KR20020052713A - 칼라필터어레이 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
O2플라즈마 전면식각(마스크 없이 식각)에 의해 3원색 칼라필터 간의 두께차이에서 발생되는 단차를 제거하여 이미지센서의 광감도를 향상시키는 칼라필터어레이 형성 방법이 개시되어 있다. 본 발명의 칼라필터어레이 형성 방법은, 기판 상에 제1칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제1칼라필터를 형성하는 제1단계; 상기 제1단계가 완료된 결과물 상에 제2칼라필터용 포토레지스트를 도포하는 제2단계; 상기 제2단계가 완료된 결과물의 표면을 O2플라즈마로 전면식각하여 평탄화하는 제3단계; 상기 제2칼라필터용 포토레지스트를 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제2칼라필터를 형성하는 제4단계; 상기 제4단계가 완료된 결과물 상에 제3칼라필터용 포토레지스트를 도포하는 제5단계; 상기 제5단계가 완료된 결과물의 표면을 O2플라즈마로 전면식각하여 평탄화하는 제6단계; 및 상기 제3칼라필터용 포토레지스트를 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제3칼라필터를 형성하는 제7단계를 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 칼라 이미지(color image)를 구현하는 이미지센서 제조방법에 관한 것으로, 특히 칼라필터어레이(CFA : Color Filter Array) 공정에 관한 것이다.
통상 칼라 이미지센서 제조 공정은, CMOS 기술 또는 CCD 기술에 의해 소자를 형성한 다음, 소자 보호를 위한 절연막(보호막)을 형성하고 그 상부에 칼라 필터를 어레이하게 된다.
이러한 칼라 필터 어레이 공정은 절연막 상에 예컨대 레드(Red), 블루(Blue) 및 그린(Green)과 같은 3원색 칼라를 각 픽셀(pixel)에 대응되도록 어레이하기 위해서 3번의 포토리소그라피(Photolithography) 공정을 거쳐야 한다.
도1은 칼라필터가 어레이된 상태를 나타내는 평면도로서, 기판의 디자인(design)에 따라 달라질 수 있으나, 도1에는 레드(R), 블루(B) 및 그린(G)이 각각 1:1:2의 비율로 배열되어 있다.
각 픽셀에는 포토다이오드 또는 포토게이트와 같은 광감지소자가 있어 칼라필터들에 의해 선택적으로 빛(light)을 필터링(filtering)하게 된다.
도2a 내지 도2c는 도1과 같은 칼라필터어레이를 구현하기 위한 공정 순서별 평면도 및 단면도이다.
도2a는 기판(절연막) 상에 레드칼라필터물질을 코팅하고, 선택적 노광 및 현상 공정을 거쳐서 레드칼라필터(R)를 패터닝한 상태이다.
이어서, 도2b는 레드칼라필터(R)가 패터닝된 상태의 기판에 다시 블루칼라필터물질을 코팅하고 선택적 노광 및 현상 공정을 거쳐서 블루칼라필터(B)를 패터닝한 상태이다.
도2c는 도2b 의 상태에서 또 다시 그린칼라필터물질을 코팅하고, 선택적 노광 및 현상 공정을 거쳐서 그린칼라필터(R)를 패터닝한 상태이다.
이어서, 도2d는 평탄화 또는 광투과도 조절을 위한 OCL(over coating layer)(5)를 형성하고, 그 상부에 마이크로렌즈(9)를 형성하게 된다.
이와 같이, 칼라필터어레이 공정이 3번의 리소그라피 공정이 실시되어야 한다.
칼라필터용 물질(material)은 일반적으로 두 가지 종류가 있다. 그 중 하나는 염색된 포토레지스트(Dyed photoresist)이고, 다른 하나는 피그먼트형(pigment type) 포토레지스트이다. 각각의 물질은 각각 장단점을 가지고 있어, 이미지센서 제조 회사에서는 자신들의 디바이스 장점을 극대화시킬 수 있는 방법들을 사용하고 있다.
특히, 염색된 포토레지스트는 염료(dye)의 분자 크기가 작아서 픽셀 표면이 아주 매끄러운 장점을 가지고 있으나, 열적 안정성(thermal stability)이 아주 나쁜 특성이 있어 이후의 큐어링(curing) 공정이나 패키지(package) 공정에서 불리한 단점이 있다.
아울러, 3원색 칼라필터가 모두 어레이되면 도4에 도시된 바와 같이 각 칼라필터(R, G, B) 간에 두께차이가 발생하여 전체적인 기판 표면이 평탄하지 않게 된다.
이는 포토레지스트의 평탄화(planarization) 특성에 기인한 것이다. 즉, 넓은 지역에서는 보다 얇게 도포되고 좁은지역에서는 상대적으로 두껍게 도포되는 특성에 기인한 것이다. 이에 의해 역시 유입되는 그린 빛의 총량이 감소하거나, 픽셀간의 광투과 균일도가 저하된다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로써, O2플라즈마 전면식각(마스크 없이 식각)에 의해 3원색 칼라필터 간의 두께차이에서 발생되는 단차를 제거하여 이미지센서의 광감도를 향상시키는 칼라필터어레이 형성 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도1은 칼라필터가 어레이된 상태를 나타내는 평면도.
도2a 내지 도2d는 도1과 같은 칼라필터어레이를 구현하기 위한 종래기술에 따른 공정 순서별 평면도 및 단면도.
도3a 내지 도3e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칼라필터어레이 공정 단면도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 칼라필터어레이 공정을 보여주는 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
R : 레드칼라필터 B : 블루칼라필터
G : 그린칼라필터 1 : 기판
2 : 블루칼라필터용 포토레지스트 3 : 그린칼라필터용 포토레지스트
5 : OCR층 9 : 마이크로렌즈
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 칼라필터어레이 형성 방법은, 기판 상에 제1칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제1칼라필터를 형성하는 제1단계; 상기 제1단계가 완료된 결과물 상에 제2칼라필터용 포토레지스트를 도포하는 제2단계; 상기 제2단계가 완료된 결과물의 표면을 O2플라즈마로 전면식각하여 평탄화하는 제3단계; 상기 제2칼라필터용 포토레지스트를 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제2칼라필터를 형성하는 제4단계; 상기 제4단계가 완료된 결과물 상에 제3칼라필터용 포토레지스트를 도포하는 제5단계; 상기 제5단계가 완료된 결과물의 표면을 O2플라즈마로 전면식각하여 평탄화하는 제6단계; 및 상기 제3칼라필터용 포토레지스트를 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제3칼라필터를 형성하는 제7단계를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명의 칼라필터어레이 형성 방법은, 기판 상에 제1칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제1칼라필터를 형성하는 제1단계; 제2칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제2칼라필터를 형성하는 제2단계; 제3칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제3칼라필터를 형성하는 제3단계; 및 상기 제3단계가 완료된 결과물의 표면을 O2플라즈마로 전면식각하여 평탄화하는 제4단계를 포함하여 이루어진다.
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.
도3a 내지 도3e는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 칼라필터어레이 공정을 보여준다.
먼저, 도3a를 참조하면 소정 공정(예컨대 소자 보호 공정)이 완료된 기판(1) 상에 통상의 방법으로 레드칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이킹하여 레드칼라필터(R)를 패터닝한다.
이어서, 도3b와 같이 결과물전면에 블루칼라필터용 포토레지스트(2)를 도포하고(점선상태가 됨), O2플라즈마 전면식각에 의해 평탄화시킨다.
이때, 패터닝된 레드칼라필터(R)는 한번의 하드베이킹 공정을 거쳤기 때문에 블루칼라필터용 포토레지스트(2) 보다 식각률이 적어서 어느정도 평탄화가 이루어지게 된다.
이어서, 도3c와 같이 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이킹하여 블루칼라필터(R)를 패터닝한다.
이어서, 도3d와 같이 결과물전면에 그린칼라필터용 포토레지스트(3)를 도포하고(점선상태가 됨), O2플라즈마 전면식각에 의해 평탄화시킨다.
이때, 도포된 그린칼라필터용 포토레지스트(3)는 한번의 하드베이크도 거치지 않았고, 패터닝된 레드칼라필터(R)는 두번의 하드베이킹공정을 거쳤으며, 패터닝된 블루칼라필터(R)는 한번의 하드베이킹공정을 거쳤기 때문에 전체적으로 평탄화가 이루어진다.
이어서, 도3e와 같이 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이킹하여 블루칼라필터(R)를 패터닝한다.
도4는 본 발명의 다른 실시예를 보여주는 바, 기판(1) 상에 통상의 방법대로 칼라필터(R, B, G)를 어레이한 다음, 이때 발생되는 단차는 하번의 O2플라즈마 식각에 의해 평탄화를 실시하는 것이다.
이때 그린칼라필터(G)는 한번의 하드베이크를 거쳤고, 블루칼라필터(B)는 두번의 하드베이킹공정을 거쳤으며, 레드칼라필터(R)는 세번의 하드베이킹공정을 거쳤기 때문에 전체적으로 식각률은 R< B< G 가 평탄화가 이루어지게 된다.
본 발명을 이미지센서 제조에 적용하는 경우, 평탄화를 위한 OCL의 적용 없이 칼라필터 상에 직접 마이크로렌즈를 형성하는 것이 가능하다.
본 발명은 CMOS 이미지센서 또는 CCD 이미지센서에 모두 적용 가능하며, 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.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은, 각 칼라필터간에 발생되는 단차를 제거하여 소자 제조 공정 및 특성을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (2)
- 이미지센서의 칼라필터어레이 형성 방법에 있어서,기판 상에 제1칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제1칼라필터를 형성하는 제1단계;상기 제1단계가 완료된 결과물 상에 제2칼라필터용 포토레지스트를 도포하는 제2단계;상기 제2단계가 완료된 결과물의 표면을 O2플라즈마로 전면식각하여 평탄화하는 제3단계;상기 제2칼라필터용 포토레지스트를 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제2칼라필터를 형성하는 제4단계;상기 제4단계가 완료된 결과물 상에 제3칼라필터용 포토레지스트를 도포하는 제5단계;상기 제5단계가 완료된 결과물의 표면을 O2플라즈마로 전면식각하여 평탄화하는 제6단계; 및상기 제3칼라필터용 포토레지스트를 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제3칼라필터를 형성하는 제7단계를 포함하여 이루어진 칼라필터어레이 형성 방법.
- 이미지센서의 칼라필터어레이 형성 방법에 있어서,기판 상에 제1칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제1칼라필터를 형성하는 제1단계;제2칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제2칼라필터를 형성하는 제2단계;제3칼라필터용 포토레지스트를 도포하고 선택적으로 노광 및 현상하고 하드베이크하여 제3칼라필터를 형성하는 제3단계; 및상기 제3단계가 완료된 결과물의 표면을 O2플라즈마로 전면식각하여 평탄화하는 제4단계를 포함하여 이루어진 칼라필터어레이 형성 방법.
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