KR20030038838A - 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수광소자로부터의 입사광 일탈을 방지하여 광감도를 향상시키고 크로스토크를 방지할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조방법은 수광소자를 포함하는 화소가 형성되고, 그 상부에 층간절연막 및 금속배선이 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계; 기판 전면 상에 패시배이션막을 형성하는 단계; 수광소자 상의 패시배이션막을 일부 식각하여 패시배이션막에 V 자 형상의 홈을 형성하는 단계; 기판 전면 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 및 평탄화막 상부에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함한다. 바람직하게, 패시배이션막은 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질로 형성하고, 패시배이션막의 식각은 슬로프 식각으로 수행한다.
Description
본 발명은 이미지 센서 기술에 관한 것으로, 특히 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 빛을 감지하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로 부분으로 구성되어 있다. 또한, 광감도를 높이기 위하여 전체 이미지 센서 소자에서 광감지 부분의 면적이 차지하는 비율(fill factor)을 크게 하려는 노력을 진행하고 있으나, 근본적으로 로직회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적하에서 이러한 노력에는 한계가 있다. 따라서, 광감도를 높이기 위하여 광감지 부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 변경하여 광감지 부분으로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이 기술이 바로 마이크로 렌즈 형성 기술이다.
도 1은 상술한 마이크로 렌즈 기술을 적용한 종래의 이미지 센서를 나타낸 단면도로서, 도 1을 참조하여 그 제조방법을 설명한다.
도 1을 참조하면, 실리콘과 같은 반도체 기판(10) 상에 소자간의 전기적인 절연을 위하여 필드 절연막(11)을 형성하고, 포토다이오드와 같은 수광소자(12)를 포함하는 화소를 형성한다. 그 다음, 기판 전면 상에 층간절연막(13)을 형성하고, 층간 절연막(13) 상에 금속배선(14)을 형성한 후, 수분이나 스크래치로부터 소자를 보호하기 위하여 패시배이션막(15)을 형성한다. 그리고 나서, 패시배이션막(15) 상부에 평탄화막(16)을 형성하여 표면을 평탄화한 다음, 광집속을 위하여 수광소자(12) 상의 평탄화막(16) 상부에 마이크로 렌즈(17)를 형성한다.
그러나, 상술한 종래의 이미지 센서에 있어서는, 마이크로 렌즈(17)에서 굴절되어 비스듬히 입사하는 빛 중, 도 1에 도시된 바와 같이, 수광소자(12)를 벗어나는 빛이 발생하여 광감도가 저하되는 문제가 있었다.
또한, 이러한 수광소자(12)를 벗어나는 빛의 각도가 너무 큰 경우에는, 빛이 다른 화소영역으로 입사되어 크로스토크(crosstalk)와 같은 문제가 발생할 수 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 수광소자로부터의 입사광 일탈을 방지하여 광감도를 향상시키고 크로스토크를 방지할 수 있는 이미지 센서를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 상술한 이미지 센서의 제조방법을 제공하는 것이다.
도 1은 종래의 이미지 센서를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 단면도.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
20 : 반도체 기판 21 : 필드 절연막
22 : 수광소자 23 : 층간절연막
24 : 금속배선 25 : 패시배이션막
26 : 평탄화막 27 : 마이크로 렌즈
100 : V 자 형상의 홈
상기 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이미지 센서는 수광소자를 포함하는 화소가 형성된 반도체 기판; 기판 상에 형성된 층간절연막; 층간절연막 상에 형성된 금속배선; 금속배선 상에 형성되고 수광소자 상부에서 V 자 형상의 홈을 구비한 패시배이션막; 패시배이션막 상부에 형성된 평탄화막; 및 평탄화막 상부에 형성된 마이크로 렌즈를 포함한다.
바람직하게, 패시배이션막은 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질로 이루어진다.
또한, 상기 본 발명의 다른 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조방법은 수광소자를 포함하는 화소가 형성되고, 그 상부에 층간절연막 및 금속배선이 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계; 기판 전면 상에 패시배이션막을 형성하는 단계; 수광소자 상의 패시배이션막을 일부 식각하여 패시배이션막에 V 자 형상의 홈을 형성하는 단계; 기판 전면 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 및 평탄화막 상부에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.
바람직하게, 패시배이션막은 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질로 형성하고, 패시배이션막의 식각은 슬로프 식각으로 수행한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 실리콘과 같은 반도체 기판(20) 상에 소자간의 전기적인 절연을 위하여 필드 절연막(21)을 형성하고, 포토다이오드와 같은 수광소자(22)를 포함하는 화소를 형성한다. 그 다음, 기판 전면 상에 층간절연막(23)을 형성하고, 층간절연막(23) 상에 금속배선(24)을 형성한다.
그 후, 기판 전면 상에 수분이나 스크래치로부터 소자를 보호하기 위하여 패시배이션막(25)을 형성한다. 바람직하게, 패시배이션막(25)은 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질로 형성한다. 그리고 나서, 수광소자(22) 상의 패시배이션막(25)을 슬로프 식각(slope etch)으로 일부 식각하여 패시배이션막(25)에 V자 형상의 홈(100)을 형성한다. 즉, 패시배이션막(25)에 형성된 V자 형상의 홈(100)은 이후형성되는 마이크로 렌즈에서 굴절되어 비스듬히 입사하는 빛을 굴절시켜 빛이 수광소자(22)에 수직으로 입사되도록 함으로써 수광소자(22)로부터의 빛의 일탈을 방지한다.
그 다음, 패시배이션막(25) 상부에 평탄화막(26)을 형성하여 표면을 평탄화한 후, 광집속을 위하여 수광소자(22) 상의 평탄화막(26) 상부에 마이크로 렌즈(27)를 형성한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질로 패시배이션막을 형성하고, 이 패시배이션막에 V자 형상의 홈을 형성함으로써, 마이크로 렌즈에서 굴절되어 비스듬히 입사하는 빛을 굴절시켜 빛이 수광소자에 수직으로 입사되도록 하여 수광소자로부터의 빛의 일탈을 방지할 수 있다.
본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.
전술한 본 발명은 빛의 일탈로 인하여 발생되는 크로스토크를 방지할 수 있을 뿐만 아니라 광감도를 향상시킬 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
Claims (5)
- 수광소자를 포함하는 화소가 형성된 반도체 기판;상기 기판 상에 형성된 층간절연막;상기 층간절연막 상에 형성된 금속배선;상기 금속배선 상에 형성되고 상기 수광소자 상부에서 V자 형상의 홈을 구비한 패시배이션막;상기 패시배이션막 상부에 형성된 평탄화막; 및상기 평탄화막 상부에 형성된 마이크로 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 패시배이션막은 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 수광소자를 포함하는 화소가 형성되고, 그 상부에 층간절연막 및 금속배선이 형성된 반도체 기판을 준비하는 단계;상기 기판 전면 상에 패시배이션막을 형성하는 단계;상기 수광소자 상의 상기 패시배이션막을 일부 식각하여 상기 패시배이션막에 V 자 형상의 홈을 형성하는 단계;상기 기판 전면 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 및상기 평탄화막 상부에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 패시배이션막은 비교적 높은 굴절율을 갖는 물질로 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 패시배이션막의 식각은 슬로프 식각으로 수행하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
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