KR20050072350A - 무기물 마이크로 렌즈 제조방법 - Google Patents
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Abstract
이미지 센서의 제조 방법이 개시된다. 개시된 소정의 구조가 형성된 반도체 기판 상에 실리콘이 풍부한 산화막을 형성하는 단계; 마스크로 실리콘이 풍부한 산화막을 패터닝하여 1차 패턴을 형성하는 단계; 상기 1차 패턴 상에 산화막을 증착하는 단계; 상기 산화막을 에치-백 공정을 이용하여 상기 1차 패턴의 상부면이 노출될때 까지 식각을 수행함으로써 스페이서를 갖는 2차 패턴을 얻는 단계를 포함한다. 따라서, 렌즈간의 브리지가 발생하지 않고 충분히 큰 사이즈로 마이크로 렌즈를 형성시키며, 이미지 센서 제품의 광집속 효율이 향상되어 충진율(fill factor)이 증가하므로 이미지 센서 제품에서 가장 중요한 특성인 광감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 반도체 소자의 제조 공정에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 종래의 방법에 의하여 형성된 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래의 이미지 센서는 반도체 기판(12), 반도체 기판(12) 상에 형성된 필드 산화막(16), 필드 산화막(16) 사이에 형성된 포토 다이오드(14), 포토 다이오드(14) 상에 형성된 금속간 절연막(18), 금속간 절연막(18) 상에 형성된 금속 배선(20), 금속 배선(20)을 보호하기 위하여 그 위에 형성된 패시베이션막(22), 그 위에 형성된 컬러 필터(24) 및 그 위에 형성된 마이크로 렌즈(28)을 포함한다.
일반적으로 CMOS 이미지 센서의 컬러 이미지 구현을 위한 세가지 종류의 칼라 필터 형성 공정이 진행되고 평탄화 공정을 진행한 다음 광집속 효율을 증가시키기 위하여 주로 유기물 포토레지스트를 패터닝한 다음 열공정을 진행하여 플로우(flow)시킴으로써 마이크로 렌즈를 형성시킨다.
그러나, 이 방법으로는 유기물 포토레지스트를 패터닝할 때 도 1의 점선으로 표시한 원과 같이 일정 간격을 유지하여야 하며, 그렇지 않을 경우 플로우 시킬때 유기물 포토레지스트가 흘러 서로 붙어버리기 때문에 마이크로 렌즈로서의 기능을 상실하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 유기물 포토레지스트로만 이루어진 마이크로 렌즈는 서로 붙지 않게 하기 위하여 그 크기가 제한을 받으며 그 결롸 광집속 효율이 저하되어 이미지 센서의 광감도 향상에 한계가 있다.
하지만, 마이크로 렌즈의 크기가 크면 클수록 더 많은 빛을 광감지 영역에 모으레 되고 광효율이 좋아지며 이로 인해 이미지 센서의 성능이 향상된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창작된 것으로서, 본 발명의 주목적은 기존의 유기물질의 마이크로 렌즈를 대체하는 무기물 마이크로 렌즈 형성에 관한 발명으로 1차 패턴 형성이후, 2차 스페이서를 형성시켜서 렌즈의 모양을 형성할 수 있는 무기물 마이크로 렌즈 제조방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 소정의 구조가 형성된 반도체 기판 상에 실리콘이 풍부한 산화막을 형성하는 단계; 마스크로 실리콘이 풍부한 산화막을 패터닝하여 1차 패턴을 형성하는 단계; 상기 1차 패턴 상에 산화막을 증착하는 단계; 상기 산화막을 에치-백 공정을 이용하여 상기 1차 패턴의 상부면이 노출될때 까지 식각을 수행함으로써 스페이서를 갖는 2차 패턴을 얻는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무기물 마이크로 렌즈 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 또한 본 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시된 것이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무기물 마이크로 렌즈를 제조하는 방법이다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, 소정의 구조가 형성된 반도체 기판(102) 상에 실리콘이 풍부한 산화막(silicon rich oxide)(104)을 1차 패턴의 형성을 위하여 형성한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 실리콘이 풍부한 산화막(104)의 굴절률은 대략 1.65 정도로 하는 것이 바람직하다. 이어서, 포토레지스트(106)를 소정형상으로 패터닝한 후, 패터닝된 포토레지스트(106)을 실리콘이 풍부한 산화막(104) 상에 형성한다.
그리고 나서, 도 2b에 도시한 바와 같이, 패터닝된 포토레지스트(106)을 마스크로 사용하여 실리콘이 풍부한 산화막을 패터닝하여 1차 패턴(108)을 형성한다. 그리고, 마스크로 사용된 패터닝된 포토레지스트(106)는 제거한다.
이어서, 도 2c에 도시한 바와 같이, 1차 패턴(108) 상에 일반적인 산화막(110)을 증착한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 산화막(110)은 USG, TEOS 계통의 산화막으로서 굴절률을 1.45 정도인 산화막을 형성하는 것이 바람직하다.
다음 단계로, 도 2d에 도시한 바와 같이, 산화막(110)을 에치-백(etch-back) 공정에 1차 패턴(108)의 상부면이 노출될때 까지 식각을 수행함으로써 2차 패턴을 얻는다. 이때, 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 1차 패턴(108)이 에치-백 공정에 의하여 그 표면이 드러나도 내부에 포함된 실리콘 성분의 차이로 인한 식각비 차이가 있기 때문에 그 표면의 변형이 적다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 2차 패턴이 스페이서(112)를 가지게 되며, 이러한 스페이서(112)를 가지는 2차 패턴을 이용하여 마이크로 렌즈를 형성하게 되면, 마이크로 렌즈는 중심에 편평한 구조를 가지고 주변부 부분에서만 곡률을 가지기 때문에 기다란 초점 길이를 요구하는 센서 디바이스 적용에 유리하다는 장점이 있다.
또한, 스페이서(112) 증착으로 인해 렌드 폭의 크기가 커지기 때문에 광집속 면적이 늘어나는 효과가 있다. 그리고, 렌즈와 렌즈사이의 공간은 스페이서(112)의 크기에 의해 결정되는데, 에치-백 공정을 통하여 자유롭게 스페이서(112)의 폭 크기를 제어할 수 있으며, 렌즈간의 브리지를 방지하면서 최대한 렌즈의 크기를 키울 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명은 렌즈간의 브리지가 발생하지 않고 충분히 큰 사이즈로 마이크로 렌즈를 형성시키며, 이미지 센서 제품의 광집속 효율이 향상되어 충진율(fill factor)이 증가하므로 이미지 센서 제품에서 가장 중요한 특성인 광감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 마이크로 렌즈 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무기물 마이크로 렌즈를 제조하는 방법이다.
- 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 -
102 : 반도체 기판 104 : 실리콘이 풍부한 산화막
106 : 마스크 108 : 1차 패턴
110 : 산화막 112 : 스페이서
Claims (4)
- 소정의 구조가 형성된 반도체 기판 상에 실리콘이 풍부한 산화막을 형성하는 단계;마스크로 실리콘이 풍부한 산화막을 패터닝하여 1차 패턴을 형성하는 단계;상기 1차 패턴 상에 산화막을 증착하는 단계;상기 산화막을 에치-백 공정을 이용하여 상기 1차 패턴의 상부면이 노출될때 까지 식각을 수행함으로써 스페이서를 갖는 2차 패턴을 얻는 단계를포함하는 것을 특징으로 하는 무기물 마이크로 렌즈 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 실리콘이 풍부한 산화막의 굴절률은 대략 1.65 정도로 하는 것을 특징으로 하는 무기물 마이크로 렌즈 제조방법.
- 제 1항에 있어서,상기 산화막은 USG, TEOS 계통의 산화막으로서 굴절률을 1.45 정도인 산화막을 형성하는 것을 특징으로 하는 무기물 마이크로 렌즈 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 스페이서의 간격을 조절하여 렌즈간의 브리지를 방지하면서 최대한 렌즈의 크기를 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 무기물 마이크로 렌즈 제조방법.
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