KR20090051353A - 이미지센서의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 포토다이오드가 형성된 기판상에 층간절연층을 형성하는 단계; 상기 층간절연층 상에 감광막을 형성하는 단계; 상기 감광막을 베스트포커스(best focus) 노광하는 제1 노광단계; 상기 제1 노광된 감광막을 디포커스(defocus) 노광하는 제2 노광단계; 및 상기 제2 노광된 감광막을 현상하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이미지센서, 마이크로렌즈, 리플로우

Description

이미지센서의 제조방법{Method for Manufacturing An Image Sensor}
실시예는 이미지센서의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 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.
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
종래기술에 의한 CIS소자는 빛 신호를 받아서 전기 신호로 바꾸어 주는 포토다이오드(Photo Diode) 영역과, 이 전기 신호를 처리하는 트랜지스터 영역으로 구분할 수 있다.
한편, 이미지센서에서는 광 감도를 높이기 위해서 이미지 센서의 전체 면적 중에서 포토 다이오드의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하거나, 포토다이오드 이외의 영역으로 입사되는 광의 경로를 변경하여 상기 포토 다이오드로 집속시켜 주는 기술이 사용된다.
상기 집속 기술의 대표적인 예가 마이크로 렌즈를 형성하는 것이다.
종래기술에 의하면, 이미지센서의 제조과정 중 마이크로렌즈를 형성하는 방법은 일반적으로 마이크로렌즈용 특수 감광막(photo resist)를 이용하여 마이크로포토공정(micro photo) 진행 후 리플로우(reflowing) 방식을 이용하여 왔다.
그러나, 종래기술에 의하면 마이크로렌즈를 형성하기 위한 리플로우 공정(reflowing)은 다소 복잡하며, 마이크로렌즈의 브리지(bridge) 또는 마이크로렌즈 갭(Gap)을 유발하는 문제가 있다.
또한, 종래기술에 의하면 감광막의 리플로우시 소실되는 감광막의 양이 많아져 마이크로렌즈 사이에 갭(G:gap)이 존재하게 되어 포토다이오드(photo diode)에 입사되는 빛의 양이 줄어들게 되어 이미지(image) 불량이 발생하는 단점이 있다.
또한, 종래기술에 의한 경우 기존의 마아크로 렌즈는 마이크로렌즈 형성시 횡축과 대각선축으로의 초점거리(Focal Length)의 차이가 발생하게 되고 결국, 인 픽셀(Pixel)로의 크로스토크(Crosstalk) 현상 등을 유발하게 된다.
실시예는 리플로우공정(reflowing) 없이 마이크로렌즈를 형성할 수 있는 이미지센서의 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 마이크로렌즈의 브리지(bridge)를 방지하고, 마이크로렌즈 사이의 갭(Gap)을 최소화할 수 있는 이미지센서의 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 포토다이오드가 형성된 기판상에 층간절연층을 형성하는 단계; 상기 층간절연층 상에 감광막을 형성하는 단계; 상기 감광막을 베스트포커스(best focus) 노광하는 제1 노광단계; 상기 제1 노광된 감광막을 디포커스(defocus) 노광하는 제2 노광단계; 및 상기 제2 노광된 감광막을 현상하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 마이크로렌즈 갭(micro lens gap)과 렌즈의 모양을 조절하기 위해 포커스(focus)를 달리하며 이중노광 또는 수차례 반복적으로 노광하는 방법을 통해 리플로우공정(reflowing) 없이 마이크로렌즈를 형성할 수 있다.
또한, 실시예는 리플로우공정(reflowing) 없이 마이크로렌즈를 형성함에 따라 마이크로렌즈의 브리지(bridge)를 방지하면서 마이크로렌즈의 갭(Gap)을 최소화할 수 있다.
이하, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
실시예는 씨모스이미지센서에 한정적용되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 마이크로렌즈가 채용될 수 있는 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
(실시예)
도 1 내지 도 4는 실시예에 따른 이미지센서의 제조공정도이다. 도면의 도시에 있어서 각 층의 외견상의 상대적인 두께에는 본 발명이 한정되는 것이 아니다.
우선, 도 1과 같이 포토다이오드(120)를 포함하는 기판(110)상에 층간절연층(130)을 형성한다.
상기 층간절연층(110)은 다층으로 형성될 수도 있고, 하나의 층간절연층을 형성한 후에 포토다이오드(120) 영역 이외의 부분으로 빛이 입사되는 것을 막기 위한 차광층(미도시)을 형성한 후에 다시 층간절연층을 형성할 수도 있다.
이후, 상기 층간절연층(130)상에 수분 및 스크래치로부터 소자를 보호하기 위한 보호막(미도시)을 더 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 층간절연층(130) 상에 가염성레지스트를 사용하여 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 진행하여 각각의 파장대별로 빛을 필터링하는 R, G, B의 컬러필터층(140)을 형성한다.
다음으로, 상기 컬러필터층(140)상에 초점거리 조절 및 렌즈층을 형성하기 위한 평탄도확보 등을 위하여 평탄화층(PL:planarization layer)(150)을 더 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 평탄화층(150) 상에 소정의 간격을 가지는 감광막(170)을 형성한다.
예를 들어, 상기 평탄화층(150) 상에 마이크로렌즈용 감광막(170)을 형성한다.
한편, 종래기술에 의하면 포토공정에 의해 충분히 라운드(round) 모양의 감광막(photo resist) 패턴을 얻지 못하므로 리플로우(reflow)를 사용하게 된다. 그런데 리플로두(reflow) 공정은 다소 복잡하고 나아가 마이크로레즈의 브리지 또는 마이크로렌즈의 갭이 만들어지는 문제가 있다.
실시예는 더블포커싱(double focusing) 방법으로 제1 포커싱공정과 제2 포커싱공정을 진행할 수 있으나 노광의 횟수가 2번에 한정되는 것은 아니다.
예를 들어, 도 2와 같이 제1 레티클(210)을 이용하여 제1 포커싱공정으로 베스트포커스(best focus)를 진행하여 렌즈 경계부분의 감광막(170a)이 노광되도록 하여 렌즈의 가운데 부분이 형성되게 감광막(photo resist)(170)에 노광공정을 진행한다. 이때, 도 2와 같이 베스트포커스(best focus)의 경우에는 제1 빛(L1)이 수직으로 입사하여 이미지(image)가 샤프(sharp)하고 마이크로렌즈의 경계에 해당하는 곳의 노광이 진행된다.
다음으로, 도 3과 같이 이렇게 베스트 포커스(best focus) 노광에 의해 렌즈의 가운데 부분이 노광 된 후 바로 제2 레티클(220)을 이용하여 제2 포커싱 공정으로 디포커스(defocus) 공정을 진행하게 된다. 제2 포커싱인 디포커스(defocus) 공정의 조건은 렌즈의 가장자리 부분의 모양과 두께에 최적화를 수행하여 조건을 잡게되어 기존공정에서 한차례의 노광공정으로 렌즈의 가운데 부분과 가장자리 부분의 모양을 최적화하기 어려운 점들이 쉽게 해결되고 궁극적으로 리플로우(reflow)공정도 필요 없게 된다.
예를 들어, 제2 빛(L2)에 의해 감광막의 가장자리 부분(170b)이 노광된다. 제2 빛(L2)은 틸팅되어 입사될 수 있다. 한편, 제2 레티클(220)은 상기 제1 레티클(210)을 그대로 이용하거나 다른 레티클을 이용할 수 있다.
다음으로, 도 4와 같이 현상공정을 통해 리플로우(reflow) 없이 마이크로렌즈(171)를 형성함에 따라 마이크로렌즈의 브리지(bridge)를 방지하면서 마이크로렌즈의 갭(Gap)을 최소화할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.
도 1 내지 도 4는 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도.

Claims (4)

  1. 포토다이오드가 형성된 기판상에 층간절연층을 형성하는 단계;
    상기 층간절연층 상에 감광막을 형성하는 단계;
    상기 감광막을 베스트포커스(best focus) 노광하는 제1 노광단계;
    상기 제1 노광된 감광막을 디포커스(defocus) 노광하는 제2 노광단계; 및
    상기 제2 노광된 감광막을 현상하여 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 노광단계는
    베스트포커스(best focus)를 진행하여 상기 포토다이오드 경계상의 감광막이 노광되도록 하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 노광단계는
    디포커스(defocus)를 진행하여 제1 노광된 감광막의 가장자리 부분이 노광되도록하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
  4. 제1 항 내지 제3 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제2 노광단계는,
    상기 제1 노광에서 사용하는 레티클을 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
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