KR20030048192A - 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents
이미지 센서 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20030048192A KR20030048192A KR1020010078059A KR20010078059A KR20030048192A KR 20030048192 A KR20030048192 A KR 20030048192A KR 1020010078059 A KR1020010078059 A KR 1020010078059A KR 20010078059 A KR20010078059 A KR 20010078059A KR 20030048192 A KR20030048192 A KR 20030048192A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- layer
- dielectric
- light blocking
- film
- photodiode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims description 48
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 19
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 8
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 claims description 3
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 2
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 129
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 9
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 5
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- 206010034960 Photophobia Diseases 0.000 description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 2
- 208000013469 light sensitivity Diseases 0.000 description 2
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 2
- 206010034972 Photosensitivity reaction Diseases 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000036211 photosensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
본 발명은 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다. 본 발명은 포토 다이오드와 같은 수광소자가 형성된 반도체기판 상에 다층 배선의 구조를 형성한 후 광차단층을 형성하고, 상기 광차단층 상에 보호막용 유전막을 얇게 적층하고, 상기 광차단층의 중앙 개구부내의 상기 보호막용 유전막 상에 칼라 필터를 형성시키고, 상기 칼라 필터 상에 오버 코팅 물질 층을 형성하고, 상기 오버 코팅 물질 층 상에 마이크로 렌즈를 형성한다.
따라서, 본 발명은 상기 칼라 필터와 포토 다이오드 사이의 총 유전막 두께를 줄임으로써 상기 칼라 필터와 포토 다이오드 사이의 간격을 줄이고 나아가 수광 경로를 단축한다. 그 결과, 상기 칼라 필터와 포토 다이오드 사이의 유전막에서의 광 손실이 저감되고 상기 포토 다이오드의 수광량이 많아지며 수광효과가 높아진다. 따라서, 이미지 센서의 센싱 특성이 향상된다.
Description
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 칼라 필터(Color Filter)와 포토 다이오드 사이의 유전막 총 두께를 줄여줌으로써 광 손실을 저감하고 수광 특성을 향상시키도록 한 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 시모스(CMOS) 이미지 센서는 광을 수광하여 상기 광의 수광량에 따라 해당하는 전기적 신호로 변환하여 수광소자인 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드의 전기적 신호를 변환하여 데이터화하는 로직회로부로 구성된다. 상기 포토 다이오드의 수광량이 많을수록 상기 이미지 센서의 광 감도(Photo Sensitivity) 특성이 양호해진다. 그래서, 상기 광 감도를 높이기 위해 이미지 센서의 전체 면적중에서 포토 다이오드의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하는 노력이 진행되어 왔다. 하지만, 로직회로부를 제거하는 것이 근본적으로 불가능하기 때문에 이미지 센서의 제한된 면적에서 상기 비율을 높이는 노력에는 한계가 있다. 따라서, 상기 광감도를 높여주기 위해 상기 포토다이오드 이외의 영역으로 입사되는 광의 경로를 변경하여 상기 포토 다이오드로 집광시켜주는 집광기술이 제안되었다. 상기 집광기술의 대표적인 예가 마이크로 렌즈 형성 기술이다.
한편, 칼라 이미지를 구현하기 위한 이미지 센서에서는 상기 포토 다이오드의 상측에 일정 거리를 두고 칼라 필터가 어레이된다. 상기 칼라 필터는 적색(Red), 녹색(Green), 청색(Blue)의 3색으로 이루어지거나, 황색(Yellow), 자황색(Magenta), 청록색(Cyan)의 3색 칼라로 이루어질 수 있다. 상기 칼라 필터를 통과한 광은 상기 포토 다이오드에 수광될 때까지 상기 칼라 필터와 상기 포토 다이오드 사이의 복수개의 유전막들을 통과하므로 상기 유전막들의 굴절율과 투과율에 따른 광 손실이 어느 정도 불가피하다. 그러므로, 상기 칼라 필터와 상기 포토 다이오드 사이에서의 광 손실을 가능한 한 줄여주는 것이 바람직하다.
종래의 이미지 센서는 도 1에 도시된 바와 같이 구성된다. 설명의 편의상 설명의 이해를 돕기 위해 반도체기판에 하나의 화소만이 존재하는 것처럼 도시하였으나, 실제로는 반도체기판에 상당히 많은 화소들이 존재함은 자명한 사실이다.
도 1에서 이미지 센서의 단위 화소간의 전기적 절연을 위해 단결정 실리콘기판과 같은 반도체기판(10)의 필드영역에 필드 절연막(12), 예를 들어 필드 산화막이 형성되고, 상기 반도체기판(10)의 액티브영역에 수광소자인 포토 다이오드(14)가 형성된다. 또한, 상기 필드 절연막(12) 상에 다결정 실리콘 재질의 제 1 배선(22)이 형성되고, 상기 제 1 배선(22)과 상기 포토 다이오드(14) 상에 층간절 연막용 제 1 유전막(23)이 평탄화된다. 상기 제 1 유전막(23) 상에 알루미늄 재질의 제 2 배선(24)이 형성되고, 상기 제 1 유전막(23)과 상기 제 2 배선(24) 상에 층간절연막용 제 2 유전막(25)이 평탄화된다. 상기 제 2 유전막(25) 상에 알루미늄 재질의 제 3 배선(26)이 형성되고, 상기 제 2 유전막(25)과 상기 제 3 배선(26) 상에 층간절연막용 제 3 유전막(27)이 평탄화된다. 상기 제 3 유전막(27) 상에 알루미늄 재질의 광차단층(28)이 형성된다. 상기 광차단층(28)의 중앙부에 중앙 개구부(28a)가 원형, 사각형 등의 형상으로 형성되는데, 이는 상기 포토 다이오드(14)를 위한 영역(A)의 외측으로부터 입사되는 광을 차단하고 상기 포토 다이오드(14)를 위한 영역(A)으로부터 입사되는 광만을 통과시켜주기 위함이다.
또한, 상기 제 3 유전막(27)과 상기 광차단층(28) 상에 보호막용 제 4 유전막(29)이 평탄화된다. 여기서, 상기 보호막용 제 4 유전막(29)은 외부의 수분이나 스크래치(Scratch)로부터 소자를 보호하기 위한 것으로 산화막 또는 질화막의 단일층으로 구성되거나 산화막과 질화막의 적층막으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제 4 유전막(29) 상에 칼라 물질의 칼라 필터(30)가 형성되고, 상기 칼라 필터(30) 상에 초점 거리를 조절하기 위한 감광막 재질의 오버 코팅 물질 층(Over Coating Material: OCM)(50)이 형성되고, 상기 오버 코팅 물질층(50) 상에 마이크로 렌즈(60)가 형성된다.
한편, 설명의 편의상 소자의 다층 배선이 제 1 배선(22), 제 2 배선(24), 제 3 배선(26)의 3개층만으로 구성된 처럼 도시되어 있으나, 소자의 특성에 따라 3개층보다 더 많은 층으로 구성될 수 있다.
이와 같은 구조를 갖는 종래의 이미지 센서에서는 외부의 광이 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 마이크로 렌즈(60)를 거쳐 입사된 후 상기 칼라 필터(30)를 거치면서 특정한 파장, 예를 들어 적색, 녹색, 청색의 파장을 가진 광으로 필터링된다. 이어서, 상기 필터링된 광이 상기 제 4, 3, 2, 1 유전막(29),(27),(25),(23)을 순차적으로 거쳐 상기 포토 다이오드(14)에 수광된다. 상기 포토 다이오드(14)에 수광된 광은 상기 마이크로 렌즈(60), 오버 코팅 물질층(50), 칼라 필터(30) 및 상기 제 4, 3, 2, 1 유전막(29),(27),(25),(23)의 각각에 의한 반사, 굴절, 흡수와 같은 다양한 수광 형태와, 수광 깊이 및 수광량에 따라 이미지 센서의 특성을 좌우한다. 따라서, 상기 이미지 센서의 수광 특성은 각 유전막의 투과율과 굴절율 및 두께 등에 따라 다르게 나타난다.
그런데, 종래의 이미지 센서의 경우, 상기 광차단층(28)이 4000Å 정도의 두께로 형성되고, 상기 광차단층(28)과 상기 칼라 필터(30) 사이의 간격이 3000Å 이상 유지되어야 한다. 따라서, 상기 포토 다이오드(14)를 위한 영역(A)에서 제 4 유전막(29)의 두께(T1)가 7000Å 이상의 두껍다. 그러므로, 상기 영역(A)에서 상기 제 4 유전막(29)의 상부면이 상기 광차단층(28)의 상부면보다 높다. 또한, 상기 제 4 유전막(29) 상에 형성된 칼라 필터(30)의 저면부가 상기 광차단층(28)의 상부면보다 높게 위치한다.
따라서, 상기 제 1, 2, 3, 4 유전막(23),(25),(27),(29)의 총 두께가 두꺼우므로 상기 칼라 필터(30)와 상기 포토 다이오드(14) 사이의 간격이 크고, 상기 칼라 필터(30)와 상기 포토 다이오드(14) 사이의 수광 경로가 길어질 수 밖에 없다. 이는 상기 칼라 필터(30)를 통과한 광이 상기 포토 다이오드(14)에 수광되기 전까지 상기 제 1, 2, 3, 4 유전막(23),(25),(27),(29)의 굴절율 및 투과율에 의한 많은 광 손실을 가져온다. 그 결과, 종래의 이미지 센서는 상기 포토 다이오드(14)의 수광량이 적고, 수광효과가 낮으며 결과적으로 센싱 특성이 불량한 문제점을 갖고 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 칼라 필터와 포토 다이오드 사이의 수광 경로를 단축함으로써 광 손실을 저감하도록 한 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 수광 효과를 높여 센싱 특성을 향상시키도록 한 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 이미지 센서의 단위 화소(Pixel) 구조를 나타낸 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 이미지 센서의 단위 화소 구조를 나타낸 단면도.
도 3 내지 도 6은 본 발명에 의한 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 단면 공정순서도.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이미지 센서는
액티브영역을 전기적으로 절연하기 위한 필드 영역에 필드 절연막이 형성되고, 상기 액티브영역에 포토 다이오드가 형성된 반도체기판; 상기 반도체기판 상에 교번하여 적층된 다층의 배선 및 유전막; 상기 포토 다이오드를 위한 영역 외측으로부터 입사되는 광을 차단하기 위해 상기 유전막의 최상층에 형성되는, 중앙 개구부를 갖는 광차단층; 상기 유전막의 최상층과 상기 광차단층에 얇은 두께로 적층된 보호막용 유전막; 상기 중앙 개구부의 보호막용 유전막 상에 형성되어, 상기 광차단층의 상부면보다 낮은 저부면을 갖는 칼라 필터; 상기 칼라 필터 상에 형성되는 오버 코팅 물질층; 및 상기 오버 코팅 물질층 상에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 중앙 개구부의 상기 유전막의 최상층의 상부면이 일정 깊이만큼 식각되어서 상기 광차단층의 저부면보다 낮게 위치한다.
바람직하게는, 상기 보호막용 유전막이 500∼3000Å의 두께를 갖는 것이 가능하다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 이미지 센서의 제조방법은
반도체기판의 액티브영역을 전기적으로 절연하기 위한 상기 반도체기판의 필드 영역에 필드 절연막을 형성하고 상기 액티브영역에 포토 다이오드를 형성하는 단계; 상기 반도체기판 상에 교번하여 다층의 배선 및 유전막을 형성하는 단계; 상기 포토 다이오드를 위한 영역 외측으로부터 입사되는 광을 차단하기 위해 상기 유전막의 최상층에 중앙 개구부를 갖는 광차단층을 형성하는 단계; 상기 유전막의 최상층과 상기 광차단층에 얇은 두께로 보호막용 유전막을 적층하는 단계; 및 상기중앙 개구부의 보호막용 유전막 상에 상기 광차단층의 상부면보다 낮은 저부면을 갖는 칼라 필터를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 광차단층을 형성하는 단계는 사진식각공정에 의해 상기 유전막의 최상층에 상기 중앙 개구부를 갖는 상기 광차단층을 선택적으로 식각하는 단계; 및 상기 광차단층의 식각 후 연이어 상기 중앙 개구부의 상기 유전막의 최상층을 일정 깊이만큼 식각하는 단계를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 보호막용 유전막을 500∼3000Å의 두께로 형성할 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 이미지 센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 종래의 부분과 동일 구성 및 동일 작용의 부분에는 동일 부호를 부여한다.
도 2는 본 발명에 의한 이미지 센서의 구조를 나타낸 단면도이다. 도 2를 참조하면, 단결정 실리콘기판과 같은 반도체기판(10)의 필드영역에 이미지 센서의 단위 화소간의 전기적 절연을 위한 필드 절연막(12), 예를 들어 필드 산화막이 형성되고, 상기 반도체기판(10)의 액티브영역에 수광소자인 포토 다이오드(14)가 형성된다. 또한, 상기 필드 절연막(12) 상에 다결정 실리콘 재질의 제 1 배선(22)이 형성되고, 상기 제 1 배선(22)과 상기 포토 다이오드(14) 상에 층간절 연막용 제 1 유전막(23)이 평탄화된다. 상기 제 1 유전막(23) 상에 알루미늄 재질의 제 2 배선(24)이 형성되고, 상기 제 1 유전막(23)과 상기 제 2 배선(24) 상에 층간절연막용 제 2 유전막(25)이 평탄화된다. 상기 제 2 유전막(25) 상에 알루미늄 재질의 제 3 배선(26)이 형성되고, 상기 제 2 유전막(25)과 상기 제 3 배선(26) 상에 층간절연막용 제 3 유전막(27)이 평탄화된다. 상기 제 3 유전막(27) 상에 알루미늄 재질의 광차단층(28)이 4000Å 정도의 두께로 형성된다. 상기 광차단층(28)의 중앙부에 중앙 개구부(28a)가 원형, 사각형 등의 형상으로 형성된다. 이는 상기 포토 다이오드(14)를 위한 영역(A)의 외측으로부터 입사되는 광을 차단하고 상기 포토 다이오드(14)를 위한 영역으로부터 입사되는 광만을 통과시켜주기 위함이다.
또한, 상기 제 3 유전막(27)과 상기 광차단층(28) 상에 보호막용 제 4 유전막(40)이 적층된다. 이때, 상기 제 4 유전막(40)은 칼라 필터(42)가 상기 중앙 개구부(28a)에 위치 가능하도록 하기 위해 상기 광차단층(28)과 상기 제 3 유전막(27)의 표면에 균일하고 얇은 두께(T2)로 적층되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제 4 유전막(40)의 두께(T2)는 도 1의 제 4 유전막(29)의 두께(T2)보다 훨씬 얇은 두께, 예를 들어 500∼3000Å의 두께가 바람직하다. 여기서, 상기 보호막용 제 4 유전막(40)은 외부의 수분이나 스크래치(Scratch)로부터 소자를 보호하기 위한 것으로 산화막 또는 질화막의 단일층으로 구성되거나 산화막과 질화막의 적층막으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기 제 4 유전막(40) 상에 칼라 물질의 칼라 필터(42)가 형성되고, 상기 칼라 필터(42) 상에 초점 거리를 조절하기 위한 감광막 재질의 오버 코팅 물질층(50)이 형성되고, 상기 오버 코팅 물질층(50) 상에 마이크로 렌즈(60)가 형성된다.
한편, 설명의 편의상 소자의 다층 배선이 제 1 배선(22), 제 2 배선(24), 제 3 배선(26)의 3개층만으로 구성된 처럼 도시되어 있으나, 소자의 특성에 따라 3개층보다 더 많은 층으로 구성될 수 있다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 이미지 센서의 경우, 보호막용 제 4 유전막(40)이 종래의 이미지 센서의 제 4 유전막(29)에 비하여 훨씬 얇은 두께로 적층되므로 상기 포토 다이오드(14)를 위한 영역(A)의 제 4 유전막(40) 상에 형성된 상기 칼라 필터(42)의 저면부가 상기 광차단층(28)의 상부면보다 낮게 위치한다.
따라서, 본 발명의 이미지 센서는 칼라 필터(42)와 포토 다이오드(14) 사이의 유전막의 총 두께가 종래에 비하여 얇아지므로 칼라 필터(42)와 포토 다이오드(14) 사이의 간격이 단축되고, 상기 칼라 필터(30)와 상기 포토 다이오드(14) 사이의 수광 경로가 단축된다. 이는 상기 칼라 필터(50)를 통과한 광이 상기 포토 다이오드(14)에 수광되기 전까지 입게되는 광 손실을 종래에 비하여 훨씬 감소시키는 결과를 가져온다. 따라서, 상기 포토 다이오드(14)의 수광량이 많아지고 수광효과가 높아지므로 이미지 센싱 특성이 향상된다.
한편, 상기 영역(A)에서 상기 제 1, 2, 3, 4 유전막(23),(25).(27),(40)의 총 두께를 더욱 줄여주기 위해서는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 광차단층(28)의 중앙 개구부(28a) 내의 상기 제 3 유전막(27)의 상부면이 상기 광차단층(29)의 저면부보다 낮게 위치하도록 깊이(D3)만큼 식각되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성되는 본 발명에 의한 이미지 센서의 제조방법을 도 3 내지 도6을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 먼저, 단결정 실리콘기판과 같은 반도체기판(10)의 필드영역에 이미지 센서의 단위 화소간의 전기적 절연을 위한 필드 산화막과 같은 필드 절연막(12)을 예를 들어 샐로우 트렌치 아이솔레이션(Shallow Trench Isolation: STI) 공정에 의해 형성한다. 이어서, 상기 반도체기판(10)의 액티브영역에 수광소자인 포토 다이오드(14)를 포함한 단위 화소를 형성한다.
이어서, 상기 결과물 상에 다층 배선 구조를 형성한다. 이를 좀 더 상세히 언급하면, 통상의 공정을 이용하여 상기 필드 산화막(12)을 지나가는 다결정 실리콘 재질의 제 1 배선(22)을 형성하고, 상기 제 1 배선(22)과 상기 포토 다이오드(14) 상에 층간절 연막용 제 1 유전막(23)을 적층하고 평탄화한다. 이와 유사하게, 상기 제 1 배선(22)의 상측에 위치하며 상기 제 1 유전막(23) 상에 알루미늄 재질의 제 2 배선(24)이 형성되고, 상기 제 1 유전막(23)과 상기 제 2 배선(24) 상에 층간절연막용 제 2 유전막(25)이 적층되고 평탄화된다. 이와 유사하게, 상기 제 1 배선(22)의 상측에 위치하며 상기 제 2 유전막(25) 상에 알루미늄 재질의 제 3 배선(26)이 형성되고, 상기 제 2 유전막(25)과 상기 제 3 배선(26) 상에 층간절연막용 제 3 유전막(27)이 적층되고 평탄화된다.
그런 다음, 상기 제 3 유전막(27) 상에 알루미늄 재질의 광차단층(28)이 4000Å 정도의 두께로 형성된다. 상기 광차단층(28)의 중앙부에 중앙 개구부(28a)가 평면적으로 볼 때 원형, 사각형 등의 형상으로 형성된다. 이는 상기 포토 다이오드(14)를 위한 영역(A)의 외측으로부터 입사되는 광을 차단하고 상기 포토 다이오드(14)를 위한 영역으로부터 입사되는 광만을 통과시켜주기 위함이다.
한편, 설명의 편의상 소자의 다층 배선이 제 1 배선(22), 제 2 배선(24), 제 3 배선(26)의 3개층만으로 구성된 처럼 도시되어 있으나, 소자의 특성에 따라 3개층보다 더 많은 층으로 구성될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 광차단층(28)이 형성되고 나면, 상기 영역(A)에서 상기 제 1, 2, 3, 4 유전막(23),(25).(27) 및 도 5의 보호막용 제 4 유전막(40)의 총 두께를 더욱 줄여주기 위해 통상의 사진식각공정에 의해 상기 광차단층(28)의 형성 단계에서 상기 제 3 유전막(27)을 일정 깊이(D3) 만큼 추가로 식각한다. 이는 상기 광차단층(28)의 중앙 개구부(28a) 내의 상기 제 3 유전막(27)의 식각된 상부면을 상기 광차단층(29)의 저면보다 낮게 위치시켜주기 위함이다.
도 5를 참조하면, 상기 제 3 유전막(27)의 식각이 완료되고 나면, 상기 제 3 유전막(27)과 상기 광차단층(28) 상에 보호막용 제 4 유전막(40)을 적층한다. 이때, 상기 제 4 유전막(40)은 도 6의 칼라 필터(42)가 상기 중앙 개구부(28a)에 위치 가능하도록 하기 위해 상기 광차단층(28)과 상기 제 3 유전막(27)의 표면에 균일하고 얇은 두께(T2)로 적층되는 것이 바람직하다. 더욱이, 상기 제 4 유전막(40)의 두께(T2)는 도 1의 제 4 유전막(29)의 두께(T2)보다 훨씬 얇은 두께, 예를 들어 500∼3000Å의 두께가 바람직하다. 따라서, 본 발명의 제 4 유전막(40)이 종래의 제 4 유전막(29)에 비하여 훨씬 얇으므로 본 발명의 총 유전막 두께가 종래에 비하여 얇아진다.
여기서, 상기 보호막용 제 4 유전막(40)은 외부의 수분이나 스크래치로부터소자를 보호하기 위한 것으로 산화막 또는 질화막의 단일층으로 구성되거나 산화막과 질화막의 적층막으로 구성될 수 있다.
한편, 제 3 유전막(27)을 식각하지 않은 채 상기 제 3 유전막(27)과 상기 광차단층(28) 상에 보호막용 제 4 유전막(40)을 적층하는 것도 물론 가능하다.
도 6을 참조하면, 상기 제 4 유전막(40)이 적층되고 나면, 통상의 사진공정을 이용하여 상기 중앙 개구부(28a)의 제 4 유전막(40) 상에 칼라 물질의 칼라 필터(42)의 패턴을 형성한다. 물론, 설명의 하나의 화소에 대해 하나의 색상에 대한 칼라 필터가 형성되어 있으나, 실제로는 각각의 화소에 해당 색상의 칼라 필터가 형성됨은 자명한 사실이다.
이어서, 상기 칼라 필터(42) 및 제 4 유전막(40) 상에 초점 거리를 조절하기 위한 감광막 재질의 오버 코팅 물질층(50)을 형성하고, 상기 오버 코팅 물질층(50) 상에 마이크로 렌즈(60)를 형성함으로써 본 발명의 이미지 센서를 완성한다.
따라서, 본 발명은 보호막용 제 4 유전막을 얇게 형성함으로써 칼라 필터를 광차단층의 중앙 개구부의 제 4 유전막 상에 형성할 수 있다. 또한, 상기 제 4 유전막 상에 형성된 칼라 필터의 저면부가 광차단층의 상부면보다 낮게 위치한다. 따라서, 본 발명은 칼라 필터와 포토 다이오드 사이의 총 유전막 두께를 줄임으로써 칼라 필터와 포토 다이오드 사이의 간격을 단축하고, 상기 칼라 필터와 상기 포토 다이오드 사이의 수광 경로가 단축할 수 있다. 결과적으로, 상기 칼라 필터를 통과한 광이 상기 포토 다이오드에 수광되기 전까지 입게되는 광 손실이 종래에 비하여 훨씬 감소되므로 상기 포토 다이오드의 수광량이 많아지고 수광효과가 높아지며 나아가 이미지 센싱 특성이 향상된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 이미지 센서 및 그 제조방법은 포토 다이오드와 같은 수광소자가 형성된 반도체기판 상에 다층 배선의 구조를 형성한 후 광차단층을 형성하고, 상기 광차단층 상에 보호막용 유전막을 얇게 적층하고, 상기 광차단층의 중앙 개구부내의 상기 보호막용 유전막 상에 칼라 필터를 형성시키고, 상기 칼라 필터 상에 오버 코팅 물질층을 형성하고, 상기 오버 코팅 물질 층 상에 마이크로 렌즈를 형성한다.
따라서, 본 발명은 상기 칼라 필터와 포토 다이오드 사이의 총 유전막 두께를 줄임으로써 상기 칼라 필터와 포토 다이오드 사이의 간격을 줄이고 나아가 수광 경로를 단축한다. 그 결과, 상기 칼라 필터와 포토 다이오드 사이의 유전막에서의 광 손실이 저감되고 상기 포토 다이오드의 수광량이 많아지며 수광효과가 높아진다. 따라서, 이미지 센서의 센싱 특성이 향상된다.
한편, 본 발명은 도시된 도면과 상세한 설명에 기술된 내용에 한정하지 않으며 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 형태의 변형도 가능함은 이 분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 자명한 사실이다.
Claims (6)
- 액티브영역을 전기적으로 절연하기 위한 필드 영역에 필드 절연막이 형성되고, 상기 액티브영역에 포토 다이오드가 형성된 반도체기판;상기 반도체기판 상에 교번하여 적층된 다층의 배선 및 유전막;상기 포토 다이오드를 위한 영역 외측으로부터 입사되는 광을 차단하기 위해 상기 유전막의 최상층에 형성되는, 중앙 개구부를 갖는 광차단층;상기 유전막의 최상층과 상기 광차단층에 얇은 두께로 적층된 보호막용 유전막;상기 중앙 개구부의 보호막용 유전막 상에 형성되어, 상기 광차단층의 상부면보다 낮은 저부면을 갖는 칼라 필터;상기 칼라 필터 상에 형성되는 오버 코팅 물질층; 및상기 오버 코팅 물질층 상에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하는 이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서, 상기 중앙 개구부의 상기 유전막의 최상층의 상부면이 일정 깊이만큼 식각되어서 상기 광차단층의 저부면보다 낮은 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 보호막용 유전막이 500∼3000Å의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 반도체기판의 액티브영역을 전기적으로 절연하기 위한 상기 반도체기판의 필드 영역에 필드 절연막을 형성하고 상기 액티브영역에 포토 다이오드를 형성하는 단계;상기 반도체기판 상에 교번하여 다층의 배선 및 유전막을 형성하는 단계;상기 포토 다이오드를 위한 영역 외측으로부터 입사되는 광을 차단하기 위해 상기 유전막의 최상층에 중앙 개구부를 갖는 광차단층을 형성하는 단계;상기 유전막의 최상층과 상기 광차단층에 얇은 두께로 보호막용 유전막을 적층하는 단계; 및상기 중앙 개구부의 보호막용 유전막 상에 상기 광차단층의 상부면보다 낮은 저부면을 갖는 칼라 필터를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 광차단층을 형성하는 단계는사진식각공정에 의해 상기 유전막의 최상층에 상기 중앙 개구부를 갖는 상기 광차단층을 선택적으로 식각하는 단계; 및상기 광차단층의 식각 후 연이어 상기 중앙 개구부의 상기 유전막의 최상층을 일정 깊이만큼 식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 보호막용 유전막을 500∼3000Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010078059A KR20030048192A (ko) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020010078059A KR20030048192A (ko) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20030048192A true KR20030048192A (ko) | 2003-06-19 |
Family
ID=29574150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020010078059A KR20030048192A (ko) | 2001-12-11 | 2001-12-11 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20030048192A (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000340776A (ja) * | 1999-05-26 | 2000-12-08 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| US6255640B1 (en) * | 1998-03-27 | 2001-07-03 | Sony Corporation | Solid-state image sensing device and method for manufacturing solid-state image sensing device |
| KR20030044330A (ko) * | 2001-11-29 | 2003-06-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
-
2001
- 2001-12-11 KR KR1020010078059A patent/KR20030048192A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6255640B1 (en) * | 1998-03-27 | 2001-07-03 | Sony Corporation | Solid-state image sensing device and method for manufacturing solid-state image sensing device |
| JP2000340776A (ja) * | 1999-05-26 | 2000-12-08 | Sharp Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| KR20030044330A (ko) * | 2001-11-29 | 2003-06-09 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7573014B2 (en) | Image sensor with well regions of different depths and method of fabrication thereof | |
| KR100477789B1 (ko) | 이미지센서의 제조 방법 | |
| JP5247042B2 (ja) | カラーフィルタアレイ及びイメージセンサー | |
| JP5082855B2 (ja) | 反射防止膜を有する固体撮像装置および表示装置並びにその製造方法 | |
| US20080283728A1 (en) | Solid-state image pickup device and a method of manufacturing the same, and image pickup apparatus | |
| KR100303774B1 (ko) | 개선된 광감도를 갖는 씨모스이미지센서 제조방법 | |
| US20080159658A1 (en) | Image Sensor and Method for Manufacturing The Same | |
| CN101494231A (zh) | 图像传感器及其制造方法 | |
| KR100900682B1 (ko) | 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| JP2005109490A (ja) | イメージセンサー及びその製造方法 | |
| CN101207146B (zh) | 图像传感器及其制造方法 | |
| JP3680512B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
| KR100522863B1 (ko) | 이미지 센서 제조방법 | |
| KR20050103027A (ko) | 노치 필터를 갖는 이미지센서 및 그 제조 방법 | |
| KR100823841B1 (ko) | 이미지 센서의 제조 방법 | |
| KR100540557B1 (ko) | 광전송률 개선을 위한 이미지센서 제조 방법 | |
| JP4435606B2 (ja) | 固体撮像装置及びカメラ | |
| KR100329782B1 (ko) | 광감도 개선을 위한 이미지센서 제조방법 | |
| KR20010061056A (ko) | 광감도 개선을 위한 이미지센서의 제조 방법 | |
| KR20010004114A (ko) | 이미지센서의 마이크로렌즈 및 그 형성방법 | |
| KR20030048192A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR20010061343A (ko) | 이미지센서 제조 방법 | |
| KR20010059316A (ko) | 광감도 개선을 위한 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| KR100683395B1 (ko) | 광감도 개선을 위한 이미지센서 제조방법 | |
| KR100748327B1 (ko) | 시모스 이미지센서 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |