KR20150061964A - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 제 1 내지 제 3 픽셀 영역들을 포함하는 기판을 준비하는 것, 상기 기판 상에 제 1 컬러 필터막을 도포하는 것, 상기 제 1 컬러 필터막의 전면을 덮는 제 1 희생막 및 제 1 보호막을 차례로 형성하는 것, 상기 제 1 픽셀 영역에 대응되는 상기 제 1 보호막 상에 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 것, 상기 제 1 포토레지스트 패턴에 노출된 상기 제 1 희생막 및 상기 제 1 보호막을 건식식각 공정으로 식각하여 상기 제 1 픽셀 영역 상에 차례로 적층된 제 1 컬러 필터, 제 1 희생 패턴, 및 제 1 보호 패턴을 형성하는 것, 및 상기 제 1 컬러 필터로부터 상기 제 1 희생 패턴을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 보호 패턴을 분리하는 것을 포함한다.
Description
본 발명은 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 해상도가 보다 향상된 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상(Optical image)을 전기신호로 변환하는 반도체 소자이다. 상기 이미지 센서는 CCD(charge coupled device)형 및 CMOS(Complementary metal oxide semiconductor)형으로 분류될 수 있다.
반도체 소자가 고집적화됨에 따라 이미지 센서도 고집적화고 있다. 이에 따라 각각의 화소(pixel)의 크기들도 작아지고 있다. 이에 의해 미세 면적에서 해상력이 향상된 컬러 필터의 제조 방법이 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 해상도가 보다 향상된 이미지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 공정 수율이 보다 개선된 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 제 1 내지 제 3 픽셀 영역들을 포함하는 기판을 준비하는 것, 상기 기판 상에 제 1 컬러 필터막을 도포하는 것, 상기 제 1 컬러 필터막의 전면을 덮는 제 1 희생막 및 제 1 보호막을 차례로 형성하는 것, 상기 제 1 픽셀 영역에 대응되는 상기 제 1 보호막 상에 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 것, 상기 제 1 포토레지스트 패턴에 노출된 상기 제 1 희생막 및 상기 제 1 보호막을 건식식각 공정으로 식각하여 상기 제 1 픽셀 영역 상에 차례로 적층된 제 1 컬러 필터, 제 1 희생 패턴, 및 제 1 보호 패턴을 형성하는 것, 및 상기 제 1 컬러 필터로부터 상기 제 1 희생 패턴을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 보호 패턴을 분리하는 것을 포함한다.
상기 제 1 희생 패턴은 DI 세정 공정(deionized water cleaning process)을 통해 선택적으로 제거될 수 있다.
상기 제 1 희생막은 수용성 고분자 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 1 보호막은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 또는 DBARC (Developer Bottom Anti Reflective Coating) 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 1 포토레지스트 패턴은 상기 건식식각 공정 동안 동시에 식각되어 두께가 감소될 수 있다.
상기 제 1 희생 패턴을 제거하기 전에 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하는 에싱 공정을 수행하는 것을 더 포함할 수 있다.
상기 건식식각 공정에서, 상기 제 1 컬러 필터막은 상기 제 2 픽셀 영역 및 제 3 픽셀 영역 상에 일부분이 남도록 식각되는 것을 포함하되, 상기 에싱 공정 시, 상기 제 2 픽셀 영역 및 상기 제 3 픽셀 영역 상에 남은 상기 제 1 컬러 필터막이 완전히 제거될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 상기 제 1 컬러 필터가 형성된 상기 기판 상에 제 2 컬러 필터막을 형성하는 것, 상기 제 1 컬러 필터 및 상기 제 2 컬러 필터막을 덮는 제 2 희생막 및 제 2 보호막을 형성하는 것, 상기 제 1 및 제 2 픽셀 영역들에 대응되는 상기 제 2 보호막 상에 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 것, 상기 제 2 포토레지스트 패턴에 노출된 상기 제 2 보호막 및 상기 제 2 희생막을 건식식각 공정으로 식각하여 상기 제 2 픽셀 영역 상에 제 2 컬러 필터 및 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들을 덮는 제 2 희생 패턴 및 제 2 보호 패턴을 형성하는 것, 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들로부터 상기 제 2 희생 패턴을 선택적으로 제거하여 상기 제 2 보호 패턴을 분리하는 것, 상기 제 3 픽셀 영역 상에 제 3 컬러 필터를 형성하는 것, 및 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들을 덮는 마이크로 렌즈를 형성하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 제 1 내지 제 3 픽셀 영역들을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 픽셀 영역들 내에 광전 변환 소자가 형성된 기판, 상기 제 1 픽셀 영역 상에 차례로 적층된 제 1 컬러 필터 및 제 1 보호막, 상기 제 2 픽셀 영역 상에 배치된 제 2 컬러 필터, 상기 제 1 보호 패턴 및 상기 제 2 컬러 필터를 덮는 제 2 보호막, 상기 제 3 픽셀 영역 상에 배치된 제 3 컬러 필터, 및 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들을 덮는 마이크로 렌즈를 포함한다.
상기 제 1 및 제 2 보호막들은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 보호막들은 가시광선 파장에서 광의 투광도가 99% 이상인 물질을 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 보호막들은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막을 포함할 수 있다.
상기 제 2 컬러 필터는 상기 제 1 컬러 필터보다 더 두껍고, 상기 제 3 컬러 필터는 상기 제 2 컬러 필터보다 더 두꺼울 수 있다.
상기 제 2 컬러 필터의 상부면은 상기 제 1 보호막의 상부면과 동일한 평면 상에 위치하고, 상기 제 3 컬러 필터의 상부면은 상기 제 2 보호막의 상부면과 동일 평면 상에 위치할 수 있다.
상기 제 3 컬러 필터의 상부면는 볼록한 형태의 곡면을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 컬러 필터막 상에 보호막을 형성하는 것을 포함한다. 상기 보호막은 상기 컬러 필터 상의 상기 컬러 필터막이 패터닝되고 남은 포토레지스트 패턴의 제거 시, 상기 컬러 필터의 변형을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 상기 컬러 필터막 상에 희생막 및 보호막을 차례로 형성하는 것을 포함한다. 상기 보호막은 상기 포토레지스트 패턴의 제거 시 상기 컬러 필터의 변형을 막고, 상기 희생막을 선택적으로 제거하는 공정을 실시하여 상기 컬러 필터의 변형 없이 상기 보호막을 상기 컬러 필터로부터 분리시킬 수 있다. 따라서, 픽셀 영역 상에 증착 두께가 증가되지 않으면서 화질이 보다 향상된 이미지 센서를 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서(APS) 어레이의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 것으로, 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 것으로, 도 2의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 것으로, 도 2의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7, 11, 14, 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 평면도들이다.
도 6, 8, 9, 10, 12, 13, 15, 16, 18, 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 것으로, 도 7, 11, 14, 17의 I-I' 선을 따라 자른 단면도들이다.
도 20 내지 도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 26 내지 도 36은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 37은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자장치를 도시한 블록도이다.
도 38 내지 도 42는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치가 적용된 멀티미디어 장치의 예들을 보여준다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 것으로, 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 것으로, 도 2의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 것으로, 도 2의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 7, 11, 14, 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 평면도들이다.
도 6, 8, 9, 10, 12, 13, 15, 16, 18, 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 것으로, 도 7, 11, 14, 17의 I-I' 선을 따라 자른 단면도들이다.
도 20 내지 도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 26 내지 도 36은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다.
도 37은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자장치를 도시한 블록도이다.
도 38 내지 도 42는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치가 적용된 멀티미디어 장치의 예들을 보여준다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises))' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서(APS) 어레이의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 이미지 센서에서 광 신호를 전기적인 신호로 변환하는 액티브 픽셀 센서 어레이(Active Pixel Sensor Array; 1)는 매트릭스 형태로 배열된 단위 픽셀들(P)로 구성된다. 단위 픽셀들(P)의 각각은 3개의 트랜지스터 구조, 5개의 트랜지스터 구조, 4개의 트랜지스터 구조 또는 포토게이트 구조로 구성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서는 4개의 NMOS 트랜지스터 구조로 이루어진 단위 픽셀(P)들을 예로 들어 설명한다.
상기 픽셀들(P)의 각각은 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광전 변환 소자(10)와, 광전 변환 소자(10)에 입사된 광 신호를 독출하는 독출 소자를 포함할 수 있다. 독출 소자는 리셋(reset) 소자(40), 증폭 소자(50) 및 선택(select) 소자(60)를 포함할 수 있다.
상기 광전 변환 소자(10)는 입사광에 대응하는 전하를 생성 및 축적할 수 있다. 상기 광전 변환 소자(10)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 핀드 포토 다이오드(Pinned Photo Diode: PPD) 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 그리고 상기 광전 변환 소자(10)는 축적된 광 전하를 검출 소자(20)로 전달하는 전하 전송 소자(30)와 연결된다.
상기 검출 소자(20)는 플로팅 확산 영역(FD: Floating Diffusion region)일 수 있으며, 상기 광전 변환 소자(10)에서 축적된 전하를 전송받는다. 그리고 상기 검출 소자(20)는 전하를 누적적으로 저장한다. 또한, 상기 검출 소자(20)는 증폭 소자(50)와 전기적으로 연결되어 있어, 상기 증폭 소자(50)를 제어한다.
리셋 소자(40)는 상기 검출 소자(20)를 주기적으로 리셋시킨다. 상기 리셋 소자(40)의 소오스는 상기 검출 소자(20)와 연결되며, 드레인은 전압(VDD)에 연결된다. 그리고 상기 리셋 소자(40)는 리셋 신호(RX(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 구동된다. 상기 리셋 신호(RX(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해, 상기 리셋 소자(40)가 턴 온되면, 상기 리셋 소자(40)의 드레인과 연결된 전원 전압(VDD)이 상기 검출 소자(20)로 전달된다. 따라서, 상기 리셋 소자(40)가 턴 온시, 상기 검출 소자(20)를 리셋시킬 수 있다.
상기 증폭 소자(50)는 단위 픽셀들(P) 외부에 위치하는 정전류원(미도시)과 조합하여 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하며, 상기 검출 소자(20)의 전기적 포텐셜의 변화를 증폭하고 이를 출력 라인(Vout)으로 출력한다.
선택 소자(60)는 행 단위로 읽어낼 단위 픽셀을 선택하는 역할을 한다. 상기 선택 소자(60)는 행 선택 라인(SEL(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 구동되며, 상기 선택 소자(60)가 턴 온되면, 상기 증폭 소자(50)의 드레인과 연결된 전원 전압이 상기 선택 소자(60)의 드레인으로 전달된다.
그리고, 상기 전하 전송 소자(30), 상기 리셋 소자(40), 상기 선택 소자(60)의 구동 신호 라인들(TX(i), RX(i), SEL(i))은 동일한 행에 포함된 단위 픽셀들이 동시에 구동되도록 행 방향(수평 방향)으로 연장된다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 나타낸 평면도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 것으로, 도 2의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판(100) 내에 소자 분리막(102)이 배치된다. 상기 소자 분리막(102)은 단위 픽셀 영역들(PG, PB, PR)을 구분할 수 있다. 상기 단위 픽셀 영역들(PG, PB, PR)은 녹색 픽셀 영역(PG), 청색 픽셀 영역(PB) 및 적색 픽셀 영역(PR)을 포함할 수 있다. 상기 기판(100)의 상기 단위 픽셀 영역들(PG, PB, PR) 각각에 광전 변환 소자(10)가 형성된다. 상기 광전 변환 소자(10)는 포토 다이오드, 핀드 포토 다이오드, 포토 게이트 또는 포토 트랜지스터일 수 있다. 상기 광전 변환 소자(10)는 상기 기판(100) 내에 N형 불순물이 도핑된 N형 불순물 영역일 수 있다. 도면에 도시하지 않았지만, 상기 광전 변환 소자는 상기 N형 불순물 영역 및 상기 N형 불순물 영역 내의 상기 기판(100)의 표면에 얇게 형성된 P형 불순물 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 광전 변환 소자는 핀드 포토 다이오드일 수 있다.
상기 기판(100) 상에 다수의 트랜지스터들(미도시)이 배치될 수 있다. 상세하게, 상기 단위 픽셀 영역들(PG, PB, PR) 각각에 전하 전송 소자, 리셋 소자, 증폭 소자, 및 선택 소자가 배치될 수 있다.
상기 기판(100) 상에 층간 절연 구조체(110)가 배치된다. 상기 층간 절연 구조체(110)는 복수의 층간 절연막들(112, 114, 116, 118)과 배선들(111, 113)을 포함할 수 있다. 상기 배선들(111, 113)은 상기 층간 절연막들(112, 114, 116, 118) 상의 상기 단위 픽셀 영역들(PG, PB, PR)과 겹치지 않게 제공될 수 있다. 상기 배선들(111, 113)은 콘택 비아(미도시)를 통해 소자들이나 다른 배선들(111, 113)과 연결될 수 있다. 상기 배선들(111, 113)의 배열은 당업자에 의해 다양하게 변형될 수 있다.
상기 층간 절연 구조체(110) 상에 컬러 필터들(122, 126, 128)이 배치된다. 상기 컬러 필터들(122, 126, 128)은 제 1 컬러 필터(122), 제 2 컬러 필터(126), 및 제 3 컬러 필터(128)를 포함한다. 예를 들어, 상기 제 1 컬러 필터(122)는 최상부 층간 절연막(118) 상의 상기 녹색 픽셀 영역(PG)과 마주보게 배치될 수 있고, 상기 제 2 컬러 필터(126)는 상기 청색 픽셀 영역(PB)과 마주보게 배치될 수 있고, 상기 제 3 컬러 필터(128)는 상기 적색 픽셀 영역(PR)과 마주보게 배치될 수 있다. 상기 제 1 컬러 필터(122), 상기 제 2 컬러 필터(126), 및 상기 제 3 컬러 필터(128)는 예를 들어, 녹색 필터, 청색 필터, 및 적색 필터일 수 있다. 상기 컬러 필터들(122, 126, 128)에 빛이 입사되면, 상기 녹색 필터는 상기 녹색 픽셀 영역(PG)에 녹색 파장의 빛을 입사시키고, 상기 청색 필터는 상기 청색 픽셀 영역(PB)에 청색 파장의 빛을 입사시키고, 상기 적색 필터는 상기 적색 픽셀 영역(PG)에 적색 파장의 빛을 입사시킨다.
상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들(122, 126, 128)은 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 베이어(Bayer) 형으로 배열될 수 있다. 상기 베이어 형은 사람의 눈이 가장 민감하게 반응하는 녹색 필터가 전체 컬러 필터들의 반이 되도록 배열하는 방식이다.
상기 제 1 컬러 필터(122)는 평평한 상부면을 가질 수 있다. 상기 제 1 컬러 필터(122) 상에 제 1 보호 패턴(124)이 배치될 수 있다. 상기 제 1 보호 패턴(124)은 가시광선 파장(약 400nm 내지 약 800nm)에서 광의 투광도가 약 99% 이상인 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 보호 패턴(124)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 실리콘 산질화물을 포함할 수 있다. 상기 제 1 보호 패턴(124)은 약 500Å 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 제 2 컬러 필터(126) 및 상기 제 3 컬러 필터(128)는 위로 볼록한 형태의 곡면을 갖는 상부면을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 제 2 컬러 필터(126) 및 상기 제 3 컬러 필터(128)는 상기 제 1 컬러 필터(122) 보다 돌출될 수 있다.
상기 층간 절연 구조체(110) 상에 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들(122, 126, 128)을 덮는 마이크로 렌즈(136)가 배치된다. 상기 마이크로 렌즈(136)의 상부면은 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들(122, 126, 128) 각각에 대응되게 위로 볼록한 형태의 곡면을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 것으로, 도 2의 I-I'선을 따라 자른 단면도이다. 도 4에 도시된 다른 실시예에서, 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 4를 참조하면, 상기 제 2 컬러 필터(126)의 상부면은 상기 제 1 보호 패턴(124)의 상부면과 동일한 평면 상에 위치하도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 제 2 컬러 필터(126)는 상기 제 1 컬러 필터(122)보다 두꺼울 수 있다.
상기 제 2 컬러 필터(126) 상에 상기 제 2 보호막(142)이 배치된다. 상기 제 2 보호막(142)은 상기 제 1 보호 패턴(124) 및 상기 제 2 컬러 필터(126)의 상부면을 덮을 수 있다. 상기 제 2 보호막(142)은 상기 제 1 보호 패턴(124)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제 2 보호막(142)은 약 500Å 이하의 두께를 가질 수 있다.
상기 제 3 컬러 필터(128)의 상부면은 상기 제 2 보호막(142)의 상부면과 동일한 평면 상에 위치하도록 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 제 3 컬러 필터(128)는 상기 제 2 컬러 필터(126)보다 두꺼울 수 있다.
한편, 도면에 도시하지 않았지만 상기 제 3 컬러 필터(128)의 상부면은 볼록한 형태의 곡면을 가질 수 있다.
상기 마이크로 렌즈(136)는 상기 제 2 보호막(142) 및 상기 제 3 컬러 필터(128)의 상부면을 덮도록 형성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 나타낸 것으로, 도 2의 I-I' 선을 따라 자른 단면도이다. 도 5에 도시된 또 다른 실시예에서, 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 5를 참조하면, 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들(122, 126, 128)은 동일한 두께를 가지고, 평평한 상부면을 가질 수 있다. 상기 마이크로 렌즈(136)는 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들(122, 126, 128)의 상부면을 덮도록 형성될 수 있다.
도 7, 11, 14, 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 평면도들이다. 도 6, 8, 9, 10, 12, 13, 15, 16, 18, 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 것으로, 도 도 7, 11, 14, 17의 I-I' 선을 따라 자른 단면도들이다.
도 6을 참조하면, 기판(100)에 소자 분리막(102)을 형성한다. 상기 소자 분리막(102)은 상기 기판(100)의 전면에 대해 LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 공정 또는 STI(Shallpw Trench Isolation) 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 상기 소자 분리막(102)은 상기 기판(100) 내에 단위 픽셀 영역들(PG, PB, PR)을 구분하는 활성 영역을 정의할 수 있다.
상기 활성 영역 내에 광전 변환 소자(10)를 형성할 수 있다. 상기 광전 변환 소자(10)는 상기 기판(100) 내에 N형 불순물을 이온 주입하여 형성된 N형 불순물 영역일 수 있다. 상기 광전 변환 소자(10)가 핀드 포토 다이오드일 경우, 상기 기판(100) 표면에 P형 불순물을 이온 주입하여 상기 N형 불순물 영역 내에 P형 불순물 영역을 더 형성할 수 있다.
상기 기판(100) 상에 층간 절연 구조체(110)를 형성한다. 상기 층간 절연 구조체(110)는 층간 절연막들(112, 114, 116, 118)과 상기 층간 절연막들(112, 114, 116, 118) 상에 제공된 배선들(111, 113)을 포함할 수 있다. 상기 층간 절연막들(112, 114, 116, 118)은 예를 들어, HDP(High Density Plasma) 산화막, TEOS 산화막, TOSZ(Tonen SilaZene), SOG(Spin On Glass), USG(Undoped Silica Glass) 또는 고유전막(high-k dielectric layer)일 수 있다. 상기 층간 절연막들(112, 114, 116, 118) 사이에 식각 정지막(미도시)이 더 형성될 수 있다. 상기 식각 정지막은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막일 수 있다.
상기 배선들(111, 113)은 상기 층간 절연막들(112, 114, 116, 118) 상에 도전 물질을 증착하고 패터닝하여 형성될 수 있다. 상기 배선들(111, 113)은 예를 들어, 구리, 텅스텐, 티타늄, 탄탈륨, 또는 알루미늄과 같은 금속 물질로 형성될 수 있다. 상기 배선들(111, 113)은 상기 단위 픽셀 영역들(PG, PB, PR) 내의 상기 광전 변환 소자(10)와 중첩되지 않게 형성될 수 있다. 도면 상에 도시되지 않았지만, 상기 층간 절연막들(112, 114, 116, 118) 사이에 콘택 비아(미도시)가 형성되어, 상기 배선들(111, 113)과 연결될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 제 1 컬러 필터막(121)을 형성한다. 상기 제 1 컬러 필터막(121)은 예를 들어, 녹색의 안료를 포함하는 포토레지스트막일 수 있다. 상기 제 1 컬러 필터막(121)은 스핀 코팅(spin coating)법으로 형성될 수 있다.
상기 제 1 컬러 필터막(121) 상에 제 1 보호막(123)을 형성한다. 상기 제 1 보호막(123)은 가시광선 파장(약 400nm 내지 약 800nm)의 광이 99% 이상 투과되는 물질로 형성될 수 있다. 상기 제 1 보호막(123)은 예를 들어, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막일 수 있다. 상기 보호막(123)은 약 500Å 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 제 1 보호막(123) 상에 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)을 형성한다. 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)은 녹색 픽셀 영역(PG) 상에 형성되며, 상기 청색 픽셀 영역(PB) 및 상기 적색 픽셀 영역(PR)이 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)에 노출될 수 있다.
도 9를 참조하면, 상기 제 1 컬러 필터막(121)을 패터닝한다. 상세하게, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)에 노출된 상기 제 1 보호막(123) 및 상기 제 1 컬러 필터막(121)을 건식식각 공정으로 순차적으로 식각하여 제거할 수 있다. 이에 따라, 상기 녹색 픽셀 영역(PG) 상에는 상기 제 1 컬러 필터(122) 및 제 1 보호 패턴(124)이 남게 되고, 상기 청색 픽셀 영역(PB) 및 상기 적색 픽셀 영역(PR) 상에 형성된 상기 제 1 컬러 필터막(121) 및 상기 제 1 보호막(123)은 완전히 제거되어 상기 층간 절연 구조체(110)의 최상부 층간 절연막(118)의 상부면이 노출될 수 있다. 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)은 상기 식각 공정에 의해 완전히 제거되지 않고, 상기 제 1 보호 패턴(124) 상에 약간의 두께를 가지며 남을 수 있다.
다른 한편, 도 10을 참조하면, 상기 제 1 컬러 필터막(121)은 상기 청색 픽셀 영역(PB) 및 상기 적색 픽셀 영역(PR) 상에 일부 존재하도록 식각될 수 있다. 즉, 상기 청색 픽셀 영역들(PB) 및 상기 적색 픽셀 영역들(PR) 상에 상기 제 1 컬러 필터막(121)이 리세스되도록 식각될 수 있다.
도 11 및 도 12를 참조하면, 상기 제 1 보호막(124) 상에 남은 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)을 완전히 제거한다. 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)은 에싱(ashing) 공정을 통해 제거될 수 있다. 아울러, 상기 청색 픽셀 영역(PB) 및 상기 적색 픽셀 영역(PR) 상에 존재하는 상기 제 1 컬러 필터막(121)의 일부는 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)을 제거 시 동시에 제거될 수 있다. 따라서, 상기 녹색 픽셀 영역(PG) 상에 제 1 컬러 필터(122)가 형성될 수 있다. 상기 제 1 컬러 필터(122)는 녹색 필터이다.
도 13을 참조하면, 상기 제 1 컬러 필터(122)가 형성된 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 제 2 컬러 필터막(125)을 형성한다. 상기 제 2 컬러 필터막(125)은 상기 제 1 보호 패턴(124)을 완전히 덮고, 상기 제 1 컬러 필터들(122) 사이의 영역을 완전히 채우도록 형성될 수 있다. 상기 제 2 컬러 필터막(125)은 예를 들어, 청색의 안료를 포함하는 포토레지스트막일 수 있다. 상기 제 2 컬러 필터막(125)은 스핀 코팅(spin coating)법으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 컬러 필터막(125)은 예를 들어, 네가티브 포토 레지스트막(negative photoresist layer)일 수 있다.
상기 제 2 컬러 필터막(125) 상부에 제 1 포토 마스크(127)를 배치한다. 상기 제 1 포토 마스크(127)는 상기 청색 픽셀 영역(PB)을 노출시키고, 노광 공정을 실시하여 상기 청색 픽셀 영역(PB) 상에 형성된 상기 제 2 컬러 필터막(125)을 경화시킬 수 있다.
도 14 및 도 15를 참조하면, 현상 공정을 실시하여 상기 청색 픽셀 영역(PB)을 제외한 녹색 및 적색 픽셀 영(PG, PR) 상에 형성된 상기 제 2 컬러 필터막(125)을 제거한다. 따라서, 상기 청색 픽셀 영역(PB) 상에 제 2 컬러 필터(126)가 형성될 수 있다. 상기 제 2 컬러 필터(126)는 청색 필터이다.
도 16을 참조하면, 상기 제 1 컬러 필터(122) 및 상기 제 2 컬러 필터(126)가 형성된 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 제 3 컬러 필터막(129)을 형성한다. 상기 제 3 컬러 필터막(129)은 상기 제 1 보호 패턴(124) 및 상기 제 2 컬러 필터(126)를 완전히 덮고, 상기 제 1 컬러 필터들(122) 사이의 영역을 완전히 채우도록 형성될 수 있다. 상기 제 3 컬러 필터막(129)은 예를 들어, 적색의 안료를 포함하는 포토레지스트막일 수 있다. 상기 제 3 컬러 필터막(129)은 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터막들(121, 125)과 동일한 형성방법 및 물질로 형성될 수 있다.
상기 제 3 컬러 필터막(129) 상부에 제 2 포토 마스크(131)를 배치한다. 상기 제 2 포토 마스크(131)는 상기 적색 픽셀 영역(PR)을 노출시키고, 노광 공정을 실시하여 상기 적색 픽셀 영역(PR) 상에 형성된 상기 제 3 컬러 필터막(129)을 경화시킬 수 있다.
도 17 및 도 18을 참조하면, 현상 공정을 실시하여 상기 적색 픽셀 영역(PR)을 제외한 녹색 및 청색 픽셀 영역(PG, PB) 상에 형성된 상기 제 3 컬러 필터막(129)을 제거한다. 따라서, 상기 적색 픽셀 영역(PR) 상에 제 3 컬러 필터(128)가 형성될 수 있다. 상기 제 3 컬러 필터(128)는 적색 필터이다.
도 19를 참조하면, 상기 제 1, 제 2 및 제 3 컬러 필터들(122, 126, 128) 상에 광 투과형 포토레지스트막(132)을 형성한 다음, 상기 광 투과형 포토레지스트막(132) 상에 마스크 패턴(134)을 형성한다. 상기 마스크 패턴(134)의 상부면은 소정 곡률을 가지며 위로 볼록한 형태의 곡면을 가질 수 있다. 상기 마스크 패턴(134)은 일정 간격 이격되어 상기 단위 픽셀 영역들(PG, PG, PR) 각각에 서로 대응되게 형성될 수 있다. 상기 마스크 패턴(134)은 포토레지스트 물질로 구성될 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 상기 광 투과형 포토레지스트막(132)을 패터닝하여 마이크로 렌즈(136)를 형성한다. 상세하게, 상기 마스크 패턴(134) 상에 식각 공정을 실시하게 되면, 상기 마스크 패턴(134) 및 상기 광 투과형 포토레지스트막(132)이 동시에 식각된다. 상기 식각 공정이 계속 진행됨에 따라 상기 마스크 패턴(134)은 완전히 제거되고, 상기 광 투과형 포토레지스트막(132)은 상기 광 투과형 포토레지스트막(132)의 상부면이 상기 마스크 패턴(134)과 동일한 프로파일(profile)을 갖는 곡면을 갖도록 패터닝된다. 따라서, 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들(122, 126, 128)의 상부면을 평탄화 시키며, 상기 광전 변환 소자(10)에 대응되는 위치에 볼록한 형태의 곡면을 갖는 상기 마이크로 렌즈(136)를 형성할 수 있다.
이미지 센서에서 픽셀의 크기가 감소함으로 인한 1? 이하의 폭을 갖는 컬러 필터를 형성하기 위하여 건식식각 공정을 수행한다. 상기 컬러 필터를 형성하는 재료는 안료가 혼합된 컬러 포토레지스트이다. 상기 컬러 포토레지스트 상에 식각 마스크로 사용하는 포토레지스트 패턴을 형성하고 상기 컬러 포토레지스트를 패터닝하여 상기 컬러 필터를 형성하게 된다. 상기 컬러 필터 상에 남은 상기 포토레지스트 패턴을 제거 시, 상기 컬러 필터와 상기 포토레지스트 패턴은 동일한 포토레지스트 물질을 포함하기 때문에 상기 포토레지스트 패턴의 잔여물이 남게 되어 화질에 얼룩(stain) 불량을 유발시킨다. 아울러, 상기 포토레지스트 패턴을 선택적으로 제거 시, 상기 컬러 필터에 변형을 초래하여 화질에 얼룩(stain) 불량을 유발시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 컬러 필터막(121) 상에 제 1 보호막(124)을 형성함으로써 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)을 제거할 때 상기 제 1 보호막(124)이 상기 제 1 컬러 필터(122)의 상부면을 보호하게 되어 상기 제 1 컬러 필터(122)의 상부면이 변형되는 것을 방지하며, 상기 제 1 컬러 필터(122)의 변형 없이 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)만 선택적으로 제거할 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 화질이 향상될 수 있다.
도 20 내지 도 25는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다. 도 20 내지 도 25에 도시된 다른 실시예에서, 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 20을 참조하면, 상기 제 1 보호 패턴(124)으로 덮인 상기 제 1 컬러 필터(122)가 형성된 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 제 2 컬러 필터(126)를 형성한다. 상기 제 2 컬러 필터(126)는 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 제 2 컬러 필터막(미도시)을 도포하고, 상기 제 2 컬러 필터막을 상기 제 1 보호 패턴(124)의 상부면이 노출되도록 평탄화시켜 형성될 수 있다. 상기 제 2 컬러 필터(126)는 상기 청색 픽셀 영역(PB) 및 상기 적색 픽셀 영역(PR)을 채우도록 형성될 수 있다.
상기 제 2 컬러 필터(126) 상에 제 2 보호막(142)이 형성된다. 상기 제 2 보호막(142)은 상기 제 2 컬러 필터(126) 및 상기 제 1 보호 패턴(124)의 상부면을 덮도록 형성될 수 있다. 상기 제 2 보호막(142)은 상기 제 1 보호 패턴(124)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제 2 보호막(142)은 예를 들어, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막일 수 있다. 상기 제 2 보호막(142)은 약 500Å 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
도 21을 참조하면, 상기 제 2 보호막(142) 상에 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)을 형성한다. 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)은 상기 녹색 픽셀 영역(PG) 및 상기 청색 픽셀 영역(PB) 상에 형성된 상기 제 2 보호막(142)을 덮도록 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 적색 픽셀 영역(PR)에 형성된 상기 제 2 보호막(142)은 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)에 노출될 수 있다.
도 22를 참조하면, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)에 노출된 상기 제 2 보호막(142)에 건식 식각공정을 수행한다. 이에 따라, 상기 적색 픽셀 영역(PR) 상에 형성된 상기 제 2 보호막(142) 및 상기 제 2 컬러 필터(126)가 제거되고, 상기 적색 픽셀 영역(PR)의 상기 최상부 층간 절연막(118)의 상부면이 노출될 수 있다. 상기 식각공정 동안 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)이 동시에 식각될 수 있으며, 식각공정이 끝난 후, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)의 잔유물이 상기 제 2 보호막(142) 상에 남을 수 있다.
도 23을 참조하면, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)을 제거한다. 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)은 예를 들어, 에싱 공정(ashing process)으로 제거될 수 있다. 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)이 제거되어 상기 제 2 보호막(142)의 상부면이 노출될 수 있다.
도 24를 참조하면, 상기 적색 픽셀 영역(PR)을 채우도록 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 제 3 컬러 필터(128)를 형성한다. 상기 제 3 컬러 필터(128)는 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 제 3 컬러 필터막(미도시)을 도포하고, 상기 제 3 컬러 필터막을 상기 제 2 보호막(142)의 상부면이 노출되도록 평탄화시켜 형성될 수 있다.
다른 한편, 상기 제 3 컬러 필터(128)는 앞서 도 16 및 도 18에서 설명한 것과 같이, 노광 및 현상 공정을 실시하여 형성될 수 있다. 따라서, 상기 제 3 컬러 필터(128)는 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들(122, 126)과 달리 위로 볼록한 형태의 곡면을 갖는 상부면을 갖도록 형성될 수 있다.
도 25 및 도 4를 참조하면, 상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들(122, 126, 128)이 형성된 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 상기 광 투과형 포토레지스트막(132) 및 마스크 패턴(134)을 차례로 형성한다. 그리고 나서, 상기 마스크 패턴(134)을 식각 마스크로 사용함으로써 상기 광 투과형 포토레지스트막(132)을 패터닝하여 상기 마이크로 렌즈(136)를 형성한다.
도 26 내지 도 36는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 나타낸 단면도들이다. 도 26 내지 도 36에 도시된 또 다른 실시예에서, 일 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 설명은 생략하기로 한다.
도 26을 참조하면, 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 상기 제 1 컬러 필터막(121)을 형성하고, 상기 제 1 컬러 필터막(121) 상에 제 1 희생막(151) 및 제 1 보호막(153)을 차례로 형성한다. 상기 제 1 희생막(151)은 수용성 고분자막으로, 수용성 용질에 제거되는 고분자 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 1 보호막(153)은 예를 들어, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막, 또는 DBARC막(Developer Bottom Anti Reflective Coating Film)일 수 있다. 상기 제 1 보호막(153)은 약 500Å 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 제 1 보호막(153) 상에 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)을 형성한다. 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)은 상기 녹색 픽셀 영역(PG) 상에 형성될 수 있다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1) 상에 건식 식각 공정을 수행하여 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)에 노출된 상기 제 1 보호막(153), 상기 제 1 희생막(151) 및 상기 제 1 컬러 필터막(121)을 차례로 패터닝한다. 이에 따라, 상기 녹색 픽셀 영역(PG) 상에 차례로 적층된 상기 제 1 컬러 필터(122), 제 1 희생 패턴(152) 및 제 1 보호 패턴(154)이 형성될 수 있다.
상기 식각 공정 후에 상기 제 1 보호 패턴(154) 상에 남은 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)은 에싱 공정(ashing process)으로 제거될 수 있다.
다른 한편, 앞서 도 10에서 도시된 것과 같이 상기 건식 식각 공정은 상기 청색 및 적색 픽셀 영역들(PB, PG) 상에 상기 제 1 컬러 필터막(121)이 완전히 제거되지 않고 일부를 남기도록 수행될 수 있다. 상기 에싱 공정 시, 상기 제 1 포토레지스트 패턴(PR1)을 제거하는 동시에 상기 청색 및 적색 픽셀 영역들(PB, PG) 상에 남은 일부의 상기 제 1 컬러 필터막(121)이 완전히 제거될 수 있다.
도 29 및 도 30을 참조하면, 상기 제 1 희생 패턴(152)을 선택적으로 제거한다. 상세하게, 상기 제 1 희생 패턴(152)은 수용성 고분자 물질로 이루어져있기 때문에 DI 세정 공정(deionized water cleaning process)에 녹아 제거될 수 있다. 상기 제 1 희생 패턴(152)이 제거됨으로써, 상기 제 1 희생 패턴(152) 상에 형성된 상기 제 1 보호 패턴(154)이 상기 제 1 컬러 필터(122)로부터 분리될 수 있다. 따라서, 상기 층간 절연 구조체(110)의 상기 녹색 픽셀 영역(PG) 상에 제 1 컬러 필터(122)만 남게 된다.
도 31을 참조하면, 상기 녹색 픽셀 영역들(PG) 사이의 상기 청색 픽셀 영역(PB) 및 상기 적색 픽셀 영역(PR)을 채우는 제 2 컬러 필터(126)를 형성한다. 그리고 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들(122, 126)이 형성된 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 제 2 희생막(156), 제 2 보호막(158) 및 제 2 포토레지스트 패턴(PR2)을 차례로 형성한다. 상기 제 2 희생막(156)은 상기 제 1 희생막(151)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 상기 제 2 희생막(156)은 예를 들어, 수용성 고분자막일 수 있다. 상기 제 2 보호막(158)은 상기 제 1 보호막(153)과 동일한 물질로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막 또는 DBARC막(Developer Bottom Anti Reflective Coating Film)일 수 있다. 상기 제 2 보호막(158)은 약 500Å 이하의 두께를 갖도록 형성될 수 있다.
상기 제 2 포토레지스트 패턴(PR2)은 상기 녹색 및 상기 청색 픽셀 영역들(PG, PB)에 형성된 상기 제 2 보호막(158) 상에 형성되며, 상기 적색 픽셀 영역(PR)을 노출시킬 수 있다.
도 32 및 도 33을 참조하면, 상기 제 2 포토레지스트 패턴(PR2)에 건식 식각 공정을 수행하여 상기 제 2 포토레지스트 패턴(PR2)에 노출된 상기 제 2 보호막(158), 상기 제 2 희생막(156) 및 상기 제 2 컬러 필터(126)를 차례로 패터닝한다. 이에 따라, 상기 적색 픽셀 영역(PR -) 상에 형성된 제 2 컬러 필터(126)와 상기 제 2 희생막(156) 및 상기 제 2 보호막(158)의 일부가 제거될 수 있다.
상기 식각 공정 후에 상기 제 2 보호막(158) 상에 남은 상기 제 2 포토레지스트 패턴(PR2)은 에싱 공정(ashing process)으로 제거될 수 있다.
도 34를 참조하면, 제 2 희생막(156)을 DI 세정 공정(deionized water cleaning process)으로 제거한다. 따라서, 상기 제 2 희생막(156)에 형성된 상기 제 2 보호막(158)이 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들(122, 126)로부터 분리되어, 상기 층간 절연 구조체(110)의 상기 청색 픽셀 영역(PB) 상에 상기 제 2 컬러 필터(126)가 남게 된다.
도 35, 도 36 및 도 5를 참조하면, 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 상기 적색 픽셀 영역(PR)을 채우는 상기 제 3 컬러 필터(128)를 형성한다.
상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들(122, 126, 128)이 형성된 상기 층간 절연 구조체(110) 상에 상기 광 투과형 포토레지스트막(132) 및 상기 마스크 패턴(134)을 차례로 형성한다. 그리고 나서, 상기 마스크 패턴(134)을 식각 마스크로 사용함으로써 상기 광 투과형 포토레지스트막(132)을 패터닝하여 상기 마이크로 렌즈(136)를 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 보호 패턴(154) 및 상기 제 2 보호막(158)은 상기 제 1 및 제 2 포토레지스트 패턴들(PR1, PR2)이 제거될 때 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들(122, 126)의 변형을 방지하며, 상기 제 1 희생 패턴(152) 및 제 2 희생막(156)은 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들(122, 126)의 변형 없이 상기 제 1 보호 패턴(154) 및 상기 제 2 보호막(142)을 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들(122, 126)로부터 분리시킬 수 있다. 따라서, 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들(122, 126)의 변형이 없으며 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들(122, 126) 상에 증착 물질이 잔존하지 않아 단위 픽셀 영역들 상에 두께가 증가하지 않고 화질이 보다 향상된 이미지 센서를 형성할 수 있다.
도 37은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자장치를 도시한 블록도이다.
상기 전자장치는 디지털 카메라 또는 모바일 장치일 수 있다. 도 37을 참조하면, 디지털 카메라 시스템은 이미지 센서(1), 프로세서(2), 메모리(3), 디스플레이(4) 및 버스(5)를 포함한다. 상기 이미지 센서(1)는 프로세서(2)의 제어에 응답하여 외부의 영상 정보를 캡쳐(Capture)한다. 상기 프로세서(2)는 캡쳐된 영상정보를 상기 버스(5)를 통하여 상기 메모리(3)에 저장한다. 상기 프로세서(2)는 상기 메모리(3)에 저장된 영상정보를 상기 디스플레이(4)로 출력한다.
도 38 내지 도 42 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치가 적용된 멀티미디어 장치의 예들을 보여준다.
본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는 이미지 촬영 기능을 구비한 다양한 멀티미디어 장치들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는, 도 38에 도시된 바와 같이 모바일 폰 또는 스마트 폰에 적용될 수 있고, 도 39에 도시된 바와 같이 태블릿 또는 스마트 태블릿에 적용될 수 있다. 또한, 도 40에 도시된 바와 같이 노트북 컴퓨터에 적용될 수 있고, 도 41에 도시된 바와 같이 텔레비전 또는 스마트 텔레비전에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 도 42에 도시된 바와 같이 디지털 카메라 또는 디지털 캠코더에 적용될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (10)
- 제 1 내지 제 3 픽셀 영역들을 포함하는 기판을 준비하는 것;
상기 기판 상에 제 1 컬러 필터막을 도포하는 것;
상기 제 1 컬러 필터막의 전면을 덮는 제 1 희생막 및 제 1 보호막을 차례로 형성하는 것;
상기 제 1 픽셀 영역에 대응되는 상기 제 1 보호막 상에 제 1 포토레지스트 패턴을 형성하는 것;
상기 제 1 포토레지스트 패턴에 노출된 상기 제 1 희생막 및 상기 제 1 보호막을 건식식각 공정으로 식각하여 상기 제 1 픽셀 영역 상에 차례로 적층된 제 1 컬러 필터, 제 1 희생 패턴, 및 제 1 보호 패턴을 형성하는 것; 및
상기 제 1 컬러 필터로부터 상기 제 1 희생 패턴을 선택적으로 제거하여 상기 제 1 보호 패턴을 분리하는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 희생 패턴은 DI 세정 공정(deionized water cleaning process)을 통해 선택적으로 제거되는 이미지 센서의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 희생막은 수용성 고분자 물질을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보호막은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 또는 DBARC (Developer Bottom Anti Reflective Coating) 물질을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 포토레지스트 패턴은 상기 건식식각 공정 동안 동시에 식각되어 두께가 감소되는 이미지 센서의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 제 1 희생 패턴을 제거하기 전에 상기 제 1 포토레지스트 패턴을 제거하는 에싱 공정을 수행하는 것을 더 포함하되,
상기 건식식각 공정에서, 상기 제 1 컬러 필터막은 상기 제 2 픽셀 영역 및 제 3 픽셀 영역 상에 일부분이 남도록 식각되는 것을 포함하며,
상기 에싱 공정 시, 상기 제 2 픽셀 영역 및 상기 제 3 픽셀 영역 상에 남은 상기 제 1 컬러 필터막이 완전히 제거되는 이미지 센서의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 컬러 필터가 형성된 상기 기판 상에 제 2 컬러 필터막을 형성하는 것;
상기 제 1 컬러 필터 및 상기 제 2 컬러 필터막을 덮는 제 2 희생막 및 제 2 보호막을 형성하는 것;
상기 제 1 및 제 2 픽셀 영역들에 대응되는 상기 제 2 보호막 상에 제 2 포토레지스트 패턴을 형성하는 것;
상기 제 2 포토레지스트 패턴에 노출된 상기 제 2 보호막 및 상기 제 2 희생막을 건식식각 공정으로 식각하여 상기 제 2 픽셀 영역 상에 제 2 컬러 필터 및 상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들을 덮는 제 2 희생 패턴 및 제 2 보호 패턴을 형성하는 것;
상기 제 1 및 제 2 컬러 필터들로부터 상기 제 2 희생 패턴을 선택적으로 제거하여 상기 제 2 보호 패턴을 분리하는 것;
상기 제 3 픽셀 영역 상에 제 3 컬러 필터를 형성하는 것; 및
상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들을 덮는 마이크로 렌즈를 형성하는 것을 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법. - 제 1 내지 제 3 픽셀 영역들을 포함하고, 상기 제 1 내지 제 3 픽셀 영역들 내에 광전 변환 소자가 형성된 기판;
상기 제 1 픽셀 영역 상에 차례로 적층된 제 1 컬러 필터 및 제 1 보호막;
상기 제 2 픽셀 영역 상에 배치된 제 2 컬러 필터;
상기 제 1 보호 패턴 및 상기 제 2 컬러 필터를 덮는 제 2 보호막;
상기 제 3 픽셀 영역 상에 배치된 제 3 컬러 필터; 및
상기 제 1 내지 제 3 컬러 필터들을 덮는 마이크로 렌즈를 포함하는 이미지 센서. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 보호막들은 동일한 물질을 포함하는 이미지 센서. - 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 컬러 필터는 상기 제 1 컬러 필터보다 더 두껍고, 상기 제 3 컬러 필터는 상기 제 2 컬러 필터보다 더 두꺼운 이미지 센서.
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