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KR20060077705A - 시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법 - Google Patents

시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시모스 이미지 센서의 내부에 적외선 차단필터를 내장하여 이동전화의 카메라 모듈의 크기를 줄이고 제조수율을 개선한 시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 광감지 소자영역, 게이트전극, 층간절연막, 금속배선이 형성된 반도체 기판상의 컬러필터층; 상기 컬러필터층 상의 적외선 차단필터; 상기 적외선 차단필터 상의 마이크로 렌즈를 포함한다.
시모스 이미지 센서, 적외선 차단필터, 카메라 모듈

Description

시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법{CMOS image sensor and method for manufacturing the same}
도 1은 종래기술의 시모스 이미지 센서를 이용한 카메라(camera) 구조
도 2는 종래기술의 시모스 이미지 센서의 단면도
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서의 단면도
도 4는 적외선 차단필터의 차단기능을 도시한 도면
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
25 : 반도체 기판 27 : 컬러필터층
28 : 적외선 차단필터 29 : 마이크로 렌즈
본 발명은 적외선 차단 필터를 가지는 반도체 시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 특히 시모스 이미지 센서의 내부에 적외선 차단필터를 내장하여 이동전화의 카메라 모듈의 크기를 줄이고 제조수율을 개선한 적외선 차단필터를 가지는 반도체 시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 개별 모스(MOS:metal-oxide-silicon) 캐패시터(capacitor)가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 이중결합소자(CCD:charge coupled device)와 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로에 사용하는 시모스(CMOS)기술을 이용하여 화소수 만큼 모스 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한 시모스(CMOS:complementary MOS) 이미지 센서가 있다.
그리고 피사체의 정보를 전기적인 신호로 변환하는 시모스 이미지 센서는 포토다이오드가 들어있는 시그날 처리칩 들로 구성되어 있으며, 칩 하나에 증폭기(Amplifier), 아날로그/디지탈 변환기(A/D converter), 내부 전압 발생기(Internal voltage generator), 타이밍 제너레이터(Timing generator) 그리고 디지털 로직(Digital logic) 등이 결합되기도 하는데, 이는 공간과 전력 그리고 비용절감에 큰 장점을 갖고 있다. 이중결합소자(CCD)가 전문공정을 통하여 제조하지만, 시모스 이미지 센서는 이중결합소자보다 가격이 저렴한 실리콘 웨이퍼(Wafer)의 식각 공정을 통하여 대량생산이 가능하며, 집적도에서도 장점이 있다.
시모스 이미지센서에 가시광선 영역을 넘어가는 통상 650 nm 이상의 장파장에 의한 광전효과를 방지하기 위하여 조립(assembly) 과정에서 렌즈(lens), 하우징(housing), PCB 등과 같이 제조되어 제조원가가 상승하고 수율이 떨어지는 문제가 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 시모스 이미지 센서에 대하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래기술의 시모스 이미지 센서를 이용한 카메라(camera) 구조이다.
종래기술의 적외선 차단필터(infra cut off filter)를 사용하는 방법은 PCB 기판(10) 상에 시모스 이미지 센서(11)를 위치시키고, 시모스 이미지 센서(11)의 상층에 통상적으로 가시광선 영역을 넘어가는 자외선에 의한 광전효과를 방지하기 위하여 적외선 투과(red transmittance)를 차단하기 위한 적외선 차단 필터(12)와 적외선 차단필터(12)상에 외부로부터 광을 통과시키는 렌즈(lens)(13)를 설치하고, PCB 기판(10), 적외선 차단필터(12), 그리고 렌즈(13)가 위치되는 하우징(housing)이 설치된다. 렌즈(13)를 통과한 빛은 적외선 차단필터(12)를 통과한 후에 이미 지센서(11)에는 역상으로 조사된다.
도 2는 종래기술의 시모스 이미지 센서의 단면도이다.
반도체 기판(15) 상에 도시하지 않았지만, 광감지 소자영역, 게이트전극, 층간절연막, 금속배선 등 필요한 구성요소(16)를 형성하고, 컬러필터층(17)과 컬러필러층(17) 상에 감광막으로 평탄화층(planerization layer)(18)을 형성하고 평탄화층(18) 상에 마이크로 렌즈(19)를 형성한다.
종래기술과 같이 시모스 이미지 센서를 제조하고 이동전화의 카메라 모듈을 제작할 때, 석영(quartz) 위에 코팅(coating)하여 사용하는 적외선 차단필터를 별도로 설치하여야 하며, 이로 인해 카메라 모듈의 크기를 줄이는 데 한계가 있고 또한 제조수율을 저하시키는 문제가 있다.
이와 같은 종래 기술의 시모스 이미지 센서는 다음과 같은 문제가 있다.
시모스 이미지센서에 가시광선 영역을 넘어가는 통상 650㎚ 이상의 장파장에 의한 광전효과를 방지하기 위하여 조립(assembly) 과정에서 렌즈(lens), 하우징(housing), PCB 등과 같이 제조되어 제조원가가 상승하고 수율이 떨어지는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 종래기술의 시모스 이미지 센서의 문제를 해결하기 위한 것으로, 시모스 이미지 센서의 내부에 적외선 차단필터를 내장하여 이동전화의 카메라 모듈의 크기를 줄이고 제조수율을 개선한 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 따른 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서는 광감지 소자영역, 게이트전극, 층간절연막, 금속배선이 형성된 반도체 기판상의 컬러필터층; 상기 컬러필터층 상의 적외선 차단필터; 상기 적외선 차단필터 상의 마이크로 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명에 따른 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서에 있어서, 상기 적외선 차단필터는 필터염료가 믹스된 감광막으로 형성하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서의 제조방법은 광감지 소자영역, 게이트전극, 층간절연막, 금속 배선이 형성된 반도체 기판상에 컬러필터층을 형성하는 단계; 상기 컬러필터층 상에 적외선 차단필터를 형성하는 단계; 상기 적외선 차단필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 따른 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서의 단면도이다.
반도체 기판(25) 상에 도시하지 않았지만, 광감지 소자영역, 게이트전극, 층간절연막, 금속배선등 필요한 구성요소(26)를 형성하고, 컬러필터층(27)과 컬러필러층(27) 상에 적외선 차단필터(28)를 형성한다. 즉 종래기술의 감광막으로 사용하는 평탄화층 대신에 장파장의 적외선을 차단시키는 적외선 차단필터(28)를 사용하는 것이다. 적외선 차단필터(28)는 필터 안료(filter pigment)를 감광막(photoresist)에 믹스(mix)하여 사용한다. 그리고 적외선 차단필터(28) 상에 마이크로 렌즈(29)를 형성한다.
도 4는 적외선 차단필터의 차단기능을 도시한다.
X축은 파장(wave length)이고, Y축은 투과율(transmittance)이고, 적외선 차단필터에 의해 650 nm 이상의 파장을 차단한다.
이와 같은 본 발명에 따른 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서 및 그의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
시모스 이미지 센서의 내부에 적외선 차단필터를 내장하여 이동전화의 카메라 모듈의 크기를 줄이고 제조수율을 개선하는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 광감지 소자영역, 게이트전극, 층간절연막, 금속배선이 형성된 반도체 기판상의 컬러필터층;
    상기 컬러필터층 상의 적외선 차단필터;
    상기 적외선 차단필터 상의 마이크로 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 는 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 차단필터는 필터염료가 믹스된 감광막으로 형성하는 것을 특징으로 하는 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서.
  3. 광감지 소자영역, 게이트전극, 층간절연막, 금속배선이 형성된 반도체 기판상에 컬러필터층을 형성하는 단계;
    상기 컬러필터층 상에 적외선 차단필터를 형성하는 단계;
    상기 적외선 차단필터 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 적외선 차단필터를 가지는 시모스 이미지 센서의 제조방법.
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