KR20080060946A - Image sensor and method of manufacturing image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an image sensor according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1에 도시된 포토 다이오드 화소의 평면도이다. FIG. 2 is a plan view of the photodiode pixel illustrated in FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시된 포토 다이오드 구조물을 반도체 기판 상에 형성한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the photodiode structure shown in FIG. 1 formed on a semiconductor substrate.
도 4는 도 3에 도시된 포토 다이오드 구조물 상에 광 차단층을 도포하고, 이광 차단층을 노광하는 것을 도시한 단면도이다. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating coating a light blocking layer on the photodiode structure shown in FIG. 3 and exposing the light blocking layer.
도 5는 도 3에 도시된 포토 다이오드 구조물 상에 광 차단 패턴이 형성된 것을 도시한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a light blocking pattern formed on the photodiode structure shown in FIG. 3.
도 6은 도 5에 도시된 광 차단 패턴의 상부에 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 포토레지스트 필름을 도포한 후 노광하는 것을 나타낸 단면도이다. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating exposure after coating a photoresist film for forming a microlens on the light blocking pattern illustrated in FIG. 5.
도 7은 도 5에 도시된 광 차단 패턴들 사이에 포토레지스트 패턴이 형성된 것을 도시한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a photoresist pattern formed between the light blocking patterns illustrated in FIG. 5.
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.
도 9는 도 8에 도시된 포토 다이오드 구조물을 반도체 기판 상에 형성한 단면도이다.9 is a cross-sectional view of the photodiode structure shown in FIG. 8 formed on a semiconductor substrate.
도 10은 도 9에 도시된 포토 다이오드 구조물 상에 베리어층을 형성한 단면도이다. FIG. 10 is a cross-sectional view of a barrier layer formed on the photodiode structure shown in FIG. 9.
도 11은 도 10에 도시된 베리어층의 상부에 광 차단층을 도포한 단면도이다. FIG. 11 is a cross-sectional view of applying a light blocking layer on the barrier layer illustrated in FIG. 10.
도 12는 도 11에 도시된 광 차단층을 패터닝하여 베리어층에 광 차단 패턴을 형성한 단면도이다.12 is a cross-sectional view of patterning the light blocking layer shown in FIG. 11 to form a light blocking pattern on the barrier layer.
도 13은 도 12에 도시된 광 차단 패턴의 상부에 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 포토레지스트 필름을 도포한 후 노광하는 것을 나타낸 단면도이다. FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating exposure after coating a photoresist film for forming a microlens on the light blocking pattern illustrated in FIG. 12.
도 14는 도 12에 도시된 광 차단 패턴들 사이에 포토레지스트 패턴이 형성된 것을 도시한 단면도이다.FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a photoresist pattern formed between the light blocking patterns illustrated in FIG. 12.
본 발명은 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이미지의 질을 향상시킨 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor and a method for manufacturing the image sensor. More specifically, the present invention relates to an image sensor and a method of manufacturing the image sensor to improve the quality of the image.
일반적으로, 이미지 센서는 광학적 영상을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로 정의된다. 종래 이미지 센서는 전하 결합 소자(CCD), 씨모스 이미지 센서(CMOS image Sensor) 등이 대표적이다.In general, an image sensor is defined as a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. Conventional image sensors are typically a charge coupled device (CCD), CMOS image sensor (CMOS image sensor) and the like.
일반적인 이미지 센서의 제조 방법은 반도체 기판상에 트랜지스터들 및 트랜지스터들에 전기적으로 연결되는 포토 다이오드를 형성하고, 트랜지스터 및 포토 다이오드 상에 절연막 구조물 및 배선을 형성한 후 절연막 구조물 상에 레드, 그린 및 블루로 이루어진 컬러필터를 형성한다. 여기서, 절연막 구조물의 상부면에 형성된 레드, 그린 및 블루 컬러필터의 두께가 서로 다를 경우 컬러필터의 상부면에 감광성 물질을 도포하여 평탄화층을 형성하고, 평탄화층의 상부면에 포토 레지스트 필름을 도포하고 리플로우 공정을 진행하여 각각의 컬러필터들과 대응되는 부분에 포토 다이오드로 집광된 광을 제공하는 마이크로 렌즈를 형성한다.A general method of manufacturing an image sensor is to form transistors and photodiodes electrically connected to the transistors on a semiconductor substrate, form insulating film structures and wirings on the transistors and photodiodes, and then red, green, and blue on the insulating film structure. To form a color filter consisting of. Here, when the thicknesses of the red, green, and blue color filters formed on the upper surface of the insulating film structure are different from each other, a photosensitive material is coated on the upper surface of the color filter to form a planarization layer, and a photoresist film is applied on the upper surface of the planarization layer. Then, a reflow process is performed to form a microlens that provides light condensed with a photodiode in portions corresponding to the respective color filters.
그러나, 이미지 센서에서는 마이크로 렌즈를 형성할 경우 마이크로 렌즈들 사이에 갭이 발생되고, 갭은 포커싱되지 않은 빛을 포토 다이오드 쪽으로 통과시켜 포토 다이오드에서 빛을 센싱할 때 포커싱된 빛과 함께 갭을 통해 유입된 빛도 함께 센싱함으로써 포도 다이오드의 이미지 질을 저하시키는 문제점이 있다.However, in the image sensor, when a microlens is formed, a gap is generated between the microlenses, and the gap is passed through the gap together with the focused light when sensing the light at the photodiode by passing unfocused light toward the photodiode. There is also a problem of deteriorating the image quality of the grape diode by sensing the light.
여기서, 평탄화층의 상부면에 도포된 포토 레지스트 필름을 리플로우하고, 리플로우된 포토 레지스트 필름을 경화(bake)시키는 공정에서 마이크로 렌즈들 사이에 발생되는 갭의 크기를 0.3㎛이하로 줄이거나 완전히 제거할 수 있다. 그러나, 마이크로 렌즈들 사이에 발생되는 갭을 0.3㎛이하로 줄일 경우 베이크 공정에서 이웃하는 마이크로 렌즈들이 서로 붙는 불량이 빈번히 발생된다. 이로 인해 마이크로 렌즈의 프로파일(profile)이 저하되고, 포토 다이오드의 이미지 질 또한 저하되는 문제점이 있다.Here, in the process of reflowing the photoresist film applied on the upper surface of the planarization layer and baking the reflowed photoresist film, the size of the gap generated between the microlenses is reduced to 0.3 μm or less or completely. Can be removed. However, when the gap generated between the micro lenses is reduced to 0.3 μm or less, defects in which neighboring micro lenses adhere to each other frequently occur in the baking process. As a result, the profile of the microlens is degraded, and the image quality of the photodiode is also degraded.
따라서, 종래의 이미지 센서에서는 마이크로 렌즈들 사이에 0.3㎛ 정도의 갭이 발생된다.Therefore, in the conventional image sensor, a gap of about 0.3 μm is generated between the micro lenses.
본 발명은 이와 같은 종래 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 마이크로 렌즈들 사이에 갭을 제거하여 포토 다이오드의 이미지 질을 향상시킨 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법을 제공함에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an image sensor and a method of manufacturing the image sensor, which improve the image quality of a photodiode by eliminating gaps between microlenses.
이와 같은 본 발명의 목적을 구현하기 위한 이미지 센서는 반도체 기판의 화소 영역에 형성되며, 입사된 광에 의하여 전기적 신호를 발생하는 포토 다이오드 구조물, 상기 포토 다이오드 구조물 상에 배치된 마이크로 렌즈들 및 상기 포토 다이오드 구조물 중 상기 마이크로 렌즈들 사이에 배치되는 광 차단 패턴를 포함한다. An image sensor for realizing the object of the present invention is formed in the pixel region of the semiconductor substrate, the photodiode structure for generating an electrical signal by the incident light, the micro lenses disposed on the photodiode structure and the photo It includes a light blocking pattern disposed between the micro lenses of the diode structure.
또한, 이미지 센서는 반도체 기판의 화소 영역에 형성되며, 입사된 광에 의하여 전기적 신호를 발생하는 포토 다이오드 구조물, 포토 다이오드 구조물 상에 배치된 베리어층, 상기 베리어층의 상부면에 배치된 마이크로 렌즈들 및 상기 베리어층의 상부면 중 상기 마이크로 렌즈들 사이에 배치되는 광 차단 패턴를 포함한다. In addition, the image sensor is formed in the pixel region of the semiconductor substrate, the photodiode structure for generating an electrical signal by the incident light, the barrier layer disposed on the photodiode structure, the microlenses disposed on the upper surface of the barrier layer And a light blocking pattern disposed between the micro lenses of the upper surface of the barrier layer.
또한, 본 발명의 목적을 구현하기 위한 이미지 센서의 제조 방법은 반도체 기판의 화소 영역에 입사된 광에 의하여 전기적 신호를 발생하는 포토 다이오드 구조물을 형성하는 단계, 상기 포토 다이오드 구조물의 상부면에 제 1포토레지스트 필름을 도포하고, 상기 제 1포토레지스트 필름을 패터닝하여 상기 화소 영역들 사이에 광 차단 패턴을 형성하는 단계, 상기 광 차단 패턴 상에 상기 광 차단 패턴을 덮도록 제 2포토레지스트 필름을 도포하고, 상기 제 2포토레지스트 필름을 패터닝 하고 열처리하여 상기 광 차단 패턴들 사이에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.In addition, a method of manufacturing an image sensor for realizing the object of the present invention comprises the steps of forming a photodiode structure for generating an electrical signal by light incident on a pixel region of a semiconductor substrate, the first surface on the upper surface of the photodiode structure Applying a photoresist film and patterning the first photoresist film to form a light blocking pattern between the pixel regions; and applying a second photoresist film to cover the light blocking pattern on the light blocking pattern. And patterning and heat treating the second photoresist film to form a micro lens between the light blocking patterns.
또한, 이미지 센서의 제조 방법은 반도체 기판의 화소 영역에 입사된 광에 의하여 전기적 신호를 발생하는 포토 다이오드 구조물을 형성하는 단계, 상기 포토 다이오드 구조물의 상부면 전체를 덮는 평탄화층을 형성하는 단계, 상기 평탄화층의 상부면에 베리어층을 형성하는 단계, 상기 평탄화층의 상부면에 금속박막을 증착하고, 상기 금속 박막을 패터닝하여 상기 화소 영역들 사이에 광 차단 패턴을 형성하는 단계, 상기 광 차단 패턴 상에 상기 광 차단 패턴을 덮도록 포토레지스트 필름을 도포하고, 상기 포토레지스트 필름을 패터닝하고 열처리하여 상기 광 차단 패턴들 사이에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.In addition, a method of manufacturing an image sensor may include forming a photodiode structure for generating an electrical signal by light incident on a pixel area of a semiconductor substrate, forming a planarization layer covering an entire upper surface of the photodiode structure, Forming a barrier layer on an upper surface of the planarization layer, depositing a metal thin film on the upper surface of the planarization layer, and patterning the metal thin film to form a light blocking pattern between the pixel regions, and the light blocking pattern Applying a photoresist film to cover the light blocking pattern on the substrate, and patterning and heat treating the photoresist film to form a microlens between the light blocking patterns.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서 및이미지 센서의 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양한 다른 형태로 구현할 수 있을 것이다.Hereinafter, an image sensor and a method of manufacturing the image sensor according to embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments, which are common in the art. Those skilled in the art will be able to implement the invention in various other forms without departing from the spirit of the invention.
실시예Example 1 One
이미지 센서Image sensor
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an image sensor according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 이미지 센서(200)는 포토 다이오드 구조 물(100), 광 차단 패턴(150) 및 마이크로 렌즈(160)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the
포토 다이오드 구조물(100)은 반도체 기판(10) 상에 형성되는 것으로, 입사된 광에 의하여 전기적 신호를 발생시킨다. 이러한, 포토 다이오드 구조물(100)은 다시 반도체 기판(10)의 상부면 중 화소 영역에 형성되는 포토 다이오드 화소(110), 포토 다이오드 화소(110) 상에 형성되는 층간 절연막(120), 층간 절연막(120) 상에 형성된 컬러필터(130) 및 컬러필터를 덮는 평탄화층(140)을 포함한다.The
도 2는 도 1에 도시된 포토 다이오드 화소의 평면도이다. FIG. 2 is a plan view of the photodiode pixel illustrated in FIG. 1.
도 2를 참조하여 포토 다이오드 화소(110)를 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The
포토 다이오드 화소(110)는 광의 광량을 감지하는 포토 다이오드(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax)를 포함한다.The
포토 다이오드(PD)에는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx) 및 리셋 트랜지스터(Rx)가 직렬로 접속된다. 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 소오스는 포토 다이오드(PD)와 접속하고, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인은 리셋 트랜지스터(Sx)의 소오스와 접속한다. 리셋 트랜지스터(Sx)의 드레인에는 전원 전압(Vdd)이 인가된다.The transfer transistor Tx and the reset transistor Rx are connected in series to the photodiode PD. The source of the transfer transistor Tx is connected to the photodiode PD, and the drain of the transfer transistor Tx is connected to the source of the reset transistor Sx. A power supply voltage Vdd is applied to the drain of the reset transistor Sx.
트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인은 부유 확산층(FD, floating diffusion) 역할을 한다. 부유 확산층(FD)은 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 게이트에 접속된다. 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax)는 직렬로 접속된다. 즉, 셀렉트 트 랜지스터(Sx)의 소오스와 억세스 트랜지스터(Ax)의 드레인은 서로 접속한다. 억세스 트랜지스터(Ax)의 드레인 및 리셋 트랜지스터(Rx)의 소오스에는 전원 전압(Vdd)이 인가된다. 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 드레인은 출력단(Out)에 해당하고, 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 게이트에는 선택 신호(Row)가 인가된다.The drain of the transfer transistor Tx serves as a floating diffusion (FD). The floating diffusion layer FD is connected to the gate of the select transistor Sx. The select transistor Sx and the access transistor Ax are connected in series. That is, the source of the select transistor Sx and the drain of the access transistor Ax are connected to each other. A power supply voltage Vdd is applied to the drain of the access transistor Ax and the source of the reset transistor Rx. The drain of the select transistor Sx corresponds to the output terminal Out, and the select signal Row is applied to the gate of the select transistor Sx.
다시 도 1을 참조하면, 층간 절연막(120)은 다층으로 이루어진 배선을 절연하는데, 배선은 포토 다이오드(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax) 등을 상호 전기적으로 연결하여 구동 신호를 제공 또는 광량에 대응하는 신호를 출력한다. 따라서, 층간 절연막(120)은 서로 다른 층에 배치된 배선들을 덮어 이들을 절연시킨다.Referring back to FIG. 1, the
한편, 컬러필터(130)는 층간 절연막(130)의 상부면 중 각각의 포토 다이오드 화소(110)에 대응하여 형성되어 특정 색만을 통과시키고 나머지 색들은 차단한다. 이러한 기능을 갖는 컬러필터(130)는 블루 파장대의 가시광선만 통과시키는 블루 컬러필터(132), 그린 파장대의 가시광선만 통과시키는 그린 컬러필터(134) 및 레드 파장의 가시광선만 통과시키는 레드 컬러필터(134)를 포함한다.Meanwhile, the
일예로, 블루, 그린, 레드 컬러필터(132, 134, 136)가 통과시키는 파장대에 근접한 다른 파장대의 가시광선이 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)로 통과하여 색이 혼합되는 것을 방지하기 위해 각 컬러필터들(132, 134, 136)의 두께, 즉 층간 절연막(120)의 상부면으로부터 각 컬러필터(132, 134, 136)들의 상부면까지의 두께는 도 1에 도시된 바와 같이 서로 다르게 형성할 수 있다.For example, visible rays of different wavelengths close to the wavelength bands passed by the blue, green, and
도시되지는 않았지만 이와 다르게, 광 손실을 방지하고 포토 다이오드 화소 로 정확히 광을 포커싱하기 위해서 층간 절연막의 상부면으로부터 각 컬러필터들의 상부면까지 측정된 각 컬러필터들의 두께는 모두 동일할 수 있다.Alternatively, although not shown, the thicknesses of the respective color filters measured from the upper surface of the interlayer insulating film to the upper surface of the respective color filters may be the same in order to prevent light loss and to accurately focus the light to the photodiode pixel.
평탄화층(140)은 컬러필터(130)의 상부면에 형성되는데, 일반적으로, 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 두께가 서로 다를 때 형성하여, 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 단차를 완화시키거나 단차를 완전히 없앤다.The
상술한 바와 같이 블루, 그린 및 레드 컬러필터의 두께가 서로 동일할 경우에는 마이크로 렌즈로부터 전달되는 광의 손실을 최소화시키고 마이크로 렌즈의 촛점이 포토 다이오드 화소에 정확하게 포커싱되도록 평탄화층을 형성하지 않는 것이 바람직하다.As described above, when the thicknesses of the blue, green, and red color filters are the same, it is preferable not to form the planarization layer so as to minimize the loss of light transmitted from the microlens and to focus the microlens accurately on the photodiode pixel. .
마이크로 렌즈(160)는 광을 각각의 포토 다이오드 화소(110)로 정확히 포커싱하여 전달하는 것으로, 평탄화층(140)의 상부면 중 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)와 대응하여 반구 형상으로 형성된다.The
바람직하게, 마이크로 렌즈(160)는 광에 노출된 부분의 크로스 링크가 끊어지는 포지티브 타입의 포토레지스트 물질로 형성된다.Preferably, the
광 차단 패턴(150)은 평탄화층(140)의 상부면 중 마이크로 렌즈(160)들 사이 즉, 블루 컬러필터(132)와 그린 컬러필터(134)의 경계, 그린 컬러필터(134)와 레드 컬러필터(136)의 경계 및 레드 컬러필터(136)와 블루 컬러필터(132)의 경계와 대응되는 부분에 형성된다. 이와 같이 형성된 광 차단 패턴(150)은 마이크로 렌즈(160)들 사이에 발생될 수 있는 갭을 완전히 제거하거나, 갭 사이즈를 0.1㎛이하로 감소 시켜 마이크로 렌즈(160)들 사이로 새어나가는 광을 흡수하거나 반사하여 광을 차단한다. 뿐만 아니라 마이크로 렌즈(160)를 형성하는 공정에서 각각의 마이크로 렌즈(160)의 형상을 잡아주는 클램프 역할을 하여 서로 인접한 마이크로 렌즈(160)들이 서로 붙는 것을 방지한다.The
바람직하게, 광 차단 패턴(150)은 마이크로 렌즈(160)를 형성하는 포지티브 타입의 포토레지스트 물질과 반대로 광에 노출된 부분에 크로스 링크(cross-link)가 형성되는 네거티브 타입의 포토레지스트 물질로 형성된다.Preferably, the
광 차단 패턴(150)의 상부면으로부터 하부면까지의 두께는 3000Å이다.The thickness from the top surface to the bottom surface of the
이미지 센서의 제조 방법Manufacturing Method of Image Sensor
도 1 내지 도 7은 본 발명의 제 1실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 도시한 평면도 및 단면도이다.1 to 7 are plan views and cross-sectional views showing a manufacturing method of an image sensor according to a first embodiment of the present invention.
도 3은 도 1에 도시된 포토 다이오드 구조물을 반도체 기판 상에 형성한 단면도이다.3 is a cross-sectional view of the photodiode structure shown in FIG. 1 formed on a semiconductor substrate.
도 3을 참조하면, 포토 다이오드 구조물(100)를 제조하기 위해서, 먼저, 반도체 기판(10)상에는 포토 다이오드 화소(110)를 형성한다. 도면에서 포토 다이오드 화소(110)는 비록 3개만 도시되어 있지만, 반도체 기판(10) 상에는 해상도에 대응하여 다수개의 포토 다이오드 화소(110)들이 배치될 수 있다. Referring to FIG. 3, in order to manufacture the
도 2를 참조하면, 포토 다이오드 화소(110)는 광의 광량을 감지하는 포토 다이오드(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 셀렉트 트랜지스 터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax)를 포함한다. Referring to FIG. 2, the
포토 다이오드(PD)에는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx) 및 리셋 트랜지스터(Rx)가 직렬로 접속된다. 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 소오스는 포토 다이오드(PD)와 접속되고, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인은 리셋 트랜지스터(Rx)의 소오스와 접속된다. 리셋 트랜지스터(Rx)의 드레인에는 전원 전압(Vdd)이 인가된다.The transfer transistor Tx and the reset transistor Rx are connected in series to the photodiode PD. The source of the transfer transistor Tx is connected to the photodiode PD, and the drain of the transfer transistor Tx is connected to the source of the reset transistor Rx. A power supply voltage Vdd is applied to the drain of the reset transistor Rx.
트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인은 부유 확산층(FD, floating diffusion) 역할을 한다. 부유 확산층(FD)은 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 게이트에 접속된다. 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax)는 직렬로 접속된다. 즉, 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 소오스와 억세스 트랜지스터(Ax)의 드레인이 서로 접속된다. 억세스 트랜지스터(Ax)의 드레인 및 리셋 트랜지스터(Rx)의 소오스에는 전원 전압(Vdd)이 인가된다. 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 드레인은 출력단(Out)에 해당하고, 셀렉트 트랜지스터(Sx)의 게이트에는 선택 신호(Row)가 인가된다.The drain of the transfer transistor Tx serves as a floating diffusion (FD). The floating diffusion layer FD is connected to the gate of the select transistor Sx. The select transistor Sx and the access transistor Ax are connected in series. That is, the source of the select transistor Sx and the drain of the access transistor Ax are connected to each other. A power supply voltage Vdd is applied to the drain of the access transistor Ax and the source of the reset transistor Rx. The drain of the select transistor Sx corresponds to the output terminal Out, and the select signal Row is applied to the gate of the select transistor Sx.
상술한 구조를 갖는 포토 다이오드 화소(110)가 형성되면, 다이오드 화소(110)를 덮는 층간 절연막(120)을 반도체 기판(10) 상에 형성한다.When the
이어, 층간 절연막(120)의 상부면에 컬러필터(130)를 형성하는데, 각 컬러필터(130)는 각 포토 다이오드 화소(110)에 대응하여 형성된다. 본 실시예에서, 컬러필터(130)는 블루 컬러필터(132), 그린 컬러필터(134) 및 레드 컬러필터(136)로 이루어진다. Subsequently, a
블루, 그린 및 레드 컬러필터(130)는 각 컬러필터 색과 대응되는 안료 및/또는 염료를 포함하는 감광물질을 층간 절연막(120) 상에 도포하고, 이들을 사진-식 각 방식으로 패터닝 하여 형성할 수 있다.The blue, green, and
본 실시예에서, 층간 절연막의 표면으로부터 측정된 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)들은 두께는 서로 다를 수 있다. 이와 다르게, 최상층 층간 절연막의 표면으로부터 측정된 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)들의 두께는 모두 동일할 수 있다. In the present embodiment, the blue, green, and
컬러필터(130)를 형성한 후, 컬러필터(130) 상에는 평탄화층(140)이 형성되어 포토 다이오드 구조물(100)이 형성된다. 본 실시예에서, 평탄화층(140)은 특히 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 두께가 서로 다를 때 이들의 단차를 완화시키기 위해서 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 두께가 서로 다를 때 형성하는 것이 바람직하다.After the
도 4는 도 3에 도시된 포토 다이오드 구조물 상에 광 차단층을 도포하고, 이광 차단층을 노광하는 것을 도시한 단면도이다. FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating coating a light blocking layer on the photodiode structure shown in FIG. 3 and exposing the light blocking layer.
도 4를 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 포토 다이오드 구조물(100)이 형성된 후, 포토 다이오드 구조물(100) 중 평탄화층(140)의 상부면에 광 차단 물질을 도포하여 광 차단층(150a)을 형성한다.Referring to FIG. 4, after the
바람직하게, 광 차단 물질은 광에 노출된 부분에 크로스 링크(cross-link)가 형성되는 네거티브 타입의 포토레지스트 물질로 형성된다. 광 차단층(150a)의 상부면으로부터 하부면까지의 두께는 3000Å이다.Preferably, the light blocking material is formed of a negative type photoresist material in which cross-links are formed in portions exposed to light. The thickness from the top surface to the bottom surface of the
광 차단층(150a)이 형성되면, 광 차단층(150a)의 상부에 노광 마스크(300), 예를 들어 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 경계 부분과 대응하여 광이 통과되도록 클리어 톤으로 처리된 노광 마스크(300)를 배치하고, 광 차단층(150a)을 노광한 후 광 차단층(150a)을 현상한다. When the
도 5는 도 3에 도시된 포토 다이오드 구조물 상에 광 차단 패턴이 형성된 것을 도시한 단면도이다.FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a light blocking pattern formed on the photodiode structure shown in FIG. 3.
광 차단층(150a)이 현상되면, 광 차단층(150a) 중 광과 반응하여 크로스 링크가 형성된 부분만 광 차단층(150a)이 남고 나머지 부분은 제거되어 도 5에 도시된 바와 같이 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 경계와 대응되는 부분에 광 차단 패턴(150)이 형성된다.When the
도 6은 도 5에 도시된 광 차단 패턴의 상부에 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 포토레지스트 필름을 도포한 후 노광하는 것을 나타낸 단면도이다. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating exposure after coating a photoresist film for forming a microlens on the light blocking pattern illustrated in FIG. 5.
도 6를 참조하면, 광 차단 패턴(150)이 형성된 후, 광 차단 패턴(150)을 덮는 포토레지스트 필름(160a)을 형성한다.Referring to FIG. 6, after the
바람직하게, 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 포토레지스트 필름(160a)은 광 차단 패턴(150)을 형성한 네거티브 타입의 포토레지스트 물질과 반대로 광에 노출된 부분만 크로스 링크(cross-link)가 끊어지는 포지티브 타입의 포토레지스트 물질로 형성된다. 포토레지스트 필름(160a)의 두께는 광 차단 패턴(150)을 완전히 덮을 수 있도록 광 차단 패턴(150)의 두께보다 더 두껍게 형성하는데, 포토레지스트 필름(160a)의 상부면에서 하부면까지의 두께는 4000Å이다.Preferably, the
마이크로 렌즈를 형성하기 위한 포토레지스트 필름(160a)이 형성되면, 포토레지스트 필름(160a)의 상부에 노광 마스크(300), 즉, 광 차단층을 노광하는데 사 용한 노광 마스크(300)를 배치한 후 포토레지스트 필름(160a)을 노광하고, 노광된 포토레지스트 필름(160a)을 현상한다. When the
도 7은 도 5에 도시된 광 차단 패턴들 사이에 포토레지스트 패턴이 형성된 것을 도시한 단면도이다.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a photoresist pattern formed between the light blocking patterns illustrated in FIG. 5.
포토레지스트 필름(160a)이 현상되면, 포토레지스트 필름(160a) 중 광과 반응하여 크로스 링크가 끊어진 부분만 제거되고 나머지 부분, 즉 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)와 대응되는 부분은 남아 도 7에 도시된 바와 같이 광 차단 패턴(150)들 사이에 포토레지스트 패턴(160b)이 형성된다. When the
도 1을 참조하면, 포토레지스트 패턴(160b)이 형성된 후, 포토레지스트 패턴(160b)이 녹는 온도에서 포토레지스트 패턴(160b)을 열처리하는 리플로우 공정을 진행하면, 광 차단 패턴(150)들 사이에 반구 형상의 마이크로 렌즈(160)가 형성된다.Referring to FIG. 1, after the
본 발명의 실시예 1에서와 같이 마이크로 렌즈(160)를 형성하기 전에 각 컬러필터(132, 134, 136)들의 경계와 대응되는 부분에 광 차단 패턴(150)을 형성하면, 마이크로 렌즈(160)들 사이에 발생되는 갭을 완전히 제거하거나, 갭 사이즈를 0.1㎛이하로 감소시켜 마이크로 렌즈(160)들 사이로 새어나가는 광을 흡수하거나 반사하여 광을 차단한다. 또한 리플로우 공정에서 각각의 마이크로 렌즈(160)의 형상을 잡아주는 클램프 역할을 하여 서로 인접한 마이크로 렌즈(160)들이 서로 붙는 것을 방지한다.If the
실시예Example 2 2
이미지 센서Image sensor
도 8은 본 발명의 제 2실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.8 is a cross-sectional view of an image sensor according to a second embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 본 발명에 의한 이미지 센서(400)는 포토 다이오드 구조물(100), 베리어층(barrier;200), 광 차단 패턴(210) 및 마이크로 렌즈(220)를 포함한다.Referring to FIG. 8, the
포토 다이오드 구조물(100)은 반도체 기판(10) 상에 형성되는 것으로, 입사된 광에 의하여 전기적 신호를 발생시킨다. 이러한, 포토 다이오드 구조물(100)은 다시 반도체 기판(10)의 상부면 중 화소 영역에 형성되는 포토 다이오드 화소(110), 포토 다이오드 화소(110) 상에 형성되는 층간 절연막(120), 층간 절연막(120) 상에 형성된 컬러필터(130) 및 컬러필터를 덮는 평탄화층(140)을 포함한다.The
포토 다이오드 화소(110)는 광의 광량을 감지하는 포토 다이오드(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax)를 포함한다. 상술한 바와 같이 포토 다이오드 화소(110)를 구성하는 각 구성 요소들은 실시예 1의 이미지 센서에서 설명한 포토 다이오드 화소(110)의 구성 요소와 동일하므로 더 이상의 상세한 설명은 생략하기로 한다. The
층간 절연막(120)은 다층으로 이루어진 배선을 절연하는데, 배선은 포토 다이오드(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 셀렉트 트랜지스터(Sx) 및 억세스 트랜지스터(Ax) 등을 상호 전기적으로 연결하여 구동 신호를 제 공 또는 광량에 대응하는 신호를 출력한다. 따라서, 층간 절연막(120)은 서로 다른 층에 배치된 배선들을 덮어 이들을 절연시킨다.The interlayer insulating
한편, 컬러필터(130)는 층간 절연막(130)의 상부면 중 각각의 포토 다이오드 화소(110)에 대응하여 형성되어 특정 색만을 통과시키고 나머지 색들은 차단한다. 이러한 기능을 갖는 컬러필터(130)는 블루 파장대의 가시광선만 통과시키는 블루 컬러필터(132), 그린 파장대의 가시광선만 통과시키는 그린 컬러필터(134) 및 레드 파장의 가시광선만 통과시키는 레드 컬러필터(134)를 포함한다.Meanwhile, the
일예로, 블루, 그린, 레드 컬러필터(132, 134, 136)가 통과시키는 파장대에 근접한 다른 파장대의 가시광선이 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)로 통과하여 색이 혼합되는 것을 방지하기 위해 각 컬러필터들(132, 134, 136)의 두께, 즉 층간 절연막(120)의 상부면으로부터 각 컬러필터(132, 134, 136)들의 상부면까지의 두께는 도 8에 도시된 바와 같이 서로 다르게 형성할 수 있다.For example, visible rays of different wavelengths close to the wavelength bands passed by the blue, green, and
도시되지는 않았지만 이와 다르게, 광 손실을 방지하고 포토 다이오드 화소로 정확히 광을 포커싱하기 위해서 층간 절연막의 상부면으로부터 각 컬러필터들의 상부면까지 측정된 각 컬러필터들의 두께는 모두 동일할 수 있다.Alternatively, although not shown, the thicknesses of the respective color filters measured from the upper surface of the interlayer insulating film to the upper surface of the respective color filters may be all the same in order to prevent light loss and to accurately focus light to the photodiode pixel.
평탄화층(140)은 컬러필터(130)의 상부면에 형성되는데, 일반적으로, 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 두께가 서로 다를 때 형성하여, 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 단차를 완화시키거나 단차를 완전히 없앤다.The
상술한 바와 같이 블루, 그린 및 레드 컬러필터의 두께가 서로 동일할 경우 에는 마이크로 렌즈로부터 전달되는 광의 손실을 최소화시키고 마이크로 렌즈의 촛점이 포토 다이오드 화소에 정확하게 포커싱되도록 평탄화층을 형성하지 않는 것이 바람직하다.As described above, when the thicknesses of the blue, green, and red color filters are the same, it is preferable not to form the planarization layer so as to minimize the loss of light transmitted from the microlens and to focus the microlens accurately on the photodiode pixel. .
베리어층(200)은 평탄화층(140)의 상부면에 배치되어 광 차단 패턴(210) 및 마이크로 렌즈(220)를 형성하는 공정에서 발생될 수 있는 하부층, 즉 포토 다이오드 구조물(100)의 손상을 방지한다. The
베리어층(200)과 마이크로 렌즈(220)의 계면 사이에서 발생되는 광 굴절률 차이를 최소화시키기 위해서 베리어층(200)을 가능한 얇게 형성해야 하는데, 베리어층(200)을 너무 얇게 형성할 경우 포토 다이오드 구조물(100)의 손상을 방지할 수 없기 때문에 베리어층(200)은 1000Å 정도의 두께를 갖는다.In order to minimize the difference in optical refractive index generated between the
바람직하게, 베리어층(200)은 실리콘 산화물질, 예를 들어 SiO2로 형성된다. Preferably, the
마이크로 렌즈(220)는 광을 각각의 포토 다이오드 화소(110)로 정확히 포커싱하여 전달하는 것으로, 평탄화층(140)의 상부면 중 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)와 대응하여 반구 형상으로 형성된다.The
바람직하게, 마이크로 렌즈(220)는 광에 노출된 부분의 크로스 링크가 끊어지는 포지티브 타입의 포토레지스트 물질로 형성되며, 마이크로 렌즈의 상부면 중 가장 높은 부분에서 마이크로 렌즈의 하부면까지의 두께는 3500Å이다.Preferably, the
광 차단 패턴(210)은 평탄화층(140)의 상부면 중 마이크로 렌즈(220)들 사이 즉, 블루 컬러필터(132)와 그린 컬러필터(134)의 경계, 그린 컬러필터(134)와 레드 컬러필터(136)의 경계 및 레드 컬러필터(136)와 블루 컬러필터(132)의 경계와 대응 되는 부분에 형성된다. 이와 같이 형성된 광 차단 패턴(210)은 마이크로 렌즈(220)들 사이에 발생될 수 있는 갭을 완전히 제거하거나, 갭 사이즈를 0.1㎛이하로 감소시켜 마이크로 렌즈(220) 사이로 새어나가는 광을 흡수하거나 반사하여 광을 차단한다. 뿐만 아니라 마이크로 렌즈(220)를 형성하는 공정에서 각각의 마이크로 렌즈(220)의 형상을 잡아주는 클램프 역할을 하여 서로 인접한 마이크로 렌즈(220)들이 서로 붙는 것을 방지한다.The
바람직하게, 광 차단 패턴(210)은 광을 반사 및/또는 흡수하는 금속물질로 형성하는데, 바람직하게, 광 차단 패턴(210)은 TiN으로 형성된다.Preferably, the
광 차단 패턴(150)의 상부면으로부터 하부면까지의 두께는 2000Å이다.The thickness from the top surface to the bottom surface of the
이미지 센서의 제조 방법Manufacturing Method of Image Sensor
도 8 내지 도 14는 본 발명의 제 2실시예에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 도시한 평면도 및 단면도이다.8 to 14 are plan views and cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the image sensor according to the second embodiment of the present invention.
도 9는 도 8에 도시된 포토 다이오드 구조물을 반도체 기판 상에 형성한 단면도이다.9 is a cross-sectional view of the photodiode structure shown in FIG. 8 formed on a semiconductor substrate.
도 9를 참조하면, 포토 다이오드 구조물(100)를 제조하기 위해서, 먼저, 반도체 기판(10)상에는 포토 다이오드 화소(110)를 형성한다. 도면에서 포토 다이오드 화소(110)는 비록 3개만 도시되어 있지만, 반도체 기판(10) 상에는 해상도에 대응하여 다수개의 포토 다이오드 화소(110)들이 배치될 수 있다. 본 발명의 실시예 2에 의한 포토 다이오드 화소(110)의 형성 방법은 실시예 1의 이미지 센서의 제조 방법에서 설명한 포토 다이오드 화소(110)의 형성 방법과 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. Referring to FIG. 9, in order to manufacture the
반도체 기판(10) 상에 포토 다이오드 화소(110)가 형성되면, 다이오드 화소(110)를 덮는 층간 절연막(120)을 형성한다. When the
이어, 층간 절연막(120)의 상부면에 컬러필터(130)를 형성하는데, 각 컬러필터(130)는 각 포토 다이오드 화소(110)에 대응하여 형성된다. 본 실시예에서, 컬러필터(130)는 블루 컬러필터(132), 그린 컬러필터(134) 및 레드 컬러필터(136)로 이루어진다. Subsequently, a
블루, 그린 및 레드 컬러필터(130)는 각 컬러필터 색과 대응되는 안료 및/또는 염료를 포함하는 감광물질을 층간 절연막(120) 상에 도포하고, 이들을 사진-식각 방식으로 패터닝 하여 형성할 수 있다.The blue, green, and
본 실시예에서, 층간 절연막의 표면으로부터 측정된 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)들은 두께는 서로 다를 수 있다. 이와 다르게, 최상층 층간 절연막의 표면으로부터 측정된 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)들의 두께는 모두 동일할 수 있다. In the present embodiment, the blue, green, and
컬러필터(130)를 형성한 후, 컬러필터(130) 상에는 평탄화층(140)이 형성되어 포토 다이오드 구조물(100)이 형성된다. 본 실시예에서, 평탄화층(140)은 특히 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 두께가 서로 다를 때 이들의 단차를 완화시키기 위해서 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 두께가 서로 다를 때 형성하는 것이 바람직하다.After the
도 10은 도 9에 도시된 포토 다이오드 구조물 상에 베리어층을 형성한 단면도이다. FIG. 10 is a cross-sectional view of a barrier layer formed on the photodiode structure shown in FIG. 9.
도 10을 참조하면, 반도체 기판(10) 상에 포토 다이오드 구조물(100)이 형성된 후, 포토 다이오드 구조물(100) 중 평탄화층(140)의 상부면에 포토 다이오드 구조물(100)의 손상을 방지하기 위해 베리어층을 형성한다. Referring to FIG. 10, after the
베리어층(200)과 마이크로 렌즈(220)의 계면 사이에서 발생되는 광 굴절률 차이를 최소화시키기 위해서 베리어층(200)을 가능한 얇게 형성해야 하는데, 베리어층(200)을 너무 얇게 형성할 경우 후속 공정, 즉 광 차단 패턴(210) 및 마이크로 렌즈(220)를 형성하는 공정에서 포토 다이오드 구조물(100)의 손상을 방지할 수 없기 때문에 1000Å 정도의 두께를 갖도록 베리어층(200)을 형성한다.In order to minimize the difference in the optical refractive index generated between the
바람직하게, 베리어층(200)은 실리콘 산화물질, 예를 들어 SiO2을 화학 기상 증착 방법으로 형성한다. Preferably, the
도 11은 도 10에 도시된 베리어층의 상부에 광 차단층을 도포한 단면도이다. FIG. 11 is a cross-sectional view of applying a light blocking layer on the barrier layer illustrated in FIG. 10.
도 11을 참조하면, 베리어층(200)을 형성한 후, 베리어층(200)의 전면에 화학적 기상 증착 방법으로 광 차단 물질을 도포하여 광 차단층(210a)을 형성한다.Referring to FIG. 11, after forming the
바람직하게, 광 차단 물질은 광을 반사 및/또는 흡수하는 금속물질로 형성하는데, 일예로, TiN을 사용한다. 그리고, 광 차단층(210a)의 상부면으로부터 하부면까지의 두께는 2000Å 정도로 형성한다.Preferably, the light blocking material is formed of a metal material that reflects and / or absorbs light. For example, TiN is used. Then, the thickness from the top surface to the bottom surface of the
도 12는 도 11에 도시된 광 차단층을 패터닝하여 베리어층에 광 차단 패턴을 형성한 단면도이다.12 is a cross-sectional view of patterning the light blocking layer shown in FIG. 11 to form a light blocking pattern on the barrier layer.
도 12를 참조하면, 광 차단층(210a)이 형성된 후 광 차단층(210a)에 포토 리소그래피 공정을 진행하여 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 경계와 대응되는 부분에 광 차단 패턴(210)을 형성한다. Referring to FIG. 12, after the
광 차단 패턴을 형성하기 위해서는 먼저, 광 차단층(200a)의 상부에 광 차단층(210a)을 패터닝하기 위한 포토레지스트 필름을 도포하고, 노광 마스크를 이용하여 포토레지스트 필름을 노광하고 현상하여 포토레지스트 필름을 패터닝한다. 노광 마스크는 예를 들어 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 경계 부분과 대응하여 광을 차단하는 크롬 패턴이 형성되고, 나머지 부분은 광이 투과되도록 클리어 톤으로 처리된 마스크이다.In order to form the light blocking pattern, first, a photoresist film for patterning the
이후, 패터닝된 포토레지스트 필름을 식각 마스크로 이용하여 광 차단층(210a)을 식각하는데, 예를 들어 광 차단층(210a)은 반응성 이온 식각 방법을 이용하여 식각한다. 그러면, 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 경계와 대응되는 부분에만 광 차단층(210a)이 남고, 나머지 부분은 반응성 이온들에 의해 식각되어 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 경계와 대응되는 부분에 광 차단 패턴(210)이 형성된다. Thereafter, the
여기서, 베리어층(200)은 광 차단층(210a)을 식각하는 이온들로부터 하부층, 즉 포토 다이오드 구조물(100)을 보호하여 포토 다이오드 구조물(100)이 손상되는 것을 방지한다. Here, the
도 13은 도 12에 도시된 광 차단 패턴의 상부에 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 포토레지스트 필름을 도포한 후 노광하는 것을 나타낸 단면도이다. FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating exposure after coating a photoresist film for forming a microlens on the light blocking pattern illustrated in FIG. 12.
도 13을 참조하면, 광 차단 패턴(210)이 형성된 후, 광 차단 패턴(210)을 덮는 포토레지스트 필름(220a)을 형성한다.Referring to FIG. 13, after the
바람직하게, 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 포토레지스트 필름(220a)은 광에 노출된 부분의 크로스 링크(cross-link)가 끊어지는 포지티브 타입의 포토레지스트 물질로 형성된다. 포토레지스트 필름(220a)의 두께는 광 차단 패턴(210)을 완전히 덮을 수 있도록 광 차단 패턴(210)의 두께보다 더 두껍게 형성하는데, 포토레지스트 필름(220a)의 상부면에서 하부면까지의 두께는 3000Å이다.Preferably, the
마이크로 렌즈를 형성하기 위한 포토레지스트 필름(220a)이 형성되면, 포토레지스트 필름(220a)의 상부에 노광 마스크(300), 예를 들어 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)의 경계 부분과 대응하여 광이 투과되도록 클리어 톤으로 처리된 노광 마스크(300)를 배치한 후, 포토레지스트 필름(220a)을 노광하고, 노광된 포토레지스트 필름(220a)을 현상한다. When the
도 14는 도 12에 도시된 광 차단 패턴들 사이에 포토레지스트 패턴이 형성된 것을 도시한 단면도이다.FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a photoresist pattern formed between the light blocking patterns illustrated in FIG. 12.
포토레지스트 필름(220a)이 현상되면, 포토레지스트 필름(220a) 중 광과 반응하여 크로스 링크가 끊어진 부분만 제거되고 나머지 부분, 즉 블루, 그린 및 레드 컬러필터(132, 134, 136)와 대응되는 부분은 포토레지스트 필름(220a)이 남아 도 14에 도시된 바와 같이 광 차단 패턴(210)들 사이에 포토레지스트 패턴(220b)이 형성된다. 여기서, 베리어층(200)은 광 차단층(210a)을 식각하여 현상하는 공정에서 식각액으로부터 하부층, 즉 포토 다이오드 구조물(100)을 보호하여 포토 다이오 드 구조물(100)이 손상되는 것을 방지한다. When the
도 8을 참조하면, 포토레지스트 패턴(200b)이 형성된 후, 포토레지스트 패턴(220b)이 녹는 온도에서 포토레지스트 패턴(220b)을 열처리하는 리플로우 공정을 진행하면, 광 차단 패턴(210)들 사이에 반구 형상의 마이크로 렌즈(220)가 형성된다. 이와 같이 형성된 마이크로 렌즈의 두께, 즉, 마이크로 렌즈의 상부면 중 가장 높은 부분에서 마이크로 렌즈의 하부면까지의 두께는 3500Å이다.Referring to FIG. 8, after the photoresist pattern 200b is formed, a reflow process is performed to heat-treat the
본 발명의 실시예 2에서와 같이 광 차단 패턴을 형성하기 전에 베리어층을 형성하면, 광 차단 패턴을 형성하는 공정 및 마이크로 렌즈를 형성하는 공정에서 식각물질에 의해 하부층, 즉 포토 다이오드 구조물이 손상되는 것을 방지할 수 있다. If the barrier layer is formed before forming the light blocking pattern as in Embodiment 2 of the present invention, the lower layer, that is, the photodiode structure is damaged by the etching material in the process of forming the light blocking pattern and the process of forming the microlens. Can be prevented.
또한, 마이크로 렌즈(160)를 형성하기 전에 각 컬러필터(132, 134, 136)들의 경계와 대응되는 부분에 광 차단 패턴(150)을 형성하면, 마이크로 렌즈(160)들 사이에 발생되는 갭을 완전히 제거하거나, 갭 사이즈를 0.1㎛이하로 감소시켜 마이크로 렌즈(160)들 사이로 새어나가는 광을 흡수하거나 반사하여 광을 차단한다. 또한 리플로우 공정에서 각각의 마이크로 렌즈(160)의 형상을 잡아주는 클램프 역할을 하여 서로 인접한 마이크로 렌즈(160)들이 서로 붙는 것을 방지한다.In addition, if the
이상에서 상세하게 설명한 바와 같이 마이크로 렌즈들 사이에 광 차단 패턴을 형성하면, 마이크로 렌즈들 사이로 광이 새어나가는 것을 방지하고, 마이크로 렌즈들이 서로 붙는 불량을 최소화시킬 수 있어 포토 다이오드의 이미지 질 및 이 미지 센서의 표시 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, when the light blocking pattern is formed between the microlenses, light leakage may be prevented between the microlenses, and the defects of the microlenses sticking to each other may be minimized, so that the image quality and image of the photodiode may be minimized. There is an effect that can improve the display quality of the sensor.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the detailed description of the present invention has been described with reference to the embodiments of the present invention, those skilled in the art or those skilled in the art will have the spirit and scope of the present invention as set forth in the claims below. It will be appreciated that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope of the art.
Claims (9)
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KR1020060135600A KR20080060946A (en) | 2006-12-27 | 2006-12-27 | Image sensor and method of manufacturing image sensor |
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CN110419106A (en) * | 2017-04-25 | 2019-11-05 | 索尼半导体解决方案公司 | Image-forming component and imaging device |
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2006
- 2006-12-27 KR KR1020060135600A patent/KR20080060946A/en active Search and Examination
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