(57)【要約】【課題】素子の感度を向上させ、製造歩留まりを向上させることができるイメージセンサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】本実施形態に係るイメージセンサは、フォトダイオードと配線が備えられた下部構造物と、下部物の上に形成された保護膜と、保護膜の上に形成された熱硬化性樹脂膜と、熱硬化性樹脂膜の上に形成されたカラーフィルタアレイと、カラーフィルタアレイの上に形成されたマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイの上に形成されたＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜と、を含む。【選択図】図１
2008085335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フォトダイオードと配線が備えられた下部構造物と、
前記下部構造物の上に形成された保護膜と、
前記保護膜の上に形成された熱硬化性樹脂膜と、
前記熱硬化性樹脂膜の上に形成されたカラーフィルタアレイと、
前記カラーフィルタアレイの上に形成されたマイクロレンズアレイと、
前記マイクロレンズアレイの上に形成されたＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜と、
を含むことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
前記保護膜は、酸化膜であることを特徴とする請求項１記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記ＬＴＯ膜は、３，０００〜８，０００Åの厚みで形成されたことを特徴とする請求項１記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記ＬＴＯ膜は前記マイクロレンズアレイの屈曲に沿って形成され、ゼロギャップ（zero gap）を有するマイクロレンズアレイ形状で形成されたことを特徴とする請求項１記載のイメージセンサ。
【請求項５】
フォトダイオードと配線が備えられた下部構造物を形成する段階と、
前記下部構造物の上に保護膜を形成する段階と、
前記保護膜の上にカラーフィルタアレイを形成する段階と、
前記カラーフィルタアレイの上にマイクロレンズアレイを形成する段階と、
前記マイクロレンズアレイの上にＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜を形成する段階と、
前記ＬＴＯ膜と前記保護膜をエッチングして前記下部構造物の上に形成されたパッド部を露出させる段階と、
を含むことを特徴とするイメージセンサの製造方法。
【請求項６】
前記保護膜を形成する段階は、
前記下部構造物の上に酸化膜を形成する段階と、
前記酸化膜の上に窒化膜を形成する段階と、
前記窒化膜に対するＨ２アニーリングを遂行する段階と、
前記窒化膜を除去して前記酸化膜を露出させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項５記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項７】
前記露出された酸化膜の上に熱硬化性樹脂膜を形成する段階を更に含むことを特徴とする請求項６記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項８】
前記窒化膜は、エッチバック（etch back）方法により除去されることを特徴とする請求項６記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項９】
前記ＬＴＯ膜は、３，０００〜８，０００Åの厚みで形成されることを特徴とする請求項５記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１０】
前記ＬＴＯ膜は、前記マイクロレンズアレイの屈曲に沿って形成され、ゼロギャップ（zero gap）を有するマイクロレンズアレイ形状で形成されることを特徴とする請求項５記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１１】
前記ＬＴＯ膜は、ＰＥＣＶＤ方式により形成されることを特徴とする請求項５記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１２】
前記マイクロレンズアレイを形成する段階の以後に、結果物に対して１５０〜１８０℃で２〜３時間の間ベーク（bake）を遂行する段階を更に含むことを特徴とする請求項５記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１３】
前記結果物に対するベーク（bake）は、コンベクションベークオーブン（convection bake oven）で遂行されることを特徴とする請求項１２記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１４】
フォトダイオードと配線が備えられた下部構造物を形成する段階と、
前記下部構造物の上に保護膜を形成する段階と、
前記保護膜の上に熱硬化性樹脂膜を形成する段階と、
前記熱硬化性樹脂膜の上にカラーフィルタアレイを形成する段階と、
前記カラーフィルタアレイの上にマイクロレンズアレイを形成する段階と、
前記マイクロレンズアレイの上にＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜を形成する段階と、
前記ＬＴＯ膜と前記保護膜をエッチングして前記下部構造物の上に形成されたパッド部を露出させる段階と、
を含むことを特徴とするイメージセンサの製造方法。
【請求項１５】
前記保護膜を形成する段階は、
前記下部構造物の上に酸化膜を形成する段階と、
前記酸化膜の上に窒化膜を形成する段階と、
前記窒化膜に対するＨ２アニーリングを遂行する段階と、
前記窒化膜を除去して前記酸化膜を露出させる段階と、
を含むことを特徴とする請求項１４記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１６】
前記窒化膜は、エッチバック（etch back）方法により除去されることを特徴とする請求項１５記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１７】
前記ＬＴＯ膜は、３，０００〜８，０００Åの厚みで形成されることを特徴とする請求項１４記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１８】
前記ＬＴＯ膜は、前記マイクロレンズアレイの屈曲に沿って形成され、ゼロギャップ（zero gap）を有するマイクロレンズアレイ形状で形成されることを特徴とする請求項１４記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項１９】
前記ＬＴＯ膜は、ＰＥＣＶＤ方式により形成されることを特徴とする請求項１４記載のイメージセンサの製造方法。
【請求項２０】
前記マイクロレンズアレイを形成する段階の以後に、結果物に対して１５０〜１８０℃で２〜３時間の間ベーク（bake）を遂行する段階を更に含むことを特徴とする請求項１４記載のイメージセンサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサとは、光学映像（optical image）を電気信号に変換させる半導体素子である。このようなイメージセンサには入射される光をフォトダイオードに集光するためのマイクロレンズアレイが備えられる。
【０００３】
イメージセンサを製造するにあって、解決しなければならない課題中の１つは、入射される光信号を電気信号に変えてくれる率（rate）、即ち感度を増加させるものである。
【０００４】
また、集光のためのマイクロレンズアレイを形成するにあって、マイクロレンズアレイを構成する隣り合うレンズ間に間隔が発生しないゼロギャップ（zero gap）を具現する方案が多様に摸索されている。
【０００５】
一方、外部との信号連結のためのパッドオープン部では、膜間のストレス差によるギャッピングレイヤがぴったり付かない現象が発生する問題点がある。
【０００６】
また、ウエハバックグラインディング工程とパッケージング工程などにおいて、集光のために形成されるマイクロレンズアレイに感光膜などによるポリマーのパーティクルが付着する現象が発生する。これは、イメージセンサの感度を低下させるだけでなく、クリーニング（cleaning）などの困難性により製造歩留まりを低下させる原因となる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、素子の感度を向上させ、製造歩留まりを向上させることができるイメージセンサ及びその製造方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の実施形態に係るイメージセンサは、フォトダイオードと配線が備えられた下部構造物と、下部構造物の上に形成された保護膜と、保護膜の上に形成された熱硬化性樹脂膜と、熱硬化性樹脂膜の上に形成されたカラーフィルタアレイと、カラーフィルタアレイの上に形成されたマイクロレンズアレイと、マイクロレンズアレイの上に形成されたＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜と、を含む。
【０００９】
本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法は、フォトダイオードと配線が備えられた下部構造物を形成する段階と、下部構造物の上に保護膜を形成する段階と、保護膜の上にカラーフィルタアレイを形成する段階と、カラーフィルタアレイの上にマイクロレンズアレイを形成する段階と、マイクロレンズアレイの上にＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜を形成する段階と、ＬＴＯ膜と保護膜をエッチングして下部構造物の上に形成されたパッド部を露出させる段階と、を含む。
【００１０】
本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法は、フォトダイオードと配線が備えられた下部構造物を形成する段階と、下部構造物の上に保護膜を形成する段階と、保護膜の上に熱硬化性樹脂膜を形成する段階と、熱硬化性樹脂膜の上にカラーフィルタアレイを形成する段階と、カラーフィルタアレイの上にマイクロレンズアレイを形成する段階と、マイクロレンズアレイの上にＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜を形成する段階と、ＬＴＯ膜と保護膜をエッチングして下部構造物の上に形成されたパッド部を露出させる段階と、を含む。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の実施形態に係るイメージセンサ及びその製造方法によると、素子の感度を向上させて製造歩留まりを向上させることができる長所がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の説明において、各層（膜）、領域、パターン、または構造物が、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンの“上（on/above）”に、または“下（below/under）”に形成されると記載される場合において、その意味は各層（膜）、領域、パッド、パターン、または構造物が、直接、基板、各層（膜）、領域、パッド、またはパターンに接触して形成される場合であると解されることができ、他の層（膜）、他の領域、他のパッド、他のパターン、または他の構造物がその間に追加に形成される場合であると解されることもできる。したがって、その意味は本発明の技術的思想により判断されるべきである。
【００１３】
以下、添付図面を参考しつつ本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１４】
本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法を図１乃至図６を参照して説明する。図１乃至図６は、本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法を概略的に示す図である。
【００１５】
本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法によると、図１に示すように、フォトダイオードと配線が備えられた下部構造物１１の上に保護膜を形成する。下部構造物１１の上には外部との信号連結のためのパッド部１３が形成されており、パッド部１３の上には保護膜が形成されている。
【００１６】
上記保護膜は酸化膜１５と窒化膜１７で形成されるようにすることができる。
【００１７】
上記保護膜を形成するにあって、下部構造物１１の上に酸化膜１５を形成し、酸化膜１５の上に窒化膜１７を形成することができる。
【００１８】
窒化膜１７を保護膜で形成する場合には、窒化膜１７に対してＨ２アニーリング遂行する。これによって、窒化膜１７の欠陥を治癒することができ、製造されるイメージセンサの低照度特性を向上させることができる。窒化膜１７は、ＳｉＮ系列の物質で形成されることができる。例として、アニーリング工程によってダングリングボンドが除去できることになる。また、上記アニーリング工程によって、今後形成されるＬＴＯ膜とのストレス（stress）により酸化膜１５にクラック（crack）が発生することを防止できることになる。
【００１９】
次に、図２に示すように、窒化膜１７を除去して酸化膜１５を露出させる。
【００２０】
窒化膜１７を除去するにおいて、エッチバック（etch back）工程により窒化膜１７を除去することができ、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）工程により窒化膜１７を除去することもできる。
【００２１】
この際、パッド部１３の上には酸化膜１５が形成されている。これによって、パッド部１３は露出せず、酸化膜１５により保護できることになる。
【００２２】
以後、図３に示すように、上記露出した酸化膜１５の上に熱硬化性樹脂膜１９を形成する。
【００２３】
酸化膜１５の上に熱硬化性樹脂膜１９を形成することによって、酸化膜１５にデフェクト（defect）が発生することを減少させることができる。また、今後、上部に形成される膜との接着性を向上させることができる。
【００２４】
一方、イメージセンサの設計によって、熱硬化性樹脂膜１９を形成する段階を省略することができる。
【００２５】
そして、本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法によると、図３に示すように、熱硬化性樹脂膜１９の上にカラーフィルタアレイ２１を形成する段階が遂行される。
【００２６】
また、カラーフィルタアレイ２１の上にマイクロレンズアレイ２３を形成する段階が遂行される。この際、１つの例として、マイクロレンズアレイ２３は感光膜に対するパターニング及び熱処理を通じて形成されることができる。また、カラーフィルタアレイ２１の上に平坦化層を形成した後、マイクロレンズアレイ２３を形成することができる。
【００２７】
そして、マイクロレンズアレイ２３を形成した後に、上記結果物に対してベーク（bake）工程を更に遂行することもできる。このようなベーク工程は、１つの例として１５０〜１８０℃で２〜３時間の間遂行されるようにすることができる。
【００２８】
このようなベーク（bake）工程は、コンベクションベークオーブン（convection bake oven）で遂行されるようにすることができる。
【００２９】
次に、本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法によると、図４に示すように、マイクロレンズアレイ２３の上にＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜２５を形成する段階が遂行される。
【００３０】
ＬＴＯ膜２５は、パッド部１３の上部領域にも形成されるようにすることができる。この際、パッド部１３の上には、酸化膜１５、熱硬化性樹脂膜１９、及びＬＴＯ膜２５が積層形成できるようになる。
【００３１】
ＬＴＯ膜２５は、３，０００〜８，０００Åの厚みで形成されるようにすることができる。
【００３２】
また、ＬＴＯ膜２５は、マイクロレンズアレイ２３の屈曲に沿って形成され、ゼロギャップ（zero gap）を有するマイクロレンズアレイ形状で形成できるようになる。マイクロレンズアレイ２３は、隣り合うレンズ間に間隔が存在するが、ＬＴＯ膜２５は隣り合うレンズ形状の間に間隔が存在しないゼロギャップ（zero gap）を容易に具現できるようになる。
【００３３】
ＬＴＯ膜２５は、ＰＥＣＶＤ方式により２００℃以下で形成されるようにすることができる。一例として、ＬＴＯ膜２５は、１５０〜２００℃の温度範囲で、ＰＥＣＶＤ方式により形成されるようにすることができる。
【００３４】
このように、比較的低い温度でＬＴＯ膜２５が形成されるによって、カラーフィルタアレイ２１及びマイクロレンズアレイ２３が劣化することを防止できるようになる。
【００３５】
また、ＬＴＯ膜２５により今後進行されるパッケージング工程などにおいて、マイクロレンズアレイ２３にポリマーなどの異質物が付着することを防止できるようになる。
【００３６】
以後、本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法によると、図５に示すように、ＬＴＯ膜２５と熱硬化性樹脂膜１９、及び酸化膜１５をエッチングして、下部構造物１１の上に形成されたパッド部１３を露出させる段階が遂行される。
【００３７】
このような工程は、一例としてＬＴＯ膜２５の上にフォトレジストパターン２７を形成し、エッチングを遂行することにより、パッド部１３を露出させることができることになる。
【００３８】
このように、本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法によると、パッド部１３を露出させるにあって、１回のパッドオープン工程によりパッド部１３を容易に露出させることができることになる。
【００３９】
以後、フォトレジストパターン２７を除去することで、図６に示すように、本発明の実施形態に係るイメージセンサを製造できるようになる。
【００４０】
本発明の実施形態に係るイメージセンサはフォトダイオードと配線が備えられた下部構造物１１と、下部構造物１１の上に形成された酸化膜１５の保護膜とを含む。下部構造物１１の上にパッド部１３が形成されており、パッド部１３は外部との信号を連結する機能を遂行する。
【００４１】
また、本発明の実施形態に係るイメージセンサは、酸化膜１５の上に形成された熱硬化性樹脂膜１９と、熱硬化性樹脂膜１９の上に形成されたカラーフィルタアレイ２１を含む。一方、イメージセンサの設計によって熱硬化性樹脂膜１９は形成できないこともある。
【００４２】
そして、本発明の実施形態に係るイメージセンサは、カラーフィルタアレイ２１の上に形成されたマイクロレンズアレイ２３と、マイクロレンズアレイ２３の上に形成されたＬＴＯ（Low Temperature Oxide）膜２５とを含む。
【００４３】
ＬＴＯ膜２５は、マイクロレンズアレイ２３の屈曲に沿って形成され、ゼロギャップ（zero gap）を有するマイクロレンズアレイ形状で形成されることができる。即ち、マイクロレンズアレイ２３は、隣り合うレンズの間に間隔が存在するが、ＬＴＯ膜２５は隣り合うレンズ形状の間に間隔が存在しないゼロギャップ（zero gap）を容易に具現できるようになる。
【００４４】
ＬＴＯ膜２５は、３，０００〜８，０００Åの厚みで形成されることができ、その厚みはイメージセンサの設計によって、またゼロギャップ（zero gap）形成程度によって変更されることができる。
【００４５】
このような実施形態によると、外部との信号連結のためのパッド部で膜間のストレス差によってＬＴＯ膜がぴったり付かない現象を防止できるようになる。
【００４６】
また、ウエハバックグラインディング工程とパッケージング工程などにおいて、集光のために形成されるマイクロレンズアレイに感光膜などによるポリマーのパーティクルが付着する現象を防止できるようになる。これによって、イメージセンサの感度が低下することを防止し、かつ、製造歩留まりを向上させることができることになる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法を概略的に示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法を概略的に示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法を概略的に示す図である。
【図４】本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法を概略的に示す図である。
【図５】本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法を概略的に示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るイメージセンサの製造方法を概略的に示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１  下部構造物、  １３  パッド部、  １５  酸化膜、  １７  窒化膜、  １９  熱硬化性樹脂膜、  ２１  カラーフィルタアレイ、  ２３  マイクロレンズアレイ、  ２５  ＬＴＯ膜、  ２７  フォトレジストパターン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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