KR20080113481A - Image sensor and method for manufacturing thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 평면도.1 is a plan view of an image sensor according to an embodiment;
도 2는 실시예에 따른 이미지센서의 단면도.2 is a sectional view of an image sensor according to an embodiment;
도 3은 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에서 사용되는 마스크의 개념도.3 is a conceptual diagram of a mask used in the manufacturing method of the image sensor according to the embodiment.
실시예는 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.Embodiments relate to an image sensor and a manufacturing method thereof.
일반적으로, 이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게 전하결합소자(charge coupled device: CCD)와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and is largely a charge coupled device (CCD) and a CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon) image sensor. It is divided into (Image Sensor) (CIS).
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.In the CMOS image sensor, a photo diode and a MOS transistor are formed in a unit pixel to sequentially detect an electrical signal of each unit pixel in a switching manner to implement an image.
종래기술에 의한 CIS소자는 빛 신호를 받아서 전기 신호로 바꾸어 주는 포토다이오드(Photo Diode) 영역(미도시)과, 이 전기 신호를 처리하는 트랜지스터 영역(미도시)으로 구분할 수 있다.The CIS device according to the prior art may be divided into a photo diode region (not shown) for receiving a light signal and converting the light signal into an electric signal, and a transistor region (not shown) for processing the electrical signal.
한편, CMOS 이미지센서는 블루(Blue), 그린(Green), 레드(Red)를 이용하여 컬러필터어레이(CFA:Color Filter Array)를 형성하고, 그 위에 마이크로렌즈(ML:Micro Lens)를 형성하였다.On the other hand, the CMOS image sensor forms a color filter array (CFA) using blue, green, and red, and forms a micro lens (ML) thereon. .
그런데, 기존 마이크로렌즈(ML) 코너 부분(마이크로렌즈 4개가 만나는 부분)에 라운딩(rounding)이 생성되어 갭(Gap)이 형성됨으로써 가장 취약 부분이 만들어진다.However, a rounding is generated at a corner portion of a conventional microlens ML (where four microlenses meet) to form a gap, thereby creating the most vulnerable portion.
이러한 코너는 소자가 작아지면서 더욱더 중요시된다. 그 이유는 포토다이오드 사이즈는 점점 작아지면서 들어오는 빛이 작아져, 코너 부분이 이슈가 되고 있기 때문이다.This corner becomes even more important as the device becomes smaller. This is because the size of the photodiode is getting smaller and the incoming light is smaller, and the corner portion is an issue.
기존 ML형성 방법은 ML PEP 후 리플로우(Reflow) 공정을 통해 ML 만든다. 이러한 방법은 코너 부분이 Rounding이 생겨서 상당히 큰 갭(Gap)이 생기는 문제가 있다.Existing ML-forming method makes ML through reflow process after ML PEP. This method has a problem in that the corner portion is rounded to generate a large gap.
이러한, 마이크로렌즈 갭에 의해 빛이 포토다이오드에 도달하지 못하고 노이즈를 발생시킨다. This microlens gap prevents light from reaching the photodiode and generates noise.
실시예는 마이크로렌즈 사이의 갭을 줄일 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다. The embodiment provides an image sensor and a method of manufacturing the same that can reduce a gap between microlenses.
실시예에 따른 이미지센서는 기판상에 형성된 컬러필터층; 상기 컬러필터층 상에 형성된 홈을 포함하는 평탄화층; 및 상기 평탄화층 상에 형성된 마이크로렌즈;를 포함하는 것을 특징으로 한다.An image sensor according to an embodiment includes a color filter layer formed on a substrate; A planarization layer including a groove formed on the color filter layer; And a microlens formed on the planarization layer.
또한, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 기판상에 컬러필터층을 형성하는 단계; 상기 컬러필터층 상에 홈을 포함하는 평탄화층을 형성하는 단계; 및 상기 평탄화층 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the manufacturing method of the image sensor according to the embodiment comprises the steps of forming a color filter layer on the substrate; Forming a planarization layer including a groove on the color filter layer; And forming a microlens on the planarization layer.
이와 같은 실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면 평탄화층에 홈을 형성함으로써 마이크로렌즈 리플로우시 코너라운딩을 줄여 마이크로렌즈 간의 갭을 줄일 수 있고, 또한, 실시예에 의하면 마이크로렌즈의 코너라운딩을 줄여 필 팩터(fill factor)를 높일 수 있으며, 또한, 실시예에 의하면 마이크로렌즈의 코너라운딩을 줄여 노이즈를 감소시킬 수 있는 장점이 있다.According to the image sensor and the manufacturing method according to this embodiment by forming a groove in the planarization layer it is possible to reduce the corner rounding during microlens reflow to reduce the gap between the microlens, and also according to the embodiment In addition, the fill factor may be increased to reduce the fill factor, and according to an embodiment, noise may be reduced by reducing the corner rounding of the microlens.
이하, 실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an image sensor and a method of manufacturing the same according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.In the description of the embodiments, when described as being formed "on / under" of each layer, it is formed that the top / bottom is formed directly and indirectly through another layer. It includes everything.
실시 예의 설명에 있어서 씨모스이미지센서(CIS)에 대한 구조의 도면을 이용하여 설명하나, 본 발명은 씨모스이미지센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 마이크로렌즈를 채용하는 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.In the description of the embodiment will be described with reference to the structure of the CMOS image sensor (CIS), the present invention is not limited to the CMOS image sensor, it is applied to all image sensors employing a micro lens, such as CCD image sensor This is possible.
예들 들어, 본 발명은 포토다이오드가 회로영역과 수직이게 형성되는 Above IC 형태의 이미지센서에 대해서도 적용이 가능하다.For example, the present invention can be applied to the above IC type image sensor in which the photodiode is formed perpendicular to the circuit region.
(실시예)(Example)
실시예는 트랜지스터의 개수에 따라 1Tr형, 2Tr형, 3Tr형, 4Tr형, 5Tr형 등에 적용이 가능하다. 예를 들어, 3Tr형은 1개의 포토다이오드와 3개의트랜지스터(리셋트랜지스터, 드라이브트랜지스터, 셀렉트랜지스터)로 구성되며, 4Tr형은 1개의 포토다이오드와 4개의 트랜지스터(트랜스퍼트랜지스터, 리셋트랜지스터, 드라이브트랜지스터, 셀렉트랜지스터)로 구성된다.The embodiment can be applied to 1Tr type, 2Tr type, 3Tr type, 4Tr type, 5Tr type and the like according to the number of transistors. For example, type 3Tr consists of one photodiode and three transistors (reset transistor, drive transistor, select transistor), and type 4Tr consists of one photodiode and four transistors (transfer transistor, reset transistor, drive transistor, Select transistor).
도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 평면도이며, 도 2는 실시예에 따른 이미지센서의 I-I'선을 따른 단면도이다.1 is a plan view of an image sensor according to an embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II ′ of the image sensor according to the embodiment.
실시예에 따른 이미지센서는 기판(200)상에 형성된 컬러필터층(208); 상기 컬러필터층(208) 상에 형성된 홈(212)을 포함하는 평탄화층(209); 및 상기 평탄화층(209) 상에 형성된 마이크로렌즈(미도시);를 포함할 수 있다.The image sensor according to the embodiment includes a
실시예에 따른 이미지센서는 평탄화층(209)에 홈(212)을 형성함으로써 마이크로렌즈 리플로우시 코너라운딩을 줄여 마이크로렌즈(미도시) 간의 갭을 줄일 수 있는 효과가 있다.The image sensor according to the embodiment has the effect of reducing the gap between the microlenses (not shown) by reducing the corner rounding during microlens reflow by forming the
예를들어, 상기 마이크로렌즈(미도시)의 모서리에 대응하는 평탄화층(209)에 홈(212)이 형성될 수 있다.For example, the
또한, 상기 마이크로렌즈의 모서리에 대응하는 평탄화층(209)에 마름모 형태의 홈(212)이 형성될 수 있다.In addition, a
또한, 상기 마이크로렌즈가 모이는 지점에 대응하는 평탄화층(209)에 홈이 형성될 수 있다.In addition, a groove may be formed in the
이하, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of an image sensor according to an embodiment will be described.
우선, 도 2와 같이 기판(200)상에 컬러필터층(208)을 형성한다.First, as shown in FIG. 2, the
상기 기판(200)상에는 포토다이오드(205)가 더 형성될 수 있으며, 상기 기판(200)상에 층간절연층(207)이 형성될 수 있다.A
상기 층간절연층(207)은 다층으로 형성될 수도 있고, 하나의 층간절연층을 형성한 후에 포토다이오드(205) 영역 이외의 부분으로 빛이 입사되는 것을 막기 위한 차광층(미도시)을 형성한 후에 다시 층간절연층을 형성할 수도 있다.The
이후, 상기 층간절연층(207)상에 수분 및 스크래치로부터 소자를 보호하기 위한 보호막(미도시)을 더 형성할 수 있다.A protective film (not shown) may be further formed on the
다음으로, 상기 층간절연층(207) 상에 가염성레지스트를 사용하여 도포한 후, 노광 및 현상 공정을 진행하여 각각의 파장대별로 빛을 필터링하는 R, G, B의 컬러필터층(208)을 형성할 수 있다.Next, after the coating using the chlorine-resistant resist on the
다음으로, 상기 컬러필터층(208)상에 초점거리 조절 및 렌즈층을 형성하기 위한 평탄도확보 등을 위하여 평탄화층(PL:planarization layer)(209)을 형성할 수 있다.Next, a planarization layer (PL) 209 may be formed on the
이때, 상기 평탄화층(209)은 홈을 포함하여 형성될 수 있다.In this case, the
예를 들어, 상기 평탄화층(209)을 형성하는 단계는, 상기 마이크로렌즈(미도시)의 모서리에 대응하는 평탄화층(209)에 홈(212)을 형성할 수 있다. For example, in the forming of the
또는, 상기 평탄화층(209)을 형성하는 단계는 상기 마이크로렌즈의 모서리에 대응하는 평탄화층(209)에 마름모 형태의 홈(212)을 형성할 수 있다.Alternatively, in the forming of the
또는, 상기 평탄화층(209)을 형성하는 단계는 상기 마이크로렌즈가 모이는 지점에 대응하는 평탄화층(209)에 홈을 형성할 수 있다.Alternatively, in the forming of the
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 상기 홈(212)에 의해 마이크로렌즈의 리플로우시 코너라운딩을 저지할 수 있다.In the method of manufacturing an image sensor according to an embodiment, corner rounding may be prevented when the microlens is reflowed by the
도 3은 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에서 사용되는 마스크(110)의 개념도이다.3 is a conceptual diagram of a
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 마이크로렌즈의 코너라운딩(Corner Rounding)의 문제점을 해결하고자 평탄화층 마스크(110)에 다이아몬드 형 패턴(112)을 주입하여 홈(212)을 만들어 홈(212) 부분에 마이크로렌즈가 코너라운딩이 발생하는 문제점을 해결하고자 한다.In the manufacturing method of the image sensor according to the embodiment, the
즉, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 홈(212)의 에 의해 표면적을 높여서 코너라운딩(Corner Rounding)을 저지할 수 있다.That is, in the method of manufacturing the image sensor according to the embodiment, the corner area may be prevented by increasing the surface area by the
도 3은 음의 감광막에 대한 예이나 이에 한정되는 것은 아니다.3 is an example of a negative photoresist film, but is not limited thereto.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 평탄화층(209)에 홈을 만들어서, 마이크로렌즈 PEP 후 리플로우공정을 통해 최종 마이크로렌즈를 만들 수 있다.In the method of manufacturing the image sensor according to the embodiment, a groove may be formed in the
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면 코너라운딩(Corner Rounding)이 상당부분 개선되었다. 이러한 방법으로 마이크로렌즈를 형성하면 기존 마이크로렌즈보다 코너 쪽에서 많은 빛을 포토다이오드 쪽에 받을 수 있다. 또한, 이에 따라 노이즈도 감소한다.According to the manufacturing method of the image sensor according to the embodiment the corner rounding (Corner Rounding) is significantly improved. If the microlens is formed in this way, more light can be received at the photodiode side than the conventional microlens. This also reduces noise.
본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 하기 된 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.The present invention is not limited by the above-described embodiments and drawings, and various other embodiments are possible within the scope of the claims.
실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면 평탄화층에 홈을 형성함으로써 마이크로렌즈 리플로우시 코너라운딩을 줄여 마이크로렌즈 간의 갭을 줄일 수 있는 효과가 있다.According to the image sensor and the method of manufacturing the same according to the embodiment, the grooves are formed in the planarization layer to reduce the corner rounding during microlens reflow, thereby reducing the gap between the microlenses.
또한, 실시예에 의하면 마이크로렌즈의 코너라운딩을 줄여 필 팩터(fill factor)를 높일 수 있다.In addition, according to the embodiment, the corner rounding of the microlens may be reduced to increase the fill factor.
또한, 실시예에 의하면 마이크로렌즈의 코너라운딩을 줄여 노이즈를 감소시킬 수 있다.In addition, according to the exemplary embodiment, noise may be reduced by reducing corner rounding of the microlens.
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