KR101315607B1 - 후면 조사 이미지 센서에 있어서 전하 전송을 향상시키기 위한 투명 전도성 필름 - Google Patents
후면 조사 이미지 센서에 있어서 전하 전송을 향상시키기 위한 투명 전도성 필름 Download PDFInfo
- Publication number
- KR101315607B1 KR101315607B1 KR1020110079990A KR20110079990A KR101315607B1 KR 101315607 B1 KR101315607 B1 KR 101315607B1 KR 1020110079990 A KR1020110079990 A KR 1020110079990A KR 20110079990 A KR20110079990 A KR 20110079990A KR 101315607 B1 KR101315607 B1 KR 101315607B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- substrate
- source
- sensor element
- transparent conductive
- disposed
- Prior art date
Links
- 238000012546 transfer Methods 0.000 title claims description 44
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 129
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 25
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 3
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 120
- 239000000463 material Substances 0.000 description 19
- 230000008569 process Effects 0.000 description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 14
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 230000003667 anti-reflective effect Effects 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 8
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 6
- 238000007667 floating Methods 0.000 description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910000881 Cu alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 2
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dizinc;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].[Zn+2].[Zn+2] JAONJTDQXUSBGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N $l^{3}-silane;platinum Chemical compound [SiH3].[Pt] ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ITWBWJFEJCHKSN-UHFFFAOYSA-N 1,4,7-triazonane Chemical compound C1CNCCNCCN1 ITWBWJFEJCHKSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000980 Aluminium gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019001 CoSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910005540 GaP Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000530 Gallium indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 101000738757 Homo sapiens Phosphatidylglycerophosphatase and protein-tyrosine phosphatase 1 Proteins 0.000 description 1
- 229910000673 Indium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N Indium phosphide Chemical compound [In]#P GPXJNWSHGFTCBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005883 NiSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 102100037408 Phosphatidylglycerophosphatase and protein-tyrosine phosphatase 1 Human genes 0.000 description 1
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004166 TaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004200 TaSiN Inorganic materials 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010038 TiAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010037 TiAlN Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVLNJJLJVMLHFO-UHFFFAOYSA-N [F].[O-2].[Zn+2] Chemical compound [F].[O-2].[Zn+2] QVLNJJLJVMLHFO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N [Si].[Ge] Chemical compound [Si].[Ge] LEVVHYCKPQWKOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004964 aerogel Substances 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000005670 electromagnetic radiation Effects 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N erbium Chemical compound [Er] UYAHIZSMUZPPFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N gallium phosphide Chemical compound [Ga]#P HZXMRANICFIONG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical compound [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N indium antimonide Chemical compound [Sb]#[In] WPYVAWXEWQSOGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N indium arsenide Chemical compound [In]#[As] RPQDHPTXJYYUPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 229910021339 platinum silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000052 poly(p-xylylene) Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N tetrafluoromethane Chemical compound FC(F)(F)F TXEYQDLBPFQVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021341 titanium silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1464—Back illuminated imager structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
본 개시물은 이미지 센서 디바이스와 이미지 디바이스의 형성 방법을 제공한다. 일례에서, 이미지 센서 디바이스는 전면과 후면을 갖는 기판; 기판의 전면에 배치되고 기판의 후면을 향해 투사된 방사선을 감지하도록 작동 가능한 센서 요소; 및 기판의 후면 위에 배치되고 적어도 부분적으로 센서 요소 위에 놓이는 투명 전도성층을 포함한다. 투명 전도성층은 센서 요소의 저부에 전기적으로 결합되도록 구성된다.
Description
본 발명은 개선된 이미지 센서 디바이스, 보다 구체적으로는 전하 전송을 향상시키기 위한 투명 전도성층을 갖는 이미지 센서 디바이스와 이미지 센서 디바이스의 형성 방법에 관한 것이다.
집적 회로(IC) 기술은 계속해서 개선되고 있다. 그러한 개선은 종종, 낮은 제조비를 달성하도록 크기가 줄어든 디바이스, 높은 디바이스 집적 밀도, 높은 속도 및 양호한 성능과 관련된다. 줄어진 형상 크기로 인해 실현되는 장점과 함께, IC 디바이스에 대해 직접적인 개선이 이루어진다. 그러한 하나의 IC 디바이스는 이미지 센서 디바이스이다. 이미지 센서 디바이스는 광을 검출하고 검출된 광의 강도(휘도)를 기록하는 픽셀 어레이(또는 그리드)를 포함한다. 픽셀 어레이는 전하 - 광이 많을수록, 전하가 많음 - 를 축적함으로써 광에 반응한다. 이어서, 전하는 디지털 카메라와 같은 적절한 어플리케이션을 위해 사용 가능한 색상 및 휘도를 제공하도록 (예컨대 다른 회로에 의해) 사용될 수 있다. 통상의 타입의 픽셀 그리드는 CCD(Charge-Coupled Device: 전하 결합 소자) 이미지 센서 또는 CMOS(Complimentary Metal-Oxide-Semiconductor: 상보적 금속 산화 반도체) 이미지 센서 디바이스를 포함한다.
다른 타입의 이미지 센서 디바이스는 후면 조사(BackSide Illuminated; BSI) 이미지 센서 디바이스이다. BSI 이미지 센서 디바이스는 (BSI 이미지 센서 디바이스의 이미지 센서 회로를 지지하는) 기판의 후면을 향해 투사되는 광의 볼륨을 감지하는 데 사용된다. 픽셀 그리드는 기판의 전면에 배치되고, 기판은 이 기판의 후면을 향해 투사된 광이 픽셀 그리드에 도달할 수 있을만큼 충분히 얇다. BSI 이미지 센서 디바이스는 전면 조사(Front-Side Illuminated: FSI) 이미지 센서 디바이스에 비해 높은 충전율과 감소된 상쇄 간섭을 제공한다. 그러나, 디바이스의 규모 축소로 인해, 개선된 BSI 이미지 센서 디바이스 양자 효율을 더 향상시키기 위해 계속해서 BSI 기술에 대한 개선이 이루어지고 있다. 따라서, 기존의 BSI 이미지 센서 디바이스와 이러한 BSI 이미지 센서 디바이스의 제조 방법은 일반적으로 그 의도된 용도에 적합하기는 하지만, 디바이스의 규모 축소가 계속되기 때문에 모든 점에 있어서 전반적으로 만족스럽지는 않았다.
본 발명은 디바이스의 규모 축소에 맞춰 개선된 이미지 센서 디바이스 및 이미지 센서 디바이스를 형성하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해,
본 개시물은 다수의 상이한 실시예를 제공한다. 예컨대, 이미지 센서 디바이스는 전면과 후면을 갖는 기판; 기판의 전면에 배치되고 기판의 후면을 향해 투사된 방사선을 감지하도록 작동 가능한 센서 요소; 및 기판의 후면 위에 배치되고 적어도 부분적으로 센서 요소 위에 놓이는 투명 전도성층을 포함한다. 투명 전도성층은 센서 요소의 저부에 전기적으로 결합되도록 구성된다. 예컨대, 투명 전도성층은 ITO 및/또는 IGZO 재료를 포함한다. 유전체층은 기판의 후면과 투명 전도성층 사이에 배치될 수 있다. 센서 요소는 기판에 배치되는 제1 도펀트 타입의 감광 영역과, 기판의 전면에 배치되고 감광 영역에 이웃한 제2 도펀트 타입의 고정층을 포함할 수 있다. 제1 도펀트 타입은 제2 도펀트 타입과는 반대이다. 일례에서, 센서 요소에는 감광 영역에 이웃하고 기판의 후면에 배치되는 제2 도펀트 타입의 다른 고정층이 없다.
이미지 센서 디바이스는 기판의 전면 위에 배치되고 기판의 제1 소스/드레인 영역과 센서 요소 사이에 삽입되는 전송 게이트를 갖는 전송 트랜지스터; 및 기판의 전면 위에 배치되고 기판의 제2 소스/드레인 영역과 기판의 제2 소스/드레인 영역 사이에 삽입되는 리셋 게이트를 갖는 리셋 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서 디바이스는 소스-폴로워 게이트, 제1 소스-폴로워 소스/드레인 영역 및 제2 소스-폴로워 소스/드레인 영역을 갖는 소스-폴로워 트랜지스터로서, 소스-폴로워 게이트는 제1 소스/드레인 영역과 결합되고, 제1 소스-폴로워 소스/드레인 영역은 제2 소스/드레인 영역과 결합되는 것인 소스-폴로워 트랜지스터; 및 제2 소스-폴로워 소스/드레인 영역과 결합되는 셀렉트 소스/드레인 영역을 갖는 셀렉트 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서 디바이스는 투명 전도성층 위에 배치되는 색상 필터; 및 색상 필터 위에 배치되는 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 색상 필터와 렌즈는 센서 요소의 감광 영역과 정렬된다.
다른 예에서, 이미지 센서 디바이스는 전면과 후면을 갖는 기판; 기판의 전면에 배치되는 복수 개의 픽셀을 포함하고, 기판의 후면을 향해 투사된 방사선을 감지하도록 작동 가능한 픽셀 어레이; 및 기판의 후면 위에 배치되고 픽셀 어레이와 용량식으로 결합되는 투명 전도성층을 포함한다. 일례에서, 복수 개의 픽셀은 로우 및 컬럼으로 배치되며, 이에 따라 픽셀 어레이를 형성하고, 투명 전도성층은 픽셀 어레이 위에 배치된다. 다른 예, 복수 개의 픽셀은 로우 및 컬럼으로 배치되며, 이에 따라 픽셀 어레이를 형성하고, 투명 전도성층은 픽셀 어레이의 각각의 로우 위에 배치된다.
각각의 픽셀은 광다이오드와 전송 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 광다이오드는 방사선을 검출하고 방사선 검출에 반응하여 신호 전하를 축적하도록 구성되고, 전송 트랜지스터는 광다이오드에 축적된 신호 전하를 이동시키도록 구성된다. 각각의 픽셀은 리셋 트랜지스터, 소스-폴로워 트랜지스터 및 셀렉트 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 투명 전도성층은 ITO 및 IGZO 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이미지 센서 디바이스는 기판의 후면과 투명 전도성층 사이에 배치되는 유전체층을 포함할 수 있다.
또 다른 예에서는, 전면과 후면을 갖는 기판을 제공하는 것; 기판의 전면에 감광 영역을 형성하는 것; 및 투명 전도성층이 센서 요소의 저부에 용량성 결합되도록 기판의 후면 위에서 적어도 부분적으로 센서 요소 위에 놓이도록 투명 전도성층을 형성하는 것을 포함하는 방법이 제공된다. 투명 전도성층은 ITO 및/또는 IGZO를 포함할 수 있다. 상기 방법은 기판의 전면 위에, 기판에 있는 감광 영역과 부동 확산 영역 사이에 삽입되는 전송 게이트를 형성하는 것을 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 디바이스의 규모 축소에 맞춰 개선된 이미지 센서 디바이스 및 이미지 센서 디바이스를 형성하는 방법이 제공된다.
본 개시물은 첨부 도면을 참고하여 아래의 상세한 설명을 읽을 때 가장 잘 이해된다. 업계에서의 일반적인 실무에 따르면, 다양한 피쳐(feature)들은 축척에 맞게 도시되지 않으며 단지 예시를 목적으로 사용된다는 점이 강조된다. 사실상, 다양한 피쳐들의 치수는 명확한 설명을 위해 임의로 증대되거나 감소될 수 있다.
도 1은 본 개시물의 다양한 양태에 따른 이미지 센서 디바이스의 평면도.
도 2는 본 개시물의 다양한 양태에 따른 센서 요소를 포함하는 집적 회로 디바이스의 개략적인 측단면도.
도 3은 본 개시물의 다양한 양태에 따른 센서 요소를 포함하는 다른 집적 회로 디바이스의 개략적인 측단면도.
도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c는 다양한 작동 상태의, 본 개시물의 다양한 양태에 따른 집적 회로 디바이스의 센서 요소를 예시한 도면.
도 6 및 도 7은 본 개시물의 다양한 양태에 따른 도 3의 직접 회로 디바이스의 평면도.
도 1은 본 개시물의 다양한 양태에 따른 이미지 센서 디바이스의 평면도.
도 2는 본 개시물의 다양한 양태에 따른 센서 요소를 포함하는 집적 회로 디바이스의 개략적인 측단면도.
도 3은 본 개시물의 다양한 양태에 따른 센서 요소를 포함하는 다른 집적 회로 디바이스의 개략적인 측단면도.
도 4a 내지 도 4c 및 도 5a 내지 도 5c는 다양한 작동 상태의, 본 개시물의 다양한 양태에 따른 집적 회로 디바이스의 센서 요소를 예시한 도면.
도 6 및 도 7은 본 개시물의 다양한 양태에 따른 도 3의 직접 회로 디바이스의 평면도.
아래의 개시물은 본 발명의 상이한 특징을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예 또는 예를 제시한다. 구성 요소 및 구성의 특정예는 본 개시물을 간단히 하기 위해 아래에서 설명된다. 이들은 단지 예일뿐, 제한의 의도는 없음은 물론이다. 예컨대, 후속하는 설명에서 제2 피쳐 위에 또는 제2 피쳐 상에 제1 피쳐를 형성하는 것은, 제1 피쳐와 제2 피쳐가 직접 접촉하도록 형성되는 실시예를 포함할 수 있고, 또한 추가의 피쳐가 제1 피쳐와 제2 피쳐 사이에 형성될 수 있고, 이에 따라 제1 피쳐와 제2 피쳐가 직접 접촉할 수 없는 실시예를 포함할 수도 있다. 추가로, 본 개시물은 다양한 예에서 도면 부호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이러한 반복은 간략화와 명확성을 목적으로 하는 것이며, 그 자체가 설명되는 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 나타내는 것은 아니다.
또한, "아래", "하부", "위", "상부" 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 각각 본 명세서에서는 도면에 예시된 하나의 요소 또는 피쳐의 다른 요소(들) 또는 피쳐(들)에 대한 관계를 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 묘사된 방위뿐만 아니라 사용 또는 작동시의 디바이스의 상이한 방위를 포함하는 것으로 의도된다. 예컨대, 도면에서 디바이스가 뒤집어지면, 다른 요소 또는 피쳐 "하부" 또는 "아래"에 있는 것으로 설명된 요소는 다른 요소 또는 피쳐의 "위"에 배향된다. 이에 따라, 예시적인 용어 "아래"는 위와 아래의 방위 모두를 포함할 수 있다. 장치는 이와 달리 배향될 수도 있으며(90도로 회전되거나 다른 방위일 수 있으며), 본 명세서에서 사용되는 공간적으로 상대적인 기술어도 그에 맞춰 대응하게 해석될 수 있다.
도 1은 본 개시물의 다양한 양태에 따른 이미지 센서 디바이스(100)의 평면도이다. 도시된 실시예에서, 이미지 센서 디바이스는 후면 조사(BSI) 이미지 센서 디바이스이다. 이미지 센서 디바이스(100)는 픽셀(110) 어레이(110)를 포함한다. 각각의 픽셀(110)은 컬럼(예컨대, C1 내지 Cx) 및 로우(예컨대, R1 내지 Ry)로 배치된다. "픽셀"이라는 용어는 전자기 방사선을 전기 신호로 변환하기 위한 피쳐(예컨대, 다양한 반도체 디바이스를 포함할 수 있는 광 검출기 및 다양한 횔)를 포함하는 단위셀을 일컫는다. 픽셀(110)은 광다이오드, CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서, CCD(Charged Coupling Device) 센서, 능동 센서, 수동 센서 및/또는 다른 센서를 포함할 수 있다. 이와 같이, 픽셀(110)은 종래의 이미지 감지 디바이스 및/또는 향후 개발될 이미지 감지 디바이스를 포함할 수 있다. 픽셀(110)은 다양한 센서 타입을 갖도록 설계될 수 있다. 예컨대, 하나의 픽셀(110) 그룹은 COMS 이미지 센서일 수 있고, 다른 픽셀(110) 그룹은 수동 센서일 수 있다. 더욱이, 픽셀(110)은 이미지 센서 및/또는 단파 이미지 센서(monochromatic image sensor)를 포함할 수 있다. 일례에서, 각각의 픽셀(110)은 CMOS 이미징 픽셀과 같은 활성 픽셀 센서이다. 도시된 실시예에서, 각각의 픽셀(110)은 광(방사선)의 강도 또는 휘도를 기록하기 위한, 포토게이트형 광검출기와 같은 광검출기를 포함할 수 있다. 각각의 픽셀(110)은 또한, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 소스-폴로어 트랜지스터(source-follower transistor), 셀렉트 트랜지스터, 다른 적합한 트랜지스터 또는 이들의 조합을 포함하는 다양한 트랜지스터와 같은 다양한 반도체 디바이스를 포함할 수 있다. 픽셀(110)에 대한 작동 환경을 제공하고 픽셀(110)과의 외부 통신을 지원하기 위해, 추가의 회로, 입력부 및/또는 출력부가 픽셀 어레이에 결합될 수 있다. 예컨대, 픽셀 어레이는 판독 회로 및/또는 제어 회로와 결합될 수 있다. 간략화를 위해, 본 개시물에서는 단일 픽셀을 포함하는 이미지 센서 디바이스가 설명되디만, 통상적으로 그러한 픽셀의 어레이가 도 1에 예시된 이미지 센서 디바이스(100)를 형성할 수 있다.
도 2는 본 개시물의 다양한 양태에 따른 센서 요소를 포함하는 집적 회로 디바이스의 개략적인 측단면도이다. 도시된 실시예에서, 집적 회로 디바이스(200)는는 후면 조사(BSI) 이미지 센서 디바이스를 포함한다. 집적 회로 디바이스(200)는 직접 회로(IC) 칩, SoC(System on Chip) 또는 레지스터, 커패시터, 유도자, 다이오드, MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor), CMOS 트랜지스터, BJT(Bipolar Junction Transistor), LDMOS 트랜지스터(laterally diffused MOS transistor), 고전력 MOS 트랜지스터, 핀형 전계 효과 트랜지스터(FinFET), 다른 적절한 구성 요소 또는 이들의 조합을 포함하는 칩의 일부분을 포함할 수 있다. 도 2는 본 개시물에 관한 본 발명의 개념을 보다 잘 이해하기 위해, 명확성을 기하도록 단순화되었다. 집적 회로(200)에는 추가의 피쳐가 추가될 수 있으며, 아래에서 설명되는 피쳐들 중 일부는 집적 회로(200)의 다른 실시예를 위해 교환 또는 제거될 수 있다.
직접 회로 디바이스(200)는 전면(204)과 후면(206)을 갖는 기판(202)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 기판(202)은 실리콘을 포함하는 반도체 기판이다. 대안으로서 또는 추가로, 기판(202)은 게르마늄 및/또는 다이아몬드와 같은 다른 원소 반도체; 탄화규소, 갈륨비소, 인화갈륨, 인화인듐, 인듐비소 및/또는 안티몬화 인듐을 포함하는 화합물 반도체; SiGe, GaAsP, AlInAs, AlGaAs, GaInAs, GaInP, 및/또는 GaInAsP를 포함하는 합금 반도체; 또는 이들의 조합을 포함한다. 기판(202)은 SOI(Semiconductor On Insulator)일 수 있다. 기판(202)은, 도핑된 에피층, 경사진 반도체층 및/또는 실리콘 게르마늄층 상의 실리콘층과 같은 다른 타입의 다른 반도체층에 적층되는 반도체층을 포함한다.
기판은 집적 회로 디바이스(200)의 설계 요건에 따라 p-타입 또는 n-타입 기판일 수 있다. 도시된 실시예에서, 반도체 기판(202)은 p-타입 기판이다. 기판(202)을 도핑하는 p-타입 도펀트는 붕소, 갈륨, 인듐, 다른 적절한 p-타입 도펀트 또는 이들의 조합을 포함한다. 도시된 집적 회로 디바이스(200)는 p-타입 도핑된 기판을 포함할 수 있기 때문에, 아래에서 설명되는 도핑 구조는 p-타입 도핑된 기판으로 일관되게 읽어야만 한다. 집적 회로 디바이스(200)는 대안으로서 n-타입 도핑된 기판을 포함할 수 있으며, 이 경우, 아래에서 설명되는 도핑 구조는 n-타입 도핑된 기판으로 (예컨대 반대되는 전도성을 갖는 도핑 구조로) 일관되게 읽어야만 한다 기판(202)을 도핑하는 n-타입 도펀트는 인, 비소, 다른 적절한 n-타입 도펀트 또는 이들의 조합을 포함한다. p-타입 기판(202)은 다양한 p-타입 도핑된 영역 및/또는 n-타입 도핑된 영역을 포함할 수 있다. 도핑은 이온 주입 또는 다양한 단계 및 기법을 통한 확산과 같은 공정을 사용하여 실시될 수 있다.
기판(202)은 기판(202) 상에 또는 기판 내에 형성된 다양한 영역들 및/또는 디바이스들을 분리(또는 절연)시키기 위해, LOCOS(Local Oxidation of Silicon) 및/또는 STI(Shallow Trench Isolation)과 같은 절연 피쳐(208)를 포함한다. 예컨대, 절연 피쳐(208)는 센서 요소(210)를 인접한 센서 요소로부터 절연시킨다. 도시된 실시예에서, 절연 피쳐(208)는 STI이다. 절연 피쳐(208)는 산화규소, 질화규소, 산질화규소, 다른 적절한 재료 또는 이들의 조합을 포함한다. 절연 피쳐(208)는 임의의 적절한 공정에 의해 형성된다. 예컨대, STI를 형성하는 것은, 포토리소그래피 공정, (예컨대, 건식 에칭 및/또는 습식 에칭을 사용함으로써) 기판에 트렌치를 에칭하는 것, 및 (예컨대, 화학적 기상 증착 공정을 사용함으로써) 유전체 재료로 트렌치를 충전하는 것을 포함한다. 충전된 트렌치는, 질화규소 또는 산화규소로 충전된 열산화 라이너층과 같은 다층 구조를 가질 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 집적 회로 디바이스(200)는 센서 요소(또는 센서 픽셀)(210)를 포함한다. 센서 요소(210)는 기판(202)의 후면(206)을 향해 지향되는 입사 방사선(광)(212)과 같은 방사선의 강도(휘도)를 검출한다. 도시된 실시예에서, 입사 방사선(212)은 가시광이다. 대안으로서, 방사선(212)은 적외선(IR), 자외선(UV), X선, 마이크로파, 다른 적절한 방사선 타입 또는 이들의 조합일 수 있다. 센서 요소(210)는 적색, 녹색 또는 청색 광 파장과 같은 특정 광 파장에 상응하도로 구성될 수 있다. 즉, 센서 요소(210)는 특정 광 파장의 강도(휘도)를 검출하도록 구성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 센서 요소(210)는 픽셀이며, 이 픽셀은 도 1에 예시된 픽셀 어레이와 같은 픽셀 어레이일 수 있다.
도시된 실시예에서, 센서 요소(210)는 감광 영역(또는 광 감지 영역)(214), 고정층(216) 및 고정층(218)을 포함하는 광다이오드와 같은 광검출기를 포함한다. 감광 영역(또는 광 감지 영역)(214)은 기판(202)에, 구체적으로 기판(202)의 전면(204)을 따라 형성된 n-타입 도펀트 및/또는 p-타입 도펀트를 갖는 도핑된 영역이다. 도시된 실시예에서, 감광 영역(214)은 n-타입 도핑된 영역이다. 감광 영역(214)은 확산 및/또는 이온 주입과 같은 방법에 의해 형성될 수 있다. 고정층(216, 218)은 기판(202) 내에 배치되고, 이에 따라 감광 영역(214)은 고정층(216)과 고정층(218) 사이에 배치된다. 고정층(216)은 기판(202)의 전면(204)에 배치되고, 고정층(218)은 기판(202)의 후면(206)에 배치된다. 고정층(216, 218)은 도핑된 층이다. 예컨대 도시된 실시예에서, 고정층(216, 218)은 p-타입 주입층이다. 센서 요소(210)는, 전송 게이트(220)와 관련된 전송 트랜지스터, 리셋 게이트(222)와 관련된 리셋 트랜지스터, 소스-폴로워 트랜지스터(도시하지 않음), 셀렉트 트랜지스터(도시하지 않음), 다른 적절한 트랜지스터 또는 이들의 조합과 같은 다양한 트랜지스터를 더 포함한다. 감광 영역(214)과 다양한 트랜지스터(총괄하여 픽셀 회로로 칭할 수 있음)는 센서 요소(210)가 특정 광 파장의 강도를 검출하도록 한다. 센서 요소(210)에 대한 작동 환경을 제공하고 및/또는 센서 요소(210)와의 통신을 지원하도록, 추가의 회로, 입력부 및/또는 출력부가 센서 요소(210)에 마련될 수 있다.
전송 게이트(220)와 리셋 게이트(222)는 기판(202)의 전면(204) 위에 배치된다. 전송 게이트(220)는 기판(202)의 소스/드레인 영역(224)과 감광 영역(214) 사이에 삽입되고, 이에 따라 소스/드레인 영역(224)과 감광 영역(214) 사이에 채널이 형성된다. 리셋 게이트(222)는 기판(202)의 소스/드레인 영역(224)들 사이에 삽입되고, 이에 따라 2개의 소스/드레인 영역(224)들 사이에 채널이 형성된다. 도시된 실시예에서, 소스/드레인 영역(224)은 N+ 소스/드레인 확산 영역이다. 소스/드레인 영역(224)은 부동 확산 영역이라고 칭할 수 있다.
전송 게이트(220) 및 리셋 게이트(222)는 게이트 유전체층과 게이트 전극을 갖는 게이트 스택을 포함할 수 있다. 게이트 유전체층은, 산화규소, 고유전상수 유전체 재료, 다른 적절한 유전체 재료 또는 이들의 조합과 같은 유전체 재료를 포함한다. 고유전상수 재료의 예로는 HfO2, HfSiO, HfSiON, HfTaO, HfTiO, HfZrO, 산화지르코늄, 산화알루미늄, 하프늄 디옥사이드-알루미나(HfO2-Al2O3) 합금, 다른 적절한 고유전상수 유전체 재료 또는 이들의 조합이 있다. 게이트 전극은 폴리실리콘 및/또는 Al, Cu, Ti, Ta, W, Mo, TaN, NiSi, CoSi, TiN, WN, TiAl, TiAlN, TaCN, TaC, TaSiN, 다른 전도성 재료 또는 이들의 조합을 포함하는 금속을 포함한다. 게이트 스택은 다수의 다른 층, 예컨대 캡핑층, 인터페이스층, 확산층, 배리어층 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전송 게이트(220)와 리셋 게이트(222)는 게이트 스택의 측벽 상에 배치되는 스페이서를 포함할 수 있다. 스페이서는, 질화규소, 산질화규소, 다른 적절한 재료 또는 이들의 조합을 포함한다. 스페이서는 질화규소층 및 산화규소층을 포함하는 다층 구조와 같은 다층 구조를 포함할 수 있다. 게이트(220, 222)는 증착, 리소그래피 패터닝 및 에칭 공정과 같은 적절한 공정에 의해 형성된다.
집적 회로 디바이스(200)는 센서 요소(210) 위를 포함하여, 기판(202)의 전면(204) 위에 배치되는 MLI(MultiLayer Interconnect)(230)를 더 포함한다. MLI(230)은 센서 요소(220)와 같은 BIS 이미지 센서 디바이스의 다양한 구성 요소에 결합되고, 이에 따라 BIS 이미지 센서 디바이스의 다양한 구성 요소는 조사된 광(이미징 방사선)에 적절히 응답하도록 작동 가능하다. MSI(230)는, 접점(232) 및/또는 비아(234)와 같은 수직 상호 연결부, 및/또는 라인(236)과 같은 수평 연결부일 수 있는 다양한 전도성 피쳐를 포함한다. 다양한 전도성 피쳐(232, 234, 236)들은 금속과 같은 전도성 재료를 포함할 수 있다. 일례에서는, 알루미늄, 알루미늄/실리콘/구리 합금, 티타늄, 질화티타늄, 텅스텐, 폴리실리콘, 금속 실리사이드 또는 이들의 조합을 포함하는 금속이 사용될 수 있으며, 다양한 전도성 피쳐(232, 234, 236)은 알루미늄 상호 연결부라고 칭할 수 있다. 알루미늄 상호 연결부는, 물리적 기상 증착(PVD), 화학적 기상 증착(CVD) 또는 이들의 조합을 포함하는 공정에 의해 형성될 수 있다. 다양한 전도성 피쳐(232, 234, 236)를 형성하는 다른 제조 기법은 수직 연결부 및 수평 연결부를 형성하도록 전도성 재료를 패터닝하는 에칭과 포토리소그래피 공정을 포함할 수 있다. 금속 실리사이드를 형성하는 열 어닐링과 같은, 또 다른 제조 공정을 실시하여 MLI(230)를 형성할 수 있다. 다층 상호 연결부에 사용되는 금속 실리사이드는, 니켈 실리사이드, 코발트 실리사이드, 텅스텐 실리사이드, 탄탈 실리사이드, 티타늄 실리사이드, 플래티늄 실리사이드, 에르븀 실리사이드, 팔라듐 실리사이드 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 대안으로서, 다양한 도전성 피쳐(232, 234, 236)는 구리, 구리 합금, 티타늄, 질화티타늄, 탄탈, 질화탄탈, 텅스턴, 폴리실리콘, 금속 실리사이드 또는 이들의 조합을 포함하는 구리 다층 상호 연결부일 수 있다. 구리 상호 연결부는 PVD, CVD 또는 이들의 조합을 포함하는 공정에 의해 형성될 수 있다. MLI(230)는 도시된 전도성 피쳐(232, 234, 236)의 개수, 재료, 크기 및/또는 치수에 의해 제한되지 않으며, 이에 따라 MLI(230)는 집적 회로 디바이스(200)의 설계 요건에 따라 전도성 피쳐의 임의의 개수, 재료, 크기 및/또는 치수의 전도성 피쳐를 포함할 수 있다.
MLI(230)의 다양한 전도성 피쳐(232, 234, 236)는 층간(또는 중앙 레벨) 유전체(ILD)층(240)에 배치된다. ILD층(240)은, 이산화규소, 질화규소, 산질화규소, TEOS 산화물, PSG(PhosPhosilicate Glass), BPSG(BoroPhosphoSilicate Glass), FSG(Fluorinated Silica Glass), 탄소 도핑된 이산화규소, 블랙 다이아몬드®(캘리포니아주 산타클라라에 소재하는 Applied Materials), 제로겔(Xerogel), 에어로겔(Aerogel), 비정질 불화탄소, 패럴린(Parylene), BCB(bis-BenzoCycloButenes), SiLK(미시건주 미드랜드에 소재하는 Dow Chemical), 폴리이미드, 다른 적절한 재료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. ILD층(240)은 다층 구조를 가질 수 있다. ILD층(240)은 스핀온 코팅, CVD, 스퍼터링 또는 다른 적절한 공정을 포함하는 기법에 의해 형성될 수 있다. 일례에서, MLI(230)와 ILD(240)는 이중 다마신 공정 또는 단일 다마신 공정과 같은 다마신 공정을 포함하는 집적 공정으로 형성될 수 있다.
기판(202)의 전면(204) 위에 캐리어 웨이퍼(250)가 배치된다. 도시된 실시예에서, 캐리어 웨이퍼(250)는 MLI(230)에 결합된다. 캐리어 웨이퍼(250)는 실리콘으로 이루어진다. 대안으로서, 캐리어 웨이퍼(250)는 유리와 같은 다른 적절한 재료를 포함한다. 캐리어 웨이퍼(250)는 기판(202)의 전면(204) 상에 형성되는 다양한 피쳐[센서 요소(210) 등]들을 위한 보호부를 제공하고, 또한 기판(202)의 후면(206)을 처리하기 위한 기계적 강도 및 지지부를 제공한다.
집적 회로 디바이스(200)는 기판(202)의 후면(206) 위에 배치되는 피쳐를 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 집적 회로 디바이스(200)는 기판(202)의 후면(206) 위에 배치되는 반사 방지층(260), 색상 필터(270) 및 렌즈(275)를 포함한다. 반사 방지층(260)은 기판(202)의 후면(206)과 색상 필터(270) 사이에 배치된다. 반사 방지층(260)은 질화규소 또는 산질화규소와 같은 유전체 재료를 포함한다.
기판(202)의 후면(206) 위에 배치되는 색상 필터(270)는 센서 요소(210)의 감광 영역(214)과 정렬된다. 도시된 실시예에서, 색상 필터(270)는 반사 방지층(260) 위에 배치된다. 색상 필터(270)는 예정된 파장의 광을 필터링하도록 설계된다. 예컨대, 색상 필터(270)는 적색 파장, 녹색 파장 또는 청색 파장의 가시광을 센서 요소(210)로 필터링할 수 있다. 색상 필터(270)는 임의의 적절한 재료를 포함한다. 일례에서, 색상 필터(270)는 특정 주파수 대역(예컨대, 소망하는 광의 파장)을 필터링하기 위한 염료 기반(또는 안료 기반) 폴리머를 포함한다. 대안으로서, 색상 필터(270)는 색상 안료를 갖는 수지 또는 다른 유기성 기반 재료를 포함할 수 있다.
기판(202)의 후면(206) 위에 배치되는 렌즈(275)도 역시 센서 요소(210)의 감광 영역(214)과 정렬된다. 도시된 실시예에서, 렌즈(275)는 색상 필터(270) 위에 배치된다. 렌즈(275)는 입사 방사선(212)을 센서 요소(210)의 감광 영역(214)에 포커싱하도록 센서 요소(210) 및 색상 필터(270)에 대해 다양한 위치 구성일 수 있다. 렌즈(275)는 적절한 재료를 포함하며, 렌즈를 위해 사용되는 재료의 굴절율 및/또는 렌즈와 센서 요소(210) 사이의 거리에 따라 다양한 형상 및 크기를 가질 수 있다. 대안으로서, 렌즈(275)가 반사 방지층(260)과 색상 필터(270) 사이에 배치되도록 색상 필터층(270)과 렌즈층(275)의 위치는 역전될 수 있다. 본 개시물은 또한 렌즈층들 사이에 색상 필터층이 배치되는 집적 회로 디바이스(200)를 고려한다.
작동시에, 집적 회로 디바이스(200)는 기판(202)의 후면(206)을 향해 이동하는 방사선(212)을 수용하도록 구성된다. 렌즈층(275)은 입사 방사선(212)을 색상 필터(270)로 지향시킨다. 그 후, 광은 색상 필터(270)로부터 반사 방지층(260)을 통해 기판(202)과 대응하는 센서 요소(210), 구체적으로는 감광 영역(214)으로 안내된다. 광이 기판(202)의 전면 위에 놓이는 다양한 디바이스 피쳐(예컨대, 게이트, 전극) 및/또는 금속 피쳐[예컨대, MLI의 전도성 피쳐(232, 234, 236)]에 의해 방해받지 않기 때문에, 색상 필터(270)와 센서 요소(210)를 통과하는 광은 최대화될 수 있다. 광(예컨대, 적색광, 녹색광 및 청색광)의 소망하는 파장은 센서 요소(210)의 감광 영역(214)으로 안내되게 된다. 센서 요소(210)의 감광 영역(214)은 광에 노출되었을 때, 전송 게이트(220)와 관련된 전송 트랜지스터가 "오프" 상태이기만 하면 전자를 생성하고 축적(수집)한다. 전송 게이트(220)가 "온" 상태일 때, 축적된 전자(전하)는 소스 드레인 영역(부동 확산 영역)(224)으로 전송될 수 있다. 소스-폴로워 트랜지스터(도시하지 않음)는 전하를 전압 신호로 변환할 수 있다. 전하 전송 이전에, 소스/드레인 영역(224)은 리셋 게이트(223)와 관련된 리셋 트랜지스터를 온으로 전환함으로써 예정된 전압으로 설정될 수 있다. 도시된 실시예에서, 고정층(216, 218)은 기판(202)의 전위와 같은 동일한 전위를 가질 수 있고, 이에 따라 감광 영역(214)은 피닝(pinning) 전압(VPIN)으로 완전히 고갈되고, 감광 영역(214)이 완전히 고갈되었을 때 센서 요소(210)의 전위는 일정한 값, 즉 VPIN로 피닝된다. 기판(202)의 후면(206)을 따른 고정층(218)은, 감광 영역(214)이 형성되는 기판(202)의 다양한 결함을 줄이고, 이에 따라 암전류 및/또는 화이트 픽셀의 생성을 줄일 수 있다.
도 3은 도 2의 집적 회로 디바이스(200)의 변형예인 집적 회로(300)의 개략적인 측단면도이다. 도 3의 실시예는 도 2의 실시예에 대하여 많은 점에서 유사하다. 예컨대 도시된 실시예에서, 집적 회로 디바이스(300)는 BSI 이미지 센서 디바이스를 포함한다. 따라서, 도 2 및 도 3의 유사한 피쳐들은 명확성과 간결성을 위해 동일한 도면 부호로 식별된다. 도 3은 본 개시물에 관한 본 발명의 개념을 보다 잘 이해하기 위해, 명확성을 기하도록 단순화되었다. 집적 회로(300)에는 추가의 피쳐가 추가될 수 있으며, 아래에서 설명되는 피쳐들 중 일부는 집적 회로(300)의 다른 실시예를 위해 교환 또는 제거될 수 있다.
도 2의 집적 회로 디바이스(200)와 대조적으로, 집적 회로 디바이스(300)에는 고정층(218)이 없으며, 집적 회로 디바이스(300)는 기판(202)의 후면(206) 위에 배치되는 투명 전도성층(280)을 더 포함한다. 도시된 실시예에서, 투명 전도성층(280)은 반사 방지(유전체)층(260)과 색상 필터(270)/렌즈(275) 사이에 배치된다. 투명 전도성층(280)은 실질적으로 투명하며 실질적으로 전도성이다. 투명 전도성층(280)의 투명도와 전도도는 가시성 스펙트렘에서의 방사선의 투과율 및 시트 저항 각각에 의해 측정될 수 있다. 예컨대, 투명 전도성층(280)은 ITO(Indium Tin Oxide) 재료를 포함한다. 다른 예에서, 투명 전도성층(280)은 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide) 재료를 포함한다. 투명 전도성층(280)은, 다양한 투명 전도성 재료의 조합을 포함하여, FZO(Fluorine Zinc Oxide) 재료 및/또는 AZO(Aluminum Zinc Oxide) 재료와 같은 다른 적절한 재료를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 투명 전도성층은 가시성 스펙트럼에서 약 80 % 이상의 방사선의 투과율 및/또는 약 1 × 10-4 옴·센티미터 이하의 저항을 갖는다. 도시된 실시예에서, 반사 방지층(260)은 약 100 Å 내지 약 1,000 Å의 두께를 갖고, 투명 전도성층(280)은 약 100 nm 내지 약 300 nm의 두께를 갖는다.
투명 전도성층(280)은 센서 요소(210)에 용량적으로 결합된다. 이에 따라, 투명 전도성층(280)은 기판(202)의 후면(206)에서, 구체적으로는 센서 요소(210)의 감광 영역(214)과 정렬된 기판(202)의 후면(206)에서 신호 전하에 대해 기본적으로 높은 전위를 제공할 수 있다. 이것은 도 2의 집적 회로 디바이스(200)에 있는 센서 요소(210)에 마련되는 기판(202)의 후면(206)에서의 고정층(218)에 대한 필요성을 제거할 수 있다. 일례에서, 투명 전도성층(280)은 센서 요소(210)와 전기적으로 결합되도록 구성된다. 보다 구체적으로는, 투명 전도성층(280)은 감광 영역(214)의 저부[다시 말해서, 기판(202)의 후면(206)에 가장 근접한 감광 영역(214)의 부분]와 전기적으로 결합되도록 구성된다. 전기적 결합은 센서 요소(210)의 저부에서의 전기장을 증대시킬 수 있고, 이는 전하 전송 능력을 향상시킨다. 예컨대 도 2의 집적 회로 디바이스(200)에서는 보다 긴 파장(가시성 방사선의 범위는 약 0.4 ㎛ 내지 약 0.6 ㎛이며, 흡수 길이는 약 0.1 ㎛ 내지 약 10 ㎛임)의 양자 효율을 향상시키기 위해 보다 두꺼운 기판(202)이 사용되지만, 도 2의 집적 회로 디바이스(200)는 기판(202)(도시된 실시예에서는 실리콘 기판)에서 생성되는 전자를 전송 게이트(220)[그리고 궁극적으로는 소스/드레인 영역(224)]로 전송하기 위해 필요하 것보다 충분히 작은 전기력을 제공한다. 이와 대조적으로, 집적 회로 디바이스(300)는, 집적 회로 디바이스(200)에서 기판(202)의 후면(206)에 있는 고정층(218)을 대체할 수 있는 투명 전도성층(280)을 포함하고, 전하 전송 능력을 향상시키도록 기본적으로 높은 전위를 제공한다.
작동시에, 집적 회로 디바이스(300)의 투명 전도성층(280)은 센서 요소(210)를 위한 다양한 작동 상태를 달성하도록 접지 또는 바이어스될 수 있다. 도 4a 내지 도 4c에는, 투명 전도성층(280)이 접지된 경우의 집적 회로 디바이스(300)의 센서 요소(210)의 작동 처리 방법이 예시되어 있다 도 4a는 본 개시물의 다양한 양태에 따른 집적 회로 디바이스의 개략적인 혼합 측단면도/회로 다이어그램이다. 도 4b는 투명 전도성층(280)이 작동 중에 접지되었을 때의 적분 기간 동안[감광 영역(214)이 전하를 축적하고 있을 때]의 센서 요소(210)의 전위 다이어그램이고, 도 4c는 투명 전도성층(280)이 작동 중에 접지되었을 때 센서 요소(210)의 작동에 관한 시간 흐름도이다.
도 4a에서, 집적 회로 디바이스(300)는, 전면(204)이 위로 가고 후면(206)이 아래로 가도록 뒤집어졌다. 기판(202)의 다양한 피쳐들은 본 개시물의 발명의 개념을 보다 잘 이해하기 위해, 명확성을 기하도록 단순화되었다. 예컨대, 도 4a에는 MLI(230), ILD(240), 색상 필터(270) 및 렌즈(275)가 도시되어 있지 않다. 도시된 실시예에서, 집적 회로 디바이스(300)는 전송 게이트(220)와 관련된 전송 트랜지스터(TG), 리셋 게이트와 관련된 리셋 트랜지스터(RS), 소스-폴로워 트랜지스터(SF), 및 셀렉트 트랜지스터(SEL)를 포함한다. 전송 게이트(220)와 리셋 게이트(222) 사이에 배치되는 소스/드레인 영역(224)은 부동 확산(FD) 노드이다. FD 노드[리셋 트랜지스터와 전송 트랜지스터의 소스/드레인 영역(224)들 중 하나]는 소스-폴로워 트랜지스터의 게이트와 결합되고, 리셋 트랜지스터의 다른 소스/드레인 영역(224)은 소스-폴로워 소스/드레인과 결합된다. 다른 소스-폴로워 소스/드레인은 셀렉트 트랜지스터 소스/드레인과 결합되고, 다른 셀렉트 트랜지스터 소스/드레인은 컬럼 출력 라인(컬럼 버스)에 결합된다.
도 4a 내지 도 4c를 참고하면, 작동 중에 투명 전도성층(280)은 접지된다(GND). 리셋 트랜지스터는 파워 레일(Vdd)과 소정 전압(VFD)의 부동 확산(FD) 노드[소스/드레인 영역(224)] 사이에 결합된다. 전송 트랜지스터가 온으로 전환되기 전에, 예컨대 도 4c에서 소정 시각(t1)전에, 리셋 트랜지스터는 FD가 리셋되도록 할 수 있다. 리셋 트랜지스터가 리셋 신호(ΦRS)를 수신했을 때, 즉 리셋 트랜지스터가 FD가 리셋되도록 하고, 전자가 FD[소스/드레인 영역(224)]로 흐르도록 하여 VFD를 VRS와 같은 예정된 전압으로 설정한다. 리셋 전압(VRS)은 Vdd일 수 있다. 전송 트랜지스터가 전송 신호(ΦTG)를 수신했을 때, 전송 트랜지스터는[도 4c에서 시간(t1)와 시간(t2) 사이에서] "온" 상태이고, 감광 영역(214)에 축적된 전화를 FD로 전송한다. FD 노드는 전하를 임시로 저장하기 위한 추가의 저장 커패시터에 결합될 수 있다. 소스-폴로워 트래지스터는 Vdd와 선택 트랜지스터 사이에 결합되고, 소스-폴로워 트랜지스터는 작동 중에 소스-폴로워 신호(ΦSF)를 통해 (소스-폴로워 트랜지스터에 결합된) FD에 의해 제어될 수 있다. 셀렉트 신호(ΦSEL)가 셀렉트 트랜지스터에 인가되어, 센서 요소(210)의 출력을 컬럼 출력 라인으로 결합할 수 있다. 전송 트랜지스터가 (도 4c에서 t2 후에) "오프" 상태로 복귀될 때, 적분 기간 동안에 센서 요소(210)는 광을 수광하고 감광 요소(214)에 광생성 전하 캐리어(전자)를 축적한다. 감광 영역(214)의 전하 커패시티는 센서 요소(210)의 최대 인가 전압인 피닝 전위(VPIN)와 일치하며, 센서 요소(210)의 전압은 VPIX로 나타낸다.
도 5a 내지 도 5c에는, 투명 전도성층(280)이 바이어스된 경우의 집적 회로 디바이스(300)의 센서 요소(210)의 다른 작동 처리 방법이 예시되어 있다 도 5a는 본 개시물의 다양한 양태에 따른 집적 회로 디바이스의 개략적인 혼합 측단면도/회로 다이어그램이다. 도 5b는 투명 전도성층(280)이 작동 중에 바이어스되었을 때의 적분 기간 동안[감광 영역(214)이 전하를 축적하고 있을 때]의 센서 요소(210)의 전위 다이어그램이고, 도 5c는 투명 전도성층(280)이 작동 중에 바이어스되었을 때 센서 요소(210)의 작동에 관한 시간 흐름도이다. 도 4a 내지 도 4c의 실시예는, 작동 중에 투명 전도성층(280)이 바이어스된다는 점을 제외하고는 도 5a 내지 도 5c이 실시예에 대하여 많은 면에서 유사하다. 보다 구체적으로는, 투명 전도성층(280)은 전송 트랜지스터가 "온" 상태일 때 역바이어스된다. 역바이어스된 투명 전도성층(280)은 보다 강력한 전기장과, 이에 따라 감광 영역(214)에 있는 축적된 전하에 보다 강한 전기력을 제공하며, 이에 의해 전송 트랜지스터가 온일 때 전하 전송이 향상된다.
도 6은 본 개시물의 실시예에 따른 집적 회로 디바이스의 평면도를 제시한다. 상기 평면도에서, 집적 회로 디바이스(300)는 센서 요소(210)를 포함한다. 센서 요소(210)는, 도 1의 픽셀 어레이와 같이 각각의 센서 요소(210)가 컬럼(예컨대, C1 내지 Cx) 및 로우(예컨대, R1 내지 Ry)로 배치되는 픽셀 어레이를 형성한다. 도시된 실시예에서, 투명 전도성층(280)은 픽셀 어레이 전체를 커버하고, 투명 전도성층(280)은 접지된다. 이에 따라, 각각의 센서 요소(210)는 도 4a 내지 도 4c를 참고로 하여 설명된 센서 요소(210)와 같이 작동할 수 있다.
도 7은 본 개시물의 다른 실시예에 따른 집적 회로 디바이스의 평면도를 제시한다. 상기 평면도에서, 집적 회로 디바이스(300)는 센서 요소(210)를 포함한다. 센서 요소(210)는, 도 1의 픽셀 어레이와 같이 각각의 센서 요소(210)가 컬럼(예컨대, C1 내지 Cx) 및 로우(예컨대, R1 내지 Ry)로 배치되는 픽셀 어레이를 형성한다. 도시된 실시예에서, 투명 전도성층(280)은 센서 요소(210)의 각각의 로우를 커버한다. 이에 따라, 투명 전도성층(280)은 다수의 층을 포함하며, 각각의 층은 픽셀 어레이에서 센서 요소(210)의 주어진 로우 위에 배치된다. 도시된 실시예를 촉진하기 위해, 각각의 로우에 있는 투명 전도성층(280)은 주어진 시간(t)에 바이어스된다. 이에 따라, 각각의 센서 요소(210)는 도 5a 내지 도 5c를 참고로 하여 설명된 센서 요소(210)와 같이 작동할 수 있다.
본 개시물은 다수의 상이한 실시예를 제공한다. 예컨대, 이미지 센서 디바이스는 전면과 후면을 갖는 기판; 기판의 전면에 배치되고 기판의 후면을 향해 투사된 방사선을 감지하도록 작동 가능한 센서 요소; 및 기판의 후면 위에 배치되고 적어도 부분적으로 센서 요소 위에 놓이는 투명 전도성층을 포함한다. 투명 전도성층은 센서 요소의 저부에 전기적으로 결합되도록 구성된다. 예컨대, 투명 전도성층은 ITO 및/또는 IGZO 재료를 포함한다. 유전체층은 기판의 후면과 투명 전도성층 사이에 배치될 수 있다. 센서 요소는 기판에 배치되는 제1 도펀트 타입의 감광 영역과, 기판의 전면에 배치되고 감광 영역에 이웃한 제2 도펀트 타입의 고정층을 포함할 수 있다. 제1 도펀트 타입은 제2 도펀트 타입과는 반대이다. 일례에서, 센서 요소에는 감광 영역에 이웃하고 기판의 후면에 배치되는 제2 도펀트 타입의 다른 고정층이 없다.
이미지 센서 디바이스는 기판의 전면 위에 배치되고 기판의 제1 소스/드레인 영역과 센서 요소 사이에 삽입되는 전송 게이트를 갖는 전송 트랜지스터; 및 기판의 전면 위에 배치되고 기판의 제2 소스/드레인 영역과 기판의 제2 소스/드레인 영역 사이에 삽입되는 리셋 게이트를 갖는 리셋 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서 디바이스는 소스-폴로워 게이트, 제1 소스-폴로워 소스/드레인 영역 및 제2 소스-폴로워 소스/드레인 영역을 갖는 소스-폴로워 트랜지스터로서, 소스-폴로워 게이트는 제1 소스/드레인 영역과 결합되고, 제1 소스-폴로워 소스/드레인 영역은 제2 소스/드레인 영역과 결합되는 것인 소스-폴로워 트랜지스터; 및 제2 소스-폴로워 소스/드레인 영역과 결합되는 셀렉트 소스/드레인 영역을 갖는 셀렉트 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 이미지 센서 디바이스는 투명 전도성층 위에 배치되는 색상 필터; 및 색상 필터 위에 배치되는 렌즈를 더 포함할 수 있으며, 색상 필터와 렌즈는 센서 요소의 감광 영역과 정렬된다.
다른 예에서, 이미지 센서 디바이스는 전면과 후면을 갖는 기판; 기판의 전면에 배치되는 복수 개의 픽셀을 포함하고, 기판의 후면을 향해 투사된 방사선을 감지하도록 작동 가능한 픽셀 어레이; 및 기판의 후면 위에 배치되고 픽셀 어레이와 용량성 결합되는 투명 전도성층을 포함한다. 일례에서, 복수 개의 픽셀은 로우 및 컬럼으로 배치되며, 이에 따라 픽셀 어레이를 형성하고, 투명 전도성층은 픽셀 어레이 위에 배치된다. 다른 예, 복수 개의 픽셀은 로우 및 컬럼으로 배치되며, 이에 따라 픽셀 어레이를 형성하고, 투명 전도성층은 픽셀 어레이의 각각의 로우 위에 배치된다.
각각의 픽셀은 광다이오드와 전송 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 광다이오드는 방사선을 검출하고 방사선 검출에 반응하여 신호 전하를 축적하도록 구성되고, 전송 트랜지스터는 광다이오드에 축적된 신호 전하를 이동시키도록 구성된다. 각각의 픽셀은 리셋 트랜지스터, 소스-폴로워 트랜지스터 및 셀렉트 트랜지스터를 더 포함할 수 있다. 투명 전도성층은 ITO 및 IGZO 중 어느 하나를 포함할 수 있다. 이미지 센서 디바이스는 기판의 후면과 투명 전도성층 사이에 배치되는 유전체층을 포함할 수 있다.
또 다른 예에서는, 전면과 후면을 갖는 기판을 제공하는 것; 기판의 전면에 감광 영역을 형성하는 것; 및 투명 전도성층이 센서 요소의 저부에 용량성 결합되도록 기판의 후면 위에서 적어도 부분적으로 센서 요소 위에 놓이도록 투명 전도성층을 형성하는 것을 포함하는 방법이 제공된다. 투명 전도성층은 ITO 및/또는 IGZO를 포함할 수 있다. 상기 방법은 기판의 전면 위에, 기판에 있는 감광 영역과 부동 확산 영역 사이에 삽입되는 전송 게이트를 형성하는 것을 더 포함한다.
전술한 설명은 당업자가 본 개시물의 양태를 보다 양호하게 이해할 수 있도록 다수의 실시예의 특징을 개술한다. 당업자는, 동일한 목적을 실시하기 위한 다른 방법 또는 구조를 설계하거나 수정하고 및/또는 본 명세서에서 소개된 실시예의 동일한 장점을 얻기 위한 근간으로서 본 개시물을 용이하게 사용할 수 있다는 것을 이해해야만 한다. 당업자는 또한, 그러한 등가의 구성은 본 개시물의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 당업자라면 본 개시물의 사상 및 범위로부터 벗어나는 일 없이 다양한 변형, 대체 및 변경을 실시할 수 있다는 것을 이해해야 한다.
200, 300 : 집적 회로 디바이스
202 : 기판
204 : 기판의 전면
206 : 기판의 후면
210 : 센서 요소
216, 218 : 고정층
240 : 감광 영역
260 : 반사 방지층
270 : 색상 필터
275 : 렌즈
280 : 투명 전도성층
202 : 기판
204 : 기판의 전면
206 : 기판의 후면
210 : 센서 요소
216, 218 : 고정층
240 : 감광 영역
260 : 반사 방지층
270 : 색상 필터
275 : 렌즈
280 : 투명 전도성층
Claims (10)
- 이미지 센서 디바이스로서,
전면과 후면을 갖는 기판;
상기 기판의 전면에 배치되고, 상기 기판의 후면을 향해 투사되는 방사선(radiation)을 감지하도록 작동 가능한 센서 요소로서, 상기 센서 요소는 상기 기판에 배치되는 제1 도펀트 타입의 감광 영역과, 상기 감광 영역에 인접하고 상기 기판의 전면에 배치되는 제2 도펀트 타입의 고정층(pinned layer)을 포함하며, 상기 제1 도펀트 타입은 상기 제2 도펀트 타입과 반대인 것인, 상기 센서 요소;
상기 기판의 후면 위에 배치되고, 적어도 부분적으로 상기 센서 요소 위에 놓이는(overlying) 투명 전도성층; 및
상기 센서 요소와 상기 투명 전도성층 사이에 배치되는 유전체층
을 포함하고, 상기 투명 전도성층은 상기 센서 요소의 저부(bottom portion)에 전기적으로 결합되도록(coupled) 구성되는 것인 이미지 센서 디바이스. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 센서 요소에는 상기 감광 영역에 인접하고 상기 기판의 후면에 배치되는 제2 도펀트 타입의 다른 고정층이 없는 것인 이미지 센서 디바이스.
- 제1항에 있어서,
상기 기판의 전면 위에 배치되는 전송 게이트를 갖는 전송 트랜지스터로서, 상기 전송 게이트는 상기 기판의 제1 소스 또는 드레인 영역과 상기 센서 요소 사이에 배치되는 것인, 상기 전송 트랜지스터; 및
상기 기판의 전면 위에 배치되는 리셋 게이트를 갖는 리셋 트랜지스터로서, 상기 리셋 게이트는 상기 기판의 상기 제1 소스 또는 드레인 영역과 상기 기판의 제2 소스 또는 드레인 영역 사이에 배치되는 것인, 상기 리셋 트랜지스터
를 더 포함하는 이미지 센서 디바이스. - 제5항에 있어서,
소스-폴로워(source-follower) 게이트, 제1 소스-폴로워 소스 또는 드레인 영역 및 제2 소스-폴로워 소스 또는 드레인 영역을 갖는 소스-폴로워 트랜지스터로서, 상기 소스-폴로워 게이트는 상기 제1 소스 또는 드레인 영역과 결합되고, 상기 제1 소스-폴로워 소스 또는 드레인 영역은 상기 제2 소스 또는 드레인 영역과 결합되는 것인, 상기 소스-폴로워 트랜지스터; 및
상기 제2 소스-폴로워 소스 또는 드레인 영역과 결합되는 셀렉트 소스 또는 드레인 영역을 갖는 셀렉트 트랜지스터
를 더 포함하는 이미지 센서 디바이스. - 이미지 센서 디바이스로서,
전면과 후면을 갖는 기판;
상기 기판의 전면에 배치되는 복수 개의 픽셀을 포함하고 상기 기판의 후면을 향해 투사된 방사선(radiation)을 감지하도록 작동 가능한 픽셀 어레이로서, 상기 복수 개의 픽셀 중 적어도 하나의 픽셀은 상기 기판에 배치되는 제1 도펀트 타입의 감광 영역과, 상기 감광 영역에 인접하고 상기 기판의 전면에 배치되는 제2 도펀트 타입의 고정층(pinned layer)을 포함하며, 상기 제1 도펀트 타입은 상기 제2 도펀트 타입과 반대인 것인, 상기 픽셀 어레이;
상기 기판의 후면 위에 배치되는 투명 전도성층; 및
상기 픽셀 어레이와 상기 투명 전도성층 사이에 배치되는 유전체층
을 포함하고, 상기 투명 전도성층은 상기 픽셀 어레이와 용량성 결합되는(capacitively coupled) 것인 이미지 센서 디바이스. - 제7항에 있어서, 각각의 픽셀은 광다이오드와 전송 트랜지스터를 포함하며, 상기 광다이오드는 방사선을 검출하고 방사선 검출에 응답하여 신호 전하를 축적하도록 구성되며, 상기 전송 트랜지스터는 상기 광다이오드에 축적된 신호 전하를 이동시키도록 구성되는 것인 이미지 센서 디바이스.
- 제7항에 있어서, 각각의 픽셀은 리셋 트랜지스터, 소스-폴로워 트랜지스터, 및 셀렉트 트랜지스터를 더 포함하는 것인 이미지 센서 디바이스.
- 삭제
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/026,994 | 2011-02-14 | ||
| US13/026,994 US8455971B2 (en) | 2011-02-14 | 2011-02-14 | Apparatus and method for improving charge transfer in backside illuminated image sensor |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20120100680A KR20120100680A (ko) | 2012-09-12 |
| KR101315607B1 true KR101315607B1 (ko) | 2013-10-10 |
Family
ID=46622038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020110079990A KR101315607B1 (ko) | 2011-02-14 | 2011-08-11 | 후면 조사 이미지 센서에 있어서 전하 전송을 향상시키기 위한 투명 전도성 필름 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8455971B2 (ko) |
| KR (1) | KR101315607B1 (ko) |
| CN (1) | CN102637701B (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190038428A (ko) * | 2017-09-29 | 2019-04-08 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Spad 이미지 센서 및 관련 제조 방법 |
Families Citing this family (41)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10197501B2 (en) | 2011-12-12 | 2019-02-05 | Kla-Tencor Corporation | Electron-bombarded charge-coupled device and inspection systems using EBCCD detectors |
| US9496425B2 (en) | 2012-04-10 | 2016-11-15 | Kla-Tencor Corporation | Back-illuminated sensor with boron layer |
| US9601299B2 (en) | 2012-08-03 | 2017-03-21 | Kla-Tencor Corporation | Photocathode including silicon substrate with boron layer |
| US9520424B2 (en) * | 2012-10-29 | 2016-12-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Black level correction (BLC) structure |
| US9426400B2 (en) | 2012-12-10 | 2016-08-23 | Kla-Tencor Corporation | Method and apparatus for high speed acquisition of moving images using pulsed illumination |
| US20140252521A1 (en) * | 2013-03-11 | 2014-09-11 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Image Sensor with Improved Dark Current Performance |
| US9245912B2 (en) * | 2013-03-12 | 2016-01-26 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Method and apparatus for low resistance image sensor contact |
| US9478402B2 (en) | 2013-04-01 | 2016-10-25 | Kla-Tencor Corporation | Photomultiplier tube, image sensor, and an inspection system using a PMT or image sensor |
| US9419181B2 (en) | 2013-05-13 | 2016-08-16 | Infineon Technologies Dresden Gmbh | Electrode, an electronic device, and a method for manufacturing an optoelectronic device |
| US20150137296A1 (en) | 2013-11-20 | 2015-05-21 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Color Filter Array and Micro-Lens Structure for Imaging System |
| US9347890B2 (en) | 2013-12-19 | 2016-05-24 | Kla-Tencor Corporation | Low-noise sensor and an inspection system using a low-noise sensor |
| KR102136852B1 (ko) * | 2013-12-30 | 2020-07-22 | 삼성전자 주식회사 | Tfa 기반의 시모스 이미지 센서 및 그 동작방법 |
| US9748294B2 (en) * | 2014-01-10 | 2017-08-29 | Hamamatsu Photonics K.K. | Anti-reflection layer for back-illuminated sensor |
| US9410901B2 (en) | 2014-03-17 | 2016-08-09 | Kla-Tencor Corporation | Image sensor, an inspection system and a method of inspecting an article |
| CN103928487B (zh) * | 2014-05-08 | 2016-11-16 | 格科微电子（上海）有限公司 | 背照式图像传感器及其形成方法 |
| US9767986B2 (en) | 2014-08-29 | 2017-09-19 | Kla-Tencor Corporation | Scanning electron microscope and methods of inspecting and reviewing samples |
| US9860466B2 (en) | 2015-05-14 | 2018-01-02 | Kla-Tencor Corporation | Sensor with electrically controllable aperture for inspection and metrology systems |
| US10748730B2 (en) | 2015-05-21 | 2020-08-18 | Kla-Tencor Corporation | Photocathode including field emitter array on a silicon substrate with boron layer |
| US10462391B2 (en) | 2015-08-14 | 2019-10-29 | Kla-Tencor Corporation | Dark-field inspection using a low-noise sensor |
| US10014333B2 (en) * | 2015-08-26 | 2018-07-03 | Semiconductor Components Industries, Llc | Back-side illuminated pixels with interconnect layers |
| DE102016122658B4 (de) | 2015-12-04 | 2021-07-15 | Canon Kabushiki Kaisha | Abbildungsvorrichtung und Abbildungssystem |
| US9911845B2 (en) * | 2015-12-10 | 2018-03-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | High voltage LDMOS transistor and methods for manufacturing the same |
| US10867834B2 (en) * | 2015-12-31 | 2020-12-15 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Semiconductor structure and manufacturing method thereof |
| CN106971936A (zh) * | 2016-01-13 | 2017-07-21 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 一种半导体器件及其制备方法、电子装置 |
| US10313622B2 (en) | 2016-04-06 | 2019-06-04 | Kla-Tencor Corporation | Dual-column-parallel CCD sensor and inspection systems using a sensor |
| US10778925B2 (en) | 2016-04-06 | 2020-09-15 | Kla-Tencor Corporation | Multiple column per channel CCD sensor architecture for inspection and metrology |
| US9991205B2 (en) | 2016-08-03 | 2018-06-05 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Semiconductor device and method |
| US10373999B2 (en) | 2017-09-29 | 2019-08-06 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | Image sensor and associated fabricating method |
| US10672934B2 (en) * | 2017-10-31 | 2020-06-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Ltd. | SPAD image sensor and associated fabricating method |
| CN107808639B (zh) * | 2017-11-07 | 2023-08-01 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | Oled显示装置 |
| US10347182B2 (en) | 2017-11-07 | 2019-07-09 | Shenzhen China Star Optoelectronics Semiconductor Display Technology Co., Ltd. | OLED display device |
| CN110098203B (zh) * | 2018-01-30 | 2024-09-24 | 维深半导体公司 | 背照式图像传感器及其制备 |
| US11114489B2 (en) | 2018-06-18 | 2021-09-07 | Kla-Tencor Corporation | Back-illuminated sensor and a method of manufacturing a sensor |
| US10638063B2 (en) | 2018-07-11 | 2020-04-28 | Semiconductor Components Industries, Llc | Methods and apparatus for increased dynamic range of an image sensor |
| US10943760B2 (en) | 2018-10-12 | 2021-03-09 | Kla Corporation | Electron gun and electron microscope |
| US11114491B2 (en) | 2018-12-12 | 2021-09-07 | Kla Corporation | Back-illuminated sensor and a method of manufacturing a sensor |
| CN110112161A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-09 | 德淮半导体有限公司 | 一种图像传感器及其制作方法 |
| CN110211983A (zh) * | 2019-06-14 | 2019-09-06 | 德淮半导体有限公司 | 一种图像传感器及其制作方法 |
| KR20210046929A (ko) | 2019-10-21 | 2021-04-29 | 삼성전자주식회사 | 이미지 센서 |
| US11848350B2 (en) | 2020-04-08 | 2023-12-19 | Kla Corporation | Back-illuminated sensor and a method of manufacturing a sensor using a silicon on insulator wafer |
| CN111785748A (zh) * | 2020-08-10 | 2020-10-16 | 联合微电子中心有限责任公司 | 降低背照式图像传感器暗电流的方法及结构 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100850289B1 (ko) | 2007-06-08 | 2008-08-04 | (주)실리콘화일 | 적층 구조의 이미지센서 및 그 제조방법 |
| US20100096718A1 (en) * | 2008-10-21 | 2010-04-22 | Jaroslav Hynecek | Backside illuminated image sensor |
| US20100164042A1 (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-01 | Omnivision Technologies Inc. | Backside-illuminated (bsi) image sensor with backside diffusion doping |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7078746B2 (en) | 2003-07-15 | 2006-07-18 | Micron Technology, Inc. | Image sensor with floating diffusion gate capacitor |
| US7115855B2 (en) | 2003-09-05 | 2006-10-03 | Micron Technology, Inc. | Image sensor having pinned floating diffusion diode |
| US20050205879A1 (en) * | 2004-03-17 | 2005-09-22 | Fuji Photo Film Co., Ltd. | Photoelectric converting film stack type solid-state image pickup device |
| JP4751803B2 (ja) * | 2006-09-20 | 2011-08-17 | 富士フイルム株式会社 | 裏面照射型撮像素子 |
| US7656000B2 (en) | 2007-05-24 | 2010-02-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Photodetector for backside-illuminated sensor |
| US8482639B2 (en) | 2008-02-08 | 2013-07-09 | Omnivision Technologies, Inc. | Black reference pixel for backside illuminated image sensor |
| US8101978B2 (en) | 2008-02-08 | 2012-01-24 | Omnivision Technologies, Inc. | Circuit and photo sensor overlap for backside illumination image sensor |
| US7952096B2 (en) | 2008-12-08 | 2011-05-31 | Omnivision Technologies, Inc. | CMOS image sensor with improved backside surface treatment |
| US8653436B2 (en) | 2009-01-09 | 2014-02-18 | Omnivision Technologies, Inc. | CMOS pixel including a transfer gate overlapping the photosensitive region |
-
2011
- 2011-02-14 US US13/026,994 patent/US8455971B2/en active Active
- 2011-08-01 CN CN201110218302.2A patent/CN102637701B/zh active Active
- 2011-08-11 KR KR1020110079990A patent/KR101315607B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100850289B1 (ko) | 2007-06-08 | 2008-08-04 | (주)실리콘화일 | 적층 구조의 이미지센서 및 그 제조방법 |
| US20100096718A1 (en) * | 2008-10-21 | 2010-04-22 | Jaroslav Hynecek | Backside illuminated image sensor |
| US20100164042A1 (en) * | 2008-12-31 | 2010-07-01 | Omnivision Technologies Inc. | Backside-illuminated (bsi) image sensor with backside diffusion doping |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20190038428A (ko) * | 2017-09-29 | 2019-04-08 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Spad 이미지 센서 및 관련 제조 방법 |
| KR102102426B1 (ko) | 2017-09-29 | 2020-04-21 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | Spad 이미지 센서 및 관련 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102637701A (zh) | 2012-08-15 |
| CN102637701B (zh) | 2015-12-02 |
| KR20120100680A (ko) | 2012-09-12 |
| US8455971B2 (en) | 2013-06-04 |
| US20120205730A1 (en) | 2012-08-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101315607B1 (ko) | 후면 조사 이미지 센서에 있어서 전하 전송을 향상시키기 위한 투명 전도성 필름 | |
| US11996431B2 (en) | Pixel device on deep trench isolation (DTI) structure for image sensor | |
| JP5875053B2 (ja) | 裏面照射型画像センサの反射防止層 | |
| US9142709B2 (en) | Process for enhancing image quality of backside illuminated image sensor | |
| US10734428B2 (en) | Image sensor device | |
| KR101543504B1 (ko) | 음으로 대전된 층을 갖는 배면측 조명 영상 센서 | |
| US9437650B2 (en) | Image device and methods of forming the same | |
| US8628990B1 (en) | Image device and methods of forming the same | |
| KR20170049336A (ko) | 후방-측 딥 트렌치 격리를 위한 추가 도핑 영역 | |
| US11336814B2 (en) | Integrated circuit device | |
| KR101412883B1 (ko) | 이미지 디바이스 및 그 형성방법 | |
| US20150189207A1 (en) | Protection Layer In CMOS Image Sensor Array Region | |
| US10269840B2 (en) | Image sensing device and manufacturing method thereof | |
| US20130082342A1 (en) | Polishing process for enhancing image quality of backside illuminated image sensor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| AMND | Amendment | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20160912 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20170914 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20180907 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20190917 Year of fee payment: 7 |