KR102572059B1 - 유기 광전층을 가지는 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

이미지 센서는 복수의 화소 영역을 포함하고, 상기 복수의 화소 영역에 광전 변환 소자와 상기 광전 변환 소자와 이격되어 형성되는 스토리지 노드 영역이 형성되는 기판; 상기 복수의 화소 영역에서 상기 광전 변환 소자 사이에 형성되는 하부 콘택 비아; 상기 하부 콘택 비아 상에 형성되고, 개구부를 가지는 제1 절연층;
상기 하부 콘택 비아와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 절연층을 관통하여 상기 제1 절연층의 상부 및 하부로 돌출되는 상부 콘택 비아; 상기 개구부 내에 형성되며, 상기 제1 절연층과 상기 상부 콘택 비아를 둘러싸는 제2 절연층; 상기 제2 절연층 상에 형성되며, 상기 개구부를 채우는 컬러 필터; 상기 컬러 필터를 덮고, 상기 상부 콘택 비아의 상면을 노출하는 보호막; 상기 보호막 상에 형성되며, 상기 상부 콘택 비아와 접하는 제1 투명 전극; 상기 제1 투명 전극 상에 형성되는 유기 광전층; 및 상기 유기 광전층 상에 형성되는 제2 투명전극을 포함할 수 있다.

Description

유기 광전층을 가지는 이미지 센서 및 그 제조 방법{IMAGE SENSOR INCLUDING ORGANIC PHOTOELECTRONIC LAYER AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
유기 광전층을 가지는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
광 다이오드를 포함하는 이미지 센서는 디지털 카메라, 휴대전화용 카메라 및 휴대용 캠코더와 같은 일반 소비자용 전자기기뿐만 아니라, 자동차, 보안장치 및 로봇에 장착되는 카메라에도 사용되고 있다.
이미지 센서는 점차 소형화되고 있으며, 높은 해상도가 요구되어 화소 크기를 줄이는 것이 요구된다. 이미지 센서에 사용되는 실리콘 광 다이오드의 경우 화소의 크기가 줄어들면서 흡수 면적이 줄어들기 때문에 감도 저하가 발생할 수 있다. 이에 따라 실리콘을 대체할 수 있는 유기 물질이 연구되고 있다.
본 개시의 실시예들에 따른 과제는 유기 광전층을 가지는 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 개시의 실시예에 따르면, 이미지 센서 제조 방법은 제1 면 및 상기 제1 면의 반대면인 제2 면을 포함하는 기판을 준비하는 단계; 상기 제1 면을 통하여 상기 기판 내에 광전 변환 소자를 형성하는 단계; 상기 기판 내에 상기 광전 변환 소자와 이격하며 상기 제1 면에 인접하는 스토리지 노드 영역을 형성하는 단계; 상기 기판 내에서 상기 광전 변환 소자와 상기 스토리지 노드 영역 사이에 하부 콘택 비아를 형성하는 단계; 상기 하부 콘택 비아 상에 제1 절연층을 형성하는 단계; 상기 제2 면 상에 상기 하부 콘택 비아와 전기적으로 연결되며, 상기 제1 절연층을 관통하여 일부가 상기 제1 절연층의 상부로 돌출되는 상부 콘택 비아를 형성하는 단계; 상기 제1 절연층과 상부 콘택 비아를 둘러싸며, 상면으로부터 돌출되는 돌출부를 포함하는 제2 절연층을 형성하는 단계; 상기 제2 면 상에 상기 제2 절연층의 상면과 동일하거나 그보다 낮은 레벨의 상면을 가지는 컬러 필터를 형성하는 단계; 상기 컬러 필터를 덮고, 상기 상부 콘택 비아의 상면을 노출시키는 보호막을 형성하는 단계; 상기 상부 콘택 비아와 접촉하는 제1 투명 전극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 투명 전극 상에 유기 광전층과 제2 투명 전극을 순차로 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 이미지 센서는 복수의 화소 영역을 포함하고, 상기 복수의 화소 영역에 광전 변환 소자와 상기 광전 변환 소자와 이격되어 형성되는 스토리지 노드 영역이 형성되는 기판; 상기 복수의 화소 영역에서 상기 광전 변환 소자 사이에 형성되는 하부 콘택 비아; 상기 하부 콘택 비아 상에 형성되고, 개구부를 가지는 제1 절연층; 상기 하부 콘택 비아와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 절연층을 관통하여 상기 제1 절연층의 상부 및 하부로 돌출되는 상부 콘택 비아; 상기 개구부 내에 형성되며, 상기 제1 절연층과 상기 상부 콘택 비아를 둘러싸는 제2 절연층; 상기 제2 절연층 상에 형성되며, 상기 개구부를 채우는 컬러 필터; 상기 컬러 필터를 덮고, 상기 상부 콘택 비아의 상면을 노출하는 보호막; 상기 보호막 상에 형성되며, 상기 상부 콘택 비아와 접하는 제1 투명 전극; 상기 제1 투명 전극 상에 형성되는 유기 광전층; 및 상기 유기 광전층 상에 형성되는 제2 투명전극을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 이미지 센서는 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 면인 제2 면을 가지며, 복수의 화소 영역을 포함하는 기판; 상기 복수의 화소 영역에서 상기 제2 면 상에 형성되는 컬러 필터; 상기 컬러 필터 사이에 형성되는 제1 절연층; 상기 컬러 필터와 상기 제1 절연층 사이에서 상기 제1 절연층을 둘러싸는 제2 절연층; 상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층을 관통하는 상부 콘택 비아; 상기 컬러 필터를 덮고, 상기 상부 콘택 비아의 상면을 노출하는 보호막; 상기 보호막 상에 형성되며, 상기 상부 콘택 비아와 접하는 제1 투명 전극; 상기 제1 투명 전극 상에 형성되는 유기 광전층; 및 상기 유기 광전층 상에 형성되는 제2 투명전극을 포함할 수 있다.
본 개시의 실시예에 따르면, 이미지 센서의 컬러 필터를 형성하는 과정에서 컬러 필터의 산포 특성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 1a 내지 도 1d는 도 1의 A 부분에 대한 확대 단면도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 3 내지 도 18은 본 개시의 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위해 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다.
도 1은 본 개시의 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다. 도 1a 및 도 1b는 도 1의 A 영역에 대한 확대 단면도이다.
도 1 및 도 1a를 참조하면, 본 개시의 실시예에 따른 이미지 센서는 복수의 화소 영역(P1, P2, P3)을 포함하는 기판(100)을 포함한다.
기판(100)은 벌크(bulk) 기판(100), 에피텍셜(epitaxial) 기판 또는 SOI(silicon on insulator) 기판 중 어느 하나일 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 실리콘(Si)을 포함할 수 있다. 또는 기판(100)은 게르마늄(Ge)와 같은 반도체 원소, 또는 SiGe, SiC, GaAs, InAs 및 InP 중에서 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(100)은 P형 반도체 기판(100)일 수 있다.
기판(100)은 제1 면(101a)과 제1 면(101a)의 반대면인 제2 면(101b)을 포함할 수 있다. 제1 면(101a)은 기판(100)의 전면이며, 제2 면(101b)은 기판(100)의 후면일 수 있다.
복수의 화소 영역(P1, P2, P3)들에 대응하는 기판(100) 내에는 광전 변환 소자(102)가 배치될 수 있다. 광전 변환 소자(102)는 포토 다이오드일 수 있다. 광전 변환 소자(102)는 기판(100)의 제1 면(101a)으로부터 깊게 형성될 수 있다. 광전 변환 소자(102)는 제1 불순물 영역(102a)과 제2 불순물 영역(102b)을 포함할 수 있다. 제1 불순물 영역(102a)은 기판(100)의 제1 면(101a)으로부터 깊게 형성될 수 있다. 제2 불순물 영역(102b)은 기판(100)의 제1 면(101a)으로부터 얇게 형성될 수 있다. 제1 불순물 영역(102a)과 제2 불순물 영역(102b)은 서로 다른 도전형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 불순물 영역(102a)은 n형의 불순물이 도핑될 수 있고, 제2 불순물 영역(102b)은 p형의 불순물이 도핑될 수 있다.
광전 변환 소자(102)는 적색 빛과 청색 빛을 감지하는 화소에 배치될 수 있다. 예를 들어, 적색 빛을 감지하는 화소는 제1 화소 영역(P1), 제3 화소 영역(P3)일 수 있고, 청색 빛을 감지하는 화소는 제2 화소 영역(P2)일 수 있다.
복수의 화소 영역들(P1, P2, P3)에 대응하는 기판(100) 내에 스토리지 노드 영역(103)이 배치될 수 있다. 스토리지 노드 영역(103)은 기판(100)의 제1 면(101a)과 접하며, 광전 변환 소자(102)와 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 노드 영역(103)은 n형 불순물이 도핑될 수 있다. 스토리지 노드 영역(103)은 하나의 도핑 영역으로 이루어져 있으며, 스토리지 노드 영역(103)은 광전 변환 소자(102)보다 작은 면적을 가질 수 있다.
기판(100)은 관통홀(104)을 포함할 수 있다. 관통홀(104)은 기판(100)을 관통하며, 스토리지 노드 영역(103)에 인접하게 형성될 수 있다. 관통홀(104)의 폭은 기판(100)의 제1 면(101a)으로부터 제2 면(101b)으로 갈수록 점차적으로 넓어질 수 있다. 즉, 기판(100)의 제1 면(101a)에서의 관통홀(104)의 폭은 기판(100)의 제2 면(101b)에서의 관통홀(104)의 폭보다 좁을 수 있다. 관통홀(104)의 측면에는 절연막(105)이 형성될 수 있다. 절연막(105)은 산화막 또는 질화막 계열의 물질로 형성될 수 있다. 관통홀(104)은 하부 콘택 비아(106)로 채워질 수 있다. 예를 들어, 하부 콘택 비아(106)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 및 텅스텐(W)과 같은 금속 물질로 형성될 수 있다.
기판(100)의 제1 면(101a) 상에는 버퍼층(107)이 배치될 수 있다. 버퍼층(107)은 기판(100)의 제1 면(101a)에 노출된 스토리지 노드 영역(103)과 하부 콘택 비아(106)에 접할 수 있다. 스토리지 노드 영역(103)과 하부 콘택 비아(106)는 버퍼층(107)을 통해 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 상기 버퍼층(107)은 구리(Cu), 알루미늄(Al), 텅스텐(W)과 같은 금속 물질, 또는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.
기판(100)의 제1 면(101a) 상에는 배선 구조체(110)가 배치될 수 있다. 배선 구조체(110)는 전면 층간 절연막(111)과 복수의 전면 배선(112)을 포함할 수 있다. 전면 층간 절연막(111)은 HDP(High Density Plasma) 산화막, TEOS(TetraEthOxySilane) 산화막, TOSZ(Tonen SilaZene), SOG(Spin On Glass), USG(Undoped Silica Glass) 또는 저유전막(low-k dielectric layer) 등이 사용될 수 있다. 복수의 전면 배선(112)은 예를 들어, 구리(Cu), 알루미늄(Al), 및 텅스텐(W) 과 같은 금속 물질을 포함할 수 있다.
배선 구조체(110) 상에는 지지막(120)이 접착될 수 있다. 지지막(120)은 연마 공정을 통해 얇아지는 기판(100)의 강도를 확보할 수 있다. 예를 들어, 지지막(120)은 실리콘 산화막일 수 있다.
기판(100)의 제2 면(101b) 상에는 반사 방지막(130)이 형성될 수 있다. 반사 방지막(130)은 빛의 반사를 방지하여 광전 변환 소자(102)로 빛을 입사시킬 수 있다. 예를 들어, 반사 방지막(130)은 실리콘 질화막, 실리콘 산화막 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다.
기판(100)의 제2 면(101b) 상에는 반사 방지막(130)을 덮는 절연층(140)이 형성될 수 있다. 절연층(140)에는 절연층(140)을 관통하는 콘택홀(143)이 형성될 수 있다. 콘택홀(143)은 절연층(140)에서 반사 방지막(130)으로 연장되어 반사 방지막(130)을 관통하며, 하부 콘택 비아(106)를 노출시킬 수 있다. 콘택홀(143)의 폭은 절연층(140)에서 반사 방지막(130)으로 갈수록 점차 좁아질 수 있다. 예를 들어, 절연층(140) 상면에서의 콘택홀(143)의 폭은 반사 방지막(130) 하면에서의 콘택홀(143)의 폭보다 좁을 수 있다. 콘택홀(143)의 측면과 저면에는 확산 방지막(144)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 확산 방지막(144)은 티타늄(Ti), 질화티타늄(TiN), 탄탈륨(Ta), 질화탄탈륨(TaN), 질화실리콘티타늄(TiSiN) 및 질화텅스텐(WN) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 콘택홀(143)은 상부 콘택 비아(145)로 채워질 수 있다. 예를 들어, 상부 콘택 비아(145)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 및 텅스텐(W)과 같은 금속 물질로 형성될 수 있다. 확산 방지막(144)은 상부 콘택 비아(145)의 측면과 저면을 둘러싸면서 형성될 수 있다.
절연층(140)은 개구부(141a)를 가지는 제1 절연층(141)과 개구구(141a) 내에 형성되며 제1 절연층(141)을 덮는 제2 절연층(142)을 포함할 수 있다. 개구부(141a)는 광전 변환 소자(102)와 중첩되게 형성되며, 반사 방지막(130)의 상면을 노출시킬 수 있다. 또는, 기판(100)과 절연층(140) 사이에서 반사 방지막(130)이 생략되는 경우 기판(100)의 상면을 노출시킬 수 있다. 제1 절연층(141)의 상면은 상부 콘택 비아(145)의 상면의 레벨보다 낮은 레벨을 가질 수 있다. 제1 절연층(141)의 상면으로부터 상부 콘택 비아(145)의 일부분이 돌출될 수 있다. 확산 방지막(144)과 상부 콘택 비아(145)는 제1 절연층(141)을 관통하여 제1 절연층(141)의 상부 및 하부로 돌출될 수 있다.
제2 절연층(142)은 단차를 가지는 다층 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 절연층(142)는 반사 방지막(130)의 상면과 제1 절연층(141)의 측면에 접하는 하부층과 제1 절연층(141)의 상면과 확산 방지막(144)의 측면에 접하는 상부층을 포함할 수 있다. 제2 절연층(142)은 상부 콘택 비아(145)의 제1 절연층(141)의 상면으로부터 돌출되는 일부분의 측면을 둘러싸고, 상부 콘택 비아(145)의 상면을 노출시킬 수 있다. 제2 절연층(142)의 상면(140a)은 상부 콘택 비아(145)의 상면(145a)보다 낮은 레벨을 가지며, 상면(140a)으로부터 돌출되는 돌출부(140b)를 포함할 수 있다. 제1 절연막(105)은 HDP(High Density Plasma) 산화막, TEOS(TetraEthOxySilane) 산화막, TOSZ(Tonen SilaZene), SOG(Spin On Glass), USG(Undoped Silica Glass) 또는 저유전막(low-k dielectric layer) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 절연막(105)은 PTEOS(Phosphorous TetraEthyl OrthoSilicate) 산화막일 수 있다.
도 1b를 참조하면, 제2 절연층(142)은 제1 절연층(141)의 상면을 덮고, 상부 콘택 비아(145)의 제1 절연층(141)의 상면으로부터 돌출되는 일부분을 둘러싸는 캡핑막 패턴(142a)을 포함할 수 있다. 제2 절연층(142)는 제1 절연층(141)의 측면과 캡핑막 패턴(142a)을 덮는 절연층 라이너(142b)를 포함할 수 있다. 캡핑막 패턴(142a)과 절연층 라이너(142b)는 서로 다른 물질로 형성될 수 있다. 또는, 캡핑막 패턴(142a)과 절연층 라이너(142b)는 서로 동일한 물질로 형성될 수 있다.
도 1 및 도 1a를 참조하면, 기판(100)의 제2 면(101b) 상에는 개구부(141a)의 내에서 컬러 필터(150)가 형성될 수 있다. 컬러 필터(150)는 마이크로 렌즈(185)를 통해서 입사되는 빛을 통과시켜 제2 면(101b)을 통하여 필요한 파장의 빛만 광전 변환 소자(102)로 입사시킬 수 있다. 컬러 필터(150)는 제2 절연층(142)의 상면(140a)의 레벨과 동일하거나 그보다 낮은 레벨로 형성될 수 있다.
컬러 필터(150)는 제1 컬러 필터(151)와 제2 컬러 필터(152)를 포함할 수 있다. 제1 컬러 필터(151)는 제1 화소 영역(P1)과 제3 화소 영역(P3) 각각에서 광전 변환 소자(102)와 대응하여 형성될 수 있다. 제2 컬러 필터(152)는 제2 화소 영역(P2)에서 광전 변환 소자(102)와 대응하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러 필터(151)는 적색 컬러 필터이고, 제2 컬러 필터(152)는 청색 컬러 필터일 수 있다. 제1 화소 영역(P1)에서는 적색 파장의 빛을 통과시켜 적색 파장이 광전 변환 소자(102)에 도달되도록 할 수 있다. 또한, 제2 화소 영역(P2)에서는 청색 파장의 빛을 통과시켜 청색 파장이 광전 변환 소자(102)에 도달되도록 할 수 있다.
기판(100)의 제2 면(101b) 상에는 컬러 필터(150)를 덮는 보호막(160)이 형성될 수 있다. 보호막(160)은 제2 절연층(142)의 돌출부(140b)의 상면과 상부 콘택 비아(145)의 상면(145a)을 노출시킬 수 있다. 보호막(160)의 상면은 상부 콘택 비아(145)의 상면(145a)의 레벨과 동일한 레벨을 가질 수 있다. 보호막(160)은 무기물 산화막일 수 있다. 보호막(160)은 실리콘 산화막, 티타늄 산화막, 지르코늄 산화막(ZrO2), 하프늄 산화막(HfO2) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들어, 보호막(160)은 실리콘 산화막의 일종인 LTO(Low Temperature Oxide) 또는 LLTO(Low Low Temperature Oxide)일 수 있다. LTO(Low Temperature Oxide) 또는 LLTO(Low Low Temperature Oxide)로 이루어지는 보호막(160)은 보호막(160)의 하부막들에 손상을 적게 줄 수 있으며, 비정질(amorphous)이기 때문에 표면이 거질지 않아 입사광의 반사, 굴절 및/또는 산란 등을 줄일 수 있다.
보호막(160) 상에는 분리 패턴(170)이 형성될 수 있다. 분리 패턴(170)은 복수의 화소 영역(P1, P2, P3) 각각에 대응하는 복수의 분리 공간(171)을 형성할 수 있다. 분리 공간(171)에는 제1 투명 전극(181)이 형성될 수 있다. 제1 투명 전극(181)은 상부 콘택 비아(145)와 접촉하도록 형성될 수 있다. 제1 투명 전극(181)은 하부 콘택 비아(106), 상부 콘택 비아(145) 및 버퍼층(107)을 통해 스토리지 노드 영역(103)과 전기적으로 연결될 수 있다. 예를 들어, 제2 투명 전극(183)층은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO, SnO2, ATO(antimony-doped tin oxide), AZO(AL-doped zinc oxide), GZO(galliun-doped zine oxide), TiO2, 또는 FTO(fluorine-doped tin oxide)로 이루어질 수 있다.
제1 투명 전극(181) 상에는 유기 광전층(182)과 제2 투명 전극(183)이 순차로 배치될 수 있다. 유기 광전층(182)은 복수의 제1 투명 전극(181) 상에 일체로 형성될 수 있다. 유기 광전층(182)은 특정 파장의 빛에서만 광전 변화를 일으키는 유기 물질일 수 있다. 예를 들어, 유기 광전층(182)은 녹색 빛의 파장에서만 광전 변화를 일으킬 수 있다. 예를 들어, 유기 광전층(182)에서는 제1 내지 제3 화소 영역(P1, P2, P3) 모두에서 500nm 내지 600nm에서 최대 흡수 파장을 나타낼 수 있다.
유기 광전층(182)은 p형 반도체 물질과 n형 반도체 물질이 pn(pn falt junction) 또는 벌크 이종 접합(bulk heterojunction)을 형성하는 층으로 단일층 또는 다수층으로 구성될 수 있으며, 입사된 광을 받아 엑시톤(exciton)을 생성한 후 생성된 엑시톤을 정공과 전자로 분리하는 층이다. p형 반도체 물질과 n 형 반도체 물질은 각각 녹색 파장 영역의 광을 흡수할 수 있으며, 각각 약 500nm 내지 600nm의 파장 영역에서 최대 흡수 피크를 나타낼 수 있다.
유기 광전층(182) 상에는 제2 투명 전극(183)층이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제2 투명 전극(183) 은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), ZnO, SnO2, ATO(antimony-doped tin oxide), AZO(AL-doped zinc oxide), GZO(galliun-doped zine oxide), TiO2, 또는 FTO(fluorine-doped tin oxide)로 이루어질 수 있다. 제2 투명 전극(183)은 제1 내지 제3 화소 영역(P1, P2, P3)에 걸쳐서 일체로 형성될 수 있다.
제2 투명 전극(183) 상에는 각각의 컬러 필터(150)와 대응하는 마이크로 렌즈(185)가 배치될 수 있다. 마이크로 렌즈(185)는 대응하는 컬러 필터(150)와 중첩되어 형성될 수 있다. 마이크로 렌즈(185)는 광전 변환 소자(102) 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 변경시켜 광전 변환 소자(102)로 빛을 집광시킬 수 있다.
마이크로 렌즈(185)와 제2 투명 전극(183)층 사이에는 보호층(184)이 형성될 수 있다. 보호층(184)은 투명한 절연 물질로 이루어질 수 있다.
도 1c 및 도 1d는 도 1의 실시예에 따른 A 영역의 대한 확대 단면도이다. 도 1a 내지 도 1d에서 동일한 참조 부호는 동일한 구성을 나타내며, 이하에서는 설명의 간략화를 위하여 이들에 대한 중복 설명을 생략 한다.
도 1a 및 1c를 참조하면, 도 1a와 같이 콘택홀(143)은 제1 절연층(141)의 중심에 형성될 수도 있고, 도 1b와 같이 제1 절연층(141)의 중심에서 좌측 또는 우측으로 벗어난 위치에 형성될 수 있다. 예를 들어, 콘택홀(143)과 제1 절연층(141)이 이미지 센서의 중심에 위치하는 화소 영역에 포함되는 경우, 도 1a와 같이 콘택홀(143)이 제1 절연층(141)의 중심에 형성될 수 있다. 반면, 콘택홀(143)과 제1 절연층(141)이 이미지 센서의 중심이 아닌 곳에 위치하는 화소 영역에 포함되는 경우, 도 1b와 같이 콘택홀(143)이 제1 절연층(141)의 중심에서 벗어난 위치에 형성될 수 있다.
도 1d를 참조하면, 콘택홀(143)은 측면의 경사가 불연속적으로 변할 수 있다. 예를 들어, 콘택홀(143)의 측면은 일부분이 다른 부분들보다 경사가 완만한 제1 경사부(143a)를 포함할 수 있다.. 제1 경사부(143a)는 제1 절연층(141)과 제2 절연층(142)의 식각 선택비에 따라 콘택홀(143)의 외측 또는 내측 중 어느 하나의 방향으로 형성될 수 있다. 여기서, 경사의 방향이 외측 또는 내측인지 여부는 콘택홀(143)의 상부에서 하부로 내려가는 방향을 기준으로 결정한다. 제1 경사부(143a)는 제1 절연층(141)의 상면과 인접하는 부분에서 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1d와 같이 콘택홀(143)의 내측으로 경사지는 제1 경사부(143a)를 가지는 콘택홀(143) 상면의 폭(W2)은 도 1c와 같이 제1 경사부(143a)를 가지지 않는 콘택홀(143)의 상면의 폭(W1)보다 넓게 형성될 수 있다. 도 1d는 도 1c보다 제1 절연층(141)과 제2 절연층(142)의 식각 선택비가 큰 것일 수 있다. 또는, 도면에는 도시되지 않았지만, 콘택홀(143) 외측으로 경사지는 제1 경사부를 가지는 콘택홀(143)의 상면의 폭은 제1 경사부를 가지지 않는 콘택홀(143)의 상면의 폭(W1)보다 좁게 형성될 수 있다.
제1 경사부(143a)를 가지는 콘택홀(143) 내에 형성되는 확산 방지막(144)과 상부 콘택 비아(145)는 제1 경사부(143a)를 따라 측면의 경사가 불연속적으로 변할 수 있다.
도면에는 도시되지 않았지만, 콘택홀(143)은 제1 경사부(143a)보다 하측에서 측면의 경사가 불연속적으로 변할 수 있다. 예를 들어, 콘택홀(143)의 측면은 일부분이 다른 부분들보다 경사가 완만한 제2 경사부를 포함할 수 있다. 제2 경사부는 반사 방지막(130)과 제1 절연층(141)의 식각 선택비에 따라 콘택홀(143)의 외측 또는 내측 중 어느 하나의 방향으로 형성될 수 있다. 제2 경사부는 반사 방지막(130)의 상면과 인접하는 부분에서 형성될 수 있다. 콘택홀(143)의 외측으로 완만하게 경사지는 제2 경사부를 가지는 콘택홀(143)은 제2 면(101b)으로부터 위로 올라갈수록 콘택홀(143)의 폭이 점점 넓어지다가 반사 방지막(130)의 상면의 레벨에서 제2 경사부가 형성되어 콘택홀(143)의 폭이 좁아질 수 있다. 제2 경사부로부터 위로 올라갈수록 콘택홀(143)의 폭은 다시 점차적으로 넓어질 수 있다. 또는, 콘택홀(143)의 내측으로 경사지는 제2 경사부를 가지는 콘택홀(143)은 제2 면(101b)으로부터 위로 올라갈수록 콘택홀(143)의 폭이 점점 넓어지다가 반사 방지막(130)의 상면의 레벨에서 제2 경사부가 형성되어 콘택홀(143)의 폭이 급격하게 넓어질 수 있다. 제2 경사부로부터 위로 올라갈수록 콘택홀(143)의 폭은 다시 점차적으로 넓어질 수 있다.
제2 경사부를 가지는 콘택홀(143) 내에 형성되는 확산 방지막(144)과 상부 콘택 비아(145)는 제2 경사부를 따라 측면의 경사가 불연속적으로 변할 수 있다.
콘택홀(143)에는 제1 경사부(143a)와 제2 경사부가 모두 형성될 수 있다. 제1 경사부(143a) 및 제2 경사부를 가지는 콘택홀(143) 내에 형성되는 확산 방지막(144)과 상부 콘택 비아(145)는 제1 경사부(143a) 및 제2 경사부를 따라 측면의 경사가 불연속적으로 변하는 부분들을 가질 수 있다.
도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 제2 절연층(142)은 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 개구부(141a) 내에 형성되는 제2 절연층(142)의 두께(D1)는 제1 절연층(141) 상에 형성되는 제2 절연층(142)의 두께(D2)보다 얇을 수 있다. 개구부(141a) 내에 형성되는 제2 절연층(142)의 두께(D1)는 절연층 라이너(142b)의 두께이며, 제1 절연층(141) 상에 형성되는 제2 절연층(142)의 두께(D2)는 캡핑막 패턴(142a)의 두께와 절연층 라이너(142b)의 두께를 합한 두께이다. 제2 절연층(142)은 제1 절연층(141)의 상면을 덮는 캡핑막 패턴(142a)을 먼저 증착하고, 이후에, 증착된 캡핑막 패턴(142a)과 개구부(141a)를 덮는 절연층 라이너(142b)을 증착하여, 제1 절연층(141) 상에는 개구부(141a) 내에서보다 더 두꺼운 두께를 가지는 제2 절연층(142)이 형성될 수 있다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다. 도 1과 도 2의 동일한 참조 부호는 동일한 구성을 나타내며, 이하에서는 설명의 간략화를 위하여 이들에 대한 중복 설명을 생략 한다.
도 2를 참조하면, 이미지 센서(20)의 기판(200)에는 소자 분리막(201)이 배치될 수 있다. 소자 분리막(201)은 복수의 화소 영역(P1, P2, P3)을 정의할 수 있다. 각각의 화소 영역들의 기판(200) 내에는 광전 변환 소자(202)가 배치될 수 있다. 광전 변환 소자(202)는 제1 불순물 영역(202a)과 제2 불순물 영역(202b)을 포함할 수 있다. 제1 불순물 영역(202a)은 기판(200)의 상면으로부터 깊게 형성될 수 있다. 상기 제2 불순물 영역(202b)은 기판(200)의 표면에 얇게 형성될 수 있다. 제1 불순물 영역(202a)과 제2 불순물 영역(202b)은 서로 다른 도전형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 불순물 영역(202a)은 n형 불순물이 도핑될 수 있고, 제2 불순물 영역(202b)은 p형 불순물이 도핑될 수 있다.
광전 변환 소자(202)는 적색 빛과 청색 빛을 감지하는 화소에 배치될 수 있다. 예를 들어, 적색 빛을 감지하는 화소는 제1 화소 영역(P1), 제3 화소 영역(P3)일 수 있고, 청색 빛을 감지하는 화소는 제2 화소 영역(P2)일 수 있다.
복수의 화소 영역(P1, P2, P3)들에 대응하는 기판(200) 내에 스토리지 노드 영역(203)이 배치될 수 있다. 스토리지 노드 영역(203)은 기판(200)의 상면과 접하며, 광전 변환 소자(202)와 이격되어 배치될 수 있다. 예를 들어, 스토리지 노드 영역(203)은 n형 불순물이 도핑될 수 있다. 스토리지 노드 영역(203)은 하나의 도핑 영역으로 이루어져 있으며, 스토리지 노드 영역(203)은 광전 변환 소자(202)보다 작은 면적을 가질 수 있다.
기판(200) 상에는 층간 절연 구조체(210)가 배치될 수 있다. 층간 절연 구조체(210)는 기판(200) 상에 차례로 적층되는 복수의 층간 절연층(210)과 복수의 층간 절연층(210) 상부 표면에 배치되는 복수의 식각 정지막(216)을 포함할 수 있다.
복수의 층간 절연층(210) 중 최상단의 층간 절연막(214)은 나머지 층간 절연막들(211, 212, 213)보다 두껍게 형성될 수 있다. 복수의 층간 절연층(210)은 산화물로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 복수의 층간 절연층(210)은 HDP(High Density Plasma) 산화막, TEOS(TetraEthOxySilane) 산화막, TOSZ(Tonen SilaZene), SOG(Spin On Glass), USG(Undoped Silica Glass) 또는 저유전막(low-k dielectric layer) 등으로 형성될 수 있다. 식각 정지막(216)은 실리콘 질화막 또는 실리콘 산질화막으로 이루어질 수 있다.
복수의 화소 영역(P1, P2, P3) 각각에는 배선 구조체(220)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 배선 구조체(220)는 구리(Cu), 알루미늄(Al), 및 텅스텐(W)과 같은 금속 물질을 포함할 수 있다.
배선 구조체(220)는 복수의 층간 절연층(210) 중 적어도 일부에 배치되는 층간 배선들(221)과 복수의 층간 절연층(210)을 관통하여 층간 배선들(221)을 연결하는 하부 콘택 비아들(222)을 포함할 수 있다. 하부 콘택 비아들(222)은 최하부 콘택 비아(222a), 중간 콘택 비아(222b), 및 최상부 콘택 비아(222c)를 포함할 수 있다. 최하부 콘택 비아(222a)는 스토리지 노드 영역(203)과 접할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 최하부 콘택 비아(222a)와 스토리지 노드 영역(203) 사이에는 버퍼 비아(223)가 배치될 수 있다. 예를 들어, 버퍼 비아(223)는 탄소나노튜브를 포함할 수 있다.
일반적으로 배선 구조체(220)와 스토리지 노드 영역(203)을 전기적으로 연결하기 위해서 기판(200)에 메탈컨택(metal contact)을 형성한다. 불순물 농도가 낮은 반도체에 금속이 접촉하게 되면, 접촉면에 전위장벽이 형성되기 때문에 양호한 오믹컨택(Ohmic contact)을 기대할 수 없다. 이에 따라, 메탈컨택에 의하여 배선 구조체(220)와 스토리지 노드 영역(203)을 연결할 경우 높은 콘택 저항을 감소시키기 위해 스토리지 노드 영역(203)의 기판(200) 표면에 높은 불순물 농도를 주입시키는 이온주입 공정을 실시한다. 이 때, 이온주입 공정 시, 반도체 기판(200)에 손상을 주어 이미지 센서에 많은 다크 전자(dark electron)가 발생되어 이미지 센서에 성능이 저하된다.
본 개시의 실시예에 따르면, 버퍼 비아(223)는 금속과 실리콘 사이의 일함수를 갖는 물질을 제공하여, 반도체 기판(200)과 배선 구조체(220) 사이에 에너지 장벽을 줄여 양호한 오믹컨택을 기대할 수 있다. 예를 들어, 반도체 기판(200)에서 실리콘(Si)의 일함수는 4.05eV이고, 배선 구조체(220)에서 금속(예를 들어, 구리)의 일함수는 4.70eV이며, 버퍼 비아(223) (예를 들어, 탄소나노튜브)의 일함수는 약 4.3eV 내지 약 4.8eV 이다. 버퍼 비아(223)는 실리콘과 금속 사이의 에너지 장벽을 줄여주어, 배선 구조체(220)를 통하여 스토리지 노드 영역(203)으로 전자 및/또는 정공이 잘 전달될 수 있도록 할 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 성능이 개선될 수 있다.
상부 콘택 비아(145)는 식각 정지막(216)과 최상위 층간 절연막(214)을 관통하며, 최상위 층간 배선상에 형성될 수 있다. 확산 방지막(143)은 상부 콘택 비아(145)의 측면과 저면을 둘러싸도록 형성되며, 최상위 층간 배선에 접할 수 있다. 상부 콘택 비아(145)는 층간 배선들(221)과 하부 콘택 비아들(222)을 통해 스토리지 노드 영역(203)과 전기적으로 연결될 수 있다.
도 3 내지 도 18은 도 1의 이미지 센서를 제조하는 방법을 설명하기 위하여 공정 순서에 따라 도시한 단면도들이다. 도 3 내지 도 18에 대한 설명 중 도 1과 중복되는 내용은 생략한다.
도 3을 참조하면, 복수의 화소 영역(P1, P2, P3)을 가지는 기판(100)을 준비할 수 있다. 기판(100)의 복수의 화소 영역(P1, P2, P3) 각각에 복수의 광전 변환 소자(102)와 복수의 광전 변환 소자(102)와 이격되는 복수의 스토리지 노드 영역(103)을 형성할 수 있다.
도 4를 참조하면, 기판(100)의 제1 면(101a) 상에 버퍼층(107)을 형성할 수 있다. 버퍼층(107)은 스토리지 노드 영역(103)과 전기적으로 연결될 수 있다. 기판(100)의 제1 면(101a) 상에 배선 구조체(110)를 형성할 수 있다. 배선 구조체(110)는 전면 층간 절연막(111)과 복수의 전면 배선(112)을 포함하도록 형성될 수 있다. 배선 구조체(110) 상에는 지지막(120)을 형성할 수 있다.
도 5를 참조하면, 배선 구조체(110)가 기판(100)의 하측에 배치되도록 기판(100)을 뒤집을 수 있다. 이후, 도 4에 도시된 기판(100)의 하측의 일부분(점선의 아래 부분)을 제거할 수 있다.
도 6을 참조하면, 기판(100)의 제2 면(101b)으로부터 버퍼층(107)까지 반도체 기판(100)을 관통하는 관통홀(104)을 형성할 수 있다. 관통홀(104)의 폭은 제2 면(101b)으로부터 제1 면(101a)으로 갈수록 점차적으로 좁아질 수 있다. 관통홀(104)의 측면에 절연막(105)을 형성할 수 있다. 절연막(105)의 측면 상에 하부 콘택 비아(106)를 형성하여 관통홀(104)을 완전히 채울 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판(100)의 제2 면(101b) 상에 반사 방지막(130)을 형성할 수 있다. 반사 방지막(130)은 기판(100)의 제2 면(101b), 절연막(105)의 상면 및 하부 콘택 비아(106)의 상면을 모두 덮을 수 있다.
반사 방지막(130) 상에 층간 절연막(240)과 마스크막(250)을 순차로 형성할 수 있다. 층간 절연막(240)은 HDP(High Density Plasma) 산화막, TEOS(TetraEthOxySilane) 산화막, TOSZ(Tonen SilaZene), SOG(Spin On Glass), USG(Undoped Silica Glass) 또는 저유전막(low-k dielectric layer) 중 적어도 하나로 형성될 수 있다. 예를 들어, 층간 절연막(240)은 PTEOS(Phosphorous TetraEthyl OrthoSilicate) 산화막으로 이루어질 수 있다.
마스크막(250)의 두께는 이후 공정에서 컬러 필터(150)를 덮는 보호막(160)의 두께와 동일하거나 그보다 두껍게 형성될 수 있다. 마스크막(250)은 층간 절연막(240)과 식각 선택비를 가지는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 마스크막(250)은 LT-SiN(Low temperature silicon nitride)로 이루어질 수 있다.
도 8을 참조하면, 마스크막(250) 상에 제1 포토 레지스트막(도면 미도시)을 형성하고, 제1 포토 레지스트막을 식각 방지막으로 하여 반사 방지막(130), 층간 절연막(240) 및 마스크막(250)을 관통하는 콘택홀(143)을 형성할 수 있다. 마스크막(250)의 상면 중 하부 콘택 비아(106)와 대응하는 부분을 노출하도록 제1 포토 레지스트막을 형성할 수 있다.
콘택홀(143)은 반사 방지막(130), 층간 절연막(240), 및 마스크막(250)의 식각 선택비에 따라 도 1a 내지 도 1i에 도시된 콘택홀(143)의 형상들 중 어느 하나로 형성될 수 있다. 콘택홀(143)을 형성한 이후에는 제1 포토 레지스트막을 제거할 수 있다.
도 9를 참조하면, 콘택홀(143)에 확산 방지막(144)을 형성할 수 있다. 확산 방지막(144)은 콘택홀(143)의 측면과 저면에 형성될 수 있다. 확산 방지막(144)은 콘택홀(143)을 통해 노출되는 하부 콘택 비아(106), 반사 방지막(130), 층간 절연막(240) 및 마스크막(250)에 접촉하여 형성될 수 있다. 확산 방지막(144)이 형성된 콘택홀(143) 내에 상부 콘택 비아(145)를 형성할 수 있다. 확산 방지막(144)은 상부 콘택 비아(145)의 측면과 저면을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 상부 콘택 비아(145)는 확산 방지막(144)에 접촉하여 형성되며, 확산 방지막(144)이 형성되고 남은 콘택홀(143)의 잔여 공간을 완전히 채울 수 있다.
마스크막(250), 확산 방지막(144) 및 상부 콘택 비아(145)의 상면의 레벨이 서로 동일하도록 평탄화 공정을 수행할 수 있다. 평탄화 공정은 CMP(Chemical Mechanical polishing)를 이용할 수 있다.
도 10을 참조하면, 마스크막(250)을 제거하여 층간 절연막(240)의 상면을 노출시킬 수 있다. 층간 절연막(240)의 상부로 확산 방지막(144)과 상부 콘택 비아(145)가 돌출될 수 있다. 예를 들어, 마스크막(250)은 애싱(ashing) 및/또는 스트립(strip) 공정을 이용하여 제거될 수 있다.
도 11을 참조하면, 층간 절연막(240)의 상면, 층간 절연막(240)의 상부로 돌출된 확산 방지막(144) 및 상부 콘택 비아(145)를 덮는 캡핑막(242)을 형성할 수 있다. 캡핑막(242)은 돌출된 상부 콘택 비아(145)를 덮으면서 돌출되는 부분을 가질 수 있다. 예를 들어, 캡핑막(242)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 캡핑막(242)은 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정, CVD(chemical vapor deposition) 공정, 라디칼 산화 공정 또는 자연 산화 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 12를 참조하면, 캡핑막(242) 상에 제2 포토 레지스트막(도면 미도시)을 형성할 수 있다. 제2 포토 레지스트막은 캡핑막(242)의 돌출되는 부분과 그 주변의 일부분을 덮고, 나머지 부분을 노출하도록 형성될 수 있다. 이후에, 제2 포토 레지스트막을 식각 방지막으로, 캡핑막(242)의 노출되는 부분을 제거하여 캡핑막 패턴(142a)을 형성할 수 있다. 또한, 제2 포토 레지스트막을 식각 방지막으로, 층간 절연막(240)에서 캡핑막(242)의 노출되는 부분에 대응하는 일부분을 제거하여 개구부(141a)를 가지는 제1 절연층(141)을 형성할 수 있다. 층간 절연막(240)은 반사 방지막(130)이 노출될 때까지 제거되며, 이에 따라 개구부(141a)의 저면에는 반사 방지막(130)이 노출될 수 있다.
도 13을 참조하면, 개구부(141a) 내에 절연층 라이너(142b)를 형성할 수 있다. 절연층 라이너(142b)는 노출된 반사 방지막(130)의 상면, 개구부(141a)의 표면 및 캡핑막 패턴(142a)을 덮도록 형성될 수 있다. 절연층 라이너(142b)는 캡핑막 패턴(142a)의 돌출된 부분을 덮으면서 상면(140a)으로부터 돌출되는 돌출부(140b)를 가질 수 있다. 절연층 라이너(142b)의 상면은 제1 절연층(141)의 상면보다 높은 레벨을 가지고, 상부 콘택 비아(145)의 상면보다 낮을 레벨을 가질 수 있다. 예를 들어, 절연층 라이너(142b)는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 절연층 라이너(142b)는 ALD(Atomic Layer Deposition) 공정, CVD(chemical vapor deposition) 공정, 라디칼 산화 공정 또는 자연 산화 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다.
도 14를 참조하면, 개구부(141a) 내에 컬러 필터(150)를 형성할 수 있다. 컬러 필터(150)는 개구부(141a) 내에서 절연층 라이너(142b) 상에 형성될 수 있다. 컬러 필터(150) 상면은 절연층 라이너(142b)의 상면(140a)의 상면과 동일하거나 그보다 낮은 레벨을 가지도록 형성될 수 있다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 컬러 필터(150)의 상면을 덮는 보호막(160)을 형성할 수 있다. 보호막(160)을 컬러 필터(150)와 절연층 라이너(142b)를 덮도록 형성하고, 이후에 보호막(160), 절연층 라이너(142b), 캡핑막 패턴(142a), 절연막(105) 및 상부 콘택 비아(145)의 상면이 모두 동일한 레벨을 가지도록 평탄화 공정을 수행할 수 있다. 상부 콘택 비아(145)의 상면이 노출될 수 있다. 예를 들어, 평탄화 공정은 CMP(Chemical Mechanical polishing)를 이용할 수 있다.
도 17을 참조하면, 보호막(160) 상에 분리 패턴(170)을 형성할 수 있다. 보호막(160) 상에 분리층(도면 미도시)을 형성하고, 분리층을 에치백(etch-back)하여 분리 패턴(170)을 형성할 수 있다. 분리 패턴(170)은 저면에서 보호막(160)을 노출하는 리세스부(171)를 가질 수 있다. 예를 들어, 분리 패턴(170)은 산화물로 이루어질 수 있다.
도 18을 참조하면, 리세스부(171)를 채우는 제1 투명 전극(181)을 형성할 수 있다. 리세스부(171) 내에 제1 투명 전극(181)을 형성하고, 이후에 분리 패턴(170)의 상면과 제1 투명 전극(181)의 상면의 레벨이 동일하도록 평탄화 공정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 평탄화 공정은 CMP(Chemical Mechanical polishing)를 이용할 수 있다.
이후에, 도 1을 다시 참조하면, 제1 투명 전극(181) 상에 유기 광전층(182)을 형성할 수 있다. 유기 광전층(182)은 빛을 효과적으로 흡수하고 정공과 전자를 효과적으로 분리 전달함으로써 광전 변환 효율을 효과적으로 개선할 수 있는 두께를 가질 수 있다.
유기 광전층(182) 상에 제2 투명 전극(183)을 형성할 수 있다. 유기 광전층(182)과 제2 투명 전극(183)은 제1 화소 영역 내지 제3 화소 영역에 걸쳐서 일체로 형성될 수 있다.
상부 투명 전극 상에는 컬러 필터(150)와 대응하는 마이크로 렌즈(185)를 형성할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 마이크로 렌즈(185)와 제2 투명 전극(183) 사이에 보호층(184)을 형성할 수 있다.
도 2의 개시된 이미지 센서도 7 내지 도 18과 같은 방법을 이용하여 형성될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상에 따른 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다.
10, 20: 이미지 센서
100, 200: 기판 101a: 제1 면
101b: 제2 면 102: 광전 변환 소자
102a, 202a: 제1 불순물 영역 102b, 202b: 제2 불순물 영역
103, 203: 스토리지 노드 영역 104: 관통홀
105: 절연막 106: 하부 콘택 비아
107: 버퍼층 110, 220: 배선 구조체
111: 전면 층간 절연막 112: 전면 배선
120: 지지막 130: 반사 방지막
140: 절연층 140a: 제2 절연층의 상면
141: 제1 절연층 141a: 개구부
143: 콘택홀
143a: 제1 경사부
144: 확산 방지막 145: 상부 콘택 비아
142: 제2 절연층 142a: 캡핑막 패턴
150, 151, 152: 컬러 필터 160: 보호막
170: 분리 패턴 171: 분리 공간
181: 제1 투명 전극 182: 유기 광전층
183: 제2 투명 전극 184: 보호층
185: 마이크로 렌즈
210: 층간 절연막 216: 식각 정지막
214: 최상위 층간 절연막 221: 층간 배선
222: 하부 콘택 비아 222a: 최하부 콘택 비아
222b: 중간 콘택 비아 222c: 최상부 콘택 비아
223: 버퍼 비아
240: 층간 절연막 250: 마스크막

Claims (10)

  1. 복수의 화소 영역을 포함하고, 상기 복수의 화소 영역에 광전 변환 소자와 상기 광전 변환 소자와 이격되어 형성되는 스토리지 노드 영역이 형성되는 기판;
    상기 복수의 화소 영역에서 상기 광전 변환 소자 사이에 형성되는 하부 콘택 비아;
    상기 하부 콘택 비아 상에 형성되고, 개구부를 가지는 제1 절연층;
    상기 하부 콘택 비아와 전기적으로 연결되고, 상기 제1 절연층을 관통하여 상기 제1 절연층의 상부 및 하부로 돌출되는 상부 콘택 비아;
    상기 개구부 내에 형성되며, 상기 제1 절연층과 상기 상부 콘택 비아를 둘러싸는 제2 절연층;
    상기 제2 절연층 상에 형성되며, 상기 개구부를 채우는 컬러 필터;
    상기 컬러 필터를 덮고, 상기 상부 콘택 비아의 상면을 노출하는 보호막;
    상기 보호막 상에 형성되며, 상기 상부 콘택 비아와 접하는 제1 투명 전극;
    상기 제1 투명 전극 상에 형성되는 유기 광전층; 및
    상기 유기 광전층 상에 형성되는 제2 투명전극을 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이미지 센서는:
    상기 상부 콘택 비아의 측면과 저면을 둘러싸는 확산 방지막을 포함하며,
    상기 확산 방지막은,
    상기 제1 절연층을 관통하여 상기 제1 절연층의 상부 및 하부로 돌출되는 부분을 포함하는 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 절연층은,
    상기 제1 절연층의 상면을 덮고, 상기 확산 방지막의 측면 중 상기 제1 절연층의 상부로 돌출되는 부분을 덮는 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연층은,
    상면으로부터 돌출되는 돌출부를 가지는 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 절연층은,
    상기 제1 절연층의 상면을 덮는 부분의 두께가 상기 개구부 내에 형성되는 부분의 두께보다 두꺼운 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 컬러 필터는,
    상기 제2 절연층의 상면과 동일하거나 그보다 낮은 레벨의 상면을 가지는 이미지 센서.
  7. 제1 면 및 상기 제1 면의 반대 면인 제2 면을 가지며, 복수의 화소 영역을 포함하는 기판;
    상기 복수의 화소 영역에서 상기 제2 면 상에 형성되는 컬러 필터;
    상기 컬러 필터 사이에 형성되는 제1 절연층;
    상기 컬러 필터와 상기 제1 절연층 사이에서 상기 제1 절연층을 둘러싸는 제2 절연층;
    상기 제1 절연층과 상기 제2 절연층을 관통하여, 상기 제1 절연층의 하부로 돌출되는 상부 콘택 비아;
    상기 컬러 필터를 덮고, 상기 상부 콘택 비아의 상면을 노출하는 보호막;
    상기 보호막 상에 형성되며, 상기 상부 콘택 비아와 접하는 제1 투명 전극;
    상기 제1 투명 전극 상에 형성되는 유기 광전층; 및
    상기 유기 광전층 상에 형성되는 제2 투명전극을 포함하는 이미지 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제2 절연층은,
    단차를 가지는 다층 구조로 형성되는 이미지 센서.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 제2 절연층은,
    상기 제1 절연층의 상면을 덮고, 상기 제1 절연층의 상부로 돌출된 상기 상부 콘택 비아의 일부분을 둘러싸는 캡핑막 패턴을 포함하는 이미지 센서.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 절연층은,
    상기 제1 절연층의 측면과 상기 캡핑막 패턴을 덮는 절연층 라이너를 포함하는 이미지 센서.
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