KR102288339B1 - 반도체 이미지 센서 - Google Patents

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KR102288339B1
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켕-유 초우
춘-하오 추앙
웨이-치에 치앙
치엔-시엔 쳉
가즈아키 하시모토
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Abstract

BSI 센서는 전면과 이 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판, 기판 내에 배치된 픽셀 센서, 픽셀 센서를 둘러싸고 기판 내에 배치된 격리 구조물, 기판의 전면 상의 픽셀 센서 위에 배치된 유전체층, 및 유전체층 내에 배치되고 격리 구조물과 정렬되도록 배열된 복수의 전도성 구조물들을 포함한다.

Description

반도체 이미지 센서{SEMICONDUCTOR IMAGE SENSOR}
우선권 데이터
본 특허 출원은 2017년 10월 31일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/579,461호의 이익을 주장하고, 그 전체 개시 내용은 본 명세서에 참조로 병합되어 있다.
디지털 카메라 및 다른 이미징 디바이스는 이미지 센서를 채용한다. 이미지 센서는 광학 이미지를, 디지털 이미지로서 표현될 수 있는 디지털 데이터로 변환한다. 이미지 센서는 픽셀 센서들의 어레이 및 지원 논리 회로들을 포함한다. 이 어레이의 픽셀 센서들은 입사광을 측정하기 위한 단위 디바이스이고, 지원 논리 회로는 이 측정의 판독을 용이하게 한다. 광학 이미징 디바이스에서 일반적으로 사용되는 이미지 센서의 한 유형은 후면 조명(back side illumination; BSI) 이미지 센서이다. BSI 이미지 센서 제조는 저비용, 소형 크기, 및 높은 집적을 위해 종래의 반도체 공정 내로 통합될 수 있다. 또한, BSI 이미지 센서는 낮은 동작 전압, 낮은 전력 소모, 높은 양자 효율, 낮은 판독 잡음을 가지며 랜덤 액세스를 허용한다.
본 개시 내용의 양상은 첨부한 도면과 함께 읽을 때 하기의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 업계의 표준적 관행에 따라, 다양한 피처들(features)은 실제 크기대로 도시되지 않는 것을 주목해야 한다. 사실상, 다양한 피처들의 치수는 논의의 명확성을 위해 임의로 증가되거나 감소될 수 있다.
도 1은 하나 이상의 실시예에서, 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서의 픽셀 센서의 평면도이다.
도 2는 하나 이상의 실시예에서, 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서의 픽셀 센서의 평면도이다.
도 3은 하나 이상의 실시예에서, 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서의 픽셀 센서의 평면도이다.
도 4는 도 1 내지 3의 라인 A-A'를 따라 취해진 BSI 이미지 센서의 픽셀 센서의 단면도이다.
도 5는 일부 실시예에서, 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서의 일부분의 단면도이다.
도 6은 하나 이상의 실시예에서, 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서의 픽셀 센서의 평면도이다.
도 7은 하나 이상의 실시예에서, 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서의 픽셀 센서의 평면도이다.
도 8은 하나 이상의 실시예에서, 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서의 픽셀 센서의 평면도이다.
도 9는 도 6 내지 8의 라인 B-B'를 따라 취해진 BSI 이미지 센서의 픽셀 센서의 단면도이다.
도 10은 일부 실시예에서, 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서의 일부분의 단면도이다.
하기의 개시 내용은 제공되는 청구 대상의 상이한 피처들(features)을 구현하기 위한 다수의 상이한 실시예들 또는 예시들을 제공한다. 요소와 장치의 특정 예시는 본 개시 내용을 단순화시키기 위해 이하에서 설명된다. 이들은 물론 예시일뿐 한정하려는 것이 아니다. 예를 들면, 이하의 설명에서 제2 피처 위에 또는 제2 피처 상에 제1 피처의 형성은, 제1 및 제2 피처들이 직접 접촉해서 형성되는 실시예를 포함하고, 추가적인 피처가 제1 및 제2 피처 사이에 형성될 수 있어서 제1 및 제2 피처가 직접 접촉될 수 없는 실시예를 또한 포함할 수 있다. 또한, 본 발명 개시는 다양한 예시들에서 참조 번호들 및/또는 문자들을 반복할 수 있다. 이 반복은 간략함과 명료함을 위한 것이고, 논의되는 다양한 실시예들 및/또는 구성들 사이의 관계를 본질적으로 지시하지는 않는다.
또한, "밑", "아래", "하부", "위", "상부", "상" 등과 같은 공간적 상대 용어는 도면에 예증되어 있는 바와 같이 또 다른 요소(들) 또는 피처(들)에 대한 일 요소 또는 피처의 관계를 설명하기 위해 용이한 설명을 위해 본 명세서에서 사용될 수도 있다. 공간적으로 상대적인 용어들은 도면들에서 묘사된 방위에 추가적으로 사용 또는 동작 중인 디바이스의 상이한 방위들을 포괄하도록 의도된다. 장치는 이와는 다르게 지향될(90도 또는 다른 방위로 회전됨) 수 있고, 본 명세서에서 이용되는 공간적으로 상대적인 설명자는 이에 따라 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "제1", "제2", 및 "제3"과 같은 용어는 다양한 요소들, 컴포넌트들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들을 설명하고, 이들 요소들, 컴포넌트들, 영역들, 층들, 및/또는 섹션들은 이들 용어들에 의해 제한되지 않아야 한다. 이들 용어들은 하나의 요소, 컴포넌트, 영역, 층, 또는 섹션을 또 다른 것과 구별하기 위해서만 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용될 때, "제1","제2", 및 "제3"과 같은 용어들은, 문맥에 의해 명확히 지시되지 않으면 시퀀스 또는 순서를 암시하지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어들 "대략", "실질적으로, "실질적", 및 "약"은 작은 변화를 설명하기 위해 사용된다. 사건 또는 상황과 연관되어 사용될 때, 이들 용어는 사건 또는 상황이 근접한 근사로 발생하는 인스턴스뿐만 아니라 사건 또는 상황이 정확히 발생하는 인스턴스를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 수치와 결합해서 사용될 때, 이들 용어는 ±5% 이하, ±4% 이하, ±3% 이하, ±2% 이하, ±1% 이하, ±0.5% 이하, ±0.1% 이하, 또는 ±0.05% 이하와 같은, 상기 수치의 ±10% 이하의 변이 범위를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 두 수치들 간의 차가 ±5% 이하, ±4% 이하, ±3% 이하, ±2% 이하, ±1% 이하, ±0.5% 이하, ±0.1% 이하, 또는 ±0.05% 이하와 같은, 수치들의 평균의 ±10% 이하이면, 두 수치들이 "실질적으로" 동일하다고 간주될 수 있다. 예를 들면, "실질적으로" 평행한 것은, ±5°이하, ±4° 이하, ±3° 이하, ±2° 이하, ±1° 이하, ±0.5° 이하, ±0.1° 이하, 또는 ±0.05°이하와 같은, ±10°이하인, 0°에 대한 각변이의 범위를 지칭할 수 있다. 예를 들면, "실질적으로" 수직인 것은, ±5° 이하, ±4° 이하, ±3° 이하, ±2° 이하, ±1° 이하, ±0.5° 이하, ±0.1° 이하, 또는 ±0.05°와 같은, ±10° 이하인, 90°에 대한 각변이의 범위를 지칭할 수 있다.
BSI 이미지 센서는 픽셀 센서들의 어레이를 포함한다. 일반적으로, BSI 이미지 센서는, 반도체 기판과, 반도체 기판 내에 배열된 픽셀 센서에 대응하는 광다이오드와 같은 감광 디바이스를 갖는 집적 회로, 기판의 전면 위에 배치된 집적 회로의 BEOL(back-end-of-line) 금속 배선(metallization), 및 기판의 후면 위에 배치된 픽셀 센서에 대응하는 마이크로 렌즈와 컬러 필터를 포함하는 광학 스택을 포함한다. BSI 이미지 센서의 크기가 감소함에 따라, BSI 이미지 센서는 다수의 도전들에 직면한다. BSI 이미지 센서와의 하나의 도전은 이웃하는 픽셀 센서들간의 누화이다. BSI 이미지 센서가 더 작아짐에 따라, 이웃하는 픽셀 센서들 사이의 거리가 작아짐에 따라, 누화의 가능성을 증가시킨다. BSI 이미지 센서와 관련된 또 다른 도전은 집광(light collection)이다. 또한, 이미지 센서가 더 작아짐에 따라, 집광을 위한 표면적이 더 작게됨으로써 픽셀 센서의 감도를 감소시킨다. 이것은 낮은 광 환경에 대해 문제가 있다. 그러므로, BSI 이미지 센서의 성능 및 감도가 향상되도록, 누화를 감소시키고 픽셀 센서의 흡수 효율을 증가시킬 필요가 있다.
그러므로, 본 개시 내용은 픽셀 센서들을 둘러싸고 이들을 분리시키는 반사 그리드를 포함하는 BSI 이미지 센서를 제공한다. 따라서, 광은 이웃하는 픽셀 센서들에 진입하는 대신에 픽셀 센서에 지향되고 반사된다. 다른 말로 하면, 누화가 감소되고 광이 픽셀 센서에 포획되며, 이에 따라 픽셀 센서의 성능 및 감도 둘 다가 향상된다.
도 1 내지 3은 일부 실시예에서 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서(100)의 픽셀 센서(110)의 평면도이고, 도 4는 도 1 내지 3의 라인 A-A'를 따라 취해진 BSI 이미지 센서(100)의 픽셀 센서(110)의 단면도이며, 도 5는 일부 실시예에서 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서(100)의 일부분의 단면도이다. 도 1 내지 5의 동일한 요소들은 동일한 참조 번호에 의해 지정된다는 것이 쉽게 이해되어야 한다. 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, BSI 이미지 센서(100)는 기판(102)을 포함하고, 기판(102)은 예를 들면, 벌크 실리콘(Si) 기판과 같은 벌크 반도체 기판, 또는 실리콘 온 인슐레이터(silicon-on-insulator; SOI) 기판을 포함하지만 이것들에만 제한되지는 않는다. 기판(102)은 전면(102F)과 이 전면(102F)에 반대쪽의 후면(102B)을 가진다. BSI 이미지 센서(100)는 일반적으로 어레이 내에 배열된 복수의 픽셀 센서들(110)을 포함하고, 픽셀 센서들(110) 각각은 기판(102) 내에 배치된 광다이오드(112)와 같은 감광 디바이스를 포함한다. 다른 말로 하면, BSI 이미지 센서(100)는 픽셀 센서(110)에 대응하는 복수의 광다이오드들(112)을 포함한다. 광다이오드(1120)는 기판(102) 내에 행 및 열 내에 배열되고, 자신 상에 입사되는 광자로부터의 전하(예들 들면, 전자)를 축적하도록 구성된다. 또한, 트랜지스터(114)와 같은 논리 디바이스는 전면(102F) 상에 기판(102) 위에 배치되고 광다이오드(112)의 판독을 가능케 하도록 구성될 수 있다. 픽셀 센서(110)는 미리 정해진 파장을 갖는 광을 수신하도록 배치된다. 따라서, 일부 실시예에서 광다이오드(112)는 입사광의 가시광을 감지하도록 동작될 수 있다. 또는, 일부 실시예에서, 광다이오드(112)는 입사광의 적외선(infrared; IR) 및/또는 근적외선(near-infrared; NIR)을 감지하도록 동작될 수 있다.
딥 트렌치 격리(deep trench isolation; DTI) 구조물과 같은 격리 구조물(120)은 도 1a 및 1b에 도시된 바와 같이 기판(102) 내에 배치된다. 일부 실시예에서, DTI 구조물(120)은 하기의 동작들에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 에칭은 기판(102)의 후면으로부터 수행된다. 제1 에칭은 복수의 딥 트렌치들(미도시됨)이 감광 영역들(112)을 둘러싸고 이들 사이에 있는 것을 초래한다. 그런 다음, 실리콘 산화물(SiO)과 같은 절연 물질은, 화학적 기상 퇴적(CVD)과 같은 임의의 적절한 퇴적 기술을 사용해 딥 트렌치를 충전하도록 형성된다. 일부 실시예에서, 적어도 딥 트렌치의 측벽이 코팅(122)에 의해 라이닝되고(도 4에 도시됨), 딥 트렌치는 절연 물질(124)에 의해 충전된다(도 4에 도시됨). 코팅(122)은, 실리콘보다 작은 굴절률(n)을 갖는 텅스텐(W), 구리(Cu), 또는 알루미늄-구리(AlCu) 또는 반사 방지 물질과 같은 금속을 포함할 수 있지만, 본 개시 내용이 이것들에만 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 딥 트렌치를 충전하는 절연 물질(124)은 로우-n 절연 물질을 포함할 수 있다. 그런 다음, 과잉의 절연 물질을 제거하도록 평탄화가 수행되고, 따라서 후면(102B) 상의 기판(102)의 표면이 노출되며, 광다이오드(112)를 둘러싸고 이들 사이에 있는 DTI 구조물(120)이 도 1 내지 5에 도시된 바와 같이 획득된다. DTI 구조물(120)이 이웃하는 픽셀 센서들(120)과 광다이오드들(112) 사이에 광 격리를 제공함에 따라, 기판 격리 그리드로서 기능하고 누화를 감소시킨다.
BEOL(back-end-of-line) 금속 배선 스택(130)은 전면(102F) 상에 기판(102) 위에 배치된다. BEOL 금속 배선 스택(130)은 층간 유전체(interlayer dielectric; ILD)층(136) 내에 적층된 전도성 콘택/비아(132) 및/또는 전도체(134)를 포함하는 복수의 금속 배선층들을 포함한다(도 4와 5에 모두 도시됨). BEOL 금속 배선 스택(130)의 하나 이상의 콘택(132)은 논리 디바이스에 전기적으로 접속되고, 하나 이상의 전도성 비아(132)는 상이한 층들의 전도체(134)에 전기적으로 접속된다. 일부 실시예에서, ILD층(136)은 로우-k 유전체 물질(즉, 3.9보다 작은 유전 상수를 갖는 유전체 물질) 또는 산화물을 포함할 수 있지만, 본 개시 내용이 이것에만 제한되지는 않는다. 복수의 금속 배선층들(132/134)은 Cu, W, 또는 Al와 같은 금속을 포함할 수 있지만, 본 개시 내용이 이것에만 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 또 다른 기판(미도시됨)이 금속 배선 구조물(130)과, 볼 그리드 어레이(ball grid array; BGA)와 같은 외부 커넥터 사이에 배치될 수 있다(미도시됨). BSI 이미지 센서(100)는 외부 커넥터를 통해 다른 디바이스 또는 회로에 전기적으로 접속되지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지는 않는다.
도 1 내지 4를 참조하면, BSI 이미지 센서(100)의 각각의 픽셀 센서(110)는 복수의 전도성 구조물들(142)을 포함한다. 전도성 구조물(142)은 상호 접속 구조물(130)의 유전체층(136) 내에 배치된다. 전도성 구조물(142)은 격리 구조물(120)과 정렬되도록 배열된다. 예를 들면, 전도성 구조물(142)은 도 1 내지 3에 도시된 바와 같은 평면도에서 격리 구조물(120)과 중첩된다. 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이 격리 구조물(120)과 완전히 중첩된다. 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)의 적어도 일부분은 격리 구조물(120)과 중첩된다. 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 전도성 콘택을 포함하고, 이 전도성 콘택과, 상호 접속 구조물(130)의 전도성 콘택(132)은 동일 층 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)과 상기 전도성 콘택(132)은 동일 물질을 포함할 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 전도성 콘택(132)은 유전체층(136)의 최하부 내에 형성되고 픽셀 센서(110)에 전기적으로 접속되며, 그러므로 상기 전도성 콘택(132)은 상호 접속 구조물(130) 내의 0번째(V0) 비아라고 지칭된다. 따라서, 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 V0 비아라고 지칭될 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 격리 구조물(120) 상에 랜딩(landding)하고, 도 4에 도시된 바와 같이 격리 구조물(120)에 접촉한다.
도 1과 4를 참조하면, 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 도 1에 도시된 바와 같이, 상호 접속 구조물(130) 내에 배치된 이산적 점형(dot-like) 구조물(142a)을 포함한다. 일부 실시예에서, 점형 전도성 구조물(142a) 각각은 지름 D를 포함하고, 지름 D는 도 4에 도시된 바와 같이 격리 구조물(104)의 폭 Wd보다 작다. 예를 들면, 점형 전도성 구조물(142a)의 지름 D는 약 0.05 마이크로미터(μm)와 약 0.2μm 사이에 있지만, 이것에 제한되지는 않는다. 또한, 점형 전도성 구조물(142a)은 유전체층(136)에 의해 서로 이격되어 있고, 간격 거리 S는 인접 전도성 구조물들(142a) 사이에 규정된다. 일부 실시예에서, 점형 전도성 구조물(142a)의 지름에 대한 간격 거리 S의 비는 1.5와 15 사이에 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 또한, 위에서 언급된 바와 같이, 픽셀 센서(110)는 미리 정해진 파장을 갖는 광을 수신하도록 배치되고, 간격 거리 S는 미리 정해진 파장의 절반보다 작다. 예를 들면, 픽셀 센서(110)가, 약 0.75μm 내지 1.4μm의 범위 내에 있는 파장을 포함하는, 입사광의 NIR을 감지하도록 동작될 때, 간격 거리 S는 약 0.11μm 내지 0.7μm의 범위 내에 있을 수 있지만, 이것에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 간격 거리 S는 약 0.5μm일 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다.
도 2와 4를 참조하면, 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상호 접속 구조물(130) 내에 배치된 이산적 막대형(bar-like) 구조물(142b)을 포함한다. 일부 실시예에서, 막대형 전도성 구조물들(172b) 각각은 폭 W1을 포함하고, 폭 W1은 도 4에 도시된 바와 같이 격리 구조물(120)의 폭 Wd보다 작다. 일부 실시예에서, 막대형 전도성 구조물(142b)의 폭 W1은 0.05μm보다 크다. 일부 실시예에서, 막대형 전도성 구조물(142b)의 폭 W1은 약 0.05μm 와 약 0.2μm 사이에 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 또한, 막대형 전도성 구조물(142b)은 유전체층(136)에 의해 서로 이격되어 있고, 간격 거리 S는 인접 전도성 구조물들(142b) 사이에 규정된다. 위에서 언급된 바와 같이, 픽셀 센서(110)는 미리 정해진 파장을 갖는 광을 수신하도록 배치되고, 간격 거리 S는 미리 정해진 파장의 절반보다 작다. 예를 들면, 픽셀 센서(110)가 입사광의 NIR을 감지하도록 동작될 때, 간격 거리 S는 약 0.11μm 내지 0.7μm의 범위 내에 있을 수 있지만, 이것에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 간격 거리 S는 약 0.5μm일 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 추가적으로, 막대형 전도성 구조물(142b)은 길이를 포함할 수 있고, 길이는 도 2에 도시된 바와 같이 평면도에서 격리 구조물(120)의 길이보다 작다.
도 3과 4를 참조하면, 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 상호 접속 구조물(130) 내에 배치된 막대형 구조물을 포함한다. 또한, 전도성 구조물(142)은 도 3에 도시된 바와 같이 프레임형 구조물(142c)을 형성하도록 서로 접촉한다. 일부 실시예에서, 프레임형 전도성 구조물(142c)은 폭 W1을 포함하고, 폭 W1은 도 4에 도시된 바와 같이 격리 구조물(120)의 폭 Wd보다 작다. 일부 실시예에서, 프레임형 전도성 구조물(142c)의 폭 W1은 0.05μm보다 크다. 일부 실시예에서, 프레임형 전도성 구조물(142c)의 폭 W1은 약 0.05μm와 약 0.2μm 사이에 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다.
도 1 내지 4를 계속 참조하면, 픽셀 센서들(110) 각각은 상호 접속 구조물(130)의 유전체층(136) 내에 배치된 전도체(144)를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 전도체(144)는 격리 구조물(120)과 정렬되도록 배열된다. 도 1 내지 3에 도시된 바와 같이, 전도체(144)는 평면도에서 전도성 구조물(142)과 격리 구조물(120) 둘 다와 중첩될 수 있다. 일부 실시예에서, 전도체(144)는 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 전도성 구조물(142) 및 격리 구조물(120)과 완전히 중첩된다. 일부 실시예에서, 전도체(144)의 적어도 일부분은 전도성 구조물(142)과 격리 구조물(120)과 중첩된다. 일부 실시예에서, 전도체(144)와 상호 접속 구조물(130)의 전도체(134)의 일부가 동일 층 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 전도체(144)와 전도체(134)는 동일한 물질을 포함할 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 상기 전도체(134)는 V0 비아 바로 위에 있고 V0 비아에 전기적으로 접속된 하단 피처이며, 그러므로 상기 전도체(134)는 상호 접속 구조물(130) 내의 제1 금속(M1) 피처라고 지칭된다. 따라서, 일부 실시예에서, 전도체(144)는 M1 피처라고 지칭될 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 전도체(144)는 폭 W2를 포함하고, 폭 W2는 약 0.03μm와 약 0.1μm 사이에 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전도성 구조물(142)은 모두 격리 구조물(120)과 전도체(144) 사이에 배치된다. 보다 중요하게, 전도체(144)와 전도성 구조물(142)은 상호 접속 구조물(130) 내에 배치된 제1 반사 구조물(140)을 형성한다. 제1 반사 구조물(140)은 도 1 내지 4에 도시된 바와 같이, 격리 구조물과 정렬되도록 배열된다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 제1 반사 구조물(140)은 평면도에서 격리 구조물(120)과 완전히 중첩된다. 또한, 전도성 구조물(142)의 지름 D 또는 폭 W1이 전도체(144)의 폭 W2보다 작으므로, 제1 반사 구조물(140)의 폭이 격리 구조물(120)의 폭 Wd보다 작다. 일부 실시예에서, 제1 반사 구조물(140)은 다른 요소로부터 전기적으로 격리되지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 픽셀 센서들(110) 각각은 도 4에 도시된 바와 같이 기판(102)의 후면(102B) 위에 배치된 복수의 미세 구조물들(116)을 포함한다. 일부 실시예에서, 미세 구조물(116)은 하기의 동작들에 의해 형성될 수 있다. 마스크층(미도시됨)은 후면(102B) 상에 기판(102)의 표면 위에 배치되며, 후속적으로 마스크층 위에 패터닝된 포토레지스트(미도시됨)를 형성한다. 그런 다음, 기판(102)은 후면(102B)으로부터 패터닝된 포토레지스트와 마스크층을 관통해 에칭되고, 따라서, 복수의 미세 구조물들(116)이 픽셀 센서들(110) 각각 내에 기판(102)의 후면(102B) 위에 형성된다. 그런 다음, 패터닝된 포토레지스트와 마스크층이 제거된다. 일부 실시예에서, 습식 에칭과 같은 후속 동작이 취해질 수 있다. 결과적으로, 미세 구조물(116)의 상부 및 하부는 도 4에 도시된 바와 같은 물결 패턴을 얻도록 테이퍼링되거나 라운딩된다. 일부 실시예에서, 미세 구조물(116)은 연속적 구조물들일 수 있고, 도 4에 도시된 바와 같이 물결 프로파일을 포함한다. 일부 실시예에서, 미세 구조물(116)은, 기판(102)에 의해 서로 이격된 이산적 구조물을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 반사 방지 코팅(anti-reflective coating; ARC)(118a)과 유전체층(118b)이 기판(102)의 후면(102B) 상에 미세 구조물(130) 위에 배치된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 미세 구조물(116)의 표면은 컨포멀하게 형성된 ARC(118a)에 의해 라이닝된다. 유전체층(118b)은 미세 구조물들(116) 사이의 공간을 충전하고, 기판(102)의 후면(102B) 위에 실질적으로 평평한 표면을 제공한다. 일부 실시예에서, 유전체층(118b)은 예를 들면, 실리콘 이산화물과 같은 산화물을 포함할 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 픽셀 센서(110)에 대응하는 복수의 컬러 필터들(150)(도 4에 도시됨)은 기판(102)의 후면(102B) 상에 픽셀 센서(110) 위에 배치된다. 또한, 로우-n 구조물(160)은 일부 실시예에서, 컬러 필터들(150) 사이에 배치된다. 일부 실시예에서, 로우-n 구조물(160)은 그리드 구조물을 포함하고, 컬러 필터(160)는 그리드 내에 위치된다. 따라서, 로우-n 구조물(160)은 각각의 컬러 필터(150)를 둘러싸고, 도 4에 도시된 바와 같이 컬러 필터들(150)을 서로 분리시킨다. 로우-n 구조물(160)은, 컬러 필터(150)의 굴절률보다 작은 굴절률을 가진 층들을 포함하는 복합 구조물일 수 있다. 일부 실시예에서, 로우-n 구조물(160)은, 적어도 금속층(162)과, 금속층(162) 위에 배치된 유전체층(164)을 포함하는 복합 스택을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 금속층(142)은 W, Cu, 또는 AlCu를 포함할 수 있다. 유전체층(164)은 컬러 필터(150)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 물질 또는 SI의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 물질을 포함하지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 낮은 굴절률 때문에, 로우-n 구조물(160)은 광을 컬러 필터(150)에 지향시키거나 반사시키기 위한 광 가이드로서의 역할을 한다. 결과적으로, 로우-n 구조물(160)은 컬러 필터(150) 내로 입사하는 광의 양을 효과적으로 증가시킨다. 또한, 낮은 굴절률 때문에, 로우-n 구조물(160)은 이웃하는 컬러 필터들(150) 사이에 광학 격리를 제공한다.
컬러 필터들(150) 각각은 대응하는 광다이오드들(112) 각각 위에 배치된다. 컬러 필터(150)는 대응하는 컬러 또는 파장의 광에 할당되고, 할당된 컬러 또는 파장의 광을 제외한 모든 광을 필터링하도록 구성된다. 일부 실시예에서, 컬러 필터(150)의 할당들은 적색광, 녹색광, 및 청색광 간에 교번하여, 컬러 필터(150)는 적색 필터, 녹색 필터, 및 청색 필터를 포함한다. 적색 필터, 녹색 필터, 및 청색 필터는, 광다이오드(112)가 입사광의 가시광을 감지하도록 동작되는 그러한 실시예들에서 바이어(Bayer) 또는 다른 모자이크 패턴 내에 배열된다. 일부 실시예에서, 광다이오드(112)가 입사광의 IR 및/또는 NIR을 감지하도록 동작될 때, 컬러 필터(150)는 적외선 복사선에 할당된다.
일부 실시예에서, 픽셀 센서(110)에 대응하는 복수의 미세 렌즈(152)는 컬러 필터(150) 위에 배치된다. 각 미세 렌즈(152)의 위치 및 면적은 도 4에 도시된 바와 같은 컬러 필터(150)의 위치 및 면적에 대응한다.
도 4와 5를 참조하면, 일부 실시예에서, BSI 이미지 센서(100)는 위에서 언급된 바와 같이 복수의 픽셀 센서들(110)을 포함한다. 보다 중요하게, 제1 반사 구조물(140)(전도성 구조물(들)(142)과 전도성 피처(144)를 포함함), 격리 구조물(120), 및 로우-n 구조물(160)은 반사 그리드(180)를 형성하고, 반사 그리드는 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 전면(102F)으로부터 후면(102B)까지 기판(102)을 관통한다. 픽셀 센서(110)는 반사 그리드(180) 내에 배치되고 반사 그리드(180)에 의해 서로 분리된다. 따라서, 입사광은 각 컬러 필터(150) 위에서 미세 렌즈(152)에 의해 집광되고(condensed), 그런 다음, 컬러 필터(150)에 수렴된다. 또한, 컬러 필터(150)를 통과하는 입사광은 반사 그리드(180)의 로우-n 구조물(160)에 의해 픽셀 센서(110)에 지향되거나 다시 반사되고, 기판(102)을 통과하는 입사광은 반사 그리드(180)의 격리 구조물(120)에 의해 광다이오드(112)에 지향되거나 다시 반사되며, 상호 접속 구조물(130)을 통과하는 입사광은 반사 그리드(180)의 제1 반사 구조물(140)에 의해 픽셀 센서(110)에 지향되거나 다시 반사된다. 다른 말로 하면, 이웃하는 픽셀 센서들(110)에 누출되는 광이 차단되고 결과적으로 이웃하는 픽셀 센서들(110) 사이의 누화가 완화된다.
도 6 내지 8은 일부 실시예에서 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서(100a)의 픽셀 센서(110)의 평면도이고, 도 9는 도 6 내지 8의 라인 B-B'를 따라 취해진 BSI 이미지 센서(100a)의 픽셀 센서(110)의 단면도이며, 도 10은 일부 실시예에서 본 개시 내용의 양상에 따른 BSI 이미지 센서(100a)의 일부분의 단면도이다. 도 1 내지 10의 동일한 요소들은 동일한 참조 번호에 의해 지정된다는 것이 쉽게 이해되어야 하며, 이들 동일 요소들의 세부 사항들은 간략함을 위해 생략된다. 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이, BSI 이미지 센서(100a)는 기판(102)을 포함하며, 기판(102)은 전면(102F)과 전면(102F)에 반대쪽의 후면(102B)을 가진다. BSI 이미지 센서(100)는 일반적으로 어레이 내에 배열된 복수의 픽셀 센서들(110)을 포함한다. 픽셀 센서들(110) 각각은 그 위에 입사하는 광자로부터 전하(예를 들면, 전자)를 축적하도록 구성된 광다이오드(112)와 같은 감광 디바이스를 포함한다. 또한, 트랜지스터(114)와 같은 논리 디바이스는 광다이오드(112)의 판독을 가능케 하도록 전면(102F) 상에 기판(102) 위에 배치될 수 있다. 픽셀 센서(110)는 미리 정해진 파장을 갖는 광을 수신하도록 배치된다. 따라서, 일부 실시 예에서 광다이오드(112)는 입사광의 가시광을 감지하도록 동작될 수 있다. 또는, 일부 실시예에서, 광다이오드(112)는 입사광의 IR 및/또는 NIR을 감지하도록 동작된다.
DTI 구조물과 같은 격리 구조물(120)은 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이 기판(102) 내에 배치된다. 일부 실시예에서, 격리 구조물(120)은 코팅(122)(도 9에 도시됨)과 절연 물질(124)(도 9에 도시됨)을 포함할 수 있다. 격리 구조물(120)은 이웃하는 픽셀 센서들(120)과 광다이오드들(112) 사이에 광 격리를 제공함으로써, 기판 격리 그리드로서 기능하고 누화를 감소시킨다. BEOL 금속 배선 스택(130)은 전면(102F) 상에 기판(102) 위에 배치된다. BEOL 금속 배선 스택(130)은 ILD층(136) 내에 적층된 전도성 콘택/비아(132)와 전도성 피처(134)를 포함하는 복수의 금속 배선층들을 포함한다(도 9와 10에 모두 도시됨). BEOL 금속 배선 스택(130)의 하나 이상의 콘택(132)은 논리 디바이스에 전기적으로 접속되고, 하나 이상의 전도성 비아(132)는 상이한 층들의 전도성 피처(134)에 전기적으로 접속된다.
도 6 내지 9를 참조하면, BSI 이미지 센서(100a)의 각각의 픽셀 센서(110)는, 상호 접속 구조물(130)의 유전체층(136) 내에 배치된 복수의 전도성 구조물(142)을 포함한다. 전도성 구조물(142)은 격리 구조물(120)과 정렬되도록 배열된다. 위에서 언급된 바와 같이, 전도성 구조물(142)은 도 6 내지 8에 도시된 바와 같은 평면도에서 격리 구조물(120)과 완전히 중첩될 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지는 않는다. 전도성 구조물(142)은 전도성 콘택을 포함하고, 일부 실시예에서 V0 비아로서 또한 지칭될 수 있다. 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 도 9에 도시된 바와 같이 격리 구조물(120)에 접촉한다. 도 6과 9를 참조하면, 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 도 6에 도시된 바와 같이, 평면도에서 상호 접속 구조물(130) 내에 배치되고 격리 구조물(120)을 따라 배열된 이산적 점형 구조물(142a)을 포함한다. 점형 구조물(142a)의 파라미터는 위에서 설명된 것과 동일할 수 있고, 그러므로 그 세부 사항들은 간략함을 위해 생략됨을 이해해야 한다. 도 7과 9를 참조하면, 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 도 7에 도시된 바와 같이, 상호 접속 구조물(130) 내에 배치된 이산적 막대형 구조물(142b)을 포함한다. 막대형 구조물(142b)의 파라미터는 위에서 설명된 것과 동일할 수 있고, 그러므로 그 세부 사항들은 간략함을 위해 생략됨이 이해되어야 한다. 도 8 및 9를 참조하면, 일부 실시예에서, 전도성 구조물(142)은 막대형 구조물을 포함하고, 막대형 구조물은 도 8에 도시된 바와 같이 프레임형 구조물(142c)을 형성하도록 서로 접촉한다. 프레임형 구조물(142c)의 파라미터는 위에서 설명된 것과 동일할 수 있고, 그러므로 그 세부 사항들은 간략함을 위해 생략됨이 이해되어야 한다.
도 6 내지 9를 계속 참조하면, 픽셀 센서들 각각(110)은 상호 접속 구조물(130)의 유전체층(136) 내에 배치된 전도체(144)를 더 포함한다. 전도체(144)는 격리 구조물(120)과 정렬되도록 배열된다. 위에서 언급된 바와 같이, 전도체(144)는 도 6 내지 8에 도시된 바와 같은 평면도에서 전도성 구조물(142) 및 격리 구조물(120) 둘 다와 완전히 중첩될 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지는 않는다. 일부 실시예에서, 전도체(144)는 M1 피처라고 지칭될 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 전도성 구조물(142)은 격리 구조물(120)과 전도체(144) 사이에 모두 배치된다. 보다 중요하게, 전도체(144)와 전도성 구조물(142)은 상호 접속 구조물(130) 내에 배치된 제1 반사 구조물(140)을 형성한다. 그리고 제1 반사 구조물(140)은 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이 격리 구조물(120)과 정렬되도록 배열된다. 예를 들면, 제1 반사 구조물(140)은 격리 구조물(120)과 완전히 중첩될 수 있지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다. 전도성 구조물(142)의 지름 D 또는 폭 W1이 전도성 피처(144)의 폭 W2보다 작으므로, 제1 반사 구조물(140)의 폭이 격리 구조물(120)의 폭 Wd보다 작다. 일부 실시예에서, 제1 반사 구조물(140)은 다른 요소로부터 전기적으로 격리되지만, 본 개시 내용은 이것에 제한되지 않는다.
일부 실시예에서, 픽셀 센서들(110) 각각은, 전면(102F) 위에 상호 접속 구조물(130) 내에 배치되고 픽셀 센서(110)의 적어도 일부분과 중첩되는 제2 반사 구조물(170)을 더 포함한다. 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이, 제2 반사 구조물(170)은 적어도 픽셀 센서(110)의 광다이오드(112)와 중첩된다. 일부 실시예들에서, 제2 반사 구조물(170)은 M1 피처일 수 있다. 다른 말로 하면, 제2 반사 구조물(170)과, 제1 반사 구조물(140)의 전도성 피처(144)는 동일 층 내에 형성되고, 동일 물질을 포함할 수 있다. 하지만, 제1 반사 구조물(140)은 도 6 내지 9에 도시된 바와 같이 제2 반사 구조물(170)로부터 전기적으로 격리된다. 일부 실시예에서, 제2 반사 구조물(170)은 제1 반사 구조물(170)뿐만 아니라 다른 요소와도 전기적으로 격리된다. 일부 실시예에서, 제2 반사 구조물(170)은 도 10에 도시된 바와 같이 상호 접속 구조물(130)을 통해 전기적으로 접지된다.
위에서 언급된 바와 같이, 픽셀 센서들(110) 각각은 도 9에 도시된 바와 같이 후면(102B) 상에 기판(102) 위에 배치된 복수의 미세 구조물들(116)을 포함한다. 일부 실시예에서, ARC(118a)과 유전체층(118b)이 기판(102)의 후면(102B) 상의 미세 구조물(130) 위에 배치된다. 일부 실시예에서, 픽셀 센서(110)에 대응하는 복수의 컬러 필터들(150)(도 9에 도시됨)은 기판(102)의 후면(102B) 상에 픽셀 센서(110) 위에 배치된다. 또한, 로우-n 구조물(160)은 일부 실시예에서, 컬러 필터들(150) 사이에 배치된다. 위에서 언급된 바와 같이, 로우-n 구조물(160)은 그리드 구조물을 포함하고, 컬러 필터(150)는 그리드 내에 위치된다. 따라서, 로우-n 구조물(160)은 각각의 컬러 필터(150)를 둘러싸고, 도 9에 도시된 바와 같이 컬러 필터들(150)을 서로 분리시킨다. 로우-n 구조물(160)은, 컬러 필터(150)의 굴절률보다 작은 굴절률을 가진 층들을 포함하는 복합 구조물일 수 있다. 일부 실시예에서, 로우-n 구조물(160)은, 적어도 금속층(162)과, 금속층(162) 위에 배치된 유전체층(164)을 포함하는 복합 스택을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 픽셀 센서(110)에 대응하는 복수의 미세 렌즈(152)는 컬러 필터(150) 위에 배치된다. 각 미세 렌즈(152)의 위치 및 면적은 도 9에 도시된 바와 같이 컬러 필터(150)의 위치 및 면적에 대응한다.
도 9와 10을 참조하면, 일부 실시예에서, BSI 이미지 센서(100a)는 위에서 언급된 바와 같이 복수의 픽셀 센서(110)를 포함한다. 보다 중요하게, 제1 반사 구조물(140)(전도성 구조물(들)(142)과 전도성 피처(144)를 포함함), 격리 구조물(120), 및 로우-n 구조물(160)은 반사 그리드(180)를 형성하고, 반사 그리드는 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 전면(102F)으로부터 후면(102B)까지 기판(102)을 관통한다. 픽셀 센서(110)는 반사 그리드(180) 내에 배치되고 반사 그리드(180)에 의해 서로 분리된다. 따라서, 입사광은 각 컬러 필터(150) 위에서 미세 렌즈(152)에 의해 집광되고, 그런 다음, 컬러 필터(150)에 수렴된다. 또한, 컬러 필터(150)를 통과하는 입사광은 반사 그리드(180)의 로우-n 구조물(160)에 의해 픽셀 센서(110)에 지향되거나 다시 반사되고, 기판(102)을 통과하는 입사광은 반사 그리드(180)의 격리 구조물(120)에 의해 광다이오드(112)에 지향되거나 다시 반사되며, 상호 접속 구조물(130)을 통과하는 입사광은 반사 그리드(180)의 제1 반사 구조물(140)에 의해 픽셀 센서(110)에 지향되거나 다시 반사된다. 다른 말로 하면, 이웃하는 픽셀 센서들(110)에 누출되는 광이 차단되고 결과적으로 이웃하는 픽셀 센서들(110) 사이의 누화가 완화된다. 또한, 상호 접속 구조물(130)에 도달하는 입사광은 또한, 제2 굴절 구조물(170)에 의해 감광 영역(112)에 더 반사되고, 따라서, 더 많은 광이 광다이오드(112)에 의해 흡수될 수 있다. 따라서, 광은 픽셀 센서(110) 내에 포획되고, 따라서 양자 효율(quantum efficiency; QE)이 향상된다.
본 개시 내용에서, 반사 그리드를 포함하는 BSI 이미지 센서가 제공된다. 반사 그리드는 컬러 필터들을 분리시키는 로우-n 구조물과 감광 영역들을 분리시키는 격리 구조물을 포함할 수 있다. 보다 중요하게, 반사 그리드는 상호 접속 구조물 내에 배치된 제1 반사 구조물(140) 및 제2 반사 구조물을 포함한다. 제1 반사 구조물은 이웃하는 픽셀 센서에 진입하는 광을 감소시키고, 제2 반사 구조물은 광다이오드에 광을 다시 반사한다. 따라서, 누화가 감소되고, 픽셀 센서의 감도가 향상된다. 추가적으로, 제1 반사 구조물과 제2 반사 구조물이 상호 접속 구조물 내에 형성될 수 있고, 제공된 BSI 이미지 센서는 추가적인 동작을 개발할 필요가 없이 기존 CSI 제조와 호환된다.
일부 실시예에서, BSI 이미지 센서가 제공된다. BSI 센서는 전면과 이 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판, 기판 내에 배치된 픽셀 센서, 픽셀 센서를 둘러싸고 기판 내에 배치된 격리 구조물, 기판의 전면 상의 픽셀 센서 위에 배치된 유전체층, 및 유전체층 내에 배치되고 격리 구조물과 정렬되도록 배열된 복수의 전도성 구조물들을 포함한다.
일부 실시예에서, BSI 이미지 센서가 제공된다. BSI 이미지 센서는, 전면과 이 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판, 기판 내에 배치된 픽셀 센서, 픽셀 센서를 둘러싸고 기판 내에 배치된 격리 구조물, 전면 상에 기판 위에 배치된 상호 접속 구조물, 및 상호 접속 구조물 내에 배치되고 격리 구조물에 정렬된 제1 반사 구조물을 포함한다.
일부 실시예에서, BSI 이미지 센서가 제공된다. BSI 이미지 센서는 전면과 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판, 기판 내에 배치된 복수의 픽셀 센서들과, 기판을 전면부터 후면까지 관통하는 반사 그리드를 포함한다. 픽셀 센서는 반사 그리드 내에 배치되고 반사 그리드에 의해 서로 분리된다.
전술된 설명은, 당업자가 본 발명 개시의 양상을 더 잘 이해할 수 있도록 다수의 실시예의 피처를 서술한다. 당업자는, 자신이 본 명세서에서 소개된 실시예의 동일한 목적을 수행하고 그리고/또는 동일한 이점을 달성하기 위한 다른 공정과 구조물을 설계하기 위한 기초로서 본 개시 내용을 쉽게 이용할 수 있다는 것을 인식해야 한다. 또한, 당업자들은 등가의 구성이 본 개시 내용의 취지 및 범위를 벗어나지 않으며, 본 개시 내용의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변화, 대체 및 변경을 이룰 수 있음을 알아야 한다.
실시예들
실시예. 후면 조명(back side illumination; BSI) 이미지 센서에 있어서,
전면과 이 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판;
상기 기판 내의 픽셀 센서;
상기 기판 내의 상기 픽셀 센서를 둘러싸는 격리 구조물;
상기 기판의 상기 전면 상의 상기 픽셀 센서 위의 유전체층; 및
상기 유전체층 내에 배치되고 상기 격리 구조물과 정렬되도록 배열된 복수의 전도성 구조물들
을 포함하는, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 2. 실시예 1에 있어서,
상기 픽셀 센서는 미리 정해진 파장을 갖는 광을 수신하도록 배치되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 3. 실시예 2에 있어서,
상기 전도성 구조물들은 상기 유전체층에 의해 서로 이격되고, 상기 전도성 구조물들 사이의 간격 거리는 상기 미리 정해진 파장의 절반보다 작은 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 4. 실시예 3에 있어서,
상기 간격 거리는 0.5 마이크로미터(μm)보다 작은 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 5. 실시예 3에 있어서,
상기 전도성 구조물들 각각은 지름을 포함하고, 상기 지름은 약 0.05μm와 약 0.2μm 사이인 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 6. 실시예 3에 있어서,
상기 전도성 구조물들 각각은, 상기 유전체층에 의해 서로 이격된 막대형(bar-like) 구조물을 포함하는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 7. 실시예 1에 있어서,
상기 전도성 구조물들은, 상기 유전체층 내에 프레임형(frame-like) 구조물을 형성하도록 서로 접촉되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 8. 후면 조명(back side illumination; BSI) 이미지 센서에 있어서,
전면과 이 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판;
상기 기판 내의 픽셀 센서;
상기 기판 내의 상기 픽셀 센서를 둘러싸는 격리 구조물;
상기 전면 상에 상기 기판 위의 상호 접속 구조물; 및
상기 상호 접속 구조물 내에 배치되고 상기 격리 구조물에 정렬된 제1 반사 구조물
을 포함하는, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 9. 실시예 8에 있어서,
상기 제1 반사 구조물의 폭은 상기 격리 구조물의 폭보다 작은 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 10. 실시예 6에 있어서,
상기 제1 반사 구조물은 복수의 제1 전도성 콘택들과 제1 전도체를 포함하고, 상기 제1 전도성 콘택들은 상기 제1 전도체와 상기 격리 구조물 사이에 배치된 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 11. 실시예 10에 있어서,
상기 제1 전도성 콘택들의 폭은 상기 제1 전도체의 폭보다 작은 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 12. 실시예 10에 있어서,
상기 제1 전도성 콘택들은 상기 격리 구조물에 접촉하는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 13. 실시예 8에 있어서,
상기 상호 접속 구조물 내에 배치되고 상기 픽셀 센서의 적어도 일부분과 중첩되는 제2 반사 구조물을 더 포함하는, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 14. 실시예 13에 있어서,
상기 제1 반사 구조물은 상기 제2 반사 구조물로부터 전기적으로 격리되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 15. 실시예 13에 있어서,
상기 제2 반사 구조물은 전기적으로 접지되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 16. 실시예 8에 있어서,
상기 상호 접속 구조물은 복수의 제2 전도성 콘택들과 복수의 제2 전도성 피처들(features)을 더 포함하는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 17. 후면 조명(BSI) 이미지 센서에 있어서,
전면과 이 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판;
상기 기판 내의 복수의 픽셀 센서들; 및
상기 기판을 상기 전면부터 상기 후면까지 관통하는 반사 그리드
를 포함하고,
상기 픽셀 센서들은 상기 반사 그리드 내에 배치되고 상기 반사 그리드에 의해 서로 분리되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 18. 실시예 17에 있어서,
상기 반사 그리드는,
상기 기판 내의 상기 픽셀 센서들을 둘러싸고 이들 사이에 있는 기판 격리 구조물;
상기 전면 상의 상기 기판 위에 배치되고 상기 기판 격리 구조물과 정렬된 제1 반사 구조물; 및
상기 후면 상의 상기 기판 위에 배치되고 상기 기판 격리 구조물과 정렬된 로우-n 구조물
을 포함하는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 19. 실시예 18에 있어서,
상기 후면 상의 상기 기판 위에 상기 로우-n 구조물 내에 배치된 복수의 컬러 필터들을 더 포함하는, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
실시예 20. 실시예 17에 있어서,
상기 전면 상의 상기 픽셀 센서들 위에 배치된 복수의 제2 반사 구조물들을 더 포함하고, 상기 제2 반사 구조물들 각각은 각각의 픽셀 센서의 적어도 일부분과 중첩되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.

Claims (10)

  1. 후면 조명(back side illumination; BSI) 이미지 센서에 있어서,
    전면과 상기 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판;
    상기 기판 내의 픽셀 센서;
    상기 기판의 상기 전면 위에 배치된 논리 디바이스(logic device);
    상기 기판 내의 상기 픽셀 센서를 둘러싸는 격리 구조물;
    상기 기판의 상기 전면 상의 상기 픽셀 센서 위의 유전체층;
    상기 유전체층 내에 배치되고 상기 격리 구조물과 정렬되도록 배열된 복수의 전도성 구조물들; 및
    상기 후면 상에서 상기 기판 위에 배치되고 상기 격리 구조물과 정렬되는 로우-n 구조물
    을 포함하고,
    상기 전도성 구조물들 중 적어도 하나는 상기 기판에 수직인 방향으로 상기 격리 구조물에 의해 완전히 중첩되고, 상기 전도성 구조물들 중 적어도 하나는 상기 논리 디바이스로부터 분리되고,
    상기 격리 구조물은 절연 물질 부분 및 전도성 코팅을 더 포함하고, 상기 절연 물질 부분의 측벽들은 상기 전도성 코팅으로 라이닝되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 픽셀 센서는 파장을 갖는 광을 수신하도록 배치되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
  3. 후면 조명(back side illumination; BSI) 이미지 센서에 있어서,
    전면과 상기 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판;
    상기 기판 내의 픽셀 센서;
    상기 기판의 상기 전면 위에 배치된 논리 디바이스(logic device);
    상기 기판 내의 상기 픽셀 센서를 둘러싸는 격리 구조물;
    상기 기판의 상기 전면 상의 상기 픽셀 센서 위의 유전체층; 및
    상기 유전체층 내에 배치되고 상기 격리 구조물과 정렬되도록 배열된 복수의 전도성 구조물들
    을 포함하고,
    상기 전도성 구조물들 중 적어도 하나는 상기 기판에 수직인 방향으로 상기 격리 구조물에 의해 완전히 중첩되고, 상기 전도성 구조물들 중 적어도 하나는 상기 논리 디바이스로부터 분리되고,
    상기 격리 구조물은 절연 물질 부분 및 전도성 코팅을 더 포함하고, 상기 절연 물질 부분의 측벽들은 상기 전도성 코팅으로 라이닝되고,
    상기 픽셀 센서는 파장을 갖는 광을 수신하도록 배치되고,
    상기 전도성 구조물들은 상기 유전체층에 의해 서로 이격되고, 상기 전도성 구조물들 사이의 간격 거리는 상기 파장의 절반보다 작은 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전도성 구조물들 각각은, 상기 유전체층에 의해 서로 이격된 막대형(bar-like) 구조물을 포함하는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전도성 구조물들은, 상기 유전체층 내에 프레임형(frame-like) 구조물을 형성하도록 서로 접촉되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
  6. 후면 조명(back side illumination; BSI) 이미지 센서에 있어서,
    전면과 상기 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판;
    상기 기판 내의 픽셀 센서;
    상기 기판의 상기 전면 위에 배치된 논리 디바이스;
    상기 기판 내의 상기 픽셀 센서를 둘러싸는 격리 구조물;
    상기 전면 상의 상기 기판 위의 상호 접속 구조물;
    상기 상호 접속 구조물 내에 배치되고 상기 격리 구조물에 정렬된 제1 반사 구조물; 및
    상기 후면 상에서 상기 기판 위에 배치되고 상기 격리 구조물과 정렬되는 로우-n 구조물
    을 포함하고,
    상기 제1 반사 구조물은 상기 기판에 수직인 방향으로 상기 격리 구조물에 의해 완전히 중첩되고, 상기 제1 반사 구조물은 상기 논리 디바이스로부터 분리되고,
    상기 격리 구조물은 절연 물질 부분 및 전도성 코팅을 더 포함하고, 상기 절연 물질 부분의 측벽들은 상기 전도성 코팅으로 라이닝되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 반사 구조물의 폭은 상기 격리 구조물의 폭보다 작은 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
  8. 후면 조명(back side illumination; BSI) 이미지 센서에 있어서,
    전면과 상기 전면에 반대쪽의 후면을 포함하는 기판;
    상기 기판 내의 광다이오드; 및
    상기 기판을 상기 전면으로부터 상기 후면까지 관통하는 반사 그리드
    를 포함하고,
    상기 반사 그리드는 제1 반사 부분, 제2 반사 부분 및 제3 반사 부분을 더 포함하고, 상기 제1 반사 부분은 상기 기판 내에 배치되고 상기 광다이오드를 둘러싸고, 상기 제2 반사 부분은 상기 기판의 상기 전면 상에 배치되고, 상기 제3 반사 부분은 상기 기판의 상기 후면 상에 배치되고, 상기 제1 반사 부분, 상기 제2 반사 부분 및 상기 제3 반사 부분은 상기 기판에 수직인 방향으로 정렬되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 반사 그리드는,
    상기 기판 내의 픽셀 센서들을 둘러싸고 상기 픽셀 센서들 사이에 있는 기판 격리 구조물;
    상기 전면 상의 상기 기판 위에 배치되고 상기 기판 격리 구조물과 정렬된 제1 반사 구조물; 및
    상기 후면 상의 상기 기판 위에 배치되고 상기 기판 격리 구조물과 정렬된 로우-n 구조물
    을 포함하는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 전면 상의 픽셀 센서들 위에 배치된 복수의 제2 반사 구조물들을 더 포함하고, 상기 제2 반사 구조물들 각각은 각각의 픽셀 센서의 적어도 일부분과 중첩되는 것인, 후면 조명(BSI) 이미지 센서.
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