KR101458271B1 - 실리콘 마이크로렌즈들 및 금속 반사기를 갖는 후면 이미지 센서 픽셀 - Google Patents
실리콘 마이크로렌즈들 및 금속 반사기를 갖는 후면 이미지 센서 픽셀 Download PDFInfo
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Abstract
증가된 굴절률을 갖는 마이크로렌즈를 포함하는 후면 조명(BSI) 이미지 센서 픽셀이 제공된다. 이미지 센서 픽셀은, 실리콘 기판에 형성된 광다이오드, 기판의 후면 표면에 형성된 제1 마이크로렌즈, 기판의 전면 표면 위에 형성된 제2 마이크로렌즈, 기판의 전면 표면 상에 형성된 유전체 스택, 및 제2 마이크로렌즈 위의 유전체 스택에 형성된 반사성 구조물을 포함할 수 있다. 제1 마이크로렌즈는 후면 표면에서 얕은 트렌치 격리 구조물들을 형성함으로써 제조될 수 있다. 제2 마이크로렌즈는 기판의 전면 표면 상에 폴리실리콘을 퇴적함으로써 제조될 수 있다. 제1 마이크로렌즈는 광다이오드를 향해 광을 집중하도록 기능할 수 있는 반면, 제2 마이크로렌즈는 제2 마이크로렌즈를 빠져나가는 광이 반사성 구조물에 반사되어 광다이오드로 다시 반사되도록 기판을 통해 횡단하는 광을 시준하도록 기능할 수 있다.
Description
본 출원은 2012년 5월 25일 출원된 미국 특허 출원 13/481,589호 및 2011년 11월 8일 출원된 미국 가특허 출원 61/557,342호의 우선권을 주장하며, 이들 출원들은 참조에 의해 그 전체가 본 명세서에 포함된다.
본 발명은 일반적으로 이미지 센서들, 더 구체적으로 후면 조명 이미지 센서들에 관한 것이다.
이미지 센서들은 이미지들을 캡쳐하기 위해 셀룰러 전화기들, 카메라들, 및 컴퓨터들과 같은 전자 디바이스들에서 통상적으로 사용된다. 전통적인 이미지 센서들은 상보성 금속 산화물 반도체(CMOS) 기술 또는 전하 결합 디바이스(CCD) 기술을 사용하여 반도체 기판 상에 제작된다. 이미지 센서들은 광다이오드들 및 기판의 전면 표면에 형성되는 트랜지스터들과 같은 다른 연산 회로를 포함할 수 있다. 유전체 스택이 광다이오드들 바로 위의 기판의 전면 표면 상에 형성된다. 유전체 스택은 유전체 재료에 형성된 금속 라우팅(routing) 라인들과 금속 비아들을 포함한다. 광 가이드들은 인입 광(incoming light)의 궤적을 가이드하기 위하여 유전체 스택에 종종 형성된다.
컬러 필터 어레이가 특정 범위의 파장들에 민감성을 가지는 각각의 픽셀을 제공하기 위하여 유전체 스택 위에 형성된다. 마이크로렌즈들이 컬러 필터 어레이 위에 형성될 수 있다. 광은 이미지 센서의 전면으로부터 입사한다 (즉, 광은 마이크로렌즈들에 입사하여 컬러 필터들을 경유하여 유전체 스택으로 향한다). 이러한 방식으로 사용되는 이미지 센서는 전면 조명(FSI) 이미지 센서로 지칭된다.
인입 광을 광다이오드들로 향하게 하기 위하여 광 가이드들을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 인입 광은 유전체 스택을 횡단할 때 때때로 금속 라우팅 라인들 및 비아들에 의해 반사되거나 흡수된다. 이는 원하지 않는 픽셀 크로스토크(crosstalk) 및 신호 등급 저하를 가져온다.
이러한 문제점들을 다루기 위하여, 후면 조명 이미지 센서들이 개발되었다. 그러나, 이들 센서들은 또한 금속 라우팅 라인들 및 비아들로부터의 광 산란에 기인한 크로스토크의 영향을 받는다.
따라서, 개선된 성능을 가지는 이미지 센서들을 제공할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
강화된 굴절률들을 가지는 마이크로렌즈들을 가지는 후면 조명 이미지 센서 픽셀을 예시하는 다양한 실시예들이 기술된다. 이미지 센서 픽셀은 전면 표면과 후면 표면을 가지는 기판, 기판에 형성된 광다이오드, 후면 표면에 형성된 제1 마이크로렌즈, 전면 표면에 형성된 제2 마이크로렌즈, 전면 표면에 형성된 금속 라우팅층들과 전도성 비아층들의 교호 층들을 포함하는 유전체 스택, 및 제2 마이크로렌즈 위의 유전체 스택에서 선택된 금속 라우팅층에 형성된 반사성 구조물을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 마이크로렌즈들은 2 초과, 3 초과, 4 초과 등의 굴절률들을 가지는 재료들로부터 형성될 수 있다. 적절한 일 실시예에서, 제1 마이크로렌즈가 기판의 후면 표면에 형성될 수 있는 반면, 제2 마이크로렌즈는 기판의 전면 표면에 형성될 수 있다. 제1 마이크로렌즈는 기판에 통합될 수 있으며(예를 들면, 제1 마이크로렌즈와 기판은 동일한 반도체 재료로부터 형성될 수 있다), 후면 표면에 형성된 연관된 얕은 트렌치 격리 구조물들에 의해 둘러싸일 수 있다. 제2 마이크로렌즈는 전면 표면에 패터닝된 폴리실리콘 마이크로렌즈일 수 있다. 컬러 필터가 후면 표면에서 제1 마이크로렌즈 위에 형성될 수 있다. 제1 및 제2 패시베이션층들(예를 들면, p+ 도핑된 층들)은 암전류(dark current) 생성을 감소시키기 위해 제1 및 제2 마이크로렌즈들을 각자 라이닝(line)할 수 있다.
다른 적절한 실시예에서, 제1 마이크로렌즈는 기판의 후면 표면 상에 패터닝된 폴리실리콘으로부터 형성될 수 있다. 다른 적절한 실시예에서, 제2 마이크로렌즈는 기판의 전면 표면에 형성될 수 있으며, 기판에 통합될 수 있으며(예를 들면, 제2 마이크로렌즈와 기판은 동일한 반도체 재료로부터 형성될 수 있다), 전면 표면에 형성된 연관된 얕은 트렌치 격리 구조물들에 의해 둘러싸일 수 있다.
이처럼 구성되어, 제1 마이크로렌즈는 인입 광을 광다이오드에 향하게 하도록 구성될 수 있다. 인입 광은 기판을 횡단할 수 있으며 제2 마이크로렌즈에 의해 시준되어 광이 전면 표면에 직교하는 방향으로 제2 마이크로렌즈를 빠져나가도록 할 수 있다. 시준된 광은 반사성 구조물을 사용하여 광다이오드 쪽으로 반사될 수 있다.
도 1은 전통적인 후면 조명 이미지 픽셀 어레이의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상이한 굴절률들을 가지는 마이크로렌즈들과 연관된 회절 프로파일들을 도시하는 도표이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 후면 실리콘 포커싱(focucing) 마이크로렌즈와 전면 폴리실리콘 시준 마이크로렌즈를 가지는 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 기판에 연관된 포텐셜 프로파일이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 후면 폴리실리콘 포커싱 마이크로렌즈와 전면 폴리실리콘 시준 마이크로렌즈를 가지는 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 후면 실리콘 포커싱 마이크로렌즈와 전면 실리콘 시준 마이크로렌즈를 가지는 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 후면 폴리실리콘 포커싱 마이크로렌즈와 전면 실리콘 시준 마이크로렌즈를 가지는 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 상이한 굴절률들을 가지는 마이크로렌즈들과 연관된 회절 프로파일들을 도시하는 도표이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 후면 실리콘 포커싱(focucing) 마이크로렌즈와 전면 폴리실리콘 시준 마이크로렌즈를 가지는 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 측단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 기판에 연관된 포텐셜 프로파일이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 후면 폴리실리콘 포커싱 마이크로렌즈와 전면 폴리실리콘 시준 마이크로렌즈를 가지는 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 측단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 후면 실리콘 포커싱 마이크로렌즈와 전면 실리콘 시준 마이크로렌즈를 가지는 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 측단면도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 후면 폴리실리콘 포커싱 마이크로렌즈와 전면 실리콘 시준 마이크로렌즈를 가지는 후면 조명 이미지 센서 픽셀의 측단면도이다.
디지털 카메라 모듈들은 디지털 카메라들, 컴퓨터들, 셀룰러 전화기들, 또는 다른 전자 디바이스들과 같은 전자 디바이스들에 널리 이용된다. 이들 전자 디바이스들은 이미지를 캡쳐하기 위해 인입 광을 받아들이는 이미지 센서들을 포함할 수 있다. 이미지 센서들은 이미지 센서 픽셀들의 어레이들을 포함할 수 있다. 이미지 센서들의 픽셀들은 인입 광을 디지털 데이터로 변환하는 광다이오드들과 같은 광감성 엘리먼트들을 포함할 수 있다. 이미지 센서들은 임의의 수의 픽셀들(예를 들면, 수백 또는 수천 또는 그보다 많은)을 가질 수 있다. 전형적인 이미지 센서는, 예를 들면 수백만 픽셀들(예를 들면, 메가픽셀들)을 가질 수 있다. 고사양 장비에서는, 10 메가 이상의 픽셀들을 가지는 이미지 센서들이 드물지 않다.
도 1은 이미지 픽셀 어레이(10)의 측단면도이다. 픽셀 어레이(10)는 어레이로 구성된 전통적인 후면 조명 이미지 센서 픽셀들을 포함한다. 각각의 픽셀은 p-타입 에피택셜 실리콘 기판(12)의 전면에 형성된 광다이오드(14)를 갖는다. 각각의 픽셀은 또한 기판(12)의 전면에 형성된 연관된 플로팅 분산 영역(16)을 가진다.
유전체 스택(20)은 기판(12)의 전면 표면(13)에 형성된다. 유전체 스택(20)은 유전체 재료(예를 들면, 이산화 실리콘)에 형성된 금속 상호접속 구조물들(22)을 포함한다. 실리콘 캐리어 보드(silicon carrier board)(24)가 유전체 스택(20)에 형성된다.
컬러 필터 어레이(26)가 기판(12)의 후면 표면(15) 상에 형성된다. 각각의 마이크로렌즈(28)가 각각의 컬러 필터 픽셀 엘리먼트(26)를 커버한다. 각각의 픽셀은 유전체층(11)에서 기판(12)의 후면 표면 상에 형성된 금속 광 링(metal light ring)(18)을 갖는다. 금속 광 링(18)은 각각의 컬러 필터(26)의 둘레를 라이닝하고, 픽셀 크로스토크를 방지하는 광 블록의 역할을 한다.
광은 마이크로렌즈(28)를 통해 이미지 센서 픽셀들의 후면으로부터 진입할 수 있다. 인입 광은 광다이오드(14)에 의해 부분적으로 흡수된다. 인입 광의 남아있는 부분은 기판(12)을 통해 유전체 스택(20) 내부로 침투한다. 인입 광의 남아있는 부분은 상호접속 구조물(22)에 반사될 수 있고 인접한 광다이오드(14)에 흡수될 수 있으며, 이는 픽셀 크로스토크를 야기한다(예를 들면, 도 1의 인입 광의 점선 궤적(30) 참조).
도 1의 종래의 후면 조명 이미지 센서 픽셀(10) 내의 마이크로렌즈(28)는 전형적으로 1.6 이하의 굴절률을 갖는 중합체로부터 형성된다. 도 2는 도 1의 단면 라인(100)을 따라 취해진 광 굴절 프로파일을 도시하는 도이다. 도 2의 예에서, 곡선(102)은 1.6의 굴절률을 갖는 제1 마이크로렌즈(즉, 도 1의 마이크로렌즈(28))를 사용하여 생성된 제1 굴절 프로파일에 대응할 수 있는 반면, 곡선(104)은 4의 더 높은 굴절률을 갖는 제2 마이크로렌즈를 사용하여 생성된 제2 굴절 프로파일에 대응할 수 있다.
일반적으로, 특정 재료 내의 광의 파장은 그 재료의 굴절률에 반비례한다. 그러므로, 더 낮은 굴절률을 갖는 제1 마이크로렌즈에 진입하는 광은, 비교적 더 높은 굴절률을 갖는 제2 마이크로렌즈에 진입하는 광과 연관되는 파장 λ2보다 큰 파장 λ1을 나타낼 것이다. 인입 광의 파장이 더 짧고 인입 광의 굴절 프로파일이 더 좁다면(즉, 광이 광다이오드의 중심 근처에서 더 큰 강도 레벨들에서 포커싱된다면), 이미지 센서 픽셀의 광다이오드에 진입하는 인입 광이 더 잘 흡수될 수 있다. 그러므로, 향상된 효율 및 감소된 크로스토크를 갖는 이미지 센서 픽셀들을 제공하기 위해, 더 큰 굴절률들을 갖는 마이크로렌즈들을 형성하는 것이 바람직할 수 있다.
도 3은 향상된 효율 및 감소된 크로스토크를 나타낼 수 있는 예시적인 이미지 센서 픽셀(200)의 도이다. 이미지 센서 픽셀(200)은, 때로는 에피택셜 실리콘 기판이라 불리는 p-타입 실리콘 기판(202)에 형성될 수 있다. 기판(202)은 전면(204) 및 후면(206)을 가질 수 있다. 전면(204)으로부터 수행되는 임의의 프로세스는 전면 프로세스라 불릴 수 있는 한편, 후면(206)으로부터 수행되는 임의의 프로세스는 후면 프로세스라 불릴 수 있다.
광다이오드들 및 연관되는 트랜지스터들(예를 들어, 전하 전달 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 소스 팔로워 트랜지스터, 어드레스 트랜지스터 등)과 같은 구조물들이 기판(202)의 전면 표면에 형성될 수 있다. 금속 라우팅 층들 및 도전성 비아 층들의 교호 층들을 포함하는 유전체 스택이 기판(202)의 전면 표면 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예들에서, 마이크로렌즈들 및 반사성 구조물들의 제1 세트가 기판(202)의 전면 표면 위에 형성될 수 있다.
마이크로렌즈들의 제2 세트는 기판(202)의 후면 표면에 형성될 수 있다. 컬러 필터들이 기판(202)의 후면 표면 상에 배치될 수 있다. 인입 광은 컬러 필터들에 의해 필터링될 수 있고, 후면(206)을 통해 기판(202)에 진입할 수 있고, 마이크로렌즈들의 제2 세트를 사용하여 각각의 광다이오드들을 향해 포커싱될 수 있고, 각각의 광다이오드에 의해 부분적으로 흡수될 수 있고, 마이크로렌즈들의 제1 세트에 의해 시준될 수 있으며, 반사성 구조물들에 의해 광다이오드들을 향해 다시 반사될 수 있다. 이러한 방식으로 구성되는 이미지 센서 픽셀들을 갖는 이미지 센서들은, 광이 이미지 센서들의 후면으로부터 들어오기 때문에(예를 들어, 인입 광이 후면 표면을 통해 기판(202)에 들어옴), 때로는 후면 조명(BSI) 이미지 센서들로 불릴 수 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 기판(202)은 그것의 전면 표면에 형성된 광다이오드(208), 트랜지스터들을 위한 확산 영역들, 및 다른 회로와 같은 구조물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 광다이오드(208)는 기판(202)의 전면으로부터 n-타입 도펀트들을 주입함으로써 형성된 n-타입 도핑 영역을 가질 수 있다.
도 4는 도 3의 라인(300)을 따라 취해진, 기판(202)과 연관되는 예시적인 포텐셜 프로파일을 도시하는 도이다. 기판(202)의 포텐셜 프로파일은 기판(202)의 도펀트 특성들에 직접 기초할 수 있다. 도 4의 곡선(302)에 의해 도시된 바와 같이, 에너지 포텐셜은 기판(202)의 전면 표면 S 근처에서 실질적으로 더 높을 수 있으며, 표면 S로부터 더 멀리 떨어진 영역들을 향해 점점 낮아질(taper down) 수 있다. 이러한 타입의 포텐셜 프로파일은 기판(202)의 전면 표면으로부터 n-타입 도펀트들을 주입하는 것의 결과일 수 있다.
곡선(304)은 전면 표면 S로부터 깊이 d1에 위치하는 제1 수평면을 따르는 단면 포텐셜 프로파일을 도시하는 반면, 곡선(206)은 전면 표면 S로부터 깊이 d2에 위치하는 제2 수평면을 따르는 단면 포텐셜 프로파일을 도시한다. 곡선(304)은 곡선(306)의 포텐셜 피크(peak)보다 큰 포텐셜 피크를 가질 수 있다.
인입 광은 기판(202) 내의 다양한 위치들에서 전하를 생성할 수 있다. 제1 전자가 위치 A에서 생성되고 제2 전자가 위치 B에서 생성되는 간략화된 시나리오를 고려한다. 지점들 A 및 B는 기판(202) 내의 동일한 깊이 d1에 위치할 수 있지만, 지점 A는 광다이오드(208)의 중심에 더 가까운 한편, 지점 B는 광다이오드(208)의 중심으로부터 더 멀리 떨어져 있다(즉, 지점 B가 인접한 광다이오드에 더 가까움). (위치 B에 있는) 포텐셜 피크에 더 가까운 곳에서 생성된 전자는 광다이오드(208)에 의해 흡수될 가능성이 높은 반면, (위치 A에 있는) 포텐셜 트로프(trough)에 가까운 곳에서 생성된 전자는 이웃하는 광다이오드 내로 휩쓸려 들어갈 수 있으며, 이는 원하지 않는 픽셀 크로스토크를 야기한다. 향상된 굴절률을 갖는 마이크로렌즈들의 사용은 (예를 들어, 위치 A에 반해 위치 B에 가까운 곳에서 더 많은 전하가 생성되도록) 광을 광다이오드(208)의 중심에 가까운 곳에 더 집중되는 더 타이트한 빔으로 포커싱하는 것을 도울 수 있다.
유전체 스택(223)이 기판(202)의 전면 표면 상에 형성될 수 있다(도 3). 유전체 스택(223)은 그 내부에 도전성 구조물들이 형성되는 실리콘 산화물 또는 다른 유전체들의 층들을 포함할 수 있다. 유전체 스택(223)은 (때로는 금속 층들 또는 금속 라우팅 층들로도 명명되는) 금속 상호접속 층들 및 비아 층들의 교호 층들을 포함할 수 있다. 금속 라우팅 층들은 (때로는 상호접속들로도 명명되는) 금속 라우팅 라인들을 포함할 수 있다. 비아 층들은 수직 도전 구조들(예를 들어, 텅스텐 비아들 또는 다른 금속 비아들과 같은 도전성 비아들)을 포함할 수 있다. 원한다면, (예를 들어, 끊김 없는 유전체의 영역을 형성하기 위해) 금속 층 또는 비아 층의 일부로부터 금속이 생략될 수 있다.
유전체 스택(223)은 상호접속 구조물들(224)(예를 들어, 금속 라우팅 라인들 및 비아들)을 포함할 수 있다. 상호접속 구조물들(224)은 각각의 이미지 센서 픽셀(예를 들어, 각각의 이미지 센서 픽셀 내의 트랜지스터들과 연관되는 게이트들 및/또는 확산 영역들), 및 기판(38)의 전면 표면 내에 형성된 다른 회로들의 단자들에 전기적으로 접속될 수 있다.
기판(202)은 그것의 전면 표면 내에 형성된 플로팅 확산(FD) 영역들(210)을 포함할 수 있다. 플로팅 확산 영역들은 (예로서) n+ 도핑된 영역들일 수 있다. 유전체 스택(223) 내에 형성된 상호접속 구조물들(224)은 FD 영역들(210)에 전기적으로 접속될 수 있다. 구조물들(224)은 비아들(233)을 통해 접속된 도전성 라인들(231)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 것과 같이, 금속 라인들(231)이 제1 금속 라우팅 층(230), 제2 금속 라우팅 층(232), 및 제3 금속 라우팅 층(234) 내에 형성될 수 있다. 금속 비아들(233)이 비아(또는 컨택) 층들(240, 242 및 244) 내에 형성될 수 있다. 원한다면, 유전체 스택(223)은 3개보다 많은 금속 층들을 가질 수 있다.
컬러 필터들(212)을 갖는 컬러 필터 어레이가 기판(202)의 후면 표면 상에 형성될 수 있다. 각각의 컬러 필터(212)는 각각의 광다이오드(208)에 대한 인입 광을 필터링하는 역할을 할 수 있다. 컬러 필터(212)는 녹색 필터들, 적색 필터들, 청색 필터들, 황색 필터들, 청록색(cyan) 필터들, 마젠타(magenta) 필터들, 또는 다른 타입의 필터들을 포함할 수 있다. 예로서, 녹색 필터는 녹색 광(예를 들어, 495nm 내지 570nm의 파장을 갖는 광)을 통과시키고 그 범위 외의 광을 반사 및/또는 흡수한다(예를 들어, 녹색 필터는 적색 광 및 청색 광을 반사함). 도 3의 예에서, 컬러 필터(212-1)는 제1 대응 광다이오드로 적색 광을 통과시키도록 구성된 적색 필터일 수 있고, 컬러 필터(212-2)는 제2 대응 광다이오드로 녹색 광을 통과시키도록 구성된 녹색 필터일 수 있고, 컬러 필터(212-3)는 제3 대응 광다이오드로 청색 광을 통과시키도록 구성된 청색 필터일 수 있다.
사용될 수 있는 컬러 필터 어레이 패턴의 예는 GRBG 베이어(green-red-blue-green Bayer) 패턴이다. 이 타입의 구성에서, 컬러 필터 어레이는 네 개의 컬러 필터들의 그룹들로 배열된다. 각각의 그룹에서, 네 개의 컬러 필터들 중 두 개는 녹색 필터들이고, 네 개의 컬러 필터들 중 하나는 적색 필터이고, 남은 컬러 필터는 청색 필터이다. 원한다면, 다른 컬러 필터 어레이 패턴들이 사용될 수 있다.
F# 카메라 렌즈(주변 광선들) 또는 비-제로(non-zero) 주광선 각들(chief ray angles: CRA)에 기인한 비-제로 각들에서 입사 광을 수용하기 위해, 대략 1.6의 굴절률을 갖는 (F#에 대해) 언시프트된(unshifted) 및 (비-제로 CRA에 대해) 시프트된 폴리머 렌즈들은 본원에 기재된 더 높은 굴절률의 마이크로렌즈들과 결합하여 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 언시프트된 폴리머 렌즈(213)는 컬러 필터들 상에 형성될 수 있다. 원한다면, 시프트된 폴리머 렌즈는 (점선(211)으로 도시된 바와 같이) 언시프트된 폴리머 렌즈 대신에 사용될 수 있다.
마이크로렌즈(216)와 같은 마이크로렌즈는 기판(202)의 후면 표면에 형성될 수 있다. 마이크로렌즈(216)는 기판(202)의 후면 표면에 얕은 트렌치 격리(STI) 구조물들(214)을 둘러싸며 형성됨으로써 제조될 수 있다. 빌트-인 실리콘 렌즈(216)의 형상을 정의하는 STI 트렌치들(214)은, 마이크로렌즈(216)가 원하는 곡률 반경(radius of curvature: RoC) 및/또는 형상을 달성하도록 하는 방법으로 기판(202)으로의 산화 형상 전사(oxidative shape transfer) 또는 에칭됨으로써 형성될 수 있다. 마이크로렌즈(216)는 기판(202)의 통합된 일부로서 형성될 수 있고 그러므로 에피택셜 실리콘으로부터 형성될 수 있다. 기판(202)과 연속하는 마이크로렌즈(216)는 빌트-인 실리콘 마이크로렌즈로 종종 지칭될 수 있다. 에피택셜 실리콘은 통상적인 마이크로렌즈들보다 더 큰 4의 굴절률을 가질 수 있고 그러므로 향상된 광 포커싱 능력들을 갖는 픽셀(200)을 제공할 수 있다. 마이크로렌즈(216)는 연관된 광다이오드(208) 상의 인입 광을 집중시키도록 기능할 수 있고 그러므로 본원에서 포커싱 마이크로렌즈로 종종 지칭된다.
얕은 트렌치 격리 구조(214)는 이산화 실리콘과 같은 유전체 재료로 채워질 수 있다. 원한다면, p+ 도핑된 층(218)과 같은 패시베이션은 암전류를 감소시키기 위해 구조물들(214) 내의 이산화 실리콘 재료와 기판(202) 사이의 인터페이스를 라이닝하도록 형성될 수 있다. 각각의 픽셀(200)은 이러한 방식으로 형성된 각각의 후면 마이크로렌즈(216)를 가질 수 있다. 이웃하는 마이크로렌즈들(216)을 격리하는 얕은 트렌치 격리 구조물(214)은 또한 전기적 격리를 제공할 수 있고 인접 픽셀들(200) 사이에서 픽셀 크로스토크를 감소시키는 것에 도움을 줄 수 있다.
픽셀(200)은 기판(202)의 전면 표면 상에 형성된 마이크로렌즈(226)와 같은 또 다른 마이크로렌즈를 포함할 수 있다. 마이크로렌즈(226)는 기판(202)의 전면 표면 상에 폴리실리콘을 퇴적하고 (예를 들면) 원하는 곡률 반경을 나타내도록 폴리실리콘을 패터닝함으로써 형성될 수 있다. 폴리실리콘은 4의 굴절률을 가질 수 있다. 원한다면, 마이크로렌즈(226)는 1.6 초과, 3 초과, 4 초과, 5 초과 등의 굴절률을 갖는 다른 적절한 재료를 사용하여 형성될 수 있다.
산화 실리콘 층(222)과 같은 유전체 재료의 층은 기판(202)의 전면 표면과 마이크로렌즈(226) 사이에 개재될 수 있다. 층(202)은 게이트 산화물 층으로 종종 지칭된다. 원한다면, p+ 도핑된 층(220)과 같은 패시베이션 층은 암전류 발생을 최소화하기 위해 층(222)으로부터 에피택셜 실리콘을 격리하며 기판(202)의 전면 표면에서 형성될 수 있다. 각각의 픽셀(200)은 이러한 방법으로 형성되는 각각의 전면 마이크로렌즈(226)를 가질 수 있다.
마이크로렌즈(226)는 (예를 들면, 마이크로렌즈(226)를 통해 기판(202)의 전면 표면을 빠져나가는 광이 기판(202)의 전면 표면에 수직인 방향(260)으로 횡단하도록) 기판(202)을 가로지르는 광을 시준하는 기능을 할 수 있고 그러므로 본원에서 종종 시준 마이크로렌즈로 지칭될 수 있다.
구조물(250)과 같은 반사성 구조물은 유전체 스택(223)의 제1 금속 층(230)에 형성될 수 있다. 구조물(250)은, 예를 들면, (화살표(262)에 의해 나타낸 바와 같이) 광다이오드(208)를 다시 향해 마이크로렌즈(226)를 빠져나가는 시준된 광을 반사하도록 구성된 전도성 플레이트일 수 있다. 원한다면, 구조물(250)은 금속(예를 들면, 알루미늄, 구리, 금, 또는 은) 또는 다른 적합한 반사성 재료들을 사용하여 형성될 수 있다. 이러한 방향으로 광을 다시 광다이오드(208)를 향해 반사하는 것은 크로스토크를 감소시키고 신호-대-잡음 비를 향상시킨다. 다른 적합한 구성들에서, 반사성 구조물(250)은 (위치(252)에서) 제2 금속 라우팅 층(232)에, (위치(254)에서) 제3 금속 라우팅 층(234)에, 또는 더 높은 금속 라우팅 층들에 형성될 수 있다.
BSI 이미지 센서 픽셀(200)이 STI 구조물들(214)을 사용하여 형성된 후면 포커싱 마이크로렌즈 및 폴리실리콘을 사용하여 형성된 전면 시준 마이크로렌즈를 갖는 도 3의 구성은 단지 예시일 뿐이고 본 발명의 범주를 제한하는 것이 아니다. 원한다면, 후면 포커싱 마이크로렌즈는 적합하게 높은 굴절률들을 갖는 재료들을 사용하여 기판(202)의 후면 표면의 상부에 형성될 수 있는 반면, 전면 시준 마이크로렌즈는 둘러싸는 얕은 트렌치 격리 구조물들을 형성함으로써 빌트-인 마이크로렌즈로서 기판(202)의 전면 표면에 형성될 수 있다. 광다이오드(208)가 기판(202)을 가로지르는 충분한 양의 인입 광을 흡수할 수 있는 일부 실시예들에서, 시준 렌즈(226) 및 반사성 구조물(250)은 형성될 필요가 없다.
다른 적합한 구성에서, 픽셀(200)은 폴리실리콘을 사용하여 기판(202)의 후면 표면의 상부에 형성된 후면 포커싱 마이크로렌즈(400) 및 폴리실리콘을 사용하여 기판(202)의 전면 표면의 상부에 형성된 전면 포커싱 마이크로렌즈(226)를 포함할 수 있다(예를 들면, 도 5 참조). 층(402)과 같은 패시베이션 층은, 층(402)이 마이크로렌즈(400)와 p-형 기판(202) 사이에 개재되도록 기판(202)의 후면 표면에 형성될 수 있다. 원한다면, 이 패시베이션 층은 점선(404)에 의해 표시된 바와 같이, 그의 곡선형 표면을 따라 마이크로렌즈(400) 위에 대신 형성될 수 있다. 인입 광은 마이크로렌즈(400)에 진입하기 전에 컬러 필터 어레이(도시되지 않음)를 사용하여 필터링될 수 있다. 도 5의 예시에서, 반사성 구조물(250)은 제2 금속 라우팅 층(232)에서 형성된다.
다른 적합한 구성에서, 픽셀(200)은 STI 구조물들(214)을 형성함으로써 기판(202)의 후면 표면에 형성되는 후면 포커싱 마이크로렌즈(400) 및 STI 구조물들(215)을 형성함으로써 기판(202)의 전면 표면에 형성되는 전면 시준 마이크로렌즈(500)를 포함할 수 있다(예를 들면, 도 6 참조). 제1 p+ 도핑된 패시베이션 층은 빌트-인 실리콘 마이크로렌즈(216)를 라이닝하도록 형성될 수 있다. 마찬가지로, 제2 p+ 도핑된 패시베이션 층(502)은 빌트-인 실리콘 마이크로렌즈(500)를 라이닝하도록 형성될 수 있다. 라이너들(liners)(218 및 502)은 산화 실리콘 인터페이스로의 실리콘에서의 암전류를 감소시키는 것을 도울 수 있다. 도 6의 예시에서, 반사성 구조물(250)은 제1 금속 라우팅 층(230) 상에 형성된다. 금속 라우팅 라인(231)은 콘택(504)을 통해 플로팅 확산 영역(210)에 연결될 수 있고(도 6에 도시되지 않음) 얕은 트렌치 격리 구조(215)와 전기적 접속을 형성하지 않는다.
다른 적합한 구성에서, 픽셀(200)은 폴리실리콘을 사용하여 기판(202)의 후면 표면의 상부에 형성되는 후면 포커싱 마이크로렌즈(400) 및 STI 구조물들(215)을 형성함으로써 기판(202)의 전면 표면에 형성되는 전면 시준 마이크로렌즈(500)를 포함할 수 있다(예를 들면, 도 7 참조). 층(404)과 같은 패시베이션 층은 그 곡선형 표면을 따라 마이크로렌즈(400) 상에 형성될 수 있는 반면, 패시베이션 층(502)은 빌트-인 실리콘 마이크로렌즈(500)를 라이닝할 수 있다. 인입 광은 마이크로렌즈(400)에 진입하기 전에 컬러 필터 어레이(도시되지 않음)를 사용하여 필터링될 수 있다. 도 5의 예시에서, 반사성 구조물(250)은 제3 금속 라우팅 층(234)에서 형성된다. 원한다면, 시프트된 또는 언시프트된 폴리머 마이크로렌즈(즉, 2 보다 작은 굴절률을 갖는 마이크로렌즈)는 각각의 이미지 센서 픽셀(200)에서 후면 포커싱 마이크로렌즈(즉, 마이크로렌즈(216) 또는 마이크로렌즈(400)) 위에 형성될 수 있다.
다양한 실시예들이 향상된 굴절률들을 갖는 마이크로렌즈들을 갖는 후면 조명 이미지 센서 픽셀을 예시하여 설명되었다. 이미지 센서 픽셀은 전면 표면 및 후면 표면을 갖는 기판, 기판에 형성된 광다이오드, 후면 표면에 형성된 제1 마이크로렌즈, 전면 표면에 형성된 제2 마이크로렌즈, 전면 표면에 형성된 도전성 비아 층들과 금속 라우팅 층의 교호 층들을 포함하는 유전체 스택, 및 제2 마이크로렌즈 위의 유전체 스택의 선택된 금속 라우팅 층에 형성된 반사성 구조물을 포함할 수 있다.
제1 및 제2 마이크로렌즈들은 2 초과, 3 초과, 4 초과, 등의 굴절률들을 갖는 재료들로부터 형성될 수 있다. 적합한 일 실시예에서, 제1 마이크로렌즈는 기판의 후면 표면에서 형성될 수 있는 반면, 제2 마이크로렌즈는 기판의 전면 표면 상에 형성될 수 있다. 제1 마이크로렌즈는 기판에 통합될 수 있고(예를 들면, 제1 마이크로렌즈 및 기판은 동일한 반도체 재료로부터 형성될 수 있고), 후면 표면에 형성된 연관된 얕은 트렌치 격리 구조물들에 의해 둘러싸여질 수 있다. 제2 마이크로렌즈는 전면 표면 상에 패터닝된 폴리실리콘 마이크로렌즈일 수 있다. 컬러 필터는 후면 표면에서의 제1 마이크로렌즈 위에 형성될 수 있다. 제1 및 제2 패시베이션 층들(예를 들면, p+ 도핑된 층들)은 암전류 발생을 감소시키기 위해, 각각, 제1 및 제2 마이크로렌즈를 라이닝할 수 있다.
다른 적합한 실시예에서, 제1 마이크로렌즈는 기판의 후면 표면 상에 패터닝된 폴리실리콘으로부터 형성될 수 있다. 다른 적합한 실시예에서, 제2 마이크로렌즈는 기판의 전면 표면에 형성될 수 있고, 기판과 통합될 수 있고(예를 들면, 제2 마이크로렌즈 및 기판은 동일한 반도체 재료로부터 형성될 수 있고), 전면 표면에서 형성된 연관된 얕은 트렌치 격리 구조물들에 의해 둘러싸여질 수 있다.
그렇게 구성된, 제1 마이크로렌즈는 인입 광을 광다이오드에 향하게 하도록 구성될 수 있다. 인입 광은 기판을 가로지를 수 있으며, 전면 표면에 수직인 방향으로 광이 제2 마이크로렌즈를 빠져나가도록 제2 마이크로렌즈에 의해 시준될 수 있다. 시준된 광은 반사성 구조물을 사용하여 광다이오드를 향해 다시 반사될 수 있다.
실시예에 따르면, 전면 표면 및 후면 표면을 갖는 기판; 상기 기판에 형성된 감광성 엘리먼트 - 상기 감광성 엘리먼트는 상기 후면 표면을 통해 인입 광을 수신하도록 구성됨 -; 및 상기 후면 표면에 형성된 얕은 트렌치 격리 구조물들 - 상기 얕은 트렌치 격리 구조물들은 상기 인입 광을 상기 감광성 엘리먼트에 향하게 하도록 구성된 마이크로렌즈를 둘러쌈 - 을 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀이 제공될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 마이크로렌즈와 상기 얕은 트렌치 격리 구조물들 사이에 개재된 패시베이션 층을 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 후면 표면 상에 형성된 컬러 필터를 더 포함하고, 상기 인입 광은 상기 컬러 필터를 통해 상기 후면 표면에 진입하고, 상기 컬러 필터는 녹색 필터, 적색 필터, 청색 필터, 황색 필터, 청록색 필터 및 마젠타 필터를 포함하는 그룹으로부터 선택된 컬러 필터를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 전면 표면 상에 형성된 추가의 마이크로렌즈를 더 포함하고, 상기 추가의 마이크로렌즈는, 광이 상기 전면 표면에 수직인 방향으로 상기 추가의 마이크로 렌즈를 빠져나가도록 상기 기판을 통해 횡단한 상기 인입 광을 시준하도록 구성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 추가의 마이크로렌즈 위에 배치되는 반사성 구조물을 더 포함하고, 상기 추가의 마이크로렌즈는 상기 반사성 구조물과 상기 전면 표면 사이에 개재되고, 상기 반사성 구조물은 상기 시준된 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성된다.
실시예에 따르면, 전면 표면 및 후면 표면을 갖는 기판; 상기 기판에 형성된 감광성 엘리먼트 - 상기 감광성 엘리먼트는 상기 후면 표면을 통해 인입 광을 수신하도록 구성됨 -; 및 상기 후면 표면에 형성된 마이크로렌즈 - 상기 마이크로렌즈는 상기 기판에 통합되고, 상기 마이크로렌즈는 상기 인입 광을 상기 감광성 엘리먼트에 향하게 하도록 구성됨 - 를 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀이 제공될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판은 정해진 재료로부터 형성되고, 상기 마이크로렌즈는 상기 정해진 재료로부터 형성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 전면 표면에 형성되는 추가의 마이크로렌즈를 더 포함하고, 상기 추가의 마이크로렌즈는 상기 기판에 통합되고, 상기 추가의 마이크로렌즈는 상기 정해진 재료로부터 형성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 마이크로렌즈를 둘러싸는 상기 후면 표면의 제1 세트의 얕은 트렌치 격리 구조물들; 및 상기 추가의 마이크로렌즈를 둘러싸는 상기 전면 표면의 제2 세트의 얕은 트렌치 격리 구조물들을 더 포함하는 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 전면 표면 위에 형성되는 반사성 구조물을 더 포함하고, 상기 반사성 구조물은 상기 기판을 통해 횡단한 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성된다.
실시예에 따르면, 전면 표면 및 후면 표면을 갖는 기판; 상기 기판에 형성된 감광성 엘리먼트 - 상기 감광성 엘리먼트는 상기 후면 표면을 통해 인입 광을 수신하도록 구성됨 -; 및 상기 후면 표면에 형성된 마이크로렌즈 - 상기 마이크로렌즈는 1.6보다 큰 굴절률을 가짐 - 를 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀이 제공될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로렌즈는 상기 후면 표면 상에 형성된 폴리실리콘 마이크로렌즈를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 마이크로렌즈를 라이닝하는 패시베이션 층을 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 전면 표면 상에 형성된 추가의 폴리실리콘 마이크로렌즈; 및 상기 추가의 폴리실리콘 마이크로렌즈 위에 형성된 반사성 구조물 - 상기 반사성 구조물은 상기 기판을 통해 횡단한 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성됨 - 을 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 전면 표면에 형성된 추가의 마이크로 렌즈 - 상기 추가의 마이크로렌즈는 상기 기판에 통합되고, 상기 기판 및 상기 추가의 마이크로렌즈는 동일한 반도체 재료로부터 형성됨 -; 및 상기 추가의 마이크로렌즈 위에 형성된 반사성 구조물 - 상기 반사성 구조물은 상기 기판을 통해 횡단한 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성됨 - 을 더 포함한다.
실시예에 따르면, 전면 표면 및 후면 표면을 갖는 기판; 상기 기판에 형성된 감광성 엘리먼트 - 상기 감광성 엘리먼트는 상기 후면 표면을 통해 인입 광을 수신하도록 구성됨 -; 및 상기 기판의 상기 전면 표면에 형성된 마이크로렌즈 - 상기 마이크로렌즈는, 광이 상기 전면 표면에 수직인 방향으로 상기 마이크로렌즈를 빠져나가도록 상기 기판을 통해 횡단한 상기 인입 광을 시준하도록 구성되는 후면 조명 이미지 센서 픽셀이 제공될 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 후면 조명 이미지 센서 픽셀은, 상기 전면 표면 상에 형성되는 유전체 스택 - 상기 유전체 스택은 금속 라우팅 층들 및 도전성 비아 층들의 교호 층들을 포함함 -; 상기 전면 표면 위의 상기 유전체 스택 내의 상기 금속 라우팅 층들 중 선택된 금속 라우팅 층에 형성되는 반사성 구조물 - 상기 반사성 구조물은 상기 기판을 횡단한 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성됨 - 을 더 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로렌즈는 1.6보다 큰 굴절률을 갖는 재료로부터 형성된다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로렌즈는 상기 전면 표면 상에 형성된 폴리실리콘 마이크로렌즈를 포함한다.
또 다른 실시예에 따르면, 상기 마이크로렌즈는 상기 전면 표면에 형성되고, 상기 마이크로렌즈는 상기 기판에 통합되고, 상기 기판 및 상기 마이크로렌즈는 동일한 반도체 재료로부터 형성되고, 상기 마이크로렌즈는 연관된 얕은 트렌치 격리 구조물들에 의해 둘러싸인다.
전술한 내용은 단지 본 발명의 원리들의 예시일뿐이며, 다양한 변경들이 본 발명의 범주 및 정신으로부터 벗어나지 않고 본 기술 분야에 숙련된 다들에 의해 행해질 수 있다. 상기한 실시예들은 개별적으로 또는 임의의 조합으로 구현될 수 있다.
Claims (20)
- 후면(backside) 조명 이미지 센서 픽셀로서,
전면 표면(front surface) 및 후면 표면(back surface)을 갖는 기판;
상기 기판에 형성된 감광성 엘리먼트 - 상기 감광성 엘리먼트는 상기 후면 표면을 통해 인입 광(incoming light)을 수광하도록 구성됨 -;
상기 후면 표면에 형성된 제1 얕은 트렌치 격리 구조물(shallow trench isolation structure)들 - 상기 제1 얕은 트렌치 격리 구조물들은 상기 인입 광을 상기 감광성 엘리먼트에 향하게 하도록 구성된 마이크로렌즈(microlens)를 둘러쌈 -;
상기 마이크로렌즈와 상기 제1 얕은 트렌치 격리 구조물들 사이에 개재된 패시베이션 층(passivation layer); 및
상기 전면 표면에 형성된 제2 얕은 트렌치 격리 구조물들 - 상기 제2 얕은 트렌치 격리 구조물들은 상기 감광성 엘리먼트를 빠져나가는 광을 시준(collimate)하도록 구성된 추가의 마이크로렌즈를 둘러쌈 -;
을 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 후면 표면 상에 형성된 컬러 필터를 더 포함하고,
상기 인입 광은 상기 컬러 필터를 통해 상기 후면 표면에 진입하고, 상기 컬러 필터는 녹색 필터, 적색 필터, 청색 필터, 황색 필터, 청록색(cyan) 필터 및 마젠타(magenta) 필터를 포함하는 그룹으로부터 선택된 컬러 필터를 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 추가의 마이크로렌즈 위에 배치되는 반사성 구조물을 더 포함하고,
상기 반사성 구조물은 상기 시준된 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성되는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 후면 조명 이미지 센서 픽셀로서,
전면 표면 및 후면 표면을 갖는 기판 - 상기 기판은 정해진 재료로부터 형성됨 -;
상기 기판의 전면 표면에 형성된 감광성 엘리먼트 - 상기 감광성 엘리먼트는 상기 후면 표면을 통해 인입 광을 수광하도록 구성됨 -;
상기 후면 표면에 형성된 마이크로렌즈 - 상기 마이크로렌즈는 상기 인입 광을 상기 감광성 엘리먼트에 향하게 하도록 구성되고, 상기 마이크로렌즈는 상기 정해진 재료로부터 형성됨 -; 및
상기 전면 표면에 형성된 추가의 마이크로렌즈 - 상기 추가의 마이크로렌즈는 상기 정해진 재료로부터 형성됨 -
를 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 삭제
- 삭제
- 제6항에 있어서,
상기 마이크로렌즈를 둘러싸는 상기 후면 표면의 제1 세트의 얕은 트렌치 격리 구조물들; 및
상기 추가의 마이크로렌즈를 둘러싸는 상기 전면 표면의 제2 세트의 얕은 트렌치 격리 구조물들
을 더 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 제6항에 있어서,
상기 전면 표면 위에 형성되는 반사성 구조물을 더 포함하고,
상기 반사성 구조물은 상기 기판을 통해 횡단한 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성되는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 후면 조명 이미지 센서 픽셀로서,
전면 표면 및 후면 표면을 갖는 기판;
상기 기판의 전면 표면에 형성된 감광성 엘리먼트 - 상기 감광성 엘리먼트는 상기 후면 표면을 통해 인입 광을 수광하도록 구성됨 -; 및
상기 후면 표면에 형성된 마이크로렌즈 - 상기 마이크로렌즈는 1.6보다 큰 굴절률을 가지며 상기 마이크로렌즈는 상기 후면 표면 상에 형성된 폴리실리콘 마이크로렌즈를 포함함 -
를 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 삭제
- 제11항에 있어서,
상기 마이크로렌즈를 라이닝(lining)하는 패시베이션 층을 더 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 제11항에 있어서,
상기 전면 표면 상에 형성된 추가의 폴리실리콘 마이크로렌즈; 및
상기 추가의 폴리실리콘 마이크로렌즈 위에 형성된 반사성 구조물 - 상기 반사성 구조물은 상기 기판을 통해 횡단한 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성됨 -
을 더 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 제11항에 있어서,
상기 전면 표면에 형성된 추가의 마이크로 렌즈 - 상기 기판 및 상기 추가의 마이크로렌즈는 동일한 반도체 재료로부터 형성됨 -; 및
상기 추가의 마이크로렌즈 위에 형성된 반사성 구조물 - 상기 반사성 구조물은 상기 기판을 통해 횡단한 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성됨 -
을 더 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 후면 조명 이미지 센서 픽셀로서,
전면 표면 및 후면 표면을 갖는 기판;
상기 기판에 형성된 감광성 엘리먼트 - 상기 감광성 엘리먼트는 상기 후면 표면을 통해 인입 광을 수광하도록 구성됨 -; 및
상기 기판의 상기 전면 표면에 형성된 마이크로렌즈 - 상기 마이크로렌즈는, 광이 상기 전면 표면에 수직인 방향으로 상기 마이크로렌즈를 빠져나가도록 상기 기판을 통해 횡단한 상기 인입 광을 시준하도록 구성됨 -
를 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 제16항에 있어서,
상기 전면 표면 상에 형성되는 유전체 스택 - 상기 유전체 스택은 금속 라우팅 층들 및 도전성 비아 층들의 교호 층들을 포함함 -; 및
상기 전면 표면 위의 상기 유전체 스택 내의 상기 금속 라우팅 층들 중 선택된 금속 라우팅 층에 형성되는 반사성 구조물 - 상기 반사성 구조물은 상기 기판을 통해 횡단한 광을 상기 기판 내의 상기 감광성 엘리먼트를 향해 다시 반사하도록 구성됨 -
을 더 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 제16항에 있어서,
상기 마이크로렌즈는 1.6보다 큰 굴절률을 갖는 재료로부터 형성되는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 제16항에 있어서,
상기 마이크로렌즈는 상기 전면 표면 상에 형성된 폴리실리콘 마이크로렌즈를 포함하는 후면 조명 이미지 센서 픽셀. - 제16항에 있어서,
상기 마이크로렌즈는 상기 전면 표면에 형성되고, 상기 기판 및 상기 마이크로렌즈는 동일한 반도체 재료로부터 형성되고, 상기 마이크로렌즈는 연관된 얕은 트렌치 격리 구조물들에 의해 둘러싸이는 후면 조명 이미지 센서 픽셀.
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