KR20060075765A - 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20060075765A
KR20060075765A KR1020040114658A KR20040114658A KR20060075765A KR 20060075765 A KR20060075765 A KR 20060075765A KR 1020040114658 A KR1020040114658 A KR 1020040114658A KR 20040114658 A KR20040114658 A KR 20040114658A KR 20060075765 A KR20060075765 A KR 20060075765A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
color filter
image sensor
photodiode
layer
semiconductor substrate
Prior art date
Application number
KR1020040114658A
Other languages
English (en)
Other versions
KR100672699B1 (ko
Inventor
김승현
Original Assignee
동부일렉트로닉스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 동부일렉트로닉스 주식회사 filed Critical 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority to KR1020040114658A priority Critical patent/KR100672699B1/ko
Priority to CNA2005100230790A priority patent/CN1819220A/zh
Priority to US11/319,184 priority patent/US7341885B2/en
Publication of KR20060075765A publication Critical patent/KR20060075765A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100672699B1 publication Critical patent/KR100672699B1/ko
Priority to US12/073,806 priority patent/US20080224193A1/en

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14683Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685Process for coatings or optical elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • H01L27/14621Colour filter arrangements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14Devices 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
    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625Optical elements or arrangements associated with the device
    • H01L27/14627Microlenses
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10Semiconductor devices 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; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors

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 평탄화층을 생략함으로써 이미지 센서의 특성을 향상시키도록 한 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 반도체 기판의 표면내에 적어도 하나 이상 형성되어 입사되는 광량에 따른 전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토 다이오드들이 형성된 반도체 기판의 전면에 형성되는 층간 절연층과, 상기 층간절연층상에 상기 포토다이오드와 대응되고 서로 동일한 높이로 형성되는 R,G,B 칼라필터층과, 상기 각 칼라필터층상에 형성되는 마이크로렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
CMOS 이미지 센서, 마이크로 렌즈, 칼라필터, CMP

Description

씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법{CMOS Image Sensor And Methed For Fabricating The Same}
도 1은 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 등가 회로도
도 2는 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소를 나타낸 레이아웃도
도 3은 종래 기술의 씨모스 이미지 센서를 나타낸 단면도
도 4는 본 발명에 의한 씨모스 이미지 센서를 나타낸 단면도
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제 2 실시에에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
30 : 반도체 기판 31 : 포토 다이오드
32 : 층간 절연층 33 : 칼라필터층
34 : 평탄화층 35 : 마이크로렌즈
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 이미지 센서의 특성을 향상시키도록 한 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게, 전하 결합 소자(charge coupled device: CCD)와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)로 구분된다.
상기 전하 결합 소자(charge coupled device: CCD)는 빛의 신호를 전기적 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드(Photo diode; PD)가 매트릭스 형태로 배열되고, 상기 매트릭스 형태로 배열된 각 수직 방향의 포토 다이오드 사이에 형성되어 상기 각 포토 다이오드에서 생성된 전하를 수직방향으로 전송하는 복수개의 수직 방향 전하 전송 영역(Vertical charge coupled device; VCCD)과, 상기 각 수직 방향 전하 전송 영역에 의해 전송된 전하를 수평방향으로 전송하는 수평방향 전하전송영역(Horizontal charge coupled device; HCCD) 및 상기 수평방향으로 전송된 전하를 센싱하여 전기적인 신호를 출력하는 센스 증폭기(Sense Amplifier)를 구비하여 구성된 것이다.
그러나, 이와 같은 CCD는 구동 방식이 복잡하고, 전력 소비가 클 뿐만 아니라, 다단계의 포토 공정이 요구되므로 제조 공정이 복잡한 단점을 갖고 있다.
또한, 상기 전하 결합 소자는 제어회로, 신호처리회로, 아날로그/디지털 변환회로(A/D converter) 등을 전하 결합 소자 칩에 집적시키기가 어려워 제품의 소형화가 곤란한 단점을 갖는다.
최근에는 상기 전하 결합 소자의 단점을 극복하기 위한 차세대 이미지 센서로서 씨모스 이미지 센서가 주목을 받고 있다.
상기 씨모스 이미지 센서는 제어회로 및 신호처리회로 등을 주변회로로 사용하는 씨모스 기술을 이용하여 단위 화소의 수량에 해당하는 모스 트랜지스터들을 반도체 기판에 형성함으로써 상기 모스 트랜지스터들에 의해 각 단위 화소의 출력을 순차적으로 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자이다.
즉, 상기 씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
상기 씨모스 이미지 센서는 씨모스 제조 기술을 이용하므로 적은 전력 소모, 적은 포토공정 스텝에 따른 단순한 제조공정 등과 같은 장점을 갖는다.
또한, 상기 씨모스 이미지 센서는 제어회로, 신호처리회로, 아날로그/디지털 변환회로 등을 씨모스 이미지 센서 칩에 집적시킬 수가 있으므로 제품의 소형화가 용이하다는 장점을 갖고 있다.
따라서, 상기 씨모스 이미지 센서는 현재 디지털 정지 카메라(digital still camera), 디지털 비디오 카메라 등과 같은 다양한 응용 부분에 널리 사용되고 있다.
한편, CMOS 이미지 센서는 트랜지스터의 개수에 따라 3T형, 4T형, 5T형 등으로 구분된다. 3T형은 1개의 포토다이오드와 3개의 트랜지스터로 구성되며, 4T형은 1개의 포토다이오드와 4개의 트랜지스터로 구성된다. 상기 3T형 CMOS 이미지 센서 의 단위화소에 대한 등가회로 및 레이아웃(lay-out)을 살펴보면 다음과 같다.
도 1은 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 등가 회로도이고, 도 2는 일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소를 나타낸 레이아웃도이다.
일반적인 3T형 씨모스 이미지 센서의 단위 화소는, 도 1에 도시된 바와 같이, 1개의 포토다이오드(PD; Photo Diode)와 3개의 nMOS 트랜지스터(T1, T2, T3)로 구성된다. 상기 포토다이오드(PD)의 캐소드는 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)의 드레인 및 제 2 nMOS 트랜지스터(T2)의 게이트에 접속되어 있다.
그리고, 상기 제 1, 제 2 nMOS 트랜지스터(T1, T2)의 소오스는 모두 기준 전압(VR)이 공급되는 전원선에 접속되어 있고, 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)의 게이트는 리셋신호(RST)가 공급되는 리셋선에 접속되어 있다.
또한, 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 소오스는 상기 제 2 nMOS 트랜지스터의 드레인에 접속되고, 상기 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 드레인은 신호선을 통하여 판독회로(도면에는 도시되지 않음)에 접속되고, 상기 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)의 게이트는 선택 신호(SLCT)가 공급되는 열 선택선에 접속되어 있다.
따라서, 상기 제 1 nMOS 트랜지스터(T1)는 리셋 트랜지스터(Rx)로 칭하고, 제 2 nMOS 트랜지스터(T2)는 드라이브 트랜지스터(Dx), 제 3 nMOS 트랜지스터(T3)는 선택 트랜지스터(Sx)로 칭한다.
일반적인 3T형 CMOS 이미지 센서의 단위 화소는, 도 2에 도시한 바와 같이, 액티브 영역(10)이 정의되어 액티브 영역(10) 중 폭이 넓은 부분에 1개의 포토다이오드(20)가 형성되고, 상기 나머지 부분의 액티브 영역(10)에 각각 오버랩되는 3개 의 트랜지스터의 게이트 전극(120, 130, 140)이 형성된다.
즉, 상기 게이트 전극(120)에 의해 리셋 트랜지스터(Rx)가 형성되고, 상기 게이트 전극(130)에 의해 드라이브 트랜지스터(Dx)가 형성되며, 상기 게이트 전극(140)에 의해 선택 트랜지스터(Sx)가 형성된다.
여기서, 상기 각 트랜지스터의 액티브 영역(10)에는 각 게이트 전극(120, 130, 140) 하측부를 제외한 부분에 불순물 이온이 주입되어 각 트랜지스터의 소오스/드레인 영역이 형성된다.
따라서, 상기 리셋 트랜지스터(Rx)와 상기 드라이브 트랜지스터(Dx) 사이의 소오스/드레인 영역에는 전원전압(Vdd)이 인가되고, 상기 셀렉트 트랜지스터(Sx) 일측의 소오스/드레인 영역은 판독회로(도면에는 도시되지 않음)에 접속된다.
상기에서 설명한 각 게이트 전극(120, 130, 140)들은, 도면에는 도시되지 않았지만, 각 신호 라인에 연결되고, 상기 각 신호 라인들은 일측 끝단에 패드를 구비하여 외부의 구동회로에 연결된다.
이하에서 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 씨모스 이미지 센서에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 3은 종래 기술의 씨모스 이미지 센서의 마이크로 렌즈 구성도이다.
종래 기술의 씨모스 이미지 센서는 도 3에서와 같이, 반도체 기판(10)의 표면내에 적어도 하나 이상 형성되어 입사되는 광량에 따른 전하를 생성하는 포토 다이오드(11) 영역들과, 상기 포토 다이오드(11) 영역들을 포함하는 전면에 형성되는 층간 절연층(12)과, 상기 층간 절연층(12)상에 형성되는 제 1 평탄화층(13)과, 상 기 제 1 평탄화층(13)상에 형성되어 각각 특정의 파장대의 빛을 통과시키는 R,G,B의 칼라 필터층(14)과, 상기 칼라 필터층(14)을 포함한 전면에 형성되는 제 2 평탄화층(15)과, 상기 제 2 평탄화층(15)상에 일정 곡률을 갖는 볼록 형태로 구성되어 대응하는 칼라 필터층(14)을 투과하여 포토 다이오드(11) 영역으로 빛을 집속하는 마이크로렌즈(16)로 구성된다.
그리고 도면에 도시하지 않았지만, 층간 절연층내에는 포토 다이오드(11) 영역의 이외의 부분으로 빛이 입사되는 것을 방지하기 위한 차광층(Optical Shielding Layer)이 구성된다.
그리고 광을 감지하기 위한 소자로 포토 다이오드 형태가 아니고, 포토 게이트 형태로 구성되는 것도 가능하다.
여기서, 상기 마이크로렌즈(16)는 집속된 빛의 초점 등의 여러 가지를 고려하여 곡률 및 형성 높이 등이 결정되는데, 폴리머 계열의 수지가 주로 사용되고, 증착, 노광 및 현상에 의한 패터닝 그리고 리플로우 등의 공정으로 형성된다.
즉, 단위 화소의 크기와 위치, 모양, 그리고 광감지 소자의 두께, 그리고 차광층의 높이, 위치, 크기 등에 의해 결정되는 최적의 크기와 두께 그리고 곡률 반경으로 형성되어야 한다.
이때 노광 조건에 따라 패턴 프로파일(profile)의 모양이 변화한다. 예를 들면 반도체 기판의 박막 조건에 따라 프로세스 진행 조건이 변화한다. 따라서 마이크로렌즈도 변화한다. 현실적으로 패턴 형성 조건이 매우 불안정한 경향이 있으며 결과적으로 광의 집속 효율이 떨어진다.
이와 같이 종래 기술의 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)를 제조하기 위한 공정에서 광의 집속 효율을 높이기 위하여 형성되는 마이크로 렌즈(16)는 이미지 센서의 특성을 좌우하는 중요한 인자이다.
상기 마이크로렌즈(16)는 자연광이 조사될 때 파장에 따라 각각의 칼라 필터층(14)을 통하여 포토 다이오드(11) 영역에 보다 많은 양의 광이 집속되도록 하는 역할을 한다.
이미지 센서로 입사된 빛은 마이크로렌즈(16)에 의해 집속되어 칼라 필터층(14)을 통해 필터링된 광은 칼라 필터층(14)의 하단에 대응되어 구성되는 포토 다이오드(11)에 입사된다.
이때, 차광층은 입사된 광이 다른 경로로 벗어나지 않도록 하는 역할을 한다.
한편, 상기 각 칼라필터층(14)은 서로 다른 단차를 가지고 있기 때문에 평탄화 공정을 위해 상기 평탄화층(15)을 형성하고 있다.
따라서, 도 3에서와 같이, 마이크로렌즈(16)를 통해 수광된 빛이 통과해야 할 거리(a)는 평탄화층(15)에 의해 멀어지게 된다.
그러나 이와 같은 종래 기술의 CMOS 이미지 센서에 있어서 다음과 같은 문제가 있다.
즉, 마이크로렌즈를 통하여 가시광선을 수광하고, 이렇게 들어온 빛이 포토다이오드로 잘 도달하느냐에 따라 성능을 좌우하게 된다. 그러나, 평탄화층으로 인해 마이크로렌즈를 통해 입사된 빛의 감도가 떨어지게 되므로 이미지 센서의 성능 이 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제를 해결하기 위한 것으로, 평탄화층을 생략함으로써 이미지 센서의 특성을 향상시키도록 한 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서는 반도체 기판의 표면내에 적어도 하나 이상 형성되어 입사되는 광량에 따른 전하를 생성하는 포토다이오드와, 상기 포토 다이오드들이 형성된 반도체 기판의 전면에 형성되는 층간 절연층과, 상기 층간절연층상에 상기 포토다이오드와 대응되고 서로 동일한 높이로 형성되는 R,G,B 칼라필터층과, 상기 각 칼라필터층상에 형성되는 마이크로렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 1 실시예에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법은 반도체 기판의 표면내에 적어도 하나 이상의 포토다이오드들을 형성하는 단계와, 상기 각 포토다이오드를 포함한 반도체 기판의 전면에 층간 절연층을 형성하는 단계와, 상기 층간절연층상에 R,G,B의 칼라필터층을 각각 형성하는 단계와, 상기 각 칼라필터층을 포함한 반도체 기판의 전면에 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화층의 전면에 평탄화 공정을 실시하여 상기 평탄화층을 연마함과 동시에 상기 각 칼라필터층을 선택적으로 연마하여 상기 각 칼라필터층의 높낮이가 동일하도록 평탄화하는 단계와, 상기 각 칼라필터층상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법은 반도체 기판의 표면내에 적어도 하나 이상의 포토다이오드들을 형성하는 단계와, 상기 각 포토다이오드를 포함한 반도체 기판의 전면에 층간 절연층을 형성하는 단계와, 상기 층간절연층상에 R,G,B의 칼라필터층을 각각 형성하는 단계와, 상기 각 칼라필터층에 평탄화 공정을 실시하여 상기 각 칼라필터층을 선택적으로 연마하여 각 칼라필터층의 높낮이가 동일하도록 평탄화하는 단계와, 상기 각 칼라필터층상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부됨 도면을 참고하여 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 의한 씨모스 이미지 센서를 나타낸 단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(30)의 표면내에 적어도 하나 이상 형성되어 입사되는 광량에 따른 전하를 생성하는 포토 다이오드(31) 영역들과, 상기 포토 다이오드(31)들이 형성된 반도체 기판(30)의 전면에 형성되는 층간 절연층(32)과, 상기 층간절연층(32)상에 상기 포토다이오드(31) 영역과 대응되고 서로 동일한 높이로 형성되는 R,G,B 칼라필터층(33)과, 상기 각 칼라필터층(33)과 대응되게 상기 각 칼라필터층(33)상에 형성되는 마이크로렌즈(35)를 포함하여 구성된다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(30)의 표면내에 일정한 간격을 갖는 복수개의 포토다이오드(31)를 형성하고, 상기 포토다이오드(31)를 포함한 반도체 기판(30)의 전면에 층간 절연층(32)을 형성한다.
여기서, 상기 층간 절연층(32)은 다층으로 형성될 수도 있고, 도시되지 않았지만, 하나의 층간 절연층 형성후에 포토 다이오드(31) 영역 이외의 부분으로 빛이 입사되는 것을 막기 위한 차광층을 형성 한 후에 다시 층간 절연층이 형성된다.
한편, 상기 층간 절연층(32)은 USG(Undoped Silicate Glass)과 같은 옥사이드를 사용한다.
이어, 상기 층간 절연층(32)상에 청색, 적색, 녹색의 레지스트층을 각각 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 진행하여 각각의 파장대별로 빛을 필터링하는 칼라필터층(33)을 형성한다.
이때 상기 각 칼라필터층(33)은 서로 다른 포토 및 식각 공정을 통해 형성되기 때문에 서로 높낮이 다른 단차를 가지고 있다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 상기 각 칼라필터층(33)을 포함한 반도체 기판(30)의 전면에 평탄화층(34)을 형성한다.
도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 평탄화층(34)의 전면에 CMP 또는 에치백 공정을 실시하여 상기 평탄화층(34)을 연마함과 동시에 하부의 각 칼라필터층(33)을 선택적으로 연마하여 높낮이가 동일하도록 평탄화한다.
도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 평탄화가 진행된 칼라필터층(33)상에 마이크로렌즈 형성용 물질층을 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 상기 물질층을 패터닝하여 마이크로렌즈 패턴을 형성한다.
여기서, 상기 마이크로렌즈 형성용 물질층으로, 레지스트 또는 TEOS와 같은 산화막을 사용할 수도 있다.
이어, 상기 마이크로렌즈 패턴을 리플로우시키어 마이크로렌즈(35)를 형성한다.
여기서, 상기 리플로우 공정은 핫 플레이트(hot plate)를 이용하거나 퍼니스(furnace)를 이용할 수 있다. 이때 수축 가열하는 방법에 따라 마이크로렌즈(35)의 곡률이 달라지는데 이 곡률에 따라서 집속 효율도 달라지게 된다.
이어, 상기 마이크로렌즈(35)에 자외선을 조사하여 경화한다. 여기서, 상기 마이크로렌즈(35)에 자외선을 조사하여 경화함으로써 상기 마이크로렌즈(35)는 최적의 곡률 반경을 유지할 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 씨모스 이미지 센서의 제조방법을 나타낸 공정 단면도이다.
도 6a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(40)의 표면내에 일정한 간격을 갖는 복수개의 포토다이오드(41)를 형성하고, 상기 포토다이오드(41)를 포함한 반도체 기판(40)의 전면에 층간 절연층(42)을 형성한다.
여기서, 상기 층간 절연층(42)은 다층으로 형성될 수도 있고, 도시되지 않았지만, 하나의 층간 절연층 형성후에 포토 다이오드(41) 영역 이외의 부분으로 빛이 입사되는 것을 막기 위한 차광층을 형성 한 후에 다시 층간 절연층이 형성된다.
한편, 상기 층간 절연층(42)은 USG(Undoped Silicate Glass)과 같은 옥사이드를 사용한다.
이어, 상기 층간 절연층(42)상에 청색, 적색, 녹색의 레지스트층을 각각 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 진행하여 각각의 파장대별로 빛을 필터링하는 칼라필터층(43)을 형성한다.
이때 상기 각 칼라필터층(43)은 서로 다른 포토 및 식각 공정을 통해 형성되기 때문에 서로 높낮이 다른 단차를 가지고 있다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 각 칼라필터층(43)의 전면에 CMP 또는 에치백 공정을 실시하여 상기 각 칼라필터층(43)을 선택적으로 연마하여 높낮이가 동일하도록 평탄화한다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 평탄화가 진행된 칼라필터층(43)상에 마이크로렌즈 형성용 물질층을 도포한 후, 노광 및 현상 공정으로 상기 물질층을 패터닝하여 마이크로렌즈 패턴을 형성한다.
여기서, 상기 마이크로렌즈 형성용 물질층으로, 레지스트 또는 TEOS와 같은 산화막을 사용할 수도 있다.
이어, 상기 마이크로렌즈 패턴을 리플로우시키어 마이크로렌즈(44)를 형성한다.
여기서, 상기 리플로우 공정은 핫 플레이트(hot plate)를 이용하거나 퍼니스(furnace)를 이용할 수 있다. 이때 수축 가열하는 방법에 따라 마이크로렌즈(44)의 곡률이 달라지는데 이 곡률에 따라서 집속 효율도 달라지게 된다.
이어, 상기 마이크로렌즈(44)에 자외선을 조사하여 경화한다. 여기서, 상기 마이크로렌즈(44)에 자외선을 조사하여 경화함으로써 상기 마이크로렌즈(35)는 최 적의 곡률 반경을 유지할 수 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술 사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 실시예에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의하여 정해져야 한다.
이와 같은 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 칼라필터층과 마이크로렌즈 사이에 평탄화층을 제거함으로써 마이크로레즈를 통해 포토다이오드까지 입사되는 빛을 통과거리를 단축하여 이미지 센서의 특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 반도체 기판의 표면내에 적어도 하나 이상 형성되어 입사되는 광량에 따른 전하를 생성하는 포토다이오드와,
    상기 포토 다이오드들이 형성된 반도체 기판의 전면에 형성되는 층간 절연층과,
    상기 층간절연층상에 상기 포토다이오드와 대응되고 서로 동일한 높이로 형성되는 R,G,B 칼라필터층과,
    상기 각 칼라필터층상에 형성되는 마이크로렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서.
  2. 반도체 기판의 표면내에 적어도 하나 이상의 포토다이오드들을 형성하는 단계;
    상기 각 포토다이오드를 포함한 반도체 기판의 전면에 층간 절연층을 형성하는 단계;
    상기 층간절연층상에 R,G,B의 칼라필터층을 각각 형성하는 단계;
    상기 각 칼라필터층을 포함한 반도체 기판의 전면에 평탄화층을 형성하는 단계;
    상기 평탄화층의 전면에 평탄화 공정을 실시하여 상기 평탄화층을 연마함과 동시에 상기 각 칼라필터층을 선택적으로 연마하여 상기 각 칼라필터층의 높낮이가 동일하도록 평탄화하는 단계;
    상기 각 칼라필터층상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈에 자외선을 조사하여 경화하는 단계를 더 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.
  4. 반도체 기판의 표면내에 적어도 하나 이상의 포토다이오드들을 형성하는 단계;
    상기 각 포토다이오드를 포함한 반도체 기판의 전면에 층간 절연층을 형성하는 단계;
    상기 층간절연층상에 R,G,B의 칼라필터층을 각각 형성하는 단계;
    상기 각 칼라필터층에 평탄화 공정을 실시하여 상기 각 칼라필터층을 선택적으로 연마하여 각 칼라필터층의 높낮이가 동일하도록 평탄화하는 단계;
    상기 각 칼라필터층상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 씨모스 이미지 센서의 제조방법.
KR1020040114658A 2004-12-29 2004-12-29 씨모스 이미지 센서의 제조방법 KR100672699B1 (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040114658A KR100672699B1 (ko) 2004-12-29 2004-12-29 씨모스 이미지 센서의 제조방법
CNA2005100230790A CN1819220A (zh) 2004-12-29 2005-12-26 Cmos图像传感器及其制造方法
US11/319,184 US7341885B2 (en) 2004-12-29 2005-12-28 CMOS image sensor and method for fabricating the same
US12/073,806 US20080224193A1 (en) 2004-12-29 2008-03-10 CMOS image sensor and method for fabricating the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040114658A KR100672699B1 (ko) 2004-12-29 2004-12-29 씨모스 이미지 센서의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20060075765A true KR20060075765A (ko) 2006-07-04
KR100672699B1 KR100672699B1 (ko) 2007-01-22

Family

ID=36610415

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040114658A KR100672699B1 (ko) 2004-12-29 2004-12-29 씨모스 이미지 센서의 제조방법

Country Status (3)

Country Link
US (2) US7341885B2 (ko)
KR (1) KR100672699B1 (ko)
CN (1) CN1819220A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100780246B1 (ko) * 2006-09-26 2007-11-27 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 제조방법

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100640531B1 (ko) * 2004-08-20 2006-10-30 동부일렉트로닉스 주식회사 자기 정렬 이미지 센서 제조방법
KR100649022B1 (ko) * 2004-11-09 2006-11-28 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서의 제조방법
KR100595601B1 (ko) * 2004-12-14 2006-07-05 동부일렉트로닉스 주식회사 씨모스 이미지 센서 제조방법
US7799491B2 (en) * 2006-04-07 2010-09-21 Aptina Imaging Corp. Color filter array and imaging device containing such color filter array and method of fabrication
JP2007294525A (ja) * 2006-04-21 2007-11-08 Fujifilm Corp 固体撮像素子の製造方法
KR100766248B1 (ko) * 2006-07-12 2007-10-12 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 소자 및 이의 제조 방법
US8071416B2 (en) * 2006-08-17 2011-12-06 Micron Technology, Inc. Method of forming a uniform color filter array
KR20080028155A (ko) * 2006-09-26 2008-03-31 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100832710B1 (ko) * 2006-12-07 2008-05-28 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 및 이의 제조 방법
KR20080060484A (ko) * 2006-12-27 2008-07-02 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100854243B1 (ko) * 2006-12-27 2008-08-25 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 제조방법
KR100802304B1 (ko) * 2006-12-27 2008-02-11 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 및 그 제조방법
US20080164551A1 (en) * 2006-12-28 2008-07-10 Young-Je Yun Image sensor
KR100835439B1 (ko) 2006-12-28 2008-06-04 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 및 그의 제조방법
KR20080062825A (ko) * 2006-12-29 2008-07-03 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 제조방법
KR100891075B1 (ko) 2006-12-29 2009-03-31 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서의 제조방법
US20080204580A1 (en) * 2007-02-28 2008-08-28 Micron Technology, Inc. Method, apparatus and system providing imaging device with color filter array
KR100873275B1 (ko) * 2007-03-19 2008-12-11 매그나칩 반도체 유한회사 이미지센서의 제조 방법
KR20080103632A (ko) * 2007-05-25 2008-11-28 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
US8077230B2 (en) * 2008-06-18 2011-12-13 Aptina Imaging Corporation Methods and apparatus for reducing color material related defects in imagers
US8400537B2 (en) * 2008-11-13 2013-03-19 Omnivision Technologies, Inc. Image sensors having gratings for color separation
US8264377B2 (en) 2009-03-02 2012-09-11 Griffith Gregory M Aircraft collision avoidance system
JP2011077410A (ja) * 2009-09-30 2011-04-14 Toshiba Corp 固体撮像装置
EP3258493B1 (en) 2016-06-16 2021-01-27 ams AG System-on-chip camera with integrated light sensor(s) and method of producing a system-on-chip camera
US10192916B2 (en) * 2017-06-08 2019-01-29 Visera Technologies Company Limited Methods of fabricating solid-state imaging devices having flat microlenses
CN108364966B (zh) * 2018-02-06 2021-03-02 德淮半导体有限公司 图像传感器及其形成方法
WO2019164898A1 (en) 2018-02-20 2019-08-29 Intelligent Cleaning Equipment Holdings Co. Ltd. Tracking device, system for tracking objects, and associated method of use
KR102687972B1 (ko) 2019-06-21 2024-07-25 삼성전자주식회사 이미지 센서
US11682313B2 (en) 2021-03-17 2023-06-20 Gregory M. Griffith Sensor assembly for use in association with aircraft collision avoidance system and method of using the same
US20230411540A1 (en) * 2022-06-16 2023-12-21 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited Semiconductor device and method of making
CN117238941B (zh) * 2023-11-15 2024-02-20 合肥晶合集成电路股份有限公司 背照式图像传感器及其制备方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303252A (ja) * 1997-04-28 1998-11-13 Nec Kansai Ltd 半導体装置
US6297071B1 (en) * 1998-07-22 2001-10-02 Eastman Kodak Company Method of making planar image sensor color filter arrays
KR20010061343A (ko) * 1999-12-28 2001-07-07 박종섭 이미지센서 제조 방법
JP3840058B2 (ja) * 2000-04-07 2006-11-01 キヤノン株式会社 マイクロレンズ、固体撮像装置及びそれらの製造方法
KR100602368B1 (ko) * 2000-10-31 2006-07-14 매그나칩 반도체 유한회사 광차단막을 이용한 이미지 센서의 평탄화 방법
KR100793563B1 (ko) * 2001-06-30 2008-01-14 매그나칩 반도체 유한회사 시모스 이미지센서 제조방법
US6590239B2 (en) * 2001-07-30 2003-07-08 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Color filter image array optoelectronic microelectronic fabrication with a planarizing layer formed upon a concave surfaced color filter region
KR20030039713A (ko) * 2001-11-14 2003-05-22 주식회사 하이닉스반도체 이미지센서 및 그 제조 방법
US6632700B1 (en) * 2002-04-30 2003-10-14 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method to form a color image sensor cell while protecting the bonding pad structure from damage
US6979588B2 (en) * 2003-01-29 2005-12-27 Hynix Semiconductor Inc. Method for manufacturing CMOS image sensor having microlens therein with high photosensitivity
JP3709873B2 (ja) * 2003-02-19 2005-10-26 ソニー株式会社 固体撮像装置及び撮像カメラ
JP4383959B2 (ja) * 2003-05-28 2009-12-16 キヤノン株式会社 光電変換装置およびその製造方法
US6818934B1 (en) * 2003-06-24 2004-11-16 Omnivision International Holding Ltd Image sensor having micro-lens array separated with trench structures and method of making
KR100538149B1 (ko) * 2003-12-27 2005-12-21 동부아남반도체 주식회사 이미지 센서
US7180044B2 (en) * 2004-12-03 2007-02-20 United Microelectronics Corp. Image sensor device with color filters and manufacturing method thereof
KR100891075B1 (ko) * 2006-12-29 2009-03-31 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서의 제조방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100780246B1 (ko) * 2006-09-26 2007-11-27 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
US7341885B2 (en) 2008-03-11
KR100672699B1 (ko) 2007-01-22
US20060138500A1 (en) 2006-06-29
CN1819220A (zh) 2006-08-16
US20080224193A1 (en) 2008-09-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100672699B1 (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조방법
KR100672687B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100710210B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100731128B1 (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조방법
KR100649034B1 (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조방법
KR100720457B1 (ko) 이미지 센서 및 이의 제조 방법
US8013370B2 (en) Solid-state imaging device
JP2006140483A (ja) Cmosイメージセンサ及びその製造方法
KR100698097B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100832710B1 (ko) 이미지 센서 및 이의 제조 방법
KR100720509B1 (ko) 이미지 센서 및 이의 제조 방법
KR100731130B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
JP3992714B2 (ja) Cmosイメージセンサー及びその製造方法
KR100801850B1 (ko) 이미지 센서 및 이의 제조 방법
KR100672671B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100672690B1 (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조방법
KR100752162B1 (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조 방법
KR100660329B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100672678B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100782779B1 (ko) 이미지 센서의 제조 방법
KR100658921B1 (ko) 칼라필터 형성 이전에 평탄화 공정을 생략할 수 있는 cmos 이미지 센서 제조 방법
KR100720469B1 (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조방법
KR100731123B1 (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조방법
KR100872289B1 (ko) 수광특성을 향상시킨 시모스 이미지센서 및 그 제조방법
KR20020048707A (ko) 광집속 기능을 갖는 칼라필터를 구비하는 이미지 센서 및그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121217

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131217

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141217

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151208

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171219

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181226

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191217

Year of fee payment: 14