께가 커지는 오목 렌즈를 포함할 수 있다. 하부 마이크로 렌즈(60)는 광 도파로 층(50)의 상부와 동일한 직경을 가질 수 있다. 평탄 층(62)은 단차를 제거하기 위해 하부 마이크로 렌즈(60) 상부에 배치될 수 있다.The lower microlens 60 may be disposed on top of the optical waveguide layer 50. As described above, the lower microlens 60 may include a concave lens having a larger thickness from the center to the edge of the optical waveguide layer 50. The lower microlens 60 may have the same diameter as the upper portion of the optical waveguide layer 50. The flat layer 62 may be disposed on the lower microlens 60 to remove the step.

컬러 필터 층(70)은 상부 마이크로 렌즈(80)에서 통과되는 빛(L)을 단색 광으로 필터링 할 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터 층(70)은 빨강색, 초록색, 파랑색에 각각 대응되는 파장대의 빛(L)을 필터링 할 수 있다.The color filter layer 70 can filter the light L passing through the upper microlens 80 into monochromatic light. For example, the color filter layer 70 can filter the light L in the wavelength range corresponding to red, green, and blue, respectively.

상부 마이크로 렌즈(80)는 외부의 빛(L)을 집속하는 볼록 렌즈로서, 이미지 센서의 최상부에 배치될 수 있다. 상부 마이크로 렌즈(80)는 이상적인 구면(sphere surface)이 아니기 때문에 구면 수차 및 색 수차가 발생될 수 있다. 예를 들어, 상부 마이크로 렌즈(80)에서 발생되는 구면 수차 및 색 수차는 도 2a 및 도 2b에서와 같이 설명되며, 구면 수차 및 색 수차를 보정하는 것은 도 3a 및 도 3b에서와 같이 설명될 수 있다.The upper microlens 80 is a convex lens for focusing external light L and can be disposed at the top of the image sensor. Since the upper microlens 80 is not an ideal spherical surface, spherical aberration and chromatic aberration can be generated. For example, spherical aberration and chromatic aberration generated in the upper microlens 80 are described as in Figs. 2A and 2B, and correction of spherical aberration and chromatic aberration can be described as in Figs. 3A and 3B have.

도 2a 및 도 2b를 도 1의 상부 마이크로 렌즈(80)의 구면 수차 및 색 수차가 발생되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3a 및 도 3b는 도 1의 상부 마이크로 렌즈(80)와 하부 마이크로 렌즈(60)를 이용하여 구면 수차 및 색 수차가 보정되는 것을 개략적으로 나타낸 도면이다.FIGS. 2A and 2B are diagrams schematically showing generation of spherical aberration and chromatic aberration of the upper microlens 80 of FIG. 1. FIGS. 3A and 3B are views showing a state where the upper microlens 80 and the lower microlens 80 of FIG. And spherical aberration and chromatic aberration are corrected using the spherical aberration correcting unit 60 shown in Fig.

도 2a를 참조하면, 구면 수차는 단일 파장의 빛(L)이 상부 마이크로 렌즈(80)의 가장자리에서 집속되는 제 1 초점 거리(f1)와, 중심에서 집속되는 제 2 초점 거리(f2)가 다르게 나타나는 것을 포함할 수 있다. 제 1 초점 거리(f1)와 제 2 초점 거리(f2)는 상부 마이크로 렌즈(80)에서부터 시작될 수 있다. 상부 마이크로 렌즈(80)가 이상적인 구면일 경우, 단일 파장의 빛(L)은 초점 거리(f0)에 있는 초점 면(82)에 초점이 맺힐 수 있다.2A, the spherical aberration is different from the spherical aberration in that the first focal length f1 at which the light L of a single wavelength is focused at the edge of the upper microlens 80 and the second focal distance f2 at the center are different ≪ / RTI > The first focal length f1 and the second focal length f2 may start from the upper microlens 80. [ When the upper microlens 80 is an ideal spherical surface, the single-wavelength light L can be focused on the focal plane 82 at the focal distance f0.

도 2b를 참조하면, 색 수차는 상부 마이크로 렌즈(80)에 통과되는 빛(L)이 복수개의 파장에 따라 제 1 초점 거리(f1)와 제 2 초점 거리(f2)로 분리되는 것을 포함할 수 있다. 마찬가지로, 제 1 초점 거리(f1)와 제 2 초점 거리(f2)는 상부 마이크로 렌즈(80)에서부터 시작될 수 있다. 상부 마이크로 렌즈(80)가 이상적인 구면일 경우, 다양한 파장의 빛(L)은 초점 거리(f0)에 있는 초점 면(82)에 초점이 맺힐 수 있다.Referring to FIG. 2B, the chromatic aberration may include that the light L passing through the upper microlens 80 is divided into a first focal distance f1 and a second focal distance f2 according to a plurality of wavelengths. have. Likewise, the first focal length f1 and the second focal length f2 may start from the top microlens 80. When the upper microlens 80 is an ideal spherical surface, the light L of various wavelengths can be focused on the focal plane 82 at the focal distance f0.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 하부 마이크로 렌즈(60)는 상부 마이크로 렌즈(80)의 후단에서 빛(L)의 초점 거리(f0)에 있는 초점 면(82)에 하나의 초점을 맺게 할 수 있기 때문에 구면 수차 및 색 수차를 보정할 수 있다. 하부 마이크로 렌즈(60)는 상부 마이크로 렌즈(80)와 동일한 곡면으로 근접하여 배치될 수 있다. 상부 마이크로 렌즈(80)와 하부 마이크로 렌즈(60)사이의 거리가 멀어지면 초점 면(82)에 초점 거리(f0)가 멀어지거나 빛(L)이 평행하게 진행될 수 있다.3A and 3B, the lower microlens 60 can focus one focus on the focal plane 82 at the focal distance f0 of the light L at the rear end of the upper microlens 80 It is possible to correct spherical aberration and chromatic aberration. The lower microlens 60 may be disposed in close proximity to the same curved surface as the upper microlens 80. When the distance between the upper microlens 80 and the lower microlens 60 is increased, the focal distance f0 may be distant from the focal plane 82 or the light L may be parallel.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서는 광 도파로 층(50) 상의 상부 마이크로 렌즈(80)의 구면 수차 및 색 수차를 보정하는 하부 마이크로 렌즈(60)를 포함할 수 있다.Accordingly, the image sensor according to the embodiment of the present invention may include a bottom microlens 60 for correcting spherical aberration and chromatic aberration of the upper microlens 80 on the optical waveguide layer 50.

이와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing an image sensor according to an embodiment of the present invention will now be described.

도 4 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 나타내는 공정 단면도들이다.FIGS. 4 to 16 are process sectional views showing a method of manufacturing an image sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 기판(10) 상에 광전 변환 소자(20)를 형성한다. 광전 변환 소자(20)는 기판(10)에 이온주입되는 적어도 하나의 도전성 불순물 영역을 갖는 CCD 또는 CMOS 타입의 화소를 포함할 수 있다. CCD 또는 CMOS 타입 화소의 제조방법은 공지된 기술로서 보다 자세한 내용은 생략된다. Referring to FIG. 4, a photoelectric conversion element 20 is formed on a substrate 10. The photoelectric conversion element 20 may include a CCD or CMOS type pixel having at least one conductive impurity region to be ion-implanted into the substrate 10. [ The manufacturing method of the CCD or CMOS type pixel is well known in the art and will not be described in further detail.

도 5를 참조하면, 광전 변환 소자(20) 상에 층간 절연막들(40)과 배선 층들(30)을 적층한다. 층간 절연막들(40)은 화학기상증착 방법으로 형성된 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산 질화막을 포함할 수 있다. 배선 층들(30)은 화학기상증착 방법 또는 물리기상증착 방법으로 형성된 금, 은, 구리, 알루미늄, 텅스텐, 몰리브덴 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 구체적으로, 광전 변환 소자(20) 상에 제 1 층간 절연막(41)을 형성할 수 있다. 포토리소그래피 공정으로 광전 변환 소자(20) 외곽의 제 1 층간 절연막(41)을 식각하여 기판(10)을 노출시키는 제 1 콘택 홀을 형성하고, 상기 제 1 콘택 홀 내에 제 1 콘택 플러그(31a)를 형성할 수 있다. 제 1 콘택 플러그(31a) 상에 제 1 금속 층을 하고, 포토리소그래피 공정으로 상기 제 1 금속 층을 패터닝하여 제 1 콘택 플러그(31a) 상에 제 1 금속 배선 층(31)을 형성할 수 있다. 제 1 금속 배선 층(31) 상에 제 2 층간 절연막(42)을 증착할 수 있다. 제 1 금속 배선 층(31) 상부의 제 2 층간 절연막(42)을 포토리소그래피 공정으로 제거하고, 상기 제 1 금속 배선 층(31)을 노출시키는 제 2 콘택 홀을 형성할 수 있다. 제 2 콘택 홀 내에 제 2 콘택 플러그(32a)를 형성할 수 있다. 제 2 콘택 플러그(32a) 상에 제 2 금속 층을 형성하고, 상기 제 2 금속 층을 포토리소그래피 공정으로 패터닝 하여 제 2 금속 배선 층(32)을 형성할 수 있다. 제 2 금속 배선 층(32) 상에 제 3 층간 절연막(43)을 증착할 수 있다. 제 3 층간 절연막(43)을 포토리소그래피 공정으로 제거하여 제 2 금속 배선을 노출시키는 제 3 콘택 홀을 형성할 수 있다. 제 3 콘택 홀 내에 제 3 콘택 플러그(33a)를 형성하고, 상기 제 3 콘택 플러그(33a) 상에 제 3 금속 층을 형성한 후 상기 제 3 금속 층을 포토리소그래피 공정으로 패터닝하여 제 3 금속 배선 층(33)을 형성할 수 있다. 상기 제 3 금속 배선 층(33)상에 제 4 층간 절연막(44)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 5, interlayer insulating films 40 and wiring layers 30 are stacked on a photoelectric conversion element 20. The interlayer insulating films 40 may include a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film formed by a chemical vapor deposition method. The wiring layers 30 may include at least one of gold, silver, copper, aluminum, tungsten, and molybdenum formed by a chemical vapor deposition method or a physical vapor deposition method. Specifically, the first interlayer insulating film 41 can be formed on the photoelectric conversion element 20. A first contact hole exposing the substrate 10 is formed by etching the first interlayer insulating film 41 on the outside of the photoelectric conversion element 20 by a photolithography process and the first contact plug 31a is formed in the first contact hole, Can be formed. The first metal layer is formed on the first contact plug 31a and the first metal layer is patterned by a photolithography process to form the first metal interconnection layer 31 on the first contact plug 31a . The second interlayer insulating film 42 can be deposited on the first metal interconnection layer 31. The second interlayer insulating film 42 on the first metal interconnection layer 31 is removed by a photolithography process and a second contact hole exposing the first metal interconnection layer 31 can be formed. And the second contact plug 32a can be formed in the second contact hole. The second metal layer may be formed by forming a second metal layer on the second contact plug 32a and patterning the second metal layer by a photolithography process. The third interlayer insulating film 43 can be deposited on the second metal interconnection layer 32. [ The third interlayer insulating film 43 may be removed by a photolithography process to form a third contact hole exposing the second metal interconnection. A third contact plug 33a is formed in the third contact hole, a third metal layer is formed on the third contact plug 33a, and the third metal layer is patterned by a photolithography process, Layer 33 may be formed. A fourth interlayer insulating film 44 may be formed on the third metal interconnection layer 33.

도 6을 참조하면, 광전 변환 소자(20) 상부의 층간 절연막들(40)을 제거하고, 광 도파로 층(50)을 형성한다. 광전 변환 소자(20) 상부의 층간 절연막들(40)은 포토리소그래피 공정으로 제거될 수 있다. 예를 들어, 광전 변환 소자(20) 상부의 층간 절연막들(40)을 선택적으로 노출하는 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 사용하여 비등방성의 건식식각방법으로 상기 층간 절연막들(40)이 제거된 트렌치를 형성할 수 있다. 트렌치 내에 실리콘 산화막과 같은 유전체 또는 고분자를 포함하는 투명 물질을 매립하여 광 도파로 층(50)을 형성할 수 있다. Referring to FIG. 6, the interlayer insulating films 40 on the photoelectric conversion elements 20 are removed, and the optical waveguide layer 50 is formed. The interlayer insulating films 40 on the photoelectric conversion elements 20 can be removed by a photolithography process. For example, a photoresist pattern (not shown) for selectively exposing the interlayer insulating films 40 on the photoelectric conversion element 20 is formed, and an anisotropic dry etching method using the photoresist pattern as an etching mask The trenches in which the interlayer insulating films 40 are removed can be formed. The optical waveguide layer 50 can be formed by embedding a dielectric material such as a silicon oxide film or a transparent material including a polymer in the trench.

도 7을 참조하면, 광 도파로 층(50)이 형성된 기판(10) 상의 전면에 더미 평탄 층(45)을 형성한다. 더미 평탄 층(45)은 기판(10)의 전면을 평탄화할 수 있다. 더미 평탄 층(45)은 층간 절연막들(40) 또는 광 도파로 층(50)과 동일 또는 유사한 재질을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 7, a dummy flat layer 45 is formed on the entire surface of the substrate 10 on which the optical waveguide layer 50 is formed. The dummy flat layer 45 can flatten the entire surface of the substrate 10. The dummy flat layer 45 may include the same or similar material as the interlayer insulating films 40 or the optical waveguide layer 50.

도 8을 참조하면, 광 도파로 층(50) 상부에 제 1 희생 마스크 층(46)을 형성한다. 제 1 희생 마스크 층(46)은 광 도파로 층(50) 상부에서 중심이 위로 볼록한 제 1 곡면(47)을 가질 수 있다. 제 1 희생 마스크 층(46)은 광 도파로 층(50) 상에 프린트될 수 있다. 또한, 제 1 희생 마스크 층(46)은 테이프와 같은 부재에 먼저 프린트된 후 다시 광 도파로 층(50)에 접착될 수 있다. 예를 들어, 제 1 희생 마스크 층(46)은 포토레지스트를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 8, a first sacrificial mask layer 46 is formed on the optical waveguide layer 50. The first sacrificial mask layer 46 may have a first curved surface 47 which is convex upward in the center of the optical waveguide layer 50. The first sacrificial mask layer 46 may be printed on the optical waveguide layer 50. Further, the first sacrificial mask layer 46 may be first printed on a member such as a tape, and then adhered to the optical waveguide layer 50 again. For example, the first sacrificial mask layer 46 may comprise a photoresist.

도 9를 참조하면, 상기 제 1 곡면(47)을 유지한 채로 제 1 희생 마스크 층(46), 더미 평탄 층(45)을 제거하고, 상기 광 도파로 층(50)의 상부 표면까지 제거한다. 제 1 희생 마스크 층(46), 더미 평탄 층(45) 및 광 도파로 층(50)은 비등방성의 건식식각방법에 의해 제거될 수 있다. 건식식각방법은 제 1 희생 마스크 층(46), 더미 평탄 층(45) 및 광 도파로 층(50)에 대해 동일한 식각율을 갖는 식각 가스를 사용할 수 있다.Referring to FIG. 9, the first sacrificial mask layer 46 and the dummy flat layer 45 are removed while the first curved surface 47 is maintained, and the upper surface of the optical waveguide layer 50 is removed. The first sacrificial mask layer 46, the dummy flat layer 45 and the optical waveguide layer 50 can be removed by an anisotropic dry etching method. In the dry etching method, an etching gas having the same etching rate can be used for the first sacrificial mask layer 46, the dummy flat layer 45, and the optical waveguide layer 50.

도 10을 참조하면, 기판(10) 상에서 광 도파로 층(50)보다 굴절률이 높은 예비 투과 층(61)을 형성한다. 예비 투과 층(61)은 PMMA(Poly methyl methacrylate)와 같은 고분자 또는 실리콘 산화막과 같은 유전체를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 10, a preliminary transmission layer 61 having a refractive index higher than that of the optical waveguide layer 50 is formed on the substrate 10. The preliminary transparent layer 61 may include a dielectric material such as a polymer or a silicon oxide film such as poly methyl methacrylate (PMMA).

도 11을 참조하면, 예비 투과 층(61)의 평탄화 공정을 진행하여 투과 층(62)를 형성한다. 예비 투과 층(61)의 평탄화 공정은 화학적 기계적 평탄화 방법을 포함할 수 있다. 화학적 기계적 평탄화 방법에서 예비 투과 층(61)은 더미 평탄 층(45)이 노출될 때까지 제거될 수 있다. 따라서, 투과 층(62)과 더미 평탄 층(45)은 동일한 레벨을 가질 수 있다.Referring to FIG. 11, a planarization process of the preliminary transmission layer 61 is performed to form a transmission layer 62. The planarization process of the preliminary transparent layer 61 may include a chemical mechanical planarization method. In the chemical mechanical planarization method, the preliminary transmission layer 61 can be removed until the dummy flat layer 45 is exposed. Therefore, the transmissive layer 62 and the dummy flat layer 45 can have the same level.

도 12를 참조하면, 투과 층(62)과 더미 평탄 층(45) 상에 제 2 희생 마스크 층(48)을 형성한다. 제 2 희생 마스크 층(48)은 광 도파로 층(50) 상부에서 제 1 희생 마스크 층(46)과 반대 방향으로 중심이 아래로 볼록한 제 2 곡면(49)을 가질 수 있다. 제 2 희생 마스크 층(48)은 제 1 마스크 층과 동일한 방법으로 프린트되거나, 테이프와 같은 부재에 인쇄된 후 다시 고분자 층 상에 임프린트 될 수 있다. 제 2 희생 마스크 층(48)은 포토레지스트를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 12, a second sacrificial mask layer 48 is formed on the transmissive layer 62 and the dummy flat layer 45. The second sacrificial mask layer 48 may have a second curved surface 49 that is convex downwardly in the center of the optical waveguide layer 50 in a direction opposite to the first sacrificial mask layer 46. The second sacrificial mask layer 48 may be printed in the same manner as the first mask layer, printed on a member such as a tape, and then imprinted again on the polymer layer. The second sacrificial mask layer 48 may comprise a photoresist.

도 13을 참조하면, 제 2 곡면(49)을 유지한 채로 제 2 희생 마스크 층(48)을 전면 식각한다. 이에 의하여 상기 제 2 곡면(49)이 상기 제 1 곡면(47)에 근접하기 전까지 투과 층(62)을 식각하여 하부 마이크로 렌즈(60)를 형성한다. 하부 마이크로 렌즈(60)는 오목 렌즈를 포함할 수 있다. 하부 마이크로 렌즈(60)는 광 도파로 층(50) 상부에서 아래로 오목한 트렌치를 가질 수 있다.Referring to FIG. 13, the second sacrificial mask layer 48 is front etched while maintaining the second curved surface 49. The lower microlens 60 is formed by etching the transmissive layer 62 until the second curved surface 49 comes close to the first curved surface 47. The lower microlens 60 may include a concave lens. The lower microlens 60 may have a downwardly concave trench above the optical waveguide layer 50.

도 14를 참조하면, 하부 마이크로 렌즈(60)의 트렌치 상에 평탄 층(62)을 형성한다. 평탄 층(62)은 광 도파로 층(50)과 동일한 투명 재질을 포함할 수 있다. 평탄 층(62)은 하부 마이크로 렌즈(60) 상에 먼저 예비 평탄 층이 증착된 후, 화학적 기계적 연마 방법에 의해 예비 평탄 층이 평탄화 됨으로서 형성될 수 있다.Referring to FIG. 14, a flat layer 62 is formed on the trench of the lower microlens 60. The planarizing layer 62 may include the same transparent material as the optical waveguide layer 50. The flat layer 62 may be formed by first depositing a preliminary flat layer on the bottom microlens 60 and then planarizing the preliminary flat layer by a chemical mechanical polishing method.

도 15를 참조하면, 하부 마이크로 렌즈(60) 및 상에 컬러 필터 층(70)을 형성한다. 컬러 필터 층(70)은 각각 빨강, 초록, 파랑 색상을 갖는 고분자를 포함할 수 있다. 컬러 필터 층(70)은 색상마다 각기 적어도 한번의 포토리소그래피 공정으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 빨강 색상의 컬러 필터 층(70)은 기판(10) 상에 빨강 색상의 고분자가 평탄하게 형성된 후 포토리소그래피 공정에 의해 하부 마이크로 렌즈(60) 상에서 패터닝될 수 있다. 초록 색상과 파랑 색상의 컬러 필터 층(70) 또한 같은 방법으로 형성될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 기판(10)을 평탄화하기 위해 컬러 필터 층(70) 상에 평탄 층이 더 형성될 수 있다.Referring to FIG. 15, a color filter layer 70 is formed on the lower microlens 60. The color filter layer 70 may include a polymer having red, green, and blue colors, respectively. The color filter layer 70 may be formed by at least one photolithography process for each color. For example, the color filter layer 70 of red color may be formed on the lower microlens 60 by a photolithography process after the polymer of red color is formed flat on the substrate 10. The color filter layer 70 of green and blue colors may also be formed in the same manner. Although not shown, a flat layer may be further formed on the color filter layer 70 to planarize the substrate 10. [

도 16을 참조하면, 컬러 필터 층(70) 상에 상부 마이크로 렌즈(80)를 형성한다. 상부 마이크로 렌즈(80)는 기판(10) 상에 포토리소그래피 공정으로 패터닝되고, 리플로우되는 포토레지스트를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포토레지스트는 스핀 코팅으로 기판(10)의 전면에 형성될 수 있다. 포토레지스트는 포토리소그래피 공정에 의해 컬러 필터 층(70)의 색상 경계에서 제거될 수 있다. 또한, 포토레지스트는 약 100℃이상의 온도에서 리플로우 되면서 하부 마이크로 렌즈(60)의 상부로 볼록한 볼록 렌즈로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 16, an upper microlens 80 is formed on the color filter layer 70. The upper microlens 80 may include a photoresist patterned on the substrate 10 by a photolithographic process and reflowed. For example, the photoresist may be formed on the front surface of the substrate 10 by spin coating. The photoresist can be removed at the color boundary of the color filter layer 70 by a photolithography process. In addition, the photoresist can be formed as a convex convex lens to the upper portion of the lower microlens 60 while being reflowed at a temperature of about 100 캜 or higher.

따라서, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은 광 도파로 층(50) 상에서 구면 수차 및 색 수차가 보정되는 하부 마이크로 렌즈(60) 및 상부 마이크로 렌즈(80)를 형성할 수 있다. Therefore, in the method of manufacturing an image sensor according to the embodiment of the present invention, the lower microlens 60 and the upper microlens 80, on which the spherical aberration and chromatic aberration are corrected, can be formed on the optical waveguide layer 50.

이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood. It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect.

10: 기판 20: 광전 변환 소자
30: 배선 층 40: 층간 절연막들
50: 광 도파로 층 60: 하부 마이크로 렌즈
70: 컬러 필터 층 80: 상부 마이크로 렌즈 10: substrate 20: photoelectric conversion element
30: wiring layer 40: interlayer insulating films
50: optical waveguide layer 60: lower microlens
70: color filter layer 80: upper microlens

Claims (20)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 기판;
상기 기판에 형성된 광전 변환 소자;
상기 광전 변환 소자의 주변 상에 형성된 적어도 하나의 배선 층들과 층간 절연막들;
상기 배선 층들과 상기 층간 절연막들에 둘러싸여 상기 광전 변환 소자 상에 중첩된 광 도파로 층;
상기 광 도파로 층과, 상기 배선 층들과, 상기 층간 절연막들 상부에서 형성된 상부 마이크로 렌즈; 및
상기 상부 마이크로 렌즈와 상기 광 도파로 층 사이에 배치되어, 상기 상부 마이크로 렌즈를 통해 상기 광전 변환 소자에 진행되는 빛의 구면 수차 및 색 수차를 보정하는 적어도 하나의 하부 마이크로 렌즈를 포함하되,
상기 하부 마이크로 렌즈는 상기 배선 층들 및 상기 층간 절연막들 사이에 둘러싸인 오목 렌즈를 포함하는 이미지 센서.Board;
A photoelectric conversion element formed on the substrate;
At least one wiring layer formed on the periphery of the photoelectric conversion element and interlayer insulating films;
An optical waveguide layer surrounded by the wiring layers and the interlayer insulating films and superimposed on the photoelectric conversion elements;
An upper microlens formed on the optical waveguide layer, the wiring layers, and the interlayer insulating films; And
At least one lower microlens disposed between the upper microlens and the optical waveguide layer and correcting spherical aberration and chromatic aberration of light traveling to the photoelectric conversion element through the upper microlens,
Wherein the lower microlens includes a concave lens enclosed between the wiring layers and the interlayer insulating films. 삭제delete 제 5 항에 있어서,
상기 오목 렌즈 상에 평탄하게 형성되는 평탄 층을 더 포함하는 이미지 센서.6. The method of claim 5,
Further comprising a flat layer formed flat on the concave lens. 제 7 항에 있어서,
상기 평탄 층과 상기 상부 마이크로 렌즈 사이에 형성된 컬러 필터 층을 더 포함하는 이미지 센서.8. The method of claim 7,
And a color filter layer formed between the flat layer and the upper microlens. 기판에 광전 변환 소자를 형성하는 단계;
상기 광전 변환 소자 상에 광 도파로 층을 형성하는 단계;
상기 광 도파로 층 상에 적어도 하나의 하부 마이크로 렌즈를 형성하는 단계; 및
상기 하부 마이크로 렌즈 상에 상부 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;를 포함하되,
상기 하부 마이크로 렌즈의 형성 단계는,
상기 광 도파로 층 상에서 제 1 곡면을 갖는 제 1 희생 마스크 층을 형성하는 단계;
상기 제 1 곡면을 유지한 채로 상기 제 1 희생 마스크 층을 제거하고, 상기 광 도파로 층의 상부 표면까지 제거하는 단계;
상기 광 도파로 층 상에 투과 층을 형성하는 단계;
상기 투과 층 상에 제 2 곡면을 갖는 제 2 희생 마스크 층을 형성하는 단계; 및
상기 제 2 곡면을 유지한 채로 상기 제 2 희생 마스크 층을 제거하고, 상기 제 2 곡면이 상기 제 1 곡면에 근접하기 전까지 상기 투과 층을 제거하는 단계;를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.Forming a photoelectric conversion element on a substrate;
Forming an optical waveguide layer on the photoelectric conversion element;
Forming at least one lower microlens on the optical waveguide layer; And
And forming an upper microlens on the lower microlens,
The forming of the lower microlenses may include:
Forming a first sacrificial mask layer having a first curved surface on the optical waveguide layer;
Removing the first sacrificial mask layer while maintaining the first curved surface and removing the first sacrificial mask layer to the upper surface of the optical waveguide layer;
Forming a transmission layer on the optical waveguide layer;
Forming a second sacrificial mask layer having a second curved surface on the transmissive layer; And
Removing the second sacrificial mask layer while maintaining the second curved surface and removing the transmissive layer until the second curved surface approaches the first curved surface. 삭제delete 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 곡면은 상부로 볼록한 모양을 포함하고, 상기 제 2 곡면은 하부로 볼록한 모양을 포함하는 이미지 센서의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the first curved surface includes an upward convex shape and the second curved surface includes a convex shape downward. 제 9 항에 있어서,
상기 광 도파로 층 상의 상기 투과 층을 화학적 기계적 평탄화 방법으로 평탄하게 제거하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조방법.10. The method of claim 9,
Further comprising the step of flatly removing the transparent layer on the optical waveguide layer by a chemical mechanical planarization method. 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 희생 마스크 층과 상기 제 2 희생 마스크 층은 상기 광 도파로 층과 상기 투과 층 상에 임프린트 되는 이미지 센서의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the first sacrificial mask layer and the second sacrificial mask layer are imprinted on the optical waveguide layer and the transmissive layer. 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 희생 마스크 층과 상기 제 2 희생 마스크 층은 포토레지스트를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the first sacrificial mask layer and the second sacrificial mask layer comprise photoresist. 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 희생 마스크 층 및 상기 광 도파로 층과, 상기 제 2 희생 마스크 층 및 상기 투과 층은 각각 서로 동일한 식각율을 갖는 식각가스를 사용하는 건식식각방법으로 제거되는 이미지 센서의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the first sacrificial mask layer, the optical waveguide layer, the second sacrificial mask layer, and the transmissive layer are removed by a dry etching method using etch gases having the same etch rate. 제 9 항에 있어서,
상기 투과 층은 상기 광 도파로 층보다 굴절률이 높은 투명 재질을 포함하는 이미지 센서의 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the transparent layer comprises a transparent material having a refractive index higher than that of the optical waveguide layer. 제 9 항에 있어서,
상기 광 도파로 층의 형성 이전에 상기 광전 변환 소자의 가장자리에 적어도 하나의 배선 층들을 형성하는 단계;
상기 배선 층들을 전기적으로 절연하는 적어도 하나의 층간 절연막들을 상기 기판 상에 형성하는 단계; 및
상기 광전 변환 소자 상부의 층간 절연막들을 제거하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조방법.10. The method of claim 9,
Forming at least one wiring layer on an edge of the photoelectric conversion element before forming the optical waveguide layer;
Forming at least one interlayer insulating layer on the substrate to electrically isolate the wiring layers; And
And removing the interlayer insulating films on the photoelectric conversion elements. 제 9 항에 있어서,
상기 하부 마이크로 렌즈와 상기 상부 마이크로 렌즈 사이에 컬러 필터 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조방법.10. The method of claim 9,
And forming a color filter layer between the lower microlens and the upper microlens. 제 18 항에 있어서,
상기 하부 마이크로 렌즈와 상기 컬러 필터 층 사이에 평탄 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조방법.19. The method of claim 18,
And forming a flat layer between the lower microlens and the color filter layer. 제 18 항에 있어서,
상기 컬러 필터 층 상에 평탄 층을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조방법.19. The method of claim 18,
And forming a flat layer on the color filter layer.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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