KR20100080227A - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 실시예에 따른 이미지 센서는, 플렉서블 기판 상에 형성된 실리콘 패턴들; 상기 실리콘 패턴들 사이에 형성된 소자 격리 패턴, 상기 실리콘 패턴들 상에 형성되며, 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴이 포함된 회로층 및 상기 회로층 상에 형성되며, 상기 제1격리 패턴에 대응하는 제2격리패턴과 상기 회로층에 전기적으로 연결된 배선을 포함하는 배선층을 포함한다. 실시예는 다양한 제품에 적용할 수 있는 플렉서블 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공함으로써, 새로운 시장을 선점할 수 있다.
플렉서블, 고분자 폴리머

Description

이미지 센서 및 그 제조 방법{image sensor and fabricating method thereof}
실시예는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
기술혁신을 통한 산업용기기의 저 가격 실현은 새로운 전자기기를 가정과 개인으로 침투, 확대시켰고 최근에는 급속한 정보화 기술의 진전으로 언제 어디서나 정보를 접할 수 있는 유비쿼터스(Ubiquitous) 컴퓨팅의 시대로 접어들고 있다.
이에, 네트워크, 인터넷, 디지털 컨텐츠, 휴대 정보기기, 멀티미디어, 유무선 통신기술 등이 융합하며 종래 개념으로 정의할 수 없는 새로운 기기로 점점 진화되어 가고 있다.
이러한 시대적 요구 및 사회적 필요성에 의해 기존의 디스플레이를 대체할 수 있는 차세대 플렉서블 디스플레이(flexible display)에 대한 연구가 국내외에서 활발히 진행되고 있다.
그러나, 웨이퍼에 제작하는 씨모스 이미지 센서는 웨이퍼의 두께가 두껍고 딱딱하여 플렉서블 이미지 센서를 구현하는 데 어려움이 있다.
실시예는 다양한 제품에 적용할 수 있는 플렉서블 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 플렉서블 기판 상에 형성된 실리콘 패턴들, 상기 실리콘 패턴들 사이에 형성된 소자 격리 패턴, 상기 실리콘 패턴들 상에 형성되며, 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴이 포함된 회로층 및 상기 회로층 상에 형성되며, 상기 제1격리 패턴에 대응하는 제2격리패턴과 상기 회로층에 전기적으로 연결된 배선을 포함하는 배선층을 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 플렉서블 기판 상에 실리콘 기판을 접착하는 단계, 상기 실리콘 기판을 패터닝하여 실리콘 패턴들을 형성하는 단계, 상기 실리콘 패턴들 사이에 고분자 폴리머를 갭필하여 소자 격리 패턴을 형성하는 단계, 상기 실리콘 패턴들 중 일부에 포토다이오드 영역 상기 실리콘 패턴들 중 다른 일부에 트랜지스터들을 포함하는 회로층을 형성하는 단계, 상기 회로층에 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴을 형성하는 단계, 상기 회로층 상에 층간 절연층을 형성하는 단계, 상기 층간 절연층에 상기 제1격리 패턴과 연결된 제2격리 패턴을 형성하는 단계 및 상기 층간 절연층 상에 상기 회로층과 전기적으로 연결된 배선을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 플렉서블 기판 상에 형성된 실리콘 패턴들, 상기 실리콘 패턴들 사이에 형성된 소자 격리 패턴, 상기 실리콘 패턴들 중 일부와 상기 플렉서블 기판 사이에 형성된 반사 패턴, 상기 실리콘 패턴들 상에 형성되며, 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴이 포함된 회로층 및 상기 회로층 상에 형성되며, 상기 제1격리 패턴에 대응하는 제2격리패턴과 상기 회로층에 전기적으로 연결된 배선을 포함하는 배선층을 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 플렉서블 기판 상에 반사패턴을 형성하는 단계, 상기 반사 패턴이 형성된 상기 플렉서블 기판 상에 실리콘 기판을 접착하는 단계, 상기 실리콘 기판을 패터닝하여 실리콘 패턴들을 형성하는 단계, 상기 실리콘 패턴들 사이에 고분자 폴리머를 갭필하여 소자 격리 패턴을 형성하는 단계, 상기 실리콘 패턴들 중 일부에 포토다이오드 영역 상기 실리콘 패턴들 중 다른 일부에 트랜지스터들을 포함하는 회로층을 형성하는 단계, 상기 회로층에 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴을 형성하는 단계, 상기 회로층 상에 층간 절연층을 형성하는 단계, 상기 층간 절연층에 상기 제1격리 패턴과 연결된 제2격리 패턴을 형성하는 단계 및 상기 층간 절연층 상에 상기 회로층과 전기적으로 연결된 배선을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 플렉서블 기판 상에 반사층을 형성하는 단계, 상기 반사층 상에 실리콘 기판을 접착하는 단계, 상기 실리콘 기판 및 상기 반사층을 패터닝하여 반사 패턴들 및 실리콘 패턴들을 형성하는 단계, 상기 실리콘 패턴들 사이에 고분자 폴리머를 갭필하여 소자 격리 패턴을 형성하는 단 계, 상기 실리콘 패턴들 중 일부에 포토다이오드 영역 상기 실리콘 패턴들 중 다른 일부에 트랜지스터들을 포함하는 회로층을 형성하는 단계, 상기 회로층에 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴을 형성하는 단계, 상기 회로층 상에 층간 절연층을 형성하는 단계, 상기 층간 절연층에 상기 제1격리 패턴과 연결된 제2격리 패턴을 형성하는 단계 및 상기 층간 절연층 상에 상기 회로층과 전기적으로 연결된 배선을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 기판, 상기 기판 상에 포토다이오드별로 구분된 실리콘 패턴들, 상기 실리콘 패턴들 사이에 형성된 소자 격리 패턴, 상기 실리콘 패턴들 상에 형성된 회로층 및 상기 회로층 상에 형성된 배선층을 포함한다.
실시예는 다양한 제품에 적용할 수 있는 플렉서블 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공함으로써, 새로운 시장을 선점할 수 있는 효과가 있다.
실시예에 따른 이미지 센서 및 그 제조방법을 첨부된 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.
도 1 내지 도 도 6은 제1실시예에 따른 이미지 센서의 제조 공정을 보여주는 단면도들이다.
도 1을 참조하면, 플렉서블 기판(100)을 준비한다.
상기 플렉서블 기판(100)은 유리기판일 수도 있고, 플라스틱 기판일 수도 있다.
상기 플렉서블 기판(100)은, 예를 들면, PET, PC일 수 있다.
상기 플렉서블 기판(100)은 가요성이 있도록 충분히 얇은 두께로 제작된 필름 형태일 수도 있다.
상기 플렉서블 기판(100) 상에 실리콘 기판(110a)을 접착한다.
따라서, 상기 플렉서블 기판(100)과 상기 실리콘 기판(110a) 사이에 접착 부재가 개재될 수도 있다.
상기 실리콘 기판(110a)은 2~10㎛의 두께로 제작된다.
도 2를 참조하면, 상기 실리콘 기판(110a) 상에 포토레지스트 패턴 또는 하드 마스크를 형성하고, 상기 포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 실리콘 기판(110a)을 식각하여 상기 플렉서블 기판(100)을 드러내는 트렌치를 형성하며, 서로 이격된 실리콘 패턴(110)들을 형성한다.
상기 트렌치는 픽셀 영역 경계를 따라 형성될 수 있다. 또한, 상기 트렌치는 포토다이오드 영역 둘레를 따라 형성될 수 있다.
상기 트렌치는 트랜지스터들 사이에 형성될 수도 있다.
상기 트렌치에 의하여 상기 실리콘 기판은 실리콘 패턴으로 서로 격리되며, 상기 실리콘 패턴(110)들이 액티브 영역이 된다.
이후, 도 3을 참조하면, 상기 트렌치가 형성된 실리콘 기판(110a) 상에 고분자 폴리머막을 형성한다.
상기 고분자 폴리머막을 화학적기계적연마하여 상기 실리콘 기판의 상면을 노출시키고, 상기 트렌치 내에 상기 고분자 폴리머막을 갭필하여 소자 격리 패턴(120)을 형성한다.
상기 고분자 폴리머막은 탄성을 가진 재질로서, 휨 발생시 실리콘 기판에 대해 수평 방향으로 늘어났다가 다시 수축하여 원상태로 복구될 수 있는 재질로 이루어진다.
도 4를 참조하면, 상기 실리콘 패턴(110)에서 포토다이오드 영역에 불순물을 주입하여 포토다이오드(101)를 형성한다. 또한, 상기 포토다이오드(101)에서 생성된 신호를 처리하기 위한 트랜지스터들을 패턴된 실리콘 패턴(110) 상에 형성하여 회로층(130)을 형성한다.
상기 포토다이오드(101)를 형성하는 방법으로는, 불순물을 이온주입하는 방법 뿐 아니라, 실리콘 패턴(110)에 미세한 균열을 발생시켜 원자 단위의 불순물을 주입하는 클리빙(cleaving) 기법을 이용할 수도 있다.
여기서, 상기 실리콘 기판에 소정 깊이로 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치 내에 절연 물질을 갭필하여 STI(shallow trench isolation) 패턴을 부분적으로 형성할 수 있다. 상기 STI 패턴은 상기 소자 격리 패턴(120)에 의하여 격리되지 못한 미세한 소자들의 격리를 위하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 트랜지스터들 간의 소자 격리를 위하여 상기 실리콘 패턴(110)에 STI 패턴을 형성할 수 있다.
상기 포토다이오드(101)와 상기 트랜지스터들은 서로 다른 실리콘 패턴(110) 상에 형성될 수 있다.
상기 회로층(130)은 상기 포토다이오드(101), 상기 트랜지스터들 및 이들 상에 형성된 절연막을 포함한다.
상기 트랜지스터들은 그 역할에 따라 트랜스퍼 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터 및 셀렉트 트랜지스터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 회로층(130)의 상기 절연막에 상기 소자 격리 패턴(120)과 대응하여 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치 내에 상기 고분자 폴리머를 갭필하여 상기 소자 격리 패턴과 연결된 제1격리패턴(121)을 형성한다.
도 5를 참조하면, 상기 제1격리패턴(121)이 형성된 상기 회로층(130) 상에 배선층(135)을 형성한다.
상기 배선층(135)을 다수의 층간 절연층(131) 및 층간 절연층(131) 사이에 형성된 배선(132)을 포함한다.
상기 배선(132)은 상기 포토다이오드(101)로 수광되는 광 경로를 고려하여 배치된다.
즉,포토다이오드(101) 이외의 영역과 대응하여 상기 회로층(130)과 연결된 전기적으로 연결된 배선(132)이 형성된다.
상기 배선(132)은 상기 제1격리패턴(131) 상에 형성될 수도 있다.
상기 배선(132)은 탄소나노튜브로 이루어질 수 있다. 상기 배선(132)은 전도성 고분자로 형성할 수도 있다. 상기 탄소나노튜브 및 전도성 고분자는 탄성을 가지고 있어, 실시예에 따른 플렉서블 이미지 센서에 적용될 수 있다.
상기 다수의 층간절연층(131)은, 하나의 층간절연층(131)을 형성한 다음에는 상기 제1격리패턴(121)과 대응하여 층간절연층(131)에 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치 내에 제1격리패턴(121)과 접촉하도록 고분자 폴리머를 갭필하여 제2격리패턴(122)을 형성한다. 그리고 상기 층간절연층(131) 상에 탄소나노튜브로 이루어진 배선(132)을 형성한다. 이와 같은 공정들을 반복함으로써 층간절연층(131), 제2격리패턴(122) 및 배선(132)을 포함하는 배선층(135)이 형성된다.
이로써, 상기 플렉서블 기판(100) 상에 실리콘 패턴(110)들을 서로 격리시키는 소자 격리 패턴(120), 상기 회로층(130)에 상기 소자 격리 패턴(120)과 직접 연결된 제1격리패턴(121), 상기 층간절연층(131)에 상기 제1격리패턴(121) 상에서 이와 직접 연결된 제2격리패턴(122)이 형성된다.
도 6에 도시한 바와 같이,각 포토다이오드(101) 상부에 컬러필터(140)를 형성한다.
상기 컬러필터(140)는 적색 컬러필터, 청색 컬러필터, 녹색 컬러필터를 포함하며, 각 컬러필터 사이에는 고분자 폴리머를 갭필하여 제3격리패턴(123)을 형성한다.
도시하지는 않았으나, 상기 배선층(135) 상에는 보호막이 형성될 수 있다. 상기 보호막은 실리콘 질화막 및 실리콘 산화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 상기 보호막에 상기 제2격리패턴(122)과 직접 연결되는 제3격리패턴(123)을 형성할 수 있다.
상기 배선층(135) 상에 상기 적색 컬러필터막을 형성하고, 상기 적색 컬러필터막을 선택적으로 노광 및 현상하여, 해당 포토다이오드 상부에 적색 컬러필터를 형성한다. 이와 같은 방법으로, 상기 배선층 상에서 해당 포토다이오드 상부에 각각 녹색 컬러필터 및 청색 컬러필터를 형성한다. 적색, 녹색 및 청색 컬러필터의 공정 순서는 다양하게 조합 및 변경될 수 있는 것이다.
상기 청색 컬러필터, 상기 적색 컬러필터 및 녹색 컬러필터는 서로 이격되어 형성된다.
상기 컬러필터들은 안료를 이용하여 형성할 수도 있고, 염료를 포함하는 고분자 물질로 이루어질 수도 있다.
상기 청색 컬러필터, 상기 적색 컬러필터 및 녹색 컬러필터 상에 고분자 폴리머를 형성하고 연마하여 상기 청색 컬러필터, 상기 적색 컬러필터 및 상기 녹색컬러필터 경계에 상기 제2격리패턴(122)과 직접 연결된 제3 격리패턴(123)을 형성한다.
다음, 상기 청색 컬러필터, 상기 적색 컬러필터 및 상기 녹색 컬러필터 상에 마이크로 렌즈(150)를 형성할 수 있다.
상기 컬러필터(140) 및 상기 마이크로 렌즈(150)는 선택적인 구성 요소이며, 설계 및 제품에 따라 생략될 수도 있는 것이다.
도 1 내지 도 6에 따라 제조된 이미지 센서에 휨을 가하면, 상기 플렉서블 기판(100) 상에 수직으로 적층된 소자 격리 패턴(120), 제1격리패턴(121), 제2격리패턴(122) 및 제3격리패턴(123)들이 휨 방향으로 늘어나게 됨으로써 플렉서블 이미지 센서를 구현할 수 있게 된다.
상기 소자 격리 패턴(120), 상기 제1 내지 제3격리패턴(121, 122, 123)은 고분자 폴리머로 형성되며, 상기 고분자 폴리머의 특성 상 휨 방향으로 신장이 용이하다.
도 7은 제2실시예에 따라 제조된 이미지 센서를 보여주는 단면도이다.
제2 실시예에 따르면, 플렉서블 이미지 센서는 상기 제1 내지 제3격리패턴(121, 122, 123)을 각 층에 형성하지 않고, 회로층(130)의 절연막 및 층간절연층(131)을 투명한 고분자 폴리머를 이용하여 형성할 수 있다. 또한, 배선(132)은 탄소나노튜브 또는 전도성 고분자를 사용할 수 있다. 또한, 상기 컬러필터(140)는 염료를 포함하는 고분자 물질로 형성할 수 있다. 또한, 상기 마이크로 렌즈(150)는 신장이 가능한 투명한 고분자 폴리머를 이용하여 형성할 수 있다.
이로써, 공정이 단순화된 플렉서블 이미지 센서를 제조할 수 있다.
도 8 내지 도 13는 제3실시예에 따른 이미지 센서의 제조 공정을 보여주는 단면도들이다.
제3실시예에서 구체적으로 설명하지 않은 부분에 대해서는 제1 및 제2 실시예를 참조하여 이해할 수 있다.
도 8을 참조하면, 플렉서블 기판(200) 상에 반사층(210a)을 형성한다.
상기 반사층(210a)은 입사된 빛을 표면에서 전면으로 다시 반사할 수 있는 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 상기 반사층(210a)은 알루미늄 박막으로 형성될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 반사층(210a)을 패터닝하여 반사 패턴(210)을 형성한다.
상기 반사 패턴(210)은 포토다이오드 영역에 대응하여 형성된다. 상기 반사 패턴(210)은 투과되는 빛을 반사시켜 다시 포토다이오드로 재입사시킴으로써 광효율을 향상시키고 감도를 개선하기 위한 것이다.
상기 반사 패턴(210)이 형성된 상기 플렉서블 기판(200)을 평탄화하기 위하여 평탄화층(220)을 형성한다. 상기 평탄화층(220)은 고분자 폴리머를 포함한 여러가지 절연물질로 형성될 수 있다.
상기 평탄화층(220)은 상기 반사 패턴(210)을 덮으며 전면에 형성될 수도 있으나, 연마하여 도 10에 도시한 바와 같이 상기 반사패턴(210)을 드러내도록 연마하여 평탄화층(220)이 형성될 수도 있다.
도 10을 참조하면, 상기 평탄화층(220) 및 상기 반사패턴(210)이 형성된 상기 플렉서블 기판(200) 상에 실리콘 기판(230a)을 접착한다.
따라서, 상기 평탄화층(220) 및 상기 반사패턴(210)과 상기 실리콘 기판(230a) 사이에 접착 부재가 형성될 수도 있다.
도 11을 참조하면, 상기 실리콘 기판(230a) 및/또는 상기 평탄화층(220)을 관통하는 트렌치를 형성할 수 있다. 상기 트렌치는 픽셀 경계를 따라 형성될 수 있다. 상기 트렌치는 포토다이오드 영역 경계를 따라 형성될 수 있다.
상기 트렌치가 형성된 상기 실리콘 기판(230a) 전면에 고분자 폴리머막을 형성하고, 연마하여 상기 트렌치 내에 갭필된 소자 격리 패턴(240)을 형성할 수 있다.
상기 소자 격리 패턴(240)은 포토다이오드 영역, 소자 영역을 전기적으로 격리시키기 위하여 형성되며, 또한, 상기 소자 격리 패턴(240)은 실리콘 기판(230a)이 플렉서블하게 휠 수 있도록 하기 위하여 실리콘 기판(230a)을 소자 형성 영역인 실리콘 패턴(230)들로 나눌 수도 있는 것이다.
도 12를 참조하면, 상기 소자 격리 패턴(240)에 의하여 구분된 실리콘 패턴(230) 상에 포토다이오드(201)가 형성될 수 있다. 또한, 다른 실리콘 패턴(230) 상에는 트랜지스터(250)가 형성될 수도 있다.
상기 실리콘 패턴(230)들 및 소자 격리 패턴(240) 상에 트랜지스터(250)들 및 상기 트랜지스터들을 덮는 절연막을 포함하는 회로층(251)이 형성된다.
상기 절연막은 상기 소자 격리 패턴(240)과 대응하는 트렌치가 형성되고, 상기 트렌치 내에 고분자 폴리머를 갭필하여 제1격리패턴(221)을 형성한다.
상기 제1격리패턴(221)이 형성된 상기 회로층(251) 상에 상기 회로층(251)과 전기적으로 연결된 배선(262) 및 층간절연층(261)들을 포함하는 배선층(260)을 형성한다.
상기 배선(262)은 전도성 고분자 또는 탄소나노튜브를 이용하여 형성할 수 있다.
상기 층간절연층(261)은 각 층을 형성하고 상기 제1격리패턴(221)과 대응하는 트렌치를 형성하고 고분자 폴리머를 갭필하는 공정을 수행하여, 상기 제1격리패턴(221)과 직접 연결된 제2격리패턴(222)을 형성한다. 이와 같은 공정을 각 층간절연층(261)을 형성할때마다 반복하여 상기 배선층에는 상기 제1격리패턴(221)과 연결된 제2격리패턴(222)이 형성된다.
상기 제2격리패턴(222)은 상기 제1격리패턴(221)과 접촉되어 상기 층간절연층(261)을 관통하여 최상층까지 형성된다.
도 13을 참조하면, 상기 제2격리패턴(222)이 형성된 상기 배선층(260) 상에는 포토 다이오드(201) 영역과 대응하는 위치에 컬러필터(270)를 형성한다.
상기 컬러필터(270)는 적색, 청색 및 녹색 컬러필터들을 포함하며, 각 컬러필터들은 서로 이격되어 있으며, 이격된 갭에는 고분자 폴리머가 갭필되어 상기 제2격리패턴과 직접 연결된 제3격리패턴(223)을 형성한다.
상기 컬러필터(270)는 안료를 포함하는 감광막으로 형성될 수도 있고, 염료를 포함하는 고분자 폴리머로 형성될 수도 있다.
상기 컬러필터(270) 상에는 마이크로 렌즈(280)를 형성한다.
이로써, 상기 플렉서블 기판(200) 상에 수직으로 적층된 소자 격리 패턴(240), 제1격리패턴(221), 제2격리패턴(222) 및 제3격리패턴(223)들이 휨 방향으로 늘어나게 됨으로써 플렉서블 이미지 센서를 구현할 수 있게 된다.
상기 소자 격리 패턴(240), 상기 제1 내지 제3격리패턴(221, 222, 223)은 고 분자 폴리머로 형성되며, 상기 고분자 폴리머의 특성 상 휨 방향으로 신장이 용이하다.
도 14 내지 도 17은 제4실시예에 따른 이미지 센서의 제조 공정을 보여주는 단면도들이다.
도 14 내지 도 17을 참조하면, 플렉서블 기판(200) 상에 반사층(210a)을 형성하고, 상기 반사층(210a) 상에 실리콘 기판(230a)을 접착한다.
상기 실리콘 기판(230a)과 상기 반사층(210a) 사이에는 접착 부재가 형성될 수도 있다.
상기 실리콘 기판(230a) 및 상기 반사층(210a)을 식각하여 트렌치를 형성할 수 있다.
상기 트렌치는 픽셀 경계, 포토다이오드 경계를 따라 형성될 수도 있고, 트랜지스터들을 서로 격리시키기 위한 목적을 형성될 수도 있다.
상기 트렌치는 상기 실리콘 기판(230a) 상에 포토레지스트 패턴 또는 하드 마스크를 형성하고, 이를 식각마스크로 사용하여 상기 실리콘 기판(230a) 및 반사층(210a)을 식각함으로써 반사 패턴(210) 및 상기 반사 패턴(210) 상에 실리콘 패턴(230)을 형성할 수 있다.
상기 실리콘 패턴(230)은 소자 영역으로서, 포토다이오드 또는 트랜지스터들이 형성될 수 있다.
상기 트렌치가 형성된 상기 실리콘 패턴(230)들 전면에 고분자 폴리머를 형성하고 연마하여 상기 트렌치 내에 갭필된 소자 격리 패턴(240)을 형성한다.
이후, 각 실리콘 패턴(210)에 포토 다이오드(210) 또는 트랜지스터(250)들을 형성하여 상기 실리콘 패턴(210)들 상에 회로층(251)을 형성한다.
상기 회로층(251)은 상기 소자격리패턴(240)과 대응하여 제1격리패턴(221)을 형성한다.
상기 제1격리패턴(221)을 형성하는 방법은, 제1 내지 제3실시예에서 설명한 바와 같다.
이후, 상기 회로층(251) 상에 배선층(260)을 형성하고, 상기 배선층(260) 상에 상기 포토다이오드(201)와 대응하여 컬러필터(270)를 형성하고, 상기 컬러필터(270) 상에 마이크로 렌즈(280)를 형성한다.
앞서 설명한 바와 같이, 상기 배선층(260)에는 상기 제1격리패턴(221)과 연결된 제2격리패턴(222)이 형성되고, 상기 컬러필터(270) 주변에는 상기 제2격리패턴(222)과 연결된 제3격리패턴(223)이 형성된다.
상기 제1 내지 제 3격리패턴(221, 222, 223)은 서로 연결되어 이미지 센서에 플렉서블 특성을 부여하게 된다. 즉, 상기 플렉서블 기판(100)의 휨에 따라 이에 대응하여 상기 소자 격리패턴(240), 상기 제1 내지 제3격리패턴(221, 222. 223)이 휨 방향으로 신장되어 전체적으로 이미지 센서에 휨이 발생할 수 있다.
상기 마이크로 렌즈(280)를 통해 입사된 광은 상기 컬러필터(270), 상기 배선층(260)을 통해 실리콘 패턴(210)에 형성된 포토다이오드(201)로 입사된다. 상기 포토다이오드(201)로 입사된 빛은 상기 실리콘 패턴을 통과하여 상기 반사패턴으로 입사되고, 상기 반사패턴에서 반사된 빛은 다시 포토다이오드(201)로 입사되어 광 효율이 향상될 수 있다.
상기 트랜지스터(250)들이 형성된 실리콘 패턴(210)으로 입사된 빛은 상기 배선층(260)에 형성된 배선(262)들에 의해 차단되므로 상기 트랜지스터(250)들 하부에 형성된 반사 패턴(210)에 의한 노이즈 발생을 방지할 수 있다. 또한, 상기 배선층(260)에 원치 않는 영역으로 빛이 입사되는 것을 방지하기 위하여 광차단막을 구비할 수도 있다.
예를 들면, 상기 트랜지스터(250)들이 형성된 실리콘 패턴(210) 상부에 금속 패턴을 형성할 수도 있으며, 광흡수 물질 또는 광반사 물질로 이루어진 광차단 패턴을 형성할 수도 있다.
이상에서 설명한 실시예는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
도 1 내지 도 도 6은 제1실시예에 따른 이미지 센서의 제조 공정을 보여주는 단면도들이다.
도 7은 제2실시예에 따라 제조된 이미지 센서를 보여주는 단면도이다.
도 8 내지 도 13는 제3실시예에 따른 이미지 센서의 제조 공정을 보여주는 단면도들이다.
도 14 내지 도 17은 제4실시예에 따른 이미지 센서의 제조 공정을 보여주는 단면도들이다.

Claims (40)

  1. 플렉서블 기판 상에 형성된 실리콘 패턴들;
    상기 실리콘 패턴들 사이에 형성된 소자 격리 패턴;
    상기 실리콘 패턴들 상에 형성되며, 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴이 포함된 회로층; 및
    상기 회로층 상에 형성되며, 상기 제1격리 패턴에 대응하는 제2격리패턴과 상기 회로층에 전기적으로 연결된 배선을 포함하는 배선층을 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 패턴들 중 일부는 포토다이오드가 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 실리콘 패턴들 중 다른 일부는 트랜지스터들이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 소자 격리 패턴, 상기 제1격리 패턴 및 상기 제2격리패턴은 고분자 폴 리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 소자 격리 패턴, 상기 제1격리 패턴 및 상기 제2격리 패턴은 상기 플렉서블 기판에 대하여 수직으로 적층된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 배선은 전도성 고분자 및 탄소나노튜브 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 배선층 상에 실리콘 패턴들 중 일부와 대응하여 형성된 컬러필터; 및
    상기 컬러필터 사이에서 상기 제2격리패턴과 연결된 제3격리패턴을 포함하는 이미지 센서.
  8. 플렉서블 기판 상에 실리콘 기판을 접착하는 단계;
    상기 실리콘 기판을 패터닝하여 실리콘 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 패턴들 사이에 고분자 폴리머를 갭필하여 소자 격리 패턴을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 패턴들 중 일부에 포토다이오드 영역 상기 실리콘 패턴들 중 다 른 일부에 트랜지스터들을 포함하는 회로층을 형성하는 단계;
    상기 회로층에 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴을 형성하는 단계;
    상기 회로층 상에 층간 절연층을 형성하는 단계;
    상기 층간 절연층에 상기 제1격리 패턴과 연결된 제2격리 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 층간 절연층 상에 상기 회로층과 전기적으로 연결된 배선을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 층간 절연층, 상기 제1격리 패턴 및 상기 배선을 형성하는 공정을 반복하여 상기 회로층 상에 배선층을 형성하는 단계;
    상기 배선층 상에 상기 포토다이오드 영역에 대응하여 컬러필터 및 상기 제2격리 패턴 상에 제3격리패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 소자 격리 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 실리콘 패턴들 상에 고분자 폴리머를 형성하는 단계;
    상기 고분자 폴리머를 연마하여 상기 실리콘 패턴들의 상면을 노출시키는 단 계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 유리 및 플라스틱 중 하나인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  12. 플렉서블 기판 상에 형성된 실리콘 패턴들;
    상기 실리콘 패턴들 사이에 형성된 소자 격리 패턴;
    상기 실리콘 패턴들 중 일부와 상기 플렉서블 기판 사이에 형성된 반사 패턴;
    상기 실리콘 패턴들 상에 형성되며, 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴이 포함된 회로층; 및
    상기 회로층 상에 형성되며, 상기 제1격리 패턴에 대응하는 제2격리패턴과 상기 회로층에 전기적으로 연결된 배선을 포함하는 배선층을 포함하는 이미지 센서.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 실리콘 패턴들 중 일부는 포토다이오드가 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 실리콘 패턴들 중 다른 일부는 트랜지스터들이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 트랜지스터가 형성된 상기 실리콘 패턴들과 상기 플렉서블 기판 사이에 평탄화층이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 트랜지스터가 형성된 상기 실리콘 패턴들과 상기 플렉서블 기판 사이에 반사 패턴이 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 소자 격리 패턴, 상기 제1격리 패턴 및 상기 제2격리패턴은 고분자 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 소자 격리 패턴, 상기 제1격리 패턴 및 상기 제2격리 패턴은 상기 플렉서블 기판에 대하여 수직으로 적층된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 배선은 전도성 고분자 및 탄소나노튜브 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 배선층 상에 실리콘 패턴들 중 일부와 대응하여 형성된 컬러필터; 및
    상기 컬러필터 사이에서 상기 제2격리패턴과 연결된 제3격리패턴을 포함하는 이미지 센서.
  21. 플렉서블 기판 상에 반사패턴을 형성하는 단계;
    상기 반사 패턴이 형성된 상기 플렉서블 기판 상에 실리콘 기판을 접착하는 단계;
    상기 실리콘 기판을 패터닝하여 실리콘 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 패턴들 사이에 고분자 폴리머를 갭필하여 소자 격리 패턴을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 패턴들 중 일부에 포토다이오드 영역 상기 실리콘 패턴들 중 다른 일부에 트랜지스터들을 포함하는 회로층을 형성하는 단계;
    상기 회로층에 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴을 형성하는 단계;
    상기 회로층 상에 층간 절연층을 형성하는 단계;
    상기 층간 절연층에 상기 제1격리 패턴과 연결된 제2격리 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 층간 절연층 상에 상기 회로층과 전기적으로 연결된 배선을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 반사 패턴은 상기 포토다이오드 영역이 형성된 실리콘 패턴 하부에 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 반사 패턴을 형성하는 단계 이후에,
    상기 반사 패턴이 형성된 상기 플렉서블 기판 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 층간 절연층, 상기 제1격리 패턴 및 상기 배선을 형성하는 공정을 반복하여 상기 회로층 상에 배선층을 형성하는 단계;
    상기 배선층 상에 상기 포토다이오드 영역에 대응하여 컬러필터 및 상기 제2격리 패턴 상에 제3격리패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 소자 격리 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 실리콘 패턴들 상에 고분자 폴리머를 형성하는 단계;
    상기 고분자 폴리머를 연마하여 상기 실리콘 패턴들의 상면을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 제1격리 패턴에 대응하는 제2격리패턴과 상기 회로층에 전기적으로 연결된 배선을 포함하는 배선층을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 유리 및 플라스틱 중 하나인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  28. 플렉서블 기판 상에 반사층을 형성하는 단계;
    상기 반사층 상에 실리콘 기판을 접착하는 단계;
    상기 실리콘 기판 및 상기 반사층을 패터닝하여 반사 패턴들 및 실리콘 패턴들을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 패턴들 사이에 고분자 폴리머를 갭필하여 소자 격리 패턴을 형 성하는 단계;
    상기 실리콘 패턴들 중 일부에 포토다이오드 영역 상기 실리콘 패턴들 중 다른 일부에 트랜지스터들을 포함하는 회로층을 형성하는 단계;
    상기 회로층에 상기 소자 격리 패턴과 직접 연결된 제1격리 패턴을 형성하는 단계;
    상기 회로층 상에 층간 절연층을 형성하는 단계;
    상기 층간 절연층에 상기 제1격리 패턴과 연결된 제2격리 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 층간 절연층 상에 상기 회로층과 전기적으로 연결된 배선을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 층간 절연층, 상기 제1격리 패턴 및 상기 배선을 형성하는 공정을 반복하여 상기 회로층 상에 배선층을 형성하는 단계;
    상기 배선층 상에 상기 포토다이오드 영역에 대응하여 컬러필터 및 상기 제2격리 패턴 상에 제3격리패턴을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  30. 제28항에 있어서,
    상기 소자 격리 패턴을 형성하는 단계는,
    상기 실리콘 패턴들 상에 고분자 폴리머를 형성하는 단계;
    상기 고분자 폴리머를 연마하여 상기 실리콘 패턴들의 상면을 노출시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  31. 제28항에 있어서,
    상기 제1격리 패턴에 대응하는 제2격리패턴과 상기 회로층에 전기적으로 연결된 배선을 포함하는 배선층을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  32. 제28항에 있어서,
    상기 플렉서블 기판은 유리 및 플라스틱 중 하나인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  33. 기판;
    상기 기판 상에 포토다이오드별로 구분된 실리콘 패턴들;
    상기 실리콘 패턴들 사이에 형성된 소자 격리 패턴;
    상기 실리콘 패턴들 상에 형성된 회로층; 및
    상기 회로층 상에 형성된 배선층을 포함하는 이미지 센서.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 기판은 플렉서블 기판인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 소자 격리 패턴은 고분자 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  36. 제33항에 있어서,
    상기 회로층은 상기 실리콘 패턴들 중 일부에 형성된 포토다이오드, 다른 일부에 형성된 트랜지스터들, 상기 포토다이오드 및 상기 트랜지스터들을 덮는 절연막을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  37. 제33항에 있어서,
    상기 절연막은 고분자 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  38. 제33항에 있어서,
    상기 배선층을 상기 회로층과 전기적으로 연결되는 배선을 포함하며, 상기 배선은 탄소나노튜브 및 전도성 고분자 중 하나로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  39. 제33항에 있어서,
    상기 배선층은 층간절연층을 포함하며, 상기 층간절연층은 고분자 폴리머를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  40. 제33항에 있어서,
    상기 배선층 상에 컬러필터를 형성하며, 상기 컬러필터는 염료를 포함하는 폴리머로 이루어진 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
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