KR20080097709A - 이미지 센서 및 그의 제조방법 - Google Patents

이미지 센서 및 그의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20080097709A
KR20080097709A KR1020070042900A KR20070042900A KR20080097709A KR 20080097709 A KR20080097709 A KR 20080097709A KR 1020070042900 A KR1020070042900 A KR 1020070042900A KR 20070042900 A KR20070042900 A KR 20070042900A KR 20080097709 A KR20080097709 A KR 20080097709A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
color filter
microlens
filter array
forming
image sensor
Prior art date
Application number
KR1020070042900A
Other languages
English (en)
Inventor
황상일
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 KR1020070042900A priority Critical patent/KR20080097709A/ko
Publication of KR20080097709A publication Critical patent/KR20080097709A/ko

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
    • H01L27/14601Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462Coatings
    • 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
    • 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
    • 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
    • H01L27/14629Reflectors
    • 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

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

본 실시예의 이미지 센서는, 픽셀 어레이 기판 상에 형성된 컬러필터 어레이; 상기 컬러필터 어레이 상에 형성된 제1 마이크로렌즈; 및 상기 제1 마이크로렌즈를 포함하는 컬러필터 어레이 상에 형성된 보조 집광부를 포함한다.
이미지 센서, 씨모스 이미지 센서, 차단막

Description

이미지 센서 및 그의 제조방법{Image Sensor and Method for Fabricating of the Same}
도 1 은 종래의 이미지 센서를 도시한 도면이다.
도 2 내지 도 6은 제1 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 11는 제2 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 공정을 나타내는 도면이다.
본 실시예에서는 이미지 센서 및 그의 제조방법을 개시한다.
이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상((optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게 전하결합소자(charge coupled device: CCD)와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.
한편, CCD는 구동 방식이 복잡하고, 전력 소비가 클 뿐만 아니라, 다단계의 포토 공정이 요구되므로 제조 공정이 복잡한 단점을 갖고 있으므로, 최근에는 상기 전하 결합 소자의 단점을 극복하기 위한 차세대 이미지 센서로서 씨모스 이미지 센서가 주목을 받고 있다.
씨모스 이미지센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
이러한 다양한 이미지 센서를 제조함에 있어서, 이미지 센서의 광감도(photo sensitivity)를 증가시키기 위한 집광기술들이 개발되고 있으며, 상기 집광 기술의 대표적인 예가 마이크로렌즈를 형성하는 것이다.
도 1에 도시된 이미지 센서에서 마이크로렌즈는 포토다이오드(미도시)를 포함하는 단위화소(2)가 형성된 픽셀 어레이 기판(1) 상부에 마이크로렌즈용 유기물 포토레지스트를 패터닝한 후 리플로우 공정을 진행하여 볼록형 마이크로 렌즈(3)를 형성함으로써 입사광의 경로를 굴절시켜 보다 많은 양의 빛을 포토다이오드 영역으로 집광한다.
상기와 같은 마이크로렌즈(3)는 한번의 패터닝 공정에 의해 형성되어 리플로우 공정을 거치면 각 마이크로 렌즈(3) 사이에 약 0.1 내지 0.2㎛의 갭(gap)(D)이 발생된다.
특히, 상기 마이크로렌즈(3)의 갭(D) 사이로 입사되는 빛은 그대로 직진하게 되어 포토다이오드로 집광되지 않게 되므로 이미지 센서의 광감도를 저하시키는 원인이 된다.
또한, 상기 마이크로렌즈(3)의 갭(D) 사이로 집광되지 않은 빛이 통과하여 픽셀 어레이 기판(1)에 배치된 단위픽셀에 감지됨으로써 노이즈 및 크로스 토크가 발생되는 문제점이 있다.
본ㅋ 실시예는 마이크로렌즈의 상부에서 광을 일차적으로 굴절시켜 마이크로렌즈로 광을 집광시켜 광 효율을 증대시킬 수 있는 이미지 센서 및 그의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 실시예는 마이크로렌즈의 갭 사이로 입사되는 광을 반사시켜 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그의 제조방법을 제공한다.
제1 실시예의 이미지 센서는, 픽셀 어레이 기판 상에 형성된 컬러필터 어레이; 상기 컬러필터 어레이 상에 형성된 제1 마이크로렌즈; 및 상기 제1 마이크로렌즈를 포함하는 컬러필터 어레이 상에 형성된 보조 집광부를 포함한다.
또한 제1 실시예의 이미지 센서의 제조방법은, 픽셀 어레이 기판 상에 컬러필터 어레이를 형성하는 단계; 상기 컬러필터 어레이 상에 제1 마이크로렌즈를 형성하는 단계; 상기 제1 마이크로렌즈를 포함하는 상기 컬러필터 어레이 상부로 보조 집광부를 형성하는 단계를 포함한다.
제2 실시예의 이미지 센서는, 픽셀 어레이 기판 상에 형성된 컬러필터 어레이; 상기 컬러필터 어레이 상에 형성된 평탄화층; 상기 평탄화층 상에 형성된 마이크로렌즈를 포함하며, 상기 평탄화층에는 상기 마이크로렌즈의 갭 영역에 위치되도록 반사막이 형성된 것을 포함한다
또한, 제2 실시예의 이미지 센서의 제조방법은, 픽셀 어레이 기판 상에 컬러필터 어레이를 형성하는 단계; 상기 컬러필터 어레이 상에 반사막을 포함하는 평탄화층을 형성하는 단계;및 상기 평탄화층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함한다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/위(on/over)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/위(on/over)는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.
<제1 실시예 >
도 6은 제1 실시예에 따른 이미지 센서를 도시하고 있다.
도 6을 참조하여, 제1 실시예의 이미지 센서는 픽셀 어레이 기판(10) 상에 형성된 컬러필터 어레이(30); 상기 컬러필터 어레이(30) 상에 형성된 제1 마이크로렌즈(50,51,52); 및 상기 제1 마이크로렌즈(50,51,52)를 포함하는 픽셀 어레이 기판(10) 상에 형성된 보조 집광부(61)를 포함한다.
또한, 상기 제1 마이크로렌즈(50) 사이 즉, 갭 영역에 위치되도록 상기 보조 집광부(61)에는 바닥면이 오목한 형태로 형성된 트렌치(62)를 포함한다.
또한, 상기 보조 집광부(61)의 트렌치(62)에 형성된 제2 마이크로렌즈(81)를 포함한다. 특히, 상기 제2 마이크로렌즈(81)와 상기 제1 마이크로렌즈(50,51,52)는 동일한 물질로 형성될 수 있다.
또한, 상기 보조 집광부(61)는 산화막(SiO2)으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 제1 마이크로렌즈(50)의 상면은 볼록한 형태로 형성되고, 제2 마이크로렌즈(81)의 하부면은 오목한 형태로 형성될 수 있다.
상기와 같이 제1 마이크로렌즈의 상부에 산화막으로 형성된 보조 집광부가 형성되어 물체로부터 입사되는 빛은 상기 보조 집광부를 통해 1차로 굴절된 후 제1 마이크로렌즈로 입사되기 때문에 제1 마이크로렌즈의 집광율을 향상시켜 이미지 센서의 센서티비티를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 보조 집광부에 형성된 트렌치의 바닥면이 오목한 형태로 형성되어 물체로부터 입사되는 빛이 상기 제1 마이크로렌즈의 갭 영역으로 직진할 경우 트렌치 영역으로 통과하게 된다. 그러면 상기 트렌치 바닥면의 오목한 형태에 의하여 빛은 굴절률이 높아지게 되어 제1 마이크로렌즈의 갭 영역을 통과하는 것을 방지하므로써 이미지센서의 품질을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 보조 집광부의 트렌치에 제2 마이크로렌즈를 형성함으로써, 물체로부터 입사되는 빛이 상기 제1 마이크로렌즈의 갭 영역으로 직진할 경우 상기 제2 마이크로렌즈를 통과하게 된다. 그러면 상기 제2 마이크로렌즈 바닥면의 오목한 형태에 의하여 빛은 바깥 쪽으로 꺽이게 되어 이웃하는 제1 마이크로렌즈로 입사되므로 이미지 센서의 집광율이 높아져 광감도를 향상시킬 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 6을 참조하여 제1 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 설명한다.
도 2를 참조하여, 픽셀 어레이 기판(10) 상으로 단위화소에 대응하는 영역에 컬러필터 어레이(30)를 형성한다.
상기 픽셀 어레이 기판(10)은 컬러필터 어레이(30)를 통해 입사된 빛을 감지하는 포토다이오드(미도시) 및 상기 포토다이오드에서 발생된 전하를 처리하는 트랜지스터들(미도시)로 구성된 단위화소(11)를 포함한다.
또한 상기 픽셀 어레이 기판(10)은 단위화소(11)로 신호를 전달하는 금속배선(미도시) 및 절연막(미도시)으로 이루어지는 금속배선층(20) 및 패시베이션막(미도시)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 픽셀 어레이 기판(10) 상에 상기 컬러필터 어레이(30)를 형성한다.
상기 컬러필터 어레이(30)는 감광물질 및 안료 또는 감광물질 및 염료를 포함하는 컬러필터층(미도시)을 스핀 코팅 공정등을 통해 픽셀 어레이 기판(10) 상에 형성한다. 이어서, 상기 컬러필터층을 패턴 마스크에 의하여 노광한 후 현상하여 상기 픽셀 어레이 기판(10) 상에 컬러필터 어레이(30)를 형성한다.
상기 컬러필터 어레이(30)는 각각의 단위화소 마다 하나의 컬러필터가 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다. 예를 들어, 상기 컬러필터 어레이(30)의 제1 컬러필터는 레드(Red)이고, 제2 컬러필터는 그린(Green)이며, 제3 컬러필터는 블루(Blue)의 3가지 색으로 이루어지며, 인접한 컬러필터들은 서로 약간 씩 오버랩되어 단차가 형성된다.
상기 컬러필터 어레이(30)의 단차를 보완하기 위하여, 상기 컬러필터 어레이 상부로 평탄화층(40)이 형성될 수도 있다.
그리고, 상기 컬러필터 어레이(30) 상부로 포토다이오드로의 집광을 위한 제1 마이크로렌즈(50,51,52)를 형성한다.
상기 제1 마이크로렌즈(50,51,52)는 상기 컬러필터 어레이(30) 상부로 마이크로 렌즈 형성용 포토레지스트를 스핀 공정등을 통해 도포한다. 그리고, 상기 포토레지스트막(미도시)을 선택적으로 노광 및 현상한 후 각각의 컬러필터 상부에 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 이후, 리플로우 공정을 실시하여 볼록한 형상을 갖는 돔 형태의 제1 마이크로렌즈(50,51,52)를 형성한다.
이때, 상기 제1 마이크로렌즈(50)는 이웃하는 제1 마이크로렌즈(51,52) 사이에 갭(gap)(D1)이 발생될 수 있다.
도 3을 참조하여, 상기 제1 마이크로렌즈들(50,51,52) 사이의 갭(D1)으로 광이 입사되는 것을 방지하기 위하여 상기 제1 마이크로렌즈(50,51,52)가 형성된 픽셀 어레이 기판(10) 상으로 보조 집광부(61)를 형성한다.
상기 보조 집광부(61)는 상기 제1 마이크로렌즈(50,51,52)를 포함하는 상기 픽셀 어레이 기판(10) 상부로 산화막(SiO2)(60)를 증착하여 형성한다.
이는 상기 제1 마이크로렌즈(50,51,52)의 굴절률은 약 1.7 정도이고 상기 산화막(60)의 굴절률은 약 1.4 정도이기 때문에, 굴절률이 약 1인 공기를 통해 입사되는 광은 상기 산화막(60)를 통해 1차로 굴절되어 제1 마이크로렌즈(50,51,52)로 입사되기 때문에 포토다이오드로의 집광율을 향상시킬 수 있는 것이다.
도 4를 참조하여, 상기 산화막(60) 상부로 포토레지스트막을 도포하고 패터닝하여 마스크 패턴(71)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(71)은 상기 제1 마이크로렌즈(50,51,52)의 갭(D1) 영역에 대응하는 부분의 상기 보조 집광부(61) 상면이 노출되도록 상기 산화막(60) 상에 형성된다.
도 5를 참조하여, 상기 마스크 패턴(71)을 식각마스크로 하여 상기 보조 집광부(61)를 식각하면 상기 제1 마이크로렌즈(50,51,52)의 갭 영역에 대응되는 너비를 갖는 트렌치(62)가 형성된다. 예를 들어, 상기 트렌치(62)는 건식식각방법에 의해 식각되고, 주입가스를 조절하여 상기 트렌치(62)의 바닥면이 오목한 형태를 가지도록 형성할 수 있다.
상기와 같이 보조 집광부(61)의 트렌치(62) 바닥면이 오목한 형태로 형성되어 상기 보조 집광부(61)의 트렌치(62)로 광이 입사되면 상기 트렌치(62)의 바닥면의 오목한 형태에 의해 입사광은 갭(D1) 영역으로 사입사 되지 않고 제1 마이크로렌즈(50,51,52)로 집광될 수 있게 된다.
도 6을 참조하여, 상기 마스크 패턴(71)을 제거하고 상기 트렌치(62)가 형성된 보조 집광부(61) 상부에 제1 마이크로렌즈(50)와 동일한 마이크로 렌즈 형성용 포토레지스트을 도포한 후 상기 보조 집광부(61)의 표면이 노출되도록 평탄화 시킨다.
그러면 상기 보조 집광부(61)의 트렌치(62) 내부에는 제2 마이크로렌즈(81)가 형성된다.
상기 제2 마이크로렌즈(81)의 바닥면은 상기 트렌치(62)의 바닥면 형태에 의하여 제1 마이크로렌즈(50)에 대하여 오목한 형태를 가지도록 형성된다.
따라서, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 보조 집광부(61)의 상측에 상기 갭 영역에 대응되는 위치에 오목한 형태의 제2 마이크로 렌즈(81)가 형성되어 있으므로, 물체로부터 입사되는 광이 상기 제1 마이크로렌즈(50,51,52)의 갭(D1) 영역으로 입사될 경우 상기 광은 상기 제2 마이크로렌즈(81)에 의해 직진 방향에 대하여 바깥쪽 영역으로 1차 굴절되고 그 하부의 보조 집광부(61)에 의해 2차 굴절된 후 제1 마이크로렌즈(50)의 이웃하는 제1 마이크로렌즈(51,52)로 입사되어 포토다이오드로의 광 효율을 증가시킬 수 있다.
또한, 입사광이 갭 영역으로 입사되는 것이 방지되어 크로스 토크 및 노이즈 발생을 방지하여 광감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 제1 마이크로렌즈의 상부에 산화막으로 이루어진 보조 집광부에 의해 후속의 패키지 또는 범프 공정에서의 충격 또는 파티클 등으로부터 발생할 수 있는 이미지 결함을 방지할 수 있다.
<제2 실시예 >
도 11은 제2 실시예에 따른 이미지 센서를 도시하고 있다.
제2 실시예의 이미지 센서는 픽셀 어레이 기판(100) 상에 형성된 컬러필터 어레이(130); 상기 컬러필터 어레이(130) 상에 형성된 평탄화층(141); 상기 평탄화층(141) 상에 형성된 마이크로렌즈(150,151,152)를 포함하며, 상기 평탄화층(140) 에는 상기 마이크로렌즈(150,151,152)의 갭(D2) 영역에 위치되도록 반사막(181)이 형성된 것을 포함한다.
또한, 상기 평탄화층(140)은 산화막(SiO2)이고 상기 반사막(181)은 금속물질로 형성될 수 있다.
상기와 같이 마이크로렌즈의 갭 영역에 의해 노출되는 평탄화층의 표면에 반사막이 형성되어, 물체로부터 입사되는 빛이 상기 마이크로렌즈의 갭영역으로 직진할 경우 상기 반사막에 의해 외부로 다시 반사된다.
따라서, 상기 마이크로렌즈의 갭영역으로 빛이 입사되는 것을 사전에 차단하므로써 크로스토크 및 노이즈 발생을 방지하여 이미지 센서의 품질을 향상시킬 수 있다.
이하, 도 7 내지 도 11을 참조하여 제2 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 설명한다.
도 7를 참조하여, 픽셀 어레이 기판(100) 상으로 단위화소(110)에 대응하는 영역에 컬러필터 어레이(130)를 형성한다.
상기 픽셀 어레이 기판(100)은 컬러필터 어레이(130)를 통해 입사된 빛을 감지하는 포토다이오드(미도시) 및 상기 포토다이오드에서 발생된 전하를 처리하는 트랜지스터들(미도시)로 구성된 단위화소(110)를 포함한다.
또한 상기 픽셀 어레이 기판(100)은 단위화소(110)로 신호를 전달하는 금속배선(미도시) 및 절연막(미도시)으로 이루어지는 금속배선층(120) 및 패시베이션막(미도시)을 포함할 수 있다.
그리고, 상기 픽셀 어레이 기판(100) 상에 상기 컬러필터 어레이(130)를 형성한다.
상기 컬러필터 어레이(130)는 감광물질 및 안료 또는 감광물질 및 염료를 포함하는 컬러필터층(미도시)을 스핀 코팅 공정등을 통해 픽셀 어레이 기판(100) 상에 형성한다. 이어서, 상기 컬러필터층을 패턴 마스크에 의하여 노광한 후 현상하여 상기 픽셀 어레이 기판(100) 상에 컬러필터를 형성한다.
상기 컬러필터 어레이(130)는 각각의 단위화소(110) 마다 하나의 컬러필터가 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다. 예를 들어, 상기 컬러필터 어레이(130)의 제1 컬러필터는 레드(Red)이고, 제2 컬러필터는 그린(Green)이며, 제3 컬러필터는 블루(Blue)의 3가지 색으로 이루어지며, 인접한 컬러필터들은 서로 약간씩 오버랩되어 단차가 형성된다.
상기 컬러필터 어레이(30)의 단차를 보완하기 위하여, 상기 컬러필터 어레이 상부로 평탄화층(140)을 형성한다. 예를 들어, 상기 평탄화층(140)은 산화막(SiO2)을 6000~90000Å의 두께로 형성할 수 있다.
도 8을 참조하여 상기 평탄화층(140) 상부에 포토레지스트막을 도포하고 패터닝하여 마스크 패턴(170)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(170)은 이후 형성되는 마이크로렌즈(150,151,152)의 갭(D2) 영역에 대응하는 상기 평탄화층(61) 상면이 노출되도록 형성된다.
상기 마스크 패턴(170)을 식각 마스크로 하여 상기 평탄화층(140)을 식각하면 트렌치(142)가 형성된다. 예를 들어, 상기 트렌치(142)의 너비는 약 0.1~0.3㎛ 정도로 형성하고, 상기 트렌치(142) 형성시 상기 평탄화층(141)의 하부에 형성된 상기 컬러필터 어레이(130)를 보호하기 위하여 상기 평탄화층(141)이 완전히 식각되지 않도록 한다.
도 9 및 도 10을 참조하여, 상기 트렌치(142)가 형성된 평탄화층(141)의 상부로 금속물질을 증착한 다음 평탄화 공정을 진행하여 상기 트렌치(142) 내부에 반사막(181)을 형성한다. 예를 들어, 상기 반사막(181)은 CVD 또는 PVD 방법에 의해 TiN, Al, W 등을 증착하여 반사막층(180)을 형성한 후, CMP 공정에 의해 상기 평탄화층(140)의 표면을 평탄화시켜서 상기 트렌치(142)의 내부에 반사막(181)을 형성할 수 있다.
도 11 을 참조하여 상기 평탄화층(140) 상부로 포토다이오드로의 집광을 위한 마이크로렌즈(150,151,152)를 형성한다.
상기 마이크로렌즈(150,151,152)는 상기 평탄화층(140) 상부로 마이크로 렌즈 형성용 포토레지스트를 스핀 공정등을 통해 도포한다. 그리고, 상기 포토레지스트막(미도시)을 선택적으로 노광 및 현상한 후 각각의 컬러필터 상부에 및 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 이후, 리플로우 공정을 실시하여 볼록한 형상을 갖는 돔 형태의 마이크로렌즈(150,151,152)를 형성한다.
이때, 상기 마이크로렌즈(150)는 이웃하는 마이크로렌즈(151,152)와의 사이에 갭(gap)(D2)이 발생될 수 있으며, 상기 마이크로렌즈(150,151,152) 사이에 형성된 갭(D2)에 의하여 상기 평탄화층(140)에 형성된 반사막(181)이 노출된 상태가 된다.
따라서, 도 11에 도시된 바와 같이 상기 마이크로렌즈(150,151,152)들의 갭(D2) 사이에는 반사막(181)이 형성되어 있으므로, 만일 물체로부터 입사되는 광이 상기 마이크로렌즈(150)를 벗어나 상기 마이크로렌즈(150)의 갭(D2) 사이로 직진하게 되면 상기 반사막(181)으로 도달하게 되고 상기 광은 반사막(181)에 의해 다시 외부로 다시 반사되게 되므로, 마이크로렌즈(150,151,152)를 경유하지 않은 광은 포토다이오드로 입사되지 않게 되어 포토다이오드의 광감도를 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 마이크로렌즈(150)의 갭(D2) 사이로 집광되지 않은 빛이 입사되는 것을 반사막(181)에 의하여 차단시킬 수 있으므로, 픽셀 어레이 기판(100)에 배치된 포토 다이오드의 노이즈 및 크로스 토크의 사전에 발생을 차단하여 이미지 센서의 품질을 향상시킬 수 있다.
이상에서 설명한 본 실시예는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이 제1 실시예에 따른 이미지 센서 및 그의 제조방법에 의하면 입사광의 굴절율을 높여서 마이크로렌즈의 집광율을 향상시키므로써 이미지센서의 센서티비티를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 제1 실시예에 의하면 마이크로렌즈의 상부에 형성된 보조집광부에 의해 후속의 패키지 또는 범프 공정에서의 충격 또는 파티클 등으로부터 발생할 수 있는 이미지 결함을 방지할 수 있는 효과가 있다.
제2 실시예에 따른 이미지 센서 및 그의 제조방법에 의하면, 마이크로렌즈의 갭 영역에 반사막이 형성되어 갭 영역으로 입사되는 빛을 반사시키므로써 픽셀 간의 크로스토크 및 노이즈 발생을 사전에 차단하여 이미지 센서의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 픽셀 어레이 기판 상에 형성된 컬러필터 어레이;
    상기 컬러필터 어레이 상에 형성된 제1 마이크로렌즈; 및
    상기 제1 마이크로렌즈를 포함하는 픽셀 어레이 기판 상에 형성된 보조 집광부를 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 마이크로렌즈 사이의 갭 영역에 위치되도록 상기 보조 집광부에는 바닥면이 오목한 형태를 갖는 트렌치가 형성된 이미지 센서.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 보조 집광부의 트렌치에 형성된 제2 마이크로렌즈를 포함하는 이미지 센서.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 보조 집광부는 산화막(SiO2)으로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  5. 픽셀 어레이 기판 상에 컬러필터 어레이를 형성하는 단계;
    상기 컬러필터 어레이 상에 제1 마이크로렌즈를 형성하는 단계;
    상기 제1 마이크로렌즈를 포함하는 상기 컬러필터 어레이 상부로 보조 집광부를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 보조 집광부를 형성하는 단계는,
    상기 제1 마이크로렌즈를 포함하는 상기 컬러필터 어레이 상부로 산화막을 형성하는 단계:
    상기 제1 마이크로렌즈 사이에 바닥면이 오목한 형태의 트렌치를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 트렌치에 제1 마이크로렌즈와 동일한 물질을 증착하여 제2 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  8. 픽셀 어레이 기판 상에 형성된 컬러필터 어레이;
    상기 컬러필터 어레이 상에 형성된 평탄화층;
    상기 평탄화층 상에 형성된 마이크로렌즈를 포함하며,
    상기 평탄화층에는 상기 마이크로렌즈의 갭 영역에 위치되도록 반사막이 형성된 것을 포함하는 이미지 센서.
  9. 픽셀 어레이 기판 상에 컬러필터 어레이를 형성하는 단계;
    상기 컬러필터 어레이 상에 반사막을 포함하는 평탄화층을 형성하는 단계;및
    상기 평탄화층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 평탄화층은 산화막이고 상기 반사막은 금속물질로 형성된 것을 포함하는 이미지 센서.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 평탄화층을 형성하는 단계는,
    상기 컬러필터 어레이 상에 산화막을 형성하는 단계;
    상기 산화막 상에 마스크를 형성하는 단계;
    상기 마스크에 의해 산화막을 식각하여 마이크로렌즈의 갭이 형성될 영역에 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 트렌치에 금속물질을 매립하여 반사막을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
KR1020070042900A 2007-05-03 2007-05-03 이미지 센서 및 그의 제조방법 KR20080097709A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070042900A KR20080097709A (ko) 2007-05-03 2007-05-03 이미지 센서 및 그의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070042900A KR20080097709A (ko) 2007-05-03 2007-05-03 이미지 센서 및 그의 제조방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20080097709A true KR20080097709A (ko) 2008-11-06

Family

ID=40285466

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070042900A KR20080097709A (ko) 2007-05-03 2007-05-03 이미지 센서 및 그의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20080097709A (ko)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8716823B2 (en) 2011-11-08 2014-05-06 Aptina Imaging Corporation Backside image sensor pixel with silicon microlenses and metal reflector
US10224359B2 (en) 2012-03-22 2019-03-05 Sionyx, Llc Pixel isolation elements, devices and associated methods
US10229951B2 (en) 2010-04-21 2019-03-12 Sionyx, Llc Photosensitive imaging devices and associated methods
US10244188B2 (en) 2011-07-13 2019-03-26 Sionyx, Llc Biometric imaging devices and associated methods
US10269861B2 (en) 2011-06-09 2019-04-23 Sionyx, Llc Process module for increasing the response of backside illuminated photosensitive imagers and associated methods
US10347682B2 (en) 2013-06-29 2019-07-09 Sionyx, Llc Shallow trench textured regions and associated methods
US10361083B2 (en) 2004-09-24 2019-07-23 President And Fellows Of Harvard College Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate
US10374109B2 (en) 2001-05-25 2019-08-06 President And Fellows Of Harvard College Silicon-based visible and near-infrared optoelectric devices
CN110268239A (zh) * 2017-01-05 2019-09-20 皇家飞利浦有限公司 具有滤波器和透镜阵列的成像传感器
US10505054B2 (en) 2010-06-18 2019-12-10 Sionyx, Llc High speed photosensitive devices and associated methods

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10374109B2 (en) 2001-05-25 2019-08-06 President And Fellows Of Harvard College Silicon-based visible and near-infrared optoelectric devices
US10361083B2 (en) 2004-09-24 2019-07-23 President And Fellows Of Harvard College Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate
US10741399B2 (en) 2004-09-24 2020-08-11 President And Fellows Of Harvard College Femtosecond laser-induced formation of submicrometer spikes on a semiconductor substrate
US10229951B2 (en) 2010-04-21 2019-03-12 Sionyx, Llc Photosensitive imaging devices and associated methods
US10505054B2 (en) 2010-06-18 2019-12-10 Sionyx, Llc High speed photosensitive devices and associated methods
US10269861B2 (en) 2011-06-09 2019-04-23 Sionyx, Llc Process module for increasing the response of backside illuminated photosensitive imagers and associated methods
US10244188B2 (en) 2011-07-13 2019-03-26 Sionyx, Llc Biometric imaging devices and associated methods
US8716823B2 (en) 2011-11-08 2014-05-06 Aptina Imaging Corporation Backside image sensor pixel with silicon microlenses and metal reflector
US10224359B2 (en) 2012-03-22 2019-03-05 Sionyx, Llc Pixel isolation elements, devices and associated methods
US10347682B2 (en) 2013-06-29 2019-07-09 Sionyx, Llc Shallow trench textured regions and associated methods
US11069737B2 (en) 2013-06-29 2021-07-20 Sionyx, Llc Shallow trench textured regions and associated methods
CN110268239A (zh) * 2017-01-05 2019-09-20 皇家飞利浦有限公司 具有滤波器和透镜阵列的成像传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20080097709A (ko) 이미지 센서 및 그의 제조방법
KR100869219B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
US6967073B2 (en) Bottom antireflection coating color filter process for fabricating solid state image sensors
US7579209B2 (en) Image sensor and fabricating method thereof
KR100937654B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR20090061310A (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR101493012B1 (ko) 이미지 센서의 제조 방법
KR100907156B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
JP2003060179A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
US20060125020A1 (en) CMOS image sensor and method for fabricating the same
KR100937657B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR100851752B1 (ko) 이미지 센서의 제조방법
KR100883038B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100606936B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그의 제조 방법
KR20100028371A (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
KR100871553B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100802305B1 (ko) 이미지 센서 제조방법
KR20050103772A (ko) 더블렌즈를 구비한 이미지센서 및 그 제조방법
KR100967477B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR20070069355A (ko) 씨모스 이미지 센서의 제조 방법
KR20030039712A (ko) 이미지센서 및 그 제조 방법
KR100907892B1 (ko) 이미지 센서 및 그의 제조 방법
JP4514576B2 (ja) 固体撮像装置
US20090068599A1 (en) Method of manufacturing image sensor
KR20060077064A (ko) 트리플 마이크로렌즈를 갖는 씨모스 이미지 센서 및 그의제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20090406

Effective date: 20110222