KR100658930B1 - 칼라별 초점 거리 조절이 가능한 이미지센서 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파장이 다른 각 칼라 별로 초점이 달라 광감도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 기판에 제공되며, 제1칼라를 수광하기 위한 제1포토다이오드; 상기 제1포토다이오드와 이격되어 상기 기판에 제공되며, 상기 제1칼라보다 긴 파장의 제2칼라를 수광하기 위한 제2포토다이오드; 상기 제1 및 제2포토다이오드와 이격되어 상기 기판에 제공되며, 상기 제2칼라보다 긴 파장의 제3칼라를 수광하기 위한 제3포토다이오드; 및 상기 제1 내지 제3포토다이오드를 포함한 상부에 배치되며, 상기 제3칼라의 영역에 비해 상기 제2칼라의 영역에서의 두께가 두껍고, 상기 제2칼라의 영역에 비해 상기 제1칼라의 영역에서의 두께가 더 두꺼운 보호막을 포함하는 이미지센서를 제공한다.
또한, 본 발명은, 제1칼라를 수광하기 위한 제1포토다이오드와, 상기 제1포토다이오드와 이격되며 상기 제1칼라보다 긴 파장의 제2칼라를 수광하기 위한 제2포토다이오드와, 상기 제1 및 제2포토다이오드와 이격되며 상기 제2칼라보다 긴 파장의 제3칼라를 수광하기 위한 제3포토다이오드를 기판에 형성하는 단계; 상기 제1 내지 제3포토다이오드를 포함한 상부에 보호막을 형성하는 단계; 상기 제2칼라 및 상기 제1칼라 영역에서의 상기 보호막을 일정 두께 식각하는 단계; 및 상기 제1칼라 영역에서의 상기 보호막을 일정 두께 식각하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.
굴절율, 보호막, 이미지센서, 파장, OCL, 마이크로렌즈.

Description

칼라별 초점 거리 조절이 가능한 이미지센서 및 그 제조 방법{IMAGE SENSOR CAPABLE OF ADJUSTING FOCUSING LENGTH FOR INDIVIDUAL COLOR AND METHOD FOR FABRICATION THEREOF}
도 1은 CMOS 이미지센서의 단위화소의 배열을 도시한 평면도.
도 2는 RGB 색상이 모두 나타나도록 도 1을 a-a' 방향으로 절취한 CMOS 이미지센서의 단위화소를 나타내는 단면도.
도 3은 동일 물질에서 다른 파장이 입사할 경우의 빛의 경로를 도시한 도면.
도 4는 백색광이 렌즈를 통과할 때 나타나는 초점 형성 정도를 도시한 도면.
도 5는 다른 물질에서 동일 파장이 입사할 경우의 빛의 경로를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서의 단위화소를 나타내는 단면도.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도.
도 8은 파장에 따른 보호막의 두께 변화를 적용한 경우 초점 거리 형성을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
600 : 기판 601 : 필드산화막
602 : 포토다이오드 603 : 멀티 레이어
604 : 보호막 605 : 제1오버코팅 레이어
606 : 칼라필터 어레이 607 : 제2오버코팅 레이어
608 : 마이크로렌즈
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로 특히, 파장이 다른 각 칼라의 초점을 일치시킬 수 있는 이미지센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
이미지센서는 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자이다. 이 중에서 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이다.
반면, CMOS(Complementary MOS; 이하 CMOS) 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하며, 화소 수 만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
도 1은 CMOS 이미지센서의 단위화소의 배열을 도시한 평면도이다.
도 1을 참조하면, 빛의 3원색인 RGB의 색상을 캡쳐하기 위한 각각의 단위화소가 격자 구조로 배치되어 있다.
도 2는 RGB 색상이 모두 나타나도록 도 1을 a-a' 방향으로 절취한 CMOS 이미지센서의 단위화소를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 고농도의 P형(P++) 영역과 에피층(P-epi)이 적층된 구조를 갖는 기판(100)에 국부적으로 필드산화막(101)이 형성되어 있으며, 기판(100) 상에는 트랜스퍼 게이트(도시하지 않음)를 포함한 복수의 게이트전극이 형성되어 있으며, 예컨대, 트랜스퍼 게이트의 일측에 얼라인된 기판(100)의 표면 하부에 깊은 이온주입에 의한 N영 영역(도시하지 않음)과 기판(100)의 표면과 접하는 영역에 위치한 P형 영역(도시하지 않음)으로 이루어진 포토다이오드(102, 이하 PD라 함)가 형성되어 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 이 경우 트랜스퍼 게이트의 타측에 얼라인된 기판(100)의 표면 하부에 이온주입에 의한 고농도 N형(N+)의 플로팅 확산영역이 형성된다.
PD(102) 및 트랜스퍼 게이트가 형성된 상부에는 복수의 메탈라인과 복수의 절연막이 혼합된 멀티 레이어(103)가 형성되어 있다.
복수의 메탈라인은 전원라인 또는 신호라인과 단위화소 및 로직회로를 접속시키기 위한 것으로, PD(102) 이외의 영역에 빛이 입사하는 것을 방지하기 위한 쉴드의 역할을 동시에 한다.
아울러, 멀티 레이어(103)에는 복수의 메탈라인 하부의 메탈라인 전 절연막(Pre-Metal Dielectric; 이하 PMD라 함)과 메탈라인 사이의 복수의 메탈라인 간 절연막(Inter Metal Dielectric; 이하 IMD라 함)도 포함된다. PMD와 IMD으로는 주로 실리콘 산화막과 같은 산화막을 사용한다.
멀티 레이어(103) 상에는 메탈라인 보호를 위한 보호막(104)이 형성되어 있다. 보호막(104)은 얇은 산화막과 그 상부의 두꺼운 질화막이 적층된 구조를 포함한다.
보호막(104) 상에는 메탈라인 형성에 따른 단차 발생을 줄이기 위한 제1오버코팅 레이어(105, Over Coating Layer-1; 이하 OCL1이라 함)가 형성되어 있으며, OCL1(105) 상에는 각 단위화소 별로 RGB 색상 구현을 위한 칼라필터 어레이(106, Color Filter Array; 이하 CFA라 함)가 형성되어 있다.
통상의 빛의 3원색인 R(Red)G(Green)B(Blue)를 사용하나, 이외에도 보색인 옐로우(Y; Yellow), 마젠타(Magenta; Mg), 시안(Cyan; Cy)을 사용할 수 있다.
CFA(106) 상에는 CFA(106) 형성에 따라 발생된 단차를 줄여 마이크로렌즈 형성시 공정 마진 확보를 위한 제2오버코팅 레이어(107, 이하 OCL2라 함)이 형성되어 있으며, OCL2(107) 상에는 마이크로렌즈(108, Micro-Lens; 이하 ML이라 함)가 형성되어 있다.
ML 상에는 ML이 긁히거나 파손되는 것을 방지하기 위한 보호막이 형성되며, 여기서는 보호막은 생략하였다.
따라서, 입사된 빛은 ML(108)에 의해 포커싱되어 PD(102)로 입사한다.
이미지센서는 빛을 감지하는 포토다이오드 영역 즉, 수광 영역과 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이타화 하는 로직 회로 부분으로 구성되며, 0.18㎛급의 CMOS 이미지센서는 3층 이상의 메탈라인을 갖는 로직 회로를 필요로 한다. 3층 이상의 메탈라인은 3층 이상의 IMD를 필요로 한다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, ML(107)로부터 PD(102) 까지의 깊이(D)가 5㎛ ∼ 8㎛에 이른다. 빛은 임의의 물질을 통과할 때 그 파장에 따라 굴절율이 달라지게 되는 특성이 있으며, 이를 파장 의존적 굴절율이라 한다.
도 3은 동일 물질에서 다른 파장이 입사할 경우의 빛의 경로를 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 파장이 서로 다른 두 파장의 빛(λ1 ＞ λ2)이 동일 물질이 입사하는 경우를 나타낸다.
이 때, 파장이 짧은 λ2의 경우 그 굴절각이 작아지는 것을 알 수 있다. 굴절각이 작다는 것은 더 많은 굴절이 일어난다는 것을 의미한다. 따라서, 가시광선 영역에서 굴절 정도는 블루(B)＞그린(G)＞레드(R)의 순서가 된다.
도 4는 백색광이 렌즈를 통과할 때 나타나는 초점 형성 정도를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 도 3에서 설명한 바와 같이 짧은 파장일 수록 초점거리가 'A'와 같이 짧아지고, 긴 파장일 수록 'B'와 같이 초점거리가 길어지는 것을 확인할 수 있다.
도 5는 다른 물질에서 동일 파장이 입사할 경우의 빛의 경로를 도시한 도면 이다.
도 5를 참조하면, 다른 물질일 경우, 동일 파장에 대한 빛의 굴절각이 굴절율(Reflex index)에 따라 달라지게 되며, 임의의 파장에서 굴절율이 클 경우 빛이 더 많이 꺾이게 되는 것을 알 수 있다.
도 1을 참조할 경우 수광부의 칼라 별로 레드(R)가 보다 깊은 곳에서 초점이 형성되고, 그린(G)은 보다 높은 곳에서, 그리고 블루(B)는 빛의 3원소 중 가장 높은 곳에서 초점이 만들어지게 된다.
따라서, 포토다이오드의 위치가 일정할 경우 칼라 별로 초점이 달라지게 되며, 이로 인해 광감도가 저하된다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 파장이 다른 각 칼라 별로 초점이 달라 광감도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판에 제공되며, 제1칼라를 수광하기 위한 제1포토다이오드; 상기 제1포토다이오드와 이격되어 상기 기판에 제공되며, 상기 제1칼라보다 긴 파장의 제2칼라를 수광하기 위한 제2포토다이오드; 상기 제1 및 제2포토다이오드와 이격되어 상기 기판에 제공되며, 상기 제2칼라보다 긴 파장의 제3칼라를 수광하기 위한 제3포토다이오드; 상기 제1 내지 제3포토다이오드를 포함한 상부에 배치되며, 상기 제1칼라의 영역에 비해 상기 제2칼라의 영역에서의 두께가 두껍고, 상기 제2칼라의 영역에 비해 상기 제3칼라의 영역에서의 두께가 더 두꺼운 보호막; 상기 보호막을 덮으며 표면이 평탄하게 형성된 오버코트층 상에 상기 제1, 제2 및 제3포토다이오드와 대응되며 동일한 이격 거리를 갖도록 형성된 제1, 제2 및 제3마이크로 렌즈를 포함하는 이미지센서를 제공한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1칼라를 수광하기 위한 제1포토다이오드와, 상기 제1포토다이오드와 이격되며 상기 제1칼라보다 긴 파장의 제2칼라를 수광하기 위한 제2포토다이오드와, 상기 제1 및 제2포토다이오드와 이격되며 상기 제2칼라보다 긴 파장의 제3칼라를 수광하기 위한 제3포토다이오드를 기판에 형성하는 단계; 상기 제1 내지 제3포토다이오드를 포함한 상부에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막을 두께가 상기 제1칼라의 영역에 비해 상기 제2칼라의 영역이 두껍고, 상기 제2칼라의 영역에 비해 상기 제3칼라의 영역이 두껍도록 상기 보호막의 제3 및 제2칼라의 영역 각각을 선택적으로 식각하는 단계; 및 상기 제1, 제2 및 제3 칼라 영역의 두께가 서로 다른 상기 보호막을 덮는 표면이 평탄한 오버코트층을 형성하고 상기 오버코트층 상에 상기 제1, 제2 및 제3포토다이오드와 대응되며 동일한 이격 거리를 갖는 제1, 제2 및 제3마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위하여 또 다른 본 발명은, 제1칼라를 수광하기 위한 제1포토다이오드와, 상기 제1포토다이오드와 이격되며 상기 제1칼라보다 긴 파장의 제2칼라를 수광하기 위한 제2포토다이오드와, 상기 제1 및 제2포토다이오드와 이격되며 상기 제2칼라보다 긴 파장의 제3칼라를 수광하기 위한 제3포토다이오드를 기판에 형성하는 단계; 상기 제1 내지 제3포토다이오드를 포함한 상부에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막을 상기 제3칼라 영역을 제외한 제1 및 제2 칼라 영역을 선택적으로 일정 두께 식각하는 단계; 상기 식각된 보호막의 제1칼라 영역을 선택적으로 재차 일정 두께 식각하는 단계; 및 상기 제1, 제2 및 제3 칼라 영역의 두께가 서로 다른 상기 보호막을 덮는 표면이 평탄한 오버코트층을 형성하고 상기 오버코트층 상에 상기 제1, 제2 및 제3포토다이오드와 대응되며 동일한 이격 거리를 갖는 제1, 제2 및 제3마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.
다양한 파장이 물질에 입사할 때, 파장별로 굴절각이 달라지는 특성이 있으므로, 본 발명은 굴절율이 큰 질화막을 사용하는 보호막의 두께를 칼라별 초점거리 조절을 위해 사용한다.
레드(R)＞그린(G)＞블루(B)의 순으로 보호막의 두께를 배치할 경우 세 칼라의 초점을 유사한 위치에 맺히게 할 수 있다.
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 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서의 단위화소를 나타내는 단면도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 이미지센서는 포토다이오드(602, 이하 PD라 함)와, PD(602) 상부에 형성된 복수의 멀티 레이어(603)와 멀티 레이어(603) 상에 R(Y, t1)＞G(Mg, t2)＞B(Cy, t3)의 순서로 각 칼라 별로 다른 두께를 갖도록 배치된 보호막(604)과, 제1오버코팅 레이어(605, 이하 OCL1이라 함)와, 칼라필터 어레이(606, 이하 CFA라 함)와, 제2오버코팅 레이어(607, 이하 OCL2라 함)와, 마이크로렌즈(608, 이하 ML이라 함)를 포함한다.
OCL1(605), OCL2(607)과 IMD 및 PMD 등으로 사용되는 산화막에 비해 굴절율이 높은 질화막으로 이루어진 보호막(604)을 파장이 가장 긴 레드(R)에서 t1의 두께를 갖도록 하고, 파장이 레드(R) 보다 짧은 그린(G)에서 t2의 두께를 갖도록 하며, 파장이 가장 짧은 블루(B)에서 t3의 두께를 갖도록 한다.
도 8은 파장에 따른 보호막의 두께 변화를 적용한 경우 초점 거리 형성을 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 마이크로렌즈(ML)을 통해 입사된 빛이 굴절율 큰 질화막 등을 이용한 보호막(PL)에서 일부 굴절되는 것을 확인할 수 있으며, 각 파장이 길이에 따라 보호막(PL)의 두께를 달리함으로써, 3개의 파장이 실질적으로 동일한 위 치에서 초점을 형성하고 있는 것을 알 수 있다.
도 6의 구성을 보다 구체적으로 살펴본다.
고농도의 P형(P++) 영역과 에피층(P-epi)이 적층된 구조를 갖는 기판(600)에 국부적으로 필드산화막(601)이 형성되어 있으며, 기판(600) 상에는 트랜스퍼 게이트(도시하지 않음)를 포함한 복수의 게이트전극이 형성되어 있으며, 예컨대, 트랜스퍼 게이트의 일측에 얼라인된 기판(600)의 표면 하부에 깊은 이온주입에 의한 N영 영역(도시하지 않음)과 기판(600)의 표면과 접하는 영역에 위치한 P형 영역(도시하지 않음)으로 이루어진 포토다이오드(602, 이하 PD라 함)가 형성되어 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 이 경우 트랜스퍼 게이트의 타측에 얼라인된 기판(600)의 표면 하부에 이온주입에 의한 고농도 N형(N+)의 플로팅 확산영역이 형성된다.
PD(602) 및 트랜스퍼 게이트가 형성된 상부에는 복수의 메탈라인과 복수의 절연막이 혼합된 멀티 레이어(603)가 형성되어 있다.
복수의 메탈라인은 전원라인 또는 신호라인과 단위화소 및 로직회로를 접속시키기 위한 것으로, PD(602) 이외의 영역에 빛이 입사하는 것을 방지하기 위한 쉴드의 역할을 동시에 한다.
아울러, 멀티 레이어(603)에는 복수의 메탈라인 하부의 메탈라인 전 절연막(이하 PMD라 함)과 메탈라인 사이의 복수의 메탈라인 간 절연막(이하 IMD라 함)도 포함된다. PMD와 IMD으로는 주로 실리콘 산화막과 같은 산화막을 사용한다.
멀티 레이어(603) 상에는 메탈라인 보호를 위한 보호막(604)이 형성되어 있 다. 보호막(604)은 얇은 산화막과 그 상부의 두꺼운 질화막이 적층된 구조를 포함한다.
보호막(604) 상에는 메탈라인 형성에 따른 단차 발생을 줄이기 위한 OCL1(605)이 형성되어 있으며, OCL1(605) 상에는 각 단위화소 별로 RGB 색상 구현을 위한 CFA(606)가 형성되어 있다.
통상의 빛의 3원색인 레드(R), 그린(G), 블루(B)를 사용하나, 이외에도 보색인 옐로우(Y), 마젠타(Mg), 시안(Cy)을 사용할 수 있다.
CFA(606) 상에는 CFA(606) 형성에 따라 발생된 단차를 줄여 마이크로렌즈 형성시 공정 마진 확보를 위한 OCL2(607)가 형성되어 있으며, OCL2(607) 상에는 ML(608)이 형성되어 있다.
ML 상에는 ML이 긁히거나 파손되는 것을 방지하기 위한 보호막이 형성되며, 여기서는 보호막은 생략하였다. 따라서, 입사된 빛은 ML(608)에 의해 포커싱되어 PD(602)로 입사한다. 이 때, 서로 다른 파장의 빛을 받는 각 단위화소 별로 보호막(604)의 두께를 달리함으로써, PD(602)에서 초점을 형성할 수 있다.
이하에서는 상기한 도 6의 구조를 갖는 이미지센서의 제조 공정을 첨부된 도면을 참조하여 살펴본다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도이다.
도 7a에 도시된 바와 같이, P++영역과 P-에피층이 적층된 기판(700)에 필드산화막(701)과 웰(도시하지 않음) 등을 형성한다.
이어서, 기판(700)에 게이트 전도막(도시하지 않음)을 형성한 다음, 이온주입 방식을 이용하여 게이트 전도막 일측에 얼라인되는 깊은 n-영역을 형성한 다음, 게이트전도막 측벽에 스페이서를 형성한다.
이어서, 게이트 전도막의 타측에서 스페이서에 얼라인되는 고농도 N형의 플로팅 확산영역(도시하지 않음)을 형성한 후, n-영역 상부에 얕은 P0영역을 형성하여 P0영역과 n-영역으로 이루어진 포토다이오드(PD)를 형성한다.
한편, 포토다이오드(PD)는 이렇게 배리드 포토다이오드 형태로 형성할 수도 있고, 기판(700) 상에 위치하도록 형성할 수도 있다.
이어서, 적층 구조를 이루는 복수의 메탈라인과 복수의 절연막이 혼합된 멀티 레이어(703)를 형성한다.
이어서, 최종 메탈라인이 형성된 프로파일을 따라 보호막(704)을 형성한다. 이 때, 보호막(704)은 두꺼운 질화막/얇은 산화막 구조를 이룬다.
보호막(704) 상에 가장 긴 파장에 해당하는 R 영역은 마스킹하고, G와 B의 수광영역을 오픈시키는 포토레지스트 패턴(705)을 형성한다. 최초 증착시 보호막(704)은 t1의 두께를 갖는다. t1은 2000Å ∼ 3000Å 정도의 두께에 해당한다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(705)을 식각마스크로 오픈된 G와 B 수광영역의 보호막(704)을 식각하여 식각된 부분에서 보호막(704)이 t2의 두께를 갖도록 한다.
식각 시에는 건식 식각 방식을 이용하며, 주기율표 상에서 할로겐 원소를 포 함하는 가스를 이용한다. 그 대표적인 예가 SF6, Cl2, CxHyFz(x,y,z는 0 ∼ 자연수)이다.
식각 시에는 각 파장 대별 주파수에 따라 식각되는 두께를 적절하게 조절할 수 있으며, 100Å ∼ 10000Å 범위의 두께로 식각한다.
포토레지스트 스트립(Photo resist strip) 공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(705)을 제거한다.
G와 R 부분이 일부 식각된 보호막(704) 상에 가장 긴 파장에 해당하는 R과 다음으로 긴 파장에 해당하는 G 영역은 마스킹하고, 가장 짧은 파장에 해당하는 B의 수광영역을 오픈시키는 포토레지스트 패턴(706)을 형성한다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(706)을 식각마스크로 오픈된 B 수광영역의 보호막(704)을 식각하여 식각된 부분에서 보호막(704)이 t3의 두께를 갖도록 한다.
식각 시에는 건식 식각 방식을 이용하며, 도 7b에서 사용한 식각 레시피를 적용한다.
식각 시에는 각 파장 대별 주파수에 따라 식각되는 두께를 적절하게 조절할 수 있으며, 100Å ∼ 10000Å 범위의 두께로 식각한다.
이어서, 포토레지스트 패턴(706)을 제거한 다음, 세정 공정을 실시한다.
한편, 상기한 실시예에서는 첫번째의 식각 공정을 B와 G 영역에서 실시하고 두번째의 식각 공정을 R 영역에서 실시하였으나, B와 G를 각기 따로 실시할 수도 있다.
아울러, R 영역의 초점을 위해 R 영역의 경우도 별도의 식각 공정을 실시할 수 있다.
도면에 도시되지는 않았지만, 후속으로 OCL1, CFA, OCL2 및 ML과 LTO(Low Thermal Oxide)를 형성함으로써, 이미지센서 형성 공정이 완료된다.
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 칼라별 초점 거리를 조절할 수 있어 이미지센서의 광특성을 향상시킬 수 있으며, 다층의 메탈라인이 요구되는 고성능 로직 소자를 CMOS 이미지센서의 SOC(System On Chip)이 가능하게 된다.
또한, 향후 메탈라인의 수가 증가되어서, 수광부로부터 포토다이오드까지의 거리가 멀어지더라도 칼라별 초점 거리 조절이 가능하므로 광특성을 조절할 수 있음을 실시예를 통해 알아보았다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
예컨대, 상기한 본 발명의 실시예에서는 CMOS 이미지센서를 그 예로 하였으나, 이외에도 수광부와 마이크로렌즈를 갖는 모든 이미지센서에도 적용이 가능하다.
또한, 상기한 실시예에서는 RGB 구성의 칼라필터 어레이를 그 예로 하였으나, 이외에 YMgCy의 구성을 갖는 칼라필터 어레이에도 적용이 가능하다.
상술한 본 발명은, 각 칼라별 초점거리를 조절하여 광특성을 높일 수 있어 이미지센서의 성능을 높이는 효과가 있다.

Claims (12)

  1. 기판에 제공되며, 제1칼라를 수광하기 위한 제1포토다이오드;
    상기 제1포토다이오드와 이격되어 상기 기판에 제공되며, 상기 제1칼라보다 긴 파장의 제2칼라를 수광하기 위한 제2포토다이오드;
    상기 제1 및 제2포토다이오드와 이격되어 상기 기판에 제공되며, 상기 제2칼라보다 긴 파장의 제3칼라를 수광하기 위한 제3포토다이오드;
    상기 제1 내지 제3포토다이오드를 포함한 상부에 배치되며, 상기 제1칼라의 영역에 비해 상기 제2칼라의 영역에서의 두께가 두껍고, 상기 제2칼라의 영역에 비해 상기 제3칼라의 영역에서의 두께가 더 두껍게 형성된 보호막;
    상기 보호막을 덮으며 표면이 평탄하게 형성된 오버코트층 상에 상기 제1, 제2 및 제3포토다이오드와 대응되며 동일한 이격 거리를 갖도록 형성된 제1, 제2 및 제3마이크로 렌즈
    를 포함하는 이미지센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막은 질화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3 포토다이오드와 상기 보호막 사이에 게재되며, 복수의 메탈라인과 복수의 절연막이 적층된 멀티 레이어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 절연막은 산화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제3포토다이오드 상부에서 상기 보호막은 2000Å 내지 30000Å의 두께인 것을 특징으로 하는 이미지센서.
  6. 제1칼라를 수광하기 위한 제1포토다이오드와, 상기 제1포토다이오드와 이격되며 상기 제1칼라보다 긴 파장의 제2칼라를 수광하기 위한 제2포토다이오드와, 상기 제1 및 제2포토다이오드와 이격되며 상기 제2칼라보다 긴 파장의 제3칼라를 수광하기 위한 제3포토다이오드를 기판에 형성하는 단계;
    상기 제1 내지 제3포토다이오드를 포함한 상부에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막을 두께가 상기 제1칼라의 영역에 비해 상기 제2칼라의 영역이 두껍고, 상기 제2칼라의 영역에 비해 상기 제3칼라의 영역이 두껍도록 상기 보호막의 제3 및 제2칼라의 영역 각각을 선택적으로 식각하는 단계; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 칼라 영역의 두께가 서로 다른 상기 보호막을 덮는 표면이 평탄한 오버코트층을 형성하고 상기 오버코트층 상에 상기 제1, 제2 및 제3포토다이오드와 대응되며 동일한 이격 거리를 갖는 제1, 제2 및 제3마이크로 렌즈를 형성하는 단계
    를 포함하는 이미지센서 제조 방법.
  7. 제1칼라를 수광하기 위한 제1포토다이오드와, 상기 제1포토다이오드와 이격되며 상기 제1칼라보다 긴 파장의 제2칼라를 수광하기 위한 제2포토다이오드와, 상기 제1 및 제2포토다이오드와 이격되며 상기 제2칼라보다 긴 파장의 제3칼라를 수광하기 위한 제3포토다이오드를 기판에 형성하는 단계;
    상기 제1 내지 제3포토다이오드를 포함한 상부에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 보호막을 상기 제3칼라 영역을 제외한 제1 및 제2 칼라 영역을 선택적으로 일정 두께 식각하는 단계;
    상기 식각된 보호막의 제1칼라 영역을 선택적으로 재차 일정 두께 식각하는 단계; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 칼라 영역의 두께가 서로 다른 상기 보호막을 덮는 표면이 평탄한 오버코트층을 형성하고 상기 오버코트층 상에 상기 제1, 제2 및 제3포토다이오드와 대응되며 동일한 이격 거리를 갖는 제1, 제2 및 제3마이크로 렌즈를 형성하는 단계
    를 포함하는 이미지센서 제조 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 보호막은 질화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 제1 내지 제3포토다이오드를 형성하는 단계 후, 복수의 메탈라인과 복수의 절연막이 적층된 멀티 레이어를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 복수의 절연막은 산화막을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 제3포토다이오드 상부에서 상기 보호막은 2000Å 내지 30000Å의 두께인 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조 방법.
  12. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기 보호막을 식각하는 단계에서, 100Å 내지 10000Å의 두께로 식각하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조 방법.
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