KR20030056596A - Method of manufacturing a image device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이미지 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 칼라 이미지(color image)를 구현하는 이미지센서에 있어서 칼라 필터 어레이(Color Filter Array : CFA)패턴 모양을 구형으로 형성하는 기술에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an image device, and more particularly, to a technology of forming a color filter array (CFA) pattern shape in a sphere in an image sensor for implementing a color image.
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.In the process of manufacturing a color image sensor, an element is formed by a CMOS technique or a CCD technique, and then an insulating film (protective layer) for protecting the element is formed and the color filter is arrayed thereon. This color filter array process uses three photolithography processes to array three primary colors such as red, blue, and green on each insulating film so as to correspond to each pixel. You have to go through.
도 1은 칼라필터가 어레이된 상태를 나타내는 평면도이다.1 is a plan view showing a state in which color filters are arrayed.
칼라 필터 어레이는 기판의 디자인(design)에 따라 달라질 수 있으나 레드(R), 블루(B) 및 그린(G)이 각각 1:1:2의 비율로 배열되어 있다. 각 픽셀에는 포토다이오드 또는 포토 게이트와 같은 광 감지소자(Photo-detector)가 구비되어 있어 선택적으로 빛(light)을 필터링(filtering)하게 된다.The color filter array may vary depending on the design of the substrate, but red (R), blue (B), and green (G) are arranged in a ratio of 1: 1: 2, respectively. Each pixel is equipped with a photo-detector, such as a photodiode or photogate, to selectively filter light.
도 2는 종래의 기술에 따른 칼라 필터 어레이 상의 마이크로 렌즈를 나타낸 단면도이다.2 is a cross-sectional view showing a micro lens on a color filter array according to the prior art.
이미지 센서의 유닛픽셀 크기가 축소되면 감광도(Photosensitivity)가 낮아진다. 따라서 광 감지소자에 입사되는 빛의 집광 면적을 늘리는 방법으로 마이크로 렌즈(Microlens)(3)를 사용하게 된다. 포토다이오드가 형성된 하지층(1) 상부에 컬러 필터 패턴(2)을 형성한 후 컬러 필터 패턴(2) 상부에 마이크로 렌즈(3)를 형성하여 광 집적도를 높이게 된다.When the unit pixel size of the image sensor is reduced, the photosensitivity is lowered. Therefore, the microlens 3 is used as a method of increasing the light collecting area of the light incident on the photosensitive device. Since the color filter pattern 2 is formed on the base layer 1 on which the photodiode is formed, the microlens 3 is formed on the color filter pattern 2 to increase the degree of optical integration.
하지만 이미지 센서에 마이크로 렌즈를 적용하기 위해서는 도 2에 도시된 공정이 추가되어야 하기 때문에 제품 생산비용을 증가시키고, 공정을 복잡하게 만들어 제품 수율을 떨어뜨리는 단점이 있다.However, in order to apply the microlens to the image sensor, the process illustrated in FIG. 2 must be added, thereby increasing the product production cost and complicating the process, thereby lowering the product yield.
따라서, 본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 칼라 필터 어레이 형성시 칼라 필터 패턴을 구형 모양으로 변형시킴으로써 공정을 단순화시키고 빛의 집광 면적을 증대시킬 수 있는 이미지 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method of manufacturing an image device capable of simplifying a process and increasing a light collecting area by modifying a color filter pattern into a spherical shape when forming a color filter array in order to solve the above problems. have.
도 1은 칼라필터가 어레이된 상태를 나타내는 평면도.1 is a plan view showing a state in which color filters are arranged.
도 2는 종래의 기술에 따른 칼라 필터 어레이 상의 마이크로 렌즈를 나타낸 단면도.2 is a cross-sectional view showing a micro lens on a color filter array according to the prior art.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 컬러 필터 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of forming a color filter pattern according to a first embodiment of the present invention.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 컬러 필터 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도.4A to 4C are cross-sectional views illustrating a method of forming a color filter pattern according to a second embodiment of the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1, 11 : 하지층2, 14 내지 19 : 컬러 필터 패턴1, 11: base layer 2, 14 to 19: color filter pattern
3 : 마이크로 랜즈12 : 패시베이션 층3: micro lens 12: passivation layer
13 : 포토레지스트 패턴13: photoresist pattern
하지층 상에 패시베이션 층을 형성하는 단계, 상기 패시베이션 층을 식각하여 반구형의 홈을 형성하는 단계, 컬러 필터 패턴을 형성하는 단계 및 식각 공정을 실시하여 상기 컬러 패턴을 구형으로 형성하는 단계를 포함 하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 소자의 제조 방법을 제공한다.Forming a passivation layer on the underlying layer, forming a hemispherical groove by etching the passivation layer, forming a color filter pattern, and performing an etching process to form the color pattern into a sphere. It provides a method for manufacturing an image device, characterized in that made.
하지층 상에 페시베이션 층을 형성하는 단계, 상기 페시베이션 층을 식각하여 반구형의 홈을 형성하는 단계, 제 1 컬러 필터 패턴을 형성하는 단계, 상기 제1 컬러 필터 패턴 모양을 식각 공정을 실시하여 구형으로 형성하는 단계, 제 2 컬러 필터 패턴을 형성하는 단계, 상기 제 2 컬러 필터 패턴 모양을 식각 공정을 실시하여 구형으로 형성하는 단계, 제 3 컬러 필터 패턴을 형성하는 단계 및 상기 제 3 컬러 필터 패턴 모양을 식각 공정을 실시하여 구형으로 형성하는 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 소자의 제조 방법을 제공한다.Forming a passivation layer on the underlayer, etching the passivation layer to form a hemispherical groove, forming a first color filter pattern, and performing an etching process on the shape of the first color filter pattern Forming a spherical shape, forming a second color filter pattern, performing an etching process to form a shape of the second color filter pattern, forming a third color filter pattern, and forming the third color filter pattern. It provides a method of manufacturing an image device comprising the step of forming a pattern to form a sphere by performing an etching process.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 제 1 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 3a 내지 3d는 본 발명의 제 1 실시 예에 따른 컬러 필터 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of forming a color filter pattern according to a first embodiment of the present invention.
도 3a를 참조하면, 광 감지소자(Photo-detector)가 형성된 하지층(11) 상부에 패시베이션(Passivation) 층(12)을 증착한다. 전체 구조 상부에 포토레지스트(Photoresist)를 도포한 후 포토 마스크를 이용한 노광공정을 통해 포토레지스트 패턴(13)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, a passivation layer 12 is deposited on an underlayer 11 on which a photo-detector is formed. After the photoresist is applied over the entire structure, the photoresist pattern 13 is formed through an exposure process using a photo mask.
패시베이션 층(12)은 산화막 또는 질화막을 이용하여 증착하고, 상기 포토레지스트 패턴(13)에 의해 제 1 내지 제 3 칼라 패턴영역 즉 레드, 블루 및 그린 컬러 필터가 형성될 부분이 노출된다.The passivation layer 12 is deposited using an oxide film or a nitride film, and the photoresist pattern 13 exposes portions of the first to third color pattern regions, that is, the red, blue, and green color filters.
도 3b를 참조하면, 포토레지스트 패턴(13)을 식각 마스크로 이용하여 습식 식각공정을 실시하여 노출된 패시베이션 층(12)을 반구형 모양으로 형성한 후 포토레지스트 패턴(13)을 제거한다. 이때 패시베이션 층(12)이 산화막 일때는 HF 또는BOE를 이용한 습식 식각을 실시하고, 질화막일 경우에는 H2SO4용액을 사용하여 습식 식각공정을 실시한다.Referring to FIG. 3B, a wet etching process is performed using the photoresist pattern 13 as an etching mask to form the exposed passivation layer 12 into a hemispherical shape, and then the photoresist pattern 13 is removed. In this case, when the passivation layer 12 is an oxide film, wet etching using HF or BOE is performed, and when the passivation layer 12 is a nitride film, a wet etching process is performed using H 2 SO 4 solution.
도 3c를 참조하면, 먼저 전체 구조 상부에 레드 칼라 필터 물질을 코팅한 후 선택적 노광 및 현상 공정을 거쳐서 제 1 칼라 패턴 영역에 수직한 모양의 레드 칼라 필터(14)를 패터닝 한다. 다시 전체 구조 상부에 블루 칼라 필터 물질을 코팅한 후 선택적 노광 및 현상 공정을 실시하여 제 2 칼라 패턴 영역에 수직한 모양의 블루 칼라 필터(15)를 패터닝 한다. 또 다시 전체 구조 상부에 그린 칼라 필터 물질을 코팅한 후 선택적 노광 및 현상 공정을 실시하여 제 3 칼라 패턴 영역에 수직한 모양의 그린 칼라 필터(16)를 패터닝한다. 이와 같이 칼라필터어레이 공정은 3번의 리소그라피 공정이 실시되어야 한다.Referring to FIG. 3C, first, a red color filter material is coated on the entire structure, and then the red color filter 14 having a shape perpendicular to the first color pattern region is subjected to a selective exposure and development process. The blue color filter material is coated on the entire structure, followed by a selective exposure and development process to pattern the blue color filter 15 having a shape perpendicular to the second color pattern area. In addition, after coating the green color filter material over the entire structure, a selective exposure and development process is performed to pattern the green color filter 16 having a shape perpendicular to the third color pattern region. As such, the color filter array process must be performed three times of lithography.
도 3d를 참조하면, 상기의 수직한 모양의 레드, 블루 및 그린 칼라 필터 패턴(14 내지 16)을 에치백, 비등방성 식각 및 열공정(Thermal curing)을 실시하여 구형의 레드, 블루 및 그린 컬러필터 패턴(17 내지 19)을 형성한다.Referring to FIG. 3D, the vertical red, blue and green color filter patterns 14 to 16 may be etched back, anisotropically etched and thermal cured to form spherical red, blue and green colors. Filter patterns 17 to 19 are formed.
따라서 패시베이션 층을 식각하여 형성된 반구형과 수직한 모양의 칼라 필터 패턴을 식각하여 형성된 반구형 모양으로 인해 원형의 레드, 블루 및 그린 칼라 필터 패턴이 형성된다. 이는 렌즈 모양의 컬러 필터 패턴을 형성하여 충분한 집광력을 확보하게 된다.Accordingly, the circular red, blue and green color filter patterns are formed due to the hemispherical shape formed by etching the hemispherical shape formed by etching the passivation layer. This forms a lens-shaped color filter pattern to secure sufficient light collecting power.
이는 광학적으로 매질의 밀도 차에 의해 빛이 굴절하는 성질을 이용하여 컬러 필터 패턴을 구형으로 형성함으로써 입사될 때 한번 굴절되고 다시 포토다이오드에 방출될 때 다시 한번 굴절된다. 따라서 평면의 컬러 필터 패턴일 때 보다 구형의 컬러 필터 패턴의 집광 면적이 2배 이상 된다.It is optically refracted once upon incident by forming a spherical color filter pattern using the property of light refracting by the difference in density of the medium, and once again when it is emitted to the photodiode. Therefore, the light collecting area of the spherical color filter pattern is twice or more than that of the flat color filter pattern.
상기의 수직한 모양의 레드, 블루 및 그린 칼라 필터 패턴를 동시에 원형으로 바꾸지 않고 각각의 패턴을 원형으로 형성할 수도 있다.Each pattern may be formed in a circle without changing the vertically shaped red, blue and green color filter patterns into a circle at the same time.
본 발명의 제 2 실시 예를 더욱 상세히 설명하기로 한다.A second embodiment of the present invention will be described in more detail.
상기의 패시베이션 층을 반구형으로 형성하는 단계는 제 1 실시 예와 동일함으로 생략하기로 한다.The step of forming the passivation layer in a hemispherical shape is the same as in the first embodiment and will be omitted.
도 4a 내지 4c는 본 발명의 제 2 실시 예에 따른 컬러 필터 패턴 형성 방법을 설명하기 위한 단면도이다.4A to 4C are cross-sectional views illustrating a method of forming a color filter pattern according to a second embodiment of the present invention.
도 4a를 참조하면, 전체 구조 상부에 레드 칼라 필터 물질을 코팅한 후 선택적 노광 및 현상 공정을 거쳐서 제 1 칼라 패턴 영역에 수직한 모양의 레드 칼라 필터를 패터닝 한다. 그후에 수직한 모양의 레드 칼라 필터 패턴을 에치백, 비등방성 식각 및 열공정을 실시하여 제 1 칼라 패턴 영역에 구형의 레드 컬러필터 패턴(17)을 형성한다.Referring to FIG. 4A, a red color filter material is coated on the entire structure, and then patterned a red color filter perpendicular to the first color pattern region through a selective exposure and development process. Thereafter, a vertical red color filter pattern is etched back, anisotropically etched, and thermally processed to form a spherical red color filter pattern 17 in the first color pattern region.
도 4b를 참조하면, 전체 구조 상부에 블루 칼라 필터 물질을 코팅한 후 선택적 노광 및 현상 공정을 실시하여 제 2 칼라 패턴 영역에 수직한 모양의 블루 칼라 필터를 패터닝 한다. 다음으로 수직한 모양의 블루 칼라 필터 패턴을 에치백, 비등방성 식각 및 열공정을 실시하여 제 2 칼라 패턴 영역에 구형의 블루 컬러필터 패턴(18)을 형성한다.Referring to FIG. 4B, a blue color filter material is coated on the entire structure, and then a selective exposure and development process is performed to pattern a blue color filter having a shape perpendicular to the second color pattern region. Next, a vertical blue color filter pattern is etched back, anisotropically etched, and thermally processed to form a spherical blue color filter pattern 18 in the second color pattern region.
도 4c를 참조하면, 전체 구조 상부에 그린 칼라 필터 물질을 코팅한 후 선택적 노광 및 현상 공정을 실시하여 제 3 칼라 패턴 영역에 수직한 모양의 그린 칼라 필터를 패터닝 한다. 다음으로 수직한 모양의 그린 칼라 필터 패턴을 에치백, 비등방성 식각 및 열공정을 실시하여 제 3 칼라 패턴 영역에 구형의 그린 컬러필터 패턴(19)을 형성한다.Referring to FIG. 4C, the green color filter material is coated on the entire structure, and then a selective exposure and development process is performed to pattern the green color filter having a shape perpendicular to the third color pattern region. Next, the green color filter pattern having a vertical shape is etched back, anisotropically etched, and thermally processed to form a spherical green color filter pattern 19 in the third color pattern region.
이때는 처음 형성된 구형의 컬러 필터 패턴이 후속 식각공정에 의해 손실이 발생할 우려가 있음으로 코팅 두께를 식각공정에 의한 손실을 감안하여 설정할 필요가 있다.At this time, since the first formed spherical color filter pattern may be lost by a subsequent etching process, it is necessary to set the coating thickness in consideration of the loss by the etching process.
본 발명은 충분한 빛의 집광 면적을 넓혀 줌으로써 이미지 소자의 수율을 향상시킬 수 있고 집광 면적을 넓히기 위해 실시하던 마이크로 렌즈 형성 공정을 생략할 수 있다.The present invention can improve the yield of an image element by widening the light condensing area of sufficient light, and can omit the microlens forming process performed to increase the light condensing area.
상술한 바와 같이, 본 발명은 컬러 필터 패턴을 원형으로 형성함으로써 광 감지소자로 입사되는 빛의 집광 면적을 넓혀 줌으로써 빛의 총량이 증가하게 할 수 있다.As described above, the present invention can increase the total amount of light by widening the light collecting area of light incident on the photosensitive device by forming the color filter pattern in a circular shape.
또한 빛의 집광 면적을 넓히기 위해 사용하였던 마이크로 렌즈의 추가 형성 공정을 생략함으로써 공정의 단순화를 가져올 수 있다.In addition, it is possible to simplify the process by omitting the additional formation process of the microlenses used to increase the light collecting area of the light.
또한 빛의 집광력을 높임으로써 이미지 소자의 수율을 향상시킬 수 있다.In addition, the yield of the image device may be improved by increasing the light collecting power.
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| KR100788596B1 (en) | 2007-12-26 |
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