KR980012426A

KR980012426A - Color filter

Info

Publication number: KR980012426A
Application number: KR1019960029047A
Authority: KR
Inventors: 김상식
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-07-18
Filing date: 1996-07-18
Publication date: 1998-04-30

Abstract

본 발명은 칼라필터는 요철구조의 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 요부에 형성된 포토다이오드와, 상기 반도체 기판을 평탄화하는 평탄화층과, 상기 평탄화층 상에 형성된 칼라블록킹층과, 상기 칼라블록킹층을 오버랩하면서 상기 평탄화층 상에 형성된 칼라층과, 상기 평탄화층, 칼라층 및 칼라블럭킹층을 덮도록 형성된 코팅막과, 상기 코팅막 상에 상기 포토다이오드에 대응되고 소정의 곡율반경을 갖도록 형성된 마이크로렌즈를 구비한다. 따라서, 본 발명의 칼라필터는 칼라블럭킹층을 구비하여 칼라층의 패턴프로파일을 좋게 할 수 있고, 전화소에 걸쳐 동일한 크기로 마이크로렌즈를 형성할 수 있다.A color filter includes a semiconductor substrate having a concavo-convex structure, a photodiode formed in a recess of the semiconductor substrate, a planarization layer for planarizing the semiconductor substrate, a color blocking layer formed on the planarization layer, A color layer formed on the planarization layer so as to overlap the planarization layer, the color layer, and the color blocking layer; and a microlens corresponding to the photodiode and having a predetermined radius of curvature on the coating layer do. Accordingly, the color filter of the present invention has a color blocking layer to improve the pattern profile of the color layer, and to form microlenses having the same size throughout the telephone area.

Description

칼라필터Color filter

본 발명은 칼라필터(Color Fiter)에 관한 것으로, 특히 칼라층의 패턴 프로파일을 균일하게 하여 전화소에서 균일한 출력을 얻을 수 있는 칼라필터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a color filter, and more particularly, to a color filter capable of obtaining a uniform output in a telephone by uniformizing a pattern profile of a color layer.

칼라필터를 사용한 이미지 센서 디바이스에서 포토다이오드에 도달하는 광의 감도는 매우 중요하다. 따라서, 감도증진 즉, 집광효과를 향상하기 위하여 상부에 형성하는 집광용 마이크로렌즈를 사용한다. 여기서, 마이크로렌즈를 사용하는 칼라필터의 단면도를 도 1을 이용하여 설명한다.In an image sensor device using a color filter, the sensitivity of the light reaching the photodiode is very important. Therefore, in order to improve the sensitivity, that is, the light converging effect, a condensing microlens formed on the upper side is used. Here, a cross-sectional view of a color filter using a microlens will be described with reference to FIG.

도 1에서 반도체 기판(1)의 표면이 오목볼록한 구조로 되어 있으며, 상기 오목볼록한 구조중에서 오목한 부분에는 광전변환부로써 포토다이오드(3)가 형성되고, 볼록한 부분에는 차광막을 보호하는 보호막(5)이 형성된다. 상기 구조의 전표면상에 수지 등의 투명한 물질이 도포되어 형성된 평탄화층(7)과 상기 포토다이오드와 대응되게 색필터인 칼라층(9)이 형성되어 있으며, 상기 평탄화층(7)과 칼라층(9) 위에 코팅막(11)이 형성되고, 상기 코팅막(11) 위에는 상기 포토다이오드(3)에 대응되게 소정의 곡율반경을 갖는 마이크로렌즈(13)가 형성되어 있다.A photodiode 3 is formed as a photoelectric conversion portion in a concave portion of the concavo-convex structure, and a protective film 5 for protecting a light-shielding film is formed in a convex portion of the semiconductor substrate 1, . A planarization layer 7 formed by applying a transparent material such as a resin on the front surface of the structure and a color layer 9 serving as a color filter corresponding to the photodiode are formed on the planarization layer 7, And a microlens 13 having a predetermined radius of curvature corresponding to the photodiode 3 is formed on the coating film 11. The microlenses 13 are formed on the surface of the substrate 11,

상술한 바와 같은 종래의 칼라필터에 있어서, 칼라층은 카세인(casein)이라는 동물성 고분자 단백질로 구성하여 정렬노광시 하층의 반사율에 매우 민감하게 반응을 하기 때문에, 미세 패턴을 형성하기 어렵고 칼라층 패턴의 모서리에 노칭현상이 발생하여 인접호소로의 혼색이 일어나 정확한 화상입력이 되지 않게 된다.In the conventional color filter as described above, since the color layer is composed of an animal polymer protein called casein and reacts sensitively to the reflectance of the lower layer during alignment exposure, it is difficult to form a fine pattern, The notching phenomenon occurs at the corners, so that the mixture of colors at the adjacent pixels occurs and the correct image input can not be performed.

또한, 마이크로렌즈의 정렬노광시에 칼라층 패턴의 불균일한 모서리와 칼라별 칼라층의 광흡수 및 반사율의 차이로 인하여 마이크로렌즈가 칼라별로 다르게 형성되어 정확한 화상출력이 되지 않게 된다.In addition, due to the difference in light absorption and reflectance between the uneven edge of the color layer pattern and the color layer for each color during alignment exposure of the microlens, microlenses are formed differently for each color, and accurate image output is not achieved.

따라서, 본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결할 수 있는 칼라필터를 제공하는 데 있다.Accordingly, it is an object of the present invention to provide a color filter which can solve the above problems.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 요철구조의 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 요부에 형성된 포토다이오드와, 상기 반도체 기판을 평탄화하는 평단화층과, 상기 평탄화층 상에 형성된 칼라블로킹층과, 상기 칼라블럭킹층을 오버랩하면서 상기 평탄화층상에 형성된 칼라층과, 상기 평탄화층, 칼라층 및 칼라블럭킹층을 덮도록 형성된 코팅막과, 상기 코팅막 상에 상기 포토다이오드에 대응되고 소정의 곡율반경을 갖도록 형성된 마이크로렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라필터를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate having a concavo-convex structure; a photodiode formed on a recess of the semiconductor substrate; a flattening layer for flattening the semiconductor substrate; a color blocking layer formed on the flattening layer; A color layer formed on the planarization layer while overlapping the color blocking layer; a coating layer formed to cover the planarization layer, the color layer, and the color blocking layer; and a photoresist layer formed on the coating layer to have a predetermined radius of curvature A color filter comprising a microlens is provided.

본 발명의 칼라필터는 칼라블록층이 마련되어 칼라층의 패턴프로파일을 좋게 할 수 있고, 전화소에 걸쳐 동일한 크기로 마이크로렌즈를 형성할 수 있다.In the color filter of the present invention, a color block layer is provided to improve the pattern profile of the color layer and to form microlenses of the same size throughout the telephone area.

제1도는 종래기술에 의한 칼라필터의 단면도.1 is a cross-sectional view of a color filter according to the prior art;

제2도는 본 발명에 의한 칼라필터의 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view of a color filter according to the present invention. FIG.

제3도 내지 제8도는 상기 제2도에 도시한 칼라필터의 제조방법을 도시한 도면들이다.FIGS. 3 to 8 are views showing a manufacturing method of the color filter shown in FIG.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 의한 칼라필터의 단면도이다.2 is a cross-sectional view of a color filter according to the present invention.

도 2에서 반도체 기판(21)의 표면이 오목볼록한 구조로 되어 있으며, 상기 오목볼록한 구조중에서 오목한 부분에는 광전변환부로써 포토다이오드(23)가 형성되고, 볼록한 부분에는 차광막을 보호하는 보호막(25)이 형성되어 있다. 상기 구조의 전표면 상에 수지 등의 투명한 물질이 도포되어 형성된 평탄화층(27)이 형성되어 있고, 상기 평탄화층(27) 상에 칼라블럭킹층(29a)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 칼라블럭킹층(29a)을 오버랩하면서 상기 평탄화층(27) 상에 상기 포토다이오드(23)와 대응되게 색필터인 칼라층(31)이 형성되어 있다. 상기 평탄화층(27), 칼라층(31) 및 칼라블럭킹층(29a)상에 코팅막(33)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 코팅막(33)위에는 상기 포토다이오드(23)에 대응되게 소정의 곡율반경을 갖는 마이크로렌즈(35b)가 형성되어 있다.A photodiode 23 is formed as a photoelectric conversion portion in a concave portion of the concavo-convex structure, and a protective film 25 for protecting the light-shielding film is formed in the convex portion of the semiconductor substrate 21, Respectively. A planarization layer 27 formed by applying a transparent material such as a resin is formed on the entire surface of the structure and a color blocking layer 29a is formed on the planarization layer 27. [ A color layer 31, which is a color filter, is formed on the planarization layer 27 while overlapping the color blocking layer 29a. The color layer 31 corresponds to the photodiode 23. A coating film 33 is formed on the planarizing layer 27, the color layer 31, and the color blocking layer 29a. A microlens 35b having a predetermined radius of curvature corresponding to the photodiode 23 is formed on the coating layer 33. [

그런데, 본 발명의 칼라필터는 상기 도 1의 종래 기술과는 다르게 칼라블럭킹층(29a)이 마련되어 칼라층(31)의 패턴프로파일을 좋게 할 수 있고, 마리크로렌즈(35b) 형성을 위한 노광시 하층인 코팅층(33)의 균일한 광반사 및 흡수로 전화소에 걸쳐 동일한 크기로 마이크로 렌즈(35b)를 형성할 수 있다.1, a color blocking layer 29a may be provided to improve the pattern profile of the color layer 31. In the case of forming the maricled lens 35b, It is possible to form the microlenses 35b with the same size throughout the telephone owing to the uniform reflection and absorption of the coating layer 33 as the lower layer.

도 3 내지 도 8은 상기 도 2에 도시한 칼라필터의 제조방법을 도시한 도면들이다.FIGS. 3 to 8 are views showing the method of manufacturing the color filter shown in FIG.

구체적으로, 오목볼록한 반도체 기판(21)의 오목한 부분에 광전변환부로서 포토다이오드(23)를 형성하고, 볼록한 부분에는 차광막을 보호하는 보호막(25)을 형성한다. 이어서, 포토다이오드(23)가 형성된 기판(21)의 전면에 투명한 수지를 사용하여 2~3㎛의 두께로 평탄화층(27)을 형성한다. 다음에, 상기 평탄화층(25) 상에 칼라블럭용 포토레지스트막(27)을 1㎛의 두께로 형성한다(도 3).Specifically, a photodiode 23 is formed as a photoelectric conversion portion in a concave portion of the concave and convex semiconductor substrate 21, and a protective film 25 for protecting the light shielding film is formed in the convex portion. Subsequently, a planarization layer 27 is formed to a thickness of 2 to 3 탆 using a transparent resin on the entire surface of the substrate 21 on which the photodiode 23 is formed. Next, a photoresist film 27 for a color block is formed on the planarization layer 25 to a thickness of 1 탆 (FIG. 3).

다음에, 상기 칼라블럭용 포토레지스트막(27)을 패터닝하여 칼라블럭층(27a)을 형성한다(도 4). 이어서, 상기 칼라블럭층(27a) 및 평탄화층(27) 상에 칼라층(31)을 형성한다. 특히, 본 발명의 칼라층(31)의 패턴 프로파일은 상기 칼라블럭킹층(27a)으로 인하여 칼라간 겹침이나 두께차이가 없이 균일한 패턴으로 형성된다(도 5).Next, the color block layer 27a is formed by patterning the photoresist film 27 for the color block (FIG. 4). Then, a color layer 31 is formed on the color block layer 27a and the planarization layer 27. Then, In particular, the pattern profile of the color layer 31 of the present invention is formed in a uniform pattern without overlapping between color layers or thickness difference due to the color blocking layer 27a (FIG. 5).

다음에, 상기 칼라층(31)이 형성된 기판(21)의 전면에 칼라층(31)의 보호 및 집광렌즈의 초점 조절용으로 코팅층(33)을 형성한다(도 6). 이어서, 상기 코팅층(33) 상에 집광렌즈용 포토레지스트막(35)을 2~4㎛의 두께로 형성하다(도 7). 상기 집광렌즈용 포토레지스트막(35)을 패터닝하여 집광렌즈용 포토레지스트막 패턴(35a)을 형성한다. 이때, 하부에 있는 칼라블럭킹층(29a)에 의하여 집광렌즈용 포토레지스트막 패턴(35a)이 모두 동일한 크기로 상기 포토다이오드(23)에 대응되게 형성된다(도 8).Next, a coating layer 33 is formed on the entire surface of the substrate 21 on which the color layer 31 is formed, for protecting the color layer 31 and adjusting the focus of the condenser lens (FIG. 6). Then, a photoresist film 35 for a condenser lens is formed on the coating layer 33 to a thickness of 2 to 4 탆 (FIG. 7). The photoresist film 35 for a condenser lens is patterned to form a photoresist film pattern 35a for a condenser lens. At this time, the photoresist film pattern 35a for the condenser lens is formed so as to correspond to the photodiodes 23 with the same size by the color blocking layer 29a at the bottom (FIG. 8).

다음에, 상기 집광렌즈용 포토레지스트 패턴(35a)을 열처리하여 도 2에 도시한 바와 같이 반구형의 마이크로렌즈(35b)가 각 칼라상의 크기가 동일하게 형성한다.Next, the photoresist pattern 35a for the condenser lens is heat-treated to form hemispherical microlenses 35b having the same size in each color as shown in Fig.

상술한 바와 같은 본 발명의 갈라필터는 블럭킹층에 의하여 발생되는 효과는 다음과 같다.The glare filter of the present invention as described above has the following effects produced by the blocking layer.

첫째로, 픽셀내 칼라층의 패턴 프로파일을 좋게하여 전화소에서 균일한 출력을 얻을 수 있기 때문에 균일도가 좋아진다.First, since the pattern profile of the color layer in the pixel is improved, a uniform output can be obtained in the telephone, so that the uniformity is improved.

둘째로, 픽셀내로 입사되는 외부광에 대하여 최적의 필터링을 거치기 때문에 칼라질이 좋아진다.Second, color quality is improved because it is subjected to optimal filtering with respect to external light incident into the pixel.

셋째로, 마이크로렌즈 노광시 하층의 동이한 반사와 흡수로 전화소 동일한 렌즈를 형성할 수 있게 된다.Third, when the micro lens is exposed, the same lens can be formed by the same reflection and absorption of the lower layer.

Claims

요철구조의 반도체 기판; 상기 반도체 기판의 요부에 형성된 포토다이오드; 상기 반도체 기판을 평탄화하는 평탄화층; 상기 평탄화층 상에 형성된 칼라블럭킹층; 상기 칼라블럭킹층을 오버랩하면서 상기 평탄화층 상에 형성된 칼라층; 상기 평탄화층, 칼라층 및 칼라블럭킹층을 덮도록 형성된 코팅막; 및 상기 코팅막 상에 상기 포토다이오드에 대응되고 소정의 곡율반경을 갖도록 형성된 마이크로렌즈를 구비하는 것을 특징으로 하는 칼라필터.A semiconductor substrate having a concavo-convex structure; A photodiode formed in a recess of the semiconductor substrate; A planarization layer for planarizing the semiconductor substrate; A color blocking layer formed on the planarization layer; A color layer formed on the planarization layer while overlapping the color blocking layer; A coating layer formed to cover the planarization layer, the color layer, and the color blocking layer; And a microlens formed on the coating film and having a predetermined radius of curvature corresponding to the photodiode.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.※ Note: It is disclosed by the contents of the first application.