KR102604687B1 - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

이미지 센서 및 그 제조 방법이 제공된다. 상기 이미지 센서는 제1 센싱 영역과, 내부에 광전 소자를 포함하는 기판, 상기 제1 센싱 영역을 구획하는 경계 분리막, 상기 센싱 영역 내의 상기 기판 내에 형성되는 내부 반사 패턴막, 상기 기판 상에 형성되는 적외선 필터 및 상기 적외선 필터 상에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함한다.

Description

이미지 센서 및 그 제조 방법{Image sensor and Method for fabricating the same}
본 발명은 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
반도체 장치 중 이미지 센서(image sensor)는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 소자이다. 이미지 센서는 CCD(Charge coupled device) 형 및 CMOS(Complementary metal oxide semiconductor) 형으로 분류될 수 있다. CMOS 형 이미지 센서는 CIS(CMOS image sensor)라고 약칭된다. CIS는 2차원적으로 배열된 복수개의 화소들을 구비한다. 화소들의 각각은 포토 다이오드(photodiode, PD)를 포함한다. 포토다이오드는 입사되는 광을 전기 신호로 변환해주는 역할을 한다.
최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임 기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라, 로봇 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다. 또한, 반도체 장치가 고집적화됨에 따라 이미지 센서도 고집적화고 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 동작 특성이 향상된 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 다른 과제는, 동작 특성이 향상된 이미지 센서 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는, 제1 센싱 영역과, 내부에 광전 소자를 포함하는 기판, 상기 제1 센싱 영역을 구획하는 경계 분리막, 상기 센싱 영역 내의 상기 기판 내에 형성되는 내부 반사 패턴막, 상기 기판 상에 형성되는 적외선 필터 및 상기 적외선 필터 상에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 제1 및 제2 센싱 영역과, 내부에 광전 소자를 포함하는 기판, 상기 제1 및 제2 센싱 영역의 경계를 정의하는 경계 분리막, 상기 제2 센싱 영역 내의 상기 기판 내에 형성되는 내부 반사 패턴막, 상기 기판의 상기 제1 센싱 영역 상에 형성되는 제1 필터, 상기 기판의 상기 제2 센싱 영역 상에 형성되고, 상기 제1 필터와 서로 다른 제2 필터, 상기 제1 필터 상에 형성되는 제1 마이크로 렌즈 및 상기 제2 필터 상에 형성되는 제2 마이크로 렌즈를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 서로 반대되는 제1 및 제2 면을 가지고, 제1 센싱 영역과, 내부에 광전 소자를 포함하는 기판, 상기 제1 면에 형성되고, 배선 구조체를 포함하는 절연 구조체, 상기 제2 면에서 상기 기판의 내부로 형성되고, 상기 제1 센싱 영역을 정의하는 경계 분리막, 상기 제1 센싱 영역 내에서 상기 기판 내부로 형성되고, 상기 경계 분리막과 동일한 물질을 포함하는 내부 반사 패턴막, 상기 제2 면 상에 형성되고, 특정 파장의 빛만 투과시키는 필터 및 상기 필터 상에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함한다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법은 서로 반대되는 제1 및 제2 면을 가지고, 내부에 광전 소자를 포함하는 기판을 제공하고, 상기 제1 면 상에 배선 구조체를 포함하는 절연 구조체를 형성하고, 상기 기판의 센싱 영역을 정의하는 경계 분리막을 형성하고, 상기 센싱 영역 내에 내부 반사 패턴막을 형성하고, 상기 제2 면 상에 필터 및 마이크로 렌즈를 형성하는 것을 포함한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 2는 도 1의 센서 어레이의 등가 회로도이다.
도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 4는 도 3의 A - A'로 자른 단면도이다.
도 5는 도 4에서 적외선이 입사할 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 12는 도 11의 B - B'로 자른 단면도이다.
도 13은 도 12에서 빛이 입사할 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 16은 도 15의 C - C'로 자른 단면도이다.
도 17은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 18 내지 24는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
도 25 내지 28은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
이하에서, 도 1 내지 도 5를 참조하여, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에 대해서 설명한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이고, 도 2는 도 1의 센서 어레이의 등가 회로도이다. 도 3은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이고, 도 4는 도 3의 A - A'로 자른 단면도이다. 도 5는 도 4에서 적외선이 입사할 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 몇몇 실시예들에 따른 이미지 센서는 광전 소자를 포함하는 픽셀들이 이차원적으로 배열되어 이루어진 센서 어레이(10), 타이밍 발생기(timing generator)(20), 행 디코더(row decoder)(30), 행 드라이버(row driver)(40), 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS)(50), 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter, ADC)(60), 래치부(latch)(70), 열 디코더(column decoder)(80) 등을 포함한다.
센서 어레이(10)는 2차원적으로 배열된 다수의 단위 픽셀들을 포함한다. 다수의 단위 픽셀들은 광학 영상을 전기적인 출력 신호로 변환하는 역할을 한다. 센서 어레이(10)는 행 드라이버(40)로부터 행 선택 신호, 리셋 신호, 전하 전송 신호 등 다수의 구동 신호를 수신하여 구동된다. 또한, 변환된 전기적인 출력 신호는 수직 신호 라인을 통해서 상관 이중 샘플러(50)에 제공된다.
타이밍 발생기(20)는 행 디코더(30) 및 열 디코더(80)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공한다.
행 드라이버(40)는 행 디코더(30)에서 디코딩된 결과에 따라 다수의 단위 픽셀들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호를 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 제공한다. 일반적으로 행렬 형태로 단위 픽셀이 배열된 경우에는 각 행 별로 구동 신호를 제공한다.
상관 이중 샘플러(50)는 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 형성된 출력 신호를 수직 신호 라인을 통해 수신하여 유지(hold) 및 샘플링한다. 즉, 특정한 잡음 레벨(noise level)과, 상기 출력 신호에 의한 신호 레벨을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력한다.
아날로그 디지털 컨버터(60)는 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력한다.
래치부(70)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 컬럼 디코더(80)에서 디코딩 결과에 따라 순차적으로 영상 신호 처리부로 출력된다.
도 2를 참고하면, 픽셀(P)이 행렬 형태로 배열되어 센서 어레이(10)를 구성한다. 각 픽셀(P)은 광전 트랜지스터(PD), 플로팅 확산 영역(FD), 전하 전송 트랜지스터(TX), 드라이브 트랜지스터(DX), 리셋 트랜지스터(RX), 선택 트랜지스터(SX)를 포함한다. 이들의 기능에 대해서는 i행 픽셀(P(i, j), P(i, j+1), P(i, j+2), P(i, j+3), …… )을 예로 들어 설명한다.
광전 트랜지스터(PD)는 입사 광을 흡수하여 광량에 대응하는 전하를 축적한다. 광전 트랜지스터(PD)로 포토 다이오드, 포토 트랜지스터, 포토 게이트, 핀형(pinned) 포토 다이오드 또는 이들의 조합이 적용될 수 있으며, 도면에는 포토 다이오드가 예시되어 있다.
각 광전 트랜지스터(PD)는 축적된 전하를 플로팅 확산 영역(FD)으로 전송하는 각 전하 전송 트랜지스터(TX)와 커플링된다. 플로팅 확산 영역(Floating Diffusion region)(FD)은 전하를 전압으로 전환하는 영역으로, 기생 커패시턴스를 갖고 있기 때문에, 전하가 누적적으로 저장된다.
소스 팔로워 증폭기로 예시되어 있는 드라이브 트랜지스터(DX)는 각 광전 트랜지스터(PD)에 축적된 전하를 전달받은 플로팅 확산 영역(FD)의 전기적 포텐셜의 변화를 증폭하고 이를 출력 라인(Vout)으로 출력한다.
리셋 트랜지스터(RX)는 플로팅 확산 영역(FD)을 주기적으로 리셋시킨다. 리셋 트랜지스터(RX)는 소정의 바이어스(즉, 리셋 신호)를 인가하는 리셋 라인(RX(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 구동되는 1개의 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다. 리셋 라인(RX(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 리셋 트랜지스터(RX)가 턴-온되면 리셋 트랜지스터(RX)의 드레인에 제공되는 소정의 전기적 포텐셜, 예컨대 전원 전압(VDD)이 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달된다.
선택 트랜지스터(SX)는 행 단위로 읽어낼 픽셀(P)을 선택하는 역할을 한다. 선택 트랜지스터(SX)는 행 선택 라인(SEL(i))에 의해 제공되는 바이어스(즉, 행 선택 신호)에 의해 구동되는 1개의 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다. 행 선택 라인(SEL(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 선택 트랜지스터(SX)가 턴 온되면 선택 트랜지스터(SX)의 드레인에 제공되는 소정의 전기적 포텐셜, 예컨대 전원 전압(VDD)이 드라이브 트랜지스터(DX)의 드레인 영역으로 전달된다.
전하 전송 트랜지스터(TX)에 바이어스를 인가하는 전송 라인(TX(i)), 리셋 트랜지스터(RX)에 바이어스를 인가하는 리셋 라인(RX(i)), 선택 트랜지스터(SX)에 바이어스를 인가하는 행 선택 라인(SEL(i))은 행 방향으로 실질적으로 서로 평행하게 연장되어 배열될 수 있다.
도 3 및 도 4는 도 2의 광전 트랜지스터(PD)의 주변의 구조를 도시할 수 있다. 도 2 의 광전 트랜지스터(PD)는 도 4의 제1 광전 소자(110)에 해당할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 기판(100), 제1 광전 소자(110), 경계 분리막(130), 내부 반사 패턴막(150), 제1 고정 전하층(fixed charge film)(160), 제1 반사 방지막(170), 제1 하부 평탄화막(180), 제1 측면 반사 방지막(190), 적외선 필터(200), 제1 상부 평탄화막(210), 제1 마이크로 렌즈(220) 및 제1 보호막(230)을 포함한다.
기판(100)은 서로 반대되는 제1 면(100a)과 제2 면(100b)을 포함한다. 기판(100)의 제1 면(100a)은 기판(100)의 전면(front side)일 수 있고, 기판의 제2 면(100b)은 기판(100)의 후면(back side)일 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
기판(100)은 예를 들어, P형 또는 N형 벌크 기판을 사용하거나, P형 벌크 기판에 P형 또는 N형 에피층을 성장시켜 사용하거나, N형 벌크 기판에 P형 또는 N형 에피층을 성장시켜 사용할 수도 있다. 또한, 기판(100)은 반도체 기판 이외에도 유기(organic) 플라스틱 기판과 같은 기판도 사용할 수 있다.
제1 센싱 영역(S1)은 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 제1 센싱 영역(S1)은 구체적으로, 적외선 필터(200)에 의해서 입사된 적외선이 센싱되는 영역일 수 있다. 제1 센싱 영역(S1)은 추후에 설명되는 경계 분리막(130)에 의해서 정의될 수 있다.
제1 센싱 영역(S1)의 기판(100) 내에는 제1 광전 소자(110), 예를 들어, 포토 다이오드가 형성되어 있다. 제1 광전 소자(110)는 기판(100)의 제1 면(100a)에 근접하여 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 광전 소자(110)는 상술한 도 2의 포토 트랜지스터(PD) 즉, 포토 다이오드, 포토 트랜지스터, 포토 게이트, 핀형(pinned) 포토 다이오드 또는 이들의 조합일 수 있다.
경계 분리막(130)은 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 경계 분리막(130)은 기판(100) 내에서 제1 센싱 영역(S1)을 정의할 수 있다. 경계 분리막(130)은 제1 센싱 영역(S1)의 가장자리에 형성될 수 있다. 경계 분리막(130)에 의해서, 제1 센싱 영역(S1)은 닫힌 공간으로 정의될 수 있다. 경계 분리막(130)의 평면 단면 형상은 루프(loop) 형태의 폐곡선일 수 있다.
경계 분리막(130)은 경계 분리 트렌치(120) 내에 형성될 수 있다. 경계 분리 트렌치(120)는 기판(100) 내에 깊이 방향으로 식각되어 형성될 수 있다. 경계 분리 트렌치(120)는 기판(100)의 제2 면(100b)에서 형성되어 제1 면(100a) 방향으로 연장될 수 있다. 경계 분리 트렌치(120)는 기판(100)의 제2 면(100b)에는 도달하지 못할 수 있다.
이 때, 경계 분리 트렌치(120)의 깊이는 제1 광전 소자(110)가 위치한 깊이보다 작을 수 있다. 이는 경계 분리 트렌치(120)의 형성에 의해서 제1 광전 소자가 손상되지 않기 위함일 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 제1 광전 소자(110)와의 수평 거리가 충분이 멀리 떨어져서 경계 분리 트렌치(120)가 형성되는 경우에, 경계 분리 트렌치(120)의 깊이가 제1 광전 소자(110)가 위치한 깊이보다 더 깊어질 수도 있다.
경계 분리 트렌치(120)의 측면은 도 4에 도시된 것과 같이 테이퍼진 형상일 수 있다. 구체적으로, 경계 분리 트렌치(120)의 폭은 아래 방향으로 갈수록 더 좁아지고, 위 방향으로 갈수록 더 넓어질 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
경계 분리막(130)은 도면에서 도시된 바와 같이 추후에 설명되는 고정 전하층(160)과, 고정 전하층(160) 상에 형성되는 제1 반사 방지막(170)으로 채워질 수 있다.
또는 경계 분리막(130)은 하나의 물질로 채워질 수도 있다. 이러한 경우에는 고정 전하층(160)과 제1 반사 방지막(170)이 경계 분리막(130) 상에 형성될 수 있다. 이 때는, 경계 분리막(130)은 예를 들어, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 산화물보다 유전율이 낮은 저유전율 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 저유전율 물질은 예를 들어, FOX(Flowable Oxide), TOSZ(Tonen SilaZene), USG(Undoped Silica Glass), BSG(Borosilica Glass), PSG(PhosphoSilica Glass), BPSG(BoroPhosphoSilica Glass), PETEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate), FSG(Fluoride Silicate Glass), CDO(Carbon Doped silicon Oxide), Xerogel, Aerogel, Amorphous Fluorinated Carbon, OSG(Organo Silicate Glass), Parylene, BCB(bis-benzocyclobutenes), SiLK, polyimide, porous polymeric material 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
내부 반사 패턴 트렌치(140)는 기판(100) 내에 깊이 방향으로 식각되어 형성될 수 있다. 내부 반사 패턴 트렌치(140)는 기판(100)의 제2 면(100b)에서 형성되어 제1 면(100a) 방향으로 연장될 수 있다. 내부 반사 패턴 트렌치(140)는 기판(100)의 제2 면(100b)에는 도달하지 못할 수 있다.
이 때, 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 깊이는 제1 광전 소자(110)가 위치한 깊이보다 작을 수 있다. 이는 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 형성에 의해서 제1 광전 소자(110)가 손상되지 않기 위함일 수 있다.
내부 반사 패턴 트렌치(140)의 깊이는 경계 분리 트렌치(120)보다 얕을 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다. 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 깊이는 경계 분리 트렌치(120)와 동일하거나 더 깊을 수도 있다.
경계 분리 트렌치(120)의 깊이가 깊이서 제1 광전 소자(110)의 깊이에 근접한 경우에 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 깊이도 경계 분리 트렌치(120)의 깊이와 동일하게 되면 제1 광전 소자(110)에 손상을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 경우에는 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 깊이는 경계 분리 트렌치(120)의 깊이보다 더 얕을 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에 있어서, 경계 분리 트렌치(120)의 깊이가 제1 광전 소자(110)와 근접하지 않는 경우에는 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 깊이도 경계 분리 트렌치(120)와 동일한 수준이 될 수 있다. 이는 한번의 식각 공정으로 경계 분리 트렌치(120) 및 내부 반사 패턴 트렌치(140)를 동시에 형성할 수 있는 방법이므로, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 비용이 최소화되고, 공정의 낭비도 줄일 수 있다. 또한, 공정의 난이도도 내려가 이미지 센서의 수율도 향상될 수 있다.
내부 반사 패턴막(150)은 내부 반사 패턴 트렌치(140)를 완전히 채울 수 있다. 이에 따라서, 내부 반사 패턴막(150)의 상면은 기판(100)의 상면과 동일한 레벨일 수 있다. 이는 경계 분리막(130)도 마찬가지일 수 있다. 즉, 경계 분리막(130), 기판(100)의 상면 및 내부 반사 패턴막(150)의 상면이 모두 동일한 평면일 수 있다.
내부 반사 패턴막(150)은 제1 센싱 영역(S1) 내부에 형성될 수 있다. 내부 반사 패턴막(150)은 제1 센싱 영역(S1)을 복수의 영역으로 구획할 수 있다. 내부 반사 패턴막(150)은 경계 분리막(130)과 접할 수 있다. 이에 따라서, 내부 반사 패턴막(150)과 경계 분리막(130)이 서로 이어져서 복수의 영역을 수평 단면 상으로 분리할 수 있다.
도시된 것과 달리, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 내부 반사 패턴막(150)과 경계 분리막(130)이 서로 접하지 않을 수 있다. 즉, 내부 반사 패턴막(150)은 수평 단면 상에서 제1 센싱 영역(S1)을 정의하는 경계 분리막(130)에 의해서 둘러싸이되, 서로 접하지 않는 형상일 수도 있다.
내부 반사 패턴막(150)은 경계 분리막(130)과 동일하게 고정 전하층(160)과 제1 반사 방지막(170)으로 채워질 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다. 내부 반사 패턴막(150)은 하나의 물질로 채워질 수 있다. 이러한 경우에는 고정 전하층(160)과 제1 반사 방지막(170)이 내부 반사 패턴막(150) 상에 형성될 수 있다.
이 때는, 내부 반사 패턴막(150)은 예를 들어, 내부 반사 패턴막(150)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 및 실리콘 산화물보다 유전율이 낮은 저유전율 물질 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 고정 전하층(160)은 기판(100)의 제2 면(100b), 경계 분리 트렌치(120)의 표면(측면 및 바닥면) 및 내부 반사 트렌치(140)의 표면(측면 및 바닥면) 상에 형성될 수 있다. 제1 고정 전하층(160)은 기판(100)의 제2 면(100b) 전면(全面) 또는 일부 면에 형성될 수 있다.
제1 고정 전하층(160)은 픽셀 영역에 형성된 제1 광전 소자(110), 예를 들어 포토 다이오드(PD)가 N형일 경우, P+형으로 형성될 수 있다. 즉, 제1 고정 전하층(160)은 기판(100)의 제2 면(100b)에서 열적으로 생성된 EHP(Electron-Hole Pair)를 줄임으로써 암전류를 감소시키는 역할을 한다. 경우에 따라서, 제1 고정 전하층(160)은 생략될 수도 있다.
제1 고정 전하층(160)은 예를 들어, 금속 산화막 또는 금속 질화막을 포함하고, 상기 금속은 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 지르코늄(Zr), 탄탈륨(Ta) 그리고 티타늄(Ti)이 사용될 수 있다. 또한, 제1 고정 전하층(160)은 La, Pr, Ce, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Tm, Yb, Lu 및 Y 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 나아가, 제1 고정 전하층(160)은 하프늄 산질화막 또는 알루미늄 산질화막으로 형성될 수도 있다.
제1 고정 전하층(160)은 도면에서는 단일층으로 도시되었지만, 서로 동일 내지 상이한 물질로 형성된 2개 이상의 층이 결합된 적층 구조일 수 있다.
제1 반사 방지막(170)은 제1 고정 전하층(160) 상에 형성될 수 있다. 제1 반사 방지막(170)은 경계 분리 트렌치(120) 및 내부 반사 패턴 트렌치(140)을 완전히 채울 수 있다. 제1 반사 방지막(170)은 외부에서 입사하는 광의 반사를 방지하는 역할을 한다. 제1 반사 방지막(170)은 제1 고정 전하층(160)과 굴절 계수(refractive index)가 서로 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 방지막(170)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막, 수지 및 이들의 조합물, 이들의 적층물과 같은 절연막으로 이루어질 수 있다.
제1 고정 전하층(160)과 제1 반사 방지막(170)의 2중 층의 구성은 상기 서로 다른 굴절계수에 의해서 반사 방지 기능을 할 수 있다. 따라서, 기판(100)의 제2 면(100b)으로 입사하는 빛의 반사가 방지될 수 있다.
제1 반사 방지막(170)은 포토 공정에서 사용하는 광의 파장에 따라, 물질/두께가 달라질 수 있다. 예를 들어, 제1 반사 방지막(170)으로 약 50-200Å 두께의 실리콘 산화막과, 약 300-500Å 두께의 실리콘 질화막을 적층하여 사용할 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
제1 하부 평탄화막(180)은 제1 반사 방지막(170) 상에 형성될 수 있다. 제1 하부 평탄화막(180)은 예를 들어, 실리콘 산화막 계열의 물질, 실리콘 질화막 계열의 물질, 수지 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 하부 평탄화막(180)은, 상기 비픽셀 영역 내에 패드(도시하지 않음)를 형성하기 위한 패터닝 공정에서 기판(100)이 손상되는 것을 방지하기 위한 버퍼막으로 사용될 수도 있다.
제1 하부 평탄화막(180)은 실리콘 산화막 계열의 물질, 실리콘 질화막 계열의 물질, 수지 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다 제1 하부 평탄화막(180)으로는 예를 들어, 약 3000-8000Å 두께의 실리콘 산화막을 사용할 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
적외선 필터(200)는 제1 하부 평탄화막(180) 상에 형성될 수 있다. 적외선 필터(200)는 입사광 중 적외선을 제외한 나머지 파장대를 필터링할 수 있다. 이에 따라서, 적외선 필터(200)를 통과한 빛은 적외선일 수 있다. 적외선 필터(200)를 통과한 빛은 하부 구조들을 통과하여 제1 광전 소자(110)로 도달할 수 있다. 제1 광전 소자(110)는 입사된 적외선에 의해서 전류를 발생시킬 수 있다.
제1 측면 반사 방지막(190)은 제1 하부 평탄화막(180) 상에 형성될 수 있다. 제1 측면 반사 방지막(190)은 제1 하부 평탄화막(180)의 일부를 덮을 수 있다. 제1 측면 반사 방지막(190)은 경계 분리막(130)과 수직 방향으로 오버랩될 수 있다. 즉, 제1 센싱 영역(S1)의 가장자리에 배치될 수 있다.
제1 측면 반사 방지막(190)은 적외선 필터(200)의 측면에 배치될 수 있다. 구체적으로는, 적외선 필터(200)가 제1 측면 반사 방지막(190)의 측면과 상면을 덮을 수 있다. 즉, 제1 측면 반사 방지막(190)의 상면의 높이는 적외선 필터(200)의 상면의 높이보다 낮을 수 있다.
제1 측면 반사 방지막(190)은 적외선 필터(200)를 거치는 입사광이 측면으로 반사되거나 산란되는 것을 방지할 수 있다. 즉, 적외선 필터(200)와 제1 하부 평탄화막(180)의 계면에서 반사 내지 산란되는 광자가 다른 센싱 영역으로 이동하지 않도록 할 수 있다. 제1 측면 반사 방지막(190)은 상기와 같이 계면에서 작용하므로, 적외선 필터(200)의 측면의 일부만 커버할 수 있다.
제1 측면 반사 방지막(190)은 금속을 포함할 수 있다. 제1 측면 반사 방지막(190)은 예를 들어, 텅스텐(W), 알루미늄(Al) 및 구리(Cu) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제1 상부 평탄화막(210)은 적외선 필터(200) 상에 평탄하게 형성될 수 있다. 제1 상부 평탄화막(210)은 예를 들어, 실리콘 산화막 계열의 물질, 실리콘 질화막 계열의 물질, 수지 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제1 상부 평탄화막(210)은 단일막으로 도시되었지만, 설명의 편의를 위한 것일 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다.
도 4에서는 예시적으로 적외선 필터(200)의 상측 및 하측에 각각 제1 상부 평탄화막(210) 및 제1 하부 평탄화막(180)이 형성된 것으로 도시하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 적외선 필터(200) 하측에만 평탄화막이 있을 수도 있고, 적외선 필터(200) 상측에만 평탄화막이 있을 수도 있다. 또는 적외선 필터(200) 상측 및 하측 모두에 평탄화막이 없을 수도 있다.
제1 마이크로 렌즈(220)는 제1 상부 평탄화막(210) 상에 형성될 수 있다. 제1 마이크로 렌즈(220)는 도시된 바와 같이 위로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 이러한 제1 마이크로 렌즈(220)의 볼록한 형상은 입사광이 제1 센싱 영역(S1)으로 집중되도록 하는 역할을 한다.
제1 마이크로 렌즈(220)는 PR(PhotoResist)과 같은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니고, 제1 마이크로 렌즈(220)를 무기 물질로 이용하여 형성할 수도 있다. 유기 물질로 제1 마이크로 렌즈(220)를 형성하는 것은 예를 들어, 제1 상부 평탄화막(210) 상에 유기 물질 패턴을 형성하고 열공정을 수행하여 제1 마이크로 렌즈(220)를 형성하는 것일 수 있다. 상기 열공정에 의해 유기 물질 패턴이 제1 마이크로 렌즈(220)의 형태로 변하게 될 수 있다.
제1 보호막(230)은 제1 마이크로 렌즈(220)의 표면을 따라 일정한 두께로 형성될 수 있다. 제1 보호막(230)은 무기물 산화막일 수 있다. 예를 들어, 실리콘 산화막(SiO2), 티타늄 산화막(TiO2), 지르코늄 산화막(ZrO2), 헤프늄 산화막(HfO2) 및 이의 적층막, 조합막을 사용할 수 있다. 특히, 제1 보호막(230)으로 실리콘 산화막의 일종인 LTO(Low Temperature Oxide)를 사용할 수 있다. 이와 같이 LTO를 사용하는 이유는, LTO는 저온(약 100℃~200℃)에서 제조되기 때문에, 하부막들에 손상(damage)을 적게 줄 수 있기 때문이다. 뿐만 아니라, LTO는 비정질(amorphous)이기 때문에 표면이 매끄러워서 입사광의 반사/굴절/산란 등을 최소화할 수 있다.
제1 마이크로 렌즈(220)는 유기 물질로 이루어져 있기 때문에 외부 충격에 약할 수 있다. 따라서, 제1 보호막(230)은 제1 마이크로 렌즈(220)를 외부 충격으로부터 보호하는 역할을 한다. 뿐만 아니라, 이웃하는 마이크로 렌즈 사이에는 약간의 공간이 있을 수 있는데, 제1 보호막(230)은 이러한 공간을 채우는 역할을 한다.
이웃하는 마이크로 렌즈와 제1 마이크로 렌즈(220) 사이의 공간을 채우면, 입사광의 집광 능력을 높일 수 있다. 이웃하는 마이크로 렌즈와 제1 마이크로 렌즈(220) 사이의 공간으로 도달하는 입사광의 반사/굴절/산란 등을 줄일 수 있기 때문이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 적외선 필터에 의해서 적외선을 전류로 변환할 수 있다. 원칙적으로 적외선은 다른 가시광선에 비해서 파장이 길어서 실리콘의 관통 깊이 역시 길 수 있다. 따라서, 다른 RGB 필터를 이용하는 이미지 센서의 기판의 길이는 적외선 필터에 대해서는 매우 짧은 길이일 수 있다. 이에 따라서, 적외선 필터에 따른 제1 센싱 영역(S1)의 QE(quantum efficiency, 양자 효율)은 낮아질 수 있다. 이러한 QE 손실을 막기 위해서 기판(100)의 길이를 길게 한다고 하면 다른 파장이 짧은 가시광을 센싱하는 센싱 영역에서는 블루밍 리스크(Blooming risk)가 높아질 수 있다.
따라서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 기판(100)의 길이를 다른 RGB 필터의 센서에서의 길이와 동일하게 하면서, 입사 적외선(240)이 경계 분리막(130)과 내부 반사 패턴막(150)에 의해서 반사됨에 따라서, 제1 광전 소자(110)로 집중될 수 있게 할 수 있다. 즉, 내부 반사 패턴막(150)은 적외선 필터(200)가 있는 제1 센싱 영역(S1)만 다른 영역과 달리 유효 실리콘 관통 깊이(effective silicon penetration depth)를 짧게 하는 효과를 가져올 수 있다.
이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 6은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 내부 반사 패턴막(151)을 포함한다.
내부 반사 패턴막(151)은 경계 분리막(130)과 서로 접하지 않는 평면 형상을 가질 수 있다. 내부 반사 패턴막(151)은 제1 센싱 영역(S1)을 내부 반사 패턴막(151)에 의해서 정의되는 사각형의 영역과 이를 둘러싸는 영역으로 분리할 수 있다. 이를 통해서, 상기 2개의 영역으로 들어가는 입사 적외선이 내부 반사 패턴막(151)들 또는 내부 반사 패턴막(151) 및 경계 분리막(130)에 의해서 반사되면서 유효 실리콘 관통 깊이(effective silicon penetration depth)가 짧아지는 효과를 가져올 수 있다.
특히, 상기 사각형의 모서리에 형성되는 작은 십자 형태의 패턴에 의해서 주변 공간의 반사가 더욱 강화되어 QE 손실을 대폭 줄일 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 7은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 내부 반사 패턴막(152)을 포함한다.
내부 반사 패턴막(152)은 경계 분리막(130)과 서로 접하지 않는 평면 형상을 가질 수 있다. 내부 반사 패턴막(152)은 제1 센싱 영역(S1)을 내부 반사 패턴막(152)에 의해서 정의되는 삼각형의 영역과 이를 둘러싸는 영역으로 분리할 수 있다. 이를 통해서, 상기 2개의 영역으로 들어가는 입사 적외선이 내부 반사 패턴막(152)들 또는 내부 반사 패턴막(152) 및 경계 분리막(130)에 의해서 반사되면서 유효 실리콘 관통 깊이가 짧아지는 효과를 가져올 수 있다.
특히, 상기 삼각형의 모서리에 형성되는 작은 십자 형태의 패턴에 의해서 주변 공간의 반사가 더욱 강화되어 QE 손실을 대폭 줄일 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 8은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 내부 반사 패턴막(153)을 포함한다.
내부 반사 패턴막(153)은 경계 분리막(130)과 서로 접하지 않는 평면 형상을 가질 수 있다. 내부 반사 패턴막(153)은 제1 센싱 영역(S1)을 내부 반사 패턴막(153)에 의해서 정의되는 삼각형의 영역과 이를 둘러싸는 영역으로 분리할 수 있다. 이를 통해서, 상기 2개의 영역으로 들어가는 입사 적외선이 내부 반사 패턴막(153)들 또는 내부 반사 패턴막(153) 및 경계 분리막(130)에 의해서 반사되면서 유효 실리콘 관통 깊이가 짧아지는 효과를 가져올 수 있다.
특히, 상기 삼각형의 모서리에 다른 패턴이 형성되지 않음에 따라서, 센싱 영역의 입사광이 투과할 수 있는 영역이 넓어져 이미지 센싱 효율이 올라갈 수 있다.
상기 도 6 내지 도 8의 실시예와 같이 내부 반사 패턴막(150)의 형상은 그 목적 및 이미지 센서의 특성에 따라서 자유롭게 변화될 수 있다.
이하, 도 9를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 9는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 절연 구조체(300)를 더 포함할 수 있다.
절연 구조체(300)는 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 형성될 수 있다. 즉, 절연 구조체(300)는 기판(100)의 전면(front side)에 형성될 수 있다. 절연 구조체(300)는 절연층(330), 게이트 구조체(310) 및 배선 구조체(330)를 포함할 수 있다.
절연층(330)은 예를 들어, 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산질화막, 저유전율 물질 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 절연층(330)은 추후에 설명할 게이트 구조체(310) 및 배선 구조체(330)를 덮고 둘러쌀 수 있다. 즉, 절연층(330)은 게이트 구조체(310) 및 배선 구조체(330) 사이의 절연을 담당할 수 있다.
게이트 구조체(310)는 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 배치될 수 있다. 게이트 구조체(310)는 예를 들어, 도 2의 전하 전송 트랜지스터(TX)의 게이트, 리셋 트랜지스터(RX)의 게이트, 선택 트랜지스터(SX)의 게이트, 드라이브 트랜지스터(DX)의 게이트 등일 수 있다.
도 9에서, 게이트 구조체(310)는 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 형성되는 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 기판(100) 내로 리세스된 형태이거나, 매립된 형태일 수 있음은 물론이다.
배선 구조체(330)은 예를 들어, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 텅스텐(W), 코발트(Co), 루테늄(Ru) 등을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
배선 구조체(330)는 제1 센싱 영역(S1)에 형성되고, 순차적으로 적층된 다수의 배선을 포함할 수 있다. 도 9에서, 배선 구조체(330)은 순차적으로 적층된 3개 층을 도시하였지만, 설명의 편의를 위한 것을 뿐, 이에 제한되는 것은 아니다.
배선 구조체(330)가 기판(100)의 제1 면(100a)에 위치함에 따라서, 제2 면(100b)으로 입사광이 투과되는 면적이 더 커질 수 있다. 또한, 배선 구조체(330)가 기판(100)의 제1 면(100a)에 위치함에 따라서, 입사된 빛이 배선 구조체(330)에 의해서 반사되어 다시 제1 광전 소자(110)로 향할 수 있어, 이미지 센서의 효율이 극대화될 수 있다.
이하, 도 10을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 10은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 경계 분리 트렌치(121) 및 경계 분리막(131)을 포함한다.
경계 분리 트렌치(121)는 기판(100)의 제1 면(100a)과 제2 면(100b)을 연결할 수 있다. 즉, 경계 분리 트렌치(121)는 기판(100)을 관통할 수 있다. 경계 분리 트렌치(120)는 제1 센싱 영역(S1)의 경계를 수평 단면뿐만 아니라 수직 단면으로도 완전히 둘러쌀 수 있다.
경계 분리 트렌치(121)는 FDTI(Frontside Deep Trench Isolation) 공정에 의해서 형성될 수 있다. 이에 대해서는 추후에 자세히 설명한다.
경계 분리막(131)은 경계 분리 트렌치(121)를 완전히 채울 수 있다. 이에 따라서, 경계 분리막(131)은 기판(100)의 제1 면(100a) 및 제2 면(100b)에서 노출될 수 있다. 즉, 경계 분리막(131)도 기판(100)의 제1 면(100a)과 동일한 제1 면과 기판(100)의 제2 면(100b)과 동일한 제2 면을 가질 수 있다.
경계 분리막(131)은 당연히 내부 반사 패턴막(150)보다 수직 방향으로 길게 연장될 수 있다. 내부 반사 패턴막(150)은 제1 광전 소자(110)와 오버랩되는 위치에 배치되었으므로, 경계 분리막(131)과 같이 기판(100)을 관통할 수는 없다. 단, 이에 제한되는 것은 아니다.
도면에서는 경계 분리 트렌치(121) 및 경계 분리막(131)이 일정한 폭을 가지는 것으로 도시되었지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 경계 분리 트렌치(121) 및 경계 분리막(131)은 테이퍼진 형상으로 형성될 수 있다. 즉, 제2 면(100b)에서 제1 면(100a) 방향으로 갈수록 경계 분리 트렌치(121)의 폭이 줄어들 수 있다.
경계 분리막(131)은 폴리 실리콘, 금속 등의 도전 물질을 포함할 수 있다. 이러한 경우에는 경계 분리막(131)은 네거티브 전압을 거는 공정을 통해서, 기판(100)과의 계면에서 전하 고정 기능을 확보할 수 있다. 또는, 계면에 도핑 공정을 통해서 전하 고정 영역을 형성할 수도 있다.
즉, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서에서는 제1 광전 소자(110)와 오버랩되지 않는 위치에 있는 내부 반사 패턴막(150)은 경계 분리막(131)과 같이 기판(100)을 관통할 수도 있다.
이하, 도 11 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 11은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이고, 도 12는 도 11의 B - B'로 자른 단면도이다. 도 13은 도 12에서 빛이 입사할 때의 동작을 설명하기 위한 개념도이다.
도 11 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 제1 센싱 영역(S1)과 더불어 제2 센싱 영역(S2), 제3 센싱 영역(S3) 및 제4 센싱 영역(S4)을 포함한다.
제1 내지 제4 센싱 영역(S1~S4)은 각각 직사각형의 수평 단면을 가질 수 있다. 제1 내지 제4 센싱 영역(S1~S4)은 서로 인접하여 다시 더 큰 직사각형의 수평 단면을 가질 수 있다. 구체적으로, 제1 센싱 영역(S1)의 서로 다른 방향의 측면에 각각 제2 센싱 영역(S2) 및 제3 센싱 영역(S3)이 위치하고, 제4 센싱 영역(S4)이 대각 방향으로 위치할 수 있다. 즉, 제4 센싱 영역(S4)의 서로 다른 방향의 측면에 각각 제2 센싱 영역(S2) 및 제3 센싱 영역(S3)이 위치하고, 제1 센싱 영역(S1)이 대각 방향으로 위치할 수 있다.
제1 내지 제4 센싱 영역(S1~S4)은 경계 분리막(130)에 의해서 구획될 수 있다. 즉, 제1 내지 제4 센싱 영역(S1~S4)의 경계에 경계 분리막(130)이 형성될 수 있다. 즉, 경계 분리막(130)은 도 11의 가장 바깥쪽의 사각형 및 큰 십자 형상의 수평 단면을 가질 수 있다.
제2 내지 제4 센싱 영역(S2~S4) 은 각각 RGB 컬러 필터가 위치한 센싱 영역일 수 있다. 즉, 제2 센싱 영역(S2)은 블루 컬러 필터가 위치하고, 제3 센싱 영역(S3)은 그린 컬러 필터가 위치하고, 제4 센싱 영역(S4)은 레드 컬러 필터가 위치할 수 있다. 단, 이는 하나의 예시에 불과하고, 제1 센싱 영역(S1)에 적외선 필터(200)가 위치하고, 나머지 영역에 RGB 컬러 필터가 위치하는 경우이면 각각 컬러 필터의 위치는 아무런 제한이 없을 수 있다.
내부 반사 패턴막(150)은 제1 센싱 영역(S1)에만 존재할 수 있다. 내부 반사 패턴막(150)은 적외선 필터(200)가 있는 제1 센싱 영역(S1)에서만 유효 실리콘 관통 거리를 줄여서 QE 손실을 최소화할 수 있다.
도 12를 참조하면, 제2 센싱 영역(S2)은 제2 광전 소자(1110), 제2 고정 전하층(1160), 제2 반사 방지막(1170), 제2 하부 평탄화막(1180), 제2 측면 반사 방지막(1190), 블루 컬러 필터(1200), 제2 상부 평탄화막(1210), 제2 마이크로 렌즈(1220) 및 제2 보호막(2230)을 포함할 수 있다.
제2 광전 소자(1110)는 제2 센싱 영역(S2)의 기판(100)의 내부에 위치할 수 있다. 제2 고정 전하층(1160)은 제1 고정 전하층(160)과 연결되어 기판(100)의 제2 면(100b)에서 열적으로 생성된 EHP를 줄임으로써 암전류를 감소시키는 역할을 한다.
제2 반사 방지막(1170)은 제1 반사 방지막(170)과 연결되고, 제2 고정 전하층(1160)과 서로 다른 굴절 계수를 가지고 있어 외부에서 입사하는 광의 반사를 방지하는 역할을 한다. 제2 하부 평탄화막(1180)은 제1 하부 평탄화막(180)과 연결되어 패터닝 공정에서 기판(100)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
블루 컬러 필터(1200)는 입사광 중 가시광선의 블루 컬러 영역을 제외한 나머지 파장대를 필터링할 수 있다. 블루 컬러 필터(1200)를 통과한 빛은 하부 구조들을 통과하여 제2 광전 소자(1110)로 도달할 수 있다.
제2 측면 반사 방지막(1190)은 제1 측면 반사 방지막(190)과 일부가 연결될 수 있다. 제2 측면 반사 방지막(1190)은 블루 컬러 필터(1200)를 거치는 입사광이 측면으로 반사되거나 산란되는 것을 방지할 수 있다
제2 상부 평탄화막(1210)은 제1 상부 평탄화막(210)과 연결되어 하부 구조들에 의해서 달라진 높이를 평탄화시킬 수 있다. 이 때, 블루 컬러 필터(1200) 하측에만 평탄화막이 있을 수도 있고, 블루 컬러 필터(1200) 상측에만 평탄화막이 있을 수도 있다. 또는 블루 컬러 필터(1200) 상측 및 하측 모두에 평탄화막이 없을 수도 있다.
제2 마이크로 렌즈(1220)는 제2 상부 평탄화막(1210) 상에 형성될 수 있다. 제2 마이크로 렌즈(1220)는 도시된 바와 같이 위로 볼록한 형상을 가질 수 있다. 제2 보호막(2230)은 제2 마이크로 렌즈(1220)의 표면을 따라 일정한 두께로 형성될 수 있다. 제2 보호막(2230)은 제1 마이크로 렌즈(220) 및 제2 마이크로 렌즈(1220) 사이를 제1 보호막(230)과 함께 채울 수 있다. 이를 통해서 입사광의 집광 능력을 높일 수 있다.
도 13을 참조하면, 제1 센싱 영역(S1)에는 입사 적외선(240)이 내부 반사 패턴막(150)에 의해서 유효 실리콘 관통 거리가 짧아져 제1 광전 소자(110)에 도달할 수 있고, 제2 센싱 영역(S2)에서는 (블루 컬러 필터(1200)를 통과한) 입사광(1240)이 적절한 길이로 제2 광전 소자(1110)에 도달할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 서로 다른 파장 및 유효 실리콘 관통 거리를 가지는 빛에 대해서 서로 동일한 깊이의 기판(100)으로 광전 효율을 최대화할 수 있다.
이하, 도 14를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 14는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 제1 센싱 영역(S1)에 적외선 필터(200)가 적외선과 레드 컬러 필터의 역할을 같이 수행할 수 있다.
적외선 필터(200)가 없는 RGB 필터에서는 원칙적으로 그린 컬러 필터가 가장 많이 필요하므로, 블루 컬러 필터(blue) 옆에 있는 그린 컬러 필터(Green)와 레드 컬러 필터(red/IR) 옆에 있는 그린 컬러 필터(Green)가 각각 제3 센싱 영역(S3) 및 제2 센싱 영역(S2)에 배치될 수 있다.
레드 컬러 필터와 적외선 필터(200)는 서로 인접한 파장 영역이므로 두가지 파장 영역을 동시에 필터링 하는 Red/IR 필터가 제1 센싱 영역(S1)에 배치될 수 있다.
이를 통해서, 가장 많이 필요한 그린 컬러 필터 영역을 늘리고, 레드 컬러 필터 및 적외선 필터에서 같이 QE 손실을 최소화하는 것이 가능할 수 있다.
이하, 도 15 및 도 16을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 15는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이고, 도 16은 도 15의 C - C'로 자른 단면도이다.
도 15 및 도 16을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 제1 센싱 영역(S1)에는 내부 반사 패턴막(150)이 형성되고, 제2 내지 제4 센싱 영역(S2~S4) 에는 각각 제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)이 형성될 수 있다.
구체적으로, 제1 서브 경계 분리막(1150)은 제2 센싱 영역(S2)에 형성되고, 제2 서브 경계 분리막(130)은 제3 센싱 영역(S3)에 형성되고, 제3 서브 경계 분리막(130)은 제4 센싱 영역(S4)에 형성될 수 있다.
제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)은 경계 분리막(130)과 접할 수 있다. 제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)은 제2 내지 제4 센싱 영역(S2~S4) 을 십자 형태로 분리할 수 있다. 단, 이에 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 몇몇 실시예에서는 세로로 2분할할 수도 있다.
제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)은 RGB 컬러 필터에서 오토 포커싱(auto focusing) 기능을 위해서 형성될 수 있다. 즉, 하나의 픽셀에서 좌우의 2개의 상의 거리를 이용하여 초점거리를 빠르게 잡아내는 오토 포커싱 기능에 있어서 제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)은 하나의 픽셀 즉, 하나의 센싱 영역을 복수개로 나눌 수 있다.
도 16을 참조하면, 서브 경계 분리 트렌치(1140)는 기판(100) 내에 깊이 방향으로 식각되어 형성될 수 있다. 서브 경계 분리 트렌치(1140)는 기판(100)의 제2 면(100b)에서 형성되어 제1 면(100a) 방향으로 연장될 수 있다. 서브 경계 분리 트렌치(1140)는 기판(100)의 제2 면(100b)에는 도달하지 못할 수 있다.
이 때, 서브 경계 분리 트렌치(1140)의 깊이는 제1 광전 소자(110)가 위치한 깊이보다 작을 수 있다. 이는 서브 경계 분리 트렌치(1140)의 형성에 의해서 제2 광전 소자(1110)가 손상되지 않기 위함일 수 있다.
서브 경계 분리 트렌치(1140)의 깊이는 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 깊이보다 깊을 수도 있고, 얕을 수도 있다.
제1 서브 경계 분리막(1150)은 제2 고정 전하층(1160) 및 제2 반사 방지막(1170)에 의해서 채워질 수 있다. 제2 및 제3 서브 경계 분리막(1151, 1152)도 마찬가지로 고정 전하층 및 반사 방지막의 적층 구조로 채워질 수 있다.
이하, 도 17을 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 17은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 레이아웃도이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서는 제1 센싱 영역(S1)에서는 내부 반사 패턴막(151)을 포함하고, 제2 내지 제4 센싱 영역(S2~S4) 에서는 제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)을 포함할 수 있다.
제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)은 경계 분리막(130)과 접하고, 제2 내지 제4 센싱 영역(S2~S4) 을 복수개로 분할해야한다. 이에 반해서, 내부 반사 패턴막(151)은 기판(100) 내에서 경계 분리막(130)과 접하지 않고, 제1 센싱 영역(S1)을 분할하지 않아도 된다. (물론, 반사 방지막 및 고정 전하층이 기판(100) 상의 레벨에서는 서로 연결되지만, 여기서, "접하지 않는다"는 의미는 기판(100)내에서 각각의 트렌치가 접하지 않는 다는 의미이다.)
물론, 내부 반사 패턴막(151)은 경계 분리막(130)과 (기판(100) 내에서) 접할 수도 있고, 제1 센싱 영역(S1)을 분할할 수도 있다.
이는 제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)과 내부 반사 패턴막(151)의 서로 다른 기능에 기인할 수 있다. 제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)은 오토 포커싱을 위해서 센싱 영역을 분할할 필요가 있으나, 내부 반사 패턴막(151)은 단순히 입사하는 적외선을 반사시켜 QE 손실을 최소화하기 위함일 수 있다. 이에 따라서, 내부 반사 패턴막(151)의 형상의 자유도가 제1 내지 제3 서브 경계 분리막(1150, 1151, 1152)의 형상의 자유도보다 더 높을 수 있다.
이하, 도 12 및 도 18 내지 도 24를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법을 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 18 내지 24는 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
먼저, 도 18을 참조하면, 기판(100)을 제공한다.
기판(100)은 서로 반대되는 제1 면(100a) 및 제2 면(100b)을 포함할 수 있다. 제1 면(100a) 기판(100)의 전면이고, 제2 면(100b)은 기판(100)의 후면일 수 있다. 기판(100)은 내부에 제1 광전 소자(110) 및 제2 광전 소자(1110)를 가질 수 있다. 제1 광전 소자(110)는 기판(100)의 제1 센싱 영역(S1)에 위치하고, 제2 광전 소자(1110)는 제2 센싱 영역(S2)에 위치할 수 있다.
이어서, 도 19를 참조하면, 제1 면(100a) 상에 절연 구조체(300)를 형성한다.
절연 구조체(300)는 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 형성될 수 있다. 즉, 절연 구조체(300)는 기판(100)의 전면(front side)에 형성될 수 있다. 절연 구조체(300)는 절연층(330), 게이트 구조체(310) 및 배선 구조체(330)를 포함할 수 있다.
절연층(330)은 추후에 설명할 게이트 구조체(310) 및 배선 구조체(330)를 덮고 둘러쌀 수 있다. 즉, 절연층(330)은 게이트 구조체(310) 및 배선 구조체(330) 사이의 절연을 담당할 수 있다.
게이트 구조체(310)는 기판(100)의 제1 면(100a) 상에 배치될 수 있다. 게이트 구조체(310)는 예를 들어, 도 2의 전하 전송 트랜지스터(TX)의 게이트, 리셋 트랜지스터(RX)의 게이트, 선택 트랜지스터(SX)의 게이트, 드라이브 트랜지스터(DX)의 게이트 등일 수 있다.
배선 구조체(330)는 제1 센싱 영역(S1)에 형성되고, 순차적으로 적층된 다수의 배선을 포함할 수 있다.
이어서, 도 20을 참조하면, 기판(100)을 뒤집어 제2 면(100b)이 위에 오도록 한다.
이에 따라서, 기판(100)의 현재 상태는 제1 면(100a)이 하면이 되고, 제2 면(100b)이 상면이 될 수 있다. 이에 따라서, 절연 구조체(300)가 기판(100)의 아래에 위치할 수 있다.
이어서, 도 21을 참조하면, 경계 분리 트렌치(120)와 내부 반사 패턴 트렌치(140) 상에 제1 고정 전하층(160) 및 제2 고정 전하층(1160)을 형성한다.
제1 고정 전하층(160)은 기판(100)의 제2 면(100a), 경계 분리 트렌치(120)와 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 표면을 따라 형성될 수 있다. 제1 고정 전하층(160)은 경계 분리 트렌치(120)와 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 일부만을 채울 수 있다.
이 때, 제1 센싱 영역(S1)에서는 내부 반사 패턴막(150)이 형성되지만, 제2 센싱 영역(S2)에서는 센싱 영역 내의 아무런 막질이 형성되지 않는다.
이어서, 도 22를 참조하면, 제1 반사 방지막(170) 및 제2 반사 방지막(1170)을 형성한다.
제1 반사 방지막(170) 및 제2 반사 방지막(1170)은 각각 제1 고정 전하층(160) 및 제2 고정 전하층(1160) 상에 형성될 수 있다. 제1 반사 방지막(170) 및 제2 반사 방지막(1170)은 외부에서 입사하는 광의 반사를 방지하는 역할을 한다.
이어서, 제1 하부 평탄화막(180) 및 제2 하부 평탄화막(1180)을 형성한다.
제1 하부 평탄화막(180) 및 제2 하부 평탄화막(1180)은 예를 들어, 실리콘 산화막 계열의 물질, 실리콘 질화막 계열의 물질, 수지 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 도 23을 참조하면, 적외선 필터(200), 블루 컬러 필터(1200), 제1 측면 반사 방지막(190) 및 제2 측면 반사 방지막을 형성한다.
적외선 필터(200)는 입사광 중 적외선을 제외한 나머지 파장대를 필터링할 수 있다. 블루 컬러 필터(1200)는 입사광 중 가시광선의 블루 컬러 영역을 제외한 나머지 파장대를 필터링할 수 있다.
제1 측면 반사 방지막(190) 및 제2 측면 반사 방지막(1190)은 각각 적외선 필터(200) 및 블루 컬러 필터(1200)의 측면에서 적외선 필터(200) 및 블루 컬러 필터(1200)의 일부를 커버할 수 있다. 제1 측면 반사 방지막(190) 및 제2 측면 반사 방지막(1190)은 예를 들어, 텅스텐(W)을 포함할 수 있다.
이어서, 도 24를 참조하면, 제1 상부 평탄화막(210) 및 제2 상부 평탄화막(1210)을 형성한다.
제1 상부 평탄화막(210)은 적외선 필터(200) 상에 형성될 수 있다. 제2 상부 평탄화막(1210)은 블루 컬러 필터(1200) 상에 평탄하게 형성될 수 있다. 제1 상부 평탄화막(210) 및 제2 상부 평탄화막(1210)은 예를 들어, 실리콘 산화막 계열의 물질, 실리콘 질화막 계열의 물질, 수지 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이어서, 도 12를 참조하면, 제1 마이크로 렌즈(220) 및 제2 마이크로 렌즈(1220)를 형성한다.
이 때, 도 12는 절연 구조체(300)가 도시되어 있지 않지만, 본 실시예에서는 도 11의 절연 구조체(300)가 있는 것으로 해석한다.
제1 마이크로 렌즈(220) 및 제2 마이크로 렌즈(1220)는 PR(PhotoResist)과 같은 유기 물질로 이루어질 수 있다. 유기 물질로 제1 마이크로 렌즈(220) 및 제2 마이크로 렌즈(1220)를 형성하는 것은 예를 들어, 제1 상부 평탄화막(210) 및 제2 상부 평탄화막(1210) 상에 유기 물질 패턴을 형성하고 열공정을 수행하여 제1 마이크로 렌즈(220) 및 제2 마이크로 렌즈(1220)를 형성하는 것일 수 있다. 상기 열공정에 의해 유기 물질 패턴이 제1 마이크로 렌즈(220) 및 제2 마이크로 렌즈(1220)의 형태로 변하게 될 수 있다.
이어서, 제1 보호막(230) 및 제2 보호막(2230)을 형성한다.
제1 보호막(230) 및 제2 보호막(2230)은 각각 제1 마이크로 렌즈(220) 및 제2 마이크로 렌즈(1220) 상에 형성될 수 있다. 이 때, 제1 보호막(230) 및 제2 보호막(2230)은 무기물 산화막일 수 있다.
이하, 도 18 및 도 25 내지 도 28를 참조하여 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법을 설명한다. 상술한 실시예와 중복되는 부분은 간략히 하거나, 생략한다.
도 25 내지 28은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면들이다.
상술한 실시예의 도 18의 설명은 본 실시예와 동일할 수 있어서 생략한다.
이어서, 도 25를 참조하면, 경계 분리막(131)을 형성한다.
경계 분리막(131)은 FDTI(frontside deep trench isolation) 공정에 의해서 제1 면(100a)에서 형성될 수 있다. 경계 분리 트렌치(121)는 제1 면(100a) 및 제2 면(100b)을 관통할 수 있다.
경계 분리막(131)은 경계 분리 트렌치(121)를 완전히 채울 수 있다. 이에 따라서, 경계 분리막(131)은 기판(100)의 제1 면(100a) 및 제2 면(100b)에서 노출될 수 있다. 즉, 경계 분리막(131)도 기판(100)의 제1 면(100a)과 동일한 제1 면과 기판(100)의 제2 면(100b)과 동일한 제2 면을 가질 수 있다.
경계 분리막(131)은 폴리 실리콘 또는 금속으로 채워질 수도 있다. 경계 분리막(131)은 네거티브 전압을 인가하는 공정을 거쳐서 기판(100)과 경계 분리막(131)의 계면에 전하가 고정되도록 할 수 있다.
또는, 경계 분리막(131)을 형성하기 전에 경계 분리 트렌치(121)의 측벽에 도핑 공정을 수행하여 전하가 고정되는 영역을 형성할 수도 있다.
상기 방식들을 통해서, 기판(100)과 경계 분리막(131)이 서로 다른 도전형을 가지도록 하여 열적으로 생성된 EHP(Electron-Hole Pair)를 줄임으로써 암전류를 감소시킬 수 있다.
이어서, 도 26을 참조하면, 제1 면(100a) 상에 절연 구조체(300)를 형성한다.
절연 구조체(300)는 기판(100)의 제1 면(100a) 및 경계 분리막(131) 상에 형성될 수 있다. 즉, 절연 구조체(300)는 기판(100)의 전면(front side)에 형성될 수 있다. 절연 구조체(300)는 절연층(330), 게이트 구조체(310) 및 배선 구조체(330)를 포함할 수 있다.
이어서, 도 27을 참조하면, 기판(100)을 뒤집어 제2 면(100b)이 위에 오도록 한다.
이에 따라서, 기판(100)의 현재 상태는 제1 면(100a)이 하면이 되고, 제2 면(100b)이 상면이 될 수 있다. 이에 따라서, 절연 구조체(300)가 기판(100)의 아래에 위치할 수 있다.
이어서, 도 28을 참조하면, 제2 센싱 영역(S2)의 제2 면(100b) 및 내부 반사 패턴 트렌치(140)의 표면에 제1 고정 전하층(160)을 형성한다.
이어서, 도 10 및 도 22 내지 도 24를 참조하면, 상부 구조를 더 형성한다.
도 10은 경계 분리막(131)을 포함하는 제1 센싱 영역(S1)을 나타낸 도면이고, 도 22 내지 도 24는 경계 분리막(131) 대신 경계 분리막(130)을 포함하는 것을 제외하고, 상부 구조를 동일하게 형성하는 도면이다.
이에 따라서, 제1 센싱 영역(S1)에는 제1 고정 전하층(160) 상에 제1 반사 방지막(170), 제1 하부 평탄화막(180), 적외선 필터(200), 제1 측면 반사 방지막(190), 제1 상부 평탄화막(210), 제1 마이크로 렌즈(220) 및 제1 보호막(230)이 형성될 수 있다.
마찬가지로, 제2 센싱 영역(S2)에는 제2 고정 전하층(1160) 상에 제2 반사 방지막(1170), 제2 하부 평탄화막(1180), 블루 컬러 필터(1200), 제2 측면 반사 방지막(1190), 제2 상부 평탄화막(1210), 제2 마이크로 렌즈(1220) 및 제2 보호막(2230)이 형성될 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
S1, S2: 센싱 영역 110, 1110: 광전 소자
130: 경계 분리막
150, 151, 152, 153: 내부 반사 패턴막

Claims (20)

  1. 각각 내부에 광전 소자를 포함하는 제1 및 제2 센싱 영역을 포함하는 기판;
    상기 제1 및 제2 센싱 영역의 경계를 정의하는 경계 분리막;
    상기 제2 센싱 영역 내의 상기 기판 내에 형성되는 내부 반사 패턴막;
    상기 기판의 상기 제1 센싱 영역 상에 형성되는 제1 필터;
    상기 기판의 상기 제2 센싱 영역 상에 형성되고, 상기 제1 필터와 서로 다른 제2 필터;
    상기 제1 필터 상에 형성되는 제1 마이크로 렌즈; 및
    상기 제2 필터 상에 형성되는 제2 마이크로 렌즈를 포함하고,
    상기 제1 필터에 의해 투과된 광은 상기 제1 센싱 영역 내 상기 광전 소자로 직접 입사되고,
    상기 제2 필터에 의해 투과된 광은 상기 제2 센싱 영역 내 상기 광전 소자에 입사되기 전에 상기 내부 반사 패턴막에 의해 반사되는 이미지 센서.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 필터는 적외선 필터인 이미지 센서.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 제1 필터는 레드 컬러 필터, 그린 컬러 필터 및 블루 컬러 필터 중 적어도 어느 하나인 이미지 센서.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제2 필터는 레드 컬러 및 적외선을 동시에 필터링하는 이미지 센서.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 기판은 제3 및 제4 센싱 영역을 포함하고,
    상기 제1 및 제2 센싱 영역과, 상기 제3 및 제4 센싱 영역은 각각 서로 제1 방향으로 접하고,
    상기 제1 및 제3 센싱 영역과, 상기 제2 및 제4 센싱 영역은 각각 서로 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 접하고,
    상기 제3 및 제4 센싱 영역 상에 각각 형성되는 제3 및 제4 필터를 더 포함하는 이미지 센서.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 제1, 제3 및 제4 필터는 각각 레드 컬러 필터, 블루 컬러 필터, 그린 컬러 필터 중 어느 하나이고,
    상기 제2 필터는 적외선 필터인 이미지 센서.
  7. 제5 항에 있어서,
    상기 제3 필터는 블루 컬러 필터이고,
    상기 제1 및 제4 필터는 그린 컬러 필터이고,
    상기 제2 필터는 적외선/레드 컬러 필터인 이미지 센서.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 센싱 영역을 적어도 2개의 서브 영역으로 나누는 서브 경계 분리막을 더 포함하는 이미지 센서.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 내부 반사 패턴막의 평면 형상은 상기 서브 경계 분리막의 평면 형상과 서로 다른 이미지 센서.
  10. 상면과 바닥면을 갖는 기판;
    상기 상면으로부터 제1 길이를 갖고, 적외선 센싱 영역의 제1 경계에 배치되는 제1 경계 분리 트렌치;
    상기 제1 경계 분리 트렌치를 채우는 제1 경계 분리막;
    상기 상면으로부터 제2 길이를 갖고, 상기 적외선 센싱 영역의 제2 경계에 배치되는 제2 경계 분리 트렌치;
    상기 제2 경계 분리 트렌치를 채우는 제2 경계 분리막;
    상기 제1 경계 분리 트렌치와 상기 제2 경계 분리 트렌치 사이에, 상기 상면으로부터 제3 길이를 갖는 내부 반사 패턴막;
    상기 상면 상의 제1 평탄화막; 및
    상기 제1 평탄화막 상의 적외선 필터를 포함하고,
    상기 적외선 필터를 통해 입사된 적외선 광은, 상기 제1 경계 분리막과 상기 제2 경계 분리막 사이의 상기 기판에 입사되고,
    상기 제3 길이는 상기 제1 길이보다 짧고,
    상기 내부 반사 패턴막은 하프늄 산화물을 포함하고,
    상기 내부 반사 패턴막은 상기 기판의 상기 상면으로부터 연장되는 내부 반사 패턴 트렌치를 채우는 복수의 막을 포함하는 이미지 센서.
  11. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 평탄화막 상의 제2 평탄화막을 더 포함하는 이미지 센서.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 경계 분리 트렌치는, 상기 상면 및 상기 바닥면과 연결되지 않는 이미지 센서.
  13. 제11 항에 있어서,
    상기 제1 경계 분리 트렌치는, 상기 상면 및 상기 바닥면과 연결되는 이미지 센서.
  14. 제10 항에 있어서,
    상기 제1 평탄화막의 두께는 3000Å - 8000Å　인 이미지 센서.
  15. 컬러 필터를 갖는 제1 센싱 영역;
    제2 센싱 영역;
    상기 제1 센싱 영역과 상기 제2 센싱 영역 사이의 측면 반사 방지막;
    상기 제1 센싱 영역과 상기 제2 센싱 영역 사이에, 기판의 상면으로부터 제1 깊이를 갖는 경계 분리 트렌치;
    상기 경계 분리 트렌치를 채우는 경계 분리막;
    상기 제2 센싱 영역의 제1 경계와 상기 제2 센싱 영역의 제2 경계 사이에, 상기 기판의 상기 상면으로부터 제2 깊이를 갖는 내부 반사 패턴막; 및
    상기 기판의 상기 상면 상의 평탄화막을 포함하고,
    상기 제2 깊이는 상기 제1 깊이보다 짧고,
    상기 평탄화막은 실리콘 질화물을 포함하고,
    상기 컬러 필터는 상기 평탄화막 상에 배치되고,
    상기 컬러 필터의 바닥면은 상기 측면 반사 방지막의 바닥면과 동일한 평면이고,
    상기 내부 반사 패턴막은 상기 기판의 상기 상면으로부터 연장되는 내부 반사 패턴 트렌치를 채우는 복수의 막을 포함하는 이미지 센서.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 그린 컬러 필터인 이미지 센서.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 컬러 필터는 블루 컬러 필터인 이미지 센서.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 경계 분리막은 하프늄 산화물을 포함하는 이미지 센서.
  19. 제15 항에 있어서,
    상기 경계 분리막은 알루미늄 산화물을 포함하는 이미지 센서.
  20. 제15 항에 있어서,
    상기 측면 반사 방지막은 텅스텐을 포함하는 이미지 센서.
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