KR20220041563A - Image sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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KR20220041563A
KR20220041563A KR1020200124951A KR20200124951A KR20220041563A KR 20220041563 A KR20220041563 A KR 20220041563A KR 1020200124951 A KR1020200124951 A KR 1020200124951A KR 20200124951 A KR20200124951 A KR 20200124951A KR 20220041563 A KR20220041563 A KR 20220041563A
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김윤경
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동아대학교 산학협력단
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    • H04N9/0455

Abstract

The present invention discloses an image sensor and a manufacturing method thereof. The image sensor has phase detection autofocus micro lenses formed on the upper part of a color filter, and the micro lenses are formed in multiples, wherein one accommodates the other. The light sensitivity may be improved by condensing incident light, which is dispersed or scattered by an insulating film between each photodiode.

Description

이미지 센서 및 그 제조 방법{IMAGE SENSOR AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}Image sensor and manufacturing method thereof

본 발명은 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 위상 검출용 자동 초점화소들을 가지는 이미지 센서에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor and a manufacturing method thereof, and more particularly, to an image sensor having autofocus pixels for phase detection.

최근 모바일 기기의 성능 비교에서는 통신 기능의 우열보다는 점차 카메라 기능의 비교, 다양한 앱(app)의 설치로 인한 작동의 원활성, 저장 성능의 극대화 등이 보다 중요해지고 있다. 또한 반도체 기술의 발달에 따라 모바일 기기에 장착되는 카메라 모듈의 이미지 센서 점차 그 구성과 형태가 다양해지고 있다. In the recent performance comparison of mobile devices, rather than superiority or inferiority of communication functions, comparison of camera functions, smooth operation due to installation of various apps, maximization of storage performance, etc. are becoming more important. Also, with the development of semiconductor technology, the configuration and shape of the image sensor of the camera module mounted on the mobile device are gradually diversifying.

전통적으로 이미지 센서는 대개 포토 다이오드, 컬러필터 및 마이크로 렌즈가 조합되어 하나의 화소를 이루고 있었지만, 최근에는 여러 개의 포토 다이오드를 묶어 하나의 화소를 나타내는 이른 바 듀얼 셀, 쿼드 셀 등도 개발되어 감도를 높이기 위한 방법으로 사용되고 있다. 또한 여러 개의 화소 가운데서 일부를 피사체로부터의 위상차를 검출하기 위한 용도로 사용하는 기술도 개발되었는데, 이를 이러한 위상 검출 자동 초점(Phase Detection Auto Focus, PDAF) 기술이라 한다. 위상 검출 자동 초점(PDAF) 기술은, 한 쌍의 자동 초점 화소들을 통과한 나뉘어진 한 쌍의 빛의 위상 차이를 비교함으로써 피사체의 초점이 맞았는지 판단하는 것으로, 카메라로 하여금 보다 빠르게 초점을 맞출 수 있게 하는 기술이다. Traditionally, image sensors usually consist of a combination of photodiodes, color filters, and microlenses to form one pixel. is used as a method for Also, a technology that uses some of several pixels to detect a phase difference from a subject has been developed, which is called a phase detection auto focus ( PDAF ) technology. Phase-detection autofocus (PDAF) technology determines whether a subject is in focus by comparing the phase difference between a pair of divided light passing through a pair of autofocus pixels, allowing the camera to focus more quickly. It is a skill that makes

위상 검출 자동 초점(PDAF) 기술 가운데 일부는, 자동 초점을 위해 쓰이는 마이크로 렌즈의 크기를 여타의 마이크로 렌즈의 크기보다 크게 형성하는 경우가 있다. 예를 들어 도 1에 도시된 것과 같이 자동 초점용 마이크로 렌즈(130)는 여타의 마이크로 렌즈(110)보다 크다. 이를 이른바 쿼드 셀(quad cell)이라고 하기도 하는데, 쿼드 셀의 경우에는 도 2에 상세하게 도시된 것처럼 자동 초점용 마이크로 렌즈(130)가 일반적인 이미지 캡쳐용 마이크로 렌즈(110)에 비해 지름이 두 배, 면적은 네 배이다. In some of the phase detection autofocus (PDAF) technologies, the size of a microlens used for autofocus is formed larger than that of other microlenses. For example, as shown in FIG. 1 , the micro lens 130 for auto focus is larger than the other micro lenses 110 . This is also called a so-called quad cell, and in the case of a quad cell, as shown in detail in FIG. The area is four times

그런데, 쿼드 셀의 경우라 하더라도 반도체 기판 내부에 형성되는 포토 다이오드의 크기는 서로 다르지 않고 동일하게 형성하는 것이 대부분이다. 이는 서로 동일한 크기의 포토 다이오드를 연속하여 배열해야지만 인접한 셀들끼리 동일한 제조 공정 환경을 겪기 때문이다. 즉, 크기가 같아야만 성막, 노광, 식각 등 제조 공정상에서 발생하는 간섭의 정도 또한 서로 동일한 정도로 발생하기 때문이다. 극히 미세하고 예민한 반도체 제조 공정의 특성상, 간섭의 정도마저 동일하여만 포토 다이오드 각 셀들의 구조적 특성, 전기적 특성도 균일하게 된다. However, even in the case of a quad cell, the size of the photodiodes formed inside the semiconductor substrate is not different from each other and most of them are formed the same. This is because, although photodiodes having the same size must be sequentially arranged, adjacent cells undergo the same manufacturing process environment. That is, it is because the degree of interference occurring in the manufacturing process such as film formation, exposure, and etching, etc., also occurs to the same degree only when the sizes are the same. Due to the extremely fine and sensitive characteristics of the semiconductor manufacturing process, the structural and electrical characteristics of each cell of the photodiode become uniform only when the degree of interference is the same.

한편, 도 3에 도시된 바와 같이 반도체 기판 내부에 형성되는 각 포토 다이오드(190)는 절연막(170)에 의해 서로 전기적으로 구분된다. 절연막(170) 역시 포토 다이오드의 깊은 벽면을 따라 형성되어 있는데 이러한 깊은 트렌치에 의한 절연방식을 DTI(Deep Trench Isolation)라고 하기도 한다. 본 발명에서는 깊은 트렌치 절연막 또는 DTI 절연막이라 부르기로 한다.Meanwhile, as shown in FIG. 3 , each photodiode 190 formed inside the semiconductor substrate is electrically separated from each other by the insulating layer 170 . The insulating layer 170 is also formed along the deep wall of the photodiode, and the insulating method by such a deep trench is also called deep trench isolation ( DTI ) . In the present invention, it is referred to as a deep trench insulating film or a DTI insulating film.

그런데 자동 초점용 마이크로 렌즈(130)을 통하여 집광된 빛 가운데 일부는 도 3에서 화살표로 도시된 것처럼 각 포토 다이오드(190)사이의 DTI 절연막(170) 방향으로 굴절되어 향하는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 포토 다이오드로 향하여야 할 빛의 일부를 분산시켜 이미지 센서의 집광효율을 떨어뜨리는 원인이 된다. 이는 결국 위상 검출 초점 방식을 채택하고 있는 카메라 모듈의 검출 효율 저감, 자동 초점의 감도 및 동작 속도의 저감으로 이어진다. However, there is a problem in that some of the light focused through the microlens 130 for autofocus is refracted and directed toward the DTI insulating film 170 between the photodiodes 190 as shown by the arrow in FIG. 3 . This problem causes a portion of light to be directed to the photodiode to be dispersed, thereby lowering the light collecting efficiency of the image sensor. This in turn leads to a reduction in detection efficiency of a camera module adopting a phase detection focus method, and a reduction in autofocus sensitivity and operation speed.

특허문헌1: 한국 등록번호 KR 10-0672706 (2007.01.16)Patent Document 1: Korean Registration No. KR 10-0672706 (Jan. 16, 2007) 특허문헌2: 한국 등록번호 KR 10-1439434 (2014.09.02)Patent Document 2: Korean Registration No. KR 10-1439434 (2014.09.02) 특허문헌3: 한국 등록번호 KR 10-0399939 (2003.05.17)Patent Document 3: Korean Registration No. KR 10-0399939 (2003.05.17)

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 광의 손실을 줄여 신뢰할 수 있는 위상을 검출하여 자동 초점의 감도 및 동작효율을 높일 수 있는 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY The technical problem to be solved by the present invention is to provide an image sensor capable of reducing light loss and reliably detecting a phase to increase autofocus sensitivity and operational efficiency, and a method for manufacturing the same.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판에 형성된 포토 다이오드; 상기 포토 다이오드 상부에 형성된 컬러 필터; 상기 컬러 필터 상부에 형성되어 피사체로부터의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐용 마이크로 렌즈; 상기 컬러 필터 상부에 형성되어 입사광의 위상 차를 검출하기 위한 위상 검출 자동 초점용 마이크로 렌즈; 상기 위상 검출 자동 초점용 마이크로 렌즈는 곡률 반경이 서로 다른 다중의 마이크로 렌즈;를 포함한다.An image sensor according to an embodiment of the present invention includes a photodiode formed on a semiconductor substrate; a color filter formed on the photodiode; a micro lens for image capturing that is formed on the color filter and captures an image from a subject; a micro lens for auto-focusing for phase detection that is formed on the color filter and detects a phase difference of incident light; The microlens for phase detection autofocus includes a plurality of microlenses having different radii of curvature.

본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 포토 다이오드 형성 단계; 깊은 트렌치 절연층 형성 단계; 컬러 필터층 형성 단계; 이너 렌즈 형성 단계; 상기 이너 렌즈보다 큰 곡률을 가지는 아우터 렌즈를 형성하는 단계;를 포함한다.A method of manufacturing an image sensor according to an embodiment of the present invention includes forming a photodiode; forming a deep trench insulating layer; forming a color filter layer; inner lens forming step; and forming an outer lens having a greater curvature than the inner lens.

본 발명의 실시예에 따르면, 각 포토 다이오드 사이의 절연막에 의해 분산되거나 산란되는 입사광을 집광하여 광 감도를 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, light sensitivity can be improved by condensing incident light that is dispersed or scattered by the insulating film between each photodiode.

본 발명의 실시예에 따르면, 각 포토 다이오드 사이의 절연막에 의해 분산되거나 산란되는 입사광을 집광하여 포토 다이오드로 하여금 보다 풍부한 광전 변환을 일으키게 하여 카메라 모듈의 자동 초점 기능을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the autofocus function of the camera module can be improved by condensing incident light dispersed or scattered by the insulating film between each photodiode to cause the photodiode to generate more abundant photoelectric conversion.

또한 본 발명의 실시예에 따르면, 위상 검출 시 광의 손실을 줄일 수 있으므로 수광 면적이 작은 고해상도의 카메라 모듈에 채용하는 경우에도 자동 초점 성공 확률을 향상시킬 수 있다.In addition, according to the embodiment of the present invention, since light loss during phase detection can be reduced, even when used in a high-resolution camera module having a small light-receiving area, the auto-focus success probability can be improved.

도 1은 쿼드 셀을 적용한 자동 초점 이미지 센서의 화소들의 어레이를 도시한다.
도 2는 도 1의 상면도와 그의 부분 상세도이다.
도 3은 마이크로 렌즈에 의한 입사광의 굴절을 나타내는 그림이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예를 나타내는 상면도와 그의 부분 상세도이다
도 5는 본 발명의 일 실시 예를 의한 입사광의 다중 굴절을 나타내는 그림이다.
도 6은 광의 입사각도에 따른 광전류의 변화를 비교한 그림이다.
도 7은 본 발명의 단면 절개선을 표시하기 위한 입체도이다.
도 8은 각 층별 패턴 가운데서 마이크로 렌즈 부분의 상면을 도시한 것이다. 도 9는 각 층별 패턴 가운데서 컬러 필터 어레이의 상면을 도시한 것이다.
도 10은 각 층별 패턴 가운데서 절연층의 금속 그리드 및 깊은 트렌치 절연막의 상면을 도시한 것이다.
도 11은 각 층별 패턴 가운데서 포토 다이오드를 형성하기 위한 패턴의 상면을 도시한 것이다.
1 shows an array of pixels of an auto-focus image sensor to which a quad cell is applied.
Fig. 2 is a top view of Fig. 1 and a partial detail view thereof;
3 is a diagram illustrating refraction of incident light by a micro lens.
4 is a top view showing an embodiment of the present invention and a partial detailed view thereof;
5 is a diagram illustrating multiple refraction of incident light according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram comparing the change of photocurrent according to the incident angle of light.
7 is a three-dimensional view for indicating a cross-sectional cut line of the present invention.
8 is a view showing a top surface of a micro lens part among patterns for each layer. 9 illustrates a top surface of a color filter array among patterns for each layer.
FIG. 10 shows the upper surface of the metal grid of the insulating layer and the deep trench insulating layer among the patterns for each layer.
11 illustrates a top surface of a pattern for forming a photodiode among patterns for each layer.

이하, 첨부한 도면들을 참고하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 각 도면에 제시된 참조부호들 중 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those of ordinary skill in the art can easily carry out the present invention. The same reference numerals among the reference numerals presented in the respective drawings indicate the same members.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In describing the present invention, if it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms, and the terms are used only for the purpose of distinguishing one element from other elements. used

본 발명의 실시예에서는 위상 검출 자동 초점을 위해 구성된 마이크로 렌즈가 다중으로 구성되어 있는 이미지 센서가 개시된다. In an embodiment of the present invention, an image sensor in which a micro lens configured for phase detection autofocus is configured in multiples is disclosed.

도 4는 본 발명의 일 실시예로서, 쿼드 셀 구조를 이용한 위상 검출 자동 초점 이미지 센서(400)의 화소들의 어레이를 도시한 것이다.4 illustrates an array of pixels of a phase detection autofocus image sensor 400 using a quad cell structure as an embodiment of the present invention.

도 4를 참고하면, 이미지 센서(400)는 화소들의 어레이를 포함하고, 화소들의 어레이는 이미지 캡쳐 화소 및 자동 초점 화소를 포함할 수 있다. 이미지 캡쳐 화소는 마이크로 렌즈(410)를 구성요소로서 포함하고 있다. 마이크로 렌즈는 반도체 기판 위에 형성되므로 MLOC(Micro Lens on Chip)라고 부르기도 한다. 자동 초점 화소 역시 마이크로 렌즈(430, 440)를 구성요소로서 포함하고 있다. 이미지 캡쳐 화소는 피사체의 이미지를 캡쳐하기 위한 화소로서 레드(R), 그린(G), 블루(B) 화소들을 포함할 수 있고, 쿼드 셀인 경우 인접한 네 개의 이미지 캡쳐 화소로 하나의 컬러를 나타낸다. 자동 초점용 마이크로 렌즈는 아우터 렌즈(430)와 이너 렌즈(440), 다중(multiple)으로 구성되어 있다. Referring to FIG. 4 , the image sensor 400 may include an array of pixels, and the array of pixels may include an image capture pixel and an auto-focus pixel. The image capture pixel includes a micro lens 410 as a component. Since the micro lens is formed on a semiconductor substrate, it is also called MLOC ( Micro Lens on C hip ) . The auto focus pixel also includes micro lenses 430 and 440 as components. An image capture pixel is a pixel for capturing an image of a subject, and may include red (R), green (G), and blue (B) pixels. In the case of a quad cell, four adjacent image capture pixels represent one color. The micro lens for autofocus is composed of an outer lens 430, an inner lens 440, and multiple.

각 화소의 구성요소 가운데 포토 다이오드들은 깊은 트렌치 구조의 절연막 (DTI, Deep Trench Isolation, 470)에 의해 서로 구분된다. 그러므로 각 포토 다이오드로 수납된 빛은 인접한 포토 다이오드와의 상호 간섭없이 전류로 변환된다. 도 4의 실시 예에서, 다중 구조의 자동 초점용 마이크로 렌즈(430,440)의 하부에 형성된 포토 다이오드(490)의 크기 역시 이미지 캡쳐용 화소의 포토 다이오드(450)와 같은 크기로 형성되기에, 다중 구조의 자동 초점용 마이크로 렌즈(430,440)는 네 개의 포토 다이오드 영역을 차지하고 있다. Among the components of each pixel, photodiodes are separated from each other by an insulating layer ( DTI , Deep Trench Isolation, 470 ) having a deep trench structure. Therefore, the light received by each photodiode is converted into a current without mutual interference with the adjacent photodiode. In the embodiment of FIG. 4 , since the size of the photodiode 490 formed under the microlenses 430 and 440 for autofocus of the multi-structure is also the same size as the photodiode 450 of the pixel for image capture, the multi-structure The micro lenses 430 and 440 for autofocus of occupies four photodiode areas.

도 5는 도 4에서 절개선(S)을 따라 절개한 단면도로서, 이를 참조하여 본 발명의 일 실시예를 보다 자세하게 설명한다. 5 is a cross-sectional view taken along the cut line S in FIG. 4 , and an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to this.

포토 다이오드(490)은 반도체 기판 내부에 형성되어 있고, 각 포토 다이오드들 사이에는 DTI 절연막(470)이 둘러싸고 있고, 이로 인해 서로 전기적으로 절연된 탓에 서로의 간섭(interference) 또한 최소화되어 있다. 포토 다이오드(490)의 상부에는 컬러 필터(460)와 얇은 절연막(420)이 차례로 형성되어 있다. The photodiodes 490 are formed inside the semiconductor substrate, and the DTI insulating film 470 is surrounded between the photodiodes, and thus, since they are electrically insulated from each other, interference with each other is also minimized. A color filter 460 and a thin insulating layer 420 are sequentially formed on the photodiode 490 .

이너 렌즈(440)와 아우터 렌즈(430)의 재질은 반도체 제조에서 쓰이는 절연 물질일 수 있다. 예컨대 실리콘 산화막, 나이트라이드(N)가 포함된 절연막일 수도 있다. 또한 반도체 전공정(前工訂)의 거의 마지막 단계에서 절연층으로 쓰이는 페시베이션 층(passivation layer)을 이용하여 이너 렌즈(440)와 아우터 렌즈(430)를 형성할 수 있다. 이는 얇은 절연막(420) 또한 마찬가지이다. 얇은 절연막(420)은 마이크로 렌즈를 형성할 때 발생할 수 있는 공정의 안정성을 위하여 미리 페시베이션 층과 같은 물질로 형성할 수 있다. 얇은 절연막(420)은 컬러 필터(460)층과 추후 형성될 마이크로 렌즈층 사이의 절연 및 완충(buffer)의 작용을 한다. 완충 작용이란 각 층을 형성하고 있는 재질들이 서로 다를 경우, 계속되는 제조 공정에 의한 각종 열팽창, 노광, 식각 등에 의한 공정 데미지(damage)를 완화하기 위한 것을 말한다. 그러므로 필요에 따라 얇은 절연막(420), 이너 렌즈(440) 및 아우터 렌즈(430)는 같은 재질일수도 있고 서로 각기 다른 재질의 절연 물질로 이루어질 수도 있다. 또한 같은 재질이라 하더라도 제조 공정의 조건에 따라 밀도가 서로 다를 수 있고 굴절률 또한 다를 수 있으며, 나아가 얇은 절연막(420)이 생략될 수도 있는 것이다.The material of the inner lens 440 and the outer lens 430 may be an insulating material used in semiconductor manufacturing. For example, it may be a silicon oxide film or an insulating film containing nitride (N). In addition, the inner lens 440 and the outer lens 430 may be formed by using a passivation layer used as an insulating layer in an almost final stage of the semiconductor preprocess. This is also the same for the thin insulating film 420 . The thin insulating film 420 may be formed of the same material as a passivation layer in advance for stability of a process that may occur when forming the microlens. The thin insulating film 420 functions as an insulating and buffering layer between the color filter 460 layer and a micro lens layer to be formed later. When the materials forming each layer are different from each other, the buffering action refers to reducing process damage caused by various kinds of thermal expansion, exposure, etching, etc. caused by the continuous manufacturing process. Therefore, if necessary, the thin insulating film 420 , the inner lens 440 , and the outer lens 430 may be made of the same material or may be made of insulating materials of different materials. Also, the same material may have different densities and different refractive indexes depending on the conditions of the manufacturing process, and furthermore, the thin insulating film 420 may be omitted.

자동 초점용 마이크로 렌즈는 아우터 렌즈(430)와 이너 렌즈(440)를 포함하여 다중으로 구성되어 있다. 이너 렌즈(440)는 아우터 렌즈(430) 내부에 충분히 수납할 수 있을 정도로 작고, 곡률반경 또한 아우터 렌즈의 그것보다 작다.The micro lens for auto focus is composed of multiple including an outer lens 430 and an inner lens 440 . The inner lens 440 is small enough to be sufficiently accommodated in the outer lens 430 , and the radius of curvature is also smaller than that of the outer lens.

반도체 제조 공정의 특성상, 맨 아래의 포토 다이오드(490)부터 시작하여 맨 위의 아우터 렌즈까지 순차적으로 형성된다. Due to the characteristics of the semiconductor manufacturing process, starting from the photodiode 490 at the bottom, the outer lens at the top is sequentially formed.

도시하지는 않았지만 본 발명의 다른 실시예의 본보기로서 얇은 절연막(420)은 제조 공정 시에 생략하고 형성하지 않을 수도 있다. Although not shown, as an example of another embodiment of the present invention, the thin insulating film 420 may be omitted and not formed during the manufacturing process.

또한 도시하지는 않았지만 본 발명의 또 다른 실시예의 본보기로서 이너 렌즈(440)와 아우터 렌즈(430)의 높이가 같도록 하여, 두 렌즈의 최상층부가 서로 맞닿아 접점을 형성할 수도 있다. Also, although not shown, as an example of another embodiment of the present invention, the inner lens 440 and the outer lens 430 may have the same height, so that the uppermost layer portions of the two lenses contact each other to form a contact point.

자동 초점용 마이크로 렌즈로 입사된 광은 아우터 렌즈(430)에 의해 일차적으로 굴절된다. 굴절의 정도는 스넬(Snell)의 법칙에 따라 쉽게 구할 수 있다. 도 5에 도시된 본 발명의 일 실시예처럼, 이너 렌즈(440)가 구비된 경우에는 아우터 렌즈(430)을 통과하여 굴절된 빛이 이너 렌즈(440)에 의해 이차적으로 다시 굴절된다. 이차 굴절에 의해 포토 다이오드 사이의 DTI 절연막(470)으로 향하던 빛은 방향을 바꾸어 포토 다이오드(490)로 향하게 되어 이에 흡수된다. 만약 이차 굴절이 없었다면 일차 굴절된 빛은 종래와 같이 DTI 절연막(470)에 도달해 분산되었거나 산란되어버려 손실분이 되지만, 이차 굴절에 의해서는 포토 다이오드 내부로 수납될 수 있어 광량이 증가하게 되는데 이는 이미지 센서의 감도를 증가시키는 효과를 가져온다. 때에 따라서 본 발명에서는'감도'라는 용어는 '광전류량'과 동의어로 쓰일 수 있다. Light incident to the micro lens for autofocus is primarily refracted by the outer lens 430 . The degree of refraction can be easily obtained according to Snell's law. 5 , when the inner lens 440 is provided, light refracted through the outer lens 430 is secondarily refracted again by the inner lens 440 . Due to the secondary refraction, the light directed to the DTI insulating film 470 between the photodiodes is changed to be directed toward the photodiode 490 and is absorbed therein. If there is no secondary refraction, the primary refracted light reaches the DTI insulating film 470 as in the prior art and is dispersed or scattered, resulting in loss. It has the effect of increasing the sensitivity of the sensor. In some cases, in the present invention, the term 'sensitivity' may be used synonymously with 'photocurrent'.

도 5에서는 이너 렌즈(440)에 의한 이차 굴절의 효과를 나타내기 위하여 포토 다이오드(490)에 도달되는 빛은 실선의 화살표(solid arrow)로, 이너 렌즈(440)없이 일차 굴절만으로 진행되는 빛은 점선의 화살표(dashed arrow)로 표시하였다.In FIG. 5 , light reaching the photodiode 490 is a solid arrow in order to show the effect of secondary refraction by the inner lens 440 , and the light that proceeds only through primary refraction without the inner lens 440 is Indicated by a dashed arrow.

이너 렌즈(440)가 가지는 굴절의 정도, 즉 굴절각은 이너 렌즈(440)의 기하학적 모양만이 아니라 그 재질에도 영향을 받는다. 원래, 재질이 가지는 고유의 굴절률은 그 재질이 가지는 유전율과 투자율의 함수이다. 그러므로 이너 렌즈(440)를 형성하기 위해 사용된 성분의 종류나 함량비, 화합물의 조성비 등도 굴절률에 영향을 미치게 된다. 예컨대 이너 렌즈(440)의 재질이 실리콘 산화막이거나, 실리콘 질화막인 경우에도 서로 다른 굴절률을 가지게 된다. 그러므로 본 발명의 연구자들은 다양한 환경에서의 반복 실험 및 모의 실험을 통하여, 보다 많은 광량이 포토 다이오드에 도달되는 적정한 조건을 찾아내었다. The degree of refraction, that is, the refraction angle, of the inner lens 440 is affected not only by the geometric shape of the inner lens 440 but also by the material thereof. Originally, the intrinsic refractive index of a material is a function of the dielectric constant and permeability of the material. Therefore, the type or content ratio of the component used to form the inner lens 440, the composition ratio of the compound, etc. also affect the refractive index. For example, even when the material of the inner lens 440 is a silicon oxide film or a silicon nitride film, they have different refractive indices. Therefore, the researchers of the present invention have found an appropriate condition for a greater amount of light to reach the photodiode through repeated experiments and simulations in various environments.

한 쌍의 위상 검출 자동 검출 화소(AF_R, AF_L)를 가지고서, 이너 렌즈(440)가 하나만 있는 본 발명의 일 실시예 및 이너 렌즈가 없는 경우를 상호 비교하여 실험한 결과를 도 6에 나타내었다. 윗 그림은 이너 렌즈가 없는 경우를, 아랫 그림은 이너 렌즈가 있는 경우이다. 수직축은 광전류량, 즉 화소의 감도(sensitivity)를, 수평축은 광의 입사각을 나타낸다. 6 shows the results of an experiment by comparing an embodiment of the present invention having only one inner lens 440 and without an inner lens having a pair of automatically detecting phase detection pixels AF_R and AF_L. The upper figure shows the case without an inner lens, and the lower figure shows the case with the inner lens. The vertical axis represents the amount of photocurrent, that is, the sensitivity of the pixel, and the horizontal axis represents the incident angle of light.

광의 입사각이 -20o 로부터 +20o 의 범위 사이에서 광전류량을 측정하되, 비교의 기준이 되는 측정 지점은 각각 +10o, -10o 일 때로 선정하였다. 한 쌍의 위상 검출 자동 검출 화소에서 검출된 한 쌍의 광전류량들은 입사각이 커질수록 증가(AF_L) 또는 감소(AF_R)하는데 증감의 방향은 서로 반대이다. 이러한 경향은 위상 검출을 위해 한 쌍의 자동 초점 마이크로 렌즈의 일부 영역을 스크린(screen)하는 구조적 측면에 기인한 것으로, 이에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 도 6에서 C1, C2 지점은 광전류의 최저값을 나타낸다. 이 최저값은 크로스톡(crosstalk), 또는 원하지 않는 기저값 성분에 해당하므로 작을수록 바람직하다. 또한, P1, P2 지점은 광전류의 최대값이므로 클수록 바람직하다.The amount of photocurrent was measured in the range of the incident angle of light from -20 o to +20 o , but the measurement points used as the basis for comparison were selected when they were +10 o and -10 o , respectively. A pair of photocurrent amounts detected by a pair of phase detection automatic detection pixels increase (AF_L) or decrease (AF_R) as the incident angle increases, but the directions of increase and decrease are opposite to each other. This tendency is due to a structural aspect of screening some areas of a pair of autofocus microlenses for phase detection, and detailed description thereof will be omitted. In FIG. 6, points C1 and C2 indicate the lowest value of the photocurrent. Since this minimum value corresponds to crosstalk, or an undesired base value component, the smaller the value, the better. In addition, since the points P1 and P2 are the maximum values of the photocurrent, it is preferable that the points are larger.

최대값과 최소값의 차이, 즉 (P1-C1, P2-C2)는 이너 렌즈가 있을 경우에 보다 크게 나타난다. 객관적인 비교를 위해 이너 렌즈가 있을 경우와 없을 경우 각각에 대하여, +10o, -10o 일 때의 차이값 둘을 평균한 다음 이들을 비교한 결과를 표 1에 나타내었다. 즉, 이를 수식으로 표현하면, 의 값들을 비교한 것이다.The difference between the maximum value and the minimum value, that is, (P1-C1, P2-C2), appears larger when there is an inner lens. For objective comparison, with and without the inner lens, the two difference values at +10 o and -10 o were averaged, and then the comparison results are shown in Table 1. That is, when expressed as a formula, the values of are compared.

이너 렌즈가 없을 경우의 이 평균값은 5.2이고, 본 발명의 일 실시예와 같이 이너 렌즈가 하나 있을 경우에는 이 평균값은 8.0에 달한다. 이 평균값은 자동 초점의 콘트라스트(AF contrast) 정도를 나타내므로 클수록 바람직한 결과이다. 이 실험에서 쓰인 여타의 다른 조건들은, 아우터 렌즈의 높이(Height) 및 곡률반경(Radius of Curvature)은 각각 0.9㎛및 0.7㎛ (H/R=0.9/1.0)이며, 이너 렌즈는 각각 0.89㎛ 및 0.7㎛ (H/R=0.89/0.7)이다. 이너 렌즈의 굴절률(n)은 1.8을 채택하였다.When there is no inner lens, this average value is 5.2, and when there is one inner lens as in the embodiment of the present invention, this average value reaches 8.0. Since this average value indicates the degree of autofocus contrast (AF contrast), the larger the value, the more desirable the result. Other conditions used in this experiment were that the outer lens height ( H eight ) and radius of curvature ( R adius of Curvature ) were 0.9㎛ and 0.7㎛ (H/R=0.9/1.0), respectively, and the inner lens was 0.89 respectively. μm and 0.7 μm (H/R=0.89/0.7). The refractive index (n) of the inner lens was 1.8.

한편, 본 발명의 효과를 알아보기 위하여 그린(green)을 나타내는 이미지 캡쳐용 화소와 자동 초점용 화소의 감도의 비율을 하나의 지표(이하, 'SENSE')로 삼아 이 수치를 측정하였다. 이 수치는 비교대상의 양 화소가 서로 감도 차이가 없어서 1에 가까울수록 바람직한 것이다. 본 발명의 일 실시예에서, 이너 렌즈가 있을 경우는 이 수치는 1.2이며, 이너 렌즈가 없을 경우에는 이 수치는 1.3으로 측정되었다. 이 비교에 의해 본 발명의 일 실시예는 감도를 나타내는 수치가 더 개선됨을 알 수 있다. 이상에서 설명한 바를 아래의 표 1에 요약하여 나타내었다. Meanwhile, in order to examine the effect of the present invention, the ratio of the sensitivity of the pixel for image capture and the pixel for autofocus representing green was used as an index (hereinafter, 'SENSE') and this value was measured. Since there is no difference in sensitivity between the two pixels to be compared, the closer this value is to 1, the more preferable. In an embodiment of the present invention, when the inner lens is present, this value is 1.2, and when there is no inner lens, this value is measured to be 1.3. By this comparison, it can be seen that the numerical value indicating the sensitivity is further improved in one embodiment of the present invention. The above description is summarized in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

본 발명의 효과를 알아보기 위하여 여러 다른 지표를 활용할 수도 있다. 다른 지표 가운데 하나는 각 화소들 간 간섭의 정도를 나타내는 크로스톡(crosstalk)이 포함될 수 있다. 또한 본 발명에서는 자동 초점 화소의 영향을 전혀 받지 않도록 이와는 멀리 떨어진 곳의 그린(green) 이미지 캡쳐 화소와, 자동 초점 화소와 인접한 곳에 위치한 그린(green) 이미지 캡쳐 화소의 감도 차이를 비교해볼 수도 있다. 또한 같은 방법으로, 레드(red) 이미지 캡쳐 화소의 감도 차이도 비교해 볼 수도 있다. 뿐만 아니라 위에서 언급한 바와도 같이 이너 렌즈(440)의 굴절률을 다양하게 변화시켜 가면서 상기 여러 지표들의 변화를 측정해볼 수 있다. Several other indicators may be used to examine the effectiveness of the present invention. One of the other indicators may include crosstalk indicating the degree of interference between pixels. Also, in the present invention, a difference in sensitivity between a green image capture pixel located far away from the auto focus pixel and a green image capture pixel located adjacent to the auto focus pixel may be compared so as not to be affected by the auto focus pixel at all. Also, in the same way, a difference in sensitivity of a red image capture pixel may be compared. In addition, as mentioned above, it is possible to measure changes in the various indicators while variously changing the refractive index of the inner lens 440 .

상기 설명한 바와 같이 다양한 실험을 통하여 여러 지표들을 측정한 결과를 표 2에 나타내었다. 이 가운데에서 그린(green)과 레드(red) 각각에 대한 크로스톡은, 다음의 수식으로 표현될 수 있고, 퍼센트(%) 단위를 가진다.As described above, the results of measuring various indicators through various experiments are shown in Table 2. Among them, the crosstalk for each of green and red may be expressed by the following equation, and has a percentage (%) unit.

Figure pat00002
Figure pat00002

표 2의 결과들은 아우터 렌즈(430)의 굴절률을 1.58, 측정의 기준 파장은 540㎚로 고정시켜 놓은 다음, 이너 렌즈(440)의 굴절률을 1.7 ~ 2.0 사이로 변화시켜 가면서 자동 초점 화소의 콘트라스트(AF contrast), 감도 지표(SENSE), 그린(green) 화소의 크로스톡 및 레드(red) 화소의 크로스톡을 각각 면밀히 측정한 것이다. 표 2에서 가장 왼쪽 컬럼의 수치는 비교를 위하여 이너 렌즈(440)가 없을 경우에 측정된 값이다. The results in Table 2 show that the refractive index of the outer lens 430 is fixed at 1.58 and the reference wavelength for measurement is fixed at 540 nm, and then the refractive index of the inner lens 440 is changed between 1.7 and 2.0 while changing the contrast (AF) of the autofocus pixel. contrast), sensitivity index (SENSE), crosstalk of green pixels, and crosstalk of red pixels were carefully measured, respectively. In Table 2, the values in the leftmost column are values measured when the inner lens 440 is not present for comparison.

[표 2][Table 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

이러한 본 발명에서의 다양한 실험 결과는 본 발명의 일 실시예로 제시한 이너 렌즈(440)의 존재가 위상 검출 자동 초점(Phase Detection Auto Focus, PDAF) 기술을 적용함에 있어서 보다 효과적이라는 것을 알려준다. These various experimental results in the present invention show that the presence of the inner lens 440 presented as an embodiment of the present invention is more effective in applying the phase detection auto focus ( PDAF ) technology. tells what

표 1 및 표 2에서의 여러 개선된 수치로부터 예상할 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예로부터 이너 렌즈의 재질, 굴절률, 높이, 곡률 반경, 아우터 렌즈와의 거리 등을 다양하게 변경하여 실시될 수 있음은 당연하다. 또한 이너 렌즈의 갯수가 단지 하나만이 아니라 여러 개를 다중으로 실시한 예들도 본 발명의 핵심적인 아이디어의 범주에 포함됨도 당연하다. As can be expected from various improved values in Tables 1 and 2, it can be implemented by variously changing the material, refractive index, height, radius of curvature, distance from the outer lens, etc. of the inner lens from one embodiment of the present invention. It is natural to have In addition, it is natural that examples in which the number of inner lenses is not just one but multiple are also included in the scope of the core idea of the present invention.

상술하여 설명한 유용한 실험 결과를 얻기 위해서, 이미지 캡쳐용 마이크로 렌즈 어레이와 위상 검출 자동 초첨용 마이크로 렌즈가 형성된 이미지 센서를 가지고서 잘 짜진 상업용 컴퓨터 프로그램을 활용하여 모의 실험을 할 수 있다. 모의 실험을 위해서는 도 7에 도시된 것처럼 이미지 센서를 단면으로 절개(A-A 라인)하여 반도체 기판 내부의 적정한 깊이에서 포토 다이오드에 의해 전류로 변환된 이른바 광전류 성분을 검출한다.In order to obtain the useful experimental results described above, it is possible to simulate using a well-designed commercial computer program with an image sensor having a micro lens array for image capture and a micro lens for automatic focusing for phase detection. For the simulation, as shown in FIG. 7 , the so-called photocurrent component converted into a current by a photodiode is detected at an appropriate depth inside the semiconductor substrate by cutting the image sensor in a cross section (line A-A).

본 발명의 일 실시예과 같은 다중 마이크로 렌즈를 반도체 제조 기술을 활용하여 제작하기 위해서는 도 8 내지 도 11의 마스크 패턴을 사용하는 것이 바람직하다. In order to fabricate a multi-micro lens as in an embodiment of the present invention using a semiconductor manufacturing technology, it is preferable to use the mask patterns of FIGS. 8 to 11 .

도 8은 본 발명의 일 실시예에서 나타내고 설명된, 최상층부의 마이크로 렌즈를 형성하기 위한 패턴을 나타내는 상면도(top view)이다. 이미지 캡쳐용 마이크로 렌즈(410)가 어레이되어 있고, 자동 초점용 마이크로 렌즈 가운데 아우터 렌즈(430) 패턴이 형성되어 있다. 8 is a top view showing a pattern for forming a microlens of the uppermost layer, shown and described in an embodiment of the present invention. Micro lenses 410 for image capture are arrayed, and an outer lens 430 pattern is formed among micro lenses for auto focus.

도 9는 본 발명의 일 실시예에서 설명된 컬러 필터를 형성하기 위한 패턴을 나타낸다. 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 컬러는 편의상 무늬의 다름으로 구분되었다. 또한 본 발명의 아우터 렌즈(430) 및 이너 렌즈(440)가 그린 컬러 필터 위에 형성되도록 선택되었을 경우에는 도 9에서와 같이 그린 컬러 필터와 서로 겹쳐지게 도시되었다. 9 shows a pattern for forming a color filter described in an embodiment of the present invention. The colors of red, green, and blue were divided by differences in patterns for convenience. In addition, when the outer lens 430 and the inner lens 440 of the present invention are selected to be formed on the green color filter, they are illustrated to overlap the green color filter as shown in FIG. 9 .

도 10에는 포토 다이오드와 컬러 필터 사이에 존재하는 절연층을 형성하기 위한 패턴으로 격자 형상의 금속 그리드와 네모난 형상의 깊은 트렌치 절연막을 표시하고 있다. 자동 초점용 마이크로 렌즈가 형성될 부분의 면적은 보다 커서 쉽게 알아볼 수 있다. 10 shows a grid-shaped metal grid and a square-shaped deep trench insulating film as a pattern for forming an insulating layer present between the photodiode and the color filter. The area where the microlens for auto focus is to be formed is larger and can be easily recognized.

도 11은 포토 다이오드를 형성하기 위한 패턴을 나타낸다. 반도체 기판 내부에 형성되는 포토 다이오드는 이미지 캡쳐용 화소와 자동 초점용 화소를 구분함이 없이 서로 같은 크기로 반복 어레이(array)되어 있다. 11 shows a pattern for forming a photodiode. The photodiodes formed inside the semiconductor substrate are repeatedly arrayed with the same size without distinguishing between the image capturing pixel and the autofocusing pixel.

본 발명의 일 실시예와 같은 이미지 센서의 구조를 형성하기 위해서는 다음의 제조 공정 단계를 거쳐야 한다. In order to form the structure of the image sensor as in the embodiment of the present invention, the following manufacturing process steps should be performed.

반도체 기판 내부에 포토 다이오드를 형성하기 위하여, 불순물의 이온 주입 또는 확산의 기법을 이용하여 PN 접합 다이오드를 만든다. 이때 쓰이는 노광의 패턴은 도 11에 도시된 것과 같은 형상을 이용한다.(포토 다이오드 형성 단계)In order to form a photodiode inside a semiconductor substrate, a PN junction diode is manufactured using a technique of ion implantation or diffusion of impurities. The exposure pattern used at this time uses a shape as shown in FIG. 11. (Photodiode formation step)

이하 각 단계에서는 공통적으로 해당 패턴의 마스크를 이용한 노광, 식각 등 잘 알려진 포토리쏘그라피(photolithography) 기술이 공통적으로 사용된다. Hereinafter, well-known photolithography techniques such as exposure and etching using a mask of a corresponding pattern are commonly used in each step.

이후, 각 포토 다이오드들 상부에 절연층을 형성하기 위하여 각 포토 다이오드 상부와 옆면(sidewall)을 격벽하여 절연하는 깊은 트렌치 절연막(DTI, Deep Trench Isolation)을 형성한다. 이때 쓰이는 마스크 패턴은 도 10에 도시된 바와 같다. (깊은 트렌치 절연막 형성 단계)Thereafter, in order to form an insulating layer on each of the photodiodes, a deep trench insulating layer ( DTI ) is formed to insulate an upper part and a sidewall of each photodiode by partitioning the insulating layer. The mask pattern used at this time is as shown in FIG. 10 . (Deep trench insulating film formation step)

깊은 트렌치 절연막 상부에 삼원색을 표시하는 레드(red), 그린(green), 블루(blue)의 컬러 필터층을 형성한다. 이때 하나의 컬러 필터 면적에는 다수 개의 포토 다이오드가 대응되도록 한다. 즉, 어레이되어 반복 형성되는 각 단위 컬러 필터의 크기는, 역시 어레이되어 반복 형성되는 각 단위 포토 다이오드의 크기보다 크다. 예컨대 쿼드 셀의 경우에는 하나의 단위 컬러 필터에는 네 개의 포토 다이오드 면적이 포함되어 대응되도록 되어 있다.(컬러 필터층 형성 단계)A red, green, and blue color filter layer displaying three primary colors is formed on the deep trench insulating layer. In this case, a plurality of photodiodes correspond to one color filter area. That is, the size of each unit color filter repeatedly formed in an array is larger than the size of each unit photodiode repeatedly formed in an array. For example, in the case of a quad cell, one unit color filter includes four photodiode areas to correspond to it. (Color filter layer formation step)

컬러 필터층 상부에 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막 등이 포함될 수 있는 층간 절연 물질을 선택하여 형성한다.(얇은 절연막 형성 단계) 이 단계는 제조상의 잇점을 취하기 위하여는 생략될 수 있다. An interlayer insulating material that may include a silicon oxide layer or a silicon nitride layer is selected and formed on the color filter layer. (Thin insulating layer forming step) This step may be omitted to take advantage of manufacturing.

컬러 필터층 또는 얇은 절연막 상부에 이너 렌즈(440) 층을 형성한다. 이때 선택되는 물질은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막이 포함될 수 있다. 이너 렌즈의 형상은 하부는 평평하게, 상부는 볼록하게 형성하여 평-볼록 렌즈의 기능을 수행할 수 있도록 한다. (이너 렌즈 형성 단계)An inner lens 440 layer is formed on the color filter layer or the thin insulating layer. In this case, the material selected may include a silicon oxide film or a silicon nitride film. The shape of the inner lens is to make the lower part flat and the upper part convex to perform the function of the plano-convex lens. (Inner lens formation step)

이너 렌즈(440) 층 상부에 아우터 렌즈(430) 층을 형성한다. 이때 선택되는 물질은 실리콘 산화막이나 실리콘 질화막이 포함될 수 있다. 아우터 렌즈의 크기는 이너 렌즈의 전부 또는 일부를 그 내부에 수납할 수 있을 정도의 크기가 바람직하므로 아우터 렌즈의 곡률은 이너 렌즈이 곡률보다 큰 것이 좋다. 이너 렌즈를 수납함에 있어서 이너 렌즈의 마루는 아우터 렌즈의 마루와 서로 맞닿을 수도 있고 일정 거리를 유지할 수도 있다. 아우터 렌즈의 형상은 상부는 볼록하게 형성하여 볼록 렌즈의 기능을 수행할 수 있도록 한다. (아우터 렌즈 형성 단계)An outer lens 430 layer is formed on the inner lens 440 layer. In this case, the material selected may include a silicon oxide film or a silicon nitride film. Since the size of the outer lens is preferably large enough to accommodate all or part of the inner lens therein, it is preferable that the curvature of the outer lens is greater than the curvature of the inner lens. In accommodating the inner lens, the bottom of the inner lens may be in contact with the bottom of the outer lens or may maintain a certain distance. The shape of the outer lens is formed so that the upper part is convex to perform the function of the convex lens. (Outer lens formation step)

상술한 바와 같이 본 발명의 실시예 또는 본 발명의 핵심적인 아이디어에 따르면, 위상 검출 자동 초점(PDAF) 화소의 마이크로 렌즈를 다중으로 구성함으로써 입사광의 손실을 줄일 수 있고 위상 차 검출의 신뢰성이 증가한다. 또한 각 화소들 간의 크로스톡을 최소한으로 억제한 상태에서 자동 초점 콘트라스트(AF Contrast) 성능과 이미지 센서의 감도를 향상시킬 수 있다.As described above, according to the embodiment of the present invention or the core idea of the present invention, the loss of incident light can be reduced and the reliability of the phase difference detection is increased by configuring the microlenses of the phase detection autofocus (PDAF) pixels in multiples. . In addition, it is possible to improve autofocus contrast performance and image sensor sensitivity while minimizing crosstalk between pixels.

본 발명은 도면들에 도시된 실시예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이들로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

100: 쿼드 셀 PDAF 어레이 110: 일반 마이크로 렌즈
130: 자동 초점용 마이크로 렌즈 150, 450: 컬러 필터
170, 470: 깊은 트렌치 절연막 190, 490: 포토 다이오드
400: 쿼드 셀 PDAF 어레이 420: 얇은 절연막
430: 아우터 렌즈 440: 이너 렌즈
100: quad cell PDAF array 110: normal micro lens
130: micro lens for autofocus 150, 450: color filter
170, 470: deep trench insulating film 190, 490: photodiode
400: quad cell PDAF array 420: thin insulating film
430: outer lens 440: inner lens

Claims (13)

반도체 기판에 형성된 포토 다이오드;
상기 포토 다이오드 상부에 형성된 컬러 필터;
상기 컬러 필터 상부에 형성되어 피사체로부터의 이미지를 캡쳐하는 이미지 캡쳐용 마이크로 렌즈;
상기 컬러 필터 상부에 형성되어 입사광의 위상 차를 검출하기 위한 위상 검출 자동 초점용 마이크로 렌즈;
상기 위상 검출 자동 초점용 마이크로 렌즈는 곡률 반경이 서로 다른 다중의 마이크로 렌즈;를 포함하는 이미지 센서.
a photodiode formed on a semiconductor substrate;
a color filter formed on the photodiode;
a micro lens for image capturing that is formed on the color filter and captures an image from a subject;
a micro lens for auto-focusing for phase detection that is formed on the color filter and detects a phase difference between incident light;
and a plurality of micro lenses having different radii of curvature in the phase detection autofocus micro lens.
제 1 항에 있어서,
상기 다중의 마이크로 렌즈는 서로 다른 높이를 가지는 평-볼록 렌즈(plane-convex lens)인 이미지 센서.
The method of claim 1,
The multiple micro lenses are plane-convex lenses having different heights.
제 1 항에 있어서,
상기 다중의 마이크로 렌즈 가운데 하나는 상기 이미지 캡쳐용 마이크로 렌즈보다 높은 높이를 가지는 이미지 센서.
The method of claim 1,
One of the plurality of micro lenses is an image sensor having a higher height than the micro lenses for image capturing.
제 1 항에 있어서,
상기 다중의 마이크로 렌즈 가운데 하나가 나머지 다른 하나를 내부에 수납하는 구조로 되어 있는 이미지 센서.
The method of claim 1,
An image sensor having a structure in which one of the plurality of micro lenses is accommodated inside the other.
제 4 항에 있어서,
상기 수납되는 마이크로 렌즈는 이너(inner) 렌즈이고, 이를 수납하는 마이크로 렌즈는 아우터(outer) 렌즈인 이미지 센서.
5. The method of claim 4,
The micro lens to be accommodated is an inner lens, and the micro lens to be accommodated is an outer lens.
제 5 항에 있어서,
상기 이너(inner) 렌즈의 곡률 반경이 상기 아우터(outer) 렌즈의 곡률 반경보다 작은 이미지 센서.
6. The method of claim 5,
An image sensor in which a radius of curvature of the inner lens is smaller than a radius of curvature of the outer lens.
제 1항에 있어서,
상기 컬러 필터 가운데 임의의 한 컬러는 상기 포토 다이오드의 다수에 대응되는 크기를 가지는 이미지 센서.
The method of claim 1,
An image sensor having a size corresponding to a plurality of the photodiodes in any one color among the color filters.
포토 다이오드 형성 단계;
깊은 트렌치 절연막 형성 단계;
컬러 필터층 형성 단계;
이너 렌즈 형성 단계;
상기 이너 렌즈보다 큰 곡률을 가지는 아우터 렌즈를 형성하는 단계;
를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
photodiode formation step;
forming a deep trench insulating film;
forming a color filter layer;
inner lens forming step;
forming an outer lens having a greater curvature than the inner lens;
A method of manufacturing an image sensor comprising a.
제 8항에 있어서,
상기 컬러 필터층의 임의의 한 단위 컬러 필터의 면적은 상기 포토 다이오드 여러 개의 면적에 대응되는 크기를 가지도록 하는 이미지 센서의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
An area of an arbitrary unit color filter of the color filter layer has a size corresponding to an area of a plurality of photodiodes.
제 8항에 있어서,
상기 아우터 렌즈의 마루 부분은 상기 이너 렌즈의 마루부분과 서로 맞닿아 있도록 하는 이미지 센서의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
A method of manufacturing an image sensor such that the crest of the outer lens is in contact with the crest of the inner lens.
제 8항에 있어서,
상기 아우터 렌즈의 높이는 상기 이너 렌즈의 높이보다 같거나 크도록 하는 이미지 센서의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
A method of manufacturing an image sensor such that a height of the outer lens is equal to or greater than a height of the inner lens.
제 8항에 있어서,
상기 아우터 렌즈는 그 내부에 상기 이너 렌즈를 완전히 수납하도록 하는 이미지 센서의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
The method of manufacturing an image sensor such that the outer lens completely accommodates the inner lens therein.
제 8항에 있어서,
상기 컬러 필터층 형성 단계와 상기 이너 렌즈 형성 단계 사이에 얇은 절연막을 추가로 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
9. The method of claim 8,
and further forming a thin insulating film between the color filter layer forming step and the inner lens forming step.
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