KR20070064452A - 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는이미지 센서 및 그 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070064452A KR20070064452A KR1020050124917A KR20050124917A KR20070064452A KR 20070064452 A KR20070064452 A KR 20070064452A KR 1020050124917 A KR1020050124917 A KR 1020050124917A KR 20050124917 A KR20050124917 A KR 20050124917A KR 20070064452 A KR20070064452 A KR 20070064452A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light sensing
- sensing photodiode
- photodiode
- image sensor
- blue light
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 28
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 21
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 18
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 24
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 16
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
- H01L27/14645—Colour imagers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices 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
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
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)
- Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)
Abstract
이미지 센서는, 반도체 기판, 컬러 필터 층, 및 마이크로 렌즈들을 포함한다. 반도체 기판은 청색광 감지용 포토 다이오드, 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 적색광 감지용 포토 다이오드를 포함한다. 컬러 필터 층은, 청색광, 녹색광, 및 적색광이 광 전달층을 통해 전달되도록 빛을 필터링하는 컬러 필터들을 포함한다. 마이크로 렌즈들은 청색광 감지용 포토 다이오드, 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 적색광 감지용 포토 다이오드에 각각 대응하고 서로 다른 초점 거리를 가진다. 각각의 마이크로 렌즈들의 초점은, 청색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 녹색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 및 적색광 감지용 포토 다이오드의 표면에 일치하는 것에 의해, 각각의 마이크로 렌즈들은 RGB 채널 각각에 따른 최적의 초점 거리를 가진다.
Description
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 공정(reflow process) 전의 이미지 센서를 부분적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 공정 후의 이미지 센서를 부분적으로 도시한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
2: BPD 3: GPD
4: RPD 13 ~ 15: 초기 마이크로 렌즈 패턴들
16 ~ 18: 마이크로 렌즈들 19: 보상막
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는, RGB 채널 각각에 따른 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이미지 센서(image sensor)는 광학 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환하는 반도체 소자로서, CCD(Charge Coupled Device) 형과 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 형의 2 종류로 분류될 수 있다.
CMOS 이미지 센서는 CCD 이미지 센서에 비해 저전압 동작이 가능하고 소비 전력이 작으며, 표준 CMOS 공정을 사용하고, 집적화에 유리한 장점으로 인해 CCD 이미지 센서를 대체하여 현재 많은 분야에서 사용되고 있다.
일반적으로, CCD 이미지 센서 또는 CMOS 이미지 센서는 마이크로 렌즈를 이용하여 입사되는 빛을 광전 변환 소자인 포토 다이오드(photo diode)에 가능한 많이 입사시킨다. 즉, 마이크로 렌즈를 통하여 집광된 빛은 논리 소자(logic device)에 사용되는 금속 배선 구조 등에서의 그 반사가 최소화되고 포토 다이오드 표면에 집중됨으로써 포토 다이오드의 광 효율을 증가시킨다.
종래의 이미지 센서는, 적색 광을 전달하는 광 경로(즉, 레드 채널(Red channel))와 녹색 광을 전달하는 그린 채널(Green channel)과 청색 광을 전달하는 블루 채널(Blue channel)에 대해서, 모두 동일한 형상(또는 동일한 곡률 반경)의 마이크로 렌즈를 사용한다. 예를 들어, 레드 채널인 R 채널을 통해 전달되는 적색광의 중심 파장은 620(nm)이고, 그린 채널인 G 채널을 통해 전달되는 녹색광의 중심 파장은 540(nm)이며, 블루 채널인 B 채널을 통해 전달되는 청색광의 중심 파장은 450(nm)일 수 있다. 즉, RGB 채널을 통해 각각 전달되는 빛의 파장은 서로 다르 다.
따라서, 빛의 파장을 고려하지 않은 종래의 이미지 센서에서, 각 파장의 빛에 따른 초점은 포토 다이오드 표면에 일치되지 않고 포토 다이오드의 서로 다른 위치에서 생성될 수 있다. 그 결과, RGB 채널의 감도가 저하되는 것에 의해 출력 영상의 퍼짐이 발생할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 각 파장의 빛에 따른(또는 RGB 채널 각각에 따른) 최적의(optimal) 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는 이미지 센서와 그 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이미지 센서는, 청색광 감지용 포토 다이오드, 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 적색광 감지용 포토 다이오드를 포함하는 반도체 기판; 상기 청색광, 상기 녹색광, 및 상기 적색광이 광 전달층을 통해 전달되도록 빛을 필터링하는 컬러 필터들을 포함하는 컬러 필터 층; 및 상기 청색광 감지용 포토 다이오드, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 각각 대응하고 서로 다른 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈들을 구비하며, 상기 각각의 마이크로 렌즈들의 초점은 상기 청색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 및 상기 적색광 감지용 포토 다이오드의 표면에 일치하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서는 상기 마이크로 렌즈들 상에 형성되는 보상막을 더 구비하며, 상기 보상막은 상기 각각의 마이크로 렌즈들 사이에 존재하는 불감대의 면적을 감소시킨다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 청색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 초기 마이크로 렌즈 패턴의 폭이 가장 크고, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 초기 마이크로 렌즈 패턴의 폭이 중간 크기이고, 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 초기 마이크로 렌즈 패턴의 폭이 가장 작다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 초기 마이크로 렌즈 패턴은 한번의 포토 공정에 의해 형성되고, 포토 레지스트 패턴이다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 청색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 가장 크고, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 중간 크기이고, 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 가장 작다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 광 전달층은 적어도 하나의 금속 배선을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, (a) 반도체 기판에, 청색광 감지용 포토 다이오드, 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 적색광 감지용 포토 다이오드를 형성하는 단계; (b) 상기 반도체 기판 상에 광 전달 층을 형성하는 단계; (c) 상기 광 전달층 상에 상기 청색광, 상기 녹색광, 및 상기 적색광이 상기 광 전달층을 통해 전달되도록 빛을 필터링하는 컬러 필터들을 포함하는 컬러 필터 층을 형성하는 단계; (d) 상기 컬러 필터 층 상에 상기 청색광 감지용 포토 다이오드, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 각각 대응하고 서로 다른 폭을 가지는 초기 마이크로 렌즈 패턴들을 형성하는 단계; 및 (e) 상기 초기 마이크로 렌즈 패턴들에 대해 리플로우 공정을 진행하고 상기 초기 마이크로 렌즈 패턴들에 대응하고 서로 다른 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈들을 형성하는 단계를 구비하며, 상기 각각의 마이크로 렌즈들의 초점은 상기 청색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 및 상기 적색광 감지용 포토 다이오드의 표면에 일치하는 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서의 제조 방법은 (f) 상기 마이크로 렌즈들 상에 보상막을 형성하는 단계를 더 구비하며, 상기 보상막은 상기 각각의 마이크로 렌즈들 사이에 존재하는 불감대의 면적을 감소시킨다
이러한 본 발명에 따른 이미지 센서는 RGB 채널을 통해 각각 전달되는 빛의 초점을 포토 다이오드 표면에 일치시킬 수 있는 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하므로, 포토 다이오드의 광 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 RGB 채널 각각에 따른 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 공정(reflow process) 전의 이미지 센서(100)를 부분적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서(100)는, 반도체 기판(silicon substrate)(1), 제1 층간 절연막(inter-layer dielectric)(5), 제1 금속 배선(6), 제2 층간 절연막(7), 제2 금속 배선(8), 제3 층간 절연막(9), 제3 금속 배선(10), 제4 층간 절연막(11), 컬러 필터 층(12), 및 초기 마이크로 렌즈 패턴들(13 ~ 15)을 구비한다.
반도체 기판(1)은, B 채널을 통해 전달되는 청색광을 수광하는 청색광 감지용 포토 다이오드(BPD)(2), G 채널을 통해 전달되는 녹색광을 수광하는 녹색광 감지용 포토 다이오드(GPD)(3), 및 R 채널을 통해 전달되는 적색광을 수광하는 적색광 감지용 포토 다이오드(RPD)(4)를 포함한다. 청색광 감지용 포토 다이오드(BPD)(2), 녹색광 감지용 포토 다이오드(GPD)(3), 및 적색광 감지용 포토 다이오드(RPD)(4) 각각은 PN 접합의 불순물 확산 영역으로서 액티브 영역(또는 활성 영역)이며, 반도체 기판(1)에 다수개 형성된다.
층간 절연막과 금속 배선이 교대로 적층되는 다층 금선 배선 구조로서 광 전달층 역할을 수행하고 금속 배선들(6, 8, 10)을 포함하는 다수개의 층간 절연막들(5, 7, 9, 11)이 반도체 기판(1) 상에 형성된다. 상기 광 전달층은 청색광, 녹색광, 및 적색광을 전달한다.
금속 배선들(6, 8, 10)은 포토 다이오드들(2, 3, 4)의 양측에 배치되고, 광 쉴드(shield)의 역할을 할 수 있다. 도 1에서는 3개의 금속 배선들이 이미지 센서(100)에서 사용되는 경우를 도시하였지만, 본 발명의 다른 실시예에서는 적어도 하나의 금속 배선이 사용될 수도 있다.
컬러 필터 층(12)은 청색광, 녹색광, 및 적색광이 상기 광 전달층을 통해 전달되도록 빛을 필터링(filtering)하는(또는 분리하는) 컬러 필터들을 포함한다. 즉, 컬러 필터 층(12)은 염색된 포토 레지스트(photo resist)를 사용하고, 레드 필터(Red filter), 그린 필터(Green filter), 및 블루 필터(Blue filter)로 구성되는 컬러 필터 어레이(color filter array), 또는 옐로우 필터(Yellow filter), 마젠타 필터(Magenta filter), 및 시안 필터(Cyan filter)로 구성되는 컬러 필터 어레이일 수 있다. 컬러 필터 층(12)에 포함된 블루, 그린, 및 레드 필터들은 청색광 감지용 포토 다이오드(2), 녹색광 감지용 포토 다이오드(3), 및 적색광 감지용 포토 다이오드(4)에 각각 대응한다.
컬러 필터 층(12) 상부에는 청색광 감지용 포토 다이오드(2), 녹색광 감지용 포토 다이오드(3), 및 적색광 감지용 포토 다이오드(4)에 각각 대응하는 마이크로렌즈용 초기 마이크로 렌즈 패턴들(13 ~ 15)이 한번의 포토 공정(photo process) 등을 통해 형성된다. 각각의 초기 마이크로 렌즈 패턴들(13 ~ 15)은 포토 레지스트 패턴(photo resist pattern)으로서 직사각형 형태의 감광막인 것이 바람직하다.
한편, 한번의 포토 공정을 이용하여 포토 레지스트 패턴들(13 ~ 15)이 형성되므로, 포토 레지스트 패턴들의 높이는 서로 동일하다. 반면에, 청색광 감지용 포토 다이오드(2)에 대응하는 포토 레지스트 패턴(13)의 폭이 가장 크고, 녹색광 감 지용 포토 다이오드(3)에 대응하는 포토 레지스트 패턴(14)의 폭이 중간 크기이고, 적색광 감지용 포토 다이오드(4)에 대응하는 포토 레지스트 패턴(15)의 폭이 가장 작다.
리플로우 공정 전의 이미지 센서(100)를 제조하는 방법의 실시예를 설명하면 다음과 같다.
반도체 기판(1)에, 청색광 감지용 포토 다이오드(2), 녹색광 감지용 포토 다이오드(3), 및 청색광 감지용 포토 다이오드(4)가 형성된다.
그 다음에, 제1 층간 절연막(5)이 반도체 기판(1) 상에 형성되고, 제1 층간 절연막(5) 상부에 금속 배선(6)이 형성된다. 이후, 제2 층간 절연막(7), 제2 금속 배선(8), 제3 층간 절연막(9), 제3 금속 배선(10), 및 제4 층간 절연막(11)이 순차적으로 형성된다. 계속하여, 제4 층간 절연막(11) 상부에 컬러 필터 층(12)이 형성된다.
그 다음에, 컬러 필터 층(11) 상에 포토 레지스트가 도포되고, 한 번의 포토 공정 등을 이용하여 포토 다이오드들(2, 3, ,4)에 대응하는 위치에(즉 화소(pixel)에 따른 위치에) 초기 마이크로 렌즈 패턴들인 포토 레지스트 패턴들(13 ~ 15)이 형성된다.
포토 레지스트 패턴들(13 ~ 15) 중에서, 청색광 감지용 포토 다이오드(2)에 대응하는 포토 레지스트 패턴(13)의 폭이 가장 크고, 녹색광 감지용 포토 다이오드(3)에 대응하는 포토 레지스트 패턴(14)의 폭이 중간 크기이고, 적색광 감지용 포토 다이오드(4)에 대응하는 포토 레지스트 패턴(15)의 폭이 가장 작다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 리플로우 공정 후의 이미지 센서(200)를 부분적으로 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 최종적으로 제조된 이미지 센서(200)는, 반도체 기판(1), 제1 층간 절연막(5), 제1 금속 배선(6), 제2 층간 절연막(7), 제2 금속 배선(8), 제3 층간 절연막(9), 제3 금속 배선(10), 제4 층간 절연막(11), 컬러 필터 층(12), 및 마이크로 렌즈들(16 ~ 18)을 구비한다.
도 1에 도시된 이미지 센서(100)의 구성 요소와 동일한 참조 번호를 가진 도 2에 도시된 이미지 센서(200)의 구성 요소에 대한 설명은, 도 1에 도시된 이미지 센서(100)의 구성 요소에 대한 설명과 동일하므로, 본 명세서에서 설명의 편의를 위해 생략된다.
마이크로 렌즈들(16 ~ 18)은 도 1의 포토 레지스트 패턴들(13 ~ 15)에 대해 열적인(thermal) 리플로우 공정(reflow process)(또는 플로우 공정(flow process))을 진행시키는 것에 의해 볼록 렌즈의 형태로 컬러 필터 층(12) 상에 형성된다. 즉, 포토 레지스트 패턴에 열에너지를 가하여 플로우시킴으로써 단위 화소별로 적절한 곡률 반경을 가지는 마이크로 렌즈가 형성된다.
청색광 감지용 포토 다이오드(2)에 대응하는 마이크로 렌즈(16)의 곡률 반경이 가장 크고, 녹색광 감지용 포토 다이오드(3)에 대응하는 마이크로 렌즈(17)의 곡률 반경이 중간 크기이고, 적색광 감지용 포토 다이오드(4)에 대응하는 마이크로 렌즈(18)의 곡률 반경이 가장 작다. 이와 같이 RGB 채널 각각에 따라 포토 레지스트 패턴의 폭을 서로 달리하는 것에 의해 마이크로 렌즈의 곡률 반경을 달리함으로 써, 포토 다이오드에 입사되는 빛이 최대가 되도록 하여 포토 다이오드의 광 효율을 증가시킬 있다.
이를 위해, 본 발명의 이미지 센서(200)는, 상대적으로 장파장인 적색광이 전달되는 R 채널에 대응하는 마이크로 렌즈(18)의 곡률 반경을 작게 하는 것에 의해 적색광의 초점 거리를 상대적으로 짧게 하고, 상대적으로 단파장인 청색광이 전달되는 B 채널에 대응하는 마이크로 렌즈(16)의 곡률 반경을 크게 하는 것에 의해 청색광의 초점 거리를 상대적으로 길게 하고, 중간 파장인 녹색광이 전달되는 G 채널에 대응하는 마이크로 렌즈(17)의 곡률 반경을 중간 크기로 하여 녹색광의 초점 거리를 중간 크기로 한다. 즉, 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 작아질 수록, 빛의 초점 거리도 짧아진다. 이는 파장이 길수록 굴절률(Refractive Index)이 작아지기 때문이다.
따라서, 각각의 마이크로 렌즈들(16 ~ 18)은 도 2에 점선으로 도시된 초점과 같이 각 파장의 빛에 따른(또는 RGB 채널 각각에 따른) 최적의 초점 거리를 가지므로, 포토 다이오드들(2 ~ 4)에 각 파장의 빛의 최대로 입사되어 포토 다이오드들(2 ~ 4)의 광 효율이 증가할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 이미지 센서는 마이크로 렌즈들(16 ~ 18) 상에 형성되는 보상막(19)을 더 구비할 수 있다. 보상막은 두 개의 마이크로 렌즈들 사이에 존재하는 불감대(dead zone)(20)의 면적을 감소시키고, 마이크로 렌즈와 동일한 물질인 포토 레지스트로 형성될 수 있다. 불감대(20)는 빛이 입사되어도 포토 다이오드로 집광되지 않는 영역을 말한다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명에 따른 이미지 센서는 RGB 채널을 통해 각각 전달되는 빛의 초점을 포토 다이오드 표면에 일치시킬 수 있는 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하므로, 포토 다이오드의 광 효율을 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 RGB 채널 각각에 따른 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 형성할 수 있다.
Claims (14)
- 청색광 감지용 포토 다이오드, 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 적색광 감지용 포토 다이오드를 포함하는 반도체 기판;상기 청색광, 상기 녹색광, 및 상기 적색광이 광 전달층을 통해 전달되도록 빛을 필터링하는 컬러 필터들을 포함하는 컬러 필터 층; 및상기 청색광 감지용 포토 다이오드, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 각각 대응하고 서로 다른 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈들을 구비하며,상기 각각의 마이크로 렌즈들의 초점은 상기 청색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 및 상기 적색광 감지용 포토 다이오드의 표면에 일치하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 이미지 센서는상기 마이크로 렌즈들 상에 형성되는 보상막을 더 구비하며, 상기 보상막은 상기 각각의 마이크로 렌즈들 사이에 존재하는 불감대의 면적을 감소하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 청색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 초기 마이크로 렌즈 패턴의 폭이 가장 크고, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 초기 마이크로 렌즈 패턴의 폭이 중간 크기이고, 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 초기 마이크로 렌즈 패턴의 폭이 가장 작은 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제3항에 있어서,상기 초기 마이크로 렌즈 패턴은 한번의 포토 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제3항에 있어서, 상기 초기 마이크로 렌즈 패턴은포토 레지스트 패턴인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서,상기 청색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 가장 크고, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 중간 크기이고, 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 가장 작은 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 광 전달층은적어도 하나의 금속 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
- (a) 반도체 기판에, 청색광 감지용 포토 다이오드, 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 적색광 감지용 포토 다이오드를 형성하는 단계;(b) 상기 반도체 기판 상에 광 전달 층을 형성하는 단계;(c) 상기 광 전달층 상에 상기 청색광, 상기 녹색광, 및 상기 적색광이 상기 광 전달층을 통해 전달되도록 빛을 필터링하는 컬러 필터들을 포함하는 컬러 필터 층을 형성하는 단계;(d) 상기 컬러 필터 층 상에 상기 청색광 감지용 포토 다이오드, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드, 및 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 각각 대응하고 서로 다른 폭을 가지는 초기 마이크로 렌즈 패턴들을 형성하는 단계; 및(e) 상기 초기 마이크로 렌즈 패턴들에 대해 리플로우 공정을 진행하고 상기 초기 마이크로 렌즈 패턴들에 대응하고 서로 다른 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈들을 형성하는 단계를 구비하며,상기 각각의 마이크로 렌즈들의 초점은 상기 청색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드의 표면, 및 상기 적색광 감지용 포토 다이오드의 표면에 일치하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 이미지 센서의 제조 방법은(f) 상기 마이크로 렌즈들 상에 보상막을 형성하는 단계를 더 구비하며, 상기 보상막은 상기 각각의 마이크로 렌즈들 사이에 존재하는 불감대의 면적을 감소하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 초기 마이크로 렌즈 패턴들은 한번의 포토 공정에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 청색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 초기 마이크로 렌즈 패턴의 폭이 가장 크고, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 초기 마이크로 렌즈 패턴의 폭이 중간 크기이고, 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 초기 마이크로 렌즈 패턴의 폭이 가장 작은 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 초기 마이크로 렌즈 패턴은포토 레지스트 패턴인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서,상기 청색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 가장 크고, 상기 녹색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 중간 크기이고, 상기 적색광 감지용 포토 다이오드에 대응하는 마이크로 렌즈의 곡률 반경이 가장 작은 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제8항에 있어서, 상기 광 전달층은적어도 하나의 금속 배선을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050124917A KR20070064452A (ko) | 2005-12-17 | 2005-12-17 | 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는이미지 센서 및 그 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020050124917A KR20070064452A (ko) | 2005-12-17 | 2005-12-17 | 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는이미지 센서 및 그 제조 방법 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070064452A true KR20070064452A (ko) | 2007-06-21 |
Family
ID=38364096
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020050124917A KR20070064452A (ko) | 2005-12-17 | 2005-12-17 | 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는이미지 센서 및 그 제조 방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20070064452A (ko) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100967483B1 (ko) * | 2008-03-13 | 2010-07-07 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법 |
KR101493012B1 (ko) * | 2008-07-14 | 2015-02-16 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서의 제조 방법 |
CN108389872A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-10 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
-
2005
- 2005-12-17 KR KR1020050124917A patent/KR20070064452A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100967483B1 (ko) * | 2008-03-13 | 2010-07-07 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법 |
KR101493012B1 (ko) * | 2008-07-14 | 2015-02-16 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서의 제조 방법 |
CN108389872A (zh) * | 2018-03-16 | 2018-08-10 | 德淮半导体有限公司 | 图像传感器及其制造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5318325B2 (ja) | イメージセンサの製造方法 | |
US7932546B2 (en) | Image sensor having microlenses and high photosensitivity | |
US7522341B2 (en) | Sharing of microlenses among pixels in image sensors | |
KR102178387B1 (ko) | 고체 촬상 소자 및 고체 촬상 소자의 제조 방법, 전자 기기 | |
US8143084B2 (en) | Image sensing device and manufacture method thereof | |
JP5521302B2 (ja) | 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器 | |
KR20060116458A (ko) | 매설된 렌즈를 갖는 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
KR102507474B1 (ko) | 이미지 센서 | |
JP2014232761A (ja) | 固体撮像装置 | |
US20090278220A1 (en) | Image sensor and fabricting method thereof | |
KR20210028808A (ko) | 이미지 센서 및 이를 포함하는 촬상 장치 | |
KR101493012B1 (ko) | 이미지 센서의 제조 방법 | |
US8866947B2 (en) | Double pass back side image sensor systems and methods | |
KR20110095696A (ko) | 씨모스 이미지 센서 | |
KR102472276B1 (ko) | 이미지 센서 | |
KR20070064452A (ko) | 최적의 초점 거리를 가지는 마이크로 렌즈를 포함하는이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
JP2007324321A (ja) | カラーフィルタ、その製造方法、これを用いた固体撮像素子、およびその製造方法 | |
KR20050103772A (ko) | 더블렌즈를 구비한 이미지센서 및 그 제조방법 | |
KR100825810B1 (ko) | 줌 렌즈 용 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
KR101015527B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 그의 제조방법 | |
KR100748327B1 (ko) | 시모스 이미지센서 및 그 제조방법 | |
KR100719344B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
KR20010061341A (ko) | 이미지센서의 제조 방법 | |
KR20060078059A (ko) | 이미지센서의 마이크로 렌즈 및 그 형성 방법 | |
KR20030001098A (ko) | 고체촬상소자의 제조방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |