KR102649313B1 - 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 이미지 센서를 제공한다. 본 발명에 따르면, 이미지 센서는 픽셀 영역들을 갖는 기판; 상기 기판 상에 제공된 하부층; 상기 하부층 상에 제공된 컬러 필터들; 및 상기 컬러 필터들의 상면들을 덮는 마이크로렌즈층을 포함하고, 상기 마이크로렌즈층은 상기 컬러 필터들 중 어느 두 컬러 필터들 사이로 연장되어, 상기 하부층과 접촉하고, 상기 컬러 필터들은 상기 하부층과 이격될 수 있다.

Description

이미지 센서{Image sensor}
본 발명은 이미지 센서, 보다 구체적으로 이미지 센서의 컬러 필터 및 마이크로렌즈층에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상(Optical image)을 전기신호로 변환하는 반도체 소자이다. 이미지 센서는 CCD(Charge coupled device) 형 및 CMOS(Complementary metal oxide semiconductor) 형으로 분류될 수 있다. 상기 CMOS 형 이미지 센서는 CIS(CMOS image sensor)라고 약칭된다. 상기 CIS는 2차원적으로 배열된 복수개의 픽셀들을 구비한다. 상기 픽셀들의 각각은 포토 다이오드(photodiode, PD)를 포함한다. 상기 포토다이오드는 입사되는 광을 전기 신호로 변환해주는 역할을 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 일 과제는 개선된 이미지 특성을 갖는 이미지 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 간소화된 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는데 있다.
본 발명은 이미지 센서를 제공한다. 본 발명에 따르면, 이미지 센서는 픽셀 영역들을 갖는 기판; 상기 기판 상에 제공된 하부층; 상기 하부층 상에 제공된 컬러 필터들; 및 상기 컬러 필터들의 상면들을 덮는 마이크로렌즈층을 포함하고, 상기 마이크로렌즈층은 상기 컬러 필터들 중 어느 두 컬러 필터들 사이로 연장되어, 상기 하부층과 접촉하고, 상기 컬러 필터들은 상기 하부층과 이격될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이미지 센서는 기판; 상기 기판 상의 제1 컬러 필터; 상기 기판 및 상기 제1 컬러 필터 사이의 제1 접착 패턴; 상기 기판 상에 제공되고, 제1 컬러 필터와 옆으로 이격 배치된 제2 컬러 필터; 및 상기 제1 컬러 필터의 상면 및 상기 제2 컬러 필터의 상면을 덮고, 갭필 부분을 포함하는 마이크로렌즈층을 포함하되, 상기 갭필 부분은 제1 컬러 필터의 측면 및 상기 제2 컬러 필터의 측면 사이에 제공되고, 상기 갭필 부분의 바닥면 상에 상기 제1 접착 패턴이 제공되지 않을 수 있다.
본 발명에 따르면, 이미지 센서는 기판; 상기 기판 상의 접착층; 상기 접착층 상의 제1 컬러 필터; 상기 접착층 상에 제공되고, 제1 컬러 필터와 옆으로 이격 배치된 제2 컬러 필터; 상기 제1 컬러 필터의 상면 및 상기 제2 컬러 필터의 상면을 덮고, 갭필 부분을 포함하는 마이크로렌즈층을 포함하고, 상기 갭필 부분은 상기 제1 컬러 필터의 측면 및 상기 제2 컬러 필터의 측면 사이에 제공되고, 상기 접착층과 접촉할 수 있다.
본 발명에 따르면, 마이크로렌즈층의 갭필 부분은 인접한 두 컬러 필터들의 측면들 사이로 연장되어, 상기 컬러 필터들 사이의 갭 영역을 채울 수 있다. 상기 마이크로렌즈층의 갭필 부분은 제4 컬러 필터로 기능할 수 있다. 이에 따라, 별도의 제4 컬러 필터 형성 공정이 생략되어, 이미지 센서의 제조가 간소화될 수 있다. 이미지 센서의 줄무늬 불량이 개선되고, 컬러 필터들의 상면들이 보다 유사한 레벨에 제공될 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서는 향상된 이미지 특성을 나타낼 수 있다.
도 1a는 실시예들에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도이다.
도 1b는 도 1a의 B영역을 확대 도시하였다.
도 1c는 도 1a의 C영역을 확대 도시하였다.
도 1d는 도 1a의 D영역을 확대 도시하였다.
도 2a 내지 도 2m은 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
도 2n은 실시예에 따른 마이크로렌즈층의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3a는 실시예들에 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 3b는 도 3a의 B'영역을 확대 도시하였다.
도 3c는 도 3a의 C'영역을 확대 도시하였다.
도 3d는 도 3a의 D'영역을 확대 도시하였다.
도 4a 내지 도 4g는 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다.
전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭할 수 있다. 본 발명의 개념에 따른 이미지 센서 및 그 제조 방법을 설명한다.
도 1a는 실시예들에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도이다. 도 1b는 도 1a의 B영역을 확대 도시하였다. 도 1c는 도 1a의 C영역을 확대 도시하였다. 도 1d는 도 1a의 D영역을 확대 도시하였다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 이미지 센서(1)는 기판(100), 배선층(200), 소자 분리 패턴(300), 접착층(400), 차광 패턴(450), 제1 내지 제3 접착 패턴들(510, 520, 530), 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3), 및 마이크로렌즈층(600)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(1)의 기판(100)은 서로 대향되는 제1 면(100a) 및 제2 면(100b)을 가질 수 있다. 기판(100)의 제1 면(100a)은 기판(100)의 후면이고, 제2 면(100b)은 전면일 수 있다. 빛은 기판(100)의 제1 면(100a)을 통해 기판(100) 내로 입사될 수 있다. 이미지 센서(1)는 후면 수광 이미지 센서일 수 있다. 제1 방향(D1)은 기판(100)의 제2 면(100b)과 평행하고, 제2 방향(D2)는 기판(100)의 제2 면(100b)과 수직할 수 있다. 기판(100)은 평면적 관점에서 픽셀 영역들(PX)을 가질 수 있다. 픽셀 영역들(PX) 각각은 광전 신호를 출력하고, 상기 광전 신호는 기판(100)의 각 픽셀 영역(PX) 내에 입사된 빛으로부터 변환된 광전 신호일 수 있다. 픽셀 영역들(PX)은 제1 픽셀 영역(PX1), 제2 픽셀 영역(PX2), 제3 픽셀 영역(PX3), 및 제4 픽셀 영역(PX4)을 포함할 수 있다.
기판(100)은 예를 들어, 반도체 기판 또는 SOI(Silicon on insulator) 기판일 수 있다. 기판(100)은 제1 도전형의 불순물로 도핑될 수 있다. 제1 도전형의 불순물은 예를 들어, 알루미늄(Al), 붕소(B), 인듐(In) 및/또는 갈륨(Ga)과 같은 p형 불순물을 포함할 수 있다.
광전 변환부들(PD)이 기판(100) 내에서 픽셀 영역들(PX)에 제공될 수 있다. 광전 변환부들(PD)은 예를 들어, 제1 픽셀 영역(PX1) 내의 광전 변환부(PD), 제2 픽셀 영역(PX2) 내의 광전 변환부(PD), 제3 픽셀 영역(PX3) 내의 광전 변환부(PD), 및 제4 픽셀 영역(PX4) 내의 광전 변환부(PD)를 포함할 수 있다. 광전 변환부들(PD)은 제2 도전형의 불순물로 도핑된 영역들일 수 있다. 제2 도전형은 제1 도전형과 다를 수 있다. 예를 들어, 제2 도전형의 불순물은 비소, 비스무스, 및/또는 안티몬과 같은 n형 불순물을 포함할 수 있다. 광전 변환부들(PD)은 기판(100)과 다른 도전형으로 도핑되어, PN접합을 이루는 포토 다이오드들이 제공될 수 있다. 기판(100)의 제1 면(100a)으로부터 입사된 빛은 상기 광전 변환부들(PD)에 의해 전자-정공 쌍들을 형성할 수 있다.
도시하지는 않았지만, 기판(100)의 제2 면(100b) 상에 트랜지스터들이 배치될 수 있다. 트랜지스터들은 전송 트랜지스터들, 리셋 트랜지스터들, 선택 트랜지스터들 및 소오스 팔로워 트랜지스터들을 포함할 수 있다. 트랜지스터들은 광전 변환부들(PD)에서 형성된 빛들을 전송하여, 전기적 신호를 발생시킬 수 있다.
소자 분리 영역(110)이 기판(100) 내에서 제2 면(100b)에 인접하여 제공될 수 있다. 소자 분리 영역(110)은 제1 도전형의 불순물로 도핑된 영역일 수 있다. 소자 분리 영역(110)의 제1 도전형의 불순물의 농도는 기판(100) 내의 제1 도전형의 불순물 농도보다 높을 수 있다. 소자 분리 영역(110)은 앞서 설명한 트랜지스터들(예를 들어, 전송트랜지스터들, 리셋 트랜지스터들, 선택 트랜지스터들 및 소오스 팔로워 트랜지스터들)의 활성 영역들을 정의할 수 있다.
배선층(200)이 기판(100)의 제2 면(100b) 상에 배치될 수 있다. 배선층(200)은 층간 절연막(210) 및 배선 구조체(220)를 포함할 수 있다. 층간 절연막(210)은 기판(100)의 제2 면(100b)을 덮을 수 있다. 층간 절연막(210)은 단일층 또는 다중층으로 형성될 수 있다. 층간 절연막(210)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, 및 다공성 저유전막 중 선택되는 적어도 하나의 막을 포함할 수 있다. 배선 구조체(220)는 층간 절연막(210) 내에 제공될 수 있다. 배선 구조체(220)는 배선 패턴들 및 비아 패턴들을 포함할 수 있다. 배선 구조체(220)는 기판(100)의 제2 면(100b) 상의 트랜지스터들과 전기적으로 연결될 수 있다.
패시베이션막(290)이 배선층(200)의 하면 상에 더 제공될 수 있다. 패시베이션막(290)은 예를 들면 실리콘 질화물이나 폴리이미드로 형성될 수 있다.
소자 분리 패턴(300)이 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 및 기판(100) 내에 제공되며, 픽셀 영역들(PX)을 정의할 수 있다. 소자 분리 패턴(300)은 깊은 소자 분리(Deep Trench Isolation) 막일 수 있다. 소자 분리 패턴(300)은 기판(100)의 제1 면(100a)으로부터 리세스된 트렌치(130) 내에 제공될 수 있다. 트렌치(130)는 기판(100) 내에서 픽셀 영역들(PX) 사이에 제공될 수 있다. 소자 분리 패턴(300)에 의해 기판(100)의 픽셀 영역들(PX)이 서로 물리적 및 전기적으로 분리될 수 있다. 예를 들어, 광전 변환부들(PD)은 상기 소자 분리 패턴(300)에 의해 서로 전기적으로 분리될 수 있다. 소자 분리 패턴(300)은 기판(100)보다 굴절률이 낮을 수 있다. 소자 분리 패턴(300)은 소자 분리 영역(110)의 적어도 일부와 평면적 관점에서 중첩될 수 있다. 예를 들어, 소자 분리 패턴(300)의 바닥면은 소자 분리 영역(110) 내에 제공될 수 있다.
소자 분리 패턴(300)은 고정 전하막(310) 및 매립 절연막(320)을 포함할 수 있다. 고정 전하막(310)은 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 및 트렌치(130) 내에 제공되어, 기판(100)의 제1 면(100a) 및 트렌치(130)의 내벽을 콘포말하게 덮을 수 있다. 고정 전하막(310)은 기판(100)과 접할 수 있다. 고정 전하막(310)은 금속 산화막 또는 금속 불화막을 포함할 수 있고, 상기 금속은 예를 들어, 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 이트륨 및 란타노이드 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 금속 산화막 또는 금속 불화막은 화학양론비 보다 부족한 양의 산소 또는 불소를 포함할 수 있다. 일 예로, 고정 전하막(310)은 알루미늄 산화물 및/또는 하프늄 산화물을 포함할 수 있다. 고정 전하막(310)의 주변에 정공의 축적(hole accumulation)이 발생할 수 있다. 고정 전하막(310)에 의해 암전류의 발생 및 화이트 스팟(white spot)의 발생이 감소될 수 있다. 고정 전하막(310)은 기판(100)과 접할 수 있다.
매립 절연막(320)은 고정 전하막(310) 상에 제공되며, 트렌치(130)를 채울 수 있다. 매립 절연막(320)은 기판(100)의 제1 면(100a) 상의 고정 전하막(310)을 덮을 수 있다. 매립 절연막(320)은 실리콘 산화물 계열의 물질을 포함할 수 있다.
접착층(400)이 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 배치되어, 소자 분리 패턴(300)을 덮을 수 있다. 예를 들어, 접착층(400)은 매립 절연막(320)의 상면을 덮을 수 있다. 접착층(400)은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 접착층(400)은 예를 들어, 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 접착층(400)은 하부층일 수 있다.
차광 패턴(450)이 접착층(400) 상에 제공될 수 있다. 차광 패턴(450)은 트렌치(130)와 수직적으로 중첩될 수 있다. 두 구성 요소가 수직적으로 중첩된다는 것은 어느 하나의 구성 요소가 다른 하나의 구성 요소로부터 제2 방향(D2) 또는 제2 방향(D2)의 반대 방향에 배치되는 것을 의미할 수 있다. 차광 패턴(450)은 제1 내지 제3 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3) 내의 광전 변환부들(PD)과 수직적으로 중첩되지 않을 수 있다. 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 차광 패턴(450)은 광전 변환부(PD) 상으로 연장되어, 차광 패턴(450)의 일부는 제4 픽셀 영역(PX4) 내의 광전 변환부(PD)와 수직적으로 중첩될 수 있다. 도시된 바와 달리, 차광 패턴(450)은 제4 픽셀 영역(PX4) 내의 상기 광전 변환부(PD)와 수직적으로 중첩되지 않을 수 있다. 차광 패턴(450)은 텅스텐과 같은 금속을 포함할 수 있다. 배리어 패턴(미도시)이 접착층(400)과 차광 패턴(450) 사이에 더 제공될 수 있다. 배리어 패턴은 예를 들어, 실리콘 질화막을 포함할 수 있다.
컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)이 접착층(400) 상에 배치될 수 있다. 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 기판(100)의 픽셀 영역들(PX) 중 대응되는 것 상에 각각 배치될 수 있다. 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 서로 옆으로 이격 배치될 수 있다. 예를 들어, 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 제1 방향(D1) 또는 제1 방향(D1)과 반대 방향으로 이격될 수 있다. 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2), 및 제3 컬러 필터(CF3)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1)는 기판(100)의 제1 픽셀 영역(PX1) 상에 제공될 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1)는 제1 파장의 빛을 투과시킬 수 있다. 제1 픽셀 영역(PX1) 내의 광전 변환부(PD)는 제1 파장의 빛으로부터 전하를 생성할 수 있다. 제1 파장의 빛은 그린 컬러의 빛, 블루 컬러의 빛, 및 레드 컬러의 빛 중 어느 하나일 수 있다.
제2 컬러 필터(CF2)는 기판(100)의 제2 픽셀 영역(PX2) 상에 제공될 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제1 컬러 필터(CF1)와 옆으로 이격 배치될 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제2 파장의 빛을 투과시킬 수 있다. 제2 파장의 빛은 제1 파장과 다를 수 있다. 제2 파장의 빛은 그린 컬러의 빛, 블루 컬러의 빛, 및 레드 컬러의 빛 중에서 다른 하나일 수 있다. 제2 픽셀 영역(PX2) 내의 광전 변환부(PD)는 제2 파장의 빛으로부터 전하를 생성할 수 있다.
제3 컬러 필터(CF3)는 기판(100)의 제3 픽셀 영역(PX3) 상에 제공될 수 있다. 제3 컬러 필터(CF3)는 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2)와 옆으로 이격될 수 있다. 제3 컬러 필터(CF3)는 제1 파장 및 제2 파장과 다른 제3 파장의 빛을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 제3 컬러 필터(CF3)는 그린 컬러의 빛, 블루 컬러의 빛, 및 레드 컬러의 빛 중에서 나머지 하나일 수 있다. 제3 픽셀 영역(PX3) 내의 광전 변환부(PD)는 제3 파장의 빛으로부터 전하를 생성할 수 있다.
제1 컬러 필터(CF1)는 그린 필터, 블루 필터, 및 레드 필터 중에서 어느 하나이고, 제2 컬러 필터(CF2)는 그린 필터, 블루 필터, 및 레드 필터 중에서 다른 하나이고, 제3 컬러 필터(CF3)는 그린 필터, 블루 필터, 및 레드 필터 중에서 나머지 하나일 수 있다. 그러나, 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)을 투과하는 빛의 색은 이에 제한되지 않고 다양하게 변형될 수 있다.
제1 접착 패턴(510)이 접착층(400) 및 제1 컬러 필터(CF1) 사이에 개재될 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1)는 제1 접착 패턴(510)에 의해 접착층(400)과 이격될 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 제1 컬러 필터(CF1)와 차광 패턴(450) 사이로 더 연장될 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 도 1b 및 도 1c와 같이 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)와 이격될 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 폴리머와 같은 유기물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 접착 패턴(510)은 아크릴계 폴리머를 포함할 수 있다. 제1 접착 패턴(510)에 의해 제1 컬러 필터(CF1)가 접착층(400)에 양호하게 부착될 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 투명할 수 있다. 본 명세에서 투명하다는 것은 가시 광선의 빛을 투과시킨다는 것을 의미할 수 있다. 일 예로, 투명하다는 것은 가시 광선 전 영역의 빛에 대해서 90% 이상의 투과율을 가지는 것을 의미할 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 6Å 내지 100Å 의 두께를 가질 수 있다. 제1 접착 패턴(510)의 두께가 6Å 보다 작으면, 제1 접착 패턴(510)의 접착 특성이 저하될 수 있다. 제1 접착 패턴(510)의 두께가 100Å 보다 크면, 제1 접착 패턴(510)을 투과한 빛의 이미지 특성이 저하될 수 있다.
제2 접착 패턴(520)이 접착층(400) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 개재될 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제2 접착 패턴(520)에 의해 접착층(400)과 이격될 수 있다. 도 1b와 같이, 제2 접착 패턴(520)은 제2 컬러 필터(CF2) 및 차광 패턴(450) 사이에 개재되어, 차광 패턴(450)의 측벽 및 상면의 일부를 덮을 수 있다. 제1 픽셀 영역(PX1) 및 제2 픽셀 영역(PX2)이 이웃한 경우, 제2 접착 패턴(520)은 대응되는 제2 컬러 필터(CF2) 및 제1 컬러 필터(CF1) 사이로 더 연장될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 제1 컬러 필터(CF1)와 접촉할 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 제1 컬러 필터(CF1)와 이격되고, 직접 접촉하지 않을 수 있다. 도 1c와 같이 제2 픽셀 영역(PX2)이 제3 픽셀 영역(PX3)과 이웃하더라도, 제2 접착 패턴(520)은 제2 컬러 필터(CF2)와 제3 컬러 필터(CF3) 사이로 연장되지 않을 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 제3 컬러 필터(CF3)와 이격될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 아크릴계 폴리머와 같은 유기물을 포함할 수 있다. 제2 접착 패턴(520)에 의해 제2 컬러 필터(CF2)가 접착층(400)에 양호하게 부착될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 6Å 내지 100Å의 두께를 가져, 향상된 접착 특성 및 투과 특성을 나타낼 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 투명할 수 있다.
제3 접착 패턴(530)이 접착층(400) 및 제3 컬러 필터(CF3) 사이에 개재될 수 있다. 제3 컬러 필터(CF3)는 제3 접착 패턴(530)에 의해 접착층(400)과 이격될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 제3 컬러 필터(CF3)와 차광 패턴(450) 사이에 개재될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)에 의해 제3 컬러 필터(CF3)가 접착층(400) 및 차광 패턴(450)에 양호하게 부착될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 아크릴계 폴리머와 같은 유기물을 포함할 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 투명할 수 있다. 도 1c와 같이, 서로 이웃한 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)에서, 제3 접착 패턴(530)은 제2 컬러 필터(CF2)와 제3 컬러 필터(CF3) 사이로 연장되어, 제2 컬러 필터(CF2)와 접촉할 수 있다. 제3 접착 패턴(530)에 의해 제3 컬러 필터(CF3)는 제2 컬러 필터(CF2)와 이격될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 제1 컬러 필터(CF1)와 제3 컬러 필터(CF3) 사이로 연장되어, 제1 컬러 필터(CF1)와 접촉할 수 있다. 제3 접착 패턴(530)에 의해 제3 컬러 필터(CF3)는 제1 컬러 필터(CF1)와 이격될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 6Å 내지 100 Å의 두께를 가질 수 있다.
제1 내지 제3 접착 패턴들(510, 520, 530)은 무기물을 포함하지 않을 수 있다. 상기 무기물은 실리콘계 물질을 포함할 수 있다. 접착 패턴들(510, 520, 530)이 무기물을 포함하는 경우, 상기 무기물은 아크릴계 폴리머와 반응하여, 접착 패턴들(510, 520, 530)의 특성이 저하될 수 있다.
컬러 필터들(CF1, CF2, CF3) 중 어느 것도 제4 픽셀 영역(PX4) 상에 제공되지 않을 수 있다. 제1 내지 제3 접착 패턴들(510, 520, 530) 중 어느 것도 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 접착층(400) 상에 제공되지 않을 수 있다. 인접한 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 중 어느 두 개의 측면들 사이에 갭 영역(590)이 제공될 수 있다. 예를 들어, 도 1d와 같이 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 갭 영역(590)이 제공될 수 있다. 갭 영역(590)은 접착층(400)의 상면(400a), 제1 컬러 필터(CF1)의 측면(CF1c), 및 제2 컬러 필터(CF2)의 측면(CF2c)을 노출시킬 수 있다. 갭 영역(590)은 차광 패턴(450)을 더 노출시킬 수 있다. 도시된 바와 달리, 갭 영역(590)은 제1 컬러 필터(CF1)와 제3 컬러 필터(CF3) 사이 또는 제2 컬러 필터(CF2)와 제3 컬러 필터(CF3) 사이에 제공될 수 있다.
마이크로렌즈층(600)이 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들(CF1a, CF2a, CF3a) 상에 배치될 수 있다. 마이크로렌즈층(600)은 포토레지스트 물질 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈층(600)은 갭필 부분(610), 평탄화 부분(620), 및 복수의 렌즈 부분들(630)을 가질 수 있다.
갭필 부분(610)은 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이의 갭 영역(590)에 제공될 수 있다. 도 1d와 같이, 갭필 부분(610)은 제1 컬러 필터(CF1)의 측면(CF1c), 제2 컬러 필터(CF2)의 측면(CF2c), 및 접착층(400)의 상면(400a)과 직접 접촉할 수 있다. 도 1a와 같이 갭필 부분(610)은 기판(100)의 제4 픽셀 영역(PX4)의 광전 변환부(PD) 상에 제공되며, 평면적 관점에서 제4 픽셀 영역(PX4)의 광전 변환부(PD)와 중첩될 수 있다. 마이크로렌즈층(600)은 가시광선 영역의 빛을 투과시켜, 투명할 수 있다. 예를 들어, 마이크로렌즈층(600)은 가시광선 영역의 빛에 대해 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 가시 광선 영역의 빛은 380nm 내지 770nm의 파장을 가질 수 있다. 이에 따라, 마이크로렌즈층(600)의 갭필 부분(610)은 화이트 컬러 필터로 기능할 수 있다. 가시광선 전 영역의 빛은 갭필 부분(610)을 투과하여, 제4 픽셀 영역(PX4)의 광전 변환부(PD)에 입사될 수 있다. 제4 픽셀 영역(PX4)의 광전 변환부(PD)는 상기 가시광선 전 영역의 빛에 해당하는 광전 신호를 출력할 수 있다. 갭필 부분(610)은 그 내부에 보이드(void)와 같은 결합을 가지지 않을 수 있다. 이에 따라, 제4 픽셀 영역(PX4)의 광전 변환부(PD)에서 출력되는 광전 신호의 신뢰성이 향상될 수 있다. 제4 픽셀 영역(PX4)은 초점 검출 픽셀일 수 있다. 여기에서, 초점 검출용 픽셀은 픽셀 영역들(PX)에서 출력된 이미지의 초점을 보정하는 기능을 수행하되, 피사체의 이미지를 출력하지 않는 픽셀일 수 있다. 예를 들어, 광전 변환부들(PD)은 평면적 관점에서 서로 이격 배치되어, 광전 변환부들(PD)에 입사되는 빛들은 서로 다른 위상들을 가질 수 있다. 광전 변환부들(PD)에서 획득된 이미지의 위상차를 비교하여, 촬상된 이미지의 초점이 보정될 수 있다. 구체적으로, 제4 픽셀 영역(PX4)에서 출력된 광전 신호와 제1 픽셀 영역(PX1)에서 출력된 광전 신호를 비교하여, 제1 픽셀 영역(PX1)에서 출력된 이미지의 초점이 보정될 수 있다. 마찬가지로, 제2 및 제3 픽셀 영역들(PX2, PX3)에서 출력된 이미지들의 초점이 보정될 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(1)는 피사체의 3차원적 정보(3D depth information)을 얻을 수 있다.
마이크로렌즈층(600)의 평탄화 부분(620)은 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들(CF1a, CF2a, CF3a) 및 갭필 부분(610) 상에 제공될 수 있다. 평탄화 부분(620)은 갭필 부분(610) 및 렌즈 부분들(630)과 일체로 형성되며, 경계면 없이 연결될 수 있다. 평탄화 부분(620)은 갭필 부분(610) 및 렌즈 부분들(630)과 동일한 물질을 포함할 수 있다.
렌즈 부분들(630)은 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 상에 각각 제공될 수 있다. 렌즈 부분들(630)은 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2), 제3 컬러 필터(CF3), 및 갭필 부분(630)과 평면적 관점에서 각각 중첩될 수 있다. 예를 들어, 렌즈 부분들(630)은 제1 컬러 필터(CF1)와 중첩되는 렌즈 부분(630), 제2 컬러 필터(CF2)와 중첩되는 렌즈 부분(630), 제3 컬러 필터(CF3)와 중첩되는 렌즈 부분(630), 및 갭필 부분(630)과 중첩되는 렌즈 부분(630)을 포함할 수 있다. 렌즈 부분들(630) 각각은 반구형의 형상을 가질 수 있다.
실시예들에 따르면, 마이크로렌즈층(600)이 갭필 부분(610)을 포함하여, 별도의 제4 컬러 필터의 형성 공정이 생략될 수 있다. 제4 컬러 필터는 화이트 컬러 필터일 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(1)의 형성 공정이 간소화될 수 있다.
제4 컬러 필터가 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이의 갭 영역(590)에 제공되는 경우, 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들(CF1a, CF2a, CF3a) 중 적어도 하나 및 제4 컬러 필터의 상면 사이에 레벨 차이가 발생할 수 있다. 이 경우, 줄무늬(Striation) 불량이 발생하여, 이미지 센서(1)의 이미지 특성이 저하될 수 있다. 실시예들에 따르면, 제4 컬러 필터가 생략되고, 마이크로렌즈층(600)이 갭필 부분(610)을 포함하므로, 이미지 센서(1)는 향상된 이미지 특성을 나타낼 수 있다.
실시예들에 따르면, 제1 컬러 필터(CF1)는 복수로 제공되며, 제1 컬러 필터들(CF1)의 상면들(CF1a)은 서로 동일 또는 유사한 레벨에 제공될 수 있다. 마찬가지로, 복수의 제2 컬러 필터들(CF2)의 상면들(CF2a)은 서로 동일 또는 유사한 레벨에 제공될 수 있다. 복수의 제3 컬러 필터들(CF3)의 상면들(CF3a)은 서로 동일 또는 유사한 레벨에 제공될 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(1)는 더욱 향상된 이미지 특성을 나타낼 수 있다.
도시된 바와 달리, 이미지 센서(1)는 제5 컬러 필터를 더 포함하고, 상기 제5 컬러 필터는 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3) 및 갭필 부분(610)과 다른 파장의 빛을 투과시킬 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서(1)가 적외선을 감지하는 이미지 센서(1)인 경우, 제5 컬러 필터는 적외선 필터일 수 있다.
이하, 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명한다.
도 2a 내지 도 2m은 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 2a를 참조하면, 픽셀 영역들(PX)을 갖는 기판(100)이 준비될 수 있다. 기판(100)은 웨이퍼 레벨의 기판일 수 있다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼가 기판(100)으로 사용될 수 있다. 기판(100)은 제1 도전형의 불순물로 도핑될 수 있다. 제2 도전형의 불순물을 기판(100) 내에 주입하여 광전 변환부들(PD)이 형성될 수 있다. 기판(100)의 제2 면(100b) 상에 제1 도전형의 불순물을 주입하여, 소자 분리 영역(110)이 형성될 수 있다. 트랜지스터들(미도시)이 기판(100)의 제2 면(100b) 상에 형성될 수 있다. 층간 절연막(210) 및 배선 구조체(220)을 기판(100)의 제2 면(100b) 상에 형성하여, 배선층(200)이 제조될 수 있다. 패시베이션막(290)이 배선층(200)의 하면 상에 더 형성될 수 있다.
기판(100)의 제1 면(100a) 상에 그라인딩(grinding) 공정을 수행하여, 기판(100)이 박형화될 수 있다. 박형화된 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 식각 공정이 진행되어, 트렌치(130)를 형성할 수 있다. 트렌치(130)는 기판(100)의 제1 면(100a)으로부터 제2 면(100b)을 향하여 연장될 수 있다. 트렌치(130)는 깊은 트렌치일 수 있다. 트렌치(130)는 소자 분리 영역(110)과 수직적으로 중첩될 수 있다. 트렌치(130)의 바닥면은 소자 분리 영역(110)을 노출시킬 수 있다.
도 2b를 참조하면, 소자 분리 패턴(300) 및 접착층(400)이 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 형성될 수 있다. 소자 분리 패턴(300)은 고정 전하막(310) 및 매립 절연막(320)을 포함할 수 있다. 실시예들에 따르면, 금속 산화물 또는 금속 불화물을 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 및 트렌치(130)의 내벽 상에 콘포말하게 도포하여, 고정 전하막(310)을 형성할 수 있다. 매립 절연막(320)이 고정 전하막(310) 상에 형성되어, 트렌치(130)를 채울 수 있다. 매립 절연막(320)은 기판(100)의 제1 면(100a) 상의 고정 전하막(310) 상으로 연장될 수 있다.
접착층(400)이 소자 분리 패턴(300) 상에 형성되어, 매립 절연막(320)의 상면을 덮을 수 있다. 접착층(400)은 앞서 설명한 알루미늄 산화물과 같은 금속 산화물을 포함할 수 있다.
차광 패턴(450)이 접착층(400) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 차광막이 접착층(400) 상에 형성되어, 접착층(400)을 덮을 수 있다. 차광막이 패터닝되어, 차광 패턴(450)을 형성할 수 있다. 차광 패턴(450)은 소자 분리 패턴(300)과 수직적으로 중첩되고, 접착층(400)을 노출시킬 수 있다.
도 2c를 참조하면, 제1 접착 패턴(510)이 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 형성되어, 접착층(400) 및 차광 패턴(450)을 덮을 수 있다. 예를 들어, 제1 접착 패턴(510)은 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 상의 접착층(400)의 상면, 및 차광 패턴(450)의 상면과 측면을 콘포말하게 덮을 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 금속 산화물을 사용한 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다. 상기 코팅 공정은 스핀 고팅 공정일 수 있다.
제1 컬러 필터층(CFL1)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 상에 형성되어, 제1 접착 패턴(510)을 덮을 수 있다. 제1 컬러 필터층(CFL1)은 스핀 코팅과 같은 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다. 제1 컬러 필터층(CFL1)은 제1 파장의 빛을 투과시키는 제1 컬러 필터(CF1) 물질을 포함할 수 있다.
도 2d를 참조하면, 제1 컬러 필터층(CFL1)이 패터닝되어, 제1 컬러 필터(CF1)가 기판(100)의 제1 픽셀 영역(PX1) 상에 형성될 수 있다. 제1 컬러 필터층(CFL1)의 패터닝은 노광 및 현상 공정에 의해 수행될 수 있다. 제1 컬러 필터층(CFL1)의 패터닝은 기판(100)의 제2 내지 제4 픽셀 영역들(PX2, PX3, PX4) 상의 제1 컬러 필터층(CFL1)을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 컬러 필터(CF1)가 기판(100)의 제1 픽셀 영역(PX1)의 접착층(400) 상에 국소화될 수 있다. 제1 컬러 필터층(CFL1)의 패터닝 공정에서 제1 잔여물들(810)이 기판(100)의 제2 내지 제4 픽셀 영역들(PX2, PX3, PX4)의 제1 접착 패턴(510) 상에 남아 있을 수 있다. 제1 잔여물들(810)은 제1 컬러 필터층(CFL1)의 잔여물들을 포함할 수 있다.
도 2d 및 도 2e를 차례로 참조하면, 제1 식각 공정이 제1 컬러 필터(CF1) 및 제1 접착 패턴(510) 상에 수행될 수 있다. 제1 식각 공정은 건식 식각 공정일 수 있다. 제1 식각 공정은 CF4, O2, 및/또는 O3와 같은 가스를 식각 가스로 사용한 플라즈마 식각 공정일 수 있다. 제1 식각 공정에서, 제1 접착 패턴(510)의 식각비는 제1 컬러 필터(CF1)의 식각비보다 클 수 있다.
제1 식각 공정에 의해 제1 잔여물들(810)이 제거될 수 있다. 제1 식각 공정에 의해 제2 내지 제4 픽셀 영역들(PX2, PX3, PX4) 상의 제1 접착 패턴(510)이 제거되어, 제2 내지 제4 픽셀 영역들(PX2, PX3, PX4) 상의 접착층(400) 및 차광 패턴(450)이 노출될 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 제1 식각 공정 동안 제2 내지 제4 픽셀 영역들(PX2, PX3, PX4) 상의 접착층(400)이 과도하게 손상되는 것을 방지할 수 있다. 제1 식각 공정에 의해 제1 컬러 필터(CF1)의 높이가 감소할 수 있다.
기판(100)의 제1 픽셀 영역(PX1) 상의 제1 접착 패턴(510)은 제1 컬러 필터(CF1)에 의해 제1 식각 공정에 의해 노출되지 않을 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 접착층(400) 및 제1 컬러 필터(CF1) 사이에 남아있을 수 있다.
도 2f를 참조하면, 제2 접착 패턴(520)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 제1 면(100a) 상에 형성될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 제2 내지 제4 픽셀 영역들(PX2, PX3, PX4) 상의 접착층(400) 및 차광 패턴(450)을 콘포말하게 덮고, 제1 컬러 필터(CF1)의 측면(CF1c) 및 상면(CF1a) 상으로 연장될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 제1 접착 패턴(510)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 스핀 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다.
제2 컬러 필터층(CFL2)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 제1 면(100a) 상에 형성되어, 제2 접착 패턴(520)을 덮을 수 있다. 제2 컬러 필터층(CFL2)은 예를 들어, 스핀 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 2g를 참조하면, 제2 컬러 필터층(CFL2)이 패터닝되어, 제2 컬러 필터(CF2)가 기판(100)의 제2 픽셀 영역(PX2) 상에 형성될 수 있다. 제2 컬러 필터층(CFL2)의 패터닝은 노광 및 현상 공정에 의해 수행될 수 있다. 제2 컬러 필터층(CFL2)의 패터닝은 기판(100)의 제1 픽셀 영역(PX1), 제3 픽셀 영역(PX3), 및 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 제2 컬러 필터층(CFL2)을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제1 픽셀 영역(PX1), 제3 픽셀 영역(PX3), 및 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 접착층(400)이 노출될 수 있다. 제2 컬러 필터(CF2)는 기판(100)의 제2 픽셀 영역(PX2)의 제2 접착 패턴(520) 상에 국소화될 수 있다. 상기 패터닝 공정 후, 제2 잔여물들(820)이 제2 접착 패턴(520) 상에 남아있을 수 있다. 제2 잔여물들(820)은 제2 컬러 필터층(CFL2)의 잔여물들을 포함할 수 있다.
도 2g 및 도 2h를 차례로 참조하면, 제2 식각 공정이 제2 접착 패턴(520) 상에 수행될 수 있다. 제2 식각 공정은 CF4, O2, 및/또는 O3와 같은 가스를 식각 가스로 사용한 건식 플라즈마 식각 공정일 수 있다. 제2 식각 공정에서, 제2 접착 패턴(520)의 식각비는 제1 컬러 필터(CF1)의 식각비 및 제2 컬러 필터(CF2)의 식각비보다 클 수 있다. 제2 식각 공정에 의해 제2 잔여물들(820) 및 노출된 제2 접착 패턴(520)이 제거될 수 있다. 이에 따라, 제3 및 제4 픽셀 영역들(PX3, PX4) 상의 접착층(400) 및 차광 패턴(450)이 노출되고, 제1 컬러 필터(CF1)가 노출될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 제3 및 제4 픽셀 영역들(PX3, PX4) 상의 접착층(400)이 제2 식각 공정에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있다. 제2 식각 공정 동안, 제2 컬러 필터(CF2)의 높이가 감소할 수 있다.
제2 접착 패턴(520)은 접착층(400)과 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 남아 있을 수 있다. 제1 및 제2 픽셀 영역들(PX1, PX2)이 이웃한 경우, 제2 접착 패턴(520)은 제1 컬러 필터(CF1)와 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 남을 수 있다.
도 2i를 참조하면, 제3 접착 패턴(530)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 제1 면(100a) 상에 형성될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2), 그리고 제3 및 제4 픽셀 영역들(PX3, PX4) 상의 접착층(400) 및 차광 패턴(450)을 콘포말하게 덮을 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 제1 접착 패턴(510)과 동일한 물질로 형성될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 스핀 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다.
제3 컬러 필터층(CFL3)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 제1 면(100a) 상에 형성되어, 제3 접착 패턴(530)을 덮을 수 있다. 제3 컬러 필터층(CFL3)은 스핀 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다.
도 2j를 참조하면, 제3 컬러 필터층(CFL3)이 패터닝되어, 제3 컬러 필터(CF3)가 기판(100)의 제3 픽셀 영역(PX3) 상에 형성될 수 있다. 제3 컬러 필터층(CFL3)의 패터닝은 노광 및 현상 공정에 의해 수행될 수 있다. 제3 컬러 필터층(CFL3)의 패터닝은 기판(100)의 제1 픽셀 영역(PX1), 제2 픽셀 영역(PX2), 및 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 제2 컬러 필터층(CFL2)을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 이에 따라, 제3 컬러 필터(CF3)가 기판(100)의 제3 픽셀 영역(PX3)의 제3 접착 패턴(530) 상에 국소화될 수 있다. 제1 픽셀 영역(PX1), 제2 픽셀 영역(PX2), 및 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 제2 접착 패턴(520)이 노출될 수 있다. 상기 패터닝 공정 후, 제3 잔여물들(830)이 제2 접착 패턴(520) 상에 남아있을 수 있다. 제3 잔여물들(830)은 제3 컬러 필터층(CFL3)의 잔여물들을 포함할 수 있다.
도 2j 및 도 2k를 차례로 참조하면, 제3 식각 공정이 제3 접착 패턴(530) 상에 수행될 수 있다. 제3 식각 공정은 CF4, O2, 및/또는 O3와 같은 가스를 식각 가스로 사용한 건식 플라즈마 식각 공정일 수 있다. 제3 식각 공정에서, 제3 접착 패턴(530)의 식각비는 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 식각비보다 낮을 수 있다.
제3 식각 공정에 의해 제3 잔여물들(830) 및 노출된 제3 접착 패턴(530)이 제거될 수 있다. 이에 따라, 제1 컬러 필터(CF1)의 상면 및 제2 컬러 필터(CF2)의 상면이 노출되고, 제4 픽셀 영역(PX4)의 접착층(400) 및 차광 패턴(450)이 노출될 수 있다. 갭 영역(590)이 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 형성될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 제3 식각 공정에 의한 접착층(400)의 손상을 방지할 수 있다. 제3 식각 공정 동안, 제3 컬러 필터(CF3)의 높이가 감소할 수 있다. 제3 식각 공정 후, 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들은 서로 실질적으로 동일한 레벨에 제공될 수 있다. 이에 따라, 줄무늬(Striation) 불량이 감소될 수 있다.
제3 접착 패턴(530)은 접착층(400)과 제3 컬러 필터(CF3) 사이, 제2 및 제3 컬러 필터들(CF2, CF3) 사이, 및 제1 및 제3 컬러 필터들(CF1, CF3) 사이에 남아있을 수 있다. 예를 들어, 제3 접착 패턴(530)은 제3 컬러 필터(CF3)의 하면 상에 제공될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 제3 컬러 필터(CF3)의 측면 상으로 연장되어, 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 중 적어도 하나와 접촉할 수 있다.
도 2l를 참조하면, 예비 렌즈층(601)이 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 형성되어, 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들을 덮을 수 있다. 예비 렌즈층(601)은 포토레지스트 물질 또는 열경화성 수지를 사용한 스핀 코팅 공정에 의해 형성될 수 있다. 예비 렌즈층(601)은 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이의 갭 영역(590)으로 연장되어, 갭 영역(590)을 채울 수 있다. 이에 따라, 갭필 부분(610)이 제1 컬러 필터(CF1)의 측면 및 제2 컬러 필터(CF2)의 측면 사이에 형성될 수 있다. 갭필 부분(610)은 기판(100)의 제4 픽셀 영역(PX4) 상에서 접착층(400) 및 차광 패턴(450)과 직접 접촉할 수 있다. 갭필 부분(610)이 형성되므로, 별도의 제4 컬러 필터의 제조 공정이 생략될 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서의 제조가 간소화될 수 있다. 제4 컬러 필터가 별도로 형성되는 경우, 제4 컬러 필터의 패터닝을 위한 노광 및 현상 공정이 수행될 수 있다. 이 때, 노광량이 충분하지 않으면, 제4 컬러 필터 내에 보이드(void)와 같은 결합이 형성될 수 있다. 실시예들에 따르면, 예비 렌즈층(601)의 형성 과정에서 별도의 노광 및 현상 공정은 수행되지 않을 수 있다. 이에 따라, 갭필 부분(610) 내에 보이드와 같은 결합이 제공되지 않을 수 있다.
예비 렌즈층(601)의 두께(T)가 1.8μm보다 작으면, 예비 렌즈층(601)의 상면이 과도하게 굴곡질 수 있다. 예를 들어, 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 예비 렌즈층(601)의 상면은 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들 상의 예비 렌즈층(601)의 상면보다 과도하게 낮은 레벨에 제공될 수 있다. 예비 렌즈층(601)의 두께(T)가 3.5μm 보다 두꺼우면, 이미지 센서가 소형화되기 어려울 수 있다. 실시예들에 따르면, 예비 렌즈층(601)의 두께(T)는 1.8μm 내지 3.5 μm 일 수 있다. 여기에서. 예비 렌즈층(601)의 두께(T)는 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들 및 예비 렌즈층(601)의 상면 사이의 평균 간격을 의미할 수 있다
예비 렌즈층(601)이 200℃ 내지 300℃에서 열처리될 수 있다. 예비 렌즈층(601)의 상면이 일부 굴곡지더라도, 상기 열처리 공정 동안 예비 렌즈층(601)은 유동성을 가져, 흐를 수 있다. 열처리 공정 후 예비 렌즈층(601)의 상면은 열처리 공정 전 예비 렌즈층(601)의 상면보다 더 편평할 수 있다. 열처리 공정 후, 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 상의 예비 렌즈층(601)의 상면들은 서로 실질적으로 동일한 레벨에 제공될 수 있다.
도 2m을 참조하면, 희생 렌즈 패턴들(730)이 예비 렌즈층(601) 상에 형성될 수 있다. 희생 렌즈 패턴들(730)은 기판(100)의 픽셀 영역들(PX)과 각각 대응되는 위치들에 형성될 수 있다. 희생 렌즈 패턴들(730)의 형성은 희생층을 예비 렌즈층(601) 상에 형성하는 것, 상기 희생층을 패터닝하여 희생 패턴들을 형성하는 것, 및 상기 희생 패턴들을 리플로우시키는 것을 포함할 수 있다. 상기 희생 패턴들이 리플로우되어, 희생 렌즈 패턴들(730)을 형성할 수 있다. 희생 렌즈 패턴들(730) 각각은 반구형일 수 있다.
도 2m 및 도 1a를 차례로 참조하면, 식각 공정이 희생 렌즈 패턴들(730) 상에 수행되어, 마이크로렌즈층(600)이 형성될 수 있다. 상기 식각 공정에 의해 희생 렌즈 패턴들(730)의 형상이 예비 렌즈층(601) 상에 전사될 수 있다. 상기 식각 공정은 희생 렌즈 패턴들(730)의 제거가 완료될 때가지 수행될 수 있다. 이에 따라, 마이크로렌즈층(600)의 렌즈 부분들(630)이 형성될 수 있고, 렌즈 부분들(630)은 희생 렌즈 패턴들(730)과 대응되는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 렌즈 부분들(630) 각각은 반구형을 가질 수 있다.
이 후, 도시하지는 않았지만, 쏘잉(sawing) 공정이 마이크로렌즈층(600), 소자 분리 패턴(300), 기판(100), 및 배선층(200) 상에 더 수행될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 레벨의 기판(100)이 칩 레벨의 기판들(100)로 분리될 수 있다. 상기 쏘잉 공정에 의해 접착 패턴들(510, 520, 530) 및 접착층(400)이 함께 쏘잉될 수 있다. 이에 따라, 도 1a 내지 도 1d에서 설명한 이미지 센서(1)의 제조가 완성될 수 있다.
도 2n은 실시예에 따른 마이크로렌즈층의 제조 과정을 설명하기 위한 도면이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 2n을 참조하면, 기판(100), 배선층(200), 소자 분리 패턴(300), 접착층(400), 차광 패턴(450), 제1 내지 제3 접착 패턴들(510, 520, 530), 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3), 예비 렌즈층(601), 및 희생 렌즈 패턴들(730)이 앞서 도 2a 내지 도 2m에서 설명한 바와 실질적으로 동일한 방법에 의해 형성될 수 있다. 다만, 제4 접착 패턴(540)이 예비 렌즈층(601) 및 희생 렌즈 패턴들(730) 사이에 더 형성될 수 있다. 예를 들어, 제4 접착 패턴(540)이 예비 렌즈층(601)의 상면 상에 형성되고, 희생 렌즈 패턴들(730)이 제4 접착 패턴(540) 상에 형성될 수 있다. 희생 렌즈 패턴들(730)은 제4 접착 패턴(540)에 의해 예비 렌즈층(601)에 양호하게 부착될 수 있다. 제4 접착 패턴(540)은 아크릴계 폴리머와 같은 유기물을 포함할 수 있다.
식각 공정이 희생 렌즈 패턴들(730) 상에 수행되어, 도 1a의 마이크로렌즈층(600)을 형성할 수 있다. 상기 식각 공정은 희생 렌즈 패턴들(730) 및 제4 접착 패턴(540)의 제거가 완료될 때까지 수행될 수 있다. 이에 따라, 도 1a 내지 도 1d에서 설명한 이미지 센서(1)의 제조가 완성될 수 있다.
도 3a는 실시예들에 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다. 도 3b는 도 3a의 B'영역을 확대 도시하였다. 도 3c는 도 3a의 C'영역을 확대 도시하였다. 도 3d는 도 3a의 D'영역을 확대 도시하였다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 3a 내지 도 3d를 참조하면, 이미지 센서(2)는 기판(100), 배선층(200), 소자 분리 패턴(300), 접착층(400), 차광 패턴(450), 제1 내지 제3 접착 패턴들(510, 520, 530), 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3), 및 마이크로렌즈층(600)에 더하여, 평탄층(700)을 포함할 수 있다. 평탄층(700)은 하부층일 수 있다.
평탄층(700)은 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 제1 면(100a) 상에 제공되어, 접착층(400) 및 차광 패턴(450)을 덮을 수 있다. 평탄층(700)은 가시광선 영역의 빛을 투과시켜, 투명할 수 있다. 예를 들어, 평탄층(700)은 가시광선 영역의 빛에 대해 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 평탄층(700)은 포토레지스트 물질 또는 열경화성 수지를 포함할 수 있다. 평탄층(700)은 예를 들어, 마이크로렌즈층(600)과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 평탄층(700)의 상면은 실질적으로 편평할 수 있다. 예를 들어, 평탄층(700)의 상면은 하면보다 편평할 수 있고, 평탄층(700)의 하면은 단차를 가지고, 차광 패턴(450)의 상면 및 접착층(400)의 상면과 접촉할 수 있다.
컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 평탄층(700)의 상면 상에 제공될 수 있다. 평탄층(700)의 상면이 실질적으로 편평하므로, 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들(CF1a, CF2a, CF3a)이 실질적으로 동일하거나 유사한 레벨에 배치될 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(2)는 보다 향상된 이미지 특성을 가질 수 있다. 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 기판(100)의 제4 픽셀 영역(PX4)의 평탄층(700) 상에 제공되지 않을 수 있다. 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 갭 영역(590)이 제공될 수 있다. 갭 영역(590)은 평탄층(700)의 상면(700a)을 노출시킬 수 있다.
제1 접착 패턴(510)은 평탄층(700)과 제1 컬러 필터(CF1) 사이에 개재될 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 제2 컬러 필터(CF2) 및 제3 컬러 필터(CF3)와 이격될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 평탄층(700)과 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 개재될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 도 3b와 같이 이웃한 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이로 더 연장되어, 제1 컬러 필터(CF1)와 접촉할 수 있다.
제3 접착 패턴(530)은 평탄층(700)과 제3 컬러 필터(CF3) 사이에 개재될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 도 3c와 같이 제1 컬러 필터(CF1)와 제3 컬러 필터(CF3) 사이로 더 연장되어, 제1 컬러 필터(CF1)와 접촉할 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 제2 컬러 필터(CF2)와 제3 컬러 필터(CF3) 사이로 더 연장되어, 제2 컬러 필터(CF2)와 접촉할 수 있다. 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)은 접착 패턴들(510, 520, 530)에 의해 평탄층(700)과 이격될 수 있다. 도 3a와 같이 제1 내지 제3 접착 패턴들(510, 520, 530)은 기판(100)의 제4 픽셀 영역(PX4)의 평탄층(700) 상에 제공되지 않을 수 있다.
마이크로렌즈층(600)이 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들(CF1a, CF2a, CF3a) 상에 배치될 수 있다. 도 3d와 같이 마이크로렌즈층(600)의 갭필 부분(610)은 제1 컬러 필터(CF1)의 측면(CF1c) 및 제2 컬러 필터(CF2)의 측면(CF2c) 사이에 제공될 수 있다. 마이크로렌즈층(600)의 갭필 부분(610)은 기판(100)의 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 평탄층(700)과 접촉할 수 있다. 갭필 부분(610)은 제4 픽셀 영역(PX4)의 광전 변환부(PD)와 중첩될 수 있다. 마이크로렌즈층(600)은 가시 광선 전 영역의 빛에 대해 90% 이상의 투과도를 가질 수 있다. 갭필 부분(610)은 화이트 컬러 필터로 기능할 수 있다.
광전 변환부들(PD), 소자 분리 영역(110), 배선층(200), 및 소자 분리 패턴(300)은 도 1a 내지 도 1d에서 설명한 바와 실질적으로 동일할 수 있다.
도 4a 내지 도 4g는 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 도면들이다. 이하, 앞서 설명한 바와 중복되는 내용은 생략한다.
도 4a를 참조하면, 기판(100) 내에 광전 변환부들(PD) 및 소자 분리 영역(110)이 형성될 수 있다. 기판(100)의 제2 면(100b) 상에 배선층(200) 및 패시베이션막(290)이 형성될 수 있다. 소자 분리 패턴(300), 접착층(400), 및 차광 패턴(450)이 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 형성될 수 있다.
평탄층(700)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 제1 면(100a) 상에 형성되어, 접착층(400) 및 차광 패턴(450)을 덮을 수 있다. 평탄층(700)이 200℃ 내지 300℃에서 열처리될 수 있다. 상기 열처리 동안, 평탄층(700)은 유동성을 가져, 흐를 수 있다. 이에 따라, 평탄층(700)의 상면이 보다 편평해질 수 있다.
제1 접착 패턴(510)이 평탄층(700)의 상면 상에 형성되고, 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)과 수직적으로 중첩될 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 6Å 내지 100 Å의 두께를 가질 수 있다.
제1 컬러 필터층(CFL1)이 제1 접착 패턴(510) 상에 형성될 수 있다. 제1 컬러 필터층(CFL1)은 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)과 수직적으로 중첩될 수 있다.
도 4b를 참조하면, 제1 컬러 필터층(CFL1)이 패터닝되어, 제2 내지 제4 픽셀 영역(PX2, PX3, PX4) 상의 제1 컬러 필터층(CFL1)을 제거할 수 있다. 이에 따라, 제1 컬러 필터(CF1)가 제1 픽셀 영역(PX1)의 제1 접착 패턴(510) 상에 형성될 수 있다. 상기 패터닝 공정 후, 제1 잔여물들(810)이 제2 내지 제4 픽셀 영역들(PX2, PX3, PX4)의 제1 접착 패턴(510) 상에 형성될 수 있다.
제1 식각 공정이 제1 컬러 필터(CF1) 및 제1 접착 패턴(510) 상에 수행될 수 있다. 제1 식각 공정은 도 2d 및 도 2e에서 설명한 제1 식각 공정과 실질적으로 동일한 방법에 의해 수행될 수 있다. 제1 식각 공정에 의해 제1 잔여물들(810) 및 제2 내지 제4 픽셀 영역들(PX2, PX3, PX4) 상의 제1 접착 패턴(510)이 점선으로 도시한 바와 같이 제거될 수 있다. 이에 따라, 제2 내지 제4 픽셀 영역들(PX2, PX3, PX4) 상의 평탄층(700)이 노출될 수 있다. 제1 식각 공정에 의해 제1 컬러 필터(CF1)의 높이가 감소할 수 있다. 제1 접착 패턴(510)은 평탄층(700) 및 제1 컬러 필터(CF1) 사이에 남아있을 수 있다.
도 4c를 참조하면, 제2 접착 패턴(520)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 제1 면(100a) 상에 형성될 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 제1 컬러 필터(CF1)의 상면과 측면 및 노출된 평탄층(700)을 콘포말하게 덮을 수 있다. 제2 컬러 필터층(CFL2)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 제1 면(100a) 상에 형성되어, 제2 접착 패턴(520)을 덮을 수 있다.
도 4d를 참조하면, 제2 컬러 필터층(CFL2)이 패터닝되어, 제2 컬러 필터(CF2)가 제2 픽셀 영역(PX2) 상에 형성될 수 있다. 제2 컬러 필터층(CFL2)의 패터닝에 의해 기판(100)의 제1 픽셀 영역(PX1), 제3 픽셀 영역(PX3), 및 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 제2 접착 패턴(520)이 노출될 수 있다. 상기 패터닝 공정 후, 제2 잔여물들(820)이 제2 접착 패턴(520) 상에 남아있을 수 있다.
제2 식각 공정이 제2 컬러 필터(CF2) 및 제2 접착 패턴(520) 상에 수행될 수 있다. 제2 식각 공정은 도 2g 및 도 2h에서 설명한 제2 식각 공정과 실질적으로 동일한 방법에 의해 수행될 수 있다. 제2 식각 공정에 의해 점선과 같이 제2 잔여물들(820) 및 제2 접착 패턴(520)이 제거될 수 있다. 이에 따라, 제1 컬러 필터(CF1)가 노출되고, 제3 및 제4 픽셀 영역들(PX3, PX4) 상의 평탄층(700)이 노출될 수 있다. 제2 식각 공정에서, 제2 컬러 필터(CF2)의 높이가 감소할 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 평탄층(700) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 남아있을 수 있다. 제1 픽셀 영역(PX1) 및 제2 픽셀 영역(PX2)이 이웃한 경우, 제2 접착 패턴(520)은 대응되는 제1 컬러 필터(CF1)와 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 더 남아있을 수 있다.
도 4e를 참조하면, 제3 접착 패턴(530)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 제1 면(100a) 상에 형성될 수 있다. 제3 접착 패턴(530)은 제1 컬러 필터(CF1)의 상면과 측면, 제2 컬러 필터(CF2)의 상면과 측면, 및 제3 및 제4 픽셀 영역들(PX3, PX4) 상의 접착층(400)을 콘포말하게 덮을 수 있다. 제3 컬러 필터층(CFL3)이 기판(100)의 제1 내지 제4 픽셀 영역들(PX1, PX2, PX3, PX4) 상에 형성되어, 제3 접착 패턴(530)을 덮을 수 있다.
도 4f를 참조하면, 제3 컬러 필터층(CFL3)이 패터닝되어, 제3 컬러 필터(CF3)가 기판(100)의 제3 픽셀 영역(PX3) 상에 형성될 수 있다. 제3 컬러 필터층(CFL3)의 패터닝에 의해 기판(100)의 제1 픽셀 영역(PX1), 제2 픽셀 영역(PX2), 및 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 제3 접착 패턴(530)이 노출될 수 있다. 상기 패터닝 공정 후, 제3 잔여물들(830)이 제3 접착 패턴(530) 상에 남아있을 수 있다.
제3 식각 공정이 제3 컬러 필터(CF3) 및 제3 접착 패턴(530) 상에 수행될 수 있다. 제3 식각 공정은 도 2j 및 도 2k에서 설명한 바와 실질적으로 동일한 방법에 의해 수행될 수 있다. 제3 식각 공정에 의해 제3 잔여물들(830) 및 노출된 제3 접착 패턴(530)이 점선과 같이 제거될 수 있다. 이에 따라, 제1 컬러 필터(CF1), 제2 컬러 필터(CF2) 및 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 평탄층(700)이 노출될 수 있다. 갭 영역(590)이 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이에 형성될 수 있다. 제3 식각 공정 동안, 제3 컬러 필터(CF3)의 높이가 감소할 수 있다.
제3 접착 패턴(530)은 접착층(400) 및 제3 컬러 필터(CF3) 사이에 남아있을 수 있다. 제2 접착 패턴(520)은 이웃한 제1 및 제3 컬러 필터들(CF1, CF3) 사이 그리고 이웃한 제2 및 제3 컬러 필터들(CF2, CF3) 사이에 더 남아 있을 수 있다.
도 4g를 참조하면, 예비 렌즈층(601)이 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 형성되어, 제1 내지 제3 컬러 필터들(CF1, CF2, CF3)의 상면들을 덮을 수 있다. 예비 렌즈층(601)은 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이로 연장되어, 제1 컬러 필터(CF1) 및 제2 컬러 필터(CF2) 사이의 갭 영역(590)을 채울 수 있다. 예비 렌즈층(601)은 기판(100)의 제4 픽셀 영역(PX4) 상의 평탄층(700)과 직접 접촉할 수 있다. 실시예들에 따르면, 예비 렌즈층(601)의 두께(T)는 1.8μm 내지 3.5 μm 일 수 있다.
예비 렌즈층(601)이 200℃ 내지 300℃에서 열처리될 수 있다. 예비 렌즈층(601)의 상면이 일부 굴곡지더라도, 상기 열처리 동안, 예비 렌즈층(601)은 유동성을 가져, 예비 렌즈층(601)의 상면이 보다 편평할 수 있다.
희생 렌즈 패턴들(730)이 예비 렌즈층(601) 상에 형성될 수 있다. 도시하지 않았으나, 희생 렌즈 패턴들(730) 및 예비 렌즈층(601) 사이에 도 2n에서 설명한 제4 접착 패턴(540)이 더 형성될 수 있다.
다시 도 3a를 참조하면, 식각 공정이 희생 렌즈 패턴들(730) 상에 수행되어, 마이크로렌즈층(600)이 형성될 수 있다. 상기 식각 공정은 희생 렌즈 패턴들(730)의 제거가 완료될 때가지 수행될 수 있다. 상기 식각 공정에 의해 희생 렌즈 패턴들(730)의 형상이 예비 렌즈층(601) 상에 전사되어, 렌즈 부분들(630)이 형성될 수 있다.
도시하지는 않았지만, 쏘잉(sawing) 공정이 마이크로렌즈층(600), 소자 분리 패턴(300), 기판(100) 및 배선층(200) 상에 더 수행될 수 있다. 이에 따라, 웨이퍼 레벨의 기판(100)이 칩 레벨의 기판들(100)로 분리될 수 있다. 지금까지 설명한 예들에 의해 이미지 센서(2)의 제조가 완료될 수 있다.
이상의 발명의 상세한 설명은 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다.

Claims (10)

  1. 픽셀 영역들을 갖는 기판;
    상기 기판 상에 제공된 하부층;
    상기 하부층 상에 제공되며, 제1 컬러 필터 및 상기 제1 컬러 필터와 옆으로 이격 배치된 제2 컬러 필터를 포함하는 컬러 필터들;
    상기 컬러 필터들의 상면들을 덮는 마이크로렌즈층;
    상기 제1 컬러 필터와 상기 하부층 사이에 배치되는 제1 접착 패턴; 및
    상기 제2 컬러 필터와 상기 하부층 사이에 배치되며, 상기 제1 접착 패턴과 이격 배치된 제2 접착 패턴;을 포함하고,
    상기 마이크로렌즈층은 상기 컬러 필터들 중 어느 두 컬러 필터들 사이로 연장되어, 상기 하부층과 접촉하고,
    상기 컬러 필터들은 상기 하부층과 이격되는 이미지 센서.

  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 마이크로렌즈층은 상기 두 컬러 필터들 사이에 제공된 갭필 부분을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 접착 패턴들은 상기 갭필 부분의 바닥면 상에 제공되지 않는 이미지 센서.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 기판 내에서 상기 픽셀 영역들에 광전 변환부들이 각각 제공되고,
    상기 갭필 부분은 상기 광전 변환부들 중 적어도 하나와 평면적 관점에서 중첩되는 이미지 센서.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 접착 패턴들은 아크릴계 폴리머를 포함하고,
    상기 하부층은 금속 산화물을 포함하는 이미지 센서.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 상에 제공된 차광 패턴을 더 포함하되,
    상기 하부층은 상기 차광 패턴을 덮는 이미지 센서.
  7. 기판;
    상기 기판 상의 제1 컬러 필터;
    상기 기판 및 상기 제1 컬러 필터 사이의 제1 접착 패턴;
    상기 기판 상에 제공되고, 제1 컬러 필터와 옆으로 이격 배치된 제2 컬러 필터;
    상기 제1 접착 패턴과 이격되며, 상기 기판 및 상기 제2 컬러 필터 사이의 제2 접착 패턴; 및
    상기 제1 컬러 필터의 상면 및 상기 제2 컬러 필터의 상면을 덮고, 갭필 부분을 포함하는 마이크로렌즈층을 포함하되,
    상기 갭필 부분은 상기 제1 접착 패턴과 상기 제2 접착 패턴 사이에 배치되며,
    상기 갭필 부분은 상기 제1 컬러 필터의 측면 및 상기 제2 컬러 필터의 측면 사이에 제공되고, 상기 갭필 부분의 바닥면 상에 상기 제1 및 제2 접착 패턴들이 제공되지 않는 이미지 센서.

  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 갭필 부분은 상기 제1 및 제2 접착 패턴들과 접촉하는 이미지 센서.
  10. 기판;
    상기 기판 상의 접착층;
    상기 기판 상의 차광 패턴;
    상기 접착층 상의 제1 컬러 필터;
    상기 접착층 상에 제공되고, 제1 컬러 필터와 옆으로 이격 배치된 제2 컬러 필터;
    상기 기판 및 상기 제1 컬러 필터 사이에 제공되는 제1 접착 패턴;
    상기 기판 및 상기 제2 컬러 필터 사이에 제공되며, 상기 제1 접착 패턴과 이격 배치된 제2 접착 패턴; 및
    상기 제1 컬러 필터의 상면 및 상기 제2 컬러 필터의 상면을 덮고, 갭필 부분을 포함하는 마이크로렌즈층을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 접착 패턴들은 상기 차광 패턴의 일부를 덮고,
    상기 갭필 부분은 상기 제1 컬러 필터의 측면 및 상기 제2 컬러 필터의 측면 사이에 제공되고, 상기 접착층과 접촉하는 이미지 센서.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6843146B2 (ja) * 2016-09-30 2021-03-17 富士フイルム株式会社 構造体、カラーフィルタ、固体撮像素子、画像表示装置、構造体の製造方法および有機物層形成用組成物
US11245823B2 (en) 2019-08-13 2022-02-08 Omnivision Technologies, Inc. Fully buried color filter array of image sensor
US20230012344A1 (en) * 2021-07-08 2023-01-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Image sensor and method of making

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012227478A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Panasonic Corp 固体撮像装置
US20160056193A1 (en) 2014-08-20 2016-02-25 Visera Technologies Company Limited Image sensing device and method for fabricating the same
US20180261639A1 (en) 2015-11-16 2018-09-13 Toppan Printing Co., Ltd. Method of producing solid-state imaging device, solid-state imaging device, method of producing color filter, and color filter

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7502058B2 (en) 2003-06-09 2009-03-10 Micron Technology, Inc. Imager with tuned color filter
KR100529671B1 (ko) 2003-10-02 2005-11-17 동부아남반도체 주식회사 이미지 센서 및 이의 제조 방법
KR20100078370A (ko) 2008-12-30 2010-07-08 주식회사 동부하이텍 이미지 센서 및 이의 제조 방법
JP5682174B2 (ja) * 2010-08-09 2015-03-11 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、並びに電子機器
JP2012074521A (ja) * 2010-09-28 2012-04-12 Sony Corp 固体撮像装置の製造方法、固体撮像装置、および電子機器
JP5736755B2 (ja) * 2010-12-09 2015-06-17 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
JP5810551B2 (ja) * 2011-02-25 2015-11-11 ソニー株式会社 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器
US8742525B2 (en) 2011-03-14 2014-06-03 Sony Corporation Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus
US10680022B2 (en) * 2013-12-12 2020-06-09 Sony Corporation Solid state imaging device, manufacturing method of the same, and electronic equipment
JP6233188B2 (ja) 2013-12-12 2017-11-22 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
KR102507207B1 (ko) * 2018-04-11 2023-03-09 에스케이하이닉스 주식회사 낮은 굴절률을 갖는 패싱 필터를 포함하는 이미지 센서

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012227478A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Panasonic Corp 固体撮像装置
US20160056193A1 (en) 2014-08-20 2016-02-25 Visera Technologies Company Limited Image sensing device and method for fabricating the same
US20180261639A1 (en) 2015-11-16 2018-09-13 Toppan Printing Co., Ltd. Method of producing solid-state imaging device, solid-state imaging device, method of producing color filter, and color filter

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