KR19980056449A - Color solid-state imaging device and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR19980056449A
KR19980056449A KR1019960075719A KR19960075719A KR19980056449A KR 19980056449 A KR19980056449 A KR 19980056449A KR 1019960075719 A KR1019960075719 A KR 1019960075719A KR 19960075719 A KR19960075719 A KR 19960075719A KR 19980056449 A KR19980056449 A KR 19980056449A
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류희영
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문정환
엘지반도체 주식회사
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Abstract

본 발명은 칼라 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 반도체 기판과, 상기 반도체 기판 상에 일정 간격을 두고 형성된 전하전송영역(VCCD)과, 상기 전하전송영역과 교대로 배열되도록 상기 전하전송영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 형성된 광전변환영역(PD)과, 상기 노출된 기판상에 형성된 평탄화막과, 상기 광전변환영역에 대응되어 상기 평탄화막 상에 반구형으로 형성되는 제 1 내지 제 3 색의 칼라필터층과, 상기 각 칼라필터층을 덮도록 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하는 것으로, 칼라필터층을 반구형의 형상으로 형성하기 때문에 그 표면을 균일하게 할 수 있고, 이 과정중에 공정을 단순화할 수 있다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color solid-state imaging device and a method of manufacturing the same, wherein the charge transfer region (VCCD) formed at a predetermined interval on the semiconductor substrate, and the charge transfer region are alternately arranged. A photoelectric conversion region PD formed on the semiconductor substrate, a planarization film formed on the exposed substrate, and first to third colors formed in a hemispherical shape on the planarization film corresponding to the photoelectric conversion region. It includes a color filter layer and a micro lens formed to cover each of the color filter layers. Since the color filter layer is formed in a hemispherical shape, the surface thereof can be made uniform, and the process can be simplified in this process.

Description

칼라 고체 촬상 소자 및 그 제조방법Color solid-state imaging device and manufacturing method thereof

도1은 종래의 기술에 의한 칼라 고체 촬상 소자의 제조공정도1 is a manufacturing process diagram of a color solid-state imaging device according to the prior art

도2는 본 발명에 따른 칼라 고체 촬상 소자의 단면도2 is a cross-sectional view of a color solid-state imaging device according to the present invention.

도3은 본 발명에 따른 칼라 고체 촬상 소자의 제조공정도3 is a manufacturing process diagram of a color solid-state imaging device according to the present invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings

30 : 반도체 기판. 31-1,31-2,31-3 : 포토다이오드.30: semiconductor substrate. 31-1,31-2,31-3: photodiode.

32 : 절연층. 33 : 전하전송영역 .32: insulation layer. 33: charge transfer region.

35 : 차광층. 36 : 평탄화막.35: light shielding layer. 36: planarization film.

38-1, 38-2, 38-3 : 칼라필터층. 40 : 마이크로 렌즈38-1, 38-2, 38-3: color filter layer. 40: micro lens

본 발명은 칼라 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 칼라필터층을 반구형의 형상으로 형성함으로써, 그 표면이 균일하도록 하고, 공정을 단순화하는 칼라 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color solid-state image pickup device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a color solid-state image pickup device and a method of manufacturing the same, by forming a color filter layer in a hemispherical shape to make the surface uniform and simplify the process.

고체 촬상 소자는 빛에 의해 전자를 발생시키고, 전하결합소자(Charge Coupled Device)를 방향성을 가지도록 배열하고, 이에 의해 전송된 신호전하를 검출하는 장치이다. 즉, 빛에 의하여 여기된 진하들을 방향성을 가지는 CCD 어레이(array)를 통하여 전송한 다음, 이 신호를 증폭하여 소정의 출력신호를 얻는 장치이다.A solid-state imaging device is an apparatus for generating electrons by light, arranging charge coupled devices to have a directionality, and detecting signal charges transmitted thereby. In other words, it is a device that transfers the excitations excited by light through a directional CCD array, and then amplifies this signal to obtain a predetermined output signal.

영상신호를 전기신호로 변환시켜주는 장치인 고체 촬상 소자는 빛을 흡수하여 전자를 생성하는 광전변환부와, 광전변환부에서 발생된 전하를 다이나믹한 포텐셜 웰의 움직임에 의해 소정지역에 운송하는 전하전송부와, 운송된 전하로부터 신호를 검출하는 신호검출부로 이루어진다.The solid-state image pickup device, which converts an image signal into an electrical signal, includes a photoelectric conversion part that absorbs light to generate electrons, and a charge that transfers the charge generated in the photoelectric conversion part to a predetermined region by the movement of a dynamic potential well. It consists of a transmission part and a signal detection part which detects a signal from the conveyed electric charge.

도1은 종래의 기술에 의한 칼라 고체 촬상 소자의 제조공정도를 간략히 나타낸 것이다.Fig. 1 briefly shows a manufacturing process diagram of a color solid-state imaging device according to the prior art.

도1(a)에 보인 바와 같이, 통상적인 공정에 의하여 입사되는 빛의 세기에 따라 신호전하를 발생하기 위한 포토다이오드(11-1)(11-2)(11-3)와 포토다이오드에서 발생된 신호전하를 전하전송영역인 VCCD(Vertical Charge Coupled Device)(12)를 기판(10)상에 교대로 형성하고, 포토다이오드(11-1)(11-2)(11-3)와 VCCD(12)가 형성된 부분을 제외한 기판의 일측상에 패드(12)를 형성하여 흑백의 고체촬상소자를 형성한다. 도면에 나타낸 포토다이오드 중 11-1은 제 1 색에 해당하는 포토다이오드이고, 11-2는 제 2 색에 해당하는 포토다이오드이며, 11-3은 제 3 색에 해당하는 포토다이오드이다.As shown in Fig. 1 (a), the photodiodes 11-1, 11-2, 11-3 and photodiodes are generated for generating signal charges according to the intensity of light incident by a conventional process. VCCD (Vertical Charge Coupled Device) 12, which is a charge transfer region, is alternately formed on the substrate 10, and the photodiodes 11-1, 11-2, 11-3 and VCCD ( The pad 12 is formed on one side of the substrate except for the portion where the 12 is formed, thereby forming a monochrome solid-state image pickup device. 11-1 is a photodiode corresponding to the first color, 11-2 is a photodiode corresponding to the second color, and 11-3 is a photodiode corresponding to the third color.

이후, 노출된 전면에 산화실리콘과 같은 절연물질로 절연층(13)을 형성한 후, VCCD(12)가 광으로부터 주입되는 것을 막기 위한 차광층(14)을 VCCD(12) 상단에 위치하는 부분에 형성한다. 이후, 이러한 고체 촬상 소자를 보호하는 보호막(15)을 형성한다.Subsequently, after the insulating layer 13 is formed of an insulating material such as silicon oxide on the exposed front surface, a portion of the light blocking layer 14 positioned on the top of the VCCD 12 to prevent the VCCD 12 from being injected from the light. To form. Then, the protective film 15 which protects such a solid-state image sensor is formed.

이어서, 도1(b)에 보인 바와 같이, 노출된 전면을 평탄하게 덮는 제 1 평탄화층(17)을 형성한다. 이후, 제 1 평탄화층(17)상에 칼라필터층(18-1)(18-2)(18-3)을 형성한다. 즉, 제 1 평탄화층(17)상에 수지층을 형성하고, 수지층을 제 1 색으로 염색 및 고착시키며, 착색된 수지층을 사진식각하여 제 1 칼라필터층(18-1)을 형성한다. 상기와 같은 공정을 반복하여 제 2 및 제 3 칼라필터층(18-2)(18-3)을 각각 제 1 평탄화층(17) 상에 형성한다. 이로써, 제 1 평탄화층(17) 상에 3 색의 칼라필터층(18-1)(18-2)(18-3)을 순차적으로 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 1B, a first planarization layer 17 is formed to cover the exposed entire surface. Thereafter, color filter layers 18-1, 18-2, and 18-3 are formed on the first planarization layer 17. That is, a resin layer is formed on the first planarization layer 17, the resin layer is dyed and fixed in the first color, and the colored resin layer is photo-etched to form the first color filter layer 18-1. The above steps are repeated to form second and third color filter layers 18-2 and 18-3 on the first planarization layer 17, respectively. Thus, three color filter layers 18-1, 18-2, and 18-3 are sequentially formed on the first planarization layer 17. As shown in FIG.

이어서, 도1(c)에 보인 바와 같이, 칼라필터층의 형성공정이 완료된 후, 칼라필터층(18-1)(18-2)(18-3)을 포함한 제 1 평탄화층(17) 상에 제2 평탄화층(19)을 형성하여 기판을 다시 평탄화시킨다. 이후, 제 2 평탄화층(19) 상에 아크릴 계통의 수지인 마이크로 렌즈용 물질을 도포한 후, 사진식각공정을 수행하여 각 포토다이오드(11-1)(11-2)(11-3) 상부에만 마이크로 렌즈용 물질층(20)이 형성되도록 도포된 마이크로 렌즈용 물질을 패터닝한다.Subsequently, as shown in FIG. 1 (c), after the process of forming the color filter layer is completed, the first flattening layer 17 including the color filter layers 18-1, 18-2, and 18-3 is formed. The planarization layer 19 is formed to planarize the substrate again. Subsequently, a microlens material, which is an acrylic resin, is coated on the second planarization layer 19, and then a photolithography process is performed on top of each photodiode 11-1, 11-2, and 11-3. Only the microlens material is patterned so that the microlens material layer 20 is formed.

이어서, 도1(d)에 보인 바와 같이, 패터닝된 마이크로 렌즈용 물질층(20)에 열에 의한 리플로우(reflow)공정을 진행하여 볼록렌즈 형태의 마이크로 렌즈(21)를 각 포토다이오드(11-1)(11-2)(11-3) 상부의 제 2 평탄화층(19)상에 형성하다.Subsequently, as shown in FIG. 1 (d), the patterned microlens material layer 20 is subjected to a heat reflow process to thereby form a convex lens-type microlens 21 for each photodiode 11-. 1) It is formed on the 2nd planarization layer 19 above (11-2) and (11-3).

이어서, 도1(e)에 보인 바와 같이, 마이크로 렌즈(21)가 형성된 제 2 평탄화층(19) 상에 포토레지스트막을 도포하고, 사전식각공정을 통해 패드(12) 상부의 포토레지스트막을 제거하여 제 2 평탄화층(19)을 노출시킨다. 이후, 최종적으로, 제 2 평탄화층과 제 1 평탄화층을 식각 하여 패드(12)를 노출시킨 후, 남아있는 포토레지스트막을 제거하면 도면에 보인 바와 같은 단면을 가지는 칼라 고체 촬상 소자를 제작할수 있다.Subsequently, as shown in FIG. 1E, a photoresist film is coated on the second planarization layer 19 on which the microlens 21 is formed, and the photoresist film on the pad 12 is removed by preliminary etching. The second planarization layer 19 is exposed. Thereafter, after the pad 12 is exposed by etching the second planarization layer and the first planarization layer, and removing the remaining photoresist film, a color solid-state imaging device having a cross section as shown in the drawing can be manufactured.

이와 같은 방법으로 제작된 칼라 고체 촬상 소자를 카메라에 응용할 경우, 카메라 렌즈를 통해 입사되는 광은 마이크로 렌즈(21)에 의해 집속되고, 마이크로 렌즈(21)에 의해 집속된 광은 칼라필터층(18)을 통해 선택 투과된다. 즉 칼라필터층 중 제 1 칼라필터층(18-1)은 마이크로 렌즈(21)에 의해 집속된 광 중 제 1 색에 대한 광만을 선택투과하여 복수개의 포토다이오드 중 제 1 색에 해당하는 포토다이오드(11-1)에 인가하고, 제 2 칼라필터층(18-2)은 제 2 색에 대한 광만을 선택투과하여 제 2 색에 해당하는 포토다이오드(11-2)에 인가하며, 제 3 칼라필터층(18-3)은 제 3 색에 대한 광만을 선택투과하여 제 3 색에 대응하는 포토다이오드(11-3)에 인가한다.When the color solid-state imaging device fabricated in this manner is applied to a camera, the light incident through the camera lens is focused by the micro lens 21, and the light focused by the micro lens 21 is the color filter layer 18. Selected through. That is, the first color filter layer 18-1 of the color filter layers selectively transmits only the light of the first color among the light focused by the microlens 21, so that the photodiode 11 corresponding to the first color of the plurality of photodiodes is selected. -1), the second color filter layer 18-2 selectively transmits only the light for the second color and applies it to the photodiode 11-2 corresponding to the second color, and the third color filter layer 18 -3) selectively transmits only the light for the third color and applies it to the photodiode 11-3 corresponding to the third color.

따라서, 각 포토다이오드(11)에 입사된 광은 광전변환되어 신호전하를 발생하고, 포토다이오드(11)에서 생성된 전하는 통상적인 고체 촬상소자의 신호전송 동작에 의해 VCCD(12)로 진송된후 HCCD(도면상에는 도시되지 않음)로 전송된다. 이어서, HCCD로 전송된 신호전하는 소자끝단의 플로팅확산(floating diffusion)에 의해 전압으로 센싱된 후 증폭기(도면상에는 도시되지 않음)를 통해 증폭되어 주변회로로 전송되어진다.Therefore, the light incident on each photodiode 11 is photoelectrically converted to generate signal charges, and the charges generated by the photodiode 11 are transferred to the VCCD 12 by a signal transmission operation of a conventional solid-state image pickup device. Sent to HCCD (not shown in the figure). Subsequently, the signal charge transmitted to the HCCD is sensed by a voltage by floating diffusion at the end of the device, and then amplified by an amplifier (not shown) to be transmitted to the peripheral circuit.

이와 같이, 마이크로 렌즈에 의해 집광된 광은 칼라필터층을 거치면서 각 화소위의 정해진 칼라필터층에 해당되는 특정 파장대의 광만이 선택투과된다. 이때 차광층이 포토다이오드 위에만 오픈되어 있기 때문에 오픈된 포토다이오드에만 입사되도록 되어 있다. 따라서 마이크로 렌즈에서 집광된 광이 칼라필터층을 정확히 경유하여 포토다이오드에 입사되도록 해야 한다. 이를 위해서, 칼라필터층은 포토다이오드와의 거리가 멀수록 보다 넓은 면적을 유지하여야 입사되는 광을 커버할수 있고, 그 자체를 시미 혹은 무라가 없는 균일한 형태로 만들어야 한다.As such, the light collected by the microlens passes through the color filter layer, and only light of a specific wavelength band corresponding to the predetermined color filter layer on each pixel is selectively transmitted. In this case, since the light blocking layer is only open on the photodiode, the light blocking layer is incident only on the open photodiode. Therefore, the light collected from the microlens should be incident on the photodiode through the color filter layer accurately. To this end, the color filter layer must cover a larger area as the distance from the photodiode to cover the incident light, it should be made in a uniform form without the simi or Mura.

그러나 상술한 바와 같은 칼라 고체 촬상 소자는 칼라필터층을 형성하기 위해 일련의 사전식각공정을 진행하여야 하기 때문에, 현상시, 패턴 표면의 시미 혹은 무라등의 표면 뷸균일성을 야기한다.However, the color solid-state imaging device as described above must undergo a series of pre-etching steps to form a color filter layer, which causes surface irregularities such as staining or mura on the pattern surface during development.

그리고, 마이크로 렌즈도 동일한 사진식각 공정을 통해 형성하므로, 칼라필터층과 마이크로 렌즈간의 정확한 얼라인을 할수 있어야 하는데, 이를 위해 칼라필터층 형성전과 마이크로 렌즈 형성전에 평탄화층을 형성해야 하고, 이 평탄화층에 의해 포토다이오드와의 거리가 멀어진 칼라필터층을 그만큼 가능한 넓게 형성시켜야 한다. 따라서 마이크로 렌즈와 칼라필터층 사이에 평탄화층이 존재하기 때문에, 빛이 산란되기 쉽고, 상기 마이크로 렌즈와 칼라필터층간의 거리오차에 의해 포토다이오드까지의 초점거리를 맞추기 힘든 문제점이 발생한다. 또한, 칼라필터층을 형성한 후 평탄화층을 또 형성해야 하기 때문에 전체적으로 공정이 복잡하고, 제조시간이 많이 소요되며, 소자의 두께가 두꺼워지는 문제점이 있었다.In addition, since the microlenses are formed through the same photolithography process, accurate alignment between the color filter layer and the microlenses should be possible. For this purpose, a planarization layer should be formed before the color filter layer and before the microlens formation. The color filter layer, which is far from the photodiode, should be formed as wide as possible. Therefore, since a planarization layer exists between the microlens and the color filter layer, light tends to be scattered, and a problem of difficulty in adjusting the focal length to the photodiode due to the distance error between the microlens and the color filter layer occurs. In addition, since the planarization layer must be formed again after the color filter layer is formed, the overall process is complicated, manufacturing time is long, and there is a problem in that the thickness of the device becomes thick.

따라서 본 발명의 목적은 칼라필터층을 반구형으로 형성함으로써, 이를 형성하는 과정에서 칼라필터층의 표면의 균일성을 보정하고, 제조공정을 간소화 하려는 것이다.Therefore, an object of the present invention is to form a hemispherical color filter layer, to correct the uniformity of the surface of the color filter layer in the process of forming it, and to simplify the manufacturing process.

이를 위하여 본 발명은 칼라 고체 촬상 소자에 있어서, 반도체기판과, 상기 반도체기판에 일정 간격을 두고 형성된 전하전송영역과, 상기 반도체기판에 상기 전하전송영역과 교대로 배열되도록 상기 전하전송영역 사이에 형성된 광전변환영역과, 상기 노출된 기판 상에 형성된 평탄화막과, 상기 평탄화막 상에 반구형으로 형성되되, 상기 광전변환영역에 대응되는 제 1 내지 제 3 색의 칼라필터층과, 상기 각 칼라필터층을 덮도록 형성되는 마이크로 렌즈를 포함한다.To this end, the present invention provides a color solid-state imaging device, comprising: a semiconductor substrate, a charge transfer region formed at regular intervals on the semiconductor substrate, and a charge transfer region formed alternately with the charge transfer region on the semiconductor substrate; A photoelectric conversion region, a planarization film formed on the exposed substrate, a hemispherical shape formed on the planarization film, and covering the color filter layers of the first to third colors corresponding to the photoelectric conversion region, and the respective color filter layers. It includes a micro lens formed so that.

또한, 본 발명은 칼라 고체 촬상 소자의 제조방법에 있어서, 반도체 기판 상에 일정 간격을 두고 위치하는 전하전송영역을 형성하는 단계와, 상기 전하전송영역과 교대로 배열되도록 상기 전하전송영역 사이의 상기 반도체기판 상에 광전변환영역을 형성하는 단계와, 상기 노출된 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계와, 상기 광전변환영역에 대응되는 제 1 내지 제 3 색의 칼라필터층을 상기 평탄화막 상에 반구형으로 형성하는 단계와, 상기 각 칼라필터층을 덮는 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a color solid-state imaging device, the method comprising the steps of forming a charge transfer region located at a predetermined interval on the semiconductor substrate, and the charge transfer region between the charge transfer region to be alternately arranged with the charge transfer region; Forming a photoelectric conversion region on the semiconductor substrate, forming a planarization film on the exposed substrate, and forming a color filter layer of the first to third colors corresponding to the photoelectric conversion region in a hemispherical shape on the planarization film. And forming a micro lens covering each of the color filter layers.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

도2는 본 발명에 따른 칼라 고체 촬상 소자의 단면도를 나타낸 것이다.2 shows a cross-sectional view of a color solid-state imaging device according to the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 칼라 고체촬상소자는, 기판(30) 상에 일정간격을 두고 복수개의 전하전송용 VCCD(33)와, 상기 VCCD(33)와 교대로 배열되도록 VCCD(33)사이의 제 1 내지 제 3 색에 해당하는 복수개의 광전변환용 포토다이오드(31-1)(31-2)(31-3)와, 이 포토다이오드와 VCCD(33)를 제외한 기판(30)의 일측에 위치하는 패드(37)가 형성되어 있다. 그리고 차광층(35)이 절연층(32) 상에 형성되되, VCCD(33)만을 덮도록 되어있고, 패드(37)를 제외한 기판(30) 전면을 평탄하도록 한 평탄화막(36)이 형성되어 있다. 그리고, 각 포토다이오드(31) 상의 평탄화막(36) 상에 위치하는 제 1 내지 제3 색에 해당하는 복수개의 칼라필터층(38-1)(38-2)(38-3)이 형성되어 있고, 그 위로 칼라필터층을 그 형상대로 덮는 복수개의 마이크로 렌즈(40)가 형성되어 있다. 각 칼라필터층(38)과 마이크로 렌즈(40)는 에지부분이 라운드형태로 된 반구형 형상을 하고 있다. 복수개의 칼라필터층 중 제 1의 칼라필터층(38-1)은 제 1 색의 포토다이오드(31-1)에 대응하여 형성되고, 제 2색의 칼라필터층(38-2)은 제 2 색의 포토다이오드(32-2)에, 제 3 색의 칼라필터층(83-3)은 제 3 색의 포토다이오드(31-3)에 대응하여 마이크로 렌즈(40)상에 형성되었다.The color solid-state image pickup device according to the embodiment of the present invention includes a plurality of charge transfer VCCDs 33 and a plurality of charge transfer VCCDs 33 arranged alternately with the VCCDs 33 at predetermined intervals on the substrate 30. On the one side of the substrate 30 excluding a plurality of photodiode 31-1, 31-2, 31-3 corresponding to the first to third colors and the photodiode and the VCCD 33 The pad 37 is located. The light shielding layer 35 is formed on the insulating layer 32, and covers only the VCCD 33, and the planarization film 36 is formed to planarize the entire surface of the substrate 30 except for the pad 37. have. Then, a plurality of color filter layers 38-1, 38-2 and 38-3 corresponding to the first to third colors positioned on the planarization film 36 on each photodiode 31 are formed. A plurality of micro lenses 40 is formed thereon which covers the color filter layer in its shape. Each color filter layer 38 and microlens 40 have a hemispherical shape in which the edge portion is rounded. The first color filter layer 38-1 of the plurality of color filter layers is formed corresponding to the photodiode 31-1 of the first color, and the color filter layer 38-2 of the second color is a photo of the second color. In the diode 32-2, the color filter layer 83-3 of the third color is formed on the microlens 40 corresponding to the photodiode 31-3 of the third color.

도3은 이와 같은 구조를 가지는 본 발명의 칼라 고체촬상소자의 제조공정도를 나타낸 것이다.Fig. 3 shows a manufacturing process diagram of the color solid-state imaging device of the present invention having such a structure.

우선, 도3 (a)에 보인 바와 같이, 통상적인 방법으로, 기판(30)상에 포토다이오드(31)와 VCCD(33)를 교대로 복수개 형성한 후, 이들의 포토다이오드(31)와 VCCD(33)가 형성된 부분을 제외한 기판(30)의 일측에 패드(37)를 형성하여 흑백의 고체 촬상 소자를 제조한다. 이때 복수개의 포토다이오드 중 제 1 색에 해당하는 포토다이오드는 참조번호 31-1로, 제 2 색에 해당하는 포토다이오드는 31-2로, 제 3 색에 해당하는 포토다이오드는 참조번호 31-3으로 각각 표시하였다.First, as shown in Fig. 3A, a plurality of photodiodes 31 and VCCDs 33 are alternately formed on a substrate 30 in a conventional manner, and then these photodiodes 31 and VCCDs are formed. The pad 37 is formed on one side of the substrate 30 except for the portion on which the 33 is formed to manufacture a monochrome solid-state imaging device. At this time, the photodiode corresponding to the first color among the plurality of photodiodes is referred to as 31-1, the photodiode corresponding to the second color is referred to as 31-2, and the photodiode corresponding to the third color is referred to as reference number 31-3. Represented by respectively.

이후, 노출된 전면에 통상적인 방법에 의하여 산화실리콘과 같은 절연물질로 절연층(32)을 형성한 후, VCCD(33)에 광이 주입하는 것을 막기 위한 차광층(35)을 VCCD(33)가 위치하는 절연층(32) 부분에 형성한다.Thereafter, the insulating layer 32 is formed of an insulating material such as silicon oxide on the exposed entire surface by a conventional method, and then the VCCD 33 is provided with the light blocking layer 35 for preventing light from being injected into the VCCD 33. It is formed in the portion of the insulating layer 32 where the.

이어서, 도3(b)에 보인 바와 같이, 전면에 BPSG(Boro-Phospho Slicate Class)를 평탄하도록 도포하여 평탄화막(36)을 형성한후, 사진식각 공정을 통하여 패드(37)만을 오픈시킨다. 이때 BPSG로 형성되는 평탄화막(36)은 기존의 보호막과 이 보호막에서 생기는 표면 불균일성을 메우기 위하여 형성하는 평탄화층의 기능을 동시에 수행하게 되는 것이다. BPSG를 도포하는 과정에서, 도면에 보인 바와 같이, 그 표면에 굴곡이 약간 생기도록 형성하는 것이 좋은데, 이렇게 형성된 평탄화막(36)은 처음부터 기판을 보호하는 동시에 평탄화되도록 형성되기 때문에, 포토다이오드와 이후에 형성하는 칼라필터층과의 간격을 좁혀준다.Subsequently, as shown in FIG. 3 (b), the BPG (Boro-Phospho Slicate Class) is applied to the entire surface to form a planarization film 36, and only the pad 37 is opened through a photolithography process. In this case, the planarization layer 36 formed of BPSG simultaneously performs the function of the planarization layer formed to fill the existing protective film and the surface unevenness generated in the protective film. In the process of applying the BPSG, as shown in the figure, it is preferable to form a slight curvature on the surface. The planarization film 36 thus formed is formed to protect the substrate from the beginning and to be flattened, so that the photodiode The distance from the color filter layer formed later is narrowed.

이어서, 도3 (c)에 보인 바와 같이, 평탄화막(36) 상에 칼라필터층(38-1)(38-2)(38-3)을 형성한다. 이때 형성하는 칼라필터층은 기존의 넓고 평평한 대신 약간 두꺼우며, 정확한 직육면체 형상이 아니어도 좋다.Subsequently, as shown in Fig. 3C, color filter layers 38-1, 38-2 and 38-3 are formed on the planarization film 36. Figs. At this time, the color filter layer to be formed is a little thick instead of the existing flat and flat, it may not be an exact rectangular parallelepiped shape.

즉, 평탄화막(36) 상에 수지층을 형성하고, 수지층을 제 1 색으로 염색 및 고착시키며, 착색된 수지층을 사진식각하여 제 1 칼라필터층(38-1)을 형성한다. 상기와 같은 공정을 반복하여 제 2 및 제 3 칼라필터층(38-2)(38-3)을 각각 평탄화막(36)상에 형성한다. 이로써, 평탄화막(36)상에 칼라필터층을 순차적으로 형성한다.That is, a resin layer is formed on the planarization film 36, the resin layer is dyed and fixed in the first color, and the colored resin layer is photo-etched to form the first color filter layer 38-1. The above steps are repeated to form second and third color filter layers 38-2 and 38-3 on the planarization film 36, respectively. As a result, the color filter layers are sequentially formed on the planarization film 36.

그다음, 도3(d)에 보인 바와 같이, 패터닝된 칼라필터층에 열에 의한 리플로우(reflow) 공정을 실시한 후, 하드 베이킹 공정을 진행하여 칼라필터층(38-1)(38-2)(38-3)을 반구형 형상으로 형성한다. 이때 이 과정에서 그 표면의 시미 혹은 무라나 잔막과 같은 표면 불균일성을 함께 보정된다.Then, as shown in Fig. 3 (d), the patterned color filter layer is subjected to a heat reflow process, and then the hard baking process is performed to perform color filter layers 38-1, 38-2 and 38-38. 3) is formed into a hemispherical shape. In this process, the surface unevenness, such as the surface of the surface, or mura or residual film, is corrected together.

사진식각공정에 의하여 형성한 칼라필터층은 음성형의 감광막으로, 열에 의한 리플로우 공정중에는 녹으면서 오므라들게 된다. 즉, 열에 의하여 감광막 자체내의 결합구조가 변하게 되어 그 가장자리가 둥글게 오므라든다. 이후, 하드 베이킹 공정을 진행하면, 이 상태로 굳게 되어 도면에 보인 바와 같이, 반구형 형상의 칼라필터층이 형성되는 것이다. 하드 베이킹 공정은 열에 의한 리플로우 공정보다 다소 높은 온도에서 진행된다.The color filter layer formed by the photolithography process is a negative photosensitive film, which melts and repels during the heat reflow process. In other words, the bonding structure in the photosensitive film itself is changed by heat, and its edge is rounded. Subsequently, when the hard baking step is performed, it is hardened in this state, and as shown in the figure, a hemispherical color filter layer is formed. The hard baking process is at a somewhat higher temperature than the thermal reflow process.

이어서, 도3(e)에 보인 바와 같이, 노출된 전면에 마이크로 렌즈용 물질을 도포한다. 따라서 반구형 형상의 칼라필터층(38-1)(38-2)(38-3)에 접하도록 도포된 마이크로 렌즈용 물질층(40)의 굴곡은 자동적으로 얼라인(align)되어 반구형 형상의 칼라필터층(39)의 표면을 그대로 나타낸다.Then, as shown in Fig. 3 (e), a microlens material is applied to the exposed entire surface. Accordingly, the curvature of the material layer 40 for microlenses applied to contact the hemispherical color filter layers 38-1, 38-2 and 38-3 is automatically aligned so that the hemispherical color filter layer is aligned. The surface of (39) is shown as it is.

이어서, 도3(f)에 보인 바와 같이, 이 마이크로 렌즈용 물질층을 이방성으로 식각하여 반구형의 칼라필터층(38-1)(38-2)(38-3)을 그 형상대로 덮는 반구형 형상의 마이크로 렌즈(41)를 형성한다. 이때 패드(37) 위에 덮힌 마이크로 렌즈용 물질층도 함께 식각되어 노출된다.As shown in Fig. 3 (f), the microlens material layer is anisotropically etched to cover the hemispherical color filter layers 38-1, 38-2 and 38-3 in its shape. The micro lens 41 is formed. At this time, the material layer for the microlens covered on the pad 37 is also etched and exposed.

상술한 바와 같이 본 발명은 칼라필터층의 시미 혹은 무라나 잔막과 같은 표면의 불균일성을 열에 의한 리플로우 공정으로 해결할 수 있다. 또한, 보호막과 평탄화층의 기능을 하는 BPSG로 형성된 평탄화막의 존재로 인하여 칼라필터층과 포토다이오드의 간격을 좁힐수 있다. 따라서 칼라필터층을 크게 형성하지 않아도 되기 때문에, 소자를 박형화할 수 있다. 또한, 종래의 기술에 비하여 포토공정 횟수가 줄어 들기 때문에 식각공정, 열공정 및 스트립에 의한 기판의 손상을 감소시킬 수 있다.As described above, the present invention can solve the nonuniformity of the surface of the color filter layer, such as similar or mura or residual film, by a reflow process by heat. In addition, the gap between the color filter layer and the photodiode can be narrowed due to the presence of the planarization film formed of BPSG serving as the protective film and the planarization layer. Therefore, since the color filter layer does not have to be large, the device can be made thin. In addition, since the number of photo processes is reduced as compared with the prior art, it is possible to reduce the damage of the substrate by the etching process, the thermal process and the strip.

Claims (6)

칼라 고체 촬상 소자에 있어서, 반도체기판과, 상기 반도체기판에 일정 간격을 두고 형성된 전하전송영역과, 상기 반도체기판에 상기 전하전송영역과 교대로 배열되도록 상기 전하전송영역 사이에 형성된 광전변환영역과, 상기 노출된 기판 상에 형성된 평탄화막과, 상기 평탄화막 상에 반구형으로 형성되되, 상기 광전변환영역에 대응되는 제 1 내지 제 3 색의 칼라필터층과, 상기 각 칼라필터층을 덮도록 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하는 칼라 고체 촬상 소자.A color solid-state imaging device comprising: a semiconductor substrate, charge transfer regions formed at regular intervals on the semiconductor substrate, and photoelectric conversion regions formed between the charge transfer regions so as to be alternately arranged with the charge transfer regions on the semiconductor substrate; A microlens formed on the exposed substrate, a hemispherical shape on the planarization layer, a first to third color filter layers corresponding to the photoelectric conversion region, and covering the color filter layers; Color solid-state imaging device comprising a. 제 1 항에 있어서, 상기 평탄화막은 BPSG(Boro-Phospho Slicate Class)로 형성된 것이 특징인 칼라 고체 촬상 소자.The color solid-state imaging device of claim 1, wherein the planarization layer is formed of a Boro-Phospho Slicate Class (BPSG). 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로 롄즈는 상기 칼라필터층 상에 동일한 두께로 형성되어 있는 것이 특징인 칼라 고체 활상 소자.The color solid slide device according to claim 1, wherein the microlilies are formed on the color filter layer in the same thickness. 칼라 고체 촬상 소자의 제조방법에 있어서, 반도체 기판 상에 일정 간격을 두고 위치하는 전하전송영역을 형성하는 단계와, 상기 전하전송영역과 교대로 배열되도록 상기 전하전송영역 사이의 상기 반도체 기판 상에 광전변환영역을 형성하는 단계와, 상기 노출된 기판 상에 평탄화막을 형성하는 단계와, 상기 광전변환영역에 대응되는 제 1 내지 제 3 색의 칼라필터층을 상기 평탄화막 상에 반구형으로 형성하는 단계와, 상기 각 칼라필터층을 덮는 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 칼라 고체 촬상 소자의 제조방법.A method for manufacturing a color solid-state imaging device, comprising: forming charge transfer regions on a semiconductor substrate at predetermined intervals, and forming a photoelectric on the semiconductor substrate between the charge transfer regions so as to be alternately arranged with the charge transfer regions. Forming a conversion region, forming a planarization film on the exposed substrate, forming a color filter layer of the first to third colors corresponding to the photoelectric conversion region in a hemispherical shape on the planarization film; And forming a microlens covering the color filter layers. 제 4 항에 있어서, 상기 반구형의 칼라필터층은 상기 평탄화막 상에 수지층을 형성하는 단계와, 상기 수지층을 착색하는 단계와, 상기 착색된 수지층을 소정의 형상대로 패터닝하는 단계와, 상기 패터닝된 착색 수지층에 열에 의한 리플로우 공정과 하드베이킹 공정을 진행하는 단계를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라 고체 촬상 소자의 제조방법.The method of claim 4, wherein the hemispherical color filter layer comprises the steps of: forming a resin layer on the planarization film, coloring the resin layer, patterning the colored resin layer in a predetermined shape, and A method of manufacturing a color solid-state imaging device, comprising forming a patterned colored resin layer by performing a heat reflow step and a hard baking step. 제 4 항에 있어서, 상기 마이크로 렌즈는, 상기 반구형 형상의 칼라필터층과 노출된 상기 평탄화막 상에 마이크로 렌즈용 물질층을 형성하는 단계와, 상기 마이크로 렌즈용 물질층을 이방성으로 식각하는 단계를 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라 고체 촬상 소자의 제조방법.The method of claim 4, wherein the microlens comprises forming a material layer for the microlens on the hemispherical color filter layer and the exposed planarization layer, and anisotropically etching the material layer for the microlens. And forming a color solid-state imaging device.
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