KR20090061199A - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR20090061199A
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Abstract

본 발명은 반도체 소자에 있어서, 특히 이미지 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 일 예로 반도체 기판에 포토다이오드를 형성하는 단계와, 상기 포토다이오드를 포함하는 반도체 기판 상에 층간절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간절연막 상에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층의 컬러 필터를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터 상에 평탄화막을 형성하는 단계와, 상기 평탄화막 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계로 이루어지는 공정을 통해 이미지 센서를 제조함으로써, 이미지 센서의 전체 광 감도를 효율적으로 개선해주는 발명이다.
이미지 센서, 굴절률, 컬러 필터, 포토다이오드, 마이크로렌즈

Description

이미지 센서 및 그 제조 방법 {image sensor, and method of manufacturing thereof}
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로서, 특히 이미지 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
이미지센서는 광학 영상(optical image)를 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자이다.
이미지센서는 크게 전하 결합 소자(CCD: Charge Coupled Device)와 CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지센서로 분류될 수 있다.
씨모스 이미지센서는, 주변회로인 제어 회로(Control Circuit) 및 신호 처리 회로(Signal Processing Circuit)를 동시에 집적할 수 있는 CMOS 기술을 이용하여 픽셀수 만큼의 MOS 트랜지스터를 만들고 이를 통해 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용한다.
CMOS 이미지센서는 포토다이오드(Photo Diode) 및 복수의 MOS 트랜지스터로 구성되며, 기본적으로 이미지센서 칩의 전후로부터 입사되는 빛 즉, 가시광선을 전기적 신호로 변환하여 영상화한다.
최근에는 수평형 구조와 달리 하나의 픽셀에서 다양한 컬러를 구현할 수 있는 수직형 포토다이오드 갖는 수직형 이미지센서(vertical image sensor)가 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 이미지 센서를 나타낸 단면도로써, 그 종래의 이미지 센서는 다음의 공정 순서를 통해 제조된다.
도 1을 참조하면, 먼저 반도체 기판(1)에 적어도 하나의 포토다이오드(2)를 형성한다.
이어, 그 포토다이오드(2)를 포함하는 반도체 기판(1) 상에 금속배선들(미도시)들을 포함하는 층간절연막(3)을 형성한다.
이어 층간절연막(3) 상에 산화물이나 질화물을 증착하여 절연막(4)을 형성한다.
그리고, 상기 절연막(4) 상에 포토다이오드(1)에 대응되는 적어도 하나의 컬러 필터(5a~5c)를 형성한다.
이어, 컬러 필터(5a~5c) 상에 평탄화막(6)이 형성되면, 최종적으로 그 평탄화막(6) 상에 포토다이오드(1) 및 컬러 필터(5a~5c)에 대응되는 적어도 하나의 마이크로렌즈(7)를 형성한다.
상기한 이미지 센서의 제조 공정 중 주요 공정은, 집광을 위한 마이크로렌즈(7)를 형성하는 공정과, R(red)/G(green)/B(blue) 색상의 각 신호를 구분하기 위한 컬러 필터(5a~5c)를 형성하는 공정과, 집광된 빛으로부터 생성되는 전자를 모아서 전기적 신호를 발생하는 포토다이오드(2)를 형성하는 공정이다.
상기한 공정을 통해 제조된 이미지 센서에서, 마이크로렌즈(7)를 통해 입사된 빛은 컬러 필터(5a~5c)를 통과한다. 이때, R(green) 색상의 컬러 필터(5a)는 초록의 단색광만을 투과시키고, B(blue) 색상의 컬러 필터(5b)는 파랑의 단색광만을 투과시키고, R(red) 색상의 컬러 필터(5c)는 빨강의 단색광만을 투과시킨다.
각기 컬러 필터(5a~5c)를 통과한 단색광들은 대응되는 포토다이오드들에 공급되어 전자를 생성토록 하고, 포토다이오드들은 생성된 전자 량에 따른 전기적 신호를 발생한다. 예로써, 도 1에 도시된 바와 같이, B(blue) 색상의 컬러 필터(5b)를 투과한 파랑의 단색광만이 포토다이오드(2)에 집광되며, 그 포토다이오드(2)는 파랑 색상에 해당하는 전기적 신호를 발생시킨다.
이와 같이, 각 컬러 필터(5a~5c)를 통과한 단색광은 하부에 대응되는 포토다이오드에만 전달되어야 한다. 그런데 종래에는 인접한 포토다이오드에도 수광되어 이미지 센서의 전체 광 감도가 저하된다는 문제가 있었다.
예를 들어, 도 1에 도시된 이미지 센서에서는, B(blue) 색상의 컬러 필터(5b)를 투과한 파랑의 단색광(8)은 B(blue) 색상의 컬러 필터(5b)에 대응되는 하부의 포토다이오드(2)에만 전달되어야 한다.
그러나, G(green) 색상의 컬러 필터(5a)를 투과한 초록의 단색광(9)이나 R(red) 색상의 컬러 필터(5c)를 투과한 빨강의 단색광(미도시)이 B(blue) 색상의 컬러 필터(5b)에 대응되는 하부의 포토다이오드(2)에까지 전달되어 집광 효율이 현저히 저하되었다.
결국 원하지 않는 컬러에 대한 전기적 신호를 발생하는 경우가 자주 발생하 여 이미지 센서의 전체 광 감도를 저하시켰다.
본 발명의 목적은 상기한 점들을 감안하여 안출한 것으로, 인접 컬러 필터에 의한 간섭 효과를 개선하기 위한 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 인접 컬러 필터를 통과한 빛에 의한 간섭을 제거하기 위한 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또다른 목적은, 컬러 필터를 서로 다른 굴절률을 갖는 다층 구조로 구현하여 집광 효율을 개선하기 위한 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 센서 제조 방법의 일 특징은, 반도체 기판에 포토다이오드를 형성하는 단계와, 상기 포토다이오드를 포함하는 반도체 기판 상에 층간절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간절연막 상에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층의 컬러 필터를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터 상에 평탄화막을 형성하는 단계와, 상기 평탄화막 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계로 이루어지는 것이다.
바람직하게, 상기 다층의 컬러 필터를 형성하는 단계는, 제1컬러포토레지스트를 코팅하는 단계와, 상기 제1컬러포토레지스트 상에 상기 제1컬러포토레지스트 와 굴절률이 다른 제2컬러포토레지스트를 코딩하는 단계로 이루어진다.
바람직하게, 상기 다층의 컬러 필터를 형성하는 단계는, 제1컬러포토레지스트를 코팅하는 단계와, 상기 제1컬러포토레지스트 상에 상기 제1컬러포토레지스트의 굴절률 보다 작은 제2컬러포토레지스트를 코딩하는 단계로 이루어진다.
바람직하게, 상기 다층의 컬러 필터를 형성하는 단계는, 제1컬러포토레지스트를 코팅하는 단계와, 상기 제1컬러포토레지스트 상에 상기 제1컬러포토레지스트의 굴절률 보다 작은 제2컬러포토레지스트를 코딩하는 단계와, 상기 제2컬러포토레지스트 상에 상기 제2컬러포토레지스트의 굴절률 보다 작은 제3컬러포토레지스트를 코딩하는 단계로 이루어진다. 여기서, 상기 제1 내지 3 컬러포토레지스트들을 동일 두께로 코팅할 수 있다.
바람직하게, 상기 마이크로렌즈를 인접 마이크로렌즈들과 서로 이격되도록 형성할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 센서 제조 방법의 다른 특징은, 반도체 기판에 포토다이오드를 형성하는 단계와, 상기 포토다이오드를 포함하는 반도체 기판 상에 층간절연막을 형성하는 단계와, 상기 층간절연막 상에 절연막을 형성하는 단계와, 상기 절연막 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층의 제1평탄화막을 형성하는 단계와, 상기 제1평탄화막 상에 컬러 필터를 형성하는 단계와, 상기 컬러 필터 상에 제2평탄화막을 형성하는 단계와, 상기 제2평탄화막 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계로 이루어지는 것이다.
바람직하게, 상기 다층의 제1평탄화막을 형성하는 단계는, 제1포토레지스트 를 형성하는 단계와, 상기 제1포토레지스트 상에 상기 제1포토레지스트와 굴절률이 다른 제2포토레지스트를 상기 제1포토레지스트와 동일한 두께로 형성하는 단계로 이루어진다. 여기서, 상기 제1포토레지스트의 굴절률보다 상기 제2포토레지스트의 굴절률을 작게 형성할 수 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 센서의 일 특징은, 반도체 기판에 형성되는 포토다이오드들과, 상기 포토다이오드들을 포함하는 반도체 기판 상에 형성되는 층간절연막과, 상기 층간절연막 상에 형성되는 절연막과, 상기 포토다이오드들에 대응하여 상기 절연막 상에 서로 다른 굴절률의 다층 구조로 각각 형성되는 컬러 필터들과, 상기 컬러 필터들 상에 형성되는 평탄화막과, 상기 포토다이오드들 및 상기 컬러 필터들에 대응하여 상기 평탄화막 상에 형성되는 마이크로렌즈들로 구성되는 것이다.
바람직하게, 상기 컬러 필터들 중 적어도 하나는, 하부의 제1컬러포토레지스트와, 상기 제1컬러포토레지스트의 굴절률 보다 작은 상부의 제2컬러포토레지스트로 구성된다.
바람직하게, 상기 마이크로렌즈들은 일정 거리만큼 서로 이격된다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 센서의 다른 특징은, 반도체 기판에 형성되는 포토다이오드들과, 상기 포토다이오드들을 포함하는 반도체 기판 상에 형성되는 층간절연막과, 상기 층간절연막 상에 형성되는 절연막과, 상기 절연막 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층 구조로 형성되는 제1평탄화막과, 상기 포토다이오드들에 대응하여 상기 제1평탄화막 상에 형성되는 컬러 필터들과, 상기 컬러 필터들 상에 형성되는 제2평탄화막과, 상기 포토다이오드들 및 상기 컬러 필터들에 대응하여 상기 제2평탄화막 상에 형성되는 마이크로렌즈들로 구성되는 것이다.
바람직하게, 상기 제1평탄화막은, 하부의 제1포토레지스트와, 상기 제1포토레지스트의 굴절률 보다 작은 상부의 제2포토레지스트로 구성된다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 굴절률을 갖는 다층 구조의 컬러 필터를 사용함으로써, 집광 효율이 현저히 개선되며, 인접 컬러 필터에 의한 간섭 효과를 제거할 수 있다. 즉, 인접 컬러 필터를 통과한 빛에 의한 간섭이 제거되어, 원하지 않는 컬러에 대한 전기적 신호를 발생하는 경우가 발생하지 않는다.
결국, 이미지 센서의 전체 광 감도를 효율적으로 개선한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시 예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예의 구성과 그 작용을 설명하며, 도면에 도시되고 또 이것에 의해서 설명되는 본 발명의 구성과 작용은 적어도 하나의 실시 예로서 설명되는 것이며, 이것에 의해서 상기한 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지는 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센서 및 그 제조 방법의 바람직한 실시 예를 자세히 설명한다.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 공정 단면도로써, 본 발명에 따른 이미지 센서는 다음의 공정 순서를 통해 제조된다.
도 2a를 참조하면, 먼저 반도체 기판(10)에 적어도 하나의 포토다이오드(20)를 형성한 후에, 그 포토다이오드(20)를 포함하는 반도체 기판(10) 상에 금속배선들(미도시)들을 포함하는 다층 구조의 층간절연막(30)을 형성한다.
이어 층간절연막(30) 상에 산화물이나 질화물을 증착하여 절연막(40)을 형성한다.
이어 절연막(40) 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층 구조의 컬러 필터(50a~50c)를 형성한다. 도 2b는 하부에 형성된 하나의 포토다이오드(20)에 대응하는 컬러 필터(50a~50c)의 형성 예를 도시한 것으로, 인접하는 컬러 필터들(미도시)도 서로 다른 굴절률의 다층 구조로 형성된다.
상기한 다층 구조의 컬러 필터(50a~50c)를 형성하기 위한 공정으로, 절연막(40) 상에 서로 다른 굴절률의 컬러포토레지스트들을 코팅한다. 본 발명에서는 컬러포토레지스트가 2개층 이상일 수 있다. 그러나 이하의 설명에서는 3개층 구조의 컬러포토레지스트들로 구성된 컬러 필터(50a~50c)를 예로 설명한다.
상세하게, 다층 구조의 컬러 필터(50a~50c)를 형성하기 위해서는, 먼저 절연막(40) 상에 제1컬러포토레지스트(50a)를 코팅하고, 제1컬러포토레지스트(50a) 상에 그 제1컬러포토레지스트(50a)와 굴절률이 다른 제2컬러포토레지스트(50b)를 코딩하고, 제2컬러포토레지스트(50b) 상에 제1컬러포토레지스트(50a) 및 제2컬러포토레지스트(50b)와 굴절률이 다른 제3컬러포토레지스트(50c)를 코딩한다.
상기 제1 내지 3 컬러포토레지스트들의 굴절률은 하부에 형성되는 제1컬러포토레지스트(50a)가 가장 크며, 다음 제2컬러포토레지스트(50b)는 제1컬러포토레지스트(50a)보다 상대적으로 작고, 다음 제3컬러포토레지스트(50c)는 제2컬러포토레지스트(50b)보다 상대적으로 작다. 결국, 하부의 제1컬러포토레지스트(50a)이 가장 큰 굴절률을 갖고, 최상부의 제3컬러포토레지스트(50c)가 가장 작은 굴절률을 갖도록 형성된다.
예로써, 다층 구조 컬러 필터(50a~50c)의 총 두께는 9000Å인 것이 바람직하다. 또한 다층 구조 컬러 필터(50a~50c)를 구성하는 상기 제1 내지 3 컬러포토레지스트들은 동일한 두께로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 각 컬러포토레지스트를 3000Å 두께로 코팅하는 것이 바람직하다.
한편, 상기와 같이 서로 다른 굴절률의 다층 구조로 각각 R(red)/G(green)/B(blue) 색상의 각 신호를 구분하기 위한 컬러 필터들이 형성된 후에, 도 2c에 도시된 바와 같이, 그 컬러 필터들 상에 평탄화막(60)을 형성한다.
그리고, 평탄화막(60) 상에 최종적으로 포토다이오드(20) 및 컬러 필터(50a~50c)에 대응하는 마이크로렌즈(70)를 형성한다.
추가 예로써, 본 발명에서는 R(red)/G(green)/B(blue) 색상의 각 신호를 구분하기 위한 컬러 필터들 상에 각각 마이크로렌즈(70)가 형성되며, 그때 인접하는 마이크로렌즈들 사이가 서로 이격되도록 보다 큰 곡률 반경으로 각 마이크로렌즈를 형성한다.
또다른 추가 예로써, 본 발명에서는 컬러 필터와 별개로 컬러 필터 하부에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층의 평탄화막을 더 형성하여 집광 효율을 높인다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서를 나타낸 단면도로써, 상기한 공정을 통해 제조되는 이미지 센서 전체는, 반도체 기판에 형성되어 집광된 빛으로부터 생성되는 전자를 모아서 전기적 신호를 발생하는 포토다이오드들과, 그 포토다이오드들을 포함하는 반도체 기판 상에 형성되는 층간절연막과, 그 층간절연막 상에 형성되는 절연막과, 상기 포토다이오드들에 대응하여 상기 절연막 상에 서로 다른 굴절률의 다층 구조로 각각 형성되어 R(red)/G(green)/B(blue) 색상의 각 신호를 구분하면서 동시에 굴절시켜 통과시키는 컬러 필터들과, 그 컬러 필터들 상에 형성되는 평탄화막과, 상기 포토다이오드들 및 상기 컬러 필터들에 대응하여 상기 평탄화막 상에 형성되어 외부로부터 빛을 집광하는 마이크로렌즈들로 구성된다.
특히, R(green) 색상의 다층 구조 컬러 필터는 초록의 단색광만을 투과시키고, B(blue) 색상의 다층 구조 컬러 필터는 파랑의 단색광만을 투과시키고, R(red) 색상의 다층 구조 컬러 필터(5c)는 빨강의 단색광만을 투과시킨다.
각기 컬러 필터를 통과한 단색광들은 대응되는 포토다이오드들에 공급되어 전자를 생성토록 하고, 포토다이오드들은 생성된 전자 량에 따른 전기적 신호를 발생한다.
상기와 같이 구성된 이미지 센서에서 마이크로렌즈를 통해 입사된 빛은 다층 구조의 컬러 필터(50a~50c)를 통과한다. 이때, 서로 다른 굴절률의 다층 구조에 의해 인접한 포토다이오드에 수광되던 빛은 굴절되어 더이상 간섭으로 작용하지 않는다. 그러고, 인접한 포토다이오드에 수광되던 빛이 굴절되어 바로 대응되는 자신의 포토다이오드로 수광되기 때문에 집광 능력도 향상시킨다.
특히, 각기 컬러 필터는 다층의 컬러포토레지스트로 구성되며, 하부에 형성되는 컬러포토레지스트가 가장 큰 굴절률을 가지며, 상부로 갈수록 보다 작은 굴절률의 컬러포토레지스트로 구성된다.
한편, 본 발명의 다른 예로써, 컬러 필터를 다층 구조로 형성하는 것과 별도로 또는 컬러 필터를 다층 구조로 형성하는 것에 부가하여, 컬러 필터 하부에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층 구조의 평탄화막을 더 구비하여 집광 능력을 보다 향상시킨다.
도 4 및 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 센서를 나타낸 단면도로써, 본 발명의 또다른 실시 예에 따른 이미지 센서는 다음의 공정 순서를 통해 제조된다.
도 4를 참조하면, 먼저 반도체 기판(10)에 또는 기판(10) 상에 적어도 하나의 포토다이오드(20)와 다층 구조의 층간절연막(30)과 절연막(40)을 형성한다. 이들(20~40)의 형성 과정은 도 2a에서 설명된 바와 동일하다.
이어 절연막(40) 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층 구조의 제1평탄화막(60a)을 형성한다.
상기한 다층 구조의 제1평탄화막(60a)을 형성하기 위한 공정으로, 절연막(40) 상에 서로 다른 굴절률의 포토레지스트들을 코팅한다. 본 발명에서는 포토레지스트가 2개층 이상일 수 있다. 그러나 이하의 설명에서는 3개층 구조의 포토레지스트들로 구성된 제1평탄화막(60a)을 예로 설명한다.
상세하게, 다층 구조의 제1평탄화막(60a)을 형성하기 위해서는, 먼저 절연막(40) 상에 제1포토레지스트를 코팅하고, 제1포토레지스트 상에 그 제1포토레지스트와 굴절률이 다른 제2포토레지스트를 코딩하고, 제2포토레지스트 상에 제1포토레지스트 및 제2포토레지스트와 굴절률이 다른 제3포토레지스트를 코딩한다.
상기 제1 내지 3 포토레지스트들의 굴절률은 하부에 형성되는 제1포토레지스트가 가장 크며, 다음 제2포토레지스트는 제1포토레지스트보다 상대적으로 작고, 다음 제3포토레지스트는 제2포토레지스트보다 상대적으로 작다. 결국, 하부의 제1포토레지스트가 가장 큰 굴절률을 갖고, 최상부의 제3포토레지스트가 가장 작은 굴절률을 갖도록 형성된다.
한편, 상기와 같이 서로 다른 굴절률의 다층 구조로 제1평탄화막(60a)을 형성한 후에 색상의 신호를 구분하기 위한 컬러 필터(50)를 제1평탄화막(60a) 상에 형성한다. 여기서, 각각 R(red)/G(green)/B(blue) 색상의 각 신호를 구분하기 위한 컬러 필터들이 제1평탄화막(60a) 상에 형성된다.
그리고, 그 컬러 필터(50) 상에 다시 제2평탄화막(60)을 형성하며, 평탄화막(60) 상에 최종적으로 포토다이오드(20) 및 컬러 필터(50)에 대응하는 마이크로렌즈(70)를 형성한다.
추가 예로써, 본 발명에서는 R(red)/G(green)/B(blue) 색상의 각 신호를 구분하기 위한 컬러 필터들 상에 각각 마이크로렌즈(70)가 형성되며, 그때 인접하는 마이크로렌즈들 사이가 서로 이격되도록 보다 큰 곡률 반경으로 각 마이크로렌즈를 형성한다.
상기한 다른 실시 예에 따른 공정을 통해 제조되는 이미지 센서 전체는, 반도체 기판에 형성되어 집광된 빛으로부터 생성되는 전자를 모아서 전기적 신호를 발생하는 포토다이오드들과, 그 포토다이오드들을 포함하는 반도체 기판 상에 형성되는 층간절연막과, 그 층간절연막 상에 형성되는 절연막과, 그 절연막 상에 서로 다른 굴절률의 다층 구조로 각각 형성되어 빛을 굴절시키는 제1평탄화막과, 상기 포토다이오드들에 대응하여 상기 제1평탄화막 상에 형성되어 R(red)/G(green)/B(blue) 색상의 각 신호를 구분하여 통과시키는 컬러 필터들과, 그 컬러 필터들 상에 형성되는 제2평탄화막과, 상기 포토다이오드들 및 상기 컬러 필터들에 대응하여 상기 제2평탄화막 상에 형성되어 외부로부터 빛을 집광하는 마이크로렌즈들로 구성된다.
특히, R(green) 색상의 컬러 필터는 초록의 단색광만을 투과시키고, B(blue) 색상의 컬러 필터는 파랑의 단색광만을 투과시키고, R(red) 색상의 컬러 필터(5c)는 빨강의 단색광만을 투과시킨다.
상기와 같이 각 컬러 필터를 통과한 빛은 제1평탄화막(60a)의 다층 구조에 의해 굴절되어 각 색상의 컬러 필터를 투과한 단색광은 그 색상의 컬러 필터에 대응되는 하부의 포토다이오드에만 전달된다.
그에 따라, 포토다이오드들은 각기 컬러 필터를 통과한 단색광들에 대응하여 전자를 생성하고, 그 생성된 전자 량에 따른 전기적 신호를 발생한다.
상기와 같이 다른 실시 예에 따라 구성된 이미지 센서에서 마이크로렌즈를 통해 입사된 빛은 컬러 필터 하부에서 다층 구조의 평탄화막에 의해 굴절하여 통과 한다. 이때, 서로 다른 굴절률의 다층 구조에 의해 인접한 포토다이오드에 수광되던 빛은 굴절되어 더이상 간섭으로 작용하지 않는다. 그러고, 인접한 포토다이오드에 수광되던 빛이 굴절되어 바로 대응되는 자신의 포토다이오드로 수광되기 때문에 집광 능력도 향상시킨다.
지금까지 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다.
그러므로 여기서 설명한 본 발명의 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 상술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 종래 기술에 따른 이미지 센서를 나타낸 단면도.
도 2a 내지 2c는 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서의 공정 단면도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 이미지 센서를 나타낸 단면도.
도 4 및 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 이미지 센서를 나타낸 단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
10 : 반도체 기판 20 : 포토다이오드
30 : 층간절연막 40 : 절연막
50,50a~50c : 컬러 필터 60,60a : 평탄화막
70 : 마이크로렌즈

Claims (15)

  1. 반도체 기판에 포토다이오드를 형성하는 단계;
    상기 포토다이오드를 포함하는 반도체 기판 상에 층간절연막을 형성하는 단계;
    상기 층간절연막 상에 절연막을 형성하는 단계;
    상기 절연막 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층의 컬러 필터를 형성하는 단계;
    상기 컬러 필터 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 그리고
    상기 평탄화막 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 다층의 컬러 필터를 형성하는 단계는,
    제1컬러포토레지스트를 코팅하는 단계와,
    상기 제1컬러포토레지스트 상에 상기 제1컬러포토레지스트와 굴절률이 다른 제2컬러포토레지스트를 코딩하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 다층의 컬러 필터를 형성하는 단계는,
    제1컬러포토레지스트를 코팅하는 단계와,
    상기 제1컬러포토레지스트 상에 상기 제1컬러포토레지스트의 굴절률 보다 작은 제2컬러포토레지스트를 코딩하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  4. 제 2 항 또는 3 항에 있어서, 상기 제1컬러포토레지스트와 상기 제2컬러포토레지스트를 동일 두께로 코팅하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 다층의 컬러 필터를 형성하는 단계는,
    제1컬러포토레지스트를 코팅하는 단계와,
    상기 제1컬러포토레지스트 상에 상기 제1컬러포토레지스트의 굴절률 보다 작은 제2컬러포토레지스트를 코딩하는 단계와,
    상기 제2컬러포토레지스트 상에 상기 제2컬러포토레지스트의 굴절률 보다 작은 제3컬러포토레지스트를 코딩하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 제1 내지 3 컬러포토레지스트들을 동일 두께로 코팅하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈를 인접 마이크로렌즈들과 서로 이격되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 컬러 필터의 형성 이전에 상기 절연막 상에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층의 평탄화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 다층의 평탄화막을 형성하는 단계는,
    제1포토레지스트를 형성하는 단계와,
    상기 제1포토레지스트 상에 상기 제1포토레지스트와 굴절률이 다른 제2포토레지스트를 상기 제1포토레지스트와 동일한 두께로 형성하는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제1포토레지스트의 굴절률보다 상기 제2포토레지스트의 굴절률을 작게 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
  11. 반도체 기판에 형성되는 포토다이오드들;
    상기 포토다이오드들을 포함하는 반도체 기판 상에 형성되는 층간절연막;
    상기 층간절연막 상에 형성되는 절연막;
    상기 포토다이오드들에 대응하여 상기 절연막 상에 서로 다른 굴절률의 다층 구조로 각각 형성되는 컬러 필터들;
    상기 컬러 필터들 상에 형성되는 평탄화막; 그리고
    상기 포토다이오드들 및 상기 컬러 필터들에 대응하여 상기 평탄화막 상에 형성되는 마이크로렌즈들로 구성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 컬러 필터들 중 적어도 하나는,
    하부의 제1컬러포토레지스트와, 상기 제1컬러포토레지스트의 굴절률 보다 작은 상부의 제2컬러포토레지스트로 구성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 마이크로렌즈들은 일정 거리만큼 서로 이격되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 컬러 필터들과 상기 절연막 사이에 서로 다른 굴절률을 갖는 다층 구조의 평탄화막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 다층 구조의 평탄화막은,
    하부의 제1포토레지스트와, 상기 제1포토레지스트의 굴절률 보다 작은 상부의 제2포토레지스트로 구성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
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