KR101650246B1 - 반사 안내 층을 포함하는 이미지 센서 및 이미지 센서 형성 방법 - Google Patents

반사 안내 층을 포함하는 이미지 센서 및 이미지 센서 형성 방법 Download PDF

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Abstract

이미지 센서들의 여러 가지 구조들뿐만 아니라 이미지 센서들을 형성하는 방법들이 개시된다. 실시예에 따라서, 구조물은, 포토 다이오드들을 포함하는 기판, 상기 기판 상의 산화물 층, 상기 포토 다이오드들의 어레이에 대응하는 상기 산화물 층 내의 리세스들, 상기 리세스들의 각각의 측벽 상의 반사 안내 물질, 및 상기 리세스들의 각각의 하나 내에 각각 배치된 컬러 필터들을 포함한다. 상기 산화물 층 및 상기 반사 안내 물질이 컬러 필터들 사이에 그리드를 형성하고, 적어도 상기 산화물 층의 부분 및 상기 반사 안내 물질의 부분이, 이웃하는 컬러 필터들 사이에 배치된다.

Description

반사 안내 층을 포함하는 이미지 센서 및 이미지 센서 형성 방법{IMAGE SENSOR COMPRISING REFLECTIVE GUIDE LAYER AND METHOD OF FORMING THE SAME}
본원은 함께 계류중이고 일반 양도된 이하의 특허 출원에 관한 것이다: 2012년 8월 22일자로 출원되고 명칭이 "BSI Image Sensor Chips with Separated Color Filters and Methods for Forming the Same"인 미국 출원 제 13/592,124 호(Attorney Docket: TSM12-0175)로서, 상기 출원은 여기에서 그 전체가 참조로서 포함된다.
기술들이 발전함에 따라, 상보적인 금속-산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서들이 통상적인 전하-결합 소자들(CCDs) 보다 더 대중적이 되고 있는데, 이는 CMOS 이미지 센서들 고유의 특정의 장점들 때문이다. 특히, CMOS 이미지 센서는 높은 이미지 획득 레이트(rate), 낮은 동작 전압, 낮은 전력 소비 및 높은 잡음 여유도(noise immunity)를 가질 수 있을 것이다. 또한, CMOS 이미지 센서들이 로직 및 메모리 소자들과 동일한 대규모(high volume) 웨이퍼 프로세싱 라인들 상에서 제조될 수 있을 것이다. 결과적으로, CMOS 이미지 칩이 이미지 센서들 및 임의의 필수적인 로직, 예를 들어 증폭기들, A/D 변환기들, 등 모두를 포함할 수 있을 것이다.
CMOS 이미지 센서들은 일반적으로 픽셀화된(pixelated) 금속 산화물 반도체들이다. 전형적으로, CMOS 이미지 센서는 광 감지형 픽쳐 요소들(픽셀들)의 어레이를 포함하고, 상기 각각의 요소가 트랜지스터들, 커패시터들, 및 포토(photo)-감지형 요소를 포함할 수 있을 것이다. CMOS 이미지 센서는 광자들을 전자들로 변환하기 위한 광-감지형 CMOS 회로망을 이용한다. 광-감지형 CMOS 회로망은 전형적으로 기판 내에 형성된 포토 다이오드를 포함한다. 포토 다이오드가 광에 노출됨에 따라, 전기적 전하들이 포토 다이오드 내에서 유도된다. 각각의 픽셀은, 광이 대상 장면(subject scene)으로부터 픽셀 상으로 입사될 때, 픽셀 상으로 진입하는 광의 양에 비례하는 전자들을 생성할 수 있을 것이다. 또한, 전자들이 픽셀 내에서 전압 신호로 변환되고 A/D 변환기에 의해서 디지털 신호로 추가적으로 변형된다. 복수의 주변 회로들이 디지털 신호들을 수신할 수 있을 것이고 그 신호들을 처리하여 대상 장면의 이미지를 디스플레이할 수 있을 것이다.
CMOS 이미지 센서가, 기판의 상단부에 형성된, 유전체 층들 및 인터커넥트 금속 층들과 같은 복수의 부가적인 층들을 포함할 수 있을 것이고, 상기 인터커넥트 층들은 포토 다이오드를 주변 회로망에 커플링시키기 위해서 이용된다. CMOS 이미지 센서의 부가적인 층들을 가지는 측부(side)가 일반적으로 전방 측부로서 지칭되는 한편, 기판을 가지는 측부가 후방 측부로서 지칭된다. 광 경로 차이에 따라서, CMOS 이미지 센서들이 2개의 큰 카테고리들, 즉 전방 측부 조명형(FSI) 이미지 센서들 및 후방 측부 조명형(BSI) 이미지 센서들로 추가적으로 나누어질 수 있다.
이미지 센서들의 여러 가지 구조들뿐만 아니라 이미지 센서들을 형성하는 방법들이 개시된다. 실시예에 따라서, 구조물은, 포토 다이오드들을 포함하는 기판, 상기 기판 상의 산화물 층, 상기 포토 다이오드들의 어레이에 대응하는 상기 산화물 층 내의 리세스들, 상기 리세스들의 각각의 측벽 상의 반사 안내 물질, 및 상기 리세스들의 각각의 하나 내에 각각 배치된 컬러 필터들을 포함한다. 상기 산화물 층 및 상기 반사 안내 물질이 컬러 필터들 사이에 그리드를 형성하고, 적어도 상기 산화물 층의 부분 및 상기 반사 안내 물질의 부분이, 이웃하는 컬러 필터들 사이에 배치된다.
본원 개시 내용 및 그 장점들의 보다 완전한 이해를 위해서, 이제, 첨부 도면들과 함께 작성된 이하의 설명들을 참조한다.
도 1 내지 4는 실시예에 따른 BSI 이미지 센서를 형성하는 방법에서의 중간 구조물들의 횡단면도들이다.
도 5 내지 10은 실시예에 따른 BSI 이미지 센서의 반사 안내 층을 형성하는 제 1 방법에서의 중간 구조물들이다.
도 11 내지 14는 실시예에 따른 BSI 이미지 센서의 반사 안내 층을 형성하는 제 2 방법에서의 중간 구조물들이다.
도 15 내지 20은 실시예에 따른 BSI 이미지 센서의 반사 안내 층을 형성하는 제 3 방법에서의 중간 구조물들이다.
도 21 내지 24는 실시예에 따른 BSI 이미지 센서의 반사 안내 층을 형성하는 제 4 방법에서의 중간 구조물들이다.
본 실시예들의 제조 및 이용에 대해서 이하에서 구체적으로 설명한다. 그러나, 본원 개시 내용이, 매우 다양한 구체적인 내용들로 구현될 수 있는 많은 적용가능한 발명에 따른 개념들을 제공한다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 설명된 구체적인 실시예들은 개시 내용의 실시예들의 제조 및 이용을 위한 단지 예시적인 구체적 방식들이고, 개시 내용의 범위를 제한하지 않는다.
본원 개시 내용은 실시예들, 즉 후방 측부 조명형(BSI) 이미지 센서를 구체적으로 설명한다. 그러나, 다른 실시예들이 또한, 전방 측부 조명형(FSI) 이미지 센서 등과 같은, 다양한 이미지 센서들에 대해서도 적용될 수 있을 것이다. 이하에서, 첨부 도면들을 참조하여 여러 가지 실시예들을 구체적으로 설명할 것이다. 개시된 방법의 여러 단계들이 특별한 순서로 설명되어 있을 수 있지만, 다른 방법들이 임의의 논리적인 순서로 실시될 수 있을 것이다. 도면들 내의 유사한 참조 문자들은 유사한 구성요소를 지칭한다.
도 1 내지 4는 실시예에 따른 BSI 이미지 센서를 형성하는 방법에서의 중간 구조물들의 횡단면도들이다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 픽셀이 포토 다이오드(100)를 포함한다. 전형적으로, 복수의 픽셀들이 기판(10) 내에 및/또는 기판(10) 상에 동시적으로 형성되어 이미지 센서 어레이를 형성한다. 도 5 내지 24가 기판(10) 내의 복수의 포토 다이오드들(100)의 어레이를 보다 단순히 도시하고 있지만, 당업자는 도 5 내지 24의 각각의 포토 다이오드(100)가 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 동시적으로 형성될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 프로세싱 중의 이미지 센서의 픽셀의 기판(10)의 횡단면도를 도시한다. 기판(10)은, 예를 들어, 다량(highly) p-타입 도핑된 실리콘 기판 위의 적게(lightly) p-타입 도핑된 에피택셜 층을 포함한다. 다른 실시예들에서, 기판(10)이 실리콘, 게르마늄, 실리콘 게르마늄, 그레이디드(graded) 실리콘 게르마늄, 탄소, 석영, 사파이어, 유리, 벌크 반도체 물질, 또는 반도체-온-인슐레이터(semiconductor-on-insulator), 등을 포함할 수 있을 것이고, 다층화될 수 있고(예를 들어, 스트레인드(strained) 층들) 및/또는 예를 들어 n-타입 도펀트로 도핑될 수 있을 것이다. 딥(deep) p-웰(DPW) 영역(12)이 기판(10) 내에 형성되고, 셀(cell) p-웰(CPW) 영역(14)이 기판(10) 내의 DPW 영역(12) 위에 형성된다. DPW 영역(12) 및 CPW 영역(14)은 인접한 픽셀들 사이의 크로스 토크(cross talk)를 방지하기 위해서 기판(10) 내에 형성되는 격리 영역의 구성요소들이다. DPW 영역(12) 및 CPW 영역(14)은, 예를 들어, 기판(10)의 전방 측부(16)를 통해서 붕소 등과 같은 p-타입 도펀트들을 주입하는 것에 의해서 형성된다. 실시예에서, CPW 영역(14)의 p-타입 도핑 농도가 DPW 영역(12)의 p-타입 도핑 농도 보다 더 높다. DPW 영역(12)이 약 1013/cm3 내지 약 1018/cm3 범위의 도핑 농도를 가질 수 있다. CPW 영역(14)이 약 1015/cm3 내지 약 1019/cm3 범위의 도핑 농도를 가질 수 있다.
트렌치가 기판(10) 내의 CPW 영역(14) 내에서 에칭된다. 수용가능한 포토리소그래피 및 에칭 기술들을 이용하여 에칭 프로세스가 실시될 수 있을 것이다. 산화물과 같은 유전체 물질(18)이 트렌치 내에 침착(deposit)된다. 유전체 물질(18)이 고밀도 플라즈마 화학기상증착(HDP-CVD), 플라즈마 증강 화학기상증착(PECVD), 열적 CVD, 등, 또는 이들의 조합에 의해서 침착될 수 있다. 또한, 유전체 물질(18)이 수용가능한 프로세스에 의해서 형성된 임의의 유전체 물질일 수 있다. 화학적 기계적 폴리싱(CMP)에 의한 것과 같은 평탄화가, 유전체 물질(18)의 침착 이후에, 전방 측부(16) 상에서 실시될 수 있을 것이다. 도 1은 기판(10) 내에 형성된 DPW 영역(12), CPW 영역(14), 및 유전체 물질(18)을 포함하는, 형성된 격리 영역들을 도시한다.
도 2는 실시예에 따른 추가적인 프로세싱 후의 기판(10)의 횡단면도이다. 포토 다이오드가 기판(10) 내에 형성된다. 포토 다이오드는 p-n 접합부를 형성하는 n-타입 영역(22) 및 p-타입 영역(24)을 포함한다. n-타입 영역(22)은, 예를 들어, 약 1015/cm3 내지 약 1019/cm3 의 n-타입 도펀트 농도를 가지고, p-타입 영역(24)은 약 1016/cm3 내지 약 1020/cm3 의 p-타입 도펀트 농도를 가진다. 포토 다이오드는 격리 영역들 중 하나에 근접하여 형성된다. 소오스/드레인 영역(26)이 다른 도시된 격리 영역의 CPW 영역(14) 내에서 기판(10) 내에 형성된다. 이러한 예의 소오스/드레인 영역(26)은, 예를 들어, 약 1016/cm3 내지 약 1020/cm3 의 n-타입 도펀트 농도를 가지는 n-타입 영역이다. 연장 영역(28)이 소오스/드레인 영역(26)으로부터 연장하고, 예를 들어, 약 1018/cm3 내지 약 1022/cm3 의 n-타입 도펀트 농도를 가진다. 이러한 영역들(22, 24, 26, 및 28)이 전방 측부(16)를 통한 적절한 주입에 의해서 형성될 수 있다.
게이트 유전체 층(34)이 기판(10) 위에서 전방 측부(16) 상에 형성된다. 폴리실리콘 등과 같은 게이트 전극 층이 게이트 유전체 층(34) 위에 침착되고 게이트 전극(30)으로 패터닝된다. 게이트 전극(30)은, 주입 또는 침착 중의 인 시츄(in situ; 현장형) 도핑, 등에 의해서 형성된 n-타입 도핑된 상부 영역(32)을 포함하고, 예를 들어, 약 107/cm3 내지 약 1014/cm3 의 n-타입 도펀트 농도를 가진다. 게이트 전극(30)이 측방향으로 포토 다이오드와 소오스/드레인 영역(26) 사이에, 그리고 부분적으로 연장 영역(28) 위에 위치된다. 테트라에틸 오르토실리케이트(TEOS) 등과 같은 유전체 층(36)이 기판(10) 및 게이트 전극(30) 위에 등각적으로(conformally) 침착되고, 실리콘 산화물 등과 같은 레지스트 보호 층(RPL)(38)이 유전체 층(36) 위에 등각적으로 침착된다. 유전체 층(36) 및 RPL(38)이 에칭되어 게이트 전극(30)의 상단부 표면이 노출될 수 있고 게이트 전극(30)의 상단부 표면 아래로 리세스된다(recessed). 실리콘 질화물 등과 같은 에칭 정지 층(ESL)(40)이 RPL(38) 위에 등각적으로 침착된다. 실리콘 산화물, 보로포스포실리케이트 유리(BPSG), 포스포실리케이트 유리(PSG), 플루오르화 실리케이트 유리(FSG), 탄소-도핑된 실리콘 산화물 등과 같은 층간(inter-layer) 유전체(ILD)(24)가 ESL(40) 위에 침착된다. ILD(42)가, 예를 들어, CMP를 이용하여 평탄화될 수 있다. 이러한 구성요소들은 임의의 수용가능한 물질을 이용하는 임의의 수용가능한 침착 프로세스로 형성될 수 있다.
콘택들(contacts)(명확하게 도시되지 않음)이 ILD(42)를 통해서 기판(10)까지 형성될 수 있다. 예를 들어, 개구부들이 수용가능한 포토리소그래피 및 에칭 기술들을 이용하여 에칭될 수 있고, 구리, 알루미늄 등과 같은 전도성 물질이, 배리어 층과 함께 또는 배리어 층이 없이, 개구부들 내로 침착될 수 있다. CMP와 같은 폴리싱 및/또는 연마 프로세스가 과다한 전도성 물질을 제거할 수 있고 개구부들 내에 콘택들을 남길 수 있다.
도 3의 횡단면도에서 확인할 수 있는 바와 같이, 금속화(metallization) 패턴(54) 및 비아들(vias)(52)을 가지는 후속하는 층간 유전체들(IMDs)(44, 46, 48, 및 50)이 ILD(42) 위에 형성된다. IMDs(44, 46, 48, 및 50)의 각각이, CVD, HDP-CVD, 퍼니스(furnace) 침착, PECVD 등 또는 이들의 조합에 의해서 형성된, 실리콘 산화물, BPSG, PSG, FSG, 등 또는 이들의 조합일 수 있다. IMDs(44, 46, 48, 및 50)의 각각의 비아들(52) 및 금속화 패턴들(54)이, 예를 들어, 듀얼 다마신(dual damascene)과 같은 다마신 프로세스를 이용하여 형성될 수 있다. 알루미늄, 또는 구리, 등과 같은 전도성 물질들이, 배터리 층과 함께 또는 배리어 층이 없이, 비아들(52) 및 금속화 패턴들(54)로서 이용될 수 있고, 예를 들어, CVD, 원자 층 증착(ALD), 물리기상증착(PVD), 등 또는 이들의 조합을 이용하여 침착될 수 있다. CMP와 같은 폴리싱 및/또는 연마 프로세스가 과다한 전도성 물질들을 제거할 수 있다. 각각의 비아들(52) 및 금속화 패턴들(54)과 함께, IMDs(44, 46, 48, 및 50)가 순차적으로 형성된다.
제 1 패시베이션 층(56)이 IMD(50) 상단부 위에 형성되고, 제 2 패시베이션 층(58)이 제 1 패시베이션 층(56) 위에 형성된다. 패시베이션 층들(56 및 58)이, CVD 등에 의해서 침착된, 실리콘 질화물, 실리콘 탄화물, 실리콘 산화물, 등 또는 이들의 조합일 수 있다. 많은 다른 구성요소들이 명시적으로 묘사되지 않은 실시예 내에 포함될 수 있다는 것을 주목하여야 한다. 예를 들어, 에칭 정지 층들이 ILD(42) 및 IMDs(44, 46, 48, 및 50)의 층들 사이의 여러 계면들 사이에 배치될 수 있다. 또한, 보다 많은 또는 보다 적은 IMDs가 이용될 수 있다.
도 4는, 기판(10)이 뒤집어지고(flipped) 캐리어(60) 상에 본딩된 후의 단면도이다. 패시베이션 층들(56 및 58)이 일단 형성되면, 기판(10)이 뒤집어지고 캐리어(60) 상에 본딩되며, 상기 캐리어는 실리콘, 또는 유리 등일 수 있을 것이다. 특히, 기판(10)의 전방 측부(16)가 캐리어(60)를 향해서 대면한다. 기판(10)의 전방 측부(16), 예를 들어 제 2 패시베이션 층(58)과 캐리어(60) 사이의 본딩을 달성하기 위한 여러 가지 본딩 기술들이 채용될 수 있을 것이다. 적합한 본딩 기술들에는 접착제 본딩, 진공 본딩, 또는 양극(anodic) 본딩 등이 포함될 수 있을 것이다. 캐리어(60)가 박막화(thinning) 프로세스의 연마 단계로 인한 힘을 견딜 수 있는 충분한 기계적인 지지를 제공할 수 있을 것이다.
박막화 프로세스가 기판(10)의 후방 측부 상에서 실시된다. 기판(10)의 적게 도핑된 p-타입 에피택셜 층이 기판(10)의 후방 측부(68)로부터 노출될 때까지, 기판(10)이 박막화된다. 얇은 기판(10)은, 기판(10)에 의해서 흡수되지 않고, 보다 많은 광이 기판(10)을 통과할 수 있게 하고 기판(10) 내에 내장된 포토 다이오드들과 만날 수 있게 한다. 연마, 폴리싱 및/또는 화학적 에칭과 같은 적합한 기술들을 이용하여, 박막화 프로세스가 실시될 수 있을 것이다.
딥(deep) n-타입 영역들(62 및 64)이 기판(10)의 후방 측부(68)를 통한 기판(10) 내로의 이온 주입에 의해서 기판(10) 내에 형성된다. 딥 n-타입 영역(62)이 포토 다이오드의 n-타입 영역(22)과 딥 n-타입 영역(64) 사이에 배치된다. 딥 n-타입 영역(62)이 약 1015/cm3 내지 약 1018/cm3 범위의 도핑 농도를 가질 수 있다. 딥 n-타입 영역(64)이 약 1014/cm3 내지 약 1017/cm3 범위의 도핑 농도를 가질 수 있다. 결과적으로, 확장된 포토 활성(active) 영역이 형성된다.
얇은 p+ 층(66)이 기판(10)의 후방 측부(68) 상에 형성된다. 얇은 p+ 층(66)이 기판(10)의 후방 측부(68)를 통한 이온 주입에 의해서 형성되고, 약 1017/cm3 내지 약 1022/cm3 의 p-타입 도펀트 농도를 가진다. 얇은p+ 층(66)이 기판(10)의 후방 측부(68) 상에 형성되어, 전자들로 변환되는 광자들의 수를 증가시킬 수 있을 것이다. 이온 주입에 의해서 유발될 수 있는 결정 결함들을 보수(repair)하기 위해서 그리고 주입된 이온들을 활성화시키기 위해서, 레이저 어닐링 프로세스가 기판(10)의 후방 측부(68) 상에서 실시될 수 있을 것이다.
이제, 본원 개시 내용에서, 기판(10)을 단순화된 레벨에서 설명할 것이고 포토 다이오드들(100)의 어레이를 포함하는 것으로서 설명할 것이다. 당업자는, 포토 다이오드들(100)의 각각이 도 4에 도시된 n-타입 영역(22) 및 p-타입 영역(24)에 의해서 형성된 p-n 접합부를 포함할 수 있다는 것, 그리고 DPW 영역(12), CPW 영역(14), 및 유전체 물질(18)을 포함하는 격리 영역에 의해서 포토 다이오드들(100)의 각각이 이웃하는 포토 다이오드들(100)로부터 분리될 수 있다는 것을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 또한, ILD(42), IMDs(44, 46, 48, 및 50), 비아들(52), 금속화 패턴들(54) 및 패시베이션 층들(56 및 58)을 포함할 수 있는 인터커넥트 블록(102)이 도 5에 도시된 바와 같이 어레이에 걸쳐서 형성된다.
도 5 내지 10은 실시예에 따른 프로세스에서의 여러 가지 중간 구조물들을 도시한다. 도 5에서, 반사방지 코팅(ARC) 구조물이 기판(10)의 후방 측부(68) 상에 형성된다. 도시된 실시예에서, ARC 구조물이 3-층형 구조물을 포함하나, 그보다 많거나 적은 층들이 이용될 수 있을 것이다. 이러한 실시예에서, ARC 구조물이 실리콘 산화물 층(104), 상기 실리콘 산화물 층(104) 위의 하프늄 산화물(HfO2) 층(106), 및 상기 하프늄 산화물 층(106) 위의 탄탈륨 산화물(Ta2O5) 층(108)을 포함한다. 이러한 층들은 CVD 등과 같은 임의의 수용가능한 프로세스에 의해서 형성될 수 있을 것이다. 실시예에서, 실리콘 산화물 층(104)이 약 0 Å 이상 및 약 100 Å 이하, 예를 들어 20 Å의 두께를 가지고; 하프늄 산화물 층(106)은 약 30 Å 이상 및 약 150 Å 이하, 예를 들어 60 Å의 두께를 가지고; 탄탈륨 산화물 층(108)이 약 300 Å내지 약 800 Å, 예를 들어 500 Å의 두께를 가진다. 다른 실시예들에서, ARC 구조물이 적절한 프로세스에 의해서 형성된 임의의 수용가능한 두께 및 임의의 수용가능한 물질(들)을 포함하는 임의 수의 층들일 수 있을 것이다.
실리콘 산화물 층(110)이 ARC 구조물 위에 형성된다. 실시예에서, 실리콘 산화물 층(110)이 PECVD를 이용하여 형성될 수 있을 것이고, 그에 따라 플라즈마 증강(PE) 실리콘 산화물 층(110)으로서 지칭될 수 있을 것이다. 실리콘 산화물 층(110)이 약 3,000 Å 내지 약 15,000 Å, 예를 들어 8,000 Å의 두께를 가진다. 다른 실시예들이 임의의 적합한 프로세스에 의해서 형성되고 수용가능한 두께를 가지는 다른 수용가능한 물질들을 포함할 수 있을 것이다.
하드마스크 층(112)이 실리콘 산화물 층(110) 위에 형성된다. 하드마스크 층(112)은 금속 또는 큰 굴절률의 물질일 수 있을 것이고, 임의의 수용가능한 프로세스에 의해서, 예를 들어 CVD, 확산 등 또는 그 조합을 이용하여 형성될 수 있을 것이다. 예를 들어, 하드마스크 층(112)이 구리, 알루미늄, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐, 실리콘 질화물, 다른 큰 굴절률의 물질, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있을 것이다. 큰 굴절률 물질이 2.0 보다 큰 굴절률을 가질 수 있을 것이다. 하드마스크 층(112)이 약 100 Å 내지 약 2,000 Å, 예를 들어 약 1,500 Å의 두께를 가질 수 있다.
도 6에서, 리세스들(114)의 어레이가 하드마스크 층(112)을 통해서 그리고 실리콘 산화물 층(110) 내로 형성된다. 리세스들(114)의 각각이 포토 다이오드(100)에 대응하고, 그에 따라, 리세스들(114)이 포토 다이오드들(100)의 어레이에 대응하는 어레이로 형성된다. 리세스들(114)은 반응성 이온 에칭(RIE), 유도 결합 플라즈마(ICP), 용량 결합 플라즈마(CCP), 스퍼터 에칭, 등 또는 이들의 조합과 같은, 수용가능한 포토리소그래피 및 에칭 프로세스를 이용하여 형성된다. 리세스들(114)이 약 5,000 Å 내지 약 10,000 Å, 예를 들어 약 7,500 Å의 실리콘 산화물 층(110) 내의 깊이를 가질 수 있을 것이다.
도 7은 실리콘 산화물 층(110) 및 하드마스크 층(112) 상에 그리고 리세스들(114) 내에 형성된 반사 안내 층(116)을 도시한다. 반사 안내 층(116)은 실리콘 산화물 층(110) 및 하드마스크 층(112) 상에 그리고 리세스들(114) 내에, 예를 들어 리세스들(114)의 측벽들 및 하단부 표면들을 따라서, 컨포멀하게(conformally) 형성된다. 이러한 실시예에서, 반사 안내 층(116)은, 구리, 알루미늄, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐, 실리콘 질화물, 등 또는 이들의 조합과 같은, 광을 반사할 수 있는 금속이나 다른 큰 굴절률의 물질이다. 반사 안내 층(116)이 CVD, PVD, ALD, 등 또는 이들의 조합을 이용하여 형성될 수 있을 것이고, 약 10 Å 내지 약 2,000 Å, 예를 들어 약 1,000 Å의 두께를 가질 수 있을 것이다.
도 8에서, 리세스들(114)의 측벽들을 따른 반사 안내 층(116)의 부분들이 유지되는 반면, 리세스들(114)의 하단부 표면들 및 하드마스크 층(112)의 상단부 표면들 상의 반사 안내 층(116)의 부분들이 제거되도록, 반사 안내 층(116)이 비등방적으로 에칭된다. 다른 실시예들에서, 예를 들어 에칭과 함께 포토리소그래피 프로세스를 이용할 때, 반사 안내 층(116)의 부분들이 하드마스크 층(112) 위에서 유지될 수 있을 것이다. 그러한 에칭은, RIE, ICP, CCP, 스퍼터, 에칭, 등 또는 이들의 조합과 같은 임의의 수용가능한 에칭 프로세스일 수 있다.
도 9에서, 컬러 필터들(118)이 리세스들(114) 내에 형성된다. 광의 특정 파장들을 통과시키는 한편 다른 파장들을 반사시킬 수 있도록 하기 위해서, 그에 의해서 포토 다이오드들(100)에 의해서 수신된 광의 컬러를 이미지 센서가 결정할 수 있도록 하기 위해서, 컬러 필터들(118)이 이용될 수 있을 것이다. 컬러 필터들(118)은, 예를 들어, 베이어 패턴(Bayer pattern)에서 이용되는 바와 같이 적색, 녹색, 및 청색 필터로 변화될 수 있을 것이다. 청록색, 황색, 및 마젠타색(magenta)과 같은 다른 조합들이 또한 이용될 수 있을 것이다. 컬러 필터들(118)의 상이한 컬러들의 수가 또한 변화될 수 있을 것이다.
컬러 필터들(118)은, 착색 안료들을 포함하는, 고분자 중합체(polymeric polymer), 폴리메틸-메타크릴 레이트(PMMA), 폴리글리시딜메타크릴레이트(PGMS), 등과 같은, 중합체 물질 또는 수지를 포함할 수 있을 것이다. 실시예에서, 제 1 컬러 안료, 예를 들어 적색 안료를 가지는 고분자 중합체 물질이 스핀 코팅 등과 같은 프로세스를 이용하여 리세스들(114) 내에 형성될 수 있을 것이다.
리세스들(114) 내에서 바람직하지 못한 제 1 컬러 안료를 가지는 고분자 중합체 물질이 적합한 포토리소그래피 마스킹 및 에칭 프로세스의 이용에 의해서 제거될 수 있을 것이다. 예를 들어, 포토레지스트가 제 1 컬러 안료를 가지는 고분자 중합체 물질의 희망하는 부분들을 커버하도록 패터닝될 수 있을 것이고, 제 1 컬러 안료를 가지는 고분자 중합체 물질의 노출된 부분들이 비등방성 에칭을 이용하여 제거될 수 있을 것이다.
이어서, 제 2 컬러 안료, 예를 들어 청색 안료를 가지는 고분자 중합체 물질이 스핀 코팅 등과 같은 프로세스를 이용하여 충진되지 않은 리세스들(114) 내에 형성될 수 있을 것이다. 리세스들 내에서 바람직하지 못한 제 2 컬러 안료를 가지는 고분자 중합체 물질이 적절한 포토리소그래피 마스킹 및 에칭 프로세스의 이용에 의해서 제거될 수 있을 것이다. 예를 들어, 이전에 형성된 제 1 컬러 안료를 가지는 고분자 중합체뿐만 아니라 제 2 컬러 안료를 가지는 고분자 중합체 물질의 희망하는 부분들을 커버하도록 포토레지스트가 패터닝될 수 있고, 제 2 컬러 안료를 가지는 고분자 중합체 물질의 노출된 부분들이 비등방성 에칭을 이용하여 제거될 수 있을 것이다.
후속하여, 제 3 컬러 안료, 예를 들어 녹색 안료를 가지는 고분자 중합체 물질이 스핀 코팅과 같은 프로세스를 이용하여 충진되지 않은 리세스들(114) 내에 형성될 수 있을 것이다. 만약, 예를 들어, Bayer 패턴이 이용된다면, 제 3 컬러 안료를 가지는 고분자 중합체 물질을 형성한 후에, 모든 리세스들(114)이 바람직하게 충진될 수 있을 것이다. 하드마스크 층(112) 및/또는 반사 안내 층(116)의 상단부 표면 위와 같은, 임의의 과다한 고분자 중합체 물질이 CMP 등과 같은 평탄화 프로세스의 이용에 의해서 제거될 수 있을 것이다. 만약 이러한 단계 후에 모든 리세스들이 바람직하게 충진되지 못한다면, 당업자가 인지할 수 있는 바와 같이, 모든 리세스들이 바람직하게 충진될 때까지, 이전 단계들이 반복될 수 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 컬러 필터들(118)이 임의의 적절한 물질들을 이용하는 임의의 적절한 방법에 의해서 형성될 수 있을 것이다.
마이크로렌즈들(120)이 컬러 필터들(118) 위에 형성된다. 마이크로렌즈들(120)이, 고투과율의 아크릴계 중합체와 같은, 패터닝될 수 있고 렌즈들로 형성될 수 있는 임의 물질로 형성될 수 있을 것이다. 실시예에서, 마이크로렌즈 층이 액체 상태의 물질 및 스핀-온 기술들을 이용하여 형성될 수 있을 것이다. 이러한 방법이 실질적으로 평탄한 표면 및 실질적으로 균일한 두께를 가지는 마이크로렌즈 층을 생성할 수 있는 것으로 확인되었다. 다른 방법들, 예를 들어, CVD, PVD, 등과 같은 침착 기술들이 또한 이용될 수 있을 것이다. 마이크로렌즈 층을 위한 평면형 물질이, 포토 다이오드들(100)의 어레이에 대응하는 어레이로 평면형 물질을 패터닝할 수 있는 포토리소그래피 및 에칭 기술을 이용하여 패터닝될 수 있을 것이다. 이어서, 평면형 물질을 리플로우시켜(reflow), 마이크로렌즈들(120)을 위한 적절한 곡선형 표면을 형성할 수 있을 것이고, UV 처리를 이용하여 마이크로렌즈들(120)을 경화할 수 있을 것이다.
도 10은 포토 다이오드들(100)의 어레이의 일부에 대응하는 컬러 필터들(118), 하드마스크 층(112), 및 반사 안내 층(116)의 상단부 표면들을 따른 평면도로 컬러 필터들(118)의 어레이의 일부를 도시한다. 컬러 필터들(118)은 Bayer 패턴으로 패터닝된 적색 컬러 필터들(118R), 청색 컬러 필터들(118B), 및 녹색 컬러 필터들(118G)을 포함한다. 하드마스크 층(112) 및 반사 안내 층(116)이 실리콘 산화물 층(110)의 상단부 표면들 및 측벽들을 커버하여, 광을 하부 포토 다이오드들(100)로 지향시킨다.
도 11 내지 14는 실시예에 따른 프로세스 중의 다양한 중간 구조물들을 도시한다. 도 11에서, 도 6의 구조물로부터 하드마스크 층(112)이 제거되었고, 도 7과 관련하여 설명한 바와 같이, 반사 안내 층(116)이 실리콘 산화물 층(110) 상에 그리고 리세스들(114) 내에 형성되었다. 도 12에서, 도 8에 대해서 설명한 것과 같이, 리세스들(114)의 측벽들을 따른 반사 안내 층(116)의 부분들이 남아 있도록 하는 한편, 리세스들(114)의 하단부 표면 및 실리콘 산화물 층(110)의 상단부 표면들 상의 반사 안내 층(116)의 부분들이 제거되도록, 반사 안내 층(116)을 비등방적으로 에칭하였다. 다른 실시예들에서, 예를 들어 에칭과 함께 포토리소그래피 프로세스를 이용할 때, 반사 안내 층(116)의 부분들이 실리콘 산화물 층(110)의 상단부 표면들 위에서 유지될 수 있을 것이다. 도 13에서, 도 9에 대해서 설명한 바와 같이, 컬러 필터들(118) 및 마이크로렌즈들(120)이 형성된다.
도 14는 포토 다이오드들(100)의 어레이의 부분에 대응하는 컬러 필터들(118), 실리콘 산화물 층(110), 및 반사 안내 층(116)의 상단부 표면들을 따른 평면도로 컬러 필터들(118)의 어레이의 부분을 도시한다. 컬러 필터들(118)은 Bayer 패턴으로 패터닝된 적색 컬러 필터들(118R), 청색 컬러 필터들(118B), 및 녹색 컬러 필터들(118G)을 포함한다. 반사 안내 층(116)이 실리콘 산화물 층(110)의 측벽들을 커버하여 광을 하부 포토 다이오드들(100)로 지향시키고, 실리콘 산화물 층(110)의 상단부 표면들이 노출된다.
도 15 내지 20은 추가적인 실시예에 따른 프로세스 중의 여러 가지 중간 구조물들을 도시한다. 도 15에서, 도 5와 관련하여 앞서서 설명한 바와 같이, ARC 구조물이 기판(10)의 후방 측부 상에 형성되고, 도시된 실시예에서, ARC 구조물이 실리콘 산화물 층(104), 상기 실리콘 산화물 층(104) 위의 하프늄 산화물(HfO2) 층(106), 및 상기 하프늄 산화물 층(106) 위의 탄탈륨 산화물(Ta2O5) 층(108)을 포함한다. 실리콘 질화물 층(130)이 ARC 구조물 위에, 예를 들어 탄탈륨 산화물 층(108) 위에 형성된다. 실리콘 질화물 층(130)이 CVD, PVD, ALD, 등 또는 그 조합을 이용하여 형성될 수 있을 것이고, 약 100 Å 내지 약 3,000 Å, 예를 들어 1,000 Å의 두께를 가질 수 있을 것이다. 실리콘 산화물 층(132)이 실리콘 질화물 층(130) 위에 형성된다. 실시예에서, 실리콘 산화물 층(132)이 PECVD 를 이용하여 형성될 수 있을 것이고, 그에 따라 PE 실리콘 산화물 층(132)으로서 지칭될 수 있을 것이다. 실리콘 산화물 층(132)이 약 2,000 Å 내지 약 10,000 Å, 예를 들어 7,500 Å의 두께를 가진다. 다른 실시예들이 임의의 적절한 프로세스에 의해서 형성되고 임의의 수용가능한 두께를 가지는 다른 수용가능한 물질들을 포함할 수 있을 것이다. 도 5에 대해서 설명한 바와 같이, 하드마스크 층(112)이 실리콘 산화물 층(132) 위에 형성된다.
도 16에서, 리세스들(134)의 어레이가 하드마스크 층(112)을 통해서 그리고 실리콘 산화물 층(132) 내로 형성된다. 리세스들(134)의 각각이 포토 다이오드(100)에 대응하고, 그에 따라, 리세스들(134)이 포토 다이오드들(100)의 어레이에 대응하는 어레이로 형성된다. 리세스들(134)은 RIE, ICP, CCP, 스퍼터 에칭, 등 또는 이들의 조합과 같은, 수용가능한 포토리소그래피 및 에칭 프로세스를 이용하여 형성된다. 리세스들(134)이 실리콘 산화물 층(132)을 통해서 에칭될 수 있을 것이고, 그에 따라 실리콘 산화물 층(132)을 통한 개구부들이 될 수 있을 것이다. 다른 실시예들에서, 리세스들(134)이 실리콘 산화물 층(132)을 단지 부분적으로만 통과하여 연장될 수 있을 것인 한편, 또 다른 추가적인 실시예들에서, 리세스들(134)이 실리콘 질화물 층(130) 내로 연장할 수 있을 것이다. 리세스들(134)이 실리콘 산화물 층(132) 및/또는 실리콘 질화물 층(130) 내에서 약 10 Å 내지 약 2,000 Å, 예를 들어 약 1,000 Å의 깊이를 가질 수 있을 것이다.
도 17은 실리콘 산화물 층(132) 및 하드마스크 층(112) 상에 그리고 리세스들(134) 내에 형성된 반사 안내 층(136)을 도시한다. 반사 안내 층(136)은 실리콘 산화물 층(132) 및 하드마스크 층(112) 상에 그리고 리세스들(134) 내에, 예를 들어 리세스들(134)들의 측벽들 및 하단부 표면들을 따라서, 등각적으로 형성된다. 이러한 실시예에서, 반사 안내 층(136)은, 구리, 알루미늄, 탄탈륨 질화물, 티타늄 질화물, 텅스텐, 실리콘 질화물, 등 또는 이들의 조합과 같은, 광을 반사할 수 있는 금속이나 다른 큰 굴절률의 물질이다. 반사 안내 층(136)이 CVD, PVD, ALD, 등 또는 이들의 조합을 이용하여 형성될 수 있을 것이고, 약 10 Å 내지 약 2,000 Å, 예를 들어 약 1,000 Å의 두께를 가질 수 있을 것이다.
도 18에서, 리세스들(134)의 측벽들을 따른 반사 안내 층(136)의 부분들이 유지되도록 하는 한편, 리세스들(134)의 하단부 표면들 및 하드마스크 층(112)의 상단부 표면들 상의 반사 안내 층(136)의 부분들이 제거되도록, 반사 안내 층(136)이 비등방적으로 에칭된다. 다른 실시예들에서, 예를 들어 에칭과 함께 포토리소그래피 프로세스를 이용할 때, 반사 안내 층(136)의 부분들이 하드마스크 층(112) 위에서 유지될 수 있을 것이다. 그러한 에칭은, RIE, ICP, CCP, 스퍼터, 에칭, 등 또는 이들의 조합과 같은 임의의 수용가능한 에칭 프로세스일 수 있다. 도 19에서, 도 9와 관련하여 설명한 바와 같이, 컬러 필터들(118)이 리세스들(134) 내에 형성되고, 마이크로렌즈들(120)이 컬러 필터들(118) 상에 형성된다.
도 20은 포토 다이오드들(100)의 어레이의 부분에 대응하는 컬러 필터들(118), 하드마스크 층(112), 및 반사 안내 층(136)의 상단부 표면들을 따른 평면도로 컬러 필터들(118)의 어레이의 부분을 도시한다. 컬러 필터들(118)은 Bayer 패턴으로 패터닝된 적색 컬러 필터들(118R), 청색 컬러 필터들(118B), 및 녹색 컬러 필터들(118G)을 포함한다. 하드마스크 층(112) 및 반사 안내 층(136)이 실리콘 산화물 층(132)의 상단부 표면들 및 측벽들을 커버하여, 광을 하부 포토 다이오드들(100)로 지향시킨다.
도 21 내지 24는 또 다른 추가적인 실시예에 따른 프로세스 중의 다양한 중간 구조물들을 도시한다. 도 21에서, 도 16의 구조물로부터 하드마스크 층(112)이 제거되었고, 도 17과 관련하여 설명한 바와 같이, 반사 안내 층(136)이 실리콘 산화물 층(132) 상에 그리고 리세스들(134) 내에 형성되었다. 도 22에서, 도 18에 대해서 설명한 것과 같이, 리세스들(134)의 측벽들을 따른 반사 안내 층(136)의 부분들이 남아 있도록 하는 한편, 리세스들(134)의 하단부 표면 및 실리콘 산화물 층(132)의 상단부 표면들 상의 반사 안내 층(136)의 부분들이 제거되도록, 반사 안내 층(136)을 비등방적으로 에칭하였다. 다른 실시예들에서, 예를 들어 에칭과 함께 포토리소그래피 프로세스를 이용할 때, 반사 안내 층(136)의 부분들이 실리콘 산화물 층(132)의 상단부 표면들 위에서 유지될 수 있을 것이다. 도 23에서, 도 9에 대해서 설명한 바와 같이, 컬러 필터들(118) 및 마이크로렌즈들(120)이 형성된다.
도 24는 포토 다이오드들(100)의 어레이의 부분에 대응하는 컬러 필터들(118), 실리콘 산화물 층(132), 및 반사 안내 층(136)의 상단부 표면들을 따른 평면도로 컬러 필터들(118)의 어레이의 부분을 도시한다. 컬러 필터들(118)은 Bayer 패턴으로 패터닝된 적색 컬러 필터들(118R), 청색 컬러 필터들(118B), 및 녹색 컬러 필터들(118G)을 포함한다. 반사 안내 층(136)이 실리콘 산화물 층(132)의 측벽들을 커버하여 광을 하부 포토 다이오드들(100)로 지향시키고, 실리콘 산화물 층(132)의 상단부 표면들이 노출된다.
도면들에 도시된 바와 같이, 실리콘 산화물 층(110 또는 132)이 컬러 필터들(118)의 어레이 사이의 그리드(grid)의 적어도 일부를 형성할 수 있을 것이고, 예를 들어 컬러 필터들(118) 중의 이웃하는 컬러 필터들 사이의 실리콘 산화물 층(110 또는 132)의 돌출 부분을 가진다. 또한, 반사 안내 층(116 또는 136)이 각각 실리콘 산화물 층(110 또는 132)의 돌출 부분들의 측벽들을 따를 수 있고, 그에 따라 컬러 필터들(118)의 어레이들 사이의 그리드를 추가적으로 형성할 수 있다. 일부 실시예들에서, 하드마스크 층(112) 및/또는 반사 안내 층(116 또는 136)의 부분들이 각각 실리콘 산화물 층(110 또는 132)의 돌출 부분들의 상단부 표면들 상에 위치된다. 또한, 일부 실시예들에서, 각각의 어레이들 내에서 포토 다이오드들(100)과 컬러 필터들(118) 사이에 일-대-일 대응 관계가 존재한다. 그에 따라, 예를 들어, 포토 다이오드들(100)의 각각이 컬러 필터들(118) 중 하나에 대응하고, 컬러 필터들(118)의 각각이 포토 다이오드들(100) 중 하나에 대응한다.
부가적으로, 마이크로렌즈들(120) 및 대응하는 기판(10) 내의 포토 다이오드들(100) 사이의 광학적 경로들의 거리들이 일부 실시예들에 따라서 감소될 수 있을 것이다. 예를 들어, 컬러 필터들(118)의 상단부 표면으로부터 기판(10)의 후방 측부(68)까지의 광학적 경로가 약 3,000 Å 내지 약 10,000 Å이 될 수 있을 것이다. 전술한 바와 같은 그리드 및 감소된 광학적 경로를 포함하는 실시예에서, 포토 다이오드들의 향상된 광 민감도, 증가된 양자 효율(QE), 및 (예를 들어, 마이크로렌즈로부터 그에 대응하는 포토 다이오드로 광을 안내하는 것에 의한) 픽셀들 사이의 감소된 크로스-토크가 달성될 수 있을 것이다. 부가적으로, 10dB(SNR10)의 신호-대-잡음비, 보다 양호한 컬러 쉐이딩 균일성(color shading uniformity)(CSU), 및 개선된 주요 광선 각도(chief ray angle)(CRA)가 얻어질 수 있을 것이다. 또한, 여기에서 개시된 바와 같은, 일부 실시예들의 프로세스들이 용이하게 통합될 수 있을 것인데, 이는 개별적인 프로세스들(예를 들어, CVD, RIE, 등)이 반도체 프로세싱에서 일상적으로 이용될 수 있을 것이기 때문이다.
실시예에 따라서, 구조물은, 포토 다이오드들을 포함하는 기판, 기판 상의 산화물 층, 산화물 층 내에 위치하고 포토 다이오드들에 대응하는 리세스들, 리세스들의 각각의 측벽 상의 반사 안내 물질, 및 리세스들의 각각 내에 배치된 컬러 필터들을 포함한다. 산화물 층 및 반사 안내 물질은 컬러 필터들 중에서 그리드를 형성하고, 적어도 산화물 층의 부분과 반사 안내 물질의 부분은 인접 컬러 필터들 사이에 배치된다.
다른 실시예에 따라서, 구조물은, 포토 다이오드들의 어레이를 포함하는 기판, 상기 기판 상의 실리콘 산화물 층, 상기 포토 다이오드들의 어레이에 대응하는 상기 실리콘 산화물 층 내의 리세스들의 어레이, 상기 리세스들의 각각의 측벽 상의 반사 안내 물질, 리세스들의 각각의 하나 내에 각각 배치된 컬러 필터들, 및 컬러 필터들의 각각의 하나 상에 각각 배치된 렌즈들을 포함한다. 반사 안내 물질은 금속, 실리콘 질화물, 2.0 보다 큰 굴절률을 가지는 물질, 또는 이들의 조합을 포함한다. 반사 안내 물질 및 실리콘 산화물 층은 컬러 필터들 사이에 그리드를 형성한다.
추가적인 실시예는 방법이다. 그러한 방법은 기판 위에 산화물 층을 형성하는 단계로서, 상기 기판이 포토 다이오드들을 포함하는, 산화물 층 형성 단계; 상기 산화물 층 내에 리세스들을 형성하는 단계로서, 상기 리세스들이 상기 포토 다이오드들에 대응하는, 리세스들을 형성하는 단계; 상기 산화물 층 위에 그리고 상기 리세스들 내에 반사 안내 물질의 등각적인 층을 형성하는 단계; 상기 리세스들의 하단부 부분들 내의 상기 반사 안내 물질의 부분들을 제거하는 단계; 인접한 컬러 필터들의 각각의 쌍 사이에 배치되는 상기 반사 안내 물질의 부분, 상기 산화물 층의 부분 및 상기 리세스들 중 각각의 하나 내에 컬러 필터들 각각을 형성하는 단계; 및 상기 컬러 필터들의 각각의 하나 위에 렌즈들을 각각 형성하는 단계를 포함한다.
본원 개시 내용의 실시예들 및 그 장점들을 구체적으로 설명하였지만, 첨부된 청구항들에 의해서 규정된 바와 같은 개시 내용의 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고도, 여러 가지 변화들, 대체들 및 변경들이 이루어질 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다. 또한, 본원의 범위는, 명세서에서 설명된 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 수단, 방법들 및 단계들의 특별한 실시예들로 제한되지 않는다. 특허 개시 내용으로부터 당업자가 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 여기에서 설명된 대응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 기능을 실행하거나 실질적으로 동일한 결과를 달성하는, 현재 존재하는 또는 추후에 개발되는, 프로세스들, 기계들, 제조, 물질의 조성들, 수단, 방법들, 또는 단계들이 본원 개시 내용에 따라서 이용될 수 있을 것이다. 따라서, 첨부된 청구항들은 그러한 프로세스들, 기계들, 제조, 물질의 조성들, 수단, 방법들, 또는 단계들을 그 범위에 포함한다.

Claims (10)

  1. 이미지 센서 구조물에 있어서,
    포토 다이오드들을 포함하며, 제1 측부 및 상기 제1 측부로부터 반대편의 제2 측부를 갖는 기판;
    상기 기판의 제1 측부 상의 인터커넥트 구조물;
    상기 기판의 제2 측부 상의 산화물 층;
    상기 산화물 층 위의 추가 층으로서, 리세스들은 상기 추가 층 및 상기 산화물 층을 통해 연장하고 상기 포토 다이오드들에 대응하며, 상기 리세스들은 상기 산화물 층 내에서 상기 산화물 층의 두께보다 작은 깊이를 가지는 것인, 상기 추가 층;
    상기 리세스들의 각각의 상기 산화물 층 및 상기 추가 층의 측벽 상의 반사 안내 물질(reflective guide material); 및
    각각이 상기 리세스들의 각각 내에 배치된 컬러 필터들
    을 포함하고,
    상기 산화물 층 및 상기 반사 안내 물질은 상기 컬러 필터들 중에서 그리드를 형성하고, 적어도 상기 산화물 층의 부분 및 상기 반사 안내 물질의 부분은 이웃하는 컬러 필터들 사이에 배치되는 것인, 이미지 센서 구조물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 안내 물질은 금속, 실리콘 질화물, 굴절률이 2.0 보다 큰 물질, 또는 이 물질들의 조합을 포함하는 것인, 이미지 센서 구조물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사 안내 물질은 상기 리세스들의 각각의 측벽 상에 있는 것인, 이미지 센서 구조물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 층은 금속, 실리콘 질화물, 굴절률이 2.0 보다 큰 물질, 또는 이 물질들의 조합을 포함하는 것인, 이미지 센서 구조물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 추가 층의 제 1 표면, 상기 반사 안내 물질의 제 2 표면, 및 상기 컬러 필터들의 제 3 표면은 공면(co-planar)이고,
    상기 제 1 표면, 제 2 표면, 및 제 3 표면은 상기 기판으로부터 말단(distal)에 있는 것인, 이미지 센서 구조물.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판과 상기 산화물 층 사이에 배치된 반사방지 코팅(anti-reflection coating; ARC) 구조물; 및
    각각이 상기 컬러 필터들의 각각 상에 배치되는 렌즈들을 더 포함하는, 이미지 센서 구조물.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 리세스들의 측벽에는 상기 추가 층이 없는 것인, 이미지 센서 구조물.
  8. 이미지 센서 구조물에 있어서,
    포토 다이오드들의 어레이를 포함하는 기판으로서, 상기 기판은 제1 측부 및 상기 제1 측부로부터 반대편의 제2 측부를 갖고, 상기 포토 다이오드들 각각은 상기 기판의 제1 측부로부터 상기 기판 내로 연장하는 것인, 상기 기판;
    상기 기판의 제1 측부 상의 인터커넥트 구조물;
    상기 기판의 제2 측부 상의 실리콘 산화물 층 및 상기 실리콘 산화물 층 상의 패터닝된 층으로서, 상기 실리콘 산화물 층 및 상기 패터닝된 층은 상기 포토 다이오드들의 어레이에 대응하는 리세스들의 어레이를 갖고, 상기 실리콘 산화물 층은 그 안의 전기 회로부로 전기 신호들을 전달하는 금속화(metallization) 패턴을 갖지 않으며, 상기 실리콘 산화물 층은 상기 기판으로부터 가장 먼 제1 표면 및 상기 기판에 가장 가까운 제2 표면을 갖고, 상기 리세스들의 하단부 표면들 각각은 상기 실리콘 산화물 층의 제3 표면인 것인, 실리콘 산화물 층 및 패터닝된 층;
    상기 리세스들 각각의 측벽들 상의 반사 안내 물질로서, 상기 반사 안내 물질은 금속, 실리콘 질화물, 굴절률이 2.0 보다 큰 물질, 또는 이 물질들의 조합을 포함하는 것인, 반사 안내 물질;
    각각이 상기 리세스들 각각 내에 있으며 상기 리세스들 각각의 측벽들 상의 상기 반사 안내 물질 사이에서 상기 반사 안내 물질에 접촉하도록 배치되는 컬러 필터들로서, 상기 컬러 필터들 각각은 상기 실리콘 산화물 층의 각각의 제3 표면으로부터 상기 실리콘 산화물 층의 제1 표면으로 연장하고, 상기 반사 안내 물질 및 상기 실리콘 산화물 층은 상기 컬러 필터들 사이에 그리드를 형성하는 것인, 컬러 필터들; 및
    각각이 상기 컬러 필터들 각각 상에 그리고 상기 컬러 필터들 각각에 접촉하는 렌즈들
    을 포함하는, 이미지 센서 구조물.
  9. 이미지 센서 구조물에 있어서,
    포토 다이오드들의 어레이를 포함하는 기판;
    상기 기판 위의 실리콘 산화물 층으로서, 상기 실리콘 산화물 층은 상기 포토 다이오드들의 어레이에 대응하는 리세스들의 어레이를 포함하고, 상기 실리콘 산화물 층은 상기 기판에서 가장 먼 제1 표면 및 상기 기판에서 가장 가까운 제2 표면을 갖고, 상기 실리콘 산화물 층은 전기 신호들을 전기 회로부로 라우팅하는 금속화 패턴들을 갖지 않는 것인, 실리콘 산화물 층;
    상기 실리콘 산화물 층이 추가 층 및 상기 기판 사이에 개재되도록 상기 실리콘 산화물 위에 있는 상기 추가 층으로서, 상기 추가 층은 인접한 리세스들 사이에서 연장하며, 상기 추가 층은 상기 리세스들의 측벽들을 따라서는 연장하지 않는 것인, 추가 층;
    상기 리세스들 및 상기 추가 층 각각의 측벽들 상의 반사 안내 물질 - 상기 반사 안내 물질은 금속, 실리콘 질화물, 2.0 보다 큰 굴절률을 가지는 물질, 또는 이 물질들의 조합을 포함함 -;
    상기 리세스들의 각각 내에 있는 컬러 필터들 - 상기 반사 안내 물질 및 상기 실리콘 산화물 층은 상기 컬러 필터들 사이에 그리드를 형성함 -; 및
    상기 컬러 필터들의 각각 상에 위치하는 렌즈들
    을 포함하는, 이미지 센서 구조물.
  10. 이미지 센서 형성 방법에 있어서,
    포토 다이오드들을 포함하는 기판의 후방 측부 위에 산화물 층을 형성하는 단계로서, 인터커넥트 구조물은 상기 기판의 전방 측부에 있는 것인, 산화물 층 형성 단계;
    상기 포토 다이오드들에 대응하는 리세스들을 상기 산화물 층 내에 형성하는 단계;
    상기 산화물 층 위에 그리고 상기 리세스들 내에 반사 안내 물질의 컨포멀 층(conformal layer)을 형성하는 단계;
    상기 리세스들의 하단부 부분들 내의 상기 반사 안내 물질의 부분들을 제거하는 단계;
    상기 리세스들 각각 내에 컬러 필터들을 형성하는 단계로서, 상기 반사 안내 물질의 부분 및 상기 산화물 층의 부분은 인접한 컬러 필터들의 각각의 쌍 사이에 배치되는 것인, 컬러 필터들을 형성하는 단계;
    상기 컨포멀 층의 최상면이 상기 컬러 필터들의 최상면과 동일 평면 상에 있도록 상기 컨포멀 층 및 상기 컬러 필터들을 평탄화하는 단계;
    상기 컬러 필터들이 바로(directly) 렌즈들 및 상기 기판 사이에 개재되도록 상기 컬러 필터들의 각각 위에 상기 렌즈들 각각을 형성하는 단계
    를 포함하는, 이미지 센서 형성 방법.
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