KR100215878B1 - 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 컬러 필터층의 분광 특성을 개선한 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법은 복수개의 광전 변환 영역들을 포함하는 고체 촬상 소자의 임의 광전 변환 영역 3개의 상측에 각각 하나씩 대응하여 형성되는 마젠타층,옐로우층,시안층의 컬러 필터층에서 마젠타층과 시안층에 그 층들을 통과하는 빛의 성분중에서 블루(B)성분의 투과율을 낮추는 이온을 주입하여 형성하는 것을 특징으로 하여 다음과 같은 효과를 갖는다.
광감도가 높은 블루층을 함유하는 마젠타의 염색층과 시안의 염색층에 그층들의 투과율에 변화를 줄 수 있는 이온을 주입하여 영상 재현시에 블루 성분을 낮출 수 있다.
즉, 컬러 필터층의 단파장쪽의 분광 특성을 효율적으로 조절할 수 있게되어 색재현성을 높이는 효과가 있다.
Description
본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 컬러 필터층의 분광 특성을 개선한 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
빛은 그 파장이 극히 짧은 일종의 전자파이다. 즉, 주파수가 아주 높다.
따라서 전자파가 눈의 망막을 자극함으로써 사람들이 이를 빛으로 느낄 수 있도록되어있다.
가시광선대를 파장별로 크게 나누면 R.G.B로 등분되는데, 흑백 고체 촬상 소자를 컬러화하기 위해서는 컬러필터를 구성해야한다.
컬러 필터는 특정파장대의 빛만을 통과시키는 유기물질로 이루어져 있다.
예를들어 블루 필터는 파랑색 대역의 빛만을 통과시키고 나머지 빚은 차단한다.
초기에는 R.G.B필터를 컬러 고체 촬상 소자에 이용하였으나, 파장대에 따른 투과율이 좋은 시안, 마젠타, 옐로우 및 그린의 복합 컬러 필터 어레이(Complementary Color Filter Array)를 채택하여 광감도를 향상시켰다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 고체 촬상 소자의 제조 공정에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1a내지 도 1e는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 공정 단면도이고, 도 2a와 도 2b는 색상 다이어그램 및 컬러 필터의 투과율을 나타낸 그래프이다.
종래 기술의 고체 촬상 소자는 마젠타,옐로우,시안 컬러 필터층들을 각각 분리시켜 형성하는 것으로, 먼저, 도 1a에서와 같이 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 포토 다이오드 영역(2)들과 상기 프토 다이오드 영역(2)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(3)들 그리고 수직방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(1)상에 제 1 평탄층(4)을 형성한다.
그리고 도 1b에서와 같이, 각각의 포토 다이오드 영역(2)들의 상측 제 1 평탄층(4)상에 선택적으로 대응되어 형성되는 각각의 마젠타 컬러 필터층(5),옐로우컬러 필터층(6), 시안 컬러 필터층(7)들을 차례로 형성한다.
이때, 컬러 필터층들은 가염성 레지스트를 도포 및 패터닝하고 패터닝되어진 가염성 레지스트층을 염색 및 고착하는 공정으로 형성한다.
이어, 도 1c에서와 같이, 상기의 마젠타, 옐로우, 시안 컬러 필터층들(5)(6)(7)을 포함하는 전면에 제 2 평탄층(8)을 형성한다.
그리고 도 1d에서와 같이, 각각의 포토 다이오드 영역(2)에 일대일 대응하여 제 2 평탄층(8)상에 마이크로 렌즈총(9)을 형성한다.
이어, 도 1e에서와 같이, 제 1,2 평탄층(4)(8)을 선택적으로 제거하여 패드부분을 오픈한다.
상기와 같은 공정을 포함하여 형성되는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 동작은 다음과 같다.
고체 촬상 소자에 촬상되는 빛은 마이크로 렌즈층(9)에 의해 집속되어 특정파장의 빛만을 투과하는 각각의 컬러 필터층(5)(6)(7)들을 통과하여 대응되는 포토다이오드 영역(2)으로 입사된다.
상기 입사되어진 빛은 포토 다이오드 영역(2)에서 전기적인 신호로 변환되어고체 촬상 소자의 수평, 수직 전하 전송 영역상에 구성되는 게이트들(도면에 도시되지 않음)에 인가되는 클럭 신호에 의해 수직 방향, 수평 방향으로 전송되어 수평전하 전송 영역의 끝단의 플로우팅 디퓨전 영역(도면에 도시되지 않음)에서 센싱및 증폭되어 주변회로로 전송된다.
상기와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자에서는 각각의 포토 다이오드 영역에 선택적으로 대응하여 마젠타, 시안, 옐로우 컬러 필터층의 어느하나가 구성된다.
상기의 마젠타, 시안, 옐로우 컬러 필터층들은 각각 분리 구성되어 특정 파장의 빛만을 투과시키게 된다.
각각의 마젠타, 시안, 옐로우층의 광 투과율 및 RGB 성분은 도 2a와 도 2b에서와 같다.
마젠타층의 R:G:B 성분은 0.5 : 0 : 0.5이고, 시안층의 R:G:B 성분은 0 : 0.5 : 0.5 이고, 옐로우층의 R:G:B 성분은 0.5 : 0.5 : 0이다.
종래 기술의 고체 촬상 소자는 각각의 컬러 필터층들이 분리 구성되어 다음과 같은 문제점이 있다.
컬러 필터의 분광 특성에 변화를 줄 때 가시 광선 파장 영역대의 전체 파장에서는 분광 특성을 변화시키는 것이 가능하나, 단파장이나 장파장등 어느 한쪽 파장영역에서는 분광 특성을 변화시키는 것이 불가능하다.
그러므로 고체 촬상 소자의 색재현시에 광감도가 가장 높은 블루쪽의 감도를 낮추는 것이 불가능해진다.
이는 단파장 쪽의 분광 특성을 낮추는 것이 불가능하기 때문에 발생하는 것이다.
블루쪽의 광감도가 너무 크면 해당 컬러 필터를 통과한 색신호의 분리 특성이 저하된다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 광감도가 높은 블루 성분을 낮추고 컬러 필터층의 분광 특성의 변화를 효율적으로 이룰 수 있도록한 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a내지 도 1e는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 공정 단면도
도 2a와 도 2b는 색상 다이어그램 및 컬러 필터층의 투과율을 나타낸 그래프
도 3a내지 도 3g는 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 공정 단면도
도 4는 본 발명에 따른 마젠타층의 분광 특성을 나타낸 그래프
도 5는 본 발명에 따른 시안층의 분광 특성을 나타낸 그래프
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
30 : 흑백 고체 촬상 소자 31 : 광전 변환 영역
32 : 전하 전송 영역 33 : 제 1 평탄층
34 : 제 1 염색층 35 : 제 2 염색층
36 : 제 3 염색층 37 : 제 2 평탄층
38 : 마이크로 렌즈 39 : PAD
컬러 필터층의 분광 특성의 변화를 효율적으로 이룰 수 있도록한 본 발명의컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법은 복수개의 광전 변환 영역들을 포함하는 고체촬상 소자의 임의 광전 변환 영역 3개의 상측에 각각 하나씩 대응하여 형성되는 마젠타층,옐로우층,시안층의 컬러 필터층에서 마젠타층과 시안층에 그 층들을 통과하는 빛의 성분중에서 블루(B)성분의 투과율을 낮추는 이온을 주입하여 형성하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a내지 도 3g는 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 공정 단면도이고, 도 4 는 본 발명에 따른 마젠타층의 분광 특성을 나타낸 그래프이다. 그리고 도 5는 본 발명에 따른 시안층의 분광 특성을 나타낸 그래프이다.
본 발명의 컬러 고체 촬상 소자는 마젠타,시안의 염색층에 이온을 주입하여 단파장 대역에서의 투과율을 낮춘 것으로 그 제조 공정은 다음과 같다.
먼저, 도 3a에서와 같이, 빛에 관한 신호를 전기적인 신호로 변환하는 광전변환 영역(31)들, 그 영역들에서 생성된 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역(32)들을 포함하는 흑백 고체 촬상 소자(30)의 전면에 제 1 평탄층(33)을 형성한다.
이어, 도 3b에서와 같이, 상기 광전 변환 영역(31)들에서 3개중에 어느하나에는 반드시 대응되도록 제 1 평탄층(33)상에 마젠타의 제 1 염색층(34)을 형성한다.
그리고 상기의 제 1 염색층(34)이 형성되지 않은 제 1 평탄층(33)상에 시안의 제 2 염색층(35)을 형성한다.
이어, 도 3c 에서와 같이, 상기의 제 1,2 염색층(34)(35)에 그층들의 투과율을 변화시킬 수 있는 이온을 주입한다.
상기의 이은 주입 공정에서 사용되는 이온은 일반적인 반도체 공정에서 사용되는 이온들을 사용할 수 있는데 특히, Ar 이온을 사용하는 것이 투과율의 변화 특성 및 안정성에서 유리하다.
그리고 도 3 d에서와 같이, 상기 제 1 염색층(34)이 형성되지 않은 광전 변환 영역(31)들에서 2개중에 어느하나에는 반드시 대응되도록 상기의 제 2 염색층(35)상에 옐로우의 제 3 염색층(36)을 형성한다.
상기의 제 1,2,3 염색층(34)(35)36)들은 가염성 레지스트를 도포하고 선택적으로 패터닝하여 특정의 광전 변환 영역(31)상에만 남도록한후 염색 및 고착 공정을 거쳐 형성한다.
이어, 도 3e에서와 같이, 상기의 제 1,2,3 염색층(34)(35)(36)을 포함하는 제 1 평탄층(33)의 전면에 제 2 평탄층(37)을 형성한다.
제 2 평탄층(37)은 후속되는 공정에서 마이크로 렌즈를 보다 정확하게 형성하기 위한 것이다.
그리고 도 3f에서와 같이, 상기 각각의 광전 변환 영역(31)에 대응되게 제 2평탄층(37)상에 마이크로 렌즈(38)를 형성하고, 도 3g에서와 같이 PAD39)영역을 오픈한다.
상기와 같은 본 발명에 의한 컬러 고체 촬상 소자의 동작은 다음과 같다.
고체 촬상 소자에 촬상되는 빛은 마이크로 렌즈(38)에 의해 집속되어 특정 파장의 빛만을 투과하는 각각의 제 1,2,3 염색층(34)(35)(36)들을 통과하여 대응되는 광전 변환 영역(31)으로 입사된다.
상기 입사되어진 빛은 광전 변환 영역(31)에서 전기적인 신호로 변환되어 컬러 고체 촬상 소자의 수평, 수직 전하 전송 영역상에 구성되는 게이트들(도면에 도시되지 않음)에 인가되는 클럭 신호에 의해 수직 방향, 수평 방향으로 전송되어 수평 전하 전송 영역의 끝단의 플로우팅 디퓨전 영역(도면에 도시되지 않음)에서 센싱 및 증폭되어 주변회로로 전송된다.
상기와 같은 본 발명의 컬러 고체 촬상 소자는 칼라 필터층중에서 마젠타층과 시안층(광감도가 가장 높은 블루성분을 갖는)을 블루 성분 빛의 투과율을 낮추기 위해 그층들에 이은 주입을 한것이다.
도 4와 도 5는 블루 성분을 갖는 마젠타층과 시안층의 이온 주입 전후의 분광 특성을 나타낸 것으로, 블루 성분의 빛의 투과율이 낮아진 것을 보여준다.
상기와 같은 본 발명의 컬러 고체 촬상 소자는 광감도가 높은 블루층을 함유하는 마젠타의 염색층과 시안의 염색층에 그층들의 투과율에 변화를 줄 수 있는 이온을 주입하여 영상 재현시에 블루 성분을 낮출 수 있다.
즉, 컬러 필터층의 단파장쪽의 분광 특성을 효율적으로 조절할 수 있게되어 색재현성을 높이는 효과가 있다.
상기의 이온 주입 공정에서 이온 주입의 농도를 조절하여 컬러 필터층의 단파장쪽의 분광 특성을 자유롭게 조절하는 것이 가능해진다.
Claims (8)
- 복수개의 광전 변환 영역들을 포함하는 고체 촬상 소자의 임의 광전 변환 영역 3개의 상측에 각각 하나씩 대응하여 형성되는 마젠타층, 옐로우층, 시안층의 컬러필터층에서 마젠타층과 시안층에 그 층들을 통과하는 빛의 성분중에서 블루(B)성분의 투과율을 낮추는 이온을 주입하여 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체 촬상소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 시안과 마젠타층에 주입되는 이온은 Ar인 것을 특징으로 하는 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법.
- 흑백 고체 촬상 소자의 전면에 제 1 평탄층을 형성하는 공정과, 상기 제 1 평탄층상에 제 1 염색층을 형성하고 상기의 제 1 염색층이 형성되지 않은 제 1 평탄층상에 제 2 염색층을 형성하는 공정과, 상기의 제 1,2 염색층에 그층들의 투과율을 변화시킬 수 있는 이온을 주입하는 공정과, 상기의 제 2 염색층상에 제 3 염색층을 형성하고 상기의 제 1,2,3 염색층을 포함하는 제 1 평탄층의 전면에 제 2 평탄층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서, 흑백 고체 좔상 소자는 빛에 관한 신호를 전기적으로 변환하는 광전 변환 영역들, 그 영역들에서 생성된 영상 전하를 일방향으로 전송하는전하 전송 영역들을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서, 제 1,2 염색층은 블루 성분의 빛을 포함하여 투과하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서, 제 1 염색층은 마젠타 성분의 빚을 투과하는 층이고, 제2 염색층은 시안 성분의 빛을 투과하는 층이고, 제 3 염색층은 옐로우 성분의 빛을투과하는 층인 것을 특징으로 하는 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서, 각각의 광전 변환 영역에 대응되게 제 2 평탄층상에 마이크로 렌즈를 형성하고 패드 영역을 오픈하는 공정을 더포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법.
- 제 3 항에 있어서, 제 1,2,3 염색층은 임의의 광전 변환 영역 3개에 각각 하나씩 대응하여 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 고체 촬상 소자의 제조 방법.
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