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KR950011567B1 - 칼라필터 제조방법 - Google Patents

칼라필터 제조방법 Download PDF

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KR950011567B1 KR1019920002667A KR920002667A KR950011567B1 KR 950011567 B1 KR950011567 B1 KR 950011567B1 KR 1019920002667 A KR1019920002667 A KR 1019920002667A KR 920002667 A KR920002667 A KR 920002667A KR 950011567 B1 KR950011567 B1 KR 950011567B1
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Abstract

내용 없음.

Description

칼라필터 제조방법
제1도는 종래의 칼라필터 제조방법을 설명하기 위한 CCD형 아미징 장치의 수직단면도.
제2도는 이 발명의 실시예에 따른 칼라필터의 제조공정도이다.
이 발명은 전하결합장치(CCD), 버킷브리케드(BBD)등을 포함하는 고체촬상장치, 접촉형 이미지 센서 등에 사용되는 칼라필터의 제조방법에 관한 것이다.
고체촬상소자의 경우, CCD(Charge coupled device) 또는 BBD와 같은 이미지 센서의 표면으로 입사된 특별한 파장의 빛을 선택적으로 방사하여 칼라 정보를 얻을 수 있게 하기 위하여 집광부의 전면부에 적, 녹, 청 또는 옐로우, 시안 마젠타 등의 색상으로 나누어진 색분해용의 칼라필터를 만드는 것이 행해지고 있다.
이상의 경우는 액정표시장치(LCD)와 같은 표시소자에서의 광의 입수관계가 바뀔 뿐 마찬가지이다.
현재, 칼라필터로서는 염색되기 쉬운 감광성수지를 사진식각기술에 의해 패턴화하여 이 패턴을 염료로서 염색하여 소망의 분광 특성이 얻는 소위 유기 염색형(또는 온 칩형)의 것이 널리 채용되고 있다.
이러한 칼라필터가 전하결합소자(이하, CCD라 한다) 위에 형성되는 칼라필터의 일반적인 제조방법을 설명한다.
종래의 칼라필터 제조방법을 설명함에 있어서, 제1도에 도시된 인터라인 트랜스퍼 전하결합소자(Interline transfer-CD) : 이하 IT - CCD라 한다)위에 칼라필터가 형성된 이미징 장치의 단면도를 예로써 설명한다.
제1도에 나타낸 종래기술은 마쯔시다 기술보고서(90. 6 VOL.36 No.3)와 니케이 마이크로 다바이스(89년 12월호)에 개시되어 있다.
제1도를 참조하면. P형 반도체 기판(30)의 표면상에는 입사되는 빛은 광전변화하는 포토다이오드부(32-38)와, 상기 포토다이오드부(32-38)에 인접하고 전하를 전송하는 전하전송부(50)가 반복 배열된 액티브 영역(Active area)과, 이 영역에 인접하고 빙 둘러져 외부로 신호를 전달하는 패드부(52)가 형성된 패드영역이 있다.
상기 포토다이오드부(32-38)는 상세히 도시되지 않은 상기 P형 반도체기판(30)위에 형성되어 PNP 구조일 수도 있고, 암전류를 없애기 위하여 PNPN 구조로 형성될 수도 있다.
상기 전하전송부(50)는 전하를 전송시키는 다결정 실리콘의 제1도전막(42)을 절연하는 산화실리콘(SiO2)등의 절연막(44)이 형성된다. 동시에 상기 절연막(44) 위에는 다결정 실리콘의 제2도전막(46)이 형성되고, 제2도전막(46) 위에는 금속 알루미늄(A1)과 텅스텐 실리사이드(SiWX)의 이중막으로 형성된 광차단막(48)으로 IT-CCD는 구성된다.
상기 구성의 IT-CCD 위에 칼라필터를 형성하게 된다. 먼저, IT-CCD 위의 전표면에 칼라 패턴 어레이(이하, 색필터층이라 한다)를 염색할때 감광재내의 산성기에 의하여 상기 금속층으로서의 광차단막(48) 및 금속패드부(52)가 부식되지 않게 보호하고 균일한 색필터층의 형성을 위하여 평탄화층(40)을 형성한다. 이때, 상기 평탄화층(40)은 경화온도에서 감광성이 있고 감투광성이 우수한 예를들어 포지티브 폴리미드 등으로 형성된다.
그후, 통상의 색필터층 제조공정에 따라 상기 평탄화층(40)상에 폴리비닐알콜, 카세인 또는 젤라틴 등의 친수성 고분자 재료에 중크롬산 암모늄등으로 감광성을 부여한 감광막을 균일하게 도포하고, 이를 건조한 후에 마스크 노광법으로 제1의 색패턴 부분만을 노광, 현상시켜 소망의 패턴을 형성한다.
그리고 이들 패턴을 소정의 분광특성을 갖는 염료로 염색하여 제1포토다이오드부(32)와 대응되는 위치에 마젠타(magenta)층, 즉 제1색필터층(54)을 형성한다.
그 다음, 마찬가지 방법으로 제2 및 제3필터층을 형성하게 되는데, 상기 제1색필터층(54) 및 평탄화층(40)상의 전표면에 상기 제1색필터층(54)이 옐로우(Yellow) 염료에 염색되는 것을 방지하는 방염막으로서의 제1중간층(56)을 형성한다. 상기 제1중간층(56)은 포지티브 플리이미드등으로 형성한다.
상기 제2필색터층(58) 및 제1중간층(56) 상의 전표면에 상기 제2색필터층(58)이 시안(Cyan) 염료에 염색되는 것을 방지하기 위해 포지티브 플리이미드의 제2중간층(60)이 형성된다. 상기 제2중간층(60)상에 상기 제3포토다이오드부 (36) 상부에 시안층, 즉 제3색필터층(62)을 형성한다.
동시에, 중첩부(66)에 그린(Green) 색깔을 띄게 형성되고, 제3색필터층(62) 및 제2중간층(60) 전표면 상에 제3색필터층(62)을 외부충격에서 보호하기 위하여 포지티브 폴리이미드의 제3중간층(64)을 형성한다. 그후 와이어 본딩(Wire bonding)을 위하여 사진식각공정으로 상기 패드부(52)가 노출되게 패드부 위에 상술한 공정과정으로 형성된 평탄화층, 제1, 제2, 제3중간층(56), (60), (65)을 한꺼번에 제거한다.
지금까지 소개한 IT - CCD 위에 칼라필터를 형성하는 제조방법에서, 색감도가 좋은 보색형에 있어서는 이미 언급하였듯이 시안층과 옐로우층을 상호 중첩시켜 그린층을 형성한다. 즉, 상기 제1, 제2 및 제3색필터층(54)(58)(62)이 IT - CCD 위에 형성되고, 이들 색필터층의 혼색방지를 위한 투명한 방염막으로서 중간층(56), (60), (64)을 형성한다.
그런데, 현재 IT - CCD의 고성능화에 부응하여 수광부의 크기가 점점 작아짐에 따라 단위화소당 면적도 감소추세에 있다. 이 때문에 색필터층의 정렬도(Align accuracy) 및 중간층의 결함(Defect)에 대한 허용치(Margin)도 역시 작아지게 된다.
그러므로 열경화 처리시 중간층의 결함이 많이 발생하게 된다. 즉, 각 색필터층 형성후에 매번 실시하게 되는 열경화 처리시 상기 중간층이 열수축에 의해 변형됨에 따라 색필터층이 이동되거나, 혹은 중간층이 균열되는 경우도 발생하게 된다.
이를 방지하기 위하여 서로 다른 성질의 중간층 물질을 번갈아 적층하는 공정을 사용하고 있긴하나, 여전히 색필터층상에 경화처리에 따른 열수축이 크다. 특히 이 중간층은 광투과성이 우수하다는 이유로 널리 이용되는 포지티브 폴리이미드등으로 형성되는데, 이 물질은 특성상 열수축이 매우 크므로 색필터층과 중간층 사이의 계면에서 응력(Stress)이 작용하기 때문에 색필터층의 이동, 심지어 중간층의 균열로 인하여 백점 또는 물결자국등의 화상결함을 유발시켜 이미징 장치의 특성을 저하시킨다.
따라서 이 발명의 목적은 열수축이 작고 염료에 염색되지 않는 투명수지로 중간층을 형성함으로써 색필터층의 이동 또는 중간층의 균열등을 방지하여 분광특성 및 감도가 우수한 칼라필터의 제조방법을 제공하는데 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위하여 이 발명은 전하결합장치(CCD), 버킷 브리케드(BBD)등을 포함하는 이미지 센서 위에 평탄화를 위한 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화층 위에 제1색필터층을 형성하고 방염막인 제1중간층을 형성하는 단계와, 상기 단계와 같은 방법으로 색필터층 및 중간층을 교대 형성하여 제2색필터층 및 제2중간층, 제3색필터층 및 제3중간층을 형성하는 단계를 포함하는 칼라 필터 제조방법에 있어서, 상기 제1 내지 제3중간층을 열수축이 상대적으로 작은 네가티브 폴리이미드로 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터 제조방법을 제공한다.
이하, 첨부된 제2a도 내지 제2d도의 제조 공정도를 참조하여 이 발명의 실시예에 따른 칼라필터 제조방법을 상세히 설명한다.
칼라필터층은 CCD, BBD 드을 포함하는 이미지 센서 위에 모자이크 또는 스트라이프 상으로 형성되는데, 이 실시예에서는 포토다이오드 및 광차단막이 구비된 제1도의 종래 이미지 센서와 관련하여 설명한 구조와 동일한 IT - CCD 이미지 센서 상에 형성되는 경우를 예를 들어 설명한다.
먼저, 제2a도에 나타낸 바와 같이 IT - CCD 상에 경화온도에서 감광성이 변화하지 않고 광투광성이 우수한, 예를 들어 포지티브 폴리이미드등으로 3.5㎛ 두께로 도포한다. 그리고 핫 플랫트에서 170℃로 5분간 가열하여 평탄화층(40)을 형성한다. 바람직한 포지티브 폴리이미드로는 CFGR-2010(Tokyo ohka Kogyo Co. LTD)가 있고, 현상액 및 린스액으로는 CFGR-Developer, Rinse(Tokyo Ohka Kogyo Co. LTD)가 있다.
다음은 제2b도에 나타낸 바와 같이 통상의 색필터층 제조방법에 따라 상기 평탄화층(40)상에 제1포토다이오드와 대응되는 위치에 마젠타층, 즉 제1색필터층(54)을 형성한다. 그후, 상기 제1색필터층(54) 및 평탄화층(40)상의 전표면에 경화온도에서 감광성은 변화지만 열수축 팽창율이 작은 네가티브 폴리이미드 등을 0.8㎛ 두께로 형성하고, 핫 플랫트에서 90℃ 70초 동안 소프트 베이크(soft bake) 한 다음, Deep UV(240∼270nm)으로 노광, 현상한 후, 다시 핫 플랫트에서 150℃ 5분 가열하여 패드부(52)만 노출되게 제1중간층(56)을 형성한다.
바람직한 폴리이미드는 FVR-7. FVR-10(Fuji Chemical Co. LTD)가 있고, 현상액 및 린스액은 FVR-Developer, RinseFuji Chemical Co.LTD)가 있다.
상기 제1중간층(56)을 형성한 다음, 제2c도에 나타낸 바와 같이 제1중간층(56)위의 제2 및 제3포토다이오드(34), (36)과 대응되는 위치에 옐로우층, 즉 제2색필터층(58)을 형성한다. 그후의 결과적 구조상에 상기 제2색필터층(58)이 시안염료에 염색되지 않도록 네가티브 플리이미드를 도포하고 패드부(52)만 노출되게 이미 설명한 방법과 동일한 방법으로 방염막인 제2중간층(60)을 형성한다.
공정을 계속 진행하여 제2d도에 나타낸 바와 같이 상기 제2중간층(60)의 위에 제3포토다이오드(36) 상부에 있는 제2색필터층(58)에 중첩되고, 상기 제4포토다이오드(38) 대응위치에 시안충, 즉 제3색필터층(62)을 형성한다. 그 다음, 상기 제3색필터층(62)을 외부의 충격으로부터 보호하기 위해 상기 제3색필터층(62)의 표면상에 제3중간층(74)을 형성한다. 이때 제3중간층(64)은 상기 패드부(52)만 노출되게 형성한다.
지금까지 공정후, 제1, 제2 및 제3중간층이 상기 패드부상에 형성되는데, 이들 중간층은 그 두께는 4.1㎛ 정도로 네가티브 폴리이미드로 형성될 수 있고, 또한 연속적으로 0.6∼1.0㎛ 두께의 네가티브 폴리이미드와 2.0∼4.0㎛ 두께의 포지티브 폴리이미드의 혼합층으로 형성될 수도 있다. 이 혼합층의 바람직한 두께는 네가티브 폴리이미드가 0.8㎛, 포지티브 폴리이미드가 3.3㎛이다.
또한, 상기 제1, 제2, 제3중간층(36,60,64)은 열수축팽창율이 작고 경화온도에서 감광성을 유지하는 포지티브 폴리이미드도 사용될 수 있다.
이상 기술한 바와 같이, 이 발명에서는 열수축율이 상대적으로 커서 열경화시 문제가 되었던 중간층의 형성재료를 열수축이 상대적으로 작은 네가티브 폴리이미드로 형성하므로써 색필터층과 중간층 사이의 계면에서 작용하는 응력(Stress)을 최소화할 수 있기 때문에 색필터층의 이동, 중간층의 균열을 방지하여 분광특성 및 감도가 우수한 이미징 장치를 실현할 수 있다.

Claims (5)

  1. 전하결합장치(CCD), 버킷브리케드(BBD) 등을 포함하는 이미지 센서위에 평탄화를 위한 평탄화층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화층상에서 제1색필터층을 형성하고 방염막인 제1중간층을 형성하는 단계와, 상기 단계와 같은 방법으로 색필터층 및 중간층을 교대로 형성하여 제2색필터층 및 제2중간층, 제3색필터층 및 제3중간층을 형성하는 단계를 포함하는 칼라필터 제조방법에 있어서, 상기 제1 내지 제3중간층을 열수축이 상대적으로 작은 네가티브 폴리이미드로 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3중간층을 상대적으로 열수축이 작은 네가티브 폴리이미드와 포지티브 폴리이미드의 혼합층으로 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터 제조방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 네가티브 폴리이미드 0.6∼1.0㎛의 두께이고, 포지티브 폴리이미드는 2.0∼4.0㎛로 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터 제조방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 평탄화층은 상대적으로 열수축이 작은 네가티브 폴리이미드로 형성하는 것을 특징으로 하는 칼라필터 제조방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1, 제2, 제3중간층을 형성하는 단계한 후 패드부의 중간층을 매번 식각해내는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라필터 제조방법.
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