KR20030016850A - 고체촬상소자 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
고체촬상소자 및 그 제조방법을 제공한다. 이 소자는, 수광영역과 전송영역을 포함하는 픽셀들이 메트릭스상으로 배치되고, 수광영역들 각각의 상부를 덮는 마이크로 렌즈들을 포함한다. 마이크로 렌즈들은 렌즈보호막으로 덮인다. 이 고체촬상소자의 제조방법은, 수광영역과 전송영역을 포함하는 픽셀들이 메트릭스상으로 배치된 반도체 기판 상에 수광영역들 각각의 상부에 마이크로 렌즈를 형성하고, 마이크로 렌즈들을 덮는 렌즈보호막을 형성한다. 렌즈보호막은 마이크로 렌즈의 광학특성에 영향을 주지 않도록 원자막증착(ALD;Atomic Layer Deposition)을 사용하여 원자단위로 증착된 알루미나를 사용할 수 있다.
Description
본 발명은 고체촬상소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
고체촬상소자는 피사체의 광학상을 입력받아 텔레비젼 주사원리(scaning principle)에 의해 시계열의 전기신호로 변환시켜 출력하는 소자를 말한다. 고체촬상소자는 마이크로 렌즈 및 칼라필터를 통과하여 입사된 빛이 광다이오드의 수광영역에 집속됨으로써 영상을 얻는다.
도 1 및 도 2는 종래의 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 수광영역(102) 및 전송영역(104)을 포함하는 픽셀들이 메트릭스상으로 배치되고, 상기 메트릭스상의 픽셀들 가장자리에 외부전원 및 신호 입출력을 위한 패드들(106)이 배치된 반도체 기판(100) 전면에 제1 평탄층(108)을 형성한다. 상기 메트릭스상의 픽셀들 및 패드들(106)은 하나의 칩영역(C1, C2)을 이루며 상기 반도체 기판상에 주기적으로 반복되어 배치된다. 상기 제1 평탄층(108) 상에 상기 수광영역들(102) 각각의 상부를 덮는 칼라필터들(110)을 형성한다. 이어서, 상기 칼라필터들(110)을 덮는 제2 평탄층(112)을 형성한다. 상기 제2 평탄층은 상기 칼라필터들(110)의 보호 및, 유효초점거리를 조절한다.
계속해서, 상기 제2 평탄층(112) 상에 상기 수광영역들(102) 각각의 상부를 덮는 마이크로 렌즈들(114)을 형성한다.
도 2를 참조하면, 상기 제2 평탄층(112) 및 상기 제1 평탄층(108)을 차례로 패터닝하여 상기 복수개의 패드들(106)을 노출시킨다. 이어서, 상기 칩영역(C1, C2)들을 분리절단(120)하여 고체촬상소자 칩이 제조된다.
일반적으로 고체촬상소자의 마이크로 렌즈는 경도가 낮은 폴리이미드계 또는 폴리아크릴계와 같은 수지(resin)로써 형성된다. 이에 따라, 고체촬상소자의 칩영역(C1, C2)을 분리절단하는 과정에서 발생하는 실리콘가루들에 의하여 상기 마이크로 렌즈의 표면이 손상받아 화소의 불량을 발생시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 마이크로 렌즈의 표면을 보호하는 보호막을 갖는 고체촬상소자 및 그 제조방법을 제공하는데있다.
도 1 및 도 2는 종래의 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체촬상소자의 단면도이다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 렌즈 보호막을 갖는 고체촬상소자를 제공한다. 이 소자는, 수광영역과 전송영역을 포함하는 픽셀들이 메트릭스상으로 배치되고, 상기 수광영역들 각각의 상부를 덮는 마이크로 렌즈들을 포함한다. 상기 마이크로 렌즈들을 렌즈보호막이 덮는다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 렌즈 보호막을 갖는 고체촬상소자의 제조방법을 제공한다. 이 방법은, 수광영역과 전송영역을 포함하는 픽셀들이 메트릭스상으로 배치된 반도체 기판 상에 상기 수광영역들 각각의 상부에 마이크로 렌즈를 형성하고, 상기 마이크로 렌즈들을 덮는 렌즈보호막을 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 개시된 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 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체촬상소자를 나타내는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 반도체 기판(200)에 수광영역(202) 및 전송영역(204)을 포함하는 픽셀들이 메트릭스상으로 배치된다. 상기 수광영역(202)은 통상적으로 광다이오드로 이루어지고, 상기 전송영역(204)은 일방향으로 배치된 게이트 전극을 포함한다. 상기 메트릭스상의 픽셀들 가장자리에 외부의 전원 및 신호 입출력을 위한 복수개의 패드들(206)이 배치된다. 상기 메트릭스상의 픽셀들 상부를 제1 평탄층(208)이 덮는다. 상기 제1 평탄층(208) 상에 상기 수광영역들(202) 각각의 상부를 덮는 칼라필터들(210)이 형성된다. 상기 칼라필터들(210)은 각각 특정파장의 빛을 투과시켜 상기 수광영역(202)에 도달하도록 한다. 상기 칼라필터들(210) 상부를 제2 평탄층(212)이 덮는다. 상기 제2 평탄층(212) 상에 상기 칼라필터들(210) 각각을 덮는 마이크로 렌즈들(214)이 배치된다. 상기 마이크로 렌즈들(214)의 표면은 렌즈보호막(216)으로 보호된다. 상기 렌즈보호막(216)은 경도가 높고 마이크로 렌즈의 투과특성에 영향을 주지 않는 물질로써, 예컨대 원자막증착된 알루미나(ALD alumina;Atomic Layer Deposited alumina)인 것이 바람직하다.
도 4 내지 도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도들이다.
도 4를 참조하면, 수광영역(202) 및 전송영역(204)을 갖는 픽셀들이 메트릭스상으로 배치되고 상기 메트릭스상의 픽셀들 가장자리에 외부전원 또는 신호입출력을 위한 복수개의 패드들(206)이 배치된 반도체 기판의 전면에 제1 평탄층(208)을 형성한다. 상기 메트릭스상의 픽셀들 및 상기 패드들(206)은 하나의 칩영역(C1,C2)을 형성하고, 상기 반도체 기판(200)에 상기 칩영역(C1, C2)들이 복수개 배열되어 있다. 이어서, 상기 제1 평탄층(208) 상에 상기 수광영역들(202) 각각의 상부를 덮는 칼라필터들(210)을 형성한다. 상기 칼라필터들(210)은 각각 특정파장의 빛을 투과시킬 수 있도록 염료 또는 안료로 염색된 수지(resin)으로 형성한다.
도 5를 참조하면, 상기 칼라필터들(210)이 형성된 결과물 전면에 제2 평탄층(212)을 형성한다. 상기 제2 평탄층(212)은 이후 형성될 마이크로 렌즈의 초점거리를 낮추기 위하여 얇은 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
도 6을 참조하면, 상기 제2 평탄층(212) 상에 상기 칼라필터들(210) 각각의 상부를 덮는 마이크로 렌즈들(214)을 형성한다. 상기 마이크로 렌즈들(214)은 상기 칼라필터들(210) 상부를 덮는 포토레지스트 패턴을 형성하고 열처리함으로써 형성할 수 있다. 이외에도 상기 마이크로 렌즈들(214)은 다양한 방법을 사용하여 형성할 수 있다. 상기 마이크로 렌즈들(214)을 열처리에 의하여 형성할 경우, 그 열처리 조건을 변화시켜 원하는 초점거리를 갖는 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다.
이어서, 상기 마이크로 렌즈들(214)이 형성된 결과물 전면을 덮는 렌즈보호막(216)을 형성한다. 상기 렌즈보호막(216)은 경도가 높고, 상기 마이크로 렌즈(214)의 투과특성에 영향을 미치지 않는 물질막으로써, 예컨대 원자막증착(ALD;Atomic Layer Deposition)을 사용하여 원자단위의 두께로 증착된 알루미나(ALD alumina;Atomic Layer Deposited alumina)로 형성하는 것이 바람직하다.
도 7을 참조하면, 상기 렌즈보호막(216)이 형성된 결과물 상에 상기패드들(206)을 노출시키는 포토레지스트 패턴(218)을 형성한다. 상기 포토레지스트 패턴(218)은 상기 칩영역(C1, C2)들 사이의 스크라이브 라인(scribe line) 상부 또한 노출시킨다. 이어서, 상기 포토레지스트 패턴(218)을 식각마스크로 사용하여 상기 제2 평탄층(212) 및 상기 제1 평탄층(208)을 차례로 식각하여 상기 패드들(206) 및 상기 스크라이브 라인을 노출시킨다.
도 8을 참조하면, 상기 포토레지스트 패턴(218)을 제거하여 상기 렌즈보호막(216)을 노출시킨다. 이어서, 상기 스크라이브 라인을 따라 상기 칩영역(C1, C2)들을 분리절단하여 고체촬상소자 칩을 제조한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 고체촬상소자의 마이크로 렌즈 표면에 경도가 높은 렌즈보호막을 형성함으로써 칩영역 분리시 마이크로 렌즈의 표면이 손상받는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 마이크로 렌즈의 손상으로 인한 불량화소가 발생되는 것을 막을 수 있기 때문에 원가절감 및 수율을 현저히 향상시킬 수 있다.
Claims (7)
- 수광영역과 전송영역을 포함하는 픽셀들이 메트릭스상으로 배치되고, 상기 수광영역들 각각의 상부를 덮는 마이크로 렌즈들을 포함하는 고체촬상소자에 있어서, 상기 마이크로 랜즈들의 상부면을 덮는 렌즈보호막을 포함하는 고체촬상소자.
- 제1 항에 있어서,상기 렌즈보호막은,상기 복수개의 픽셀영역들 상부 전면에 형성된 것을 특징으로 하는 고체촬상소자.
- 제1 항에 있어서,상기 렌즈보호막은,원자막증착(ALD;Atomic Layer Deposition)된 알루미나(Al2O3)인 것을 특징으로 하는 고체촬상소자.
- 제1 항에 있어서,상기 수광영역 및 마이크로 렌즈 사이에 칼라필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자.
- 수광영역과 전송영역을 포함하는 픽셀들이 메트릭스상으로 배치된 반도체 기판 상에 상기 수광영역들 각각의 상부에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;및상기 마이크로 렌즈들을 덮는 렌즈보호막을 형성하는 단계를 포함하는 고체촬상소자의 제조방법.
- 제4 항에 있어서,상기 렌즈보호막은 알루미나(Al2O3)를 원자막증착(ALD;Atomic Layer Deposition)방법을 사용하여 형성하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
- 제4 항에 있어서,상기 픽셀들 및 상기 마이크로 렌즈를 형성하는 단계는,반도체 기판에 수광영역 및 전송영역을 포함하는 픽셀들을 메트릭스상으로 배치하는 단계;상기 픽셀들 전면을 덮는 제1 평탄층을 형성하는 단계;상기 제1 평탄층 상에 상기 수광영역들 각각의 상부를 덮는 칼라필터들을 형성하는 단계;상기 칼라필터들이 형성된 결과물 전면을 덮는 제2 평탄층을 형성하는 단계;및상기 제2 평탄층 상에 상기 칼라필터들 각각의 상부를 덮는 마이크로 렌즈들을 형성하는 단계를 포함하는 고체촬상소자의 제조방법.
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Cited By (1)
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2001
- 2001-08-22 KR KR1020010050626A patent/KR20030016850A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
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| DE102005016559A1 (de) * | 2004-12-29 | 2006-07-20 | Advanced Chip Engineering Technology Inc. | Bildsensor mit einer Schutzschicht |
| KR100725317B1 (ko) * | 2004-12-29 | 2007-06-07 | 어드벤스드 칩 엔지니어링 테크놀로지, 인크. | 보호층을 구비한 이미지 센서 |
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