KR20090046148A - 이미지 센서 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)의 마이크로 렌즈(microlens)를 형성하는 기본 과정에 플라즈마 처리 스텝을 추가하여 마이크로 렌즈의 표면 거칠기를 개선하여 들어오는 빛의 산란을 최소화 할 수 있는 이미지 센서 제조방법이다.
Description
본 발명은 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 마이크로 렌즈의 제조 과정 중에 플라즈마 처리 과정을 포함시켜 마이크로 렌즈의 표면 거칠기를 개선할 수 있는 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.
씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)는 광의 집적화를 위해 굴절률이 낮은 산화물(Oxide)을 렌즈(lens)로 사용하는 기술이 연구되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 렌즈의 제조과정을 나타낸 흐름도이다. 도시된 바와 같이, 컬퍼 필터(color filter)와 평탄화층(planar layer)을 코팅하고(S101), 그 위에 저온하에서 산화물(oxide)을 증착(deposition)한 후에(S102), 마이크로 렌즈를 코팅하고 (S103), 산화물 에칭 과정(Oxide Etching process)이 수행된다. 여기에서 산화물 에칭 과정은 산화물의 프로파일(profile)을 향상시키는 oxide shape etching 공정과 산화물의 최종 프로파일을 결정하는 oxide blank etching 공정으로 이루어진다 (S105). 이어 감광막(photoresist)을 제거하는 애슁(ashing) 공정이 수행된다(S106).
이러한 공정에서 산화물 렌즈는 낮은 온도(Low Temperature)에서 증착을 한 다. 따라서, 그 표면의 거칠기가 좋지 않다. 표면의 굴곡이 심할수록 들어오는 빛의 회절로 인해 감도가 떨어지게 된다.
본 발명은 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor)의 품질을 향상시킬 수 있는 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 씨모스 이미지 센서에 입사되는 빛의 산란을 최소화하여 이미지 센서의 효율을 증가시키는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 씨모스 이미지 센서에 사용되는 산화물 마이크로 렌즈의 표면 거칠기를 개선할 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법은 렌즈를 형성하는 기본 공정에 플라즈마 처리 스텝을 추가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법의 세부적 특징은 다수의 포토 다이오드 및 컬러 이미지 구현을 위한 컬러 필터를 코팅하는 과정, 평탄화를 위해 코팅층이 형성된 기판을 제공하는 과정, 저온 산화막을 형성하는 과정, 마이크로 렌즈를 코팅하는 과정, 산화막을 에칭하는 과정 및 감광막을 제거하는 과정을 포함하여 이루어지는 이미지 센서 제조 방법에 있어서; 상기 산화막 에칭 과정이 산화막 프로파일을 향상시키는 쉐이프 에칭 단계(oxide shape RIE)와; 산화막 최종 프로파일을 결정하는 산화막 블랭크 에칭단계(oxide blank RIE)와; 상기 마이크로 렌즈의 표면 거칠기를 개선하기 위한 플라즈마 처리 단계를 포함하여 이루어지는 점이다.
본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법의 다른 세부적 특징은 상기 플라즈마 처리단계는 마이크로 웨이브를 사용하는 점이다.
본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법의 또 다른 세부적 특징은 상기 마이크로 웨이브는 30초 이상 70초 이하의 시간 동안 사용하는 점이다.
본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법의 또 다른 세부적 특징은 상기 플라즈마 처리단계는 질소와 산소가 혼합된 가스를 1000sccm 이상 1500 sccm 이하를 사용하는 점이다.
본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법의 또 다른 세부적 특징은 상기 질소와 산소의 비율은 1:1 내지 1:4의 범위를 갖는 점이다.
본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법의 또 다른 세부적 특징은 상기 플라즈마 처리단계는 20mTorr 이상 100mTorr 이하의 압력하에 수행되는 점이다.
본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법은 마이크로 렌즈의 표면 거칠기를 개선함으로써 이미지 센서에 입사되어 들어오는 빛의 산란을 최소화할 수 있는 효과를 기대할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서(CMOS Image sensor)에서의 마이크로 렌즈의 제조과정을 나타낸 흐름도이다.
다수의 포토 다이오드 및 컬러 이미지 구현을 위한 컬러 필터를 코팅하고, 평탄화를 위해 코팅층이 형성된 기판을 제공하는 과정(S201), 저온 산화막을 형성하는 과정(S202), 마이크로 렌즈를 코팅하는 과정(S203)까지는 종래 기술과 동일한 과정에 의해 수행된다.
본 발명에서는 산화막을 에칭하는 과정이 종래 기술과 다르다. 즉, 본 발명에 따른 이미지 센서 제조방법에서는 산화막의 에칭 과정이 산화막 프로파일을 향상시키는 쉐이프 에칭 단계(oxide shape RIE)(S204)와, 산화막 최종 프로파일을 결정하는 산화막 블랭크 에칭단계(oxide blank RIE)(S205)와, 상기 마이크로 렌즈의 표면 거칠기를 개선하기 위한 플라즈마 처리 단계(S206)를 포함하여 이루어진다.
종래에서와 같은 산화막 에칭 공정만으로는 마이크로 렌즈 표면의 거칠기(Roughness)를 개선하기는 매우 어렵다. 따라서, 본 발명에서는 산화물 에칭 공정에서 플라즈마 처리 단계(Oxide Plasma treatment)를 추가하여 표면에 거칠기를 많이 개선하였다.
추가된 플라즈마 처리 공정은 다음과 같은 조건하에서 수행되어야 한다. 일반적으로 에칭(Etching)에서 사용하는 RF(Radio Frequency) 대신에 마이크로 웨이브(Micro wave)를 사용한다. 마이크로 웨이브를 사용하는 이유는 등방 에칭을 위해서이다. 본 발명에서의 플라즈마 처리 공정에서는 이미 형성된 산화물 렌즈의 프로파일(Profile)을 변화시켜면 안된다. 따라서, 반드시 Wet Etch와 같은 성질을 보이는 파장인 마이크로 웨이브를 사용해야 한다.
또한, 사용되는 가스는 인첸트 가스(Enchant gas) 대신에 보호 가스(passivation gas)를 사용해야 한다. 본 발명에서는 이러한 가스로서 질소(N2)와 산소(O2)를 혼용해서 사용한다.
사용하는 가스의 총 사용량은 1000sccm ~ 1500sccm사이로 제한한다. 그 이유는 본 발명에서 제한하는 압력을 조절하기 위함이다. 본 발명에서의 가스 압력 범위는 100mtorr를 넘지 않되, 20mtorr 이상이 되도록 설정한다. 사용하는 질소(N2)와 산소(O2)의 유입 비율은 1:1에서 1:4 사이에 있어야 표면 처리에 가장 효과적이다. 마지막으로 마이크로 웨이브 사용에 필요한 전력은 장비가 허락하는 범위 내에서 가능한 낮게 설정하며, 시간은 사용전력에 따라 다르겠지만 최소 30sec이상 최대 70sec를 넘지 않게 진행한다. 시간이 짧으면 효과가 없고, 시간이 너무 길면 표면 온도가 증가하여 산화물 렌즈의 프로파일에 영향을 주기 때문이다.
도 3은 본 발명의 적용 전후의 마이크로 렌즈 표면의 거칠기를 비교한 결과를 나타낸 사진이다.
도시된 바와 같이, 마이크로 웨이브를 이용한 플라즈마 처리를 수행함으로써 표면 거칠기가 발명 전(A)의 상태에서 발명 후(B)와 같이 개선된 것을 볼 수 있다. 즉, 표면의 굴곡이 개선됨으로써 회절에 의한 감도 저하 현상을 막을 수 있어 결과적으로 입사되는 빛의 산란을 최소화할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 마이크로 렌즈의 제조과정을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 씨모스 이미지 센서(CMOS Image sensor)에서의 마이크로 렌즈의 제조과정을 나타낸 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 적용 전후의 마이크로 렌즈 표면의 거칠기를 비교한 결과를 나타낸 사진이다.
Claims (7)
- 다수의 포토 다이오드 및 컬러 이미지 구현을 위한 컬러 필터를 코팅하는 과정, 평탄화를 위해 코팅층이 형성된 기판을 제공하는 과정, 저온 산화막을 형성하는 과정, 마이크로 렌즈를 코팅하는 과정, 산화막을 에칭하는 과정 및 감광막을 제거하는 과정을 포함하여 이루어지는 이미지 센서 제조 방법에 있어서; 상기 산화막 에칭 과정은,산화막 프로파일을 향상시키는 쉐이프 에칭 단계(oxide shape RIE)와;산화막 최종 프로파일을 결정하는 산화막 블랭크 에칭단계(oxide blank RIE)와;상기 마이크로 렌즈의 표면 거칠기를 개선하기 위한 플라즈마 처리 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리단계는 마이크로 웨이브를 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 웨이브는 30초 이상 70초 이하의 시간 동안 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리단계는 질소와 산소가 혼합된 가스를 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 가스의 총 사용량은 1000sccm 이상 1500 sccm 이하의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서, 상기 질소와 산소의 비율은 1:1 내지 1:4의 범위를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 플라즈마 처리단계는 20mTorr 이상 100mTorr 이하의 압력하에 수행되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
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| US8796803B2 (en) | 2012-03-06 | 2014-08-05 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensors and methods of forming the same |
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2007
- 2007-11-05 KR KR1020070112125A patent/KR20090046148A/ko not_active Application Discontinuation
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