KR20110079290A - An image sensor and method for manufacturing thesame - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 이미지 센서 및 그 제조 방법에 대해서 개시한다. The present invention discloses an image sensor and a method of manufacturing the same.
CMOS 이미지 센서는 최상층에 마이크로 렌즈가 위치하고, 공기에 노출되어 있다. 마이크로 렌즈로부터 집광된 빛이 칼라 필터와 IMD 층을 지나서 폴리 실리콘인 포토 다이오드에 도달하게 되면 전기적 신호로 바뀌게 되어 그 전기적 신호를 디스플레이하게 된다. The CMOS image sensor has a micro lens on the top layer and is exposed to air. When the light collected from the microlenses reaches the photodiode, which is polysilicon, through the color filter and the IMD layer, it is converted into an electrical signal and displayed.
이때, 마이크로 렌즈의 초점 길이는 칼라 필터의 크기와 분포도, IMD 층의 두께, 포토 다이오드의 피치 사이즈등이 각각 연동되어 변해야 한다. At this time, the focal length of the microlens should be changed in conjunction with the size and distribution of the color filter, the thickness of the IMD layer, the pitch size of the photodiode, and the like.
하지만, 현재 CIS 센서는 단순히 이러한 버티컬적인 두께 변화를 보정해 주지 않은 채 제작되고 있으며, 또한 보정해 줄 수 있는 방법도 없다 However, CIS sensors are currently manufactured without simply correcting these vertical thickness changes, and there is no way to compensate for them.
특히, 이러한 수직 두께 변화가 크면 시뮬레이션에서는 마이크로 렌즈에서 집광된 빛이 모두 포토 다이오드로 입사하게 되어 있으나, 실제 제작진 CIS에서는 이와는 달리 집광을 원하는 곳에 할 수 없게 된다. In particular, when the vertical thickness change is large, in the simulation, all the light collected from the microlens is incident on the photodiode, but in actual production CIS, the light cannot be collected where desired.
본 발명은 공정에 의해 발생하는 수직 두께 변화를 각각의 칩에 맞게 보상해는 줄 수 있는 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제안한다. The present invention proposes an image sensor and a method of manufacturing the same that can compensate each chip for the vertical thickness change caused by the process.
본 실시예의 이미지 센서의 제조 방법은 포토 다이오드가 형성된 기판 상에 보호층을 형성하는 단계; 상기 보호층 상에 전기 왜곡성 폴리머를 형성하는 단계; 상기 전기 왜곡성 폴리머 상에 컬러 필터를 형성하는 단계; 및 상기 컬러 필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;를 포함한다. The method of manufacturing the image sensor of the present embodiment includes forming a protective layer on a substrate on which a photodiode is formed; Forming an electrically distorted polymer on the protective layer; Forming a color filter on the electrically distorable polymer; And forming a micro lens on the color filter.
그리고, 상기 전기 왜곡성 폴리머를 형성하는 단계는 폴리우레탄 계열의 물질을 스핀 코팅에 의해 형성한다. In the forming of the electrically distorted polymer, a polyurethane-based material is formed by spin coating.
그리고, 상기 전기 왜곡성 폴리머를 형성한 다음에는, 상기 전기 왜곡성 폴리머에 대하여 광경화 또는 열경화시킨다.After the electrically distorable polymer is formed, photocuring or thermosetting is performed on the electrically distorable polymer.
또한, 실시예의 이미지 센서는 포토 다이오드가 형성된 기판; 상기 기판 상에 형성된 보호층; 상기 보호층 상에 형성된 전기 왜곡성 폴리머; 상기 전기 왜곡성 상에 형성된 컬러 필터; 및 상기 컬러 필터 상에 형성되는 마이크로 렌즈;를 포함한다. In addition, the image sensor of the embodiment includes a substrate on which a photodiode is formed; A protective layer formed on the substrate; An electrically distorted polymer formed on the protective layer; A color filter formed on the electrical distortion; And a micro lens formed on the color filter.
제안되는 바와 같은 실시예의 이미지 센서 및 그 제조 방법에 의해서, 전기왜곡성 폴리머를 사용하여 수직 두께 변화를 보정해 줄 수 있으므로, 칩간에 수직 두께의 차이에서 오는 입사광의 감소를 저지할 수 있는 장점이 있다. According to the image sensor of the present embodiment and a method of manufacturing the same, since the vertical thickness change can be corrected using the electrostrainable polymer, there is an advantage of preventing the reduction of the incident light resulting from the difference in the vertical thickness between chips. have.
이하에서는, 본 실시예에 대하여 첨부되는 도면을 참조하여 상세하게 살펴보도록 한다. 다만, 본 실시예가 개시하는 사항으로부터 본 실시예가 갖는 발명의 사상의 범위가 정해질 수 있을 것이며, 본 실시예가 갖는 발명의 사상은 제안되는 실시예에 대하여 구성요소의 추가, 삭제, 변경등의 실시변형을 포함한다고 할 것이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for the present embodiment will be described in detail. However, the scope of the idea of the present invention may be determined from the matters disclosed by the present embodiment, and the idea of the invention of the present embodiment may be performed by adding, deleting, or modifying components to the proposed embodiment. It will be said to include variations.
그리고, 이하의 설명에서, 단어 '포함하는'은 열거된 것과 다른 구성요소들 또는 단계들의 존재를 배제하지 않는다. 그리고, 첨부되는 도면에는 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 그 두께가 확대되어 도시된다. 그리고, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용한다. 층, 막, 영역, 판등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에"있는 경우 뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.In the following description, the word 'comprising' does not exclude the presence of other elements or steps than those listed. In addition, in the accompanying drawings, the thickness thereof is enlarged in order to clearly express various layers and regions. In addition, the same reference numerals are used for similar parts throughout the specification. When a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only being another part "on top" but also having another part in the middle.
현재 MEMS(mechanical-Electrical Micro System)은 많은 부분에 적용이 되고 있다. 이러한 MEMS 기술은 초기에는 실리콘과 같은 재료를 사용하여 반도체 프로세스와 동일하게 진행되는 프로세스로 발전해 왔으나, 현재에는 실리콘 재료에만 국한 되지 않고 폴리머 등과 같이 다양한 재료를 사용하고 있다Currently, MEMS (mechanical-electrical microsystem) is applied to many parts. The MEMS technology has been developed into a process that proceeds in the same way as the semiconductor process using materials such as silicon, but now, various materials such as polymers are used.
그리고, 그 적용분야는 가속도 센서에서부터 액츄에이터까지 활용도가 넓어지고 있다. 특히, 마이크로 액츄에이터의 경우 압전, 열전, 전기왜곡성, 정전기, 전자기, 전해 등으로 구동 되며 이중 전기 왜곡성을 이용한 엑츄에이터의 경우 폴 리우레탄과 같은 고분자등을 이용하여 연구가 진행 중이다In addition, the field of application is expanding its application from acceleration sensors to actuators. In particular, micro actuators are driven by piezoelectricity, thermoelectricity, electro-distortion, electrostatics, electromagnetics, electrolysis, etc. In the case of actuators using double electric distortion, research is being conducted using polymers such as polyurethane.
도 1과 2는 전기 왜곡성 폴리머의 구동원리를 설명하는 도면이다. 1 and 2 are diagrams illustrating the driving principle of the electrically distorable polymer.
도시되어 있는 바와 같이, 전기 왜곡성 폴리머(10)양단에 전압을 가해 주면 이에 비례하게 상기 폴리머(10)가 수축 또는 팽창을 하게 된다. 즉, 상기 폴리머(10)에 전압이 가해지면, 좌우측으로 팽창하게 되어 그 길이는 길어지며, 반면에 상하측 두께는 줄어들게 된다. As shown, applying a voltage across the electrically
도면부호 11 및 12는 상기 폴리머(10)에 전압을 인가하기 위하여 사용되는 전극을 나타낸다.
도 3은 전기 왜곡성 폴리머의 두께가 0.76um 일 때 주파수에 따른 변위를 나타내는 그래프이다. Figure 3 is a graph showing the displacement with frequency when the thickness of the electrically distorable polymer is 0.76um.
그러므로, 이러한 전기 왜곡성 폴리머의 두께를 양자화(optimization)시키면, 원하는 범위의 필름을 얻을 수 있다. Therefore, by quantizing the thickness of such an electrically distorted polymer, a film in a desired range can be obtained.
이에 본 실시예에서는, 이러한 전기 왜곡성을 지닌 폴리머를 마이크로 액츄에이터로 활용하여 CIS 센서의 수직 두께를 보정해 주는 것이다 Thus, in the present embodiment, the vertical thickness of the CIS sensor is corrected by using the polymer having such electrical distortion as a micro actuator.
도 4 내지 도 7은 본 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 4 to 7 are views for explaining a manufacturing method of the image sensor according to the present embodiment.
먼저, 도 4를 참조하면, 포토 다이오드가 형성된 기판(100) 상에 메탈 라인(121)을 형성하고, 상기 메탈 라인(121) 상에 보호층(122)을 형성한다.First, referring to FIG. 4, a
그 다음, 도 5를 참조하면, 상기 보호층(122)이 형성된 기판 상에 본 실시예에 따른 전기 왜곡성 폴리머(10)를 형성한다. 상기 전기 왜곡성 폴리머(10)는 평탄 화층으로서도 그 역할을 수행한다. Next, referring to FIG. 5, the electrically distorted
여기서, 상기 전기 왜곡성 폴리머(10)를 스핀 코팅하여 상기 보호층(122)상에 형성하며, 상기 전기 왜곡성 폴리머(10)는 폴리우레탄 계열의 물질이므로, 투명한 물질이다. 따라서, 상기 전기 왜곡성 폴리머(10)에 의한 광손실은 극히 적다. Here, the electrically
그 다음, 도 6을 참조하면, 상기 전기 왜곡성 폴리머(10)를 경화시킨다. 상기 전기 왜곡성 폴리머(10)의 경화는 광경화 또는 열경화에 의하여 수행될 수 있다. Next, referring to FIG. 6, the electrically
그 다음, 도 7을 참조하면, 상기 전기 왜곡성 폴리머(10) 상에, 종래의 기술와 같이, 컬러 필터(130)를 형성하고, 상기 컬러 필터(130) 상에 스페이서(140)를 형성하고, 상기 스페이서(140) 상에 집광을 위한 마이크로 렌즈(150)를 형성한다. Next, referring to FIG. 7, the
이러한 방법에 의해 제조된 이미지 센서의 경우, 공정 중간에 전압을 가함으로써 상기 전기 왜곡성 폴리머의 두께를 변화시킬 수 있으므로, 센서 전체적인 두께를 보정해 줄 수 있다. In the case of the image sensor manufactured by this method, since the thickness of the electrically distorable polymer can be changed by applying a voltage in the middle of the process, the overall thickness of the sensor can be corrected.
도 1과 2는 전기 왜곡성 폴리머의 구동원리를 설명하는 도면. 1 and 2 illustrate the driving principle of an electrically distorable polymer.
도 3은 전기 왜곡성 폴리머의 두께가 0.76um 일 때 주파수에 따른 변위를 나타내는 그래프. Figure 3 is a graph showing the displacement with frequency when the thickness of the electrically distorable polymer is 0.76um.
도 4 내지 도 7은 본 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하는 도면. 4 to 7 illustrate a method of manufacturing the image sensor according to the present embodiment.
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