KR20050051268A - 이미지 센서 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 RELACS(Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink)를 이용하여 마이크로렌즈 사이의 브리지 발생을 방지하면서 마이크로렌즈의 크기를 증가시킬 수 있는 이미지 센서 제조 방법에 관한 것으로, 기판에 STI를 형성한 후 이온주입 공정 등을 거쳐 포토 다이오드를 형성하는 제 1 단계; 전체상부에 절연막을 형성하는 제 2 단계; 전체상부에 제 1 OCL(OverCoating Layer)를 도포하는 제 3 단계; CFA(Color Filter Array)을 코팅하고, 노광 및 현상 공정을 통해 레드(red), 블루(blue), 및 그린(green)으로 형성하는 제 4 단계; CFA에 의해 생긴 단차를 평탄화 하기 위해 제 2 OCL를 도포하는 제 5 단계; 전체상부에 마이크로렌즈 감광막을 도포하고, 마스크 공정을 통해 마이크로렌즈가 형성될 영역에 마이크로렌즈 감광막을 남기고, 제 1 차 플로우 공정을 수행하는 제 6 단계; 및 전체 상부에 RELACS 에이전트(agent)를 도포하고, 베이크 공정 및 현상 공정을 수행한 후에 제 2 차 플로우 공정을 수행하는 제 7 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 이미지 센서 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 RELACS(Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink)를 이용하여 마이크로렌즈 사이의 브리지 발생을 방지하면서 마이크로렌즈의 크기를 증가시킬 수 있는 이미지 센서 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, CCD(charge coupled device)는 각각의 MOS 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 배치되어 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 전송되는 소자이며, CMOS(complementary MOS) 이미지 센서는 제어회로 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 형성하고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 사용하는 소자이다.
이미지 센서를 제조함에 있어서, 이미지 센서의 감광도(photo sensitivity)를 향상시키기 위한 방법 중의 하나가 집광 기술이다. 예컨대, CMOS 이미지 센서는 빛을 감지하는 광감지부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직회로부분으로 구성되어 있기 때문에 광감도를 높이기 위해서는 전체 이미지 센서 면적에서 광감지부분의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있다.
따라서, 광감도를 높이기 위해 광감지부분 이외의 영역으로 입사되는 빛의 경로를 바꿔서 광감지부분으로 모아주는 집광기술이 많이 연구되고 있으며, 그 중 하나가 칼라필터 상에 마이크로렌즈(micro lens)를 형성하는 방법이다.
도 1은 종래 기술에 따른 마이크로렌즈를 포함하는 이미지 센서를 나타낸 단면도이다.
이미지 센서는 기판(1)에 STI(2)를 형성한 후 이온주입 공정 등을 거쳐 포토 다이오드(3)를 형성한다.
이후 트랜지스터 및 배선 등을 형성하기 위해 절연막(4)이 형성된다. 그 상부에 제 1 OCL(OverCoating Layer)(5)를 스핀 코팅한다.
이어서, CFA(Color Filter Array)(6)를 코팅하고, 노광 및 현상 공정을 통해 레드(red), 블루(blue), 및 그린(green)으로 구성한다.
이후에 CFA(6)에 의해 생긴 단차를 평탄화 하기 위해 제 2 OCL(7)을 진행하고, 그 상부에 마이크로렌즈(8)를 형성한다.
CMOS 이미지 센서에서 감광제를 이용한 마이크로렌즈(8)의 광집적 효율을 증가시키기 위해서는 마이크로렌즈(8)를 크게 형성해야 한다.
그러나 플로우 목적으로 트랙의 마이크로 렌즈(8) 물질의 유리 온도 이상에서 베이킹 공정 시 마이크로렌즈(8) 사이에서 브리지가 발생되어 마이크로렌즈(8)를 일정 크기 이상으로 형성할 수 없다.
그에 따라 마이크로렌즈(8) 사이의 공간을 통해 통과하는 빛으로 인한 광집적도 측면에서 손실이 발생하는 문제점이 있다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 마이크로렌즈 사이의 브리지 발생을 방지하면서 마이크로렌즈의 크기를 증가시키는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서 제조 방법은 기판에 STI를 형성한 후 이온주입 공정 등을 거쳐 포토 다이오드를 형성하는 제 1 단계; 상기 전체상부에 절연막을 형성하는 제 2 단계; 상기 전체상부에 제 1 OCL(OverCoating Layer)를 도포하는 제 3 단계; CFA(Color Filter Array)을 코팅하고, 노광 및 현상 공정을 통해 레드(red), 블루(blue), 및 그린(green)으로 형성하는 제 4 단계; 상기 CFA에 의해 생긴 단차를 평탄화 하기 위해 제 2 OCL를 도포하는 제 5 단계; 상기 전체상부에 마이크로렌즈 감광막을 도포하고, 마스크 공정을 통해 상기 마이크로렌즈가 형성될 영역에 마이크로렌즈 감광막을 남기고, 제 1 차 플로우 공정을 수행하는 제 6 단계; 및 상기 전체 상부에 RELACS 에이전트(agent)를 도포하고, 베이크 공정 및 현상 공정을 수행한 후에 제 2 차 플로우 공정을 수행하는 제 7 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 이미지 센서를 제조하는 방법을 나타낸 단면도이다.
먼저, 기판(1)에 STI(2)를 형성한 후 이온주입 공정 등을 거쳐 포토 다이오드(3)를 형성한다.
이후 트랜지스터 및 배선 등을 형성하기 위해 절연막(4)이 형성되고, 그 상부에 제 1 OCL(OverCoating Layer)(5)를 스핀 코팅한다.
이어서, CFA(Color Filter Array)(6)를 코팅하고, 노광 및 현상 공정을 통해 레드(red), 블루(blue), 및 그린(green)으로 구성한다.
이후에 CFA(6)에 의해 생긴 단차를 평탄화 하기 위해 제 2 OCL(7)을 진행하고, 그 상부에 마이크로렌즈(8)를 형성한다.
여기서, 마이크로렌즈(8)는 도 2 내지 도 4에 도시된 공정 단계를 통해 형성된다.
먼저, 마이크로렌즈(8)를 구성하는 물질을 도포하고, 도 2에 도시된 바와 같은 마스크(11)를 사용하는 마스크 공정을 통해 도 3에 도시된 바와 같이 마이크로렌즈(8)가 형성될 영역에 마이크로렌즈 감광막을 남긴다. 이때, 남아있는 마이크로렌즈 감광막(8)은 유리 온도를 고려하여 매우 적은 양의 감광막을 1차로 플로우시키고 도 4에 도시된 바와 같이 그 전체 상부에 RELACS 에이전트(agent)(9)를 도포한다.
RELACS란, T. Toyoshima 등에 의한 논문 '0.1㎛ Level Contact Hole Pattern Formation with KrF Lithography by Resolution Enhancement Lithography Assisted by Chemical Shrink(RELACS)' (IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers)에 의한 IEDM(International Electron Devices Meeting) 98의 논문집 pp. 333∼336)에 기재되어 있는 방법이다.
여기서, RELACS는 수용성 물질로써 코팅 후 베이크 공정을 통해 도 5에 도시된 바와 같이 감광막(8)과의 경계에서 가교반응이 발생한다.
마이크로렌즈의 유리온도보다 낮은 일정한 온도로 가열하는 베이크 공정을 통해 일정하게 가교된 부위(10)는 현상액에 용해되지 않고 가교가 발생하지 않은 부분(9)은 현상액에 제거된다.
이후에 도 6에 도시된 바와 같이 1 차 플로우보다 긴 시간을 갖는 2 차 플로우를 진행하여 남아있는 마이크로렌즈 감광막(8)과 가교에 의해 형성된 부분(10)이 완전한 볼록 렌즈 형태를 갖도록 한다.
여기서, 마이크로렌즈 감광막(8)과 RELACS의 크로스링크 층(crosslinked layer) 부분(10)은 유리온도에서 마이크로렌즈 감광막보다 플로우되는 정도가 작기 때문에 마이크로렌즈 감광막 자체(8)만으로 플로우 시키는 경우보다 브리지 가능성이 줄어든다.
따라서, 마이크로렌즈의 크기를 최대한 증가시킬 수 있기 때문에 포토다이오드(3)로 입사되는 빛의 경로를 최대한 모을 수 있다.
즉, 마이크로렌즈(8) 사이의 영역을 통해 포토다이오드로 가지 못하는 빛의 양을 줄일 수 있기 때문에 광집적도를 향상시킬 수 있다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 이미지 센서는 RELACS를 사용하여 마이크로렌즈 사이의 브리지를 방지하면서 마이크로렌즈의 크기를 최대로 형성할 수 있기 때문에 마이크로렌즈 사이를 통해 통과하는 빛의 양을 줄임으로써 포토다이오드에서 광집적도를 높일 수 있기 때문에 광감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위한 것으로, 당업자라면 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상과 범위를 통해 다양한 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
도 1은 종래 기술에 따른 마이크로렌즈를 포함하는 이미지 센서를 나타낸 단면도.
도 2 내지 도 6은 본 발명에 따른 이미지 센서를 제조하는 방법을 나타낸 단면도.
Claims (3)
- 기판에 STI를 형성한 후 이온주입 공정 등을 거쳐 포토 다이오드를 형성하는 제 1 단계;상기 전체상부에 절연막을 형성하는 제 2 단계;상기 전체상부에 제 1 OCL(OverCoating Layer)를 도포하는 제 3 단계;CFA(Color Filter Array)을 코팅하고, 노광 및 현상 공정을 통해 레드(red), 블루(blue), 및 그린(green)으로 형성하는 제 4 단계;상기 CFA에 의해 생긴 단차를 평탄화 하기 위해 제 2 OCL를 도포하는 제 5 단계;상기 전체상부에 마이크로렌즈 감광막을 도포하고, 마스크 공정을 통해 상기 마이크로렌즈가 형성될 영역에 마이크로렌즈 감광막을 남기고, 제 1 차 플로우 공정을 수행하는 제 6 단계; 및상기 전체 상부에 RELACS 에이전트(agent)를 도포하고, 베이크 공정 및 현상 공정을 수행한 후에 제 2 차 플로우 공정을 수행하는 제 7 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 차 플로우 공정은 상기 제 1 차 플로우 공정보다 더 긴 시간동안 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제 7 단계의 베이크 공정은 마이크로렌즈의 유리온도보다 낮은 소정의 온도로 가열하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
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| KR1020030085029A KR20050051268A (ko) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | 이미지 센서 제조 방법 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR100720514B1 (ko) * | 2005-12-28 | 2007-05-22 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 이미지 센서의 제조방법 |
| CN109616486A (zh) * | 2018-11-23 | 2019-04-12 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
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2003
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