JP2021072444A - イメージセンサー - Google Patents

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商 秀 朴
寛 植 金
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寛 植 金
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Sangchun Park
相 千 朴
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Beom Suk Lee
範 碩 李
泰 淵 李
Tae Yon Lee
泰 淵 李
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Abstract

【課題】ピクセル間の干渉を低減させたイメージセンサーを提供する。【解決手段】分離領域によって分離された複数のピクセル領域を含み、第１面と、光が入射され第１面と対向して位置する第２面と、を有する半導体基板と、半導体基板の第２面上に、複数のピクセル領域にそれぞれ対応するように配置される複数のカラーフィルターと、半導体基板の第２面上に配置され、複数のカラーフィルターを覆うカバー絶縁層と、カバー絶縁層上に、互いに離隔して配置され、それぞれ複数のカラーフィルターと重なる領域を有する複数の第１透明電極と、カバー絶縁層上に、複数の第１透明電極間に配置され、複数の第１透明電極から離隔された位置にトレンチを有する分離パターンと、分離パターンのトレンチ内に配置されるドレイン電極と、複数の第１透明電極及び分離パターン上に順次に配置される有機光電層及び第２透明電極と、を有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、イメージセンサーに関し、特に有機光電層を有し、ピクセル間の干渉を低減させたイメージセンサーに関する。
画像を撮影して電気信号に変換するイメージセンサーは、デジタルカメラ、携帯電話用カメラ、及び携帯用カムコーダーなどのような様々な電子機器だけでなく、自動車、保安装置、及びロボットに装着されるカメラにも広く用いられている。
かかるイメージセンサーには、小型化及び高解像度が要求されているため、イメージセンサーに対する小型化及び高解像度の要求を満たすための様々な研究が行われており、ピクセルサイズを減らすために、有機光電層を有するイメージセンサーが導入されている。
しかしながら、イメージセンサーにおいては、ピクセル間の干渉という問題がある。
特開２００４−１６５５８９号公報
本発明は上記従来のイメージセンサーにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ピクセル間の干渉を低減させたイメージセンサーを提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサーは、分離領域によって分離された複数のピクセル領域を含み、第１面と、光が入射され前記第１面と対向して位置する第２面と、を有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第２面上に、前記複数のピクセル領域にそれぞれ対応するように配置される複数のカラーフィルターと、前記半導体基板の前記第２面上に配置され、前記複数のカラーフィルターを覆うカバー絶縁層と、前記カバー絶縁層上に、互いに離隔して配置され、それぞれ前記複数のカラーフィルターと重なる領域を有する複数の第１透明電極と、前記カバー絶縁層上に、前記複数の第１透明電極間に配置され、前記複数の第１透明電極から離隔された位置にトレンチを有する分離パターンと、前記分離パターンの前記トレンチ内に配置されるドレイン電極と、前記複数の第１透明電極及び前記分離パターン上に順次に配置される有機光電層及び第２透明電極と、を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサーは、複数のピクセル領域を含む半導体基板と、前記半導体基板上に配置され、配線回路を有する配線構造体と、前記配線構造体上に、前記複数のピクセル領域にそれぞれ対応するように配置される複数の第１透明電極と、前記配線構造体上に、前記複数の第１透明電極間に配置され、前記複数の第１透明電極から離隔された位置にトレンチを有する分離パターンと、前記分離パターンのトレンチ内に配置されたドレイン電極と、前記複数の第１透明電極及び前記分離パターン上に順次に配置される有機光電層及び第２透明電極と、を有することを特徴とする。
また、上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサーは、複数のピクセル領域を含む半導体基板と、前記半導体基板上に、前記複数のピクセル領域にそれぞれ対応するように配置され、それぞれ順次に積層された下部電極層及び上部電極層を含む複数の第１透明電極と、前記半導体基板上に、前記複数の第１透明電極の下部電極層間に配置され、前記複数の第１透明電極から離隔された位置に第１トレンチを有する第１分離パターンと、前記第１分離パターンの前記第１トレンチ内に配置される第１電極ラインと、前記第１分離パターン上に、前記複数の第１透明電極の上部電極層間に配置され、前記複数の第１透明電極から離隔された位置に第２トレンチを有する第２分離パターンと、前記第２分離パターンの前記第２トレンチ内に配置され、前記第２分離パターンによって前記第１電極ラインと分離される第２電極ラインと、前記複数の第１透明電極及び前記第２分離パターン上に順次に配置される有機光電層及び第２透明電極と、を有することを特徴とする。
本発明に係るイメージセンサーによれば、有機光電層の下部に位置するドレイン電極をＤＰＴ工程を用いて相対的に狭い空間に提供することにより、ピクセル間の干渉（ｃｒｏｓｓ ｔａｌｋ）を防止するとともに、高い量子効率を維持することができる。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの概略斜視図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの一部を示す平面図である。 図３のイメージセンサーをＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。 図４のイメージセンサーの「Ａ１」の部分の拡大図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法の内の分離パターン及び第１透明電極、並びにドレイン電極の形成工程を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法の内の分離パターン及び第１透明電極、並びにドレイン電極の形成工程を説明するための工程別断面図である。 本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法の内の分離パターン及び第１透明電極、並びにドレイン電極の形成工程を説明するための工程別断面図である。 図６ｂの分離パターンの形成工程を説明するための工程別斜視図である。 図６ｂの分離パターンの形成工程を説明するための工程別斜視図である。 図６ｂの分離パターンの形成工程を説明するための工程別斜視図である。 図６ｂの分離パターンの形成工程を説明するための工程別斜視図である。 図６ｂの分離パターンの形成工程を説明するための工程別斜視図である。 図７ａのＩＩ−ＩＩ’線に沿った切断したピクセルアレイ領域ＳＡ及び周辺領域ＰＡの断面図である。 図７ｂのＩＩ−ＩＩ’線に沿った切断したピクセルアレイ領域ＳＡ及び周辺領域ＰＡの断面図である。 図７ｃのＩＩ−ＩＩ’線に沿った切断したピクセルアレイ領域ＳＡ及び周辺領域ＰＡの断面図である。 図７ｄのＩＩ−ＩＩ’線に沿った切断したピクセルアレイ領域ＳＡ及び周辺領域ＰＡの断面図である。 図７ｅのＩＩ−ＩＩ’線に沿った切断したピクセルアレイ領域ＳＡ及び周辺領域ＰＡの断面図である。 本発明の他の実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示す断面図である。 本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示す断面図である。 図１０のイメージセンサーの「Ａ２」の部分を示す拡大図である。
次に、本発明に係るイメージセンサーを実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示すブロック図である。
図１を参照すると、イメージセンサー１０００は、コントロールレジスタブロック１１１０、タイミングジェネレータ１１２０、ランプジェネレータ１１３０、バッファ部１１４０、アクティブピクセルセンサーアレイ（以下、「ＡＰＳアレイ」と称す）１１５０、ロウドライバ１１６０、相関二重サンプラー１１７０、比較器１１８０、及びアナログ−デジタル変換部１１９０を含む。
コントロールレジスタブロック１１１０は、イメージセンサー１０００の動作を全体的に制御する。
例えば、コントロールレジスタブロック１１１０は、タイミングジェネレータ１１２０、ランプジェネレータ１１３０、及びバッファ部１１４０に動作信号を送信する。
タイミングジェネレータ１１２０は、イメージセンサー１０００のいくつかの構成要素の動作タイミングの基準となる信号を発生する。
タイミングジェネレータ１１２０で発生した動作タイミング基準信号は、ロウドライバ１１６０、相関二重サンプラー１１７０、比較器１１８０、及び／又はアナログ−デジタル変換部１１９０に伝達される。
ランプジェネレータ１１３０は、相関二重サンプラー１１７０及び／又は比較器１１８０に用いられるランプ信号を生成／送信する。
また、バッファ部１１４０はラッチ部を含む。
バッファ部１１４０は、外部に送信するイメージ信号を一時的に保存し、イメージデータを外部装置に送信する。
ＡＰＳアレイ１１５０は、外部イメージをセンシングする。
ＡＰＳアレイ１１５０は、複数個のアクティブピクセルを含む。
ロウドライバ１１６０は、ＡＰＳアレイ１１５０のロウを選択的に活性化させる。
相関二重サンプラー１１７０は、ＡＰＳアレイ１１５０から発生したアナログ信号をサンプリングして出力する。
比較器１１８０は、相関二重サンプラー１１７０から送信されたデータ及びアナログ基準電圧に基づいてフィードバックされたランプ信号の傾きを比較して、様々な参照信号を発生する。
アナログ−デジタル変換部１１９０は、アナログイメージデータをデジタルイメージデータに変換する。
図２は、本発明の一実施形態によるイメージセンサーの概略斜視図である。
図２を参照すると、本実施形態によるイメージセンサー１０００は、ピクセルアレイ領域ＳＡと、ピクセルアレイ領域ＳＡの周囲に配置される周辺領域ＰＡと、を含む。
ピクセルアレイ領域ＳＡは、図１を参照して説明したＡＰＳアレイ１１５０を含む。
ピクセルアレイ領域ＳＡは、マトリックス（ｍａｔｒｉｘ）の形に配列された複数のピクセル領域ＰＲを含む。
各ピクセル領域ＰＲは、フォトダイオードのような光電変換素子及びトランジスタで構成され得る。
周辺領域ＰＡは、パッド領域ＰＡＤを含む。
パッド領域ＰＡＤは、外部装置などと電気信号を送受信するように構成される。
一部の実施形態において、パッド領域ＰＡＤは、外部から供給される電源電圧又は接地電圧のような駆動電源をイメージセンサー１０００内の回路に伝達する役割を果たす。
例えば、パッド領域ＰＡＤの一部から供給される電圧は、配線構造体及び貫通ビアを介して、図３に示すドレイン電極２７０Ｄに印加される（図３参照）。
本実施形態によるイメージセンサー１０００は、単一のイメージセンサーチップを含む単一パッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）、又はイメージセンサーチップとともにロジックチップ及び／又はメモリチップを含む複数のチップで構成された積層チップ構造のパッケージを含むことができる。
図３は、本発明の一実施形態によるイメージセンサーの一部を示す平面図であり、図４は、図３のイメージセンサーをＩ−Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
ここで、図３の平面図は、有機光電層２８０及びその上部構造を省略した第１透明電極２７０及び分離パターン２５０の上面を示す平面図である。
図３及び図４を参照すると、本実施形態によるイメージセンサー１０００Ａは、互いに対向する位置する第１面１０５Ａ及び第２面１０５Ｂを有し、フォトダイオード１４０が実装された半導体基板１０５を含む。
フォトダイオード１４０は、分離領域ＩＲによって分離された複数のピクセル領域ＰＲにそれぞれ配置される。
フォトダイオード１４０は、第２面１０５Ｂを介してフォトダイオード１４０内に入射される光を電気信号に変換する役割を果たす。
ここで、フォトダイオード１４０は、シリコン光電変換素子のような半導体光電変換素子であり得る。
フォトダイオード１４０は、それぞれ、互いに異なる導電型を有する第１不純物領域１４３及び第２不純物領域１４６を含む。
例えば、第２不純物領域１４６は、ｐ型の導電型であり、第１不純物領域１４３は、少なくとも第２不純物領域１４６に隣接する領域においてｎ型の導電型を有する。
第１不純物領域１４３は、第２不純物領域１４６よりも半導体基板１０５の第１面１０５Ａから深く形成される。
これにより、第１及び第２不純物領域（１４３、１４６）間のＰＮ接合（ｊｕｎｃｔｉｏｎ）は、半導体基板１０５の第２面１０５Ｂよりも第１面１０５Ａに近くなる。
半導体基板１０５内には、素子分離領域１１０によってフォトダイオード１４０と離隔されたストレージノード領域１５０が配置される。
ストレージノード領域１５０は、半導体基板１０５とは異なる導電型である。
例えば、半導体基板１０５は、ｐ型の導電型であり、ストレージノード領域１５０は、ｎ型の導電型である。
半導体基板１０５の第１面１０５Ａ上に配線構造体１６０が配置される。
配線構造体１６０は、半導体基板１０５の第１面１０５Ａ上に配置される絶縁構造物１６１と、絶縁構造物１６１内に配置され、金属配線１６２及び金属ビア１６５を有する配線回路と、を含む。
配線構造体１６０上に支持層１８５が配置される。
支持層１８５は、半導体基板１０５の強度を確保するために用いられる。
支持層１８５は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、及び／又は半導体材料を含むことができる。
半導体基板１０５を貫通する第１貫通ビア１３０が配置される。
第１貫通ビア１３０は、半導体基板１０５の第１面１０５Ａと第２面１０５Ｂとの間を貫通する。
一部の実施形態において、第１貫通ビア１３０は、半導体基板１０５の第１面１０５Ａに隣接する素子分離領域１１０を貫通する。
第１貫通ビア１３０は、それぞれ、ビアプラグ１３５、及びビアプラグ１３５の側面を囲む絶縁性バリア１３２を含む。
ビアプラグ１３５は、導電性物質、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、又はタングステン（Ｗ）などのような金属物質又は導電性金属窒化物やポリシリコンを含むことができる。
絶縁性バリア１３２は、シリコン酸化物及び／又はシリコン窒化物などのような絶縁性物質を含むことができる。
半導体基板１０５の第２面１０５Ｂ上に反射防止膜２０５が配置される。
反射防止膜２０５は、半導体基板１０５の第２面１０５Ｂにおいて外部又は光の反射を抑制することにより、フォトダイオード１４０への光の円滑な入射を図ることができる。
反射防止膜２０５は、例えば、ＳｉＯＮ、ＳｉＣ、ＳｉＣＮ、及びＳｉＣＯを含むことができる。
反射防止膜２０５上にはカバー絶縁層２４０が配置され、複数のカラーフィルター２３５は、複数のピクセル領域ＰＲにそれぞれ対応する領域のカバー絶縁層２４０に埋め込まれる。
複数のカラーフィルター２３５は、それぞれ、フォトダイオード１４０に重なるように配置され、複数のカラーフィルター２３５は、半導体基板１０１の第２面１０５Ｂ上に配置されたカバー絶縁層２４０によって覆われる。
カバー絶縁層２４０は、例えば、酸化膜、窒化膜、低誘電膜、樹脂層、又はこれらの組み合わせを含むことができる。
一部の実施形態において、カバー絶縁層２４０は、多層構造を有することができる。
カラーフィルター２３５は、赤色及び青色のカラーフィルターを含む。
赤色カラーフィルターは、例えば、光を赤色のカラーフィルターに通過させて、赤色波長の光を赤色のカラーフィルターと重なるフォトダイオード１４０に提供する。
この場合、有機光電層２８０は、緑色光を吸収するように構成される。
有機光電層２８０についての詳細な説明は後述する。
本実施形態において、カバー絶縁層２４０は、実質的に平坦な上面を有する。
カバー絶縁層２４０及び反射防止膜２０５を連続的に貫通する第２貫通ビア２２０が配置される。
第２貫通ビア２２０は、第１貫通ビア１３０とそれぞれ接続されて配線構造体１６０の回路配線（１６２、１６５）まで接続する垂直経路（第１貫通電極構造体とも称する）を提供する。
第２貫通ビア２２０は、それぞれ、ビアプラグ２２５、及びビアプラグ２２５の側面及び底面を覆う導電性バリア２２２を含む。
ビアプラグ２２５は、例えば、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、タングステンなどのような金属を含むことができる。
導電性バリア２２２は、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）のような導電性金属窒化物を含むことができる
図３及び図４を参照すると、カバー絶縁層２４０上に、開口ＯＰ（ｏｐｅｎｉｎｇｓ）を有する分離パターン（ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎ）２５０が配置される。
開口ＯＰは、それぞれ、１つのカラーフィルター２３５と重なる領域を有するように形成される。
開口ＯＰは、カバー絶縁層２４０の上面の内の複数のピクセル領域ＰＲと対応する領域を開放させるように形成される。
本実施形態において、開口ＯＰは、カバー絶縁層２４０の上面の一部を開放する。
開口ＯＰにより、カバー絶縁層２４０の上面領域には、それぞれ第２貫通ビア２２０が配置される。
複数の開口ＯＰには、それぞれ、複数の第１透明電極２７０が配置される。
複数の第１透明電極２７０は、それぞれ、カバー絶縁層２４０上で、複数のカラーフィルター２３５と重なる領域を有するように配置される。
複数の第１透明電極２７０は、第２貫通ビア２２０にそれぞれ接続される。
上述のように、第２貫通ビア２２０は、それぞれ、第１貫通ビア１３０に接続されて、配線構造体１６０に延長された第１貫通電極構造体（１３０、２２０）を提供する。
第１貫通電極構造体（１３０、２２０）は、分離領域ＩＲを貫通し、配線回路（１６２、１６５）を介して複数の第１透明電極２７０と複数のピクセル領域ＰＲとをそれぞれ電気的に接続する。
図３に示すように、分離パターン２５０は、複数の第１透明電極２７０間の空間に沿って延長された格子状を有する。
分離パターン２５０は、複数の第１透明電極２７０から離隔された位置にトレンチＴＮを有する。
トレンチＴＮ内にはドレイン電極２７０Ｄが配置される。
ドレイン電極２７０Ｄの一端は、第１透明電極２７０に接続された第１貫通電極構造体（１３０、２２０）と同様に、第１及び第２貫通ビアで構成された第２貫通電極構造体２２０Ｄに接続される。
第２貫通電極構造体２２０Ｄは、分離領域ＩＲを貫通して配線回路（１６２、１６５）に電気的に接続される。
分離領域は、複数のピクセル領域を囲む周辺領域（図２の「ＰＡ」）に位置し、第２貫通電極構造体２２０Ｄは、周辺領域ＰＡに配置される。
図５を参照すると、ドレイン電極２７０Ｄの厚さ「ｔ」は、複数の第１透明電極２７０の各厚さ「Ｔ」よりも小さくてもよい。
複数の第１透明電極２７０の各厚さ「Ｔ」は、分離パターン２５０の厚さと実質的に同一であってもよい。
このように、第２透明電極２７０が配置された開口ＯＰは、分離パターン２５０を貫通するのに対し、トレンチＴＮは、分離パターン２５０を完全に貫通しない溝構造を有することができる。
例えば、分離パターン２５０におけるトレンチＴＮの底部分の厚さは、分離パターン２５０の厚さ「Ｔ」の５％以上であってもよい。
分離パターン２５０は、絶縁物質を含む。
分離パターン２５０は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、又はシリコン酸窒化物を含むことができる。
複数の第１透明電極２７０及びドレイン電極２７０Ｄは、電極物質を含み、同一の透明電極物質で形成される。
透明電極物質は、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＡＴＯ（ａｎｔｉｍｏｎｙ−ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）、ＡＺＯ（Ａｌ−ｄｏｐｅｄ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、ＧＺＯ（ｇａｌｌｉｕｍ−ｄｏｐｅｄ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）、又はＦＴＯ（ｆｌｕｏｒｉｎｅ−ｄｏｐｅｄ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅ）を含むことができる。
複数の第１透明電極２７０及びドレイン電極２７０Ｄは、トレンチＴＮ及び開口ＯＰを有する分離パターン２５０を用いることにより、ダマシン（ｄａｍａｓｃｅｎｅ）工程を介して形成することができる（図６ｃ参照）。
複数の第１透明電極２７０の上面は、それぞれ、分離パターン２５０及びドレイン電極２７０Ｄの上面と実質的に平坦な共面を有する。
トレンチＴＮ及び開口ＯＰを有する分離パターン２５０は、ダブルパターニング技術（Ｄｏｕｂｌｅ−Ｐａｔｔｅｒｎｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ＤＰＴ）を用いて形成することができる（図７ａ〜図７ｅ及び図８ａ〜図８ｅ参照）。
分離パターン２５０の幅「Ｗ」は、例えば、１００ｎｍ以下であり得る。
分離パターン２５０におけるドレイン電極２７０Ｄの両側に位置する側壁部分は、実質的に同一の幅「ＷＳ」を有することができる。
分離パターンの両側壁部分の各幅「ＷＳ」は、例えば、５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲であり得る。
また、ドレイン電極の幅「Ｗｄ」は、例えば、１０ｎｍ〜９０ｎｍの範囲であり得る。
但し、これに限定されるものではなく、フォトリソグラフィ設備などの工程条件に応じて変更することができる。
第１透明電極２７０及び上記分離パターン２５０上に有機光電層２８０が配置される。
有機光電層２８０は、第１透明電極２７０及び分離パターン２５０を覆うように形成される。
有機光電層２８０は、複数のピクセル領域ＰＲにわたって一体に形成される。
有機光電層２８０は、第１透明電極２７０及び分離パターン２５０の上面と接触する。
有機光電層２８０は、特定の波長の光（例えば、緑色）においてのみ光の変化を起こす有機物質を含む。
有機光電層２８０は、ｐ型半導体材料とｎ型半導体材料がｐｎ接合（ｐｎ ｆｌａｔ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）又はバルクヘテロ接合（ｂｕｌｋ ｈｅｔｅｒｏ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）を形成する単一層又は多層構造を含み得る。
有機光電層２８０は、入射された光によってエキシトン（ｅｘｃｉｔｏｎ）を生成した後、生成されたエキシトンを正孔と電子に分離する層である。
例えば、有機光電層２８０内のｐ型半導体材料及びｎ型半導体材料は、それぞれ、緑色波長領域の光を吸収し、約５００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域において最大吸収ピークを示す。
有機光電層２８０は、例えば、約１ｎｍ〜５００ｎｍの厚さを有する。
有機光電層２８０上に第２透明電極２８５が配置される。
第２透明電極２８５は、第１透明電極２８０と同様に、例えば、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、ＡＴＯ、ＡＺＯ、ＧＺＯ、又はＦＴＯを含むことができる。
図５に示すように、有機光電層２８０の下に位置するドレイン電極２７０Ｄは、第１透明電極２７０の電位（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）よりも高い電位を印加すると、ドレイン電極２７０Ｄの上部に位置する有機光電層２８０の領域において正孔（又は電子）が互いに干渉（ｃｒｏｓｓ ｔａｌｋ）を起こさず、矢印で示すように、隣接する両側の第１透明電極２７０に移動して量子効率を増加させる。
ドレイン電極２７０Ｄは、図３に示すように、第２貫通構造体２２０Ｄを介して配線回路（１６２、１６５）と接続され、外部（例えば、図２のパッドＰＡＤ）からドレイン電圧が配線回路及び第２貫通構造体２２０Ｄを介してドレイン電極に印加される。
第２透明電極２８５上に保護絶縁層２９０が配置される。
保護絶縁層２９０は、例えば、シリコン酸化物又はシリコン酸窒化物のような絶縁物質を含むことができる。
また、保護絶縁層２９０上にマイクロレンズ２９５が配置される。
マイクロレンズ２９５は、カラーフィルター２３５と重なる。
マイクロレンズ２９５は、フォトダイオード１４０以外の領域に入射する光の経路を変更させて、フォトダイオード１４０内の光を集光する。
図６ａ〜図６ｃは、本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法の内の分離パターン及び第１透明電極、並びにドレイン電極の形成工程を説明するための工程別断面図である。
先ず、図６ａを参照すると、カバー絶縁層２４０上に分離パターンのための絶縁層２５０’を形成する。
分離パターンのための絶縁層２５０’は、カバー絶縁層２４０上に形成する。
分離パターン２５０は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、又はシリコン酸窒化物を含むことができる。
絶縁層２５０’の厚さは、第１透明電極の厚さを考慮して定義することができる。
図６ｂを参照すると、絶縁層２５０’を用いて、開口ＯＰ及びトレンチＴＮを有する分離パターン２５０を形成する。
分離パターン２５０の開口ＯＰ及びトレンチＴＮは、それぞれ、第１透明電極及びドレイン電極を形成するための空間として提供される。
かかる分離パターン２５０は、第１透明電極及びドレイン電極のためのモールド（ｍｏｌｄ）構造体とも称する。
本発明者は、ダブルパターニング技術（ＤＰＴ）を用いて分離パターン２５０及び開口ＯＰを相対的に小さい幅で形成する方法を提案する。
第１透明電極及びドレイン電極のためのモールド構造を介した分離パターン２５０の形成方法を、図７ａ〜図７ｅ及び図８ａ及び図８ｅに示す。
図７ａ〜図７ｅは、図６ｂの分離パターン２５０の形成工程を説明するための工程別斜視図であり、ピクセルアレイ領域ＳＡにおける図３の「Ｂ」領域に位置する分離パターン部分を示す。
図８ａ〜図８ｅは、それぞれ、図７ａ〜図７ｅのＩＩ−ＩＩ’線に沿った切断したピクセルアレイ領域ＳＡ及び周辺領域ＰＡの断面図である。
図７ａ及び図８ａを参照すると、分離パターンのための絶縁層２５０’上に犠牲膜３１０を形成し、分離パターン（図３の２５０）に対応する格子状を有するマスクパターン３２０を用いて格子状の第１パターン構造体ＰＳ１を形成する。
犠牲膜３１０は、ダブルパターニング技術（ＤＰＴ）を適用するための犠牲層として用いる。
犠牲膜３１０は、例えば、スピンコーティング（ｓｐｉｎ ｃｏａｔｉｎｇ）工程及びベーク（ｂａｋｅ）工程を用いて形成する。
犠牲膜３１０は、例えば、ポリシリコン、ＳＯＨ（Ｓｐｉｎ ｏｎ ｈａｒｄｍａｓｋ）又はＳＯＧ（Ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）を含む。
マスクパターン３２０は、犠牲膜３１０のパターニング工程時にエッチングマスクとして用いられるため、犠牲膜３１０とエッチング選択比の差がある物質で形成される。
犠牲膜３１０上に配置されたマスクパターン３２０は、例えば、シリコン酸窒化物又はシリコン窒化物のような反射防止膜（ＡＲＣ）を含むことができ、反射防止膜上にＢＡＲＣ（Ｂｏｔｔｏｍ Ａｎｔｉ−Ｒｅｆｌｅｃｔｉｖｅ Ｃｏａｔｉｎｇ）をさらに含むことができる。
図８ａを参照すると、ピクセルアレイ領域ＳＡには、マスクパターン３２０を用いることで、第１幅「ｄ」を有する第１パターン構造体ＰＳ１が形成されるのに対し、周辺領域ＰＡには、第１幅「ｄ」よりも大きい第２幅「Ｄ」を有する第２パターン構造体ＰＳ２が形成される。
第１パターン構造体ＰＳ１の第１幅「ｄ」は、分離パターン（図３の２５０の幅）を考慮して設定され、第２パターン構造体ＰＳ２の第２幅「Ｄ」は、周辺領域ＰＡの幅を考慮して設定される。
第１及び第２パターン構造体（ＰＳ１、ＰＳ２）を得るためのエッチング工程において、３次元エッチング効果（矢印で表示）により、第１パターン構造体ＰＳ１のマスクパターン３２０’が、第２パターン構造体ＰＳ２のマスクパターン３２０よりもさらにエッチングされる。
そのため、第２パターン構造体ＰＳ２の高さＬ０は、第１パターン構造体ＰＳ１の高さＬ１よりも高い。
次に、第１及び第２パターン構造体の両側にスペーサ３３０Ｓを形成する。
先ず、図７ｂ及び図８ｂを参照すると、絶縁層２５０’上にスペーサ膜３３０をコンフォーマルに形成する。
具体的には、絶縁層２５０’の上面だけでなく、第１及び第２パターン構造体の両側面及び上面を覆うようにスペーサ膜３３０をコンフォーマルに形成する。
スペーサ膜３３０は、例えば、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）工程を用いて、薄い厚さ（例えば、３０ｎｍ以下）で形成される。
スペーサ膜３３０は、例えば、シリコン酸窒化物又はシリコン窒化物を含むことができる。
次に、図７ｃ及び図８ｃを参照すると、スペーサ膜（図７ｂ及び図８ｂの３３０参照）をエッチングバック（ｅｔｃｈ−ｂａｃｋ）して、第１及び第２パターン構造体（ＰＳ１、ＰＳ２）の両側にスペーサ３３０Ｓを形成する。
図８ｃに示すように、ピクセルアレイ領域ＳＡにおいて、スペーサ膜３３０のエッチバック工程で第１パターン構造体ＰＳ１の上端と第１パターン構造体ＰＳ１の間のスペーサ膜３３０の部分が除去される。
これにより、第１透明電極（図３の２７０）に対応する領域において絶縁層２５０’が露出する第１開口Ｏａが形成される。
周辺領域ＰＡでは、第２パターン構造体ＰＳ２の上端に位置するスペーサ膜３３０の部分のみが除去されるが、ピクセル領域ＰＲでは、第１パターン構造体ＰＳ１の上端に位置するスペーサ膜３３０の部分だけでなく、マスクパターン３２０も３次元エッチング効果により除去されて、スペーサ３３０Ｓの間に犠牲膜３１０が露出する。
続いて、図７ｄ及び図８ｄを参照すると、ピクセルアレイ領域ＳＡに位置する犠牲膜（図７ｃ及び図８ｃの３１０参照）を除去する。
具体的には、アッシング（ａｓｈｉｎｇ）工程又はクリーニング（ｃｌｅａｎｉｎｇ）工程を用いることで、ピクセルアレイ領域ＳＡに位置する犠牲膜３１０を除去する。
犠牲膜３１０が除去されると、分離領域（図４のＩＲ）上に位置する絶縁層２５０’の部分の上に隣接する一対のスペーサ３３０Ｓが位置する。
隣接するスペーサ３３０Ｓ間の空間には、トレンチＴのための第２開口Ｏｂが提供される。
平面の観点（図７ｄ参照）から見れば、第２開口Ｏｂは、スペーサ３３０Ｓの格子状に対応する一定の幅を有する格子状を有する。
ピクセルアレイ領域ＳＡに位置するスペーサ３３０Ｓは、分離パターン（図３の２５０）を形成するためのエッチングマスクとして用いられる。
具体的には、一対のスペーサ３３０Ｓの間隔「ｄｏ」は、ドレイン電極（図３の２７０Ｄ）の幅を定義し、各スペーサ３３０Ｓの幅「ｄｓ」は、分離パターン（図３の２５０）におけるドレイン電極（図３の２７０Ｄ）の両側壁部分の幅（図５のＷＳ）を定義する。
これに対し、図８ｄに示すように、周辺領域ＰＡにおいて、第２パターン構造物ＰＳ２は、その上端に位置するマスクパターン３２０’によってエッチングされずに残留するため、第２パターン構造物ＰＳ２の犠牲膜３１０は除去されない。
これにより、スペーサ３３０Ｓを含む第２パターン構造物ＰＳ２が周辺領域ＰＡのためのエッチングマスクとして作用する。
次に、図７ｅ及び図８ｅを参照すると、上述の結果物をエッチングマスクとして用いて絶縁層２５０’を選択的にエッチングして分離パターン２５０を形成する。
分離パターン２５０は、第１透明電極（図３の２７０）のための開口ＯＰ及びドレイン電極（図３の２７０Ｄ）のためのトレンチＴを有する。
開口ＯＰは、第１開口（図７ｄのＯａ）によって絶縁層（図７ｄの２５０’）が貫通されるようにエッチングされるのに対し、第２開口（図７ｄのＯａ）が相対的に狭い幅を有するため、円滑なエッチングが行われず、結果として、絶縁層（図７ｄの２５０’）を完全に貫通しないトレンチＴＮが形成される。
すなわち、トレンチＴＮの底部において絶縁層部分が残留する。
図８ｅに示すように、トレンチＴＮの深さ「ｄ」は、開口ＯＰの各深さ「Ｔ」よりも小さく、開口ＯＰの各厚さ「Ｔ」は、分離パターン２５０の厚さと実質的に同一であってもよい。
一部の実施形態において、分離パターン２５０の幅「Ｗ」は、１００ｎｍ以下であり得る。
分離パターン２５０におけるトレンチＴＮの両側に位置する側壁部分は、実質的に同一の幅「ＷＳ」を有する。
例えば、分離パターン２７０Ｄの両側壁部分の各幅「ＷＳ」は、５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲であり得る。
トレンチの幅「Ｗｄ」は、例えば、１０ｎｍ〜９０ｎｍの範囲であり得る。
但し、これに限定されるものではなく、フォトリソグラフィ設備などの工程条件に応じて変更され得る。
次に、図６ｃに示すように、複数の開口ＯＰ及びトレンチＴを有する分離パターン２５０を用いることで、複数の第１透明電極２７０及び上記ドレイン電極２７０Ｄを形成する。
本工程において、複数の第１透明電極２７０及びドレイン電極２７０Ｄは、ダマシン（ｄａｍａｓｃｅｎｅ）工程で形成される。
分離パターン２５０及び開口ＯＰに露出するカバー絶縁層２４０上に電極物質２７０’を蒸着した後、エッチバック又は研削工程を適用することにより、複数の開口ＯＰ及びトレンチＴにそれぞれ複数の第１透明電極２７０及びドレイン電極２７０Ｄを形成する。
この場合、複数の第１透明電極２７０の上面はそれぞれ、分離パターン２５０及びドレイン電極２７０Ｄの上面と実質的で平坦な共面を有することができる。
図３及び図４に示したイメージセンサーは、半導体光電変換素子（例えば、フォトダイオード１４０）と有機光電変換素子（例えば、有機光電層２８０）が結合されたハイブリッド構造を例に挙げて示したが、本実施形態によるイメージセンサーは、有機光電変換素子のみで構成することもできる。
図９は、本発明の他の実施形態によるイメージセンサー１０００Ｂを示す断面図である。
図９を参照すると、本実施形態によるイメージセンサー１０００Ｂは、複数のピクセル領域ＰＲを含む半導体基板１０５と、半導体基板１０５上に配置され、配線回路（１６２、１６５）を有する配線構造体１６０と、複数のピクセル領域ＰＲに対応するように配置された有機光電変換素子と、を含む。
ここで、図３及び図４に示したイメージセンサーと同一又は同様の構成要素についての説明は、特に反対される説明がない限り、本実施形態によるイメージセンサーの同一又は同様の構成要素についての説明に結合され得る。
本実施形態に採用された有機光電変換素子は、複数のピクセル領域ＰＲにそれぞれ対応するように配置された複数の第１透明電極２７０と、複数の第１透明電極２７０上に順次に配置された有機光電層２８０及び第２透明電極２８５と、を含む。
有機光電層２８０及び第２透明電極２８５は、複数のピクセル領域ＰＲにわたって一体に形成される。
半導体基板１０５の上面には、トランジスタを含むイメージ判読回路１２０が実現され、配線構造体１６０の配線回路（１６２、１６５）を介して有機光電変換素子とそれぞれ接続される。
具体的には、第１透明電極２７０は、配線構造体１６０の配線回路（例えば、金属ビア１６５）に接続される。
第２透明電極２８５上には、複数のピクセル領域ＰＲに対応する位置に複数のカラーフィルター２３５が配置される。
複数のカラーフィルター２３５は、カバー絶縁層２４０によって覆われる。
複数のカラーフィルター２３５は、それぞれ、赤色、緑色、及び青色カラーフィルターを含む。
複数の第１透明電極２７０は、分離パターン２５０によって分離される。
本実施形態に採用された分離パターン２５０は、図３に示した分離パターン２５０と同様の格子構造を有する。
分離パターン２５０は、複数の第１透明電極２７０において離隔された位置にトレンチＴＮを有し、分離パターン２５０のトレンチＴＮ内にはドレイン電極２７０Ｄが配置される。
ドレイン電極２７０Ｄは、分離パターン２５０の配列構造と同様に、格子構造を有する。
複数の第１透明電極２７０の上面は、分離パターン２５０及びドレイン電極２７０Ｄの上面と実質的に平坦な共面を有する。
ドレイン電極２７０Ｄには、図３に示すように、第２貫通構造体２２０Ｄ及び配線回路（１６２、１６５）を介して外部からドレイン電圧が印加される。
ドレイン電極２７０Ｄは、第１透明電極２７０の電位よりも高い電位を印加すると、ドレイン電極２７０Ｄの上部に位置する有機光電層２８０の領域において正孔（又は電子）を隣接する両側の第１透明電極２７０に移動させて、ピクセル間の相互干渉を防止するとともに、量子効率を増加させることができる。
ドレイン電極２７０Ｄは、複数の第１透明電極２７０の各厚さよりも小さい厚さを有する。
複数の第１透明電極２７０の各厚さは、分離パターン２５０の厚さと実質的に同一であってもよい。
分離パターン２５０は、ＤＰＴを用いて形成されるため、非常に薄い空間に形成することができる。
分離パターン２５０の幅は、例えば、１００ｎｍ以下であり得る。
また、分離パターン２５０におけるドレイン電極２７０Ｄの両側に位置する部分は、実質的に同一の幅を有する。
ドレイン電極２７０Ｄの両側に位置する部分の各幅は、例えば、５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲であり得る。
図１０は、本発明のさらに他の実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示す断面図であり、図１１は、図１０のイメージセンサーの「Ａ２」の部分を示す拡大図である。
図１０及び図１１を参照すると、本実施形態によるイメージセンサー１０００Ｃは、分離パターン２５０’が２つの分離パターン（２５０ａ、２５０ｂ）を含み、第１透明電極２７０’が下部電極及び上部電極を含むことと、それに応じて、電気的に分離された第１及び第２電極ライン（２７０Ｄ１、２７０Ｄ２）を含むことを除いては、図３及び図４に示７実施形態と同様の構造で理解することができる。
そのため、図３及び図４に示した実施形態についての説明は、特に反対される記載がない限り、本実施形態の説明に結合することができる。
本実施形態によるイメージセンサー１０００Ｃは、多層構造の分離パターン２５０’及び第１透明電極２７０’を含む。
分離パターン２５０’は、カバー絶縁層２４０上に順次に配置された第１及び第２分離パターン（２５０ａ、２５０ｂ）を含む。
第１及び第２分離パターン（２５０ａ、２５０ｂ）は、図３に示した分離パターン２５０と同様に、複数のピクセル領域ＰＲに対応する領域が開放される格子構造を有する。
また、第１及び第２分離パターン（２５０ａ、２５０ｂ）は、それぞれ、平面の観点から見れば、格子構造に配列された第１及び第２トレンチ（ＴＮ１、ＴＮ２）を含む。
複数の第１透明電極２７０’は、第１分離パターン２５０ａによって分離された下部電極層２７０ａと、下部電極層２７０ａ上に配置され、第２分離パターン２５０ｂによって分離された上部電極層２７０ｂと、を有する。
積層された下部電極層２７０ａと上部電極層２７０ｂは、１つのピクセル領域ＰＲのための第１透明電極２７０’を構成する。
第１分離パターン２５０ａの第１トレンチＴＮ１内には、第１電極ライン２７０Ｄ１が配置され、第２分離パターン２５０ｂの第２トレンチＴＮ２内には、第２電極ライン２７０Ｄ２が配置される。
第１及び第２電極ライン（２７０Ｄ１、２７０Ｄ２）は、平面の観点から見れば、図３に示したドレイン電極２７０Ｄと同様に、複数の第１透明電極２７０’の間に配置された格子状構造を有する。
本実施形態において、第２分離パターン２５０ｂによって第１電極ライン２７０Ｄ１と分離された第２電極ライン２７０Ｄ２は、独立した回路ラインを構成する。
例えば、有機光電層２８０の直下に位置する第２電極ライン２７０Ｄ２は、上述したドレイン電極の機能を有するように構成され、第１電極ライン２７０Ｄ１は、他の機能、例えば、パワーシェーディング（ｐｏｗｅｒ ｓｈａｄｉｎｇ）効果の減少のための電極として用いられる。
一部の実施形態において、第２電極ライン２７０Ｄ２は、周辺領域（図２のＰＡ）において配線回路（１６２、１６５）に接続されて、外部からドレイン電圧が印加できるように構成されるか、又は第１電極ライン２７０Ｄ１は、周辺領域（図２のＰＡ）において配線回路（１６２、１６５）に接続されて、外部からのピクセル電圧の印加を受けるか、あるいは、接地されるように構成され得る。
本実施形態において、上述の実施形態とは異なり、第１透明電極２７０だけでなく、第１及び第２電極ライン（２７０Ｄ１、２７０Ｄ２）は、別の貫通構造体を用いることなく、配線構造体１６０の配線回路（例えば、金属ビア１６５）を介して簡単に接続することができる。
本実施形態によるイメージセンサーは、いくつかの構成が多様に変更されて実現することができる。
例えば、図９に示したイメージセンサー１０００Ｂの第１透明電極２７０は、上述の実施形態とは異なり、下部に半導体光電変換素子（例えば、フォトダイオード１４０）が配置されないため、必ずしも透明電極物質で構成しなくてもよい。
一方、図１０及び図１１に示したイメージセンサー１０００Ｃにおいて、第２分離パターン２５０ｂの第２トレンチＴＮ２の底部は、第１及び第２電極ライン（２７０Ｄ１、２７０Ｄ２）の絶縁のために求められるため、残留する必要があるが、第１分離パターン２５０ａの下部には、カバー絶縁層２４０が位置するため、第１トレンチＴＮ１は、第１分離パターン２５０ａを完全に貫通して形成することもできる。
尚、本発明は、上述の実施形態に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
１０５ 半導体基板
１１０ 素子分離領域
１３０ 第１貫通ビア（第１貫通電極構造体）
１３２ 絶縁性バリア
１３５ ビアプラグ
１４０ フォトダイオード
１４３ 第１不純物領域
１４６ 第２不純物領域
１６０ 配線構造体
１６１ 絶縁構造物
１６２ 金属配線
１６５ 金属ビア
１８５ 支持層
２０５ 反射防止膜
２２０ 第２貫通ビア（第１貫通電極構造体）
２２０Ｄ 第２貫通電極構造体
２２２ 導電性バリア
２２５ ビアプラグ
２３５ カラーフィルター
２４０ カバー絶縁層
２５０ 分離パターン
２５０’ 絶縁層
２７０ 第１透明電極
２７０Ｄ ドレイン電極
２８０ 有機光電層
２８５ 第２透明電極
２９０ 保護絶縁層
２９５ マイクロレンズ
１０００、１０００Ａ
１１１０ コントロールレジスタブロック
１１２０ タイミングジェネレータ
１１３０ ランプジェネレータ
１１４０ バッファ部
１１５０ アクティブピクセルセンサーアレイ
１１６０ ロウドライバ
１１７０ 相関二重サンプラー
１１８０ 比較器
１１９０ アナログ−デジタル変換部

Claims (10)

  1. 分離領域によって分離された複数のピクセル領域を含み、第１面と、光が入射され前記第１面と対向して位置する第２面と、を有する半導体基板と、
    前記半導体基板の前記第２面上に、前記複数のピクセル領域にそれぞれ対応するように配置される複数のカラーフィルターと、
    前記半導体基板の前記第２面上に配置され、前記複数のカラーフィルターを覆うカバー絶縁層と、
    前記カバー絶縁層上に、互いに離隔して配置され、それぞれ前記複数のカラーフィルターと重なる領域を有する複数の第１透明電極と、
    前記カバー絶縁層上に、前記複数の第１透明電極間に配置され、前記複数の第１透明電極から離隔された位置にトレンチを有する分離パターンと、
    前記分離パターンの前記トレンチ内に配置されるドレイン電極と、
    前記複数の第１透明電極及び前記分離パターン上に順次に配置される有機光電層及び第２透明電極と、を有することを特徴とするイメージセンサー。
  2. 前記ドレイン電極は、前記複数の第１透明電極の各厚さよりも小さい厚さを有することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
  3. 前記複数の第１透明電極の各厚さは、前記分離パターンの厚さと実質的に同一であり、
    前記複数の第１透明電極の上面は、前記分離パターン及び前記ドレイン電極の上面と実質的に平坦な共面を有することを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサー。
  4. 前記分離パターンの前記ドレイン電極の両側に位置する部分は、実質的に同一の幅を有することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
  5. 前記ドレイン電極の両側に位置する部分の各幅は、５ｎｍ〜３０ｎｍの範囲であることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
  6. 前記複数の第１透明電極及び前記ドレイン電極は、同一の透明電極物質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。
  7. 前記半導体基板の前記第１面上に配置され、配線回路を有する配線構造体をさらに有することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
  8. 前記分離領域を貫通し、前記配線回路を介して前記複数の第１透明電極と前記複数のピクセル領域とをそれぞれ電気的に接続する複数の貫通電極構造をさらに有することを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサー。
  9. 複数のピクセル領域を含む半導体基板と、
    前記半導体基板上に配置され、配線回路を有する配線構造体と、
    前記配線構造体上に、前記複数のピクセル領域にそれぞれ対応するように配置される複数の第１透明電極と、
    前記配線構造体上に、前記複数の第１透明電極間に配置され、前記複数の第１透明電極から離隔された位置にトレンチを有する分離パターンと、
    前記分離パターンのトレンチ内に配置されたドレイン電極と、
    前記複数の第１透明電極及び前記分離パターン上に順次に配置される有機光電層及び第２透明電極と、を有することを特徴とするイメージセンサー。
  10. 複数のピクセル領域を含む半導体基板と、
    前記半導体基板上に、前記複数のピクセル領域にそれぞれ対応するように配置され、それぞれ順次に積層された下部電極層及び上部電極層を含む複数の第１透明電極と、
    前記半導体基板上に、前記複数の第１透明電極の下部電極層間に配置され、前記複数の第１透明電極から離隔された位置に第１トレンチを有する第１分離パターンと、
    前記第１分離パターンの前記第１トレンチ内に配置される第１電極ラインと、
    前記第１分離パターン上に、前記複数の第１透明電極の上部電極層間に配置され、前記複数の第１透明電極から離隔された位置に第２トレンチを有する第２分離パターンと、
    前記第２分離パターンの前記第２トレンチ内に配置され、前記第２分離パターンによって前記第１電極ラインと分離される第２電極ラインと、
    前記複数の第１透明電極及び前記第２分離パターン上に順次に配置される有機光電層及び第２透明電極と、を有することを特徴とするイメージセンサー。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023106316A1 (ja) * 2021-12-10 2023-06-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20210053412A (ko) * 2019-11-01 2021-05-12 삼성전자주식회사 이미지 센서

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8853696B1 (en) 1999-06-04 2014-10-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device and electronic device
US7876294B2 (en) 2002-03-05 2011-01-25 Nec Corporation Image display and its control method
JP5564847B2 (ja) 2009-07-23 2014-08-06 ソニー株式会社 固体撮像装置とその製造方法、及び電子機器
KR101861650B1 (ko) 2011-10-17 2018-05-29 삼성전자주식회사 이미지 센서, 이를 포함하는 전자 시스템 및 그 이미지 센싱 방법
JP6108172B2 (ja) * 2013-09-02 2017-04-05 ソニー株式会社 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
KR102136852B1 (ko) 2013-12-30 2020-07-22 삼성전자 주식회사 Tfa 기반의 시모스 이미지 센서 및 그 동작방법
KR102355558B1 (ko) 2014-07-31 2022-01-27 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP6595804B2 (ja) 2015-05-27 2019-10-23 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 固体撮像素子および撮像装置
KR102421726B1 (ko) 2017-09-25 2022-07-15 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR102542614B1 (ko) 2017-10-30 2023-06-15 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR20210053412A (ko) * 2019-11-01 2021-05-12 삼성전자주식회사 이미지 센서

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023106316A1 (ja) * 2021-12-10 2023-06-15 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 受光装置

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