KR20030037292A - Image sensor and fabricating method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로 특히, 광특성을 향상시킬 수 있는 칼라 이미지센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to semiconductor devices, and more particularly, to a color image sensor capable of improving optical characteristics and a manufacturing method thereof.
일반적으로, 이미지센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 이중 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS(Complementary MOS; 이하 CMOS) 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electric signal, and a charge coupled device (CCD) has individual metal-oxide-silicon (MOS) capacitors that are very different from each other. A device in which charge carriers are stored and transported in a capacitor while being in close proximity, and a CMOS (Complementary MOS) image sensor is a CMOS technology that uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits. Is a device that employs a switching method that creates MOS transistors by the number of pixels and sequentially detects the output using them.
이러한 다양한 이미지센서를 제조함에 있어서, 이미지센서의 감광도(Photo sensitivity)를 증가시키기 위한 노력들이 진행되고 있는 바, 그 중 하나가 집광기술이다. 예컨대, CMOS 이미지센서는 빛을 감지하는 포토다이오드와 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직회로부분으로 구성되어 있는 바,광감도를 높이기 위해서는 전체 이미지센서 면적에서 포토다이오드의 면적이 차지하는 비율(이를 통상 Fill Factor"라 한다)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있다.In manufacturing such various image sensors, efforts are being made to increase the photo sensitivity of the image sensor, and one of them is a light condensing technology. For example, the CMOS image sensor is composed of a photodiode for detecting light and a portion of a CMOS logic circuit for processing the detected light as an electrical signal to make data. In order to increase the light sensitivity, the ratio of the photodiode to the total image sensor area is increased. Efforts have been made to increase (usually referred to as Fill Factor).
이미지 센서는 적,녹,청(Red, Green, Blue) 등의 칼라 필터 어레이(Colour Filter Array; 이하 CFA라 함)를 구비함으로써 각각의 색상을 혼합하여 색상을 구현하도록 한다.The image sensor includes a color filter array (hereinafter, referred to as a CFA) such as red, green, and blue to mix colors to implement colors.
이 때, 각 RGB 화소에 대하여 동일한 포토다이오드 면적과 동일한 마이크로 렌즈 사이즈를 구현하고 있다. 그러나, 빛의 특성상 R ≥G ≥B 순으로 빛의 세기(Light intensity)의 차이가 발생하게 된다. 따라서, 각 칼라 비율(Colour ratio)이 맞지 않아 칼라 구현 능력이 감소하는 문제점이 발생하게 된다.At this time, the same photodiode area and the same microlens size are implemented for each RGB pixel. However, due to the characteristics of the light, a difference in light intensity occurs in the order of R ≥ G ≥ B. Therefore, each color ratio (Colour ratio) is not matched, there is a problem that the color implementation ability is reduced.
도 1은 종래기술에 따른 이미지센서의 단위 화소를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view illustrating a unit pixel of an image sensor according to the related art.
CMOS 이미지센서는 광감도(Sensitivity)를 높이고, 단위 화소간의 크로스토크(Crosstalk) 효과를 줄이기 위하여 서브마이크론 CMOS 에피(Epi) 공정이 적용된다. 즉, 고농도의 P+기판(10)에 저농도의 P에피층(11)이 형성된 기판 사용한다. 구체적으로, P에피 기판을 사용하는 이유는 첫째, 저농도의 P에피층이 존재하므로 저전압 베리드 포토다이오드에서의 공핍층 깊이(Depletion depth)를 증가시킬 수 있어 우수한 감광특성을 얻을 수 있기 때문인데, 이러한 장점을 가질 수 있도록 적절한 두께가 되도록 한다. 둘째, P에피층(11)의 하부에 고농도의 P+기판(10)을 갖게 되면 기판 깊은 곳에서 발생될 수 있는 광전하들을 P+기판(10)에서 재결합(Recombination)시킴으로써, 광전하의 랜덤 드리프트(Random drift)에 의한 단위 화소간 크로스토크 현상을 방지할 수 있기 때문이다.The CMOS image sensor uses a submicron CMOS epi process to increase sensitivity and reduce crosstalk between unit pixels. That is, a substrate in which a low concentration P epitaxial layer 11 is formed on a high concentration P + substrate 10 is used. Specifically, the reason why the P epi substrate is used is because first, since the P epi layer of low concentration exists, the depth of depletion in the low voltage buried photodiode can be increased, thereby obtaining excellent photosensitive characteristics. The thickness should be appropriate to have these advantages. Second, when the P + substrate 10 has a high concentration in the lower portion of the P epilayer 11, random drift of photocharges is performed by recombining photocharges that may be generated deep in the substrate at the P + substrate 10. This is because crosstalk between unit pixels due to drift can be prevented.
P에피층(11)내에는 도 1에 도시된 바와 같이, 저전압 베리드 포토다이오드(PD)가 형성되어 있는 바, 이러한 저전압 베리드 포토다이오드 구조는 소오스/드레인 PN 접합(Junction) 구조나 모스 캐패시터 구조에 비해 다음과 같은 장점이 있다는 것이 밝혀져 있다. 첫째, 입사된 광자(Photon)를 전자(Electron)로 바꾸어 주는 능력이 우수하며, 광감지영역(Light Sensing Region)이 폴리실리콘으로 덮혀있지 않아 단파장의 청색광에 대한 광감도가 우수하다. 둘째, N-/P-에피 구조에 의해 광감지영역에서의 공핍층 깊이를 증가시킬 수 있어 장파장의 적색광 또는 적외선에 대한 광감도도 우수한 특성을 갖는다. 더불어 베리드 포토다이오드 구조를 사용하면 광감지영역에 모인 광전하(Photogenerated charge)를 플로팅 센싱노드(Floating sensing node)로 완전히 운송할 수 있어서 전하 운송 효율(Charge transfer efficiency)을 현저히 증가시킬 수 있어 잔상 현상(Image lag)을 줄일 수 있다. 셋째, 저전압 베리드 포토다이오드의 표면 상태를 전기적으로 핀드(Pinned)시킴으로써 실리콘 표면으로부터 발생되는 원치않는 암전류(Dark current)를 감소시킨다. 넷째, 공핍층의 깊이를 증가시킬 수 있어 많은 양의 광전하를 내포할 수 있다.As shown in FIG. 1, a low voltage buried photodiode PD is formed in the P epitaxial layer 11. The low voltage buried photodiode structure has a source / drain PN junction structure or a MOS capacitor. It has been found to have the following advantages over the structure: First, the ability to convert the incident photon into electrons is excellent, and the light sensing region is not covered with polysilicon, so the light sensitivity of the short wavelength blue light is excellent. Second, the depth of the depletion layer in the light sensing region can be increased by the N- / P-epi structure, so the light sensitivity of the long wavelength red light or infrared light is excellent. In addition, using the buried photodiode structure, the photogenerated charge collected in the photosensitive area can be completely transferred to the floating sensing node, thereby significantly increasing the charge transfer efficiency. Image lag can be reduced. Third, by electrically pinning the surface state of the low voltage buried photodiode, the unwanted dark current generated from the silicon surface is reduced. Fourth, the depth of the depletion layer can be increased to contain a large amount of photocharge.
포토다이오드(PD)와 접하도록 게이트전극(G')이 형성되어 있으며, 그 전체 구조 상부에 층간절연막들(PMD1, IMD1, IMD2)과 금속배선(M1, M2)이 형성되어 있으며, 습기 또는 긁힘(Scratch)로부터 소자를 보호하기 위하여 산화막 또는/및 질화막으로 이루어진 보호막(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 칼라 이미지 구현을 위해서 이와같은 단위 화소 배열 위에 적(R), 녹(G), B(청) 등으로 구성된 칼라필터가 각각 하부의 포토다이오드(PD)와 오버랩되도록 배치되어 있다.The gate electrode G 'is formed to contact the photodiode PD, and the interlayer insulating films PMD1, IMD1, and IMD2 and the metal wirings M1 and M2 are formed on the entire structure, and moisture or scratches are formed. In order to protect the device from scratch, a protective film (not shown) made of an oxide film and / or a nitride film is formed, and red (R), green (G), and B ( Color filters composed of blue) and the like are arranged so as to overlap with the lower photodiode PD.
전체 구조 상부를 평탄화하기 위한 평탄화층(PMD2)이 칼라필터 상에 형성되어 있으며, 각 칼라필터와 오버랩되도록 볼록형상의 마이크로렌즈(ML)가 형성되어 있다.A planarization layer PMD2 for planarizing the entire structure is formed on the color filter, and convex microlenses ML are formed to overlap each color filter.
그러나, 상기한 바와 같이 이루어지는 종래의 이미지센서는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional image sensor made as described above has the following problems.
즉, IMD2 및 보호막(도시하지 않음) 증착 이후 칼라필터 형성 공정이 청(B), 적(R), 녹(G) 필터의 순으로 진행되는데 이러한 공정이 진행되면서 순서대로 칼라필터의 두게가 변하게 되는 문제점이 발생하게 된다. 예컨대, 최후속으로 형성되는 녹(G) 필터의 경우가 적(R) 필터에 비해 그리고 적(R) 필터는 청(B) 필터에 비해 두께가 두꺼워지게 되는 바, 이러한 칼라필터 두께의 상향은 색을 표현하는 색재현성을 향상시킬 수 있으나, 광감도의 저하를 초래할 수 있는 공정변수가 되기도 한다. 또한, 이러한 두께 차이로 인한 단차의 발생은 맨 나중에 형성될 마이크로렌즈(ML)의 형태에도 영향을 미쳐 이를 개선하기 위한 별도의 공정이 불가피하게 되는 바, 이것이 바로 평탄화층(PMD2)의 도입이다.That is, after the deposition of IMD2 and a protective film (not shown), the color filter forming process proceeds in the order of blue (B), red (R), and green (G) filters. The problem arises. For example, in the case of the last formed green (G) filter, the red (R) filter and the red (R) filter are thicker than the blue (B) filter. Although color reproducibility of color can be improved, it is also a process variable that can cause a decrease in light sensitivity. In addition, the generation of the step due to the thickness difference also affects the shape of the microlens ML to be formed later, so that a separate process for improving this is inevitable, which is the introduction of the planarization layer PMD2.
따라서, 공정이 복잡해질 뿐만아니라 생산 비용이 증가하게 된다.This not only complicates the process but also increases the production cost.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 칼라필터의 두께 차이를 최소화할 수 있는 이미지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention proposed to solve the problems of the prior art as described above, an object thereof is to provide an image sensor that can minimize the thickness difference of the color filter.
또한, 본 발명은 마이크로 렌즈 및 칼라필터를 동시에 형성함으로써 공정 단순화를 기할 수 있는 이미지센서 제조 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an image sensor manufacturing method which can simplify the process by simultaneously forming a micro lens and a color filter.
도 1은 종래기술에 이미지센서를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing an image sensor in the prior art,
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도,2A to 2D are cross-sectional views illustrating an image sensor manufacturing process according to an embodiment of the present invention;
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 이미지센서의 단면도.3 is a cross-sectional view of an image sensor formed according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
10 : P+기판10: P + substrate
11 : P에피층11: P epi layer
PMD : 평탄화층PMD: Planarization Layer
IMD1, IMD2 : 층간절연막IMD1, IMD2: interlayer insulating film
P : 패턴P: Pattern
CF : 칼라필터CF: Color Filter
PL : 보호막PL: Shield
ML : 마이크로 렌즈ML: Micro Lens
G' : 게이트전극G ': gate electrode
M1, M2 : 금속배선M1, M2: Metal Wiring
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판 상에 형성된 다수의 포토다이오드; 상기 포토다이오드를 포함하는 상기 기판 상부에 형성되되, 상기 포토다이오드에 대응되는 영역에서 오목한 형상의 홈을 갖는 보호막; 및 상기 홈에 매립되며 상기 홈 주변의 상기 보호막으로 확장된 영역 상에 볼록한 형상으로 형성되어 칼라필터 및 마이크로 렌즈 역할을 하는 패턴을 포함하여 이루어지는 이미지센서를 제공한다.The present invention to achieve the above object, a plurality of photodiodes formed on the substrate; A passivation layer formed on the substrate including the photodiode, the protective layer having a groove having a concave shape in a region corresponding to the photodiode; And a pattern embedded in the groove and formed in a convex shape on an area extended by the passivation layer around the groove to serve as a color filter and a micro lens.
바람직하게, 본 발명의 상기 패턴은 칼라필터와 마이크로 렌즈 사이에 형성되는 평탄화층 없이 동일 물질로 이루어진 것을 특징으로 하며,Preferably, the pattern of the present invention is characterized in that it is made of the same material without a planarization layer formed between the color filter and the micro lens,
상기 패턴을 이루는 물질은 칼라필터 및 렌즈용 레지스트인 것을 특징으로 한다.The material forming the pattern is characterized in that the color filter and the lens resist.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 포토다이오드를 포함하는 소자가 형성된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 포토다이오드에 대응되는 영역의 상기 보호막을 선택적으로 식각하여 오목한 형상의 홈을 형성하는 단계; 및 상기 홈에 매립되며 상기 홈 주변의 상기 보호막으로 확장된 영역 상에 볼록한 형상으로 칼라필터 및 마이크로 렌즈 역할을 하는 패턴을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.In addition, the present invention for achieving the above object, forming a protective film on a substrate on which a device including a photodiode is formed; Selectively etching the passivation layer in a region corresponding to the photodiode to form a concave groove; And forming a pattern serving as a color filter and a micro lens in a convex shape on an area embedded in the groove and extended by the passivation layer around the groove.
바람직하게, 본 발명의 상기 홈을 형성하는 단계는 상기 보호막 일부두께를 선택적으로 건식식각하는 단계; 및 상기 건식식각 부위의 상기 보호막 일부두께를 선택적으로 습식식각하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며,Preferably, the forming of the groove may include selectively dry etching a portion of the passivation layer; And selectively wet etching a part of the thickness of the protective film of the dry etching site.
상기 건식 및 습식식각시 동일 마스크를 이용하는 것을 특징으로 하며,Characterized in that the same mask for the dry and wet etching,
상기 패턴을 형성하는 단계는, 상기 홈을 충분히 매립하며 그 높이가 후속 렌즈 형성을 위한 높이를 갖도록칼라필터 및 마이크로 렌즈용 레지스트를 도포하는 단계; 상기 레지스트를 선택적으로 노광 및 현상하여 패턴 형성 영역을 정의하는 단계; 및 상기 레지스트를 플로우시켜 그 상부가 볼록한 형상이 되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The forming of the pattern may include applying a color filter and a resist for a microlens such that the groove is sufficiently filled and the height thereof has a height for subsequent lens formation; Selectively exposing and developing the resist to define a pattern formation region; And flowing the resist so that its upper portion is convex.
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 설명하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. do.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도이다.3 is a cross-sectional view illustrating an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면 본 발명의 이미지센서는, 기판(10, 11) 상에 형성된 다수의 포토다이오드(PD)와, 포토다이오드(PD)를 포함하는 기판(10, 11) 상부에 형성되되, 포토다이오드(PD)에 대응되는 영역에서 오목한 형상의 홈을 갖는 보호막(PL); 및 상기 홈에 매립되며 홈 주변의 보호막(PL) 상으로 확장된 영역 상에 볼록한 형상으로 형성되어 칼라필터 및 마이크로 렌즈 역할을 하는 패턴(P)을 구비하여 구성된다.Referring to FIG. 3, the image sensor of the present invention is formed on a plurality of photodiodes PD formed on the substrates 10 and 11 and the substrates 10 and 11 including the photodiode PD, A protective film PL having a concave groove in a region corresponding to the diode PD; And a pattern (P) embedded in the groove and formed in a convex shape on an area extended on the passivation layer PL around the groove to serve as a color filter and a micro lens.
여기서, 기판(10, 11)은 P+기판(10)과 P에피층(11)이 적층된 것으로 이하 기판(10, 11)으로 통칭하며, 포토다이오드(PD)와 접하도록 게이트전극(G')이 형성되어 있으며, 그 전체 구조 상부에 층간절연막들(PMD1, IMD1, IMD2)과 금속배선(M1, M2)이 형성되어 있다.Here, the substrates 10 and 11 are stacked on the P + substrate 10 and the P epitaxial layer 11, hereinafter referred to as the substrates 10 and 11, and contact the photodiode PD with the gate electrode G '. And interlayer insulating films PMD1, IMD1, and IMD2 and metal wirings M1 and M2 are formed on the entire structure.
또한, 상기 칼라 필터(CF)와 마이크로 렌즈(ML)는 동일 물질 즉, 칼라필터 및 마이크로 렌즈용 레지스트에 의해 형성되어 있다. 따라서, 마이크로 렌즈(ML)와 칼라 필터(R, G, B) 사이에에 평탄화층이 없으며, 칼라필터(CF)와 마이크로 렌즈(ML)은 동일 색상을 갖는다.In addition, the color filter CF and the microlens ML are formed of the same material, that is, the color filter and the microlens resist. Therefore, there is no planarization layer between the microlens ML and the color filters R, G, and B, and the color filter CF and the microlens ML have the same color.
따라서, 평탄화층의 도입에 따른 제조 공정 상의 번거로움을 극복할 수 있을 뿐만아니라, 그 수직 두께의 증가에 따른 광투과율 하락을 방지할 수 있게 되며, 렌즈와 칼라필터를 동시에 형성함으로써, 공정 단순화를 기할 수 있게 된다.Therefore, it is possible not only to overcome the cumbersome manufacturing process caused by the introduction of the planarization layer, but also to prevent the light transmittance caused by the increase in the vertical thickness thereof, and to simultaneously simplify the process by forming the lens and the color filter. You will be able to.
상기한 구성을 갖는 본 발명의 이미지센서 제조 공정을 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 상세하게 설명한다.An image sensor manufacturing process of the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2D.
먼저, P+기판과 P에피층 등의 기판에 포토다이오드와 게이트전극을 형성하는 바, 도면의 간략화를 위해 생략하였다.First, a photodiode and a gate electrode are formed on a substrate such as a P + substrate and a P epi layer, and are omitted for simplicity of the drawings.
도 2a에 도시된 바와 같이, 통상적인 이미지센서 제조 공정에 따라 포토다이오드(도시하지 않음) 등을 형성한 다음, 포토다이오드를 포함하는 소자가 형성된 기판(도시하지 않음) 상에 보호막(PL)을 형성한 다음, 보호막(PL)을 선택적으로 식각하여 홈을 형성한다.As shown in FIG. 2A, a photodiode (not shown) or the like is formed according to a conventional image sensor manufacturing process, and then a protective film PL is formed on a substrate (not shown) on which a device including the photodiode is formed. After the formation, the protective layer PL is selectively etched to form grooves.
구체적으로, IMD1, IMD2 등의 층간절연막과 M1, M2 등의 금속배선을 형성하는 바, 금속배선 M1과 M2는 비아홀을 통해 콘택되어 있으며, IMD1과 IMD2 등은 예컨대, 산화막계열/SOG/TEOS 등의 적층 구조를 이루고 있다. 이러한 구성을 갖는 전체 구조 상부에 습기 또는 긁힘(Scratch)로부터 소자를 보호하기 위하여 질화막, 산화막 또는 이들의 적층 구조를 갖는 보호막(PL) 증착한다. 이어서, 감광막 패턴(PR)을 형성한 다음, 감광막 패턴(PR)을 마스크로한 선택적 건식식각 공정을 통하여 홈을 형성한다.Specifically, the interlayer insulating films such as IMD1 and IMD2 and metal wirings such as M1 and M2 are formed. The metal wirings M1 and M2 are contacted through via holes, and the IMD1 and IMD2 are, for example, oxide film / SOG / TEOS, and the like. Has a laminated structure. A protective film PL having a nitride film, an oxide film, or a stacked structure thereof is deposited on the entire structure having the above structure in order to protect the device from moisture or scratches. Subsequently, after the photoresist pattern PR is formed, the groove is formed through a selective dry etching process using the photoresist pattern PR as a mask.
이 때, 보호막(PL) 일부 두께가 선택적으로 식각되도록 하며, 홈은 포토다이오드에 대응되는 영역에 위치하도록 하는 것이 바람직하며, 보호막(PL) 상부는 평탄화가 확보되어 있는 것이 바람직하다.In this case, the thickness of a portion of the protective film PL may be selectively etched, and the groove may be located in a region corresponding to the photodiode, and the upper portion of the protective film PL may be flattened.
또한, 상기 마스크로 사용된 감광막 패턴(PR)은 칼라필터가 형성될 최종의 형태가 건식식각에 따른 습식식각에 의해 결정되므로 습식식각 후의 넓이 및 칼라필터의 도포 두께 등을 충분히 고려하여 설계되어져야 한다.In addition, the photoresist pattern PR used as the mask is designed in consideration of the width after the wet etching and the coating thickness of the color filter since the final shape of the color filter is determined by wet etching according to dry etching. do.
다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이, 건식식각 공정을 통해 수직한 단면 형상으로 식각되어 형성된 홈을 오목한 렌즈 형상이 되도록 습식식각 공정을 통하여 형성하는 바, 건식식각시 이용한 감광막 패턴(PR)을 마스크로 하여 보호막(PL) 일부 두께를 선택적으로 식각한다.Next, as shown in FIG. 2B, a groove formed by etching into a vertical cross-sectional shape through a dry etching process is formed through a wet etching process to form a concave lens shape. The photoresist pattern PR used during dry etching is masked. A portion of the thickness of the protective film PL is selectively etched.
따라서, 홈의 깊이는 후속 칼라필터의 두께가 되므로 상기의 건식 및 습식식각시 식각 정도에 따라 즉, 식각시간 등을 조절함으로써 칼라필터의 두께를 조절할 수 있게 되며, 홈에 매립되도록 칼라필터용 레지스트를 도포하므로 그 도포 두께 또한 절감할 수 있게 된다.Therefore, since the depth of the groove becomes the thickness of the subsequent color filter, the thickness of the color filter can be adjusted according to the dry and wet etching degree, that is, the etching time and the like, and the resist for the color filter is embedded in the groove. Since the coating thickness can also be reduced.
또한, 습식식각을 이용함으로써 단차 제거에 따른 후속 칼라필터 도포시 균일한 도포 두께와 공정 마진을 확보할 수 있을 뿐만아니라, 빛을 집속하기 위한 렌즈 형태의 홈을 통해 후속의 칼라필터를 형성할 수 있어 광집적도를 향상시킬 수 있다.In addition, by using wet etching, not only a uniform coating thickness and process margin can be secured when the subsequent color filter is applied by removing the step, but also a subsequent color filter can be formed through a lens-shaped groove for focusing light. The light intensity can be improved.
다음으로 도 2c에 도시된 바와 같이, 홈을 충분히 매립되며 그 높이가 후속 렌즈 형성을 위한 높이를 갖도록 홈 주변의 보호막(PL)으로 확장된 영역 상에 칼라필터 및 마이크로 렌즈용 레지스트(P')를 도포한 다음, 레지스트(P')를 선택적으로 노광 및 현산하여 패턴 형성 영역을 정의한다.Next, as shown in FIG. 2C, the color filter and the microlens resist P ′ are formed on the area extended by the protective film PL around the groove so that the groove is sufficiently filled and the height thereof has a height for subsequent lens formation. Is applied, and then the resist P 'is selectively exposed and diffused to define the pattern formation region.
따라서, 통상적인 예컨대, 청,적,녹 필터의 순으로 칼라필터(B,R,G)를 형성하며 칼라필터가 형성될 부분에 홈 형태로 이미 단차가 발생했으므로 적은 양의 레지스트를 도포해도 칼라필터용 레지스트는 식각된 홈 형태의 영역으로 모이게 되므로 칼라필터(B,R,G)의 두께를 하향 조절할 수 있게 된다.Therefore, the color filters B, R, and G are formed in the order of, for example, blue, red, and green filters, and a step has already occurred in the groove form at the portion where the color filters are to be formed. Since the filter resist is gathered into the etched groove-shaped area, the thickness of the color filters B, R, and G can be adjusted downward.
다음으로 도 2d에 도시된 바와 같이, 레지스트(P')를 플로우시켜 그 상부가 볼록한 형상이 되도록 함으로써, 동일 색상을 갖는 칼라필터(CF) 및 마이크로 렌즈(ML)의 구성을 갖도록 즉, 하부가 오목한 형성을 가지며, 그 상부가 볼록한 형상을 갖도록 형성되어 마이크로 렌즈 및 칼라필터 역할을 하는 패턴(P) 형성이 완료된다.Next, as shown in FIG. 2D, the resist P 'is flowed so that the upper portion thereof is convex, so that the lower portion has the configuration of the color filter CF and the microlens ML having the same color. It has a concave formation, and the upper portion is formed to have a convex shape to complete the formation of the pattern P serving as a micro lens and a color filter.
즉, 종래의 경우 칼라필터 형성 공정을 마친 후 칼라필터간의 두께 차이에 의해 발생하는 단차를 제거하기 위해 평탄화층을 도입하는 바, 그에 따른 공정 상의 복잡성과 평탄화층의 두께로 기인한 광투과율의 하락이 발생할 수 있을 뿐만아니라 본 발명의 경우 이미 확보된 보호막과 칼라필터의 평탄화에 의해 이러한 평탄화층 형성 공정을 생략할 수 있어, 광투과율 하락을 방지할 수 있다.That is, in the related art, after completing the color filter forming process, a flattening layer is introduced to remove the step caused by the difference in thickness between the color filters. Accordingly, the light transmittance is reduced due to the complexity of the process and the thickness of the flattening layer. In addition to this, in the case of the present invention, the planarization layer forming process may be omitted by the planarization of the protective film and the color filter already secured, thereby preventing the light transmittance from being lowered.
더군다나, 마이크로 렌즈와 칼라필터를 동시에 형성함으로써 공정의 단순화를 기할 수 있게 된다.Furthermore, by simultaneously forming a micro lens and a color filter, the process can be simplified.
또한, 습식식각에 의해 확보된 렌즈 형상의 칼라필터를 이용할 수 있으므로 광집적도의 향상 또한 기대할 수 있게 된다.In addition, since a lens-shaped color filter secured by wet etching can be used, improvement in light intensity can also be expected.
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.Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
상술한 본 발명은, 광집적도 및 광투과율과 색재연성을 모두 향상시킬 수 있으며, 공정 단순화를 향상시킬 수 있어, 궁극적으로 이미지센서의 성능 및 가격 경쟁력을 크게 향상시킬 수 있는 탁월한 효과를 기대할 수 있다.The present invention described above, can improve both the optical density and the light transmittance and color reproduction, and can improve the process simplification, ultimately can be expected to be an excellent effect that can greatly improve the performance and price competitiveness of the image sensor .
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