KR20160123000A - 씨모스 이미지센서, 그 제조방법 및 이를 구비한 카메라 모듈 - Google Patents

씨모스 이미지센서, 그 제조방법 및 이를 구비한 카메라 모듈 Download PDF

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Abstract

본 발명은 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 플레어 특성을 억제하고 적외선 차단 기능을 갖는 코팅층을 이미지센서의 내부에 구비한 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면 카메라 모듈 제작시 모듈 사이즈를 감소시키고 모듈 제작 비용을 절감시킬 수 장점이 있다.

Description

씨모스 이미지센서, 그 제조방법 및 이를 구비한 카메라 모듈{CMOS Image sensor, manufacturing the method thereof, and camera module having the same}
본 발명은 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 플레어 특성을 억제하고 적외선 차단 기능을 갖는 코팅층을 이미지센서의 내부에 구비하여 씨모스 이미지센서를 이용한 카메라 모듈 제작시 모듈 사이즈를 감소시키고 모듈 제작 비용을 절감시킬 수 있는 씨모스 이미지센서, 그 제조방법 및 이를 구비한 카메라 모듈에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지센서라 함은 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 이중 전하결합소자(CCD : charge coupled device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS(Complementary MOS; 이하 CMOS) 이미지 센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수 만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
도 1은 종래기술에 따른 씨모스 이미지센서를 이용한 카메라 모듈의 구조를 나타내는 도면이다.
종래기술에 따른 씨모스 이미지센서를 이용한 카메라 모듈(100)은 PCB 기판(110) 상에 씨모스 이미지센서(120)를 형성하고, 씨모스 이미지센서(120)의 상부에 빛의 난반사를 방지하고 적외선의 투과를 차단하는 필터층(130)이 구비된다.
또한 상기 필터층(130)의 상부에는 렌즈구멍(150)을 통해 외부로부터의 광을 통과시키는 적어도 하나의 렌즈로 형성된 렌즈층(140)이 구비된다.
이때 필터층(130)은 적외선차단필터와 블루레이어필터로 구성되며, 적외선차단필터는 650nm 이상의 IR 파장대의 빛을 차단하는 역할을 하며, 블루레이어필터는 빛의 난반사를 방지하는 즉, 플레어 특성을 억제하는 역할을 한다.
이와 같이 종래에는 씨모스 이미지센서를 이용한 카메라 모듈을 제작하는 과정에서 플레어 특성의 억제와 IR 파장대의 빛을 차단하기 위해 이미지센서의 상부에 적외선차단필터 또는 블루레이어필터를 구비하는 공정을 별도로 수행해야 하므로 모듈 제조 단가가 상승하게 된다.
또한 이러한 공정을 각 모듈별로 진행함에 따라 각 모듈별 공정 정도의 차이에 따라 칩 간의 편차(variation)가 생기게 되는 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 플레어 특성을 억제하고 IR 파장대의 빛을 차단하는 역할을 하는 코팅층을 형성하는 공정을 웨이퍼 제조 공정에 삽입하여 웨이퍼 전체에 이 공정을 한 번에 진행하도록 함으로써 모듈 제조비용을 절감하고 칩 간의 편차를 제거할 수 있는 씨모스 이미지센서, 그 제조방법 및 이를 구비한 카메라 모듈을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서는, 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상의 금속배선층; 상기 금속 배선층의 상부에 형성된 패시베이션 층; 상기 패시베이션 층의 상부에 형성된 코팅층; 상기 코팅층의 상부에 형성된 칼라필터층; 및 상기 칼라필터층의 상부에 형성된 마이크로렌즈층;을 포함하되, 상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서는, 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상의 금속배선층; 상기 금속 배선층의 상부에 형성된 패시베이션 층; 상기 패시베이션 층의 상부에 형성된 칼라필터층; 상기 칼라필터층의 상부에 형성된 코팅층; 및 상기 코팅층의 상부에 형성된 마이크로렌즈층;을 포함하되, 상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서는, 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상의 금속배선층; 상기 금속 배선층의 상부에 형성된 패시베이션 층; 상기 패시베이션 층의 상부에 형성된 코팅층; 상기 필터층의 상부에 형성된 칼라필터층; 및 상기 칼라필터층의 상부에 형성된 마이크로렌즈층;을 포함하되, 상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF), 청색필터(BCF) 및 적외선필터(IRF)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서는, 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상의 금속배선층; 상기 금속 배선층의 상부에 형성된 패시베이션 층; 상기 패시베이션 층의 상부에 형성된 칼라필터층; 상기 칼라필터층의 상부에 형성된 코팅층; 및 상기 코팅층의 상부에 형성된 마이크로렌즈층;을 포함하되, 상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF), 청색필터(BCF) 및 적외선필터(IRF)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은, 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성하는 금속배선층 형성단계; 상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하는 패시베이션층 형성단계; 상기 패시베이션 층의 상부에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 상기 코팅층의 상부에 칼라필터층을 형성하는 칼라필터층 형성단계; 및 상기 칼라필터층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성하는 마이크로렌즈층 형성단계;를 포함하되, 상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은, 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성하는 금속배선층 형성단계; 상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하는 패시베이션층 형성단계; 상기 패시베이션 층의 상부에 칼라필터층을 형성하는 칼라필터층 형성단계; 상기 칼라필터층의 상부에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 및 상기 코팅층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성하는 마이크로렌즈층 형성단계;를 포함하되, 상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은, 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성하는 금속배선층 형성단계; 상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하는 패시베이션층 형성단계; 상기 패시베이션 층의 상부에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 상기 코팅층의 상부에 칼라필터층을 형성하는 칼라필터층 형성단계; 및 상기 칼라필터층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성하는 마이크로렌즈층 형성단계;를 포함하되, 상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF), 청색필터(BCF) 및 적외선필터(IRF)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 다른 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은, 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성하는 금속배선층 형성단계; 상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하는 패시베이션층 형성단계; 상기 패시베이션 층의 상부에 칼라필터층을 형성하는 칼라필터층 형성단계; 상기 칼라필터층의 상부에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 및 상기 코팅층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성하는 마이크로렌즈층 형성단계;를 포함하되, 상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF), 청색필터(BCF) 및 적외선필터(IRF)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 씨모스 이미지센서를 구비한 카메라 모듈은, 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 상면에 형성된 씨모스 이미지센서; 및 상기 씨모스 이미지센서의 상부에 형성된 렌즈층;을 구비하되, 상기 씨모스 이미지센서는, 적외선 영역의 빛을 차단하거나 빛의 난반사를 방지하는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 씨모스 이미지센서, 그 제조방법 및 이를 구비한 카메라 모듈 에 의하면 플레어 특성을 억제하고 IR 파장대의 빛을 차단하는 역할을 하는 코팅층이 이미지센서의 내부에 구비되도록 함으로써 카메라 모듈 제작시 이미지센서의 상부에 별도의 코팅층을 형성할 필요가 없으므로 카메라 모듈의 사이즈를 감소시키고 모듈 제조 비용을 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 씨모스 이미지센서, 그 제조방법 및 이를 구비한 카메라 모듈에 의하면 플레어 특성을 억제하고 IR 파장대의 빛을 차단하는 역할을 하는 코팅층을 형성하는 공정을 웨이퍼제조 공정에 삽입하여 웨이퍼 전체에 이 공정을 한 번에 진행하도록 함으로써 각각의 모듈에 대해 코칭층을 형성할 때 발생할 수 있는 칩 간의 편차를 제거할 수 있는 또 다른 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 씨모스 이미지센서를 이용한 카메라 모듈의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하도록 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서는 금속배선층(220), 패시베이션 층(230), 코팅층(240), 칼라필터층(250), 마이크로렌즈층(260)을 구비한다.
금속배선층(220)은 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역(211)과 주변회로영역(212)이 형성된 반도체 기판(210)상에 형성된다.
패시베이션층(230)은 상기 금속 배선층(220)의 상부에 형성되어 습기나 스크래치 등으로부터 소자를 보호하는 역할을 한다.
코팅층(240)은 상기 패시베이션층(230)의 상부에 형성된다.
패시베이션층(230)의 상부에는 금속배선층(220)의 형성과정에서 발생된 단차를 줄여주기 위해 제1오버코팅층이 형성되는 것이 일반적이지만 본 발명에서는 제1오버코팅층이 형성될 위치에 코팅층(240)을 형성하였다.
코팅층(240)은 외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하도록 하는 블루 레이어 코팅층이거나, 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 적외선차단필터 코팅층일 수 있다.
또한, 코팅층(240)은 외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하고 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층일 수도 있다.
즉, 본원발명은 종래의 이미지센서와 달리 제1오버코팅층이 형성될 위치에 블루 레이어 코팅층과 적외선차단필터 코팅층을 별개로 형성하거나 이들이 결합된 코팅층을 형성함으로써 플레어 특성을 억제하고 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기 코팅층(240)의 상부에는 각 단위화소별로 RGB의 색상 구현을 위한 칼라필터층(250)이 형성되어 있다.
일반적으로 칼라필터는 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)가 사용되며 이외에 보색인 옐로우(Y)필터, 마젠타(Mg)필터, 시안(Cy)필터를 사용할 수도 있다.
또한 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF) 외에 추가적으로 적외선필터(IRF)가 사용될 수도 있으며 이에 대해서는 후술하기로 한다.
칼라필터층(250)의 상부에는 마이크로렌즈층(260)이 형성된다.
한편, 도 2에 도시하지는 아니하였으나 칼라필터층(250)과 마이크로렌즈층(260)의 사이에는 칼라필터층(250)의 형성과정에서 발생된 단차를 줄여주어 마이크로렌즈층(260)의 형성을 용이하도록 하기 위해 제2오버코팅층을 더 포함할 수도 있다.
도 3은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 3을 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서는 금속배선층(320), 패시베이션 층(330), 칼라필터층(340), 코팅층(350) 및 마이크로렌즈층(360)을 구비한다.
도 2에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서는 패시베이션층(230)의 상부에 제1오버코팅층이 형성되는 대신 코팅층(240)이 형성되어 있고 칼라필터층(250)의 상부에 마이크로렌즈층(260)이 형성되어 있다.
이에 반해 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서는 패시베이션층(330)의 상부에 칼라필터층(340)이 형성되고 칼라필터층(340)의 상부에 코팅층(350)이 형성되어 있다.
또한 도 3에 도시하지는 아니하였으나 패시베이션 층(330)과 칼라필터층(340) 사이에는 제1오버코팅층을 더 포함할 수도 있다.
즉, 도 3에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서는 도 2에 도시된 이미지센서와 비교하여 코팅층의 위치만이 상이하고 다른 구성은 모두 동일한 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 4를 참고하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서(400)는 금속배선층(420), 패시베이션 층(430), 코팅층(440), 칼라필터층(450) 및 마이크로렌즈층(460)을 구비한다.
금속배선층(420)은 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역(411)과 주변회로영역(412)이 형성된 반도체 기판(410)상에 형성된다.
패시베이션층(430)은 상기 금속 배선층(420)의 상부에 형성되어 습기나 스크래치 등으로부터 소자를 보호하는 역할을 한다.
상기 패시베이션층(430)의 상부에는 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층(441)과 제1오버코팅층(442)을 포함하는 코팅층(440)이 형성된다.
패시베이션층(430)의 상부에는 금속배선층(420)의 형성과정에서 발생된 단차를 줄여주기 위해 제1오버코팅층(442)이 형성되는 것이 일반적이지만 본 발명에서는 그 중 일부의 위치에 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층(441)을 형성하였다.
블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층(441)은 외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하고 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 역할을 한다.
상기 블루 레이어 및 적외선차단필터 코팅층(441) 및 제1오버코팅층(442)의 상부에는 각 단위화소별로 RGB의 색상 구현을 위한 칼라필터와 적외선픽셀을 위한 적외선필터(IRF)가 형성된 칼라필터층(450)이 형성되어 있다.
일반적으로 칼라필터는 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)가 사용되며 이외에 보색인 옐로우(Y)필터, 마젠타(Mg)필터, 시안(Cy)필터를 사용할 수도 있다.
즉, 도 4에 도시된 씨모스 이미지센서(400)는 도 2에 도시된 씨모스 이미지센서(200)와 달리 RGB를 위한 픽셀 외에 적외선 픽셀을 추가로 구비하고 있는 4 칼라 이미지센서 구조이다.
즉, 본원발명은 RGB를 위한 픽셀 외에 적외선 픽셀을 포함하는 4 칼라 이미지센서에서 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)의 하부에는 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층(441)을 형성하고, 적외선필터(IRF)의 하부에는 제1오버코팅층(442)을 형성하였다.
이와 같이 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층(441)과 제1오버코팅층(442)을 별도로 형성함으로써, RGB를 위한 픽셀과 적외선 픽셀 간의 크로스토크에 의한 칼라 노이즈 성분을 최소화할 수 있게 된다.
한편, 도 4에 도시하지는 아니하였으나 칼라필터층(450)과 마이크로렌즈층(460)의 사이에는 칼라필터 및 적외선필터의 형성과정에서 발생된 단차를 감소시키기 위해 제2오버코팅층을 더 포함할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 구조를 나타내는 도면이다.
도 5를 참고하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서(500)는 금속배선층(520), 패시베이션 층(530), 칼라필터층(540), 코팅층(550) 및 마이크로렌즈층(560)을 구비한다.
도 4에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서(400)는 칼라필터층(450) 중 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)의 하부에 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층(441)이 형성되고 적외선필터(IRF)의 하부에 제1오버코팅층(442)이 형성되어 있으며, 칼라필터층(450)의 상부에 마이크로렌즈층(460)이 형성되어 있다.
이에 반해 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서(500)는 칼라필터층(540) 중 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)의 상부에 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층(551)이 형성되고 적외선필터(IRF)의 상부에 제2오버코팅층(552)이 형성되어 있다.
즉, 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서(500)는 도 4에 도시된 씨모스 이미지센서(400)와 비교하여 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층의 위치만이 상이하고 다른 구성은 모두 동일한 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 6을 참고하면 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은 금속배선층 형성단계(S610), 패시베이션층 형성단계(S620), 코팅층 형성단계(S630), 칼라필터층 형성단계(S640), 마이크로렌즈층 형성단계(S650)를 구비한다.
금속배선층 형성단계(S610)는 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성한다.
이후 상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하고 상기 패시베이션층의 상부에 코팅층을 형성한다.(S620, S630)
칼라필터층 형성단계(S640)에서는 상기 코팅층의 상부에 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)로 이루어진 칼라필터층을 형성한다. 칼라필터층 형성단계에서는 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)로 칼라필터층을 형성하는 것이 일반적이지만, 보색인 옐로우(Y)필터, 마젠타(Mg)필터, 시안(Cy)필터로 칼라필터층을 형성할 수도 있다.
칼라필터층을 형성한 후에는 상기 칼라필터층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성한다.(S650)
한편, 칼라필터층 형성단계(S640)와 마이크로렌즈층 형성단계(S650) 사이에 칼라필터의 형성과정에서 발생된 단차를 줄여주어 마이크로렌즈층의 형성이 용이하도록 하기 위해 제2오버코팅층을 형성하는 제2오버코팅층 형성단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 코팅층 형성단계(S630)에서는 상기 패시베이션층의 상부에 외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하도록 하는 블루 레이어 코팅층을 형성하거나, 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 적외선차단필터 코팅층을 형성한다.
한편, 블루 레이어 코팅층의 기능과 적외선차단필터 코팅층의 기능이 결합된 블루 레이어 및 적외선차단필터 코팅층을 형성할 수도 있다.
이와 같이 패시베이션층의 상부에 블루 레이어 코팅층 및 적외선차단필터 코팅층을 형성하는 공정을 웨이퍼 제조 공정에 삽입하여 웨이퍼 전체에 대해 일괄적으로 진행함으로써 칩들 간의 공정상이 차이로 인한 편차(variation)를 줄일 수 있는 장점이 있다.
또한 블루 레이어 코팅층 및 적외선차단필터 코팅층을 이미지센서에 내장시킴으로써 모듈 제작시 별도의 적외선차단필터층을 형성할 필요가 없게 되어 모듈의 사이즈를 감소시킬 수 있고 모듈 제작 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 7은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 7을 참고하면 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은 금속배선층 형성단계(S710), 패시베이션층 형성단계(S720), 칼라필터층 형성단계(S730), 코팅층 형성단계(S740) 및 마이크로렌즈층 형성단계(S750)를 구비한다.
한편, 패시베이션층 형성단계(S720)와 칼라필터층 형성단계(S730)사이에는 패시베이션층 형성단계에서 발생된 단차를 줄여주어 칼라필터층의 형성이 용이하도록 하기 위해 제1오버코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
도 6에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 의하면 패시베이션층 형성단계(S620) 이후 패시베이션층의 상부에 제1오버코팅층을 형성하는 대신 코팅층을 형성하며 칼라필터층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성한다.
이에 반해 도 7에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 의하면 패시베이션층 형성단계(S720) 이후 패시베이션층의 상부에 바로 칼라필터층을 형성하고 칼라필터층의 상부에 코팅층을 형성한다.
즉, 도 7에 도시된 씨모스 이미지센서의 제조방법은 도 6에 도시된 씨모스 이미지센서의 제조방법과 비교하여 코팅층을 형성하는 순서만이 상이하고 다른 공정은 모두 동일한 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 8을 참고하면 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은 금속배선층 형성단계(S810), 패시베이션층 형성단계(S820), 코팅층 형성단계(S830), 칼라필터층 형성단계(S840) 및 마이크로렌즈층 형성단계(S850)를 구비한다.
금속배선층 형성단계(S810)는 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성한다.
이후 상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하고 상기 패시베이션층의 상부에 코팅층을 형성한다.(S820, S830)
칼라필터층 형성단계(S840)에서는 상기 코팅층의 상부에 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)의 칼라필터와 적외선필터(IRF)로 이루어진 칼라필터층을 형성한다. 칼라필터는 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)를 사용하는 것이 일반적이지만, 보색인 옐로우(Y)필터, 마젠타(Mg)필터, 시안(Cy)필터를 사용할 수도 있다.
칼라필터층을 형성한 후에는 상기 칼라필터층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성한다. (S850)
한편, 칼라필터층 형성단계(S840)와 마이크로렌즈층 형성단계(S850) 사이에는 칼라필터층 형성단계에서 발생된 단차를 줄여주어 마이크로렌즈층의 형성이 용이하도록 하기 위해 제2오버코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
상기 코팅층 형성단계(S830)에서는 상기 패시베이션층의 상부에 블루 레이어 및 적외선차단필터 코팅층 및 제1오버코팅층을 형성한다.
패시베이션층의 상부에는 금속배선층 형성단계(S810)에서 발생된 단차를 줄여주기 위해 제1오버코팅층을 형성하는 것이 일반적이지만 본 발명에서는 그 중 일부의 위치에 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층을 형성하였다.
블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층은 외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하고 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 역할을 한다.
즉, 본원발명은 RGB를 위한 픽셀 외에 적외선 픽셀을 포함하는 4 칼라 이미지센서에서 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)가 형성되는 곳의 하부에는 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층을 형성하고, 적외선필터(IRF)의 하부에는 제1오버코팅층을 형성하였다.
이와 같이 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층과 제1오버코팅층을 별도로 형성함으로써, RGB를 위한 픽셀과 적외선 픽셀 간의 크로스토크에 의한 칼라 노이즈 성분을 최소화할 수 있게 된다.
도 9는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 따른 공정 흐름도이다.
도 9를 참고하면 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은 금속배선층 형성단계(S910), 패시베이션층 형성단계(S920), 칼라필터층 형성단계(S930), 코팅층 형성단계(S940) 및 마이크로렌즈층 형성단계(S950)를 구비한다.
한편, 패시베이션층 형성단계(S920)와 칼라필터층 형성단계(S930)사이에는 패시베이션층 형성단계에서 발생된 단차를 줄여주어 칼라필터층의 형성이 용이하도록 하기 위해 제1오버코팅층을 형성하는 단계를 더 포함할 수도 있다.
도 8에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 의하면 패시베이션층 형성단계(S820) 이후 패시베이션층의 상부에 제1오버코팅층을 형성하는 대신 코팅층을 형성하며 칼라필터층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성한다.
이에 반해 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법에 의하면 패시베이션층 형성단계(S920) 이후 패시베이션층의 상부에 바로 칼라필터층을 형성하고 칼라필터층의 상부에 코팅층을 형성한다.
즉, 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지센서의 제조방법은 도 8에 도시된 이미지센서의 제조방법과 비교하여 코팅층을 형성하는 순서만이 상이하고 다른 공정은 모두 동일한 것이므로 상세한 설명은 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 씨모스 이미지센서를 카메라 모듈에 적용하는 경우 별도의 적외선 필터층을 필요로 하지 않아 소형화된 카메라 모듈을 제작할 수 있다.
본 발명에 따른 씨모스 이미지센서를 구비한 카메라 모듈은, 반도체 기판, 상기 반도체 기판의 상면에 형성된 씨모스 이미지센서 및 상기 씨모스 이미지센서의 상부에 형성된 렌즈층을 구비한다.
상기 씨모스 이미지센서에는 적외선 차단필터 코팅층을 형성하여 상기 렌즈층을 통하여 외부로부터 입사되는 빛 중 적외선 영역의 빛을 차단하거나, 블루레이어 코팅층을 형성하여 상기 렌즈층을 통하여 외부로부터 입사되는 빛 중 적외선 영역의 빛을 차단하는 적외선 차단필터 코팅층 또는 빛의 난반사를 방지하는 블루레이어 코팅층을 선택적으로 형성할 수 있다.
한편, 상기 렌즈층을 통하여 외부로부터 입사되는 빛 중 적외선 영역의 빛을 차단하고 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하는 블루레이어 및 적외선 차단필터 코팅층을 형성할 수도 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

Claims (29)

  1. 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 형성된 금속배선층;
    상기 금속 배선층의 상부에 형성된 패시베이션층;
    상기 패시베이션 층의 상부에 형성된 코팅층;
    상기 코팅층의 상부에 형성된 칼라필터층; 및
    상기 칼라필터층의 상부에 형성된 마이크로렌즈층;을 포함하되,
    상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)를 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 칼라필터층과 상기 마이크로렌즈층 사이에 제2오버코팅층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  3. 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 형성된 금속배선층;
    상기 금속 배선층의 상부에 형성된 패시베이션 층;
    상기 패시베이션 층의 상부에 형성된 칼라필터층;
    상기 칼라필터층의 상부에 형성된 코팅층; 및
    상기 코팅층의 상부에 형성된 마이크로렌즈층;을 포함하되,
    상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)를 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 패시베이션층과 상기 칼라필터층 사이에 제1오버코팅층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  5. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 코팅층은
    외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하도록 하는 블루 레이어 코팅층인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 코팅층은
    650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 적외선차단필터 코팅층인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서, 상기 코팅층은
    외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하고 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  8. 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상의 금속배선층;
    상기 금속 배선층의 상부에 형성된 패시베이션 층;
    상기 패시베이션 층의 상부에 형성된 코팅층;
    상기 필터층의 상부에 형성된 칼라필터층; 및
    상기 칼라필터층의 상부에 형성된 마이크로렌즈층;을 포함하되,
    상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF), 청색필터(BCF) 및 적외선필터(IRF)를 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 칼라필터층과 상기 마이크로렌즈층 사이에 제2오버코팅층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 코팅층은
    상기 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)의 하부에 형성되고 외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하고 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층; 및
    상기 적외선필터(IRF)의 하부에 형성된 제1오버코팅층을 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  11. 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상의 금속배선층;
    상기 금속 배선층의 상부에 형성된 패시베이션 층;
    상기 패시베이션 층의 상부에 형성된 칼라필터층;
    상기 칼라필터층의 상부에 형성된 코팅층; 및
    상기 코팅층의 상부에 형성된 마이크로렌즈층;을 포함하되,
    상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF), 청색필터(BCF) 및 적외선필터(IRF)를 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 패시베이션층과 상기 칼라필터층 사이에 제1오버코팅층을 더 구비한 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 코팅층은
    상기 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)의 상부에 형성되며, 외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하고 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층; 및
    상기 적외선필터(IRF)의 상부에 형성된 제2오버코팅층을 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  14. 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성하는 금속배선층 형성단계;
    상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하는 패시베이션층 형성단계;
    상기 패시베이션 층의 상부에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계;
    상기 코팅층의 상부에 칼라필터층을 형성하는 칼라필터층 형성단계; 및
    상기 칼라필터층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성하는 마이크로렌즈층 형성단계;을 포함하되,
    상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)를 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 칼라필터층 형성단계와 상기 마이크로렌즈층 형성단계의 사이에 상기 칼라필터층의 상부에 제2오버코팅층을 형성하는 제2오버코팅층 형성단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  16. 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성하는 금속배선층 형성단계;
    상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하는 패시베이션층 형성단계;
    상기 패시베이션 층의 상부에 칼라필터층을 형성하는 칼라필터층 형성단계;
    상기 칼라필터층의 상부에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 및
    상기 코팅층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성하는 마이크로렌즈층 형성단계;을 포함하되,
    상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)를 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 패시베이션층 형성단계와 상기 칼라필터층 형성단계의 사이에 상기 패시베이션층의 상부에 제1오버코팅층을 형성하는 제1오버코팅층 형성단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  18. 제 14항 또는 제 16항에 있어서, 상기 코팅층 형성단계는
    외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하도록 하는 블루 레이어 코팅층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  19. 제 14항 또는 제 16항에 있어서, 상기 코팅층 형성단계는
    650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 적외선차단필터 코팅층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  20. 제 14항 또는 제 16항에 있어서, 상기 코팅층 형성단계는
    외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하고 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하는 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서.
  21. 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성하는 금속배선층 형성단계;
    상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하는 패시베이션층 형성단계;
    상기 패시베이션 층의 상부에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계;
    상기 코팅층의 상부에 칼라필터층을 형성하는 칼라필터층 형성단계; 및
    상기 칼라필터층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성하는 마이크로렌즈층 형성단계;을 포함하되,
    상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF), 청색필터(BCF) 및 적외선필터(IRF)를 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  22. 제 21항에 있어서,
    상기 칼라필터층 형성단계와 상기 마이크로렌즈층 형성단계의 사이에 상기 칼라필터층의 상부에 제2오버코팅층을 형성하는 제2오버코팅층 형성단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  23. 제 21항에 있어서, 상기 코팅층 형성단계는
    외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하고 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하기 위해 상기 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)의 하부에 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층을 형성하고,
    상기 적외선필터(IRF)의 하부에 제1오버코팅층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  24. 광감지부를 포함한 픽셀 어레이 영역과 주변회로영역이 형성된 반도체 기판상에 금속배선층을 형성하는 금속배선층 형성단계;
    상기 금속 배선층의 상부에 패시베이션층을 형성하는 패시베이션층 형성단계;
    상기 패시베이션 층의 상부에 칼라필터층을 형성하는 칼라필터층 형성단계;
    상기 칼라필터층의 상부에 코팅층을 형성하는 코팅층 형성단계; 및
    상기 코팅층의 상부에 마이크로렌즈층을 형성하는 마이크로렌즈층 형성단계;을 포함하되,
    상기 칼라필터층은 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF), 청색필터(BCF) 및 적외선필터(IRF)를 구비하는 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  25. 제 24항에 있어서,
    상기 패시베이션층 형성단계와 상기 칼라필터층 형성단계의 사이에 상기 패시베이션층의 상부에 제1오버코팅층을 형성하는 제1오버코팅층 형성단계를 더 구비한 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  26. 제 24항에 있어서, 상기 코팅층 형성단계는
    외부로부터 입사되는 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하고 650nm 이상의 적외선 영역의 빛의 흡수를 차단하기 위해 상기 적색필터(RCF), 녹색필터(GCF) 및 청색필터(BCF)의 상부에 블루레이어 및 적외선차단필터 코팅층을 형성하고,
    상기 적외선필터(IRF)의 상부에 제2오버코팅층을 형성하는 단계인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서의 제조방법.
  27. 카메라 모듈에 있어서,
    반도체 기판;
    상기 반도체 기판의 상면에 형성된 씨모스 이미지센서; 및
    상기 씨모스 이미지센서의 상부에 형성된 렌즈층;을 구비하되,
    상기 씨모스 이미지센서는, 적외선 영역의 빛을 차단하거나 빛의 난반사를 방지하는 코팅층이 형성된 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서를 구비한 카메라 모듈.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 코팅층은,
    상기 렌즈층을 통하여 외부로부터 입사되는 빛 중 적외선 영역의 빛을 차단하는 적외선 차단필터 코팅층 또는 빛의 난반사를 방지하는 블루레이어 코팅층인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서를 구비한 카메라 모듈.
  29. 제 27항에 있어서, 상기 코팅층은,
    상기 렌즈층을 통하여 외부로부터 입사되는 빛 중 적외선 영역의 빛을 차단하고 빛의 난반사를 방지하여 플레어 특성을 억제하는 블루레이어 및 적외선 차단필터 코팅층인 것을 특징으로 하는 씨모스 이미지센서를 구비한 카메라 모듈.
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