JP2016072591A - イメージセンサー構造 - Google Patents

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Abstract

【課題】イメージセンサー構造を提供する。【解決手段】イメージセンサー構造が提供される。イメージセンサー構造は、基板、基板に形成される複数の光電変換ユニット、基板と光電変換ユニット上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルター、互いに分離したカラーフィルターを囲む第一遮光層、および、互いに分離したカラーフィルター間と、互いに分離したカラーフィルターと第一遮光層間とに充填される低屈折率の成分とブレンドされる第一導電性ポリマー素子、を含み、第一導電性ポリマー素子は接地パッドに接続される。【選択図】図1

Description

本発明は、イメージセンサー構造に関するものであって、特に、導電性ポリマー素子を有するイメージセンサー構造に関するものである。
イメージセンサーは、光学像を電気信号に転換する一種の半導体装置である。イメージセンサーは、一般に、電荷結合素子(CCD)と相補型MOS(CMOS)イメージセンサーに分類される。これらのイメージセンサー間において、CMOSイメージセンサーは、入射光を検知して電気信号に転換するフォトダイオード、および、電気信号を送信、および、処理する論理回路を有する。
イメージセンサーにおいて、隣接するカラーフィルター間のクロストークを回避するため、カラーフィルター間にグリッドが設置される。一般に、金属、または、酸化物がグリッドの材料として採用される。しかし、金属グリッドは、カラーフィルタープロセス期間中、長時間、フォトレジスト、現像、および、DI水にさらされるので腐食する。さらに、酸化物グリッドは、グリッドとカラーフィルター間の屈折率の変化をさらに増加することができない定屈折率(約1.46)を有するので、装置の感度を減少させる。
さらに、半導体プロセス、たとえば、ウェハの高速回転ステップ期間中、ウェハ上に帯電が起こる。残念ながら、静電気ウェハはインライン計測に影響し、エラーデータを得て、且つ、高暗電流を誘発する。
これにより、デバイス性能、たとえば、感度やSNR(signal-to-noise ratio)を改善し、効果的に、帯電問題を改善することができる適切な材料と調整可能な屈折率(グリッドとカラーフィルター間の屈折率の変化をさらに増加することができる)を有する新規のグリッドの発展が望まれる。
そこで、本発明は、イメージセンサー構造を提供する。
本発明の実施態様は、基板、基板に形成される複数の光電変換ユニット、基板と光電変換ユニット上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルター、互いに分離したカラーフィルターを囲む第一遮光層、および、互いに分離したカラーフィルター間、および、互いに分離したカラーフィルターと第一遮光層間に充填される第一導電性ポリマー素子を含むイメージセンサー構造を提供し、第一導電性ポリマー素子は接地パッドに接続される。
光電変換ユニットはフォトダイオードを含む。
カラーフィルターは、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
第一遮光層は、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
イメージセンサー構造は、さらに、第一導電性ポリマー素子とブレンドされる成分を含む。成分は、フルオロアクリルポリマー、フルオロアクリルコポリマー、または、それらの組み合わせを含む。成分は、1.5より低い屈折率を有する。成分と第一導電性ポリマー素子の荷重配分比は1-20wt%である。
イメージセンサー構造は、さらに、第一遮光層を囲む第二遮光層を含む。第二遮光層は金属を含む。
この実施態様において、第一導電性ポリマー素子は、金属ビアと金属線により、接地パッドに電気的に接続される。
本発明の実施態様は、基板、基板に形成される複数の光電変換ユニット、基板と光電変換ユニット上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルター、互いに分離したカラーフィルターを囲む第一遮光層、および、互いに分離したカラーフィルター間、および、互いに分離したカラーフィルターと第一遮光層間に充填される第一導電性ポリマー素子、を含むイメージセンサー構造を提供し、第一導電性ポリマー素子は接地パッドに接続される。イメージセンサー構造は、さらに、第一遮光層を囲む第二遮光層を含む。この実施態様において、イメージセンサー構造は、さらに、第一導電性ポリマー素子と接続される第二導電性ポリマー素子を有し、第二導電性ポリマー素子は第二遮光層と接触する。
第一導電性ポリマー素子は、第二導電性ポリマー素子、第二遮光層、金属ビア、および、金属線により、接地パッドに電気的に接続される。
本発明の実施態様は、基板、基板に形成される複数の光電変換ユニット、基板と光電変換ユニット上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルター、互いに分離したカラーフィルターを囲む第一遮光層、および、互いに分離したカラーフィルター間、および、互いに分離したカラーフィルターと第一遮光層間に充填される第一導電性ポリマー素子、を含むイメージセンサー構造を提供し、第一導電性ポリマー素子は接地パッドに接続される。イメージセンサー構造は、さらに、第一遮光層を囲む第二遮光層を含む。この実施態様において、イメージセンサー構造は、さらに、第一導電性ポリマー素子と接続される第三導電性ポリマー素子を含み、第三導電性ポリマー素子は、第一遮光層により、第二遮光層に接続される。
第一導電性ポリマー素子は、第三導電性ポリマー素子、第二遮光層、金属ビア、および、金属線により、接地パッドに電気的に接続される。
本発明の実施態様は、基板、基板に形成される複数の光電変換ユニット、基板と光電変換ユニット上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルター、互いに分離したカラーフィルターを囲む第一遮光層、および、互いに分離したカラーフィルター間、および、互いに分離したカラーフィルターと第一遮光層間に充填される第一導電性ポリマー素子、を含むイメージセンサー構造を提供し、第一導電性ポリマー素子は接地パッドに接続される。イメージセンサー構造は、さらに、第一遮光層を囲む第二遮光層を含む。この実施態様において、イメージセンサー構造は、さらに、第一導電性ポリマー素子と接続される第四導電性ポリマー素子を含み、第四導電性ポリマー素子は第一遮光層を通過すると共に、第二遮光層を越えて、接地パッドに接続される。
第一導電性ポリマー素子は、第四導電性ポリマー素子により、接地パッドに電気的に接続される。
イメージセンサー構造は、さらに、互いに分離したカラーフィルター上に形成される複数のマイクロレンズを含む。
イメージセンサー構造は、表面照射型イメージセンサー構造、または、裏面照射型イメージセンサー構造を含む。
本発明は、低屈折率の成分、たとえば、フルオロアクリルポリマー、フルオロアクリルコポリマー、または、それらの組み合わせとブレンドされる導電性ポリマーを採用し、カラーフィルター間、および、カラーフィルターと遮光層間に充填されると共に、接地パッドに接続される素子を定義する。よって、素子とカラーフィルター間の屈折率の変化、および、導電性ポリマー素子から、帯電を放出することができる接地パッドへの電気的接続の配列を増加することができる調整可能な屈折率を有する導電性ポリマー素子の形成により、導電性ポリマー素子を有するイメージセンサー構造のSNR(signal-to-noise ratio)が改善され、半導体プロセスで生成される帯電が、イメージセンサー構造から放出される。
上記及び他の目的及び本発明の特徴は、添付図面とともに以下の記載を参照することにより明らかとなる。
本発明により、デバイス性能、たとえば、感度やSNR(signal-to-noise ratio)を改善し、効果的に、帯電問題を改善することができる。
本発明の実施形態によるイメージセンサー構造の上面図である。 本発明の実施形態による図1のA-A’に沿ったイメージセンサー構造の断面図である。 本発明の実施形態によるイメージセンサー構造の上面図である。 本発明の実施形態による図3のB-B’に沿ったイメージセンサー構造の断面図である。 本発明の実施形態によるイメージセンサー構造の上面図である。 本発明の実施形態による図5のC-C’に沿ったイメージセンサー構造の断面図である。 本発明の実施形態によるイメージセンサー構造の上面図である。 本発明の実施形態による図7のD-D’に沿ったイメージセンサー構造の断面図である。
本明細書で詳細に説明され、添付の図面に示される装置及び方法は、非限定的な例示的実施形態であること、並びに、本発明の各種の実施形態の範囲は、特許請求の範囲によってのみ定義されることは、当業者には理解されよう。
本発明の実施形態によるイメージセンサー構造を図1と図2を参照して詳述する。図1はイメージセンサー構造の上面図である。図2は、図1のA-A’に沿ったイメージセンサー構造の断面図である。
図1と図2を参照すると、イメージセンサー構造10が提供される。イメージセンサー構造10は、基板12、基板12に形成される複数の光電変換ユニット14、基板12と光電変換ユニット14上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルター16、互いに分離したカラーフィルター16(図1に示される)を囲む第一遮光層18、および、互いに分離したカラーフィルター16間と、互いに分離したカラーフィルター16と第一遮光層18間とに充填される第一導電性ポリマー素子20を含む。第一導電性ポリマー素子20は、接地パッド22に、たとえば、「物理的接続」または「非物理的接続であるが、導電パスの手段により」電気的に接続される。さらに、光電変換ユニット14と互いに分離したカラーフィルター16は互いに位置合わせされる。
いくつかの実施形態において、光電変換ユニット14はフォトダイオード(PD)を含む。
いくつかの実施形態において、カラーフィルター16は、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、第一遮光層18は、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造10は、さらに、第一導電性ポリマー素子20とブレンドされる成分を含む。いくつかの実施形態において、成分は、フルオロアクリルポリマー、フルオロアクリルコポリマー、または、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、成分は、約1.5より低い屈折率を有する。いくつかの実施形態において、成分と第一導電性ポリマー素子20の荷重配分比は、約1-10wt%または1-20wt%である。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造10は、さらに、第一遮光層18(図1に示される)を囲む第二遮光層24を含む。いくつかの実施形態において、第二遮光層24は金属を含む。
図2は、導電パス中の各種素子、たとえば、金属線と金属ビア間の関係を示す。図2を参照すると、この実施形態において、第一導電性ポリマー素子20は、金属ビア26と金属線28により、接地パッド22に電気的に接続される。金属線と金属ビアが位置する領域は、さらに、反射防止層、漏れ防止層、または、特定機能の層を含む。表面照射型イメージセンサー構造において、この領域は、さらに、配線層を含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造10は、さらに、互いに分離したカラーフィルター16上に形成される複数のマイクロレンズ(図示しない)を含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造10は、表面照射型イメージセンサー構造(図示しない)、または、裏面照射型イメージセンサー構造(図示しない)を含む。
本発明の実施形態によるイメージセンサー構造を図3と図4を参照して詳述する。図3はイメージセンサー構造の上面図である。図4は、図3のB-B’に沿ったイメージセンサー構造の断面図である。
図3と図4を参照すると、イメージセンサー構造60が提供される。イメージセンサー構造60は、基板62、基板62に形成される複数の光電変換ユニット64、基板62と光電変換ユニット64上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルター66、互いに分離したカラーフィルター66(図3に示される)を囲む第一遮光層68、および、互いに分離したカラーフィルター66間と、互いに分離したカラーフィルター66と第一遮光層68間とに充填される第一導電性ポリマー素子70を含む。第一導電性ポリマー素子70は、接地パッド72に、たとえば、「物理的接続」または「非物理的接続であるが、導電パスの手段により」、電気的に接続される。さらに、光電変換ユニット64と互いに分離したカラーフィルター66は互いに位置合わせされる。
いくつかの実施形態において、光電変換ユニット64はフォトダイオード(PD)を含む。
いくつかの実施形態において、カラーフィルター66は、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、第一遮光層68は、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造60は、さらに、第一導電性ポリマー素子70とブレンドされる成分を含む。いくつかの実施形態において、成分は、フルオロアクリルポリマー、フルオロアクリルコポリマー、または、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、成分は、約1.5より低い屈折率を有する。いくつかの実施形態において、成分と第一導電性ポリマー素子70の荷重配分比は、約1-10wt%または1-20wt%である。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造60は、さらに、第一遮光層68(図3に示される)を囲む第二遮光層74を含む。いくつかの実施形態において、第二遮光層74は金属を含む。
図4は、導電性パス中の各種素子、たとえば、金属線と金属ビア間の関係を示す。図4を参照すると、この実施態様において、イメージセンサー構造60は、さらに、第一導電性ポリマー素子70に接続され、第二遮光層74と接触する第二導電性ポリマー素子70’を含む。この実施態様において、第一導電性ポリマー素子70は、第二導電性ポリマー素子70’、第二遮光層74、金属ビア76、および、金属線78により、接地パッド72に電気的に接続される。金属線と金属ビアが位置する領域は、さらに、反射防止層、漏れ防止層、または、特定機能の層を有する。表面照射型イメージセンサー構造において、この領域は、さらに、配線層を含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造60は、さらに、互いに分離したカラーフィルター66上に形成される複数のマイクロレンズ(図示しない)を含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造60は、表面照射型イメージセンサー構造(図示しない)、または、裏面照射型イメージセンサー構造(図示しない)を含む。
本発明の実施形態によるイメージセンサー構造を図5と図6を参照して詳述する。図5はイメージセンサー構造の上面図である。図6は、図5のC-C’に沿ったイメージセンサー構造の断面図である。
図5と図6を参照すると、イメージセンサー構造100が提供される。イメージセンサー構造100は、基板120、基板120に形成される複数の光電変換ユニット140、基板120と光電変換ユニット140上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルター160、互いに分離したカラーフィルター160(図5に示される)を囲む第一遮光層180、および、互いに分離したカラーフィルター160間と、互いに分離したカラーフィルター160と第一遮光層180間とに充填される第一導電性ポリマー素子200を含む。第一導電性ポリマー素子200は、接地パッド220に、たとえば、「物理的接続」または「非物理的接続であるが、導電パスの手段により」電気的に接続される。さらに、光電変換ユニット140と互いに分離したカラーフィルター160は互いに位置合わせされる。
いくつかの実施形態において、光電変換ユニット140はフォトダイオード(PD)を含む。
いくつかの実施形態において、カラーフィルター160は、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、第一遮光層180は、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造100は、さらに、第一導電性ポリマー素子200とブレンドされる成分を含む。いくつかの実施形態において、成分は、フルオロアクリルポリマー、フルオロアクリルコポリマー、または、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、成分は、約1.5より低い屈折率を有する。いくつかの実施形態において、成分と第一導電性ポリマー素子200の荷重配分比は、約1-10wt%または1-20wt%である。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造100は、さらに、第一遮光層180(図5に示される)を囲む第二遮光層240を含む。いくつかの実施形態において、第二遮光層240は金属を含む。
図6は、導電性パス中の各種素子、たとえば、金属線と金属ビア間の関係を示す。図6を参照すると、この実施態様において、イメージセンサー構造100は、さらに、第一導電性ポリマー素子200と第二遮光層240を接続する第三導電性ポリマー素子200’を含む。第三導電性ポリマー素子200’は第一遮光層180を通過する。この実施態様において、第一導電性ポリマー素子200は、第三導電性ポリマー素子200’、第二遮光層240、金属ビア260と金属線280により、接地パッド220に接続される。金属線と金属ビアが位置する領域は、さらに、反射防止層、漏れ防止層、または、特定機能の層を含む。表面照射型イメージセンサー構造において、この領域は、さらに、配線層を含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造100は、さらに、互いに分離したカラーフィルター160上に形成される複数のマイクロレンズ(図示しない)を含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造100は、表面照射型イメージセンサー構造(図示しない)、または、裏面照射型イメージセンサー構造(図示しない)を含む。
本発明の実施形態によるイメージセンサー構造を図7と図8を参照して詳述する。図7はイメージセンサー構造の上面図である。図8は、図7のD-D’に沿ったイメージセンサー構造の断面図である。
図7と図8を参照すると、イメージセンサー構造600が提供される。イメージセンサー構造600は、基板620、基板620に形成される複数の光電変換ユニット640、基板620と光電変換ユニット640上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルター660、互いに分離したカラーフィルター660(図7に示される)を囲む第一遮光層680、および、互いに分離したカラーフィルター660間と、互いに分離したカラーフィルター660と第一遮光層680間とに充填される第一導電性ポリマー素子700を含む。第一導電性ポリマー素子700は、設置パッド720に、たとえば、「物理的接続」または「非物理的接続であるが、導電パスの手段により」に電気的に接続される。さらに、光電変換ユニット640と互いに分離したカラーフィルター660は互いに位置合わせされる。
いくつかの実施形態において、光電変換ユニット640はフォトダイオード(PD)を含む。
いくつかの実施形態において、カラーフィルター660は、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、第一遮光層680は、顔料、アクリル樹脂、または、感受性ポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造600は、さらに、第一導電性ポリマー素子700とブレンドされる成分を含む。いくつかの実施形態において、成分は、フルオロアクリルポリマー、フルオロアクリルコポリマー、または、それらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、成分は、約1.5より低い屈折率を有する。いくつかの実施形態において、成分と第一導電性ポリマー素子700の荷重配分比は、約1-10wt%または1-20wt%である。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造600は、さらに、第一遮光層680(図7に示される)を囲む第二遮光層740を含む。いくつかの実施形態において、第二遮光層740は金属を含む。
図8は、導電パス中の各種素子、たとえば、金属線と金属ビア間の関係を示す。図8を参照すると、この実施態様において、イメージセンサー構造600は、さらに、第一導電性ポリマー素子700と接地パッド720を接続する第四導電性ポリマー素子700’を含む。第四導電性ポリマー素子700’は第一遮光層680を通過し、第二遮光層740を越える。この実施態様において、第一導電性ポリマー素子700は、第四導電性ポリマー素子700’により、接地パッド720に電気的に接続される。金属線と金属ビアが位置する領域は、さらに、反射防止層、漏れ防止層、または、特定機能の層を含む。表面照射型イメージセンサー構造において、この領域は、さらに、配線層を含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造600は、さらに、互いに分離したカラーフィルター660上に形成される複数のマイクロレンズ(図示しない)を含む。
いくつかの実施形態において、イメージセンサー構造600は、表面照射型イメージセンサー構造(図示しない)、または、裏面照射型イメージセンサー構造(図示しない)を含む。
本発明は、低屈折率の成分、たとえば、フルオロアクリルポリマー、フルオロアクリルコポリマー、または、それらの組み合わせとブレンドされる導電性ポリマーを採用し、カラーフィルター間と、カラーフィルターと遮光層間とに充填されると共に、接地パッドに接続される素子を定義する。よって、素子とカラーフィルター間の屈折率の変化、および、導電性ポリマー素子から、帯電を放出することができる接地パッドへの電気的接続の配列を増加することができる調整可能な屈折率を有する導電性ポリマー素子の形成により、導電性ポリマー素子を有するイメージセンサー構造のSNR(signal-to-noise ratio)が改善され、半導体プロセスで生成される帯電が、イメージセンサー構造から放出される。さらに、導電性ポリマー素子は、たとえば、コーティング、露光、および、現像(リソグラフィ)のプロセス、エッチングのプロセス、または、化学気相蒸着のプロセスにより形成される。
本発明では好ましい実施例を前述の通り開示したが、これらは決して本発明に限定するものではなく、当該技術を熟知する者なら誰でも、本発明の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変動や潤色を加えることができ、従って本発明の保護範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
10、60、100、600 イメージセンサー構造
12、62、120、620 基板
14、64、140、640 光電変換ユニット
16、66、160、660 カラーフィルター
18、68、180、680 第一遮光層
20、70、200、700 第一導電性ポリマー素子
22、72、220、720 接地パッド
24、74、240、740 第二遮光層
26、76、260 金属ビア
28、78、280 金属線
70’ 第二導電性ポリマー素子
200’ 第三導電性ポリマー素子
700’ 第四導電性ポリマー素子

Claims (10)


  1. 基板と、
    前記基板に形成される複数の光電変換ユニットと、
    前記基板と前記光電変換ユニット上に形成される複数の互いに分離したカラーフィルターと、
    前記互いに分離したカラーフィルターを囲む第一遮光層と、
    前記互いに分離したカラーフィルター間、および、前記互いに分離したカラーフィルターと前記第一遮光層間に充填される第一導電性ポリマー素子と、
    を有し、
    前記第一導電性ポリマー素子は接地パッドに接続されること、
    を特徴とするイメージセンサー構造。
  2. さらに、前記第一導電性ポリマー素子とブレンドされる成分を含むことを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサー構造。
  3. 前記成分は、フルオロアクリルポリマー、フルオロアクリルコポリマー、または、それらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項2に記載のイメージセンサー構造。
  4. 前記成分は、1.5より低い屈折率を有することを特徴とする請求項3に記載のイメージセンサー構造。
  5. 前記成分と前記第一導電性ポリマー素子の荷重配分比は1-20wt%であることを特徴とする請求項2、3、4のいずれか一項に記載のイメージセンサー構造。
  6. さらに、前記第一遮光層を囲む第二遮光層を含み、前記第二遮光層は金属を含むことを特徴とする請求項1、2、3、4、5のいずれか一項に記載のイメージセンサー構造。
  7. 前記第一導電性ポリマー素子は、金属ビアと金属線により、前記接地パッドに電気的に接続されることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6のいずれか一項に記載のイメージセンサー構造。
  8. さらに、前記第一導電性ポリマー素子と接続する第二導電性ポリマー素子を含み、前記第二導電性ポリマー素子は前記第二遮光層と接触し、前記第一導電性ポリマー素子は、前記第二導電性ポリマー素子、前記第二遮光層、金属ビアと金属線により、前記接地パッドに電気的に接続されることを特徴とする請求項6に記載のイメージセンサー構造。
  9. さらに、前記第一導電性ポリマー素子と前記第二遮光層を接続する第三導電性ポリマー素子を含み、前記第三導電性ポリマー素子は前記第一遮光層を通過し、前記第一導電性ポリマー素子は、前記第三導電性ポリマー素子、前記第二遮光層、金属ビアと金属線により、前記接地パッドに電気的に接続されることを特徴とする請求項6に記載のイメージセンサー構造。
  10. さらに、前記第一導電性ポリマー素子と前記接地パッドを接続する第四導電性ポリマー素子を含み、前記第四導電性ポリマー素子は前記第一遮光層を通過し、前記第二遮光層を越え、第一導電性ポリマー素子は、前記第四導電性ポリマー素子により、前記接地パッドに電気的に接続されることを特徴とする請求項6に記載のイメージセンサー構造。

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