KR20030001098A - 고체촬상소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
고체촬상소자의 제조방법을 제공한다. 이 방법은 복수개의 광다이오드를 포함하는 광전변환영역 및 상기 광전변환영역들 사이에 배치된 전하전송영역을 덮는 제1 평탄화층을 형성한다. 각각의 광다이오드 상부의 제1 평탄화층의 일부를 식각하여 복수개의 필터영역을 형성하고, 각각의 필터영역에 칼라필터를 형성한다. 계속해서, 칼라필터가 형성된 결과물 전면에 제2 평탄화층을 형성한 후, 제2 평탄화 층상에 각각의 광다이오드들 상부를 덮는 마이크로 렌즈를 형성함으로써 고체촬상소자를 제조한다.
Description
본 발명은 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것으로서, 더 구체적으로 짧은초점거리의 마이크로 렌즈를 가지는 고체촬상소자를 제조하는 방법에 관한 것이다.
고체촬상소자는 입사된 빛에 의해 광다이오드에서 전자를 발생시키고, 발생한 전자를 전하결합소자(charge coupled device)에 의해 전송하여 신호전하를 검출하는 장치이다.
도 1은 일반적인 고체촬상소자의 셀어레이 부분을 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 고체촬상소자의 셀어레이 영역은 입사된 광을 전자로 변환시키는 복수개의 광다이오드(PD;photo diode)와 광다이오드에서 발생된 신호전하를 전달하는 전하전송영역(VCCD;vertical charge coupled devices)을 포함한다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 I-I'를 따라 취해진 종래의 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.
도 2를 참조하면, 광다이오드(PD)와 전하전송영역(VCCD)가 교대로 배치된 반도체기판 상에 제1 평탄화층(14)을 형성한다. 상기 전하전송영역(VCCD)은 게이트 전극을 포함하여 상기 반도체 기판상에 돌출된 부분을 가진다. 따라서, 상기 광다이오드(PD) 및 상기 전하전송영역(VCCD) 사이의 단차를 해소하기 위하여 두꺼운 제1 평탄화층(14)이 필요하다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 평탄화층(14) 상에 상기 각각의 광다이오드(PD)의 상부를 덮는 칼라필터(28)를 형성한다. 상기 칼라필터(28)는 적색광을 선택적으로 투과시키는 제1 칼라필터(28r), 녹색광을 선택적으로 투과시키는 제2 칼라필터(28g) 및 청색광을 선택적으로 투과시키는 제3 칼라필터(28b)를 포함한다.디바이스에 따라 고화질의 영상을 얻기 위하여 상기 3색광이외에 다른 광을 선택적으로 투과시키는 제4, 제5 칼라필터 등이 더 형성될 수도 있다.
도 4를 참조하면, 상기 칼라필터(28)들이 형성된 결과물 전면에 제2 평탄화층(30)을 형성하고, 상기 제2 평탄화층(30) 상의 상기 칼라필터(28)들 상부를 덮는 마이크로 렌즈(22)를 형성한다.
도면에서 보는 바와 같이 종래의 고체촬상소자의 칼라필터들(28)은 제1 평탄화층(14)의 상부에 형성된다. 따라서, 상기 마이크로 렌즈(22)와 상기 광다이오드(PD) 사이의 거리는 제1 평탄화층(14), 칼라필터(28) 및 제2 평탄화층의 두께만큼이 된다. 마이크로 렌즈(22)의 초점거리에 따라 광다이오드(PD)에 입사되는 빛의 집속효율이 달라지고, 마이크로 렌즈(22)의 곡률이 낮을 때보다 곡률이 높을 때 상대적으로 입사되는 빛의 집속효율이 높다. 광 집속효율이 높은 마이크로 렌즈(22)는 짧은 초점거리를 가지기 때문에 광 다이오드(PD) 상에 초점이 맺히도록 하기 위하여 마이크로 렌즈(22)와 광다이오드(PD) 사이의 층을 얇게 형성할 수 있는 방법이 요구된다.
본 발명의 목적은, 집속효율이 높은 마이크로 렌즈를 형성하기 위하여 마이크로 렌즈와 광다이오드 사이의 막 두께를 낮출수 있는 방법을 제공하는데 있다.
도 1은 일반적인 고체촬상소자의 셀어레이 영역을 개략적으로 도시하는 평면도이다.
도 2 내지 도 4는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 종래의 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 공정단면도들이다.
도 5 내지 도 9는 도 1의 I-I'를 따라 절개한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위한 개략적인 공정단면도들이다.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
PD: 광다이오드VCCD: 전하전송 영역
12: 게이트 전극13: 보호막
14: 제1 층간 절연막15: 필터영역
18,28: 칼라필터20: 제2 층간 절연막
22: 마이크로 렌즈
상기 목적을 달성하기 위하여 본발명은, 복수개의 광다이오드를 포함하는 광전변환영역 및 상기 광전변환영역들 사이에 배치된 전하전송영역을 가지는 고체촬상소자를 제조하기 위하여, 먼저, 상기 광전변환영역 및 상기 전하전송영역의 상부를 덮는 제1 평탄화층을 형성한다. 상기 각각의 광다이오드 상부의 상기 제1 평탄화층의 일부를 식각하여 복수개의 필터영역을 형성하고, 상기 필터영역들 내에 각각 칼라필터를 형성한다. 상기 칼라필터가 형성된 결과물 전면에 제2 평탄화층을 형성하고, 상기 제2 평탄화층 상에 상기 광다이오드의 상부를 덮는 마이크로 렌즈를 형성한다.
상기 제1 평탄화층은 상기 광전변환영역과 전하전송영역 사이의 단차를 평탄화시키기 위한 최소한의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 이는 상기 제1 평탄화층의 두께가 낮을수록 초점거리가 짧은 렌즈를 형성하여 입사광의 광 집속효율을 높일 수 있기 때문이다. 본 발명의 실시에서, 상기 필터영역은 상기 제1 평탄화층 상에 상기 광다이오드 상부를 노출시키는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 사용하여 상기 제1 평탄화층을 일정한 두께만큼 식각하여 형성한다. 상기 각각의 칼라필터는 특정 색의 빛을 투과시키도록 염색된 안료분산 포토레지스트를 사용하여 형성한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 게시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 상에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 5 내지 도 9는 도 1의 I-I'를 따라 취해진 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.
도 5를 참조하면, 복수개의 광다이오드(PD)를 포함하는 광전변환영역 및 전하전송영역(VCCD)이 교대로 배치된 반도체 기판(10) 상에 상기 광전 변환 영역 및 상기 전하전송영역(VCCD)를 보호하기 위한 보호막(13)을 형성한다. 상기 보호막(13)은 산화막 또는 실리콘 질화막으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 보호막(13)이 형성된 반도체 기판의 전면에 제1 평탄화층(14)을 형성한다. 상기 전하전송영역(VCCD)은 광다이오드(PD)에서 생성된 신호전하를 외부로 전송하기 위하여 게이트 전극(12)이 형성되어 있어 상기 반도체 기판(10) 상에 돌출되어 있다. 따라서, 상기 제1 평탄화층(14)는 상기 광전변환영역 및 상기 전하전송영역(VCCD) 사이의 단차를 평탄화시키기 위한 최소한의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 제1 평탄화층(14)은 가시광선 투과성이 우수한 물질막으로써, 예컨대 폴리이미드(polyimide)계열의 열결화성 수지를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 제1 평탄화층(14) 상에 상기 광다이오드(PD) 각각의 상부를 노출시키는 포토레지스트 패턴(16)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴(16)을 식각마스크로 사용하여, 상기 제1 평탄화층(14)의 일부를건식식각(partial dry etch)하여 필터영역(15)을 형성한다. 상기 필터영역(15)은 상기 제1 평탄화층(14) 하부 구조들이 노출되지 않는 범위내에서 최대한 깊게 상기 제1 평탄화층(14)을 식각하는 것이 바람직하다.
도 8을 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(16)을 제거하고, 상기 각각의 필터영역(15) 내에 칼라필터(18)를 형성한다. 상기 칼라필터(18)는 고화질의 영상을 얻기 위하여 특정 색의 광을 투과시키는 물질로써, 예컨대 각각 적색,녹색,청색 중 하나를 선택적으로 투과시키는 안료분산 포토레지스트를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 이에 더하여 필요에 따라, 제 3의 색을 투과시키는 칼라필터를 더 포함할 수도 있다.
도 3에서 보여진 바와 같이 종래기술에서 칼라필터(도 3의 28)는 제1 평탄화층(도 3의 14) 상에 형성된다. 그러나 본 발명에서 칼라필터(18)는 제1 평탄화층(14)의 일부를 식각하여 형성된 필터영역(도 7의 15)에 형성됨으로써, 종래기술에 비하여 마이크로 렌즈 하부층의 두께를 낮출 수 있어 집광효율을 높일 수 있다.
상기 칼라필터(18)는 제1 안료분산 포토레지스트를 도포한 후, 패터닝하여 제1 칼라필터(18r)을 형성하고, 상기 과정을 반복하여 제2 칼라필터(18g) 및 제3 칼라필터(18b)를 형성하여, 빛의 3원색을 선택적으로 투과시키는 칼라필터(18)를 형성할 수 있다. 이에 더하여, 상기 칼라필터(18)를 에치백하여 공정상 발생될 수 있는 정렬불량(mis-alignment)에 대한 마진(margin) 확보 및 이후 공정에서 형성될제2 층간절연막을 두께를 더욱 더 낮출 수 있다. 상기 에치백은 예컨대, O2-플라즈마를 사용하여 할 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 칼라필터(18)가 형성된 결과물 전면에 제2 평탄화층(20)을 형성한다. 상기 제2 평탄화층(20)은 가시광선 투과성이 우수한 물질막으로써, 예컨대 폴리이미드 계열의 열경화성 수지를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 상기 제2 평탄화층(20) 상에 상기 칼라필터(18)의 상부를 덮는 마이크로 렌즈(22)를 형성한다. 상기 마이크로 렌즈(22)는 상기 제2 평탄화층(20) 상에 상기 칼라필터(18) 상부를 덮는 포토레지스트 패턴을 형성하고, 열공정을 사용하여 플로우하여 형성한다. 본 발명에 있어서, 상기 마이크로 렌즈(22)와 상기 광다이오드(PD) 사이의 상기 제1 평탄화층(14), 상기 칼라필터(18) 및 상기 제2 평탄화층(20)의 두께가 종래 기술에 비하여 얇게 형성된다. 이에 따라, 상기 마이크로 렌즈(22)의 초점거리를 짧게 할 수 있어 집광효율이 우수한 고체촬상소자를 제조할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은, 마이크로 렌즈와 광다이오드 사이의 거리가 종래의 고체촬상소자보다 짧게 형성함으로써, 집광효율이 높은 마이크로 렌즈를 사용할 수 있다. 그 결과, 우수한 화질의 영상을 얻을 수 있는 고체촬상소자를 제조할 수 있다.
Claims (7)
- 광다이오드의 행렬과 상기 행렬의 각 열에 대응하는 전하전송영역을 구비하는 고체촬상소자의 제조방법에 있어서,상기 광다이오드 행렬 및 상기 전하전송영역의 전면을 덮는 제1 평탄화층을 형성하는 단계;상기 제1 평탄화층을 패터닝하여 상기 각각의 광다이오드 상부에 필터영역을 형성하는 단계;상기 각각의 필터영역에 칼라필터를 형성하는 단계;상기 칼라필터가 형성된 결과물 전면에 제2 평탄화층을 형성하는 단계;및상기 각각의 광다이오드들 상부의 상기 제2 평탄화층 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 고체촬상소자의 제조방법.
- 상기 제1 평탄화층을 형성하기 전에,상기 광전변환영역 및 상기 전하전송영역을 덮는 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
- 제2 항에 있어서,상기 보호막은 실리콘 질화막 또는 산화막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 제1 평탄화층은 폴리이미드 계열의 열경화성 수지로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 칼라필터를 형성하는 단계는,상기 칼라필터 영역이 형성된 제1 평탄화층 상에 제1 안료분산 포토레지스트를 형성하는 단계;상기 제1 안료분산 포토레지스트를 패터닝하여 제1 칼라필터 영역에 제1 칼라필터를 형성하는 단계;상기 제1 칼라필터가 형성된 제1 평탄화층 상에 제2 안료분산 포토레지스트를 형성하는 단계;상기 제2 안료분산 포토레지스트를 패터닝하여 제2 칼라필터 영역에 제2 칼라필터를 형성하는 단계;상기 제2 칼라필터가 형성된 제1 평탄화층 상에 제3 안료분산 포토레지스트를 형성하는 단계;및상기 제3 안료분산 포토레지스트를 패터닝하여 제3 칼라필터 영역에 제3 칼라필터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 제2 평탄화층은 폴리이미드(polyimide)계열의 열경화성 수지로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
- 제1 항에 있어서,상기 마이크로 렌즈를 형성하는 단계는,상기 제2 평탄화층 상에 상기 칼라필터 각각의 상부를 덮는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 포토레지스트 패턴을 광포화상태로 만들기 위한 표백공정(bleach process)을 실시하는 단계;및상기 포토레지스트 패턴을 플로우시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR100720458B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2007-05-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서의 제조방법 |
| KR100731140B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-06-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 |
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2001
- 2001-06-28 KR KR1020010037431A patent/KR20030001098A/ko not_active Application Discontinuation
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| KR100731140B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-06-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |