KR20040031130A - 이미지 센서 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
보호막의 상부에 마이크로 렌즈를 형성함으로서 마이크로 렌즈의 균일도를 높일 수 있는 본 발명에 따른 이미지 센서 제조 방법은 수광소자를 포함한 소정의 소자가 제조된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계와, 보호막의 상부에 상기 수광소자로 외부에서 입사되는 광을 집약시키는 마이크로 렌즈를 형성하는 단계와, 마이크로 렌즈가 완전히 매립되도록 OCM층을 형성하는 단계와, OCM층 상부의 수광소자 영역에 칼라필터를 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 포토레지스트의 도포를 통해 형성되는 마이크로 렌즈의 균일도를 향상시킬 수 있는 시모스 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이 이미지센서는 칼라이미지 구현을 위하여 소자 및 소자보호막(passivation layer) 형성이 완료된 기판 상에 칼라필터어레이(CFA : Color Filter Array)를 형성하고 있다. 칼라필터어레이는 통상 적색(Red), 녹색(Green) 및 청색(Blue)의 3가지 칼라필터로 이루어져 있고, 특정 파장의 빛이 투과되도록 하는 방법으로 피사체에 대한 칼라 이미지를 구현할수 있도록 한다.
이하, 첨부된 도면을 이용하여 종래 기술에 의한 이미지 센서 제조 방법을 설명한다. 도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 의한 이미지 센서 제조 과정을 도시한 공정 단면도이고, 도 2는 마이크로 렌즈 형성용 포토레지스트 도포 균일성이 떨어진 상태에서 마이크로 렌즈 제조 시 생기는 마이크로 렌즈간의 스페이스 및 모양을 도시한 도면이다.
도 1a는 통상적인 방법에 의해 층간 절연막(13)의 상부에 소자 및 소자분리 보호막(14)이 형성된 상태이다. 보호막(14)의 하부 구조를 살펴보면, 반도체 기판(10)에는 소자분리 절연막(12)이 형성되어 있고 소자분리 절연막(12)에 의해 이웃하는 단위화소와 분리되어 수광소자인 포토다이오드(11)가 반도체 기판(10)의 표면 하부에 형성된다. 수광소자는 포토다이오드 이외에 포토게이트 등 다른 소자일 수 있다. 도면에는 포토다이오드만이 도시되어 있으나 포토다이오드에 생성 및 축적된 광전하로부터 전기적인 신호를 얻기 위한 트랜지스터 등 일련의 이미지 센서를 이루는 소자들이 형성된다. 이때 보호막(14)은 산화막(14a)과 질화막(14b)이순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
이후, 도 1b에 도시된 바와 같이, 보호막(104)의 상부에 토폴리지(topology) 단차를 줄이면서 후술되는 공정에서 형성되는 칼라필터 어레이와의 접착도(adhesion)를 향상시키기 위한 제 1 평탄화층(15)을 형성한다.
도 1c에 도시된 바와 같이, 제 1평탄화층(15)의 상부에 염색된 포토레지스트를 도포한 후에 노광 및 현상 공정으로 포토다이오드(11) 영역 상에만 블루, 레드, 그린 칼라필터(16)를 형성한다. 다시 말해서 제 1평탄화층(15)의 상부에는 단위화소의 포토다이오드(11) 영역에 칼라필터 어레이가 형성된다.
도 1d에 도시된 바와 같이, 칼라필터(16)간의 단차를 줄이고 후술되는 공정에서 형성되는 마이크로 렌즈의 균일도와 포커스 조절을 목적으로 하는 OCM(Over Coating Material)층(17)을 칼라필터(16)의 상부에 형성한다. 이때 OCM층(17)은 포토레지스트, 산화막 또는 질화막 계열의 절연막으로 이루어져 있다.
도 1e에 도시된 바와 같이, OCM 층(17)의 상부에 마이크로 렌즈 형성용 포토레지스트를 도포한 후에 노광 및 현상 공정을 통해 마이크로 렌즈(18)를 형성하고, 마이크로 렌즈(18) 표백 공정을 실시한다. 이때 마이크로 렌즈(18)는 외부에서 입사되는 광을 칼라필터(16)로 집약시켜준다.
그러나, 마이크로 렌즈 형성을 위해 도포되는 포토레지스트는 칼라필터 어레이의 토폴로지 단차에 의해 방사형 도포 불량 상태를 갖는데, 이로 인하여, 도 2의 “A”에 도시된 바와 같이, 마이크로 렌즈 형성 시 렌즈의 균일도가 떨어져 이미지 센서의 색 특성에 악영향을 미치는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 보호막의 상부에 마이크로 렌즈를 형성함으로서 마이크로 렌즈의 균일도를 높일 수 있는 이미지 센서 제조 방법을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 수광소자를 포함한 소정의 소자가 제조된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계와, 상기 보호막의 상부에 상기 수광소자로 외부에서 입사되는 광을 집약시키는 마이크로 렌즈를 형성하는 단계와, 상기 마이크로 렌즈가 완전히 매립되도록 OCM층을 형성하는 단계와, 상기 OCM층 상부의 수광소자 영역에 칼라필터를 형성하는 단계를 포함한다.
도 1a 내지 도 1e는 종래 기술에 의한 이미지 센서 제조 과정을 도시한 공정 단면도이고,
도 2는 마이크로 렌즈 형성용 포토레지스트 도포 균일성이 떨어진 상태에서 마이크로 렌즈 제조 시 생기는 마이크로 렌즈간의 스페이스 및 모양을 도시한 도면이고,
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 이미지 센서 제조 과정을 도시한 공정 단면도.
＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞
100 : 반도체 기판 101 : 포토다이오드
102 : 소자분리 절연막 103 : 층간 절연막
104 : 보호막 105 : 마이크로 렌즈
106 : OCM층 107 : 칼라필터
이하, 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대하여 상세히 설명한다. 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 이미지 센서 제조 과정을 도시한 공정 단면도이다.
도 3a는 통상적인 방법에 의해 층간 절연막(103)의 상부에 소자 및 소자분리 보호막(104)이 형성된 상태이다. 보호막(104)의 하부 구조를 살펴보면, 반도체 기판(100)에는 소자분리 절연막(102)이 형성되어 있고 소자분리 절연막(102)에 의해 이웃하는 단위화소와 분리되어 수광소자인 포토다이오드(101)가 반도체 기판(100)의 표면 하부에 형성된다. 수광소자는 포토다이오드 이외에 포토게이트 등 다른 소자일 수 있다. 도면에는 포토다이오드만이 도시되어 있으나 포토다이오드에 생성 및 축적된 광전하로부터 전기적인 신호를 얻기 위한 트랜지스터 등 일련의 이미지 센서를 이루는 소자들이 형성된다. 이때 보호막(104)은 산화막(104a)과 질화막(104b)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다.
이어서, 도 3b에 도시된 바와 같이, 보호막(104)의 상부에 렌즈 형성용 포토레지스트를 도포한 후에 노광 및 현상 공정을 통해 마이크로 렌즈(105)를 형성하고, 마이크로 렌즈(105) 표백 공정을 실시한다. 이때 마이크로 렌즈(105)는 외부에서 입사되는 광을 후술되는 공정에서 형성되는 칼라필터로 집약시켜준다.
이후, 도 3c에 도시된 바와 같이, 후술되는 공정에서 형성되는 칼라필터의 공정 마진 확보를 위한 평탄화 목적으로 하는 OCM(Over Coating Material)층(106)을 마이크로의 상부에 형성한다. 이때 OCM층(106)은 포토레지스트, 산화막 또는 질화막 계열의 절연막으로 이루어지며, 그 두께는 10000∼30000을 갖는다.
도 3d에 도시된 바와 같이, OCM층(106)의 상부에 염색된 포토레지스트를 도포한 후에 노광 및 현상 공정으로 포토다이오드(101) 영역 상에만 블루, 레드, 그린 칼라필터(107)를 형성한다. 다시 말해서 OCM층(14)의 상부에는 단위화소의 포토다이오드(101) 영역에 칼라필터 어레이가 형성된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 보호막의 상부에 마이크로 렌즈를 형성하여 마이크로 렌즈의 균일도를 높임으로써, 반도체 기판에 형성된 모든 칼라필터가 동일한 감도를 가질 수 있어 이미지 센서 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
Claims (4)
- 수광소자를 포함한 소정의 소자가 제조된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계와,상기 보호막의 상부에 상기 수광소자로 외부에서 입사되는 광을 집약시키는 마이크로 렌즈를 형성하는 단계와,상기 마이크로 렌즈가 완전히 매립되도록 OCM층을 형성하는 단계와,상기 OCM층 상부의 수광소자 영역에 칼라필터를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 마이크로 렌즈는,상기 보호막의 상부에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 통해 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 OCM층은,포토레지스트, 산화막 또는 질화막인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 OCM층은,10000∼30000의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
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