KR100461977B1 - CMOS image sensor and fabricating method of the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 시모스 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히, 하부평탄화막에 골을 형성하고 상기 방지골 내부에 칼라필터와 마이크로렌즈를 형성함으로써 인접한 마이크로렌즈간의 브리지현상을 방지하며 또한, 상부평탄화막 형성공정을 생략하여 공정을 단순화한 발명이다. 이를 위한 본 발명은, 포토다이오드를 하부구조 형성이 완료된 반도체 기판 상에 형성된 페시베이션막; 상기 페시베이션막 상에 형성되되, 상기 포토다이오드와 대응하는 영역에 골을 구비한 평탄화막; 및상기 골 내부에 적층되어 형성된 칼라필터 및 마이크로렌즈를 포함하여 이루어진다. 또한 본 발명은 포토다이오드와 금속배선을 포함하는 관련소자를 기판상에 형성하는 단계; 상기 금속배선 상에 페시베이션막을 형성하는 단계; 상기 페시베이션막 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막을 패터닝하여 상기 포토다이오드와 대응하는 영역에 골을 형성하는 단계; 및 상기 골 내부에 칼라필터와 마이크로렌즈를 차례로 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.The present invention relates to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, and in particular, by forming a valley in the lower flattening film and forming a color filter and a microlens inside the prevention bone to prevent bridge phenomenon between adjacent microlenses, and further, an upper leveling film The invention is simplified by omitting the forming step. The present invention for this purpose, the passivation film formed on the semiconductor substrate in which the photodiode is completed; A planarization film formed on the passivation film and having a valley in a region corresponding to the photodiode; And a color filter and a micro lens formed by being stacked in the valley. In addition, the present invention comprises the steps of forming a related element comprising a photodiode and a metal wiring on a substrate; Forming a passivation film on the metal wiring; Forming a planarization film on the passivation film; Patterning the planarization layer to form a valley in an area corresponding to the photodiode; And sequentially forming a color filter and a microlens in the valley.
Description
본 발명은 시모스 이미지 센서에 관한 것으로, 특히 칼라필터의 하부에 형성되는 하부평탄화막에 골(valley)을 형성하고 골 내부에 칼라필터와 마이크로렌즈를 형성함으로써 브리지현상을 방지하고, 상부평탄화막 형성공정을 생략하여 공정을 단순화한 발명이다.The present invention relates to a CMOS image sensor, in particular to form a valley (valley) in the lower flattening film formed on the lower portion of the color filter and to prevent the bridge phenomenon by forming a color filter and a micro lens inside the valley, forming the upper flattening film The invention is a simplified process by omitting the process.
일반적으로, 이미지센서라 함은 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 이중에서 전하결합소자(CCD : charge coupled device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, 시모스(Complementary MOS) 이미지센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수 만큼의 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 electrical signal. Among them, a charge coupled device (CCD) includes individual metal-oxide-silicon (MOS) capacitors. A device in which charge carriers are stored and transported in a capacitor while being in close proximity to each other. Complementary MOS image sensors use CMOS technology that uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits. A device employing a switching scheme that creates MOS transistors as many as pixels and sequentially detects outputs using the MOS transistors.
CCD(charge coupled device)는 구동 방식이 복잡하고 전력소모가 많으며, 마스크 공정 스텝 수가 많아서 공정이 복잡하고 시그날 프로세싱 회로를 CCD 칩내에 구현 할 수 없어 원칩(One Chip)화가 곤란하다는 등의 여러 단점이 있는 바, 최근에 그러한 단점을 극복하기 위하여 서브-마이크론(sub-micron) CMOS 제조기술을 이용한 CMOS 이미지센서의 개발이 많이 연구되고 있다. CMOS 이미지센서는 단위 화소(Pixel) 내에 포토다이오드와 모스트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 차례로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, CMOS 제조기술을 이용하므로전력 소모도 적고 마스크 수도 20개 정도로 30∼40개의 마스크가 필요한 CCD 공정에 비해 공정이 매우 단순하며 여러 신호 처리 회로와 원칩화가 가능하여 차세대 이미지센서로 각광을 받고 있다.CCD (charge coupled device) has many disadvantages such as complicated driving method, high power consumption, high number of mask process steps, complicated process, and difficult to implement signal processing circuit in CCD chip. In order to overcome such drawbacks, the development of a CMOS image sensor using a sub-micron CMOS manufacturing technology has been studied in recent years. The CMOS image sensor forms an image by forming a photodiode and a MOS transistor in a unit pixel (Pixel) and sequentially detects signals through a switching method.As a CMOS manufacturing technique, the power consumption is low and the number of masks is 20 to 30 to 40. Compared to CCD process that requires two masks, the process is very simple, and it is possible to make various signal processing circuits and one chip, which is attracting attention as next generation image sensor.
칼라 이미지를 구현하기 위한 이미지센서는 외부로부터의 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지부분 상부에 칼라필터가 어레이되어 있다. 칼라필터 어레이(CFA : Color Filter Array)는 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 칼라로 이루어지거나, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 칼라로 이루어진다.An image sensor for realizing a color image has an array of color filters on the upper part of the light sensing portion that receives and receives light from the outside to generate and accumulate photocharges. The color filter array (CFA) consists of three colors: red, green, and blue, or three colors: yellow, magenta, and cyan. It is made of collar.
그리고, 이미지센서는 빛을 감지하는 광감지부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화 하는 로직회로 부분으로 구성되어 있는 바, 광감도를 높이기 위하여 전체 이미지센서 소자에서 광감지부분의 면적이 차지하는 비율(Fill Factor)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있지만, 근본적으로 로직회로 부분을 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적하에서 이러한 노력에는 한계가 있다.In addition, the image sensor is composed of a light sensing portion for detecting light and a logic circuit portion for processing the detected light as an electrical signal to make data. The ratio of the area of the light sensing portion in the entire image sensor element is increased to increase the light sensitivity. Efforts have been made to increase the fill factor, but these efforts are limited in a limited area because the logic circuit part cannot be removed.
따라서, 광감도를 높여주기 위하여 광감지부분 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 광감지부분으로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이러한 집광을 위하여 이미지센서는 칼리필터 상에 마이크로렌즈(microlens)를 형성하는 방법을 사용하고 있다.Therefore, a condensing technology has emerged to change the path of light incident to an area other than the light sensing portion to raise the light sensitivity, and to collect the light sensing portion. For this purpose, the image sensor uses a microlens on the Cali filter. The method of forming is used.
도1은 이와같이 칼라필터와 마이크로렌즈를 포함하는 시모스 이미지센서의 단면을 도시한 단면도로서 이를 참조하여 설명한다. 먼저, 반도체 기판(11) 상에 활성영역과 필드영역을 정의하는 소자분리막(12)이 형성되어 있으며, 각각의 단위화소에는 빛을 수광하여 광전하를 생성하는 포토다이오드(13)가 형성되어 있는데, 도1에서는 단위화소를 구성하는 각각의 트랜지스터들은 도시하지 않았다.FIG. 1 is a cross-sectional view showing a cross section of a CMOS image sensor including a color filter and a microlens as described above. First, an element isolation layer 12 defining an active region and a field region is formed on a semiconductor substrate 11, and a photodiode 13 is formed in each unit pixel to receive light to generate photocharges. In FIG. 1, the respective transistors constituting the unit pixel are not shown.
이와같이 소자분리막(12)과 포토다이오드(13)을 비롯한 관련소자들이 형성된 이후에, 층간절연막(14)이 반도체 기판(11) 상에 형성되고 이후에 층간절연막(14) 상에 최종금속배선(15)이 형성된다. 도1에서는 1개의 금속배선(15)이 사용되는 경우를 도시하였지만 더 많은 금속배선이 사용될 수도 있으며, 본 발명의 일실시예에서는 1개의 금속배선이 사용되는 경우를 예로들어 설명하였으므로, 이를 최종금속배선(15)이라 칭한다. 이때, 금속배선은 포토다이오드(13)으로 입사하는 빛을 가리지 않기 위해 의도적으로 레이아웃(layout) 되어 형성된다.After the device isolation film 12 and related elements including the photodiode 13 are formed, the interlayer insulating film 14 is formed on the semiconductor substrate 11 and the final metal wiring 15 is then formed on the interlayer insulating film 14. ) Is formed. In FIG. 1, although one metal wire 15 is used, more metal wires may be used. In an embodiment of the present invention, a case in which one metal wire is used has been described as an example. This is called the wiring 15. In this case, the metal wires are intentionally laid out so as not to block the light incident on the photodiode 13.
이와같이 최종금속배선(15)을 형성한 이후에, 습기나 스크래치(scratch) 등으로 부터 소자를 보호하기 위하여 최종금속배선 상에 패시베이션막(16)을 형성한다.After the final metal wiring 15 is formed in this manner, the passivation film 16 is formed on the final metal wiring to protect the device from moisture, scratches, and the like.
다음으로 최종금속배선(15)과 페시베이션막(16)에 의한 단차를 제거하기 위하여 하부평탄화막(17)이 형성되는데, 이는 후속으로 형성될 칼라필터가 평탄화된 표면에 형성되도록 하기 위해서이다. 이와같은 하부평탄화막은 감광막계열의 물질로 이루어지며, 하부 오버코팅레이어(Under Over Coating Layer : Under OCL) 라고도 한다.Next, the lower leveling film 17 is formed to remove the step difference between the final metal wiring 15 and the passivation film 16, so that the color filter to be formed subsequently is formed on the flattened surface. The lower planarization layer is made of a photoresist-based material, and is also referred to as an under over coating layer (under OCL).
다음으로 하부평탄화막(17) 상에 칼라이미지 구현을 위한 칼라필터(18)가 형성되는데, 칼라필터로는 통상적으로 염색된 포토레지스트를 사용하며 각각의 단위화소마다 하나의 칼라필터(18)가 형성되어, 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다.Next, a color filter 18 for forming a color image is formed on the lower planarization layer 17. As a color filter, a dyed photoresist is generally used, and one color filter 18 is formed for each unit pixel. Formed to separate color from incident light.
도1에 도시된 바와같이 종래의 칼라필터는 블루, 레드, 그린의 세가지 필터 모두 포토레지스트를 사용하여 형성되며, 또한 이웃하는 칼라필터들을 약간씩 오버랩 시켜서 형성된다. 이와같이 오버랩되는 부분은 포토레지스트의 두께가 두꺼워지므로 빛 투과도가 약해져 빛의 손실을 보게 된다.As shown in FIG. 1, the conventional color filters are formed using photoresist in all three filters of blue, red, and green, and are formed by slightly overlapping neighboring color filters. Since the overlapped portion becomes thicker in the photoresist, light transmittance is weakened, resulting in loss of light.
그리고, 인접한 칼라필터가 서로 약간씩 오버랩되어 형성되기 때문에, 각 칼라필터의 최종두께에 대한 제어가 쉽지 않아 단차가 발생하며, 이를 보완하기 위해 후속공정으로 상부평탄화막이 필요하게 되어 공정이 복잡해 지는 단점이 있었다.In addition, since adjacent color filters are formed to overlap each other slightly, a step is generated because it is not easy to control the final thickness of each color filter, and to compensate for this, an upper leveling film is required as a subsequent step, which complicates the process. There was this.
후속공정으로 형성될 마이크로렌즈가 평탄화된 표면에서 형성되기 위하여는 칼라필터로 인한 단차를 없애야 한다. 이를 위하여 칼라필터(18) 상에 상부평탄화막(19)이 형성되는데, 이와같은 상부평탄화막(19) 역시 감광막 계열의 막으로 이루어지며, 상부 오버코팅 레이어(Upper Over Coating Layer : Upper OCL) 라고도 한다.In order for the microlenses to be formed in a subsequent process to be formed on the flattened surface, the step due to the color filter must be eliminated. To this end, an upper planarization film 19 is formed on the color filter 18. The upper planarization film 19 is also made of a photoresist-based film, also referred to as an upper over coating layer (Upper OCL). do.
이와같이 상부평탄화막(19)을 형성하여 단차를 제거한 후에, 평탄화된 표면을 갖는 상부평탄화막(19) 상에 마이크로렌즈(20)가 형성된다. 마이크로렌즈(20)는 직사각형 형태의 감광막을 플로우(flow)시켜서 돔(dome)형태의 마이크로렌즈를 형성할 수 있다.After forming the upper planarization film 19 to remove the step, the microlens 20 is formed on the upper planarization film 19 having the planarized surface. The microlens 20 may form a dome-shaped microlens by flowing a rectangular photosensitive film.
이와같은 구조의 시모스 이미지센서에서는, 돔(dome) 형태의 마이크로렌즈의 너비(width)가 넓을면 넓을수록 받아들일 수 있는 빛의 양이 많기 때문에, 너비가 넓은 것이 장점이 되지만 브리지(bridge) 측면에서 보면 단점이 되고 있다.In the CMOS image sensor having such a structure, the wider the dome-shaped microlens, the larger the amount of light that can be received. Seen in the disadvantages.
즉, 마이크로렌즈의 너비가 넓은 경우에는 받아들일 수 있는 빛의 양의 증가하여 광 집속효율이 증가하는 장점이 있지만, 마이크로렌즈의 너비가 넓어서 인접한 마이크로렌즈간의 간격이 좁아질 수록, 후속 플로우 공정에서 인접한 마이크로렌즈가 서로 붙어버리는 브리지 현상이 발생하는 단점이 있었다.In other words, when the width of the microlenses is wide, the light condensing efficiency is increased by increasing the amount of light that is acceptable. However, the wider the width of the microlenses, the narrower the interval between adjacent microlenses, There was a disadvantage in that a bridge phenomenon in which adjacent microlenses were stuck to each other occurred.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 칼라필터의 하부에 형성되는 평탄화막에 골을 형성하고 골 내부에 칼라필터와 마이크로렌즈를 적층형성함으로써 브리지현상을 방지하며 상부 평탄화막 형성공정을 생략하여 공정을 단순화한 시모스 이미지센서 및 그 제조방법을 제공함을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above-described problems, forming a valley in the flattening film formed on the lower portion of the color filter and preventing the bridge phenomenon by forming a color filter and a microlens in the valley to prevent the upper planarization film forming process It is an object of the present invention to provide a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same by simplifying the process.
도1은 통상적인 시모스 이미지센서의 단면구조를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a conventional CMOS image sensor;
도2a 내지 도2e는 본 발명의 일실시예에 따른 시모스 이미지센서의 제조방법을 도시한 공정단면도,2A to 2E are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention;
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *
21 : 기판 22 : 소자분리막21 substrate 22 device isolation film
23 : 포토다이오드 24 : 층간절연막23 photodiode 24 interlayer insulating film
25 : 최종금속배선 26 : 페시베이션막25: final metal wiring 26: passivation film
27 : 하부평탄화막 28 : 칼라필터27: lower flattening film 28: color filter
29 : 마이크로렌즈29 microlens
30 : 골30: Goal
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 포토다이오드를 하부구조 형성이 완료된 반도체 기판 상에 형성된 페시베이션막; 상기 페시베이션막 상에 형성되되, 상기 포토다이오드와 대응하는 영역에 골을 구비한 평탄화막; 및 상기 골 내부에 적층되어 형성된 칼라필터 및 마이크로렌즈를 포함하여 이루어진다. 또한, 본 발명은 시모스 이미지센서의 제조방법에 있어서, 포토다이오드와 금속배선을 포함하는 관련소자를 기판상에 형성하는 단계; 상기 금속배선 상에 페시베이션막을 형성하는 단계; 상기 페시베이션막 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막을 패터닝하여 상기 포토다이오드와 대응하는 영역에 골을 형성하는 단계; 및 상기 골 내부에 칼라필터와 마이크로렌즈를 차례로 형성하는 단계를 포함하여 이루어진다.The present invention for achieving the above object, the passivation film formed on the semiconductor substrate with the photodiode formed on the bottom structure; A planarization film formed on the passivation film and having a valley in a region corresponding to the photodiode; And a color filter and a microlens formed by being stacked in the valley. In addition, the present invention provides a method of manufacturing a CMOS image sensor, comprising the steps of: forming a related element comprising a photodiode and a metal wiring on a substrate; Forming a passivation film on the metal wiring; Forming a planarization film on the passivation film; Patterning the planarization layer to form a valley in an area corresponding to the photodiode; And sequentially forming a color filter and a microlens in the valley.
본 발명은 하부평탄화막에 골을 형성하고 이와같이 형성된 골 내부에 칼라필터와 마이크로렌즈를 적층, 형성하여 브리지 현상을 방지하고 동시에 공정을 단순화한 발명이다.The present invention is an invention in which a valley is formed on a lower flattening film and a color filter and a microlens are stacked and formed in the valley formed in this way to prevent bridge phenomenon and at the same time simplify the process.
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 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the most preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art can easily implement the technical idea of the present invention.
도2a 내지 도2e는 본 발명의 일실시예에 따른 시모스 이미지센서의 제조공정을 도시한 공정단면도로서, 이를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 시모스 이미지센서 및 그 제조방법을 설명한다.2A to 2E are process cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, and a CMOS image sensor and a manufacturing method thereof according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference thereto.
먼저 도2a를 참조하면, 최종금속배선(25)과 페시베이션막(26)을 형성하기까지의 공정은 종래기술과 동일하다. 즉, 반도체 기판(21) 상에 활성영역과 필드영역을 정의하는 소자분리막 (22)을 형성한 후에 포토다이오드(23)를 비롯한 단위화소를 기판 내의 일정영역에 형성한다. 도2a에서는 단위화소의 구성요소중에서 포토다이오드(23)만 도시하였으며, 단위화소를 구성하는 각각의 트랜지스터들은 도시하지 않았다.Referring first to FIG. 2A, the process up to forming the final metal wiring 25 and the passivation film 26 is the same as in the prior art. That is, after forming the isolation layer 22 defining the active region and the field region on the semiconductor substrate 21, unit pixels including the photodiode 23 are formed in a predetermined region in the substrate. In FIG. 2A, only the photodiode 23 is shown among the elements of the unit pixel, and each transistor constituting the unit pixel is not shown.
이와같이 소자분리막(22)과 포토다이오드(23) 및 트랜지스터(미도시) 들이 형성된 이후에, 층간절연막(24)을 반도체 기판(21) 상에 형성하고, 이후에 금속배선(25)을 층간절연막(24) 상에 형성한다. 도2a에서는 1개의 금속배선(25)이 사용되는 경우를 도시하였지만 더 많은 금속배선이 사용될 수도 있다. 이때, 금속배선들은 포토다이오드(22)으로 입사하는 빛을 가리지 않기 위해 의도적으로 레이아웃(layout) 되어 형성된다.After the device isolation film 22, the photodiode 23, and the transistors (not shown) are formed, the interlayer insulating film 24 is formed on the semiconductor substrate 21, and the metal wiring 25 is then formed on the interlayer insulating film ( 24) form. Although FIG. 2A illustrates the case where one metal wire 25 is used, more metal wires may be used. In this case, the metal wires are intentionally laid out so as not to block the light incident on the photodiode 22.
이와같이 최종금속배선(25)을 형성한 이후에, 습기나 스크래치(scratch) 등으로부터 소자를 보호하기 위하여 최종금속배선(25)을 포함하는 층간절연막(24) 상에 페시베이션막(26)을 형성한다.After the final metal wiring 25 is formed in this manner, the passivation film 26 is formed on the interlayer insulating film 24 including the final metal wiring 25 to protect the device from moisture, scratches, and the like. do.
다음으로 최종금속배선(25)과 페시베이션막(26)에 의한 단차를 제거하기 위하여 페시베이션막(26) 상에 하부평탄화막(27)이 형성되는데, 본 발명의 일실시예에서는 하부평탄화막(27)의 증착두께를 종래보다 두껍게 형성한다. 이는 후속공정으로 하부평탄화막(27)에 골이 형성될 예정이며, 상기 골 내부에 칼라필터와 마이크로렌즈가 중첩되어 형성되기 때문이다. 본 발명의 일실시예에서 사용된 하부평탄화막은 포지티브(positive) 포토레지스트를 사용하여 형성한다.Next, a lower planarization layer 27 is formed on the passivation layer 26 in order to remove the step difference between the final metal wiring 25 and the passivation layer 26. In an embodiment of the present invention, the lower planarization layer 27 is formed. The deposition thickness of (27) is formed to be thicker than before. This is because a valley is formed in the lower planarization layer 27 in a subsequent process, and the color filter and the microlens are overlapped and formed in the valley. The lower planarization film used in one embodiment of the present invention is formed using a positive photoresist.
다음으로, 도2b에 도시된 바와같이 하부평탄화막(27)에 대한 노광공정을 실시한 후, 포토다이오드(23)와 대응하는 영역을 제거하는 패터닝공정을 수행하여 골(30)을 형성한다. 다음으로 이와같은 골(30)을 형성한뒤, 소성공정(curing)을 진행한다. 이때, 골을 형성하는 공정에서 BIM 마스크를 사용하여 도즈(dose)를 조절하여 형성이 가능하며, HtPSM의 투과율을 다르게 하여 제작할 수 있다.Next, as shown in FIG. 2B, after the exposure process is performed on the lower planarization layer 27, a patterning process of removing a region corresponding to the photodiode 23 is performed to form the valley 30. Next, after forming such a valley 30, the firing process (curing) is performed. At this time, it is possible to form by adjusting the dose (dose) using a BIM mask in the process of forming a bone, it can be produced by changing the transmittance of HtPSM.
또한, 상기 골을 패터닝하는데 사용되는 마스크는 후속 칼라필터를 패터닝하는데 사용될 마스크를 그대로 사용할 수도 있다.In addition, the mask used to pattern the bone may use the mask to be used to pattern subsequent color filters.
도2b 내지 도2c를 참조하면, 각각의 골(30)은 포토다이오드(23)와 대응하는영역의 하부평탄화막(27)에 형성되며, 골(30)과 골(30) 사이에는 높다란 벽이 존재하고 있다. 본 발명의 일실시예에서는 이와같은 골(30) 내부에 칼라필터(27)가 형성되므로, 인접한 칼라필터간의 오버랩(ovewrlap)이 생기지 않기 때문에, 칼라필터에 대한 두께 조절이 용이한 장점이 있다.2B to 2C, each valley 30 is formed in the lower planarization layer 27 of the region corresponding to the photodiode 23, and a high wall is formed between the valleys 30 and 30. It exists. In one embodiment of the present invention, since the color filter 27 is formed inside the valley 30, since there is no overlap between adjacent color filters, there is an advantage in that the thickness of the color filter can be easily adjusted.
종래기술에서는 인접한 칼라필터간의 오버랩으로 인해, 칼라필터의 최종두께에 대한 제어가 힘들기 때문에 칼라필터로 인한 단차가 발생하였으며, 이를 보완해주기 위해 칼라필터 상부에 다시 상부평탄화막을 형성해야 했다.In the prior art, due to the overlap between adjacent color filters, it is difficult to control the final thickness of the color filter, so a step caused by the color filter is generated. In order to compensate for this, the upper flattening film has to be formed on the upper part of the color filter.
하지만, 본 발명의 일실시예에서는 칼라필터간의 중첩을 원천적으로 제거함으로써, 칼라필터의 두께 조절이 용이한 장점이 있다. 따라서, 본 발명의 일실시예에서는 이와같은 장점을 토대로, 칼라필터의 두께를 균일하게 형성할 수 있어 칼라필터로 인한 단차발생을 방지할 수 있기 때문에 상부평탄화막을 형성하지 않아도 되는 장점이 있다.However, in one embodiment of the present invention by removing the overlap between the color filters at the source, it is easy to adjust the thickness of the color filter. Therefore, in one embodiment of the present invention, since the thickness of the color filter can be uniformly formed, it is possible to prevent the generation of the step caused by the color filter, and thus there is an advantage of not having to form the upper leveling film.
본 발명의 일실시예에 따라 골(30) 내부에 칼라필터(28)를 형성하는 경우, 칼라필터(28)의 두께는 골(30)의 깊이를 초과하지 않도록 설정한다. 이는 후속으로 형성될 마이크로렌즈(29) 역시 골(30)이 형성된 구조를 이용하여 브리지현상을 방지하기 위함이다.When the color filter 28 is formed inside the valley 30 according to an embodiment of the present invention, the thickness of the color filter 28 is set not to exceed the depth of the valley 30. This is to prevent the bridge phenomenon by using the microlens 29 to be formed subsequently also has a structure in which the valleys 30 are formed.
칼라필터(28)의 구성물질로는 통상적으로 염색된 유기물 포토레지스트가 사용된다. 이와같은 칼라필터는, 적절한 레티클(reticle)을 이용한 노광공정을 통해 각각의 단위화소마다 하나씩 형성되며, 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 내는 역할을 한다.As a constituent of the color filter 28, a dyed organic photoresist is usually used. Such a color filter is formed one by one for each unit pixel through an exposure process using an appropriate reticle, and serves to separate colors from incident light.
이와같이, 골(30) 내부에 칼라필터(28)를 적절한 두께로 형성한 이후에, 칼라필터(28) 상에 바로 마이크로렌즈 형성용 감광막(29)을 패터닝하여 형성한다.As such, after the color filter 28 is formed in the valley 30 to an appropriate thickness, the photoresist film 29 for forming a microlens is formed directly on the color filter 28.
즉, 본 발명의 일실시예에서는 칼라필터(28) 상부에 상부평탄화막을 형성하지 않고, 도2d에 도시된 바와같이 바로 마이크로렌즈(29)를 패터닝하여 형성한다. 이때, 패터닝되는 마이크로렌즈 형성용 감광막(29)은 후속 플로우(flow)공정을 고려하여 골(30)의 폭 보다는 좁은 폭을 갖도록 형성된다.That is, in one embodiment of the present invention, the microlens 29 is patterned as shown in FIG. 2D without forming an upper planarization layer on the color filter 28. At this time, the patterned photosensitive film 29 for forming the microlenses is formed to have a narrower width than the width of the valley 30 in consideration of a subsequent flow process.
다음으로 도2e에 도시된 바와같이 열공정을 이용하여 직사각형 형태의 마이크로렌즈 형성용 감광막을 플로우시키면 돔(dome) 형태의 마이크로렌즈(29)를 얻을 수 있다.Next, as illustrated in FIG. 2E, a dome-shaped microlens 29 may be obtained by flowing a photoresist film for forming a rectangular microlens using a thermal process.
본 발명의 일실시예에서는 마이크로렌즈(29) 역시 골 내에 형성되므로, 후속 플로우공정을 수행하더라도 인접한 마이크로렌즈와 서로 붙어버리는 브리지현상을 방지할 수 있는 장점이 있으며, 또한 종래와 같이, 브리지현상을 고려하여 인접한 마이크로렌즈간의 간격을 일정거리 이상 유지하여야 하는 부담도 없기 때문에 마이크로렌즈의 크기를 종래에 비해 증가시킬 수 있다.In one embodiment of the present invention, since the microlens 29 is also formed in the valley, there is an advantage that can prevent the bridge phenomenon that is stuck with the adjacent microlenses even if the subsequent flow process, and also, as in the prior art, In consideration of the burden of maintaining the distance between adjacent microlenses over a certain distance, the size of the microlenses can be increased compared to the conventional art.
즉, 골(30)과 골(30)을 분리하는 벽의 두께를 얇게 설정하여 하부평탄화막 (27)을 패터닝한다면, 마이크로렌즈의 크기를 종래에 비해 획기적으로 증가시킬 수 있다.That is, if the lower planarization film 27 is patterned by setting the thickness of the wall separating the bone 30 and the bone 30 to be thin, the size of the microlenses can be significantly increased.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명이 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.As described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible in the art without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those of ordinary knowledge.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은, 칼라필터로 인한 단차발생을 방지하여 상부평탄화막 형성공정을 생략할 수 있으므로 공정을 단순화하는 효과가 있으며 또한, 마이크로렌즈의 브리지현상을 방지하며 동시에 마이크로렌즈의 크기를 증가시킬 수 있기 때문에 시모스 이미지센서의 특성을 향상시키는 효과가 있다.The present invention as described above, the step of preventing the step caused by the color filter can be omitted because the step of forming the upper planarization film has the effect of simplifying the process, and also prevents the bridge phenomenon of the microlens and at the same time reduce the size of the microlens Since it can be increased, there is an effect of improving the characteristics of the CMOS image sensor.
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