KR20020012877A - Method of Forming Micro Lens for Solid Image Pick up Device - Google Patents
Method of Forming Micro Lens for Solid Image Pick up Device Download PDFInfo
- Publication number
- KR20020012877A KR20020012877A KR1020000046123A KR20000046123A KR20020012877A KR 20020012877 A KR20020012877 A KR 20020012877A KR 1020000046123 A KR1020000046123 A KR 1020000046123A KR 20000046123 A KR20000046123 A KR 20000046123A KR 20020012877 A KR20020012877 A KR 20020012877A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light
- micro lens
- microlens
- layer
- photoresist
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 20
- 239000007787 solid Substances 0.000 title description 17
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 29
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000000059 patterning Methods 0.000 abstract description 7
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 25
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 2
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 238000006748 scratching Methods 0.000 description 2
- 230000002393 scratching effect Effects 0.000 description 2
- WTQZSMDDRMKJRI-UHFFFAOYSA-N 4-diazoniophenolate Chemical compound [O-]C1=CC=C([N+]#N)C=C1 WTQZSMDDRMKJRI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000005111 flow chemistry technique Methods 0.000 description 1
- 230000005571 horizontal transmission Effects 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 229920003986 novolac Polymers 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000015843 photosynthesis, light reaction Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 230000005570 vertical transmission Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B3/00—Simple or compound lenses
- G02B3/0006—Arrays
- G02B3/0012—Arrays characterised by the manufacturing method
- G02B3/0031—Replication or moulding, e.g. hot embossing, UV-casting, injection moulding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 고체촬상소자의 형성방법에 관한 것으로서 보다 상세하게는 고체촬상소자의 집광창에 집광효율을 높이기 위해 형성되는 마이크로 렌즈 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of forming a solid state image pickup device, and more particularly, to a method of forming a microlens formed in a light collecting window of a solid state image pickup device to increase light collection efficiency.
고체 촬상 장치는 표출된 외부 영상을 감지하여 영상 신호로 바꾸어 주는 역할을 하도록 형성되는 반도체 장치인 고체 촬상 소자가 구성의 근간을 이루고 있다. 고체 촬상 소자는 대개 렌즈를 통해 비춰지는 외부의 영상을 화소별로 신호화하고 이를 증폭하고 전달하여 텔리비젼이나 기타 디스플레이 장치에서 영상을 재구성할 수 있도록 한다.The solid-state imaging device is based on a solid-state imaging device, which is a semiconductor device that is formed to sense the displayed external image and convert it into an image signal. Solid-state imaging devices typically signal, amplify, and transmit an external image projected through the lens, pixel by pixel, so that televisions or other display devices can reconstruct the image.
고체 촬상 소자의 기본적 평면 구성을 살펴보면, 반도체 기판의 일정 평면상 영역에 광다이오드를 기본 구성으로 하는 다수의 수광부가 매트릭스 배열을 이루도록 설치된다. 그리고, 고체 촬상 소자의 위쪽에는 광 쉴드층이 형성되어 있다. 광 쉴드층은 고체 촬상 소자에서 수광부 광다이오드에만 빛이 입사되도록 수광부를 노출시키는 개구부를 가지도록 형성된다.Looking at the basic planar configuration of the solid-state image pickup device, a plurality of light-receiving units having a photodiode as a basic configuration is provided in a predetermined planar region of the semiconductor substrate so as to form a matrix arrangement. And an optical shield layer is formed above the solid-state image sensor. The light shield layer is formed to have an opening for exposing the light receiving unit so that light is incident only on the light receiving unit photodiode in the solid state image pickup device.
소자의 고집적화 또는 해상도의 증가를 위해 고체촬상소자에서 개별 광다이오드의 주변 쉴드부를 제외한 개구부는 그 면적이 현저하게 줄어들고 있다. 개구부 면적 감소에 따른 감도 저하의 문제와 개구부를 통해 스며드는 빛이 수직전송단에 잘못된 전하신호를 전달하는 스미어(smear)의 문제를 극복하기 위해 고체촬상소자의 화소마다 광다이오드부 상에 집광용 마이크로 렌즈를 형성하는 기술이 발달되었다.In the solid-state image pickup device, the area of the opening except for the peripheral shield portion of the individual photodiodes is significantly reduced in order to increase the device density or the resolution. In order to overcome the problem of deterioration of sensitivity due to the reduction of the opening area and the problem of smear that light penetrating through the opening transmits wrong charge signal to the vertical transfer stage, the condensing micros on the photodiode unit for each pixel of the solid state image pickup device is used. Techniques for forming lenses have been developed.
일반적인 칩 형성 마이크로 렌즈, 즉, 칩에 형성되는 마이크로 렌즈는 패터닝된 감광막을 열처리하여 유동성을 가지고 변형되도록 하는 플로우(flow)공정을 통해 이루어진다. 플로우 공정을 통해서 광다이오드 상에 형성된 감광막 패턴은 소정의 곡률을 가진 위로 볼록한 집광렌즈로 형성되는 것이다.A general chip forming microlens, that is, a microlens formed on a chip is formed through a flow process of heat-treating the patterned photoresist to deform with fluidity. The photoresist pattern formed on the photodiode through the flow process is formed of an upwardly convex condenser lens having a predetermined curvature.
도1은 기존의 제조방법에 따라 제조된 칩 형성 마이크로 렌즈를 가지는 고체촬상소자의 일 예에서의 화소부 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically showing a cross section of a pixel portion in an example of a solid state image pickup device having a chip forming micro lens manufactured according to a conventional manufacturing method.
도1을 참고하여 설명하면, 반도체 기판 표면은 고체촬상소자의 광전작용이 이루어지는 광다이오드(21) 부분과 전하 전송부 및 쉴드(23)로 구분된다. 표면 상부에는 아크릴계 수지로 형성된 제1 평탄화층(25)과 컬러 필터층(27) 및 역시 아크릴계 수지로 형성된 제2 평탄화층(29)이 있다. 컬러 필터층(27)은 상세하게 도시되지 않았으나 RGB(Red, Green, Blue) 영역별로 나누어져 있으며, 제2 평탄화층(29)은 컬러 필터층(27)을 보호하며 두께에 의해 마이크로 렌즈(31)의 촛점 거리를 확보하여 집광율을 높이는 역할도 한다.Referring to FIG. 1, the surface of a semiconductor substrate is divided into a photodiode 21 portion, a charge transfer portion, and a shield 23 in which photoelectric action of a solid state image pickup device is performed. Above the surface is a first planarization layer 25 formed of acrylic resin, a color filter layer 27 and a second planarization layer 29 formed of acrylic resin. Although not shown in detail, the color filter layer 27 is divided into RGB (Red, Green, Blue) regions, and the second planarization layer 29 protects the color filter layer 27 and has a thickness of the microlens 31. It also increases the focusing rate by securing the focal length.
제2 평탄화층(29) 위에는 플로우 공정을 이용하여 형성한 마이크로 렌즈(31)가 형성되어 있다. 마이크로 렌즈(31)의 촛점 거리를 마이크로 렌즈(31)와 광다이오드(21) 사이의 거리와 비슷하도록 곡률을 형성하면 마이크로 렌즈(31) 표면에 입사된 빛은 광다이오드(21)로 전달된다. 즉, 마이크로 렌즈(31)가 없는 경우 쉴드(23)에 의해 차폐되는 빛의 상당 부분이 광다이오드(21)에 입사하여 광량이 증가하므로 고체촬상소자의 감도를 증가시키는 효과를 거둘 수 있다.On the second planarization layer 29, a microlens 31 formed by using a flow process is formed. If the curvature is formed to be similar to the distance between the microlens 31 and the photodiode 21, the light incident on the surface of the microlens 31 is transmitted to the photodiode 21. That is, when the micro lens 31 is absent, since a substantial portion of the light shielded by the shield 23 is incident on the photodiode 21, the amount of light increases, thereby increasing the sensitivity of the solid state image pickup device.
통상의 마이크로 렌즈의 형성방법을 좀 더 살펴보면, 우선, 제2 평탄화층위에 마이크로 렌즈를 이루는 포토레지스트(통상 양성 포토레지스트)를 적층한다. 그리고, 노광 및 현상을 통해 패터닝한다. 이때 형성되는 마이크로 렌즈 패턴은 노광되지 않은 부분의 포토레지스트로 이루어지며, 적당한 곡률을 갖지 못한 것이다. 따라서 열 플로우(flow)를 실시하여 마이크로 렌즈의 표면이 곡률을 가지도록 한다.Looking at the formation method of a conventional micro lens more, first, the photoresist (usually positive photoresist) which comprises a micro lens is laminated | stacked on the 2nd planarization layer. Then, patterning is performed through exposure and development. In this case, the formed microlens pattern is made of a photoresist of an unexposed portion, and does not have a proper curvature. Therefore, heat flow is performed so that the surface of the microlens has a curvature.
한편, 열 플로우를 실시하기 전에 포토레지스트로 이루어진 마이크로 렌즈 패턴에 대해 브리칭(bleaching)을 실시한다. 마이크로 렌즈 패턴은 패터닝 과정에서 빛을 받지 못한 부분이므로 감광성 화합물(PAC: Photo Active Compound)이 남아있어 가시광선을 흡수하게 된다. 즉, 패터닝을 끝낸 시점에서 마이크로 렌즈 패턴은 빛을 투과시키면서 집광시키는 마이크로 렌즈의 역할을 할 수 없다. 따라서, 별도로 마이크로 렌즈 패턴에 빛을 조사하여 감광성 화합물을 분해시켜는 브리칭을 실시해야 한다.On the other hand, before performing the heat flow, the microlens pattern made of photoresist is bleached. Since the microlens pattern is a portion not receiving light during the patterning process, a photoactive compound (PAC) remains to absorb visible light. That is, the microlens pattern cannot serve as a microlens for condensing light while transmitting the light at the end of patterning. Therefore, it is necessary to carry out breaching to decompose the photosensitive compound by irradiating light to the micro lens pattern separately.
그런데, 열에너지에 의해 많이 플로우되는 마이크로 렌즈 형성용 포토레지스트는 광 처리 이후에 시간의 경과에 따라 선폭의 변화가 발생하는 노광후 지체(post exposure delay) 특성을 가지고 있으며, 브리칭 후에 분해된 감광성 화합물의 재결합 등이 일어날 수 있어서 열 플로우를 실시할 때 까지의 지체시간에 따라 마이크로 렌즈의 곡률이 달라질 수 있다. 그리고, 포토레지스트 내의 노보락(Novolak) 같은 수지(resin) 내의 감광제인 NQD(Nafta Quinone Diazide)가 브리칭에 의해 광분해될 때 광산(photo-acid)이 발생한다. 이때 광산의 양은 플로우 정도 및 마이크로 렌즈의 곡률에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 포토레지스트패턴에 대한 광처리 후의 지체시간이나 광처리의 방법에 따라 마이크로 렌즈의 형태와 효율은 많은 영향을 받게 된다.By the way, the photoresist for microlens formation that flows a lot by thermal energy has a post exposure delay characteristic in which the line width changes with time after light treatment, and the photosensitive compound decomposed after bridging Recombination may occur, and thus the curvature of the microlens may vary according to the delay time until the heat flow is performed. Then, photo-acid occurs when the photosensitive agent NQD (Nafta Quinone Diazide) in a resin such as novolak in the photoresist is photolyzed by bridging. The amount of mine can affect the flow rate and the curvature of the micro lens. Therefore, the shape and efficiency of the microlenses are greatly influenced by the delay time after the light treatment and the light treatment method for the photoresist pattern.
특히, 마이크로 렌즈 패턴을 이루는 포토레지스트는 광산이 많은 환경에서, 광에 노출된 후 오랜 시간이 지체될 경우 연화된 정도가 심화된다. 그리고, 열 플로우 공정에서 액체와 같은 특성을 많이 가지게 된다. 표면 장력에 의한 변형도 커지므로 처음에 평면에서 볼 때 화소의 형태에 따라 정사각형 혹은 직사각형으로 형성한 마이크로 렌즈가 원형에 가깝게 변화된다. 이런 과정에서 처음에는 고체촬상소자의 화소 부분을 최적의 형태로 커버하는 마이크로 렌즈가 원형 혹은 타원형으로 변형된다. 변형에 따라 마이크로 렌즈가 덮는 평면 영역이 작아지면 마이크로 렌즈 표면에 닿는 광량도 줄어든다. 즉, 고체촬상소자의 감도 저하를 초래할 수 있다.In particular, the photoresist constituting the microlens pattern has a softening degree when a long time is delayed after exposure to light in a mine-rich environment. And, in the heat flow process has a lot of properties such as liquid. Deformation due to surface tension is also increased, so that the microlens formed in a square or a rectangle is changed to a circular shape depending on the shape of the pixel in the first plane view. In the process, the microlens that initially covers the pixel portion of the solid state image pickup device in an optimal shape is transformed into a circular or elliptical shape. As the deformation reduces the planar area covered by the microlens, the amount of light reaching the microlens surface is also reduced. That is, the sensitivity of the solid state image pickup device may be reduced.
도2는 이런 문제를 표현하기 위한 단면도 이다. 도1과 같은 폭이 넓은 마이크로 렌즈(31)를 가지는 기판은 마이크로 렌즈 패턴에 광처리를 한 뱃치의 서열이 빠른 기판으로 포토레지스트 연화가 적게 이루어져 열플로우 단계에서 화소 마이크로 렌즈 사이의 틈이 A를 유지한다. 즉, 패턴의 원형화 및 면적 축소가 발생하지 않고 대부분의 면적을 덮고 있다. 반면, 도2는 서열이 늦은 기판으로 포토레지스트 연화가 충분히 이루어져 열 플로우 단계에서 표면장력에 의해 마이크로 렌즈(32)가 원형화하면서 도면의 위쪽 화살표와 같이 폭과 면적의 축소가 이루어지고, 화소 마이크로 렌즈 사이의 틈은 B로 커진다. 따라서 집광면적의 축소를 가져오고, 고체촬상소자의 감도가 떨어지는 결과를 초래한다.2 is a cross-sectional view for expressing such a problem. The substrate having the wide microlens 31 as shown in FIG. 1 is a high-speed substrate in which the microlens pattern is light-treated, so that the photoresist is softened to maintain the gap A between the pixel microlenses in the heat flow step. do. That is, most of the area is covered without patternization and area reduction. On the other hand, Figure 2 is a substrate having a low sequence, the photoresist softening is sufficient, the microlens 32 is circularized by the surface tension in the heat flow step, the width and area is reduced as shown by the up arrow in the drawing, the pixel micro The gap between the lenses is increased to B. Therefore, the light condensing area is reduced, resulting in a decrease in the sensitivity of the solid state image pickup device.
본 발명은 고체촬상소자에서 마이크로 렌즈를 형성하는 포토레지스트의 특성에 의하여 광처리 방법 및 광처리 후의 지체시간에 따라 마이크로 렌즈가 변형되는 경향을 차단하여 보다 높고, 균일한 감도를 가지는 고체찰상소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention provides a solid state scratching device having a higher and uniform sensitivity by blocking the tendency of the microlens to deform according to the light treatment method and the delay time after the light treatment due to the characteristics of the photoresist forming the microlens in the solid state imaging device. For the purpose of
도1은 기존의 제조방법에 따라 제조된 칩 형성 마이크로 렌즈를 가지는 고체촬상소자의 일 예에서의 화소부 단면을 개략적으로 나타내는 도면이다.1 is a diagram schematically showing a cross section of a pixel portion in an example of a solid state image pickup device having a chip forming micro lens manufactured according to a conventional manufacturing method.
도2는 처리 시간이 늦을 경우의 문제를 비교하여 나타내기 위한 고체촬상소자의 화소부 단면도이다.Fig. 2 is a sectional view of the pixel portion of a solid state image pickup device for comparing and showing problems when the processing time is late.
도3 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따라 고체촬상소자의 마이크로 렌즈를 형성하는 각 단계를 나타낸 단면도이다.3 to 6 are cross-sectional views showing respective steps of forming a micro lens of a solid state image pickup device according to an exemplary embodiment of the present invention.
※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※ Explanation of code for main part of drawing
10: 기판 21: 광다이오드10: substrate 21: photodiode
23: 쉴드 25: 제1 평탄화층23: shield 25: first planarization layer
27,37: 컬러 필터층 29: 제2 평탄화층27,37: color filter layer 29: second planarization layer
31,32,71: 마이크로 렌즈 35: 평탄화층31, 32, 71: microlens 35: planarization layer
39: 보호막층 41: 초기 마이크로 렌즈 패턴39: protective film layer 41: initial micro lens pattern
51: 제1 포토 마스크 61: 제2 포토 마스크51: first photo mask 61: second photo mask
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체촬상소자 마이크로 렌즈 형성방법은, 화소가 형성된 기판에 마이크로 렌즈를 이루는 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 패턴으로 이루어진 개개 화소별 마이크로 렌즈를 복수의 부분으로 구분하고, 부분별로 상이하게 처리하는 단계, 광으로 처리된 상기 화소별 마이크로 렌즈 열플로우 처리를 실시하는 단계를 구비하여 이루어진다.The method of forming a solid-state imaging device microlens of the present invention for achieving the above object comprises the steps of: forming a photoresist pattern constituting a microlens on a substrate on which a pixel is formed; And performing differently processing for each part, and performing microlens heat flow processing for each pixel treated with light.
본 발명에서 화소별 마이크로 렌즈를 부분별로 상이하게 처리함은 대개 상이한 파장의 광으로 처리함을 의미하나, 부분적으로는 광을 조사하지 않는 경우도 고려할 수 있다. 서로 다른 파장의 광으로 처리하기 위해서 대개 부분별로 노광을 시킬 수 있는 상응하는 포토 마스크가 필요하다. 그리고, 부분별 처리는 2단 이상의 복수 부분별 처리가 될 수 있으나 지나치게 번잡하지 않도록 개별 마이크로 렌즈를 2 부분으로 구분하여 광 처리를 실시하는 것이 바람직하다. 가령, 마이크로 렌즈의 중심 부분에 한하여 i라인(파장 365nm) 같은 단파장의 광 처리를 실시하는 단계와, 마이크로 렌즈의 주변 부분에 g라인(파장 436nm) 같은 상대적으로 긴 파장의 광 처리를 실시하는 단계로 나누어 실시할 수 있다.In the present invention, differently processing the microlens for each pixel partly means processing with light having different wavelengths, but it may be considered that the light is not partially irradiated. In order to treat light with different wavelengths, corresponding photomasks are usually required which can be exposed part by part. In addition, the part-by-part processing may be two or more steps of part-by-part processing, but it is preferable to perform light processing by dividing the individual microlenses into two parts so as not to be too complicated. For example, performing a light treatment of short wavelength such as an i-line (365 nm wavelength) only in the center portion of the micro lens, and performing a light treatment of relatively long wavelength such as a g line (wavelength 436 nm) to the peripheral portion of the micro lens. Can be divided into
이하 도면을 참조하면서 실시예를 통해 본 발명을 좀 더 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도3 내지 도6은 본 발명의 일 실시예에 따라 고체촬상소자의 마이크로 렌즈를 형성하는 각 단계를 나타낸 단면도이다.3 to 6 are cross-sectional views showing respective steps of forming a micro lens of a solid state image pickup device according to an exemplary embodiment of the present invention.
도3을 참조하면, 기판(10)에 화소를 이루는 광다이오드(21)가 미도시된 수직 전송단 및 수평전송단 등과 함께 설치된다. 기판 표면에는 금속층 등으로 쉴드(shield:23)가 형성되고, 평탄화층(35)이 형성된다. 평탄화층(35) 위로 컬러형 고체찰상소자의 경우 RGB에 해당하는 컬러필터를 가진 컬러 필터층(37), 컬러 필터층을 보호하는 보호막층(39)이 형성된다.Referring to FIG. 3, a photodiode 21 constituting a pixel is installed on a substrate 10 together with a vertical transmission end and a horizontal transmission end. On the substrate surface, a shield 23 is formed of a metal layer or the like, and a planarization layer 35 is formed. In the case of the colored solid-state scratching device 35, a color filter layer 37 having a color filter corresponding to RGB and a protective layer 39 protecting the color filter layer are formed on the planarization layer 35.
그리고, 보호막층(39) 위에 포토레지스트로 이루어진 마이크로 렌즈층이 수 마이크로 미터 두께로 적층된다. 마이크로 렌즈층을 패터닝하여 초기 마이크로 렌즈 패턴(41)이 이루어진다. 패터닝은 노광과 현상에 의해 이루어진다. 마이크로 렌즈는 열플로우 특성이 좋은 포토레지스트를 사용하며, 주로, 양성 포토레지스트를 사용한다. 초기 마이크로 렌즈 패턴(41)은 각 화소마다 화소를 커버하도록 형성된다. 그리고, 후속 열플로우 공정에서 렌즈를 형성하기 쉽도록 상부는 좁고 하부는 넓은, 단면상 사다리꼴을 이룬다. 사다리꼴의 단면 형태는 스탭퍼의 노광 초점깊이를 조절함에 의해 쉽게 이루어질 수 있다.Then, a microlens layer made of photoresist is laminated on the protective film layer 39 to a thickness of several micrometers. The initial micro lens pattern 41 is formed by patterning the micro lens layer. Patterning is done by exposure and development. Microlenses use photoresists with good heat flow characteristics and mainly use positive photoresists. The initial micro lens pattern 41 is formed to cover the pixel for each pixel. The top is narrow and the bottom is wide, trapezoidal in shape so that it is easy to form the lens in a subsequent heat flow process. The trapezoidal cross-sectional shape can be easily made by adjusting the exposure focus depth of the stepper.
도시되지 않았으나, 포토레지스트로 이루어진 마이크로 패턴은 화소의 개구부의 형태에 따라 직사각형 혹은 정사각형으로 형성된다.Although not shown, the micro pattern formed of the photoresist may be formed into a rectangle or a square according to the shape of the opening of the pixel.
도4를 참조하면, 초기 마이크로 렌즈 패턴(41)에 대한 광 처리가 이루어진다. 브리칭이라 불리는 광 처리는 포토레지스트층에 분해되지 않고 존재하는 감광성 화합물을 광 분해하여 포토레지스트층의 투명도를 높이기 위한 것이다. 이 과정에서 광 분해에 의한 산(acid)이 생성되어 포토레지스트 내의 광 가교화 결합에 영향을 미치게 된다. 초기 마이크로 렌즈 패턴(41) 전체에 대해 노광을 시키는 것이 아니고, 제1 포토 마스크(51)를 이용하여 초기 마이크로 렌즈 패턴(41)의 중앙부만 노광시킨다.Referring to FIG. 4, light processing is performed on the initial micro lens pattern 41. The light treatment called breaching is intended to enhance the transparency of the photoresist layer by photodegrading the photosensitive compound present without being degraded in the photoresist layer. In this process, acid is generated by photolysis, which affects the photocrosslinking bond in the photoresist. Instead of exposing the entire initial microlens pattern 41, only the central portion of the initial microlens pattern 41 is exposed using the first photomask 51.
광으로는 g라인을 사용한다. 포토레지스트가 g라인에 반응성이 높은 것이라는 전제하에서, g라인은 파장이 436nm로 자외선에 비해 길고, 감광성 물질을 쉽게 분해시켜 광산의 발생을 증가시킨다. 따라서 초기 마이크로 렌즈 패턴(41)의 연화가 급속히 이루어진다.As the light, g line is used. Under the premise that the photoresist is highly responsive to g-line, the g-line has a wavelength of 436 nm, which is longer than ultraviolet light, and easily decomposes the photosensitive material, thereby increasing the generation of mines. Therefore, softening of the initial micro lens pattern 41 is rapidly performed.
도5를 참조하면, 도4에서 사용한 제1 포토 마스크와 유사하지만 역상인 제2 포토 마스크(61)를 사용한다. 마스크 패턴의 구체적인 크기는 다를 수 있다. 그리고, g 라인 대신에 i 라인을 사용한다. 따라서 광은 도4의 단계에서 노출되었던 초기 마이크로 렌즈 패턴(41)의 중심를 제외한 타 영역, 즉, 주변부에서 감광성 화합물이 분해되고 산이 발생한다. 그러나 g라인에 비해 화학반응이 적게 이루어지는 i 라인을 사용하므로 초기 마이크로 렌즈 패턴(41)에서 주변부 연화의 정도는 중심부의 연화도보다 미약한다.Referring to FIG. 5, a second photo mask 61 similar to the first photo mask used in FIG. 4 but in reverse phase is used. The specific size of the mask pattern may vary. And use line i instead of line g. Therefore, light is decomposed and acid is generated in other regions except the center of the initial microlens pattern 41 exposed in the step of FIG. 4, that is, the peripheral portion. However, since the i line, which has less chemical reaction than the g line, is used, the degree of softening at the periphery in the initial micro lens pattern 41 is weaker than the softness at the center.
도6을 참조하면, 열 플로우를 실시한다. 열 플로우의 온도 및 시간은 형성시키는 마이크로 렌즈(71)의 곡률과 관련이 있으므로 조절해야 하나 150℃ 내지 160℃의 온도에서 수 분(minute) 정도 열처리가 이루어지는 것이 바람직하다. 열 플로우를 통해 연화가 많이 된 중심부는 곡률반경이 큰 완만한 곡선을 이루게 되며, 주변부는 곡률반경이 작은 곡선을 이루게 된다. 이런 곡률 구성은 필요에 따라 반대로 이루어질 수 있다.Referring to Figure 6, a heat flow is performed. Since the temperature and time of the heat flow are related to the curvature of the microlens 71 to be formed, it should be controlled, but heat treatment is preferably performed for several minutes at a temperature of 150 ° C to 160 ° C. The central part, which is softened through heat flow, has a gentle curvature with a large curvature radius, and the periphery has a small curvature radius. This curvature configuration can be reversed as needed.
또한, 주변부는 열플로우가 잘 이루어지지 않고 굳은 상태가 되므로 기판에 견고하게 접착되어 원래의 사각형을 유지하는 경향이 있다. 따라서, 중심부 열처리에 따른 표면장력이 주변부에는 변형에 중요한 영향을 줄 수 없고 마이크로 렌즈 사이의 폭은 도3에서 도6에 걸쳐 폭 A를 유지한다. 따라서 마이크로 렌즈 사이의 폭이 변형되는 경우에 비해 넓은 영역을 커버하여 단위 화소의 광다이오드에 입사하는 광량을 늘릴 수 있다.In addition, the periphery tends to maintain the original rectangle because it is firmly adhered to the substrate because the heat flow is hard to be made well. Therefore, the surface tension due to the central heat treatment cannot have a significant influence on the deformation at the periphery, and the width between the micro lenses maintains the width A from FIG. 3 to FIG. Therefore, the amount of light incident on the photodiode of the unit pixel may be increased by covering a wider area than when the width between the microlenses is deformed.
본 발명에 따르면, 포토레지스트로 이루어지는 마이크로 렌즈를 부위별로 광화학 작용력이 다른 광을 이용하여 처리함으로써 마이크로 렌즈의 곡률을 필요에 따라 적절하게 조절할 수 있다. 또한, 개별 마이크로 렌즈의 주변부에 광화학적 작용이 적은 파장의 빛을 사용하여 처리하거나 처리하지 않을 경우에는 주변부 포토레지스트는 하부 기판에 견고하게 접착되어 패터닝시의 형태를 유지하므로 연화되어 액상으로 작용하는 포토레지스트에 표면장력이 작용하여 커버 면적이 작아지는 문제를 방지할 수 있다.According to the present invention, the curvature of the microlenses can be appropriately adjusted as necessary by treating the microlenses made of photoresist with light having different photochemical functional forces for each region. In addition, the peripheral photoresist is softly adhered to the lower substrate and maintains its shape during patterning when it is processed or not processed using light having a low photochemical action on the periphery of the individual microlens, thereby softening and acting as a liquid. The surface tension acts on the photoresist to prevent the problem of a small cover area.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000046123A KR20020012877A (en) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | Method of Forming Micro Lens for Solid Image Pick up Device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020000046123A KR20020012877A (en) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | Method of Forming Micro Lens for Solid Image Pick up Device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020012877A true KR20020012877A (en) | 2002-02-20 |
Family
ID=19682455
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020000046123A KR20020012877A (en) | 2000-08-09 | 2000-08-09 | Method of Forming Micro Lens for Solid Image Pick up Device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20020012877A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100685872B1 (en) * | 2004-12-14 | 2007-02-23 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for fabricating of CMOS Image sensor |
| KR100886567B1 (en) * | 2005-10-25 | 2009-03-02 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Mask for forming micro lens pattern of image sensor |
-
2000
- 2000-08-09 KR KR1020000046123A patent/KR20020012877A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100685872B1 (en) * | 2004-12-14 | 2007-02-23 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Method for fabricating of CMOS Image sensor |
| US7388270B2 (en) | 2004-12-14 | 2008-06-17 | Dongbu Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating CMOS image sensor |
| US7646076B2 (en) | 2004-12-14 | 2010-01-12 | Dongbu Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating CMOS image sensor |
| KR100886567B1 (en) * | 2005-10-25 | 2009-03-02 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | Mask for forming micro lens pattern of image sensor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8853758B2 (en) | Solid-state imaging device, method of manufacturing solid-state imaging device, and electronic apparatus | |
| US7829965B2 (en) | Touching microlens structure for a pixel sensor and method of fabrication | |
| US20060292731A1 (en) | CMOS image sensor and manufacturing method thereof | |
| KR100922925B1 (en) | Method of manufacturing image sensor | |
| KR100710208B1 (en) | CMOS image sensor and method for fabricating the same | |
| US5286605A (en) | Method for producing solid-state imaging device | |
| JP3551437B2 (en) | Solid-state imaging device | |
| US7884397B2 (en) | Solid-state image sensor and method for producing the same | |
| US20070102716A1 (en) | Image sensor and fabricating method thereof | |
| JPH1093060A (en) | Structure of solid-state image pickup device and manufacture thereof | |
| KR20060041549A (en) | Cmos image sensor and method for fabricating the same | |
| JP2005079344A (en) | Solid state imaging apparatus and its manufacturing method | |
| KR20020012877A (en) | Method of Forming Micro Lens for Solid Image Pick up Device | |
| JP2000307090A (en) | Solid-state image sensing device microlens array, solid- state image sensing device provided with it, and method of manufacturing them | |
| JP2000183322A (en) | Solid-state color image pickup element and manufacture thereof | |
| JP4439326B2 (en) | Method for forming microlens, solid-state imaging device including microlens, and liquid crystal display device | |
| KR100731100B1 (en) | Mask for manufacturing cmos image sensor and method for manufacturing cmos image sensor using the same | |
| KR100698092B1 (en) | Method for manufacturing of CMOS image sensor | |
| KR20020088547A (en) | Solid state image sensor and method of fabricating the same | |
| JP2019012138A (en) | Manufacturing method of electronic equipment, and electronic equipment | |
| JPH0653457A (en) | Solid state color image sensor | |
| JPH0529592A (en) | Manufacture of microlens | |
| JP2518955B2 (en) | Method for forming microlens of solid-state imaging device | |
| KR100866251B1 (en) | Image sensor and method for manufacturing the same | |
| JP2978611B2 (en) | Manufacturing method of color solid-state imaging device with micro lens |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| WITN | Withdrawal due to no request for examination |