KR101001093B1 - CMOS image sensor with improved characteristics and manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시모스 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 칼라필터로 인한 단차를 보상하는 제 2 OCL 상에 가드 스페이스를 갖는 제 3 OCL을 형성하고 제 3 OCL 상에 마이크로렌즈를 형성함으로써, 마이크로렌즈의 크기와 높이에 대한 균일성을 향상시키며, 또한 CD 측정을 용이하게 하여 이미지센서의 특성과 수율을 향상시킨 발명이다. 이를 위한 본 발명은, 포토다이오드를 포함한 하부구조 형성이 완료된 기판 상에 형성된 제 1 OCL; 상기 제 1 OCL 상에 서로 인접하여 형성된 복수개의 칼라필터; 상기 칼라필터 상에 형성된 제 2 OCL; 상기 칼라필터에 대응하여 상기 제 2 OCL 상에 형성되되, 일정한 스페이스를 가지며 서로 이격되어 패터닝된 제 3 OCL; 및 상기 제 3 OCL 상에 형성된 마이크로렌즈를 포함하여 이루어진다.
The present invention relates to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, and in particular, by forming a third OCL having a guard space on the second OCL to compensate for the step caused by the color filter and forming a microlens on the third OCL, The invention improves the uniformity with respect to the size and height of the lens, and also facilitates the CD measurement to improve the characteristics and yield of the image sensor. The present invention for this purpose, the first OCL formed on the substrate is completed, the substructure including a photodiode; A plurality of color filters formed adjacent to each other on the first OCL; A second OCL formed on the color filter; A third OCL formed on the second OCL corresponding to the color filter, the third OCL having a predetermined space and spaced apart from each other; And a microlens formed on the third OCL.
이미지센서, 크리티칼 디멘젼, 마이크로렌즈, 오버코팅레이어Image Sensor, Critical Dimension, Micro Lens, Overcoat Layer
Description
도1a는 종래기술에 따른 시모스 이미지센서의 단면구조를 도시한 단면도,Figure 1a is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the CMOS image sensor according to the prior art,
도1b는 종래기술에 따른 시모스 이미지센서의 단위화소에서 OCL과 칼라필터 및 마이크로렌즈가 도시된 평면도,1B is a plan view showing an OCL, a color filter, and a microlens in a unit pixel of a CMOS image sensor according to the related art;
도2a 내지 도2e는 본 발명의 일실시예에 따른 시모스 이미지센서의 제조공정을 도시한 공정단면도,2A to 2E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of the CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention;
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 시모스 이미지센서의 단위화소에서 OCL과 칼라필터 및 마이크로렌즈가 도시된 평면도.
3 is a plan view showing an OCL, a color filter, and a microlens in a unit pixel of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
21 : 기판 22 : 소자분리막21
23 : 포토다이오드 24 : 층간절연막23
25 : 최종금속배선 26 : 페시베이션막25: final metal wiring 26: passivation film
27 : 제 1 OCL 28 : 칼라필터27: first OCL 28: color filter
29 : 제 2 OCL 30 : 제 3 OCL 29: second OCL 30: third OCL
31 : 마이크로렌즈
31 microlens
본 발명은 시모스 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 마이크로렌즈의 폭과 높이에 대한 균일성을 향상시키며, 또한 CD(Critical DImension) 측정을 용이하게 하여 이미지센서의 특성과 수율을 향상시킨 발명이다.The present invention relates to a CMOS image sensor and a method for manufacturing the same, and to improve the uniformity of the width and height of the microlens, and to facilitate the measurement of the CD (Critical DImension) to improve the characteristics and yield of the image sensor .
일반적으로, 이미지센서라 함은 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 이중에서 전하결합소자(CCD : charge coupled device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, 시모스(Complementary MOS) 이미지센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수 만큼의 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. Among them, a charge coupled device (CCD) includes individual metal-oxide-silicon (MOS) capacitors. A device in which charge carriers are stored and transported in a capacitor while being in close proximity to each other. Complementary MOS image sensors use CMOS technology that uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits. A device employing a switching scheme that creates MOS transistors as many as pixels and sequentially detects outputs using the MOS transistors.
CCD(charge coupled device)는 구동 방식이 복잡하고 전력소모가 많으며, 마스크 공정 스텝수가 많아서 공정이 복잡하고 시그날 프로세싱 회로를 CCD 칩내에 구현 할 수 없어 원칩(One Chip)화가 곤란하다는 등의 여러 단점이 있는 바, 최근에 그러한 단점을 극복하기 위하여 서브-마이크론(sub-micron) CMOS 제조기술을 이 용한 CMOS 이미지센서의 개발이 많이 연구되고 있다. CMOS 이미지센서는 단위 화소(Pixel) 내에 포토다이오드와 모스트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 차례로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, CMOS 제조기술을 이용하므로 전력 소모도 적고 마스크 수도 20개 정도로 30∼40개의 마스크가 필요한 CCD 공정에 비해 공정이 매우 단순하며 여러 신호 처리 회로와 원칩화가 가능하여 차세대 이미지센서로 각광을 받고 있다. CCD (charge coupled device) has many disadvantages such as complicated driving method, high power consumption, high number of mask process steps, complicated process, and difficult to implement one processing chip because signal processing circuit cannot be implemented in CCD chip. Recently, in order to overcome such drawbacks, the development of CMOS image sensors using sub-micron CMOS manufacturing techniques has been studied. The CMOS image sensor forms an image by forming a photodiode and a MOS transistor in a unit pixel and sequentially detects signals in a switching method, and implements an image by using a CMOS manufacturing technology, which consumes less power and uses 30 to 40 masks as many as 20 masks. Compared to CCD process that requires two masks, the process is very simple, and it is possible to make various signal processing circuits and one chip, which is attracting attention as the next generation image sensor.
칼라 이미지를 구현하기 위한 이미지센서는 외부로부터의 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지부분 상부에 칼라필터가 어레이되어 있다. 칼라필터 어레이(CFA : Color Filter Array)는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 칼라로 이루어지거나, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 칼라로 이루어진다.An image sensor for realizing a color image has an array of color filters on the upper part of the light sensing portion that receives and receives light from the outside to generate and accumulate photocharges. The color filter array (CFA) consists of three colors: red, green, and blue, or three colors: yellow, magenta, and cyan. It is made of collar.
그리고, 이미지센서는 빛을 감지하는 광감지부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화 하는 로직회로 부분으로 구성되어 있는 바, 광감도를 높이기 위하여 전체 이미지센서 소자에서 광감지부분의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있지만, 근본적으로 로직회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적하에서 이러한 노력에는 한계가 있다.In addition, the image sensor is composed of a light sensing portion for detecting light and a logic circuit portion for processing the detected light as an electrical signal to make data. The ratio of the area of the light sensing portion in the entire image sensor element is increased to increase the light sensitivity. Efforts have been made to increase the fill factor, but these efforts are limited in a limited area because the logic circuit part cannot be removed.
따라서, 광감도를 높여주기 위하여 광감지부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 광감지부분으로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이러한 집광을 위하여 이미지센서는 칼라필터 상에 마이크로렌즈(microlens)를 형성하는 방법을 사용하고 있다.Therefore, in order to increase the light sensitivity, a light converging technology has emerged that changes the path of light incident to the area other than the light sensing part and collects the light into the light sensing part. For this purpose, the image sensor uses a microlens on the color filter. The method of forming is used.
도1a는 이와같은 칼라필터와 마이크로렌즈를 포함하여 구성된 시모스 이미지센서의 구성을 도시한 단면도로서 이를 참조하여 설명하면 먼저, 반도체 기판(11) 상에는 활성영역과 필드영역을 정의하는 소자분리막(12)이 형성되어 있으며, 각각의 단위화소에는 빛을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드(13)가 형성되어 있다. 도1a에는 단위화소를 구성하는 각각의 트랜지스터들은 도시하지 않았다. FIG. 1A is a cross-sectional view showing a configuration of a CMOS image sensor including such a color filter and a microlens. Referring to this, first, an
이와같이 소자분리막(12)과 포토다이오드(13)을 비롯한 관련소자들이 형성된 이후에, 반도체 기판(11) 상에 층간절연막(14)이 형성되고, 층간절연막(14) 상에는 최종금속배선(15)이 형성된다. 도1a에서는 1개의 금속배선(15)이 사용되는 경우를 도시하였지만, 더 많은 금속배선이 사용될 수도 있으며, 가장 상부에 형성된 금속배선을 최종금속배선(15)이라 칭한다. 이때, 금속배선은 포토다이오드(13)으로 입사하는 빛을 가리지 않기 위해 의도적으로 레이아웃(layout) 되어 형성된다.After the related devices including the
이와같이 최종금속배선(15)을 형성한 이후에, 습기나 스크래치(scratch) 등으로부터 소자를 보호하기 위하여 최종금속배선(15) 상에 패시베이션막(16)을 형성한다. After the
다음으로, 최종금속배선(15)과 페시베이션막(16)에 의한 단차를 제거하기 위하여 제 1 OCL(Over Coating Layer)이 페시베이션막(16) 상에 형성되는데, 이는 후속으로 형성될 칼라필터(18)가 평탄화된 표면에 형성되도록 하기 위해서이다. 이와같은 제 1 OCL(17)은 감광막계열의 물질로 이루어진다.Next, a first OCL (Over Coating Layer) is formed on the
다음으로, 제 1 OCL(17) 상에 칼라이미지 구현을 위한 칼라필터(18)가 형성되는데, 칼라필터는 통상적으로 염색된 포토레지스트가 사용되며, 각각의 단위화소 마다 하나의 칼라필터(18)가 형성되어, 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다.Next, a
도1a에 도시된 바와같이 종래의 칼라필터는 블루, 레드, 그린의 세가지 필터 모두 포토레지스트를 사용하여 형성되며, 또한 이웃하는 칼라필터들은 서로 약간씩 오버랩(overlap)되어 형성된다. 이와같이 인접한 칼라필터가 서로 약간씩 오버랩되어 형성되기 때문에, 단차가 발생하며 이를 보완하기 위해, 후속공정으로 제 2 OCL(19)을 칼라필터(18) 상에 형성한다.As shown in FIG. 1A, a conventional color filter is formed using photoresist in all three filters of blue, red, and green, and neighboring color filters are formed to overlap each other slightly. Since the adjacent color filters are formed to overlap each other slightly in this way, a step occurs and to compensate for this, the
빛을 집광하기 위한 마이크로렌즈는 평탄화된 표면 상에 형성되어야 하는데, 이를 위해서는 칼라필터로 인한 단차를 없애야 한다. 따라서, 전술한 바와같이 칼라필터(18) 상에 제 2 OCL(19)이 형성되어 단차를 없애는 역할을 하며, 제 2 OCL(19) 역시 감광막 계열의 막으로 이루어진다.Microlenses for collecting light must be formed on the flattened surface, which eliminates the step caused by the color filter. Therefore, as described above, the
이와같이 제 2 OCL(19)을 칼라필터(18) 상부에 형성하여 단차를 제거한 후에, 평탄화된 표면을 갖는 제 2 OCL(19) 상에 마이크로렌즈(20)가 형성된다. 마이크로렌즈(20)를 형성하는 방법에 대해 설명하면 다음과 같다.After the second OCL 19 is formed above the
먼저, 광 투과도가 높은 실리콘 산화막 계열의 감광성 포토레지스트(photo resist)를 스핀온 코팅장치(spin-on-coater)를 이용하여 도포한다. 다음으로 적절한 마스크를 사용한 패터닝 공정을 수행하여, 각각의 단위화소에 대응하는 각진 형태의 마이크로렌즈를 형성한다.First, a photosensitive photoresist of a silicon oxide film series having high light transmittance is applied by using a spin-on-coater. Next, a patterning process using an appropriate mask is performed to form an angular microlens corresponding to each unit pixel.
다음으로, 열공정을 적용하여 각진 형태의 마이크로렌즈를 플로우(flow) 시키면, 도1a에 도시된 바와같은 돔(dome) 형태의 마이크로렌즈를 얻을 수 있다.Next, by applying a thermal process to flow the angular microlens, a dome-shaped microlens as shown in FIG. 1A can be obtained.
마이크로렌즈의 크기가 4㎛ 이하로 감소하는 최근 추세하에서, 이와같이 종 래의 방법을 사용하여 마이크로렌즈를 제조할 경우에는 다음과 같은 문제점이 있었는데 이를 도1b를 참조하여 설명한다.Under the recent trend that the size of the microlenses is reduced to 4 μm or less, when the microlenses are manufactured by using the conventional method, there are the following problems, which will be described with reference to FIG. 1B.
도1b는 종래의 기술을 적용하여 제조된 시모스 이미지센서의 단위화소에서, 제 1 OCL(17), 제 2 OCL(19), 칼라필터(18) 및 마이크로렌즈(20)가 도시된 평면도로써, 패터닝된 마이크로렌즈(20)는 치우쳐서 형성되거나 또는 그 외측 경계부분이 불명확함을 알 수 있다.FIG. 1B is a plan view showing a
즉, 종래기술에 따른 마이크로렌즈는, 마이크로렌즈가 정확히 형성되어야 할 부분(예를 들면, 단위화소의 중앙에 정렬)에 형성되지 못하고, 어느 한쪽에 치우쳐서 형성되거나 또는 마이크로렌즈의 외측 경계부분이 불명확하게 형성됨으로써 그 크기나 또는 높이의 균일성이 저하되었다.That is, the microlenses according to the prior art are not formed in the portion where the microlenses are to be formed accurately (for example, aligned at the center of the unit pixel), are formed in a biased manner, or the outer boundary of the microlens is unclear. The formation and the uniformity of the size and the height were lowered.
그리고, 전술한 바와같은 패턴의 불명확으로 인해 크리티컬 디멘젼(Critical Dimension) 측정이 어려워지며, 또한 공정의 불안정으로 인해 포토다이오드로 집광되는 빛의 양이 감소하는 단점이 있었다.
In addition, due to the uncertainty of the pattern as described above, it is difficult to measure the critical dimension, and also due to the instability of the process, the amount of light focused on the photodiode is reduced.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 마이크로렌즈의 크기와 높이에 대한 균일성을 향상시키며 CD 측정이 용이한 시모스 이미지센서 및 그 제조방법을 제공함으로 목적으로 한다.
The present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, which improves the uniformity of the size and height of the microlens and CD measurement.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 포토다이오드를 포함한 하부구조 형성이 완료된 기판 상에 형성된 제 1 OCL; 상기 제 1 OCL 상에 서로 인접하여 형성된 복수개의 칼라필터; 상기 칼라필터 상에 형성된 제 2 OCL; 상기 칼라필터에 대응하여 상기 제 2 OCL 상에 형성되되, 일정한 스페이스를 가지며 서로 이격되어 패터닝된 제 3 OCL; 및 상기 제 3 OCL 상에 형성된 마이크로렌즈를 포함하여 이루어진다.The present invention for achieving the above object, the first OCL formed on the substrate is completed substructure including a photodiode; A plurality of color filters formed adjacent to each other on the first OCL; A second OCL formed on the color filter; A third OCL formed on the second OCL corresponding to the color filter, the third OCL having a predetermined space and spaced apart from each other; And a microlens formed on the third OCL.
또한, 본 발명은 포토다이오드를 포함한 하부구조 형성이 완료된 기판 상에 제 1 OCL을 형성하는 단계; 상기 제 1 OCL 상에 복수개의 칼라필터를 서로 인접하여 형성하는 단계; 상기 칼라필터 상에 제 2 OCL을 형성하는 단계; 상기 제 2 OCL 상에 제 3 OCL을 도포하고 이를 패터닝하여, 일정한 스페이스를 가지며 서로 이격된 제 3 OCL을 상기 칼라필터에 대응하는 제 2 OCL 상에 형성하는 단계; 상기 제 3 OCL을 포함하는 제 2 OCL 상에 마이크로렌즈용 감광막을 형성하는 단계; 상기 제 3 OCL 상에만 상기 마이크로렌즈용 감광막이 잔존하도록 상기 마이크로렌즈용 감광막을 패터닝하는 단계; 및 상기 패터닝된 마이크로렌즈용 감광막을 플로우시켜 상기 제 3 OCL 상에 반구형태의 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.
In addition, the present invention comprises the steps of forming a first OCL on the substrate on which the formation of the substructure including a photodiode; Forming a plurality of color filters adjacent to each other on the first OCL; Forming a second OCL on the color filter; Applying and patterning a third OCL on the second OCL to form a third OCL having a predetermined space and spaced apart from each other on a second OCL corresponding to the color filter; Forming a photoresist film for microlenses on the second OCL including the third OCL; Patterning the microlens photoresist so that the microlens photoresist remains only on the third OCL; And forming a hemispherical microlens on the third OCL by flowing the patterned microlens photosensitive film.
본 발명은 시모스 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 칼라필터로 인한 단차를 제거하는 기능을 하는 제 2 OCL(Over Coating Layer) 상에 제 3 OCL을 형성하고, 가드 스페이서(guard space)를 갖게 제 3 OCL을 적절히 패터닝함으로써, 후속공정으로 상기 제 3 OCL 상에 형성될 마이크로렌즈의 폭과 높이에 대 한 균일성을 향상시키며, 또한 CD(Critical Dimension) 측정을 용이하게 하여 이미지센서의 특성과 수율을 향상시킨 발명이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, and in particular, a third OCL is formed on a second OCL (Over Coating Layer) functioning to remove a step caused by a color filter, and a guard spacer is formed. By appropriately patterning the third OCL, the uniformity of the width and height of the microlens to be formed on the third OCL in a subsequent process is improved, and the CD (Critical Dimension) measurement is facilitated to facilitate the characteristics of the image sensor. And the invention which improved the yield.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention.
도2a 내지 도2e는 본 발명의 일실시예에 따른 시모스 이미지센서의 제조방법을 도시한 공정단면도로서, 이를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 시모스 이미지센서 및 그 제조방법을 설명한다.2A to 2E are process cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, and a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention will be described with reference thereto.
먼저 도2a를 참조하면, 제 2 OCL(29)를 형성하기까지의 공정은 종래기술과 동일하다. 즉, 반도체 기판(21) 상에는 활성영역과 필드영역을 정의하는 소자분리막(22)이 형성되어 있으며, 각각의 단위화소에는 빛을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드(23)가 형성되어 있는데, 도2a에서는 단위화소를 구성하는 각각의 트랜지스터들은 도시하지 않았다. Referring first to FIG. 2A, the process up to forming the
이와같이 소자분리막(22)과 포토다이오드(23)을 비롯한 관련소자들이 형성된 이후에, 층간절연막(24)이 반도체 기판(21) 상에 형성되고 이후에 층간절연막(24) 상에 최종금속배선(25)이 형성된다. 도2a에서는 1개의 금속배선(25)이 사용되는 경우를 도시하였지만 더 많은 금속배선이 사용될 수도 있으며, 가장 상부에 형성된 금속배선을 최종금속배선(25)이라 칭한다. 이때, 금속배선은 포토다이오드(23)으로 입사하는 빛을 가리지 않기 위해 의도적으로 레이아웃(layout) 되어 형성된다.After the related devices including the
이와같이 최종금속배선(25)을 형성한 이후에, 습기나 스크래치(scratch) 등 으로부터 소자를 보호하기 위하여 최종금속배선(25) 상에 패시베이션막(26)을 형성한다. After the
다음으로 최종금속배선(25)과 페시베이션막(26)에 의한 단차를 제거하기 위하여 페시베이션막(26) 상에 제 1 OCL(Over Coating Layer)이 형성되는데, 이는 후속으로 형성될 칼라필터(28)가 평탄화된 표면에 형성되도록 하기 위해서이다.Next, a first OCL (Over Coating Layer) is formed on the
이와같은 제 1 OCL(27)은 감광막계열의 물질로 이루어지며, 페시베이션막 (26) 상에 제 1 OCL(27)을 6500Å 정도의 두께로 도포한 후, 칼라필터에 대응하는 영역에만 제 1 OCL(27)이 형성되도록, 도포된 제 1 OCL(27)을 적절한 마스크를 이용하여 패터닝한다.The
즉, 칼라필터가 형성될 단위화소 영역에만 제 1 OCL(27)을 남기고, 입출력 회로영역이나 주변회로영역에 도포된 제 1 OCL은 적절한 마스크(미도시)를 이용하여 제거하는데, 이때 사용되는 상기 마스크를 제 1 마스크(미도시)라 하기로 한다. 이와같이 제 1 OCL(27)을 패터닝한 이후에, 220℃ 에서 3분간 큐어링(curing)공정을 진행한다.That is, the
다음으로 제 1 OCL(27) 상에 칼라이미지 구현을 위한 칼라필터(28)를 형성한다. 칼라필터의 구성물질로는 통상적으로 염색된 포토레지스트를 사용하며 각각의 단위화소마다 하나의 칼라필터(28)가 형성되어, 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다.Next, a
도3a에 도시된 블루필터의 경우는 약 7000Å의 두께를 갖게 형성되며, 레드필터의 경우는 약 8000Å, 그린필터는 7000Å 정도의 두께를 갖게 형성된다. 이와 같이 칼라필터를 형성한 이후에는, 반드시 소정의 온도에서 큐어링공정을 진행하여야 하는데, 이는 칼라필터 물질간의 반응 및 화학적 어택(attack)을 방지하기 위함이다. 본 발명의 일실시예에서는 220℃에서 3분간 큐어링공정을 진행하였다.The blue filter illustrated in FIG. 3A has a thickness of about 7000 약, the red filter has a thickness of about 8000 Å and the green filter has a thickness of about 7000 Å. After the color filter is formed in this way, the curing process must be performed at a predetermined temperature, in order to prevent reaction and chemical attack between the color filter materials. In one embodiment of the present invention, the curing process was performed at 220 ° C for 3 minutes.
도3a을 참조하면 이웃하는 칼라필터들은 약간씩 오버랩(overlap) 되면서 형성되므로 단차가 발생하며, 이를 보완하기 위해 후속공정으로 제 2 OCL(29)을 칼라필터(28) 상에 형성한다.Referring to FIG. 3A, since the neighboring color filters are formed while being slightly overlapped, a step is generated. In order to compensate for this, a
후속공정으로 형성될 마이크로렌즈는 평탄화된 표면 상에 형성되어야 하며, 이를 위해서는 칼라필터로 인한 단차를 없애야 한다. 따라서, 전술한 바와같이 칼라필터(28) 상에 제 2 OCL(29)이 형성되는데, 이와같은 제 2 OCL(29)은 감광막 계열의 막으로 이루어진다.The microlenses to be formed in a subsequent process should be formed on the flattened surface, which eliminates the step caused by the color filter. Therefore, as described above, the
제 2 OCL(29)은 제 1 OCL(27)과 마찬가지로 칼라필터에 대응하는 영역에만 형성되어야 하기 때문에, 5000Å의 두께를 갖는 제 2 OCL(29)을 도포한 후, 상기 제 1 마스크(미도시)를 이용하여 패터닝한다.Since the
다음으로, 도2a에 도시된 바와같이 제 2 OCL(29) 상에 제 3 OCL(30)을 1400 ∼ 1600Å의 두께로 도포한 후, 적절한 마스크를 이용하여 제 3 OCL(30)을 패터닝한다. 제 3 OCL(30)은 0.4 ∼ 0.6㎛의 가드 스페이스(d1)를 갖게 패터닝되며, 이때 사용된 마스크를 제 2 마스크(미도시)라 하기로 한다.Next, as shown in FIG. 2A, the
도2a를 참조하면, 제 3 OCL(30)은 각각의 칼라필터(28)에 대응하여, 0.4 ∼ 0.6㎛의 가드 스페이스(d1)를 가지며 서로 이격되어 형성되며, 이와같은 제 3 OCL(30)의 폭(d2)은 칼라필터의 폭 보다는 작음을 알 수 있다. 또한, 제 3 OCL(30) 은 후속공정으로 형성될 마이크로렌즈의 폭을 고려하여, 마이크로렌즈의 폭 보다는 넓은 폭(d2)을 갖게 형성된다.Referring to FIG. 2A, the
본 발명의 일실시에에 따르면, 마이크로렌즈는 가드 스페이스를 가지면서 서로 이격되어 형성된 제 3 OCL(30) 상에 형성되므로, 각각의 마이크로렌즈의 크기나 높이에 대한 균일성이 향상되며, 또한 마이크로렌즈의 외측 경계부분이 명확하게 형성되어 CD 측정이 용이해 진다.According to one embodiment of the present invention, since the microlenses are formed on the
이와같이 제 3 OCL(30)을 패터닝한 이후에, 도2b에 도시된 바와같이 제 3 OCL(30)을 포함하는 제 2 OCL(29) 상에 투과도가 높은 실리콘 산화막계열의 마이크로렌즈 형성용 감광막(31)을 5500 ∼ 7500Å의 두께로 도포한다.After patterning the
이어서 도2c에 도시된 바와같이, 제 3 OCL(30) 상에만 마이크로렌즈 형성용 감광막(31)이 잔존하도록 마이크로렌즈 형성용 감광막(31)을 패터닝한다. 이때 패터닝된 마이크로렌즈 형성용 감광막(31)의 폭은, 후속 플로우(flow) 공정을 고려하여 제 3 OCL(30)의 폭(d2)보다는 좁게 설정한다. 도2c에 도시된 마이크로렌즈 형성용 감광막(31)는 아직 플로우(flow) 되기 전이므로 각진 형태를 갖고 있다.Subsequently, as shown in FIG. 2C, the microlens forming
다음으로, 플로우 공정을 진행하여 각진 형태의 마이크로렌즈를 반구 형태의 마이크로렌즈로 변화시시킨다. 본 발명의 일실시예에 따른 플로우 공정에 대해 좀더 상술하면 다음과 같다.Next, a flow process is performed to change the angled microlenses into hemispherical microlenses. Hereinafter, the flow process according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
먼저, 전술한 바와같이 제 3 OCL(30) 상에 형성된 마이크로렌즈 형성용 감광막(31)을 패터닝한 이후에, 도2d에 도시된 바와같이 스텝퍼(stepper)를 이용한 블랭크(Blank) 노광(Bleaching)을 진행한다. 이러한 노광공정을 통해 마이크로렌즈 형성용 감광막(31)에 존재하는 PAC(Photo Active Compound) 성분이 분해되어, 후속으로 열공정을 진행하면 플로우가 원할히 진행된다.First, after patterning the
즉, 노광공정을 통해 PAC 성분을 분해하면 결합력이 감소하게 되므로, 150℃ 의 온도에서 5분 동안의 플로우공정을 통해, 도2e에 도시된 바와같은 반구 형태의 마이크로렌즈를 얻을 수 있으며, 이와같은 플로우 공정 이후에 다시 200℃에서 5분동안 큐어링공정을 진행하여 마이크로렌즈의 형태를 고형화 (hardening) 시킨다.That is, since the bonding force is reduced when the PAC component is decomposed through the exposure process, a hemispherical microlens as shown in FIG. 2E can be obtained through the flow process for 5 minutes at a temperature of 150 ° C. After the flow process, the curing process is further performed at 200 ° C. for 5 minutes to harden the shape of the microlens.
도2e를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 마이크로렌즈(31)는 가드 스페이스를 갖고 이격되어 형성된 제 3 OCL(30) 상에 형성되므로 그 크기와 높이가 균일하게 형성되었음을 알 수 있다. 형성된 마이크로렌즈(31)는 5500 ∼ 7500Å의 두께를 갖는다.Referring to FIG. 2E, since the
도3은 본 발명의 일실시예에 따른 시모스 이미지센서의 단위화소에서 제 1 OCL(27), 제 2 OCL(29), 제 3 OCL(30), 칼라필터(28) 및 마이크로렌즈(31)가 형성된 모습을 도시한 평면도이다.3 illustrates a
도3을 참조하면, 칼라필터(28)와 접하며 그 하부에 형성된 제 1 OCL(27)과, 칼라필터(28)와 접하며 그 상부에 형성된 제 2 OCL(29)은 동일한 제 1 마스크(미도시)를 이용하여 패터닝되므로 평면적으로 동일한 형상을 갖고 있다. Referring to FIG. 3, the
그리고 평면적으로 보았을 때, 칼라필터(28)는 제 1 OCL(27) 및 제 2 OCL(29)의 내부에 형성되어 있음을 알 수 있다. 역시 평면적으로 보았을 때, 칼라필터(28)의 내부에는 제 3 OCL(30)이 형성되어 있는데, 제 3 OCL(30)은 마이크로렌즈와 동일한 8각형 형태를 가지고 있다. 그리고, 제 3 OCL(30)의 내부에는 마이크로렌즈(31)가 형성되어 있는데, 마이크로렌즈(31)는 어느 한쪽으로 치우침이 없이, 형성하고자 하는 영역에 정렬되어 형성되어 있으며, 또한 그 외부 경계면도 명확히 패터닝되어 있기 때문에 CD 측정에 어려움이 없다.
When viewed in plan view, the
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and the present invention may be variously substituted, modified, and changed without departing from the spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary skill in Esau.
상기와 같이 이루어지는 본 발명을 적용할 경우, 마이크로렌즈의 크기와 높이에 대한 균일성이 향상되어 소자의 특성 및 색특성이 안정화되는 장점이 있으며, 또한, 마이크로렌즈와 마이크로렌즈간의 경계가 CD-SEM(Critial Dimension-Scanning Electron Microscopy) 상으로도 명확히 구분되므로 굳이 CD 측정을 요하지 않는 장점이 있다.When applying the present invention made as described above, there is an advantage that the uniformity of the size and height of the microlens is improved to stabilize the characteristics and color characteristics of the device, and the boundary between the microlens and the microlens is CD-SEM (Critial Dimension-Scanning Electron Microscopy) is also clearly distinguished, there is an advantage that does not require CD measurement.
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