KR20080062142A - Method of manufacturing image sensor - Google Patents

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Abstract

A method of manufacturing an image sensor is provided to easily adjust a thickness and a radius of curvature of a lens and effectively maintain the sensitivity of a pixel region. An epitaxial layer having plural photodiodes is formed on a semiconductor substrate. Plural interconnections, contacts and plural interlayer dielectrics having elements for signal process are formed on the epitaxial layer. Plural microlenses corresponding to the photodiode is formed on the upper interlayer dielectric. Plural interconnections(281,311), contacts(300) and plural interlayer dielectrics(280,290) having elements for signal process are formed on the upper interlayer dielectric. Plural second microlenses(320) are formed on the uppermost interlayer dielectric.

Description

이미지 센서의 제조 방법{Method of Manufacturing Image Sensor}Method of Manufacturing Image Sensor

도 1은 종래 기술에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도. 1 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method of an image sensor according to the prior art.

도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 공정 단면도.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>

200 : 실리콘 에피층 201 : 레드 픽셀200: silicon epi layer 201: red pixel

202 : 그린 픽셀 203 : 블루 픽셀202: green pixel 203: blue pixel

210 : 제 1 층간 절연막 211 : 제 1 금속배선210: first interlayer insulating film 211: first metal wiring

212 : 제 1 질화막 213 : 제 1 MIM212: first nitride film 213: first MIM

220 : 제 2 층간 절연막 230 : 제 1 콘택220: second interlayer insulating film 230: first contact

240 : 제 3 층간 절연막 241 : 제 2 금속배선240: third interlayer insulating film 241: second metal wiring

250 : 제 4 층간 절연막 260 : 제 2 콘택250: fourth interlayer insulating film 260: second contact

270 : 제 1 마이크로렌즈 280 : 제 5 층간 절연막270: first microlens 280: fifth interlayer insulating film

281 : 제 3 금속배선 282 : 제 2 질화막281: third metal wiring 282: second nitride film

282 : 제 2 MIM 290 : 제 6 층간 절연막282: second MIM 290: sixth interlayer insulating film

300 : 제 3 콘택 310 : 패시베이션 산화막300: third contact 310: passivation oxide film

311 : 제 4 금속 배선 320 : 제 2 마이크로렌즈311: fourth metal wiring 320: second microlens

본 발명은 이미지 센서(image sensor)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 마이크로렌즈를 개선함으로써 광의 집광 효율을 높여 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있는 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing an image sensor, and more particularly, to a method of manufacturing an image sensor capable of improving performance of an image sensor by improving light condensing efficiency by improving a microlens.

일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기적인 신호로 변환시키는 반도체 장치로써, CCD(Charge Coupled Device) 이미지 센서 소자와 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서 소자로 크게 나눌 수 있다. CCD 소자는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and may be broadly classified into a charge coupled device (CCD) image sensor device and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) image sensor device. CCD devices are devices in which charge carriers are stored and transported in capacitors while individual metal-oxide-silicon (MOS) capacitors are in close proximity to each other.

반면, CMOS 이미지 센서는 조사되는 빛을 감지하는 포토다이오드부와 감지된 빛을 전기적인 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직 회로부로 구성되는데, 포토다이오드의 수광량이 많을수록 이미지 센서의 광 감도(photo sensitivity) 특성이 양호해진다. On the other hand, the CMOS image sensor is composed of a photodiode unit for detecting the irradiated light and a CMOS logic circuit unit for processing the detected light into an electrical signal and converting the data into light. As the amount of light received by the photodiode increases, the optical sensitivity of the image sensor is increased. The characteristic becomes good.

광 감도를 높이기 위해서 이미지 센서의 전체 면적 중에서 포토다이오드의 면적이 차지하는 비율(fill factor)을 크게 하거나, 포토다이오드 이외의 영역으로 입사되는 광의 경로를 변경하여 포토다이오드로 집속시켜 주는 기술이 사용된다. 집속 기술의 대표적인 예가 마이크로렌즈를 형성하는 것인데, 이것은 포토다이오드 상부에 광 투과율이 좋은 물질로 통상적으로 볼록형 마이크로렌즈를 만들어 입사광의 경로를 굴절시켜 보다 많은 양의 빛을 포토다이오드 영역으로 조사하는 방법이다. 이 경우 마이크로렌즈의 광축과 수평한 빛이 마이크로렌즈에 의해서 굴절되어 광축상의 일정 위치에서 그 초점이 형성된다.In order to increase the light sensitivity, a technique of increasing the fill factor occupied by the area of the photodiode in the total area of the image sensor or by changing the path of light incident to an area other than the photodiode is used to focus the photodiode. A representative example of the focusing technique is to form a microlens. This is a method of irradiating a larger amount of light to a photodiode by refracting the path of incident light by making a convex microlens with a material having a high light transmittance on the photodiode. . In this case, light parallel to the optical axis of the microlens is refracted by the microlens to form a focal point at a predetermined position on the optical axis.

도 1은, 종래 기술에 따른 이미지 센서를 나타낸 구조 단면도이다.1 is a structural cross-sectional view showing an image sensor according to the prior art.

도 1에 도시된 바와 같이, 적층된 실리콘 에피층(100)의 픽셀 영역에 각각 레드(red) 픽셀(110), 그린(green) 픽셀(111), 블루(blue) 픽셀(112) 신호를 인지할 수 있는 포토다이오드(photodiode, PD)를 형성하고, 로직 영역에 다수의 금속 배선, 콘택 및 신호처리를 위한 소자를 구비한 다수의 층간 절연막을 형성할 수 있다.As shown in FIG. 1, signals of a red pixel 110, a green pixel 111, and a blue pixel 112 are recognized in pixel regions of the stacked silicon epitaxial layer 100, respectively. A photodiode (PD) can be formed, and a plurality of interlayer insulating films including a plurality of metal wirings, contacts, and devices for signal processing can be formed in a logic region.

위와 같이, 다수의 소자를 포함하는 실리콘 에피층(100) 상에 하부 층간 절연막(120)을 형성한다. 이때, 하부 층간 절연막(120)의 로직 영역 상에 하부 금속 배선(121), 질화막(122) 및 MIM(123)이 구비될 수 있다.As described above, the lower interlayer insulating layer 120 is formed on the silicon epitaxial layer 100 including the plurality of devices. In this case, the lower metal wiring 121, the nitride film 122, and the MIM 123 may be provided on the logic region of the lower interlayer insulating layer 120.

이어서, MIM(123), 질화막(122) 및 하부 금속 배선(121)을 포함한 하부 층간 절연막(120) 상에 상부 층간 절연막(130)을 형성한다. Next, an upper interlayer insulating layer 130 is formed on the lower interlayer insulating layer 120 including the MIM 123, the nitride film 122, and the lower metal wiring 121.

이어서, 상부 층간 절연막(130)과 하부 층간 절연막(120)을 관통하여 질화막(122) 상에 접촉하는 콘택(140)을 형성한다. Next, a contact 140 is formed to penetrate through the upper interlayer insulating layer 130 and the lower interlayer insulating layer 120 to contact the nitride layer 122.

이어서, 콘택(140)을 포함한 상부 층간 절연막(130) 상에 수분이나 외부로부터 물리적인 충격으로부터 소자를 보호하기 위하여 패시베이션 산화막(150)을 형성하고, 패시베이션 산화막(150)의 로직 영역에 콘택(140)과 접촉하는 상부 금속 배 선(160)을 형성한다. Subsequently, a passivation oxide film 150 is formed on the upper interlayer insulating film 130 including the contact 140 to protect the device from physical shock from moisture or the outside, and the contact 140 is formed in the logic region of the passivation oxide film 150. ) To form the upper metal wiring 160.

그 후, 외부의 빛을 받아 신호를 형성하는 포토다이오드(PD)와 패시베이션 산화막(150) 가장 상부에 생성될 마이크로렌즈(Microlens)(170) 와의 간격을 줄이기 위해서 포토다이오드(PD)의 픽셀 영역의 패시베이션 산화막(150) 일부를 어레이 패터닝하고 에치 공정을 진행한다. Thereafter, in order to reduce the distance between the photodiode PD that forms a signal by receiving external light and the microlens 170 to be generated on the top of the passivation oxide film 150, the pixel area of the photodiode PD is reduced. A portion of the passivation oxide film 150 is array patterned and etched.

이어서, 마이크로렌즈(170)를 형성하기 위한 포토레지스트막 코팅시 웨이퍼 전면에 포토레지스트를 고르게 형성시키기 위해서는 픽셀 영역의 바닥 면 경사를 줄여 평탄화를 만드는 공정 단계가 중요하다. Subsequently, in order to evenly form the photoresist on the entire surface of the wafer during coating of the photoresist film for forming the microlens 170, a process step of reducing the inclination of the bottom surface of the pixel area is important.

현재 사용하는 종래 기술의 경우, 어레이 에치 후 픽셀 가장자리 부분과 중간 부분이 두께의 차이를 보이는 균일성에 문제점이 나타나며, 어레이 에치를 통한 평탄화와, 후속의 마이크로렌즈를 형성하기 위해 양 옆의 벽멱에 52˚의 기울기를 주어 에치를 해야하는 어려운 점이 있다. 또한, 어레이 에치의 조건이 달라짐에 따라 오목함(toplogy)의 차이에 따른 마이크로 렌즈 두께, 곡률 반경, 마이크로렌즈 구현 균일성, 렌즈와 렌즈 사이의 간격 등의 문제가 있다. In the current state of the art, a problem arises in the uniformity in which the pixel edges and the middle portions differ in thickness after the array etch, and planarization through the array etch and the sidewalls to form subsequent microlenses. There is a difficult point that needs to be etched due to the inclination of ˚. In addition, as the condition of the array etch is different, there are problems such as microlens thickness, curvature radius, microlens implementation uniformity, and gap between the lens and the lens due to the difference in toplogy.

전술한 문제를 해결하기 위해 본 발명은, 마이크로렌즈를 개선함으로써 광의 집광 효율을 높여 이미지 센서의 성능을 향상시킬 수 있는 이미지 센서의 제조 방을 을 제공하는데 목적이 있다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an image sensor that can improve the performance of the image sensor by improving the light condensing efficiency by improving the microlens.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 반도체 기판상에 다수의 포토다이 오드를 구비한 에피층을 형성하는 단계와, 상기 에피층 상에 다수의 금속 배선, 콘택 및 신호처리를 위한 소자를 구비한 다수의 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간 절연막 중 상부의 층간 절연막 상에 상기 포토다이오드에 대응하여 다수의 제 1 마이크로렌즈를 형성하는 단계와, 상기 제 1 마이크로렌즈가 구비된 상기 상부의 층간 절연막 상에 다수의 금속 배선, 콘택 및 신호처리를 위한 소자를 구비하는 다수의 다른 층간 절연막을 형성하는 단계와, 상기 다른 층간 절연막 중 최상부의 층간 절연막 상에 상기 제 1 마이크로렌즈와 동일한 재질과 형태의 다수의 제 2 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서의 제조 방법을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, forming an epitaxial layer having a plurality of photodiodes on a semiconductor substrate, and a plurality of metal wiring, contacts and signal processing on the epitaxial layer Forming a plurality of interlayer insulating films, forming a plurality of first microlenses corresponding to the photodiode on an upper interlayer insulating film among the interlayer insulating films, and forming a plurality of first microlenses Forming a plurality of different interlayer insulating films having a plurality of metal wirings, contacts and elements for signal processing on the interlayer insulating film, and forming the same material as the first microlens on the uppermost interlayer insulating film of the other interlayer insulating films; It provides a method of manufacturing an image sensor comprising the step of forming a plurality of second microlens of the form.

본 발명에서, 상기 제 1 마이크로렌즈 및 상기 제 2 마이크로렌즈는 포토레지스트 물질을 이용하여 볼록형 마이크로렌즈로 형성한다.In the present invention, the first microlens and the second microlens are formed into convex microlenses using a photoresist material.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 자세히 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.Descriptions of technical contents that are well known in the art to which the present invention pertains and are not directly related to the present invention will be omitted. This is to more clearly communicate without obscure the subject matter of the present invention by omitting unnecessary description.

먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 실리콘 반도체 기판(미도시)상에 다수의 포토다이오드를 구비한 실리콘 에피층(200)을 형성하고, 실리콘 에피층(200) 상에 다수의 금속 배선, 콘택 및 신호처리를 위한 소자를 구비한 다수의 층간 절연막을 형성할 수 있다.First, as illustrated in FIG. 2A, a silicon epi layer 200 having a plurality of photodiodes is formed on a silicon semiconductor substrate (not shown), and a plurality of metal wires and contacts are formed on the silicon epi layer 200. And a plurality of interlayer insulating films having elements for signal processing.

구체적으로, 적층된 실리콘 에피층(200)의 픽셀 영역에 각각 레드(red) 픽 셀(201), 그린(green) 픽셀(202), 블루(blue) 픽셀(203) 신호를 인지할 수 있는 포토다이오드(photodiode, PD)를 형성한다. In detail, a photo capable of recognizing a red pixel 201, a green pixel 202, and a blue pixel 203 in a pixel area of the stacked silicon epitaxial layer 200, respectively. Form a diode (photodiode, PD).

그 후, 포토다이오드(PD)를 포함하는 실리콘 에피층(200) 상에 제 1 층간 절연막(210)을 형성한다. 여기서, 제 1 층간 절연막(210)은 절연 물질인 TEOS(Tetra Ethly Ortho Silicate) 물질로 증착한다. 이때, 제 1 층간 절연막(210)의 로직 영역 상에 제 1 금속 배선(211), 제 1 질화막(212) 및 제 1 MIM(213)이 구비될 수 있다. 즉, 제 1 금속 배선(211)을 형성하기 위하여 로직 영역의 제 1 층간 절연막(210)에 대해 선택적으로 소정의 패터닝 및 에치 공정을 수행하고 구리를 포함하는 금속을 증착하여 제 1 금속배선(211)을 형성한다. Thereafter, a first interlayer insulating film 210 is formed on the silicon epitaxial layer 200 including the photodiode PD. Here, the first interlayer insulating layer 210 is deposited using a TEOS (Tetra Ethly Ortho Silicate) material, which is an insulating material. In this case, the first metal wire 211, the first nitride film 212, and the first MIM 213 may be provided on the logic region of the first interlayer insulating layer 210. That is, in order to form the first metal wiring 211, a predetermined patterning and etching process is selectively performed on the first interlayer insulating layer 210 of the logic region, and a metal including copper is deposited to form the first metal wiring 211. ).

이어서, 제 1 금속 배선(211) 상에 제 1 질화막(212) 및 제 1 MIM(Metal Insulator Metal)(213)을 형성한다. 이때, 제 1 질화막(212)은 확산 방지막의 기능을 한다. 또한, 제 1 MIM(213)은 금속 사이에 절연체가 있는 것을 의미하며 캐패시터의 기능을 하게 된다.Subsequently, a first nitride film 212 and a first metal insulator metal (MIM) 213 are formed on the first metal wire 211. In this case, the first nitride film 212 functions as a diffusion barrier. In addition, the first MIM 213 means that there is an insulator between the metals and functions as a capacitor.

다음으로, 제 1 MIM(213), 제 1 질화막(212) 및 제 1 금속 배선(211)을 포함한 제 1 층간 절연막(210) 상에 제 2 층간 절연막(220)을 형성한다. Next, a second interlayer insulating film 220 is formed on the first interlayer insulating film 210 including the first MIM 213, the first nitride film 212, and the first metal wiring 211.

이어서, 제 2 층간 절연막(220)과 제 1 층간 절연막(210)을 관통하여 제 1 질화막(212) 상에 접촉하는 제 1 콘택(230)을 형성한다. 이때, 제 1 콘택(230)은 CVD 텅스텐 방식으로 형성할 수 있다. Subsequently, the first contact 230 penetrating the second interlayer insulating film 220 and the first interlayer insulating film 210 to contact the first nitride film 212 is formed. In this case, the first contact 230 may be formed by a CVD tungsten method.

이어서, 제 1 콘택(230)을 포함한 제 2 층간 절연막(220) 상에 제 3 층간 절연막(240)을 형성하고, 제 3 층간 절연막(240)의 로직 영역에 제 1 콘택(230)과 접 촉하는 제 2 금속 배선(241)을 형성한다. Subsequently, a third interlayer insulating film 240 is formed on the second interlayer insulating film 220 including the first contact 230, and the first contact 230 is in contact with the logic region of the third interlayer insulating film 240. The second metal wiring 241 is formed.

그 후, 제 2 금속 배선(241)을 포함한 제 3 층간 절연막(240) 상에 제 4 층간 절연막(250)을 형성하고, 제 1 콘택(230)을 형성할 때와 동일한 방법으로 제 4층간 절연막(250)과 제 3 층간 절연막(240)을 관통하여 제 2 금속배선(241)과 접촉하는 제 2 콘택(260)를 형성한다. Thereafter, the fourth interlayer insulating film 250 is formed on the third interlayer insulating film 240 including the second metal wiring 241, and the fourth interlayer insulating film is formed in the same manner as when the first contact 230 is formed. A second contact 260 is formed to penetrate 250 and the third interlayer insulating layer 240 to contact the second metal wire 241.

다음으로, 도 2b에 도시된 바와 같이, 포토다이오드(PD) 등이 구비된 픽셀 영역의 제 4 층간 절연막(250) 상에 포토다이오드(PD)와 대응하여 다수의 제 1 마이크로렌즈(270)를 형성한다. 이때, 제 1 마이크로렌즈(270)는 종래에 사용된 포토레지스트의 투과율과 같은 산화물질로 렌즈를 구현할 수 있다. 즉, 산화물질을 이용하여 제 4 층간 절연막(250) 상에 증착하고 에치 백(etch back) 기술을 이용하여 오목한(topolgy) 형상의 제 1 마이크로렌즈(270)를 구현할 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 2B, a plurality of first microlenses 270 are disposed on the fourth interlayer insulating layer 250 of the pixel area including the photodiode PD, etc., corresponding to the photodiode PD. Form. In this case, the first microlens 270 may implement the lens in the same oxide material as the transmittance of the photoresist used in the related art. That is, the oxide layer may be deposited on the fourth interlayer insulating layer 250 using an oxide material, and the first microlens 270 having a topolgy shape may be implemented using an etch back technique.

다음으로, 도 2c에 도시된 바와 같이, 제 1 마이크로렌즈(270)를 포함한 제 4 층간 절연막(250) 상에 제 5 층간 절연막(280)을 형성한다. 이때, 제 5 층간 절연막(280)의 로직 영역에 제 3 금속 배선(281), 제 3 금속 배선(281) 상에 제 2 질화막(282) 및 제 2 질화막(282) 상에 제 2 MIM(283)이 구비될 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 2C, a fifth interlayer insulating layer 280 is formed on the fourth interlayer insulating layer 250 including the first microlens 270. In this case, a second MIM 283 is formed on the second metal film 282 and the second nitride film 282 on the third metal wire 281 and the third metal wire 281 in the logic region of the fifth interlayer insulating film 280. ) May be provided.

이어서, 제 2 MIM(283), 제 2 질화막(282) 및 제 3 금속 배선(281)을 포함한 제 5 층간 절연막(280) 상에 제 6 층간 절연막(290)을 형성한다. 그 후, 제 6 층간 절연막(290)과 제 5 층간 절연막(280)을 관통하여 제 2 질화막(282)과 접촉하는 제 3 콘택(300)을 형성한다. Subsequently, a sixth interlayer insulating film 290 is formed on the fifth interlayer insulating film 280 including the second MIM 283, the second nitride film 282, and the third metal wiring 281. Thereafter, a third contact 300 penetrating the sixth interlayer insulating layer 290 and the fifth interlayer insulating layer 280 to contact the second nitride film 282 is formed.

이어서, 제 3 콘택(300)을 포함한 제 6 층간 절연막(290) 상에 패시베이션 산화막(310)을 증착한다. 그 후, 제 4 금속 배선(311)을 형성하기 위하여 로직 영역의 패시베이션 산화막(310)에 대해 패터닝, 에치 및 증착 공정을 수행하여 제 4 금속 배선(311)을 형성한다. Subsequently, the passivation oxide layer 310 is deposited on the sixth interlayer insulating layer 290 including the third contact 300. Thereafter, the fourth metal wiring 311 is formed by performing a patterning, etching, and deposition process on the passivation oxide layer 310 of the logic region in order to form the fourth metal wiring 311.

다음으로, 도 2d에 도시된 바와 같이, 픽셀 영역의 패시베이션 산화막(310) 상에 제 1 마이크로렌즈(270)와 동일한 재질과 형태의 다수의 제 2 마이크로렌즈(320)를 형성한다. 이때, 제 2 마이크로렌즈(320)를 형성시, 제 1 마이크로렌즈(270)와 동일한 마스크로 사용함으로써 제 2 마이크로렌즈(320)를 위한 추가 마스크 제작 비용을 절감할 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 2D, a plurality of second microlenses 320 having the same material and shape as the first microlens 270 are formed on the passivation oxide layer 310 of the pixel region. In this case, when the second microlens 320 is formed, an additional mask fabrication cost for the second microlens 320 may be reduced by using the same mask as the first microlens 270.

따라서, 제 1 마이크로렌즈(270) 및 제 2 마이크로렌즈(320)의 더블 마이크로렌즈(double microlens)를 형성함으로써, 외부의 빛을 받아 신호를 형성하는 포토다이오드(PD)와 패시베이션 산화막 가장 상부에 생성될 마이크로렌즈와의 간격을 줄이기 위해서 포토다이오드(PD) 픽셀 영역의 패시베이션 산화막 일부를 어레이 패터닝하고 에치 공정을 진행하던 마이크로렌즈 형성부의 평탄화 공정이 필요없어짐으로 인하여 경사 에치를 통한 감도 향상 공정 없이 렌즈의 두께 및 곡률 반경 조절이 용이하면서도 픽셀 영역의 감도를 효과적으로 유지할 수 있다.Accordingly, by forming double microlens of the first microlens 270 and the second microlens 320, the photodiode PD and the passivation oxide film are formed on the top of the passivation oxide film. In order to reduce the distance from the microlenses to be formed, the planarization of the microlens forming part which has been array patterned and etched in the passivation oxide layer of the photodiode (PD) pixel region is unnecessary, so that the lens is not improved without the sensitivity enhancement process through the inclined etch. It is easy to adjust the thickness and radius of curvature, while effectively maintaining the sensitivity of the pixel region.

지금까지 본 발명의 구체적인 구현예를 도면을 참조로 설명하였지만 이것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 평균적 지식을 가진 자가 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것이고 발명의 기술적 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 따라서 본 발명의 기술적 범위는 특허청구범위에 기재된 사항에 의하여 정하여지며, 도면을 참조로 설명한 구현예는 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에서 얼마든지 변형하거 나 수정할 수 있다. Although specific embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, this is intended to be easily understood by those skilled in the art and is not intended to limit the technical scope of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention is determined by the matters described in the claims, and the embodiments described with reference to the drawings may be modified or modified as much as possible within the technical spirit and scope of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 더블 마이크로렌즈(double microlens)를 형성함으로써, 외부의 빛을 받아 신호를 형성하는 포토다이오드(PD)와 패시베이션 산화막 가장 상부에 생성될 마이크로렌즈와의 간격을 줄이기 위해서 포토다이오드(PD) 픽셀 영역의 패시베이션 산화막 일부를 어레이 패터닝하고 에치 공정을 진행하던 마이크로렌즈 형성부의 평탄화 공정이 필요없어짐으로 인하여 경사 에치를 통한 감도 향상 공정 없이 렌즈의 두께 및 곡률 반경 조절이 용이하면서도 픽셀 영역의 감도를 효과적으로 유지할 수 있다.As described above, according to the present invention, by forming double microlens, the gap between the photodiode PD that forms a signal by receiving external light and the microlens to be generated on top of the passivation oxide film is reduced. In order to eliminate the need for the planarization of the microlens forming part that arrays a portion of the passivation oxide layer of the photodiode (PD) pixel area and performs the etch process, it is easy to control the thickness and the radius of curvature of the lens without the sensitivity improvement process through the diagonal etch. The sensitivity of the pixel region can be effectively maintained.

또한, 동일한 면적의 픽셀 영역에 마이크로렌즈를 형성할 경우, 어레이 에치 벽면의 경사에 의한 면적 손실을 막고, 동일한 면적에 더 작고 많은 셀(cell) 을 형성함으로써 칩의 크기를 줄이는 효과가 있다.In addition, when the microlens is formed in the pixel area of the same area, it is possible to prevent the area loss due to the inclination of the array etch wall and to reduce the size of the chip by forming smaller and more cells in the same area.

Claims (4)

반도체 기판상에 다수의 포토다이오드를 구비한 에피층을 형성하는 단계와,Forming an epitaxial layer having a plurality of photodiodes on the semiconductor substrate, 상기 에피층 상에 다수의 금속 배선, 콘택 및 신호처리를 위한 소자를 구비한 다수의 층간 절연막을 형성하는 단계와,Forming a plurality of interlayer insulating films on the epi layer, the plurality of interlayer insulating films having a plurality of metal wires, contacts and devices for signal processing; 상기 층간 절연막 중 상부의 층간 절연막 상에 상기 포토다이오드에 대응하여 다수의 제 1 마이크로렌즈를 형성하는 단계와,Forming a plurality of first microlenses corresponding to the photodiode on an upper interlayer insulating film among the interlayer insulating films; 상기 제 1 마이크로렌즈가 구비된 상기 상부의 층간 절연막 상에 다수의 금속 배선, 콘택 및 신호처리를 위한 소자를 구비하는 다수의 다른 층간 절연막을 형성하는 단계와,Forming a plurality of other interlayer insulating films on the upper interlayer insulating film including the first microlens, the plurality of other interlayer insulating films including a plurality of metal wires, contacts and devices for signal processing; 상기 다른 층간 절연막 중 최상부의 층간 절연막 상에 상기 제 1 마이크로렌즈와 동일한 재질과 형태의 다수의 제 2 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.And forming a plurality of second microlenses of the same material and shape as the first microlens on the uppermost interlayer insulating film of the other interlayer insulating films. 상기 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 마이크로 렌즈를 형성하는 단계는,Forming the first micro lens, 적층된 실리콘 에피층 사이의 픽셀 영역에 각각 레드(red), 그린(green), 블루(blue) 신호를 인지할 수 있는 포토다이오드를 형성하는 단계와, Forming photodiodes capable of recognizing red, green, and blue signals in pixel regions between the stacked silicon epi layers; 상기 픽셀 영역의 포토다이오드를 포함한 상기 실리콘 에피층 상에 제 1 층간 절연막을 형성하는 단계와, Forming a first interlayer insulating film on the silicon epi layer including the photodiode in the pixel region; 상기 제 1 층간 절연막의 로직 영역에 제 1 금속배선을 형성하고, 상기 제 1 금속배선 상에 제 1 질화막을 형성하며, 상기 제 1 질화막 상에 제 1 MIM(Metal Insulator Metal)을 형성하는 단계와, Forming a first metal wiring in a logic region of the first interlayer insulating film, forming a first nitride film on the first metal wiring, and forming a first metal insulator metal (MIM) on the first nitride film; , 상기 제 1 금속배선, 상기 제 1 질화막 및 상기 제 1 MIM을 포함한 상기 제 1 층간 절연막 상에 제 2 층간 절연막을 형성하는 단계와, Forming a second interlayer insulating film on the first interlayer insulating film including the first metal wiring, the first nitride film and the first MIM; 상기 제 2 층간 절연막과 상기 제 1 층간 절연막을 관통하여 상기 제 1 질화막 상에 접촉하는 제 1 콘택을 형성하는 단계와, Forming a first contact penetrating through said second interlayer insulating film and said first interlayer insulating film, said first contact being in contact with said first nitride film; 상기 제 1 콘택을 포함하는 상기 제 2 층간 절연막 상에 제 3 층간 절연막을 형성하는 단계와, Forming a third interlayer insulating film on the second interlayer insulating film including the first contact; 상기 제 3 층간 절연막에 상기 제 1 콘택과 접촉하는 제 2 금속 배선을 형성하는 단계와, Forming a second metal wire on the third interlayer insulating layer, the second metal wire contacting the first contact; 상기 제 2 금속 배선을 포함한 상기 제 3 층간 절연막 상에 제 4 층간 절연막을 형성하는 단계와, Forming a fourth interlayer insulating film on the third interlayer insulating film including the second metal wiring; 상기 제 4 층간 절연막과 상기 제 3 층간 절연막을 관통하여 상기 제 2 금속 배선과 접촉하는 제 2 콘택을 형성하는 단계와,Forming a second contact penetrating the fourth interlayer insulating layer and the third interlayer insulating layer to make contact with the second metal wiring; 상기 제 4 층간 절연막의 픽셀 영역에 상기 포토다이오드에 대응하여 다수의 제 1 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.And forming a plurality of first microlenses in the pixel region of the fourth interlayer insulating layer corresponding to the photodiode. 상기 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 제 2 마이크로렌즈를 형성하는 단계는,Forming the second micro lens, 상기 제 1 마이크로렌즈를 포함하는 상기 제 4 층간 절연막 상에 제 5 층간 절연막을 형성하는 단계와,Forming a fifth interlayer insulating film on the fourth interlayer insulating film including the first microlens; 제 5 층간 절연막의 로직 영역에 제 3 금속배선을 형성하고, 상기 제 3 금속 배선 상에 제 2 질화막을 형성하고, 상기 제 2 질화막 상에 제 2 MIM을 형성하는 단계와, Forming a third metal wiring in a logic region of a fifth interlayer insulating film, forming a second nitride film on the third metal wiring, and forming a second MIM on the second nitride film; 상기 제 3 금속 배선, 상기 제 2 질화막 및 상기 제 2 MIM을 포함한 상기 제 5 층간 절연막 상에 제 6 층간 절연막을 형성하는 단계와, Forming a sixth interlayer insulating film on the fifth interlayer insulating film including the third metal wiring, the second nitride film and the second MIM; 상기 제 6 층간 절연막과 상기 제 5 층간 절연막을 관통하여 상기 제 2 질화막과 접촉하는 제 3 콘택을 형성하는 단계와, Forming a third contact penetrating the sixth interlayer insulating layer and the fifth interlayer insulating layer to make contact with the second nitride film; 상기 제 3 콘택을 포함한 상기 제 6 층간 절연막 상에 패시베이션 산화막을 형성하는 단계와, Forming a passivation oxide film on the sixth interlayer insulating film including the third contact; 상기 패시베이션 산화막의 로직 영역에 제 4 금속 배선을 형성하는 단계와,Forming a fourth metal wiring in a logic region of the passivation oxide film; 상기 제 4 금속 배선을 포함한 상기 패시베이션 산화막 상에 상기 제 1 마이크로렌즈와 동일한 재질과 형태의 제 2 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.And forming a second microlens of the same material and shape as the first microlens on the passivation oxide film including the fourth metal wiring. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제 1 마이크로렌즈 및 상기 제 2 마이크로렌즈는 포토레지스트 물질을 이용하여 볼록형 마이크로렌즈로 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.And the first microlens and the second microlens are formed of convex microlenses using a photoresist material.
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