KR20010061528A - 균일한 칼라필터를 갖는 이미지센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 균일한 두께 및 광투과 특성을 가지도록 칼라필터어레이를 구현한 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위한 본 발명의 이미지센서는, 수광소자를 포함하는 소정의 소자가 제조된 기판 상에 형성된 제1평탄화층; 상기 제1평탄화층 상에 형성된 제1칼라필터; 상기 제1칼라필터가 형성된 구조물 상에 형성된 제2평탄화층; 상기 제2평탄화층 상에 형성된 제2칼라필터; 상기 제2칼라필터가 형성된 구조물 상에 형성된 제3평탄화층; 및 상기 제3평탄화층 상에 형성된 제3칼라필터를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 이미지센서(image sensor) 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 균일한 칼라필터를 형성하기 위한 이미지센서 제조방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이 이미지센서는 칼라이미지 구현을 위하여 소자 및 소자보호막(passivation layer) 형성이 완료된 기판 상에 칼라필터어레이(CFA : Color Filter Array)를 형성하고 있다. 칼라필터어레이는 통상 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 3가지 칼라필터로 이루어져 있고, 특정 파장의 빛이 투과되도록 하는 방법으로 피사체에 대한 칼라 이미지를 구현할 수 있도록 한다. 칼라필터어레이는 노랑(Yellow), 자홍색 (Magenta), 청록색(Cyan)의 3가지 칼라필터로 이루어질 수도 있다.
도1a 내지 도1d는 종래기술에 따른 칼라필터 어레이 형성 공정을 보여준다. 이를 참조하여 종래기술에 따른 이미지센서 제조 공정을 살펴본다.
먼저, 도1a는 통상적인 방법에 의해 소자 및 소자분리보호막(6)이 형성된 상태에서 평탄화층(7)이 형성된 상태의 단면도이다. 소자보호막(7) 하부의 소자 구조를 살펴보면, 반도체기판(1)에는 소자분리절연막(2)이 형성되어 있고 소자분리절연막(2)에 의해 이웃하는 단위화소와 분리되어 수광소자인 포토다이오드(3)가 반도체기판(1) 표면 하부에 형성된다. 수광소자는 포토다이오드 이외에 포토게이트 등 다른 소자일 수 있다. 도면에는 포토다이오드만이 도시되어 있으나 포다이오드에 생성 및 축적된 광전하(photogenerated charge)로부터 전기적 신호로 얻기 위한 트랜지스터 등 일련의 이미지센서를 이루는 소자들이 형성된다. 그리고, 층간절연층(4)이 반도체기판(1) 상에 형성되며, 층간절연층(4) 내에는 수광소자 이외의 영역으로 빛이 투과되는 것을 방지하기 위한 광차페층(5)이 형성된다. 물론 층간절연층(4), 소자보호막(6) 및 평탄화층(7)은 광투과절연막이다.
이어서, 평탄화층(7) 상에 칼라필터어레이가 형성되는 바, 이를 구체적으로 살펴본다.
도1b에 도시된 바와같이 평탄화층(7) 상에 제1칼라로 염색된 레지스트를 코팅하고 노광 및 현상에 의해 패터닝하여 제1칼라필터(8)를 형성한다.
이어서, 도1c에 도시된 바와 같이 제1칼라필터(8)가 형성된 결과물 전면에 제2칼라로 염색된 레지스트를 코팅하고 노광 및 현상에 의해 패터닝하여 제2칼라필터(9)를 형성한다. 이후 도1d와 같이 제3칼라가 염색된 레지스트를 코팅하고 노광 및 현상에 의해 패터닝하여 제3칼라필터를 형성한다.
이와 같이 종래에는 제1칼라필터 또는 제1 및 제2 칼라필터가 형성된 상태에서 다른 칼라의 포토레지스트가 코팅되기 때문에 후속 공정에 코팅되는 포토레지스트의 두께가 앞서 형성된 포토레지스트보다 두꺼워지고 그 두께 또한 균일하지 않게 된다. 따라서 단위화소별로 균일하지 않은 칼라 특성을 유발하게 된다. 또한 하부 구조가 단차져 있기 때문에 스컴(scum)과 같은 잔유물이 형성되게 된다.
본 발명은 균일한 두께 및 광투과 특성을 가지도록 칼라필터어레이를 구현한 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하는데 목적이 있다.
도1a 내지 도1d는 종래기술에 따른 칼라필터 어레이 형성 공정을 보여주는 단면도.
도2a 내지 도2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지센서 제조 방법을 보여주는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 명칭 *
1 : 반도체기판 2 : 소자분리절연막
3 : 포토다이오드 4 : 층간절연막
5 : 광차폐층 6 : 소자보호막
7, 11, 12 : 제1평탄화층 8, 9, 10 : 칼라필터
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 이미지센서는, 수광소자를 포함하는 소정의 소자가 제조된 기판 상에 형성된 제1평탄화층; 상기 제1평탄화층 상에 형성된 제1칼라필터; 상기 제1칼라필터가 형성된 구조물 상에 형성된 제2평탄화층; 상기 제2평탄화층 상에 형성된 제2칼라필터; 상기 제2칼라필터가 형성된 구조물 상에 형성된 제3평탄화층; 및 상기 제3평탄화층 상에 형성된 제3칼라필터를 포함하여 이루어진다. 이러한 본 발명의 이미지센서에서는 서로 다른 칼라의 칼라필터층 사이에 각기 평탄화층이 삽입되어 있기 때문에 각 칼라필터는 균일한 두께로 형성되어 질 수 있으며, 각 칼라필터를 투과하는 빛을 균일하게 할 수 있다. 그리고 원하는 칼라특성에 맞추어 각 칼라필터 두께를 용이하게 조절할 수 있다. 상기 제1, 제2 및 제3 평탄화층은 각기 광투과 절연막 또는 포토레지스트를 적용할 수 있다.
또한 본 발명의 이미지센서 제조방법은 반도체기판에 수광소자를 포함하는 소정의 소자를 제조한 후 소자보호막을 형성하는 단계; 상기 소자보호막 상에 제1평탄화층을 형성하는 단계: 상기 제1평탄화층 상에 제1칼라로 염색된 레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하여 제1칼라필터 패턴들을 형성하는 단계; 결과물 상에 제2평탄화층을 형성하는 단계; 상기 제2평탄화층 상에 제2칼라로 염색된 레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하여 제2칼라필터 패턴들을 형성하는 단계; 결과물 상에 제3평탄화층을 형성하는 단계; 및 상기 제3평탄화층 상에 형성된 제3칼라로 염색된 레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하여 제3칼라필터 패턴들을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
바람직하게 상기 제1, 제2 및 제3 평탄화층을 형성하는 각 단계는, 광투과 박막 증착 또는 코팅 후 마스크 없이 전면 에치백하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 종래기술과 동일한 부재는 동일한 도면부호를 인용하였다.
도2a 내지 도2c는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지센서 제조 방법을 보여준다.
먼저, 도2c를 참조하여 본 발명의 이미지센서 구조를 살펴본 다음, 그 구조를 제조하기 위한 방법을 살펴본다.
도2c를 참조하면, 본 발명의 이미지센서는 제1평탄화층(7) 상에 제1칼라필터(8)가 형성되고, 그 상부에 제2평탄화층(11)이 형성된 후 제2평탄화층(11) 상에 제2칼라필터(9)가 형성된다. 그리고 제2칼라필터(9)가 형성된 구조물 상에 제3평탄화층(12)이 형성되고 그 상부에 제3칼라필터가 형성된다. 이와 같이 본 발명에서는 서로 다른 칼라의 칼라필터층 사이에 각기 평탄화층을 삽입한 것에 그 특징이 갖는 것으로, 이에 의해 각 칼라필터는 균일한 두께로 형성되어 질 수 있으며, 각 칼라필터를 투과하는 빛을 균일하게 할 수 있다. 그리고 원하는 칼라특성에 맞추어 각 칼라필터 두께를 용이하게 조절할 수 있다. 상기 제1,제2 및 제3 평탄화층은 각기 광투과 절연막 또는 포토레지스트를 적용할 수 있다.
그러면 이러한 구조를 제조하기 위한 방법의 바람직한 실시예를 살펴본다.
먼저, 도2a와 같이 통상적인 방법으로 반도체층에 수광소자를 포함하는 일련의 이미지센서 구성 소자들을 형성한 다음, 소자보호막(6) 및 제1평탄화층(7)을 형성한다. 이어서 제1평탄화층(7) 상에 제1칼라로 염색된 레지스트를 도포한 다음 선택적 노광 및 현상에 의해 제1칼라필터(8) 패턴들을 형성한다.
소자보호막(7) 하부의 구조로서, 반도체기판(1)에는 소자분리절연막(2)이 형성되어 있고 소자분리절연막(2)에 의해 이웃하는 단위화소와 분리되어 수광소자인 포토다이오드(3)가 반도체기판(1) 표면 하부에 형성된다. 수광소자는 포토다이오드 이외에 포토게이트 등 다른 소자일 수 있다. 도면에는 포토다이오드만이 도시되어 있으나 포다이오드에 생성 및 축적된 광전하(photogenerated charge)로부터 전기적 신호로 얻기 위한 트랜지스터 등 일련의 이미지센서를 이루는 소자들이 형성된다. 그리고, 층간절연층(4)이 반도체기판(1) 상에 형성되며, 층간절연층(4) 내에는 수광소자 이외의 영역으로 빛이 투과되는 것을 방지하기 위한 광차페층(5)이 형성된다. 광차폐층은 금속배선용 금속막으로 형성되어 질 수 있다. 물론 층간절연층(4) 및 소자보호막(6)은 광투과절연막이다.
이어서, 도2b를 참조하면 제1칼라필터(8)들이 패턴된 결과물의 전면에 제2평탄화층(11)을 형성하고 제2평탄화층(11) 상에 제2칼라로 염색된 레지스트를 도포한 다음 선택적 노광 및 현상에 의해 제2칼라필터(9) 패턴들을 형성한다. 이때 제2칼라필터(9) 패턴들은 하부가 평탄화 되어 있기 때문에 그 두께가 균일하며 스컴이 발생되지 않는다.
이어서, 도2c를 참조하면 제2칼라필터(9)들이 패턴된 결과물의 전면에 제3평탄화층(12)을 형성하고 제3평탄화층(12) 상에 제3칼라로 염색된 레지스트를 도포한 다음 선택적 노광 및 현상에 의해 제3칼라필터(10) 패턴들을 형성한다. 이때 제3칼라필터(10) 패턴들 역시 하부가 평탄화 되어 있기 때문에 그 두께가 균일하며, 패턴 형성시 스컴이 발생되지 않는다.
상기 실시예에서 제1, 제2 및 제3 평탄화층(7, 11, 12)은 포토레지스트 또는 절연막을 적용할 수 있으며, 각 평탄화층은 박막 증착 또는 코팅 후 마스크 없이 전면 에치백하여 평탄화하는 방법을 적용할 수 있다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에서는 후속 칼라필터가 이전 칼라필터의 단차에 영향을 받지 않고 형성되기 때문에 균일한 두께로 형성이 가능하며, 이에 따라 광투과도 및 칼라 특성이 균일해지는 효과가 있다. 그리고 원하는 칼라 특성에 맞추어 칼라필터 두께를 용이하게 조절할 수 있다. 아울러 스컴과 같은 잔유물이 형성되는 가능성이 없다. 결국 이미지센서의 특성 및 제조 수율을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (4)
- 이미지센서에 있어서,수광소자를 포함하는 소정의 소자가 제조된 기판 상에 형성된 제1평탄화층;상기 제1평탄화층 상에 형성된 제1칼라필터;상기 제1칼라필터가 형성된 구조물 상에 형성된 제2평탄화층;상기 제2평탄화층 상에 형성된 제2칼라필터;상기 제2칼라필터가 형성된 구조물 상에 형성된 제3평탄화층; 및상기 제3평탄화층 상에 형성된 제3칼라필터를 포함하여 이루어진 이미지센서.
- 제1항에 있어서,상기 평탄화층은 광투과 절연막 또는 포토레지스트임을 특징으로 하는 이미지센서.
- 이미지센서에 있어서,반도체기판에 수광소자를 포함하는 소정의 소자를 제조한 후 소자보호막을 형성하는 단계;상기 소자보호막 상에 제1평탄화층을 형성하는 단계:상기 제1평탄화층 상에 제1칼라로 염색된 레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하여 제1칼라필터 패턴들을 형성하는 단계;결과물 상에 제2평탄화층을 형성하는 단계;상기 제2평탄화층 상에 제2칼라로 염색된 레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하여 제2칼라필터 패턴들을 형성하는 단계;결과물 상에 제3평탄화층을 형성하는 단계; 및상기 제3평탄화층 상에 형성된 제3칼라로 염색된 레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하여 제3칼라필터 패턴들을 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 이미지센서 제조방법.
- 제3항에 있어서,상기 제1, 제2 및 제3 평탄화층을 형성하는 각 단계는,광투과 박막 증착 또는 코팅 후 마스크 없이 전면 에치백하여 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
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| KR1019990064024A KR20010061528A (ko) | 1999-12-28 | 1999-12-28 | 균일한 칼라필터를 갖는 이미지센서 및 그 제조방법 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100433348C (zh) * | 2003-12-31 | 2008-11-12 | 东部亚南半导体株式会社 | 图像传感器及其制造方法 |
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1999
- 1999-12-28 KR KR1019990064024A patent/KR20010061528A/ko not_active Application Discontinuation
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| CN100433348C (zh) * | 2003-12-31 | 2008-11-12 | 东部亚南半导体株式会社 | 图像传感器及其制造方法 |
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