KR102658570B1 - 노이즈 차단 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치 - Google Patents

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Abstract

본 기술은 노이즈 차단 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치를 개시한다. 본 기술의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치는 복수의 이미지 픽셀들 및 상기 이미지 픽셀들로부터 리드아웃 된 신호를 처리하는 로직 회로 블록이 형성된 반도체 기판, 및 상기 반도체 기판 내에 위치하며, 상기 반도체 기판에서 상기 로직 회로 블록이 형성된 영역을 둘러싸는 노이즈 차단 구조를 포함하되, 상기 노이즈 차단 구조는 수평 방향으로는 꺾어짐이 없는 직선 형태로 연장되며 수직 방향으로는 상기 반도체 기판을 관통하도록 연장되는 장벽 형태를 갖는 복수의 노이즈 차단막들을 포함할 수 있다.

Description

노이즈 차단 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치{IMAGE SENSING DEVICE INCLUDING NOISE BLOCKING STRUCTURE}
본 발명은 이미지 센싱 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 로직 회로 블록에서 발생하는 노이즈가 해당 로직 회로 블록 밖으로 빠져나가는 것을 효율적으로 차단할 수 있는 노이즈 차단 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치에 관한 것이다.
이미지 센싱 장치는 빛에 반응하는 반도체의 성질을 이용하여 이미지를 캡쳐(capture)하는 소자이다. 최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라, 로봇 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다.
이미지 센싱 장치는 크게 CCD(Charge Coupled Device)를 이용한 이미지 센싱 장치와, CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)를 이용한 이미지 센싱 장치로 구분될 수 있다. 최근에는 아날로그 및 디지털 제어회로를 하나의 집적회로(IC) 위에 직접 구현할 수 있는 장점으로 인하여 CMOS를 이용한 이미지 센싱 장치가 많이 이용되고 있다.
이미지 센싱 장치는 픽셀 어레이와 이를 구동하고 신호를 읽어내기 위한 아날로그 블록과 아날로그 블록에서 읽어낸 신호를 처리하는 디지털 블록으로 구성되어 있다. 픽셀 어레이를 포함한 아날로그 블록은 외부의 노이즈의 영향을 줄여야 화질을 개선할 수 있다.
예컨대, 고화소 센싱 장치는 고속 프레임 동작이 요구되며, 이러한 고속 회로 동작으로 노이즈가 발생할 수 있는데, 이러한 노이즈가 아날로그 블록에 유입되면 화질에 영향을 줄 수 있다.
본 발명의 실시예는 이미지 센싱 장치 내 로직 회로 블록에서 발생되는 노이즈가 해당 회로 블록 밖으로 빠져나가는 것을 효과적으로 차단할 수 있는 이미지 센싱 장치를 제공한다.
본 기술의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치는 복수의 이미지 픽셀들 및 상기 이미지 픽셀들로부터 리드아웃 된 신호를 처리하는 로직 회로 블록이 형성되는 반도체 기판; 및 상기 반도체 기판 내에 위치하며, 상기 반도체 기판에서 상기 로직 회로 블록이 형성된 영역을 둘러싸는 노이즈 차단 구조를 포함하되, 상기 노이즈 차단 구조는 수평 방향으로는 꺾어짐이 없는 직선 형태로 연장되며 수직 방향으로는 상기 반도체 기판을 관통하도록 연장되는 장벽 형태를 갖는 복수의 노이즈 차단막들을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센싱 장치는 복수의 이미지 픽셀들이 형성되는 픽셀 영역 및 상기 이미지 픽셀들로부터 리드아웃 된 신호를 처리하는 적어도 하나의 로직 회로 블록이 형성되는 로직 영역을 포함하는 반도체 기판; 및 상기 반도체 기판 중 상기 로직 영역이 위치하는 영역 내에 위치하는 노이즈 차단 구조를 포함하되, 상기 노이즈 차단 구조는 수평면 상에서는 꺾어짐이 없는 직선 형태로 연장되고 수직면 상에서는 장벽 형태로 연장되는 복수의 제 1 노이즈 차단막들이 일정 간격으로 이격되면서 상기 로직 회로 블록에 대응되는 반도체 기판 영역을 둘러싸도록 배치되는 제 1 차단 구조물; 및 수평면 상에서는 꺾어짐이 없는 직선 형태로 연장되고 수직면 상에서는 장벽 형태로 연장되는 복수의 제 2 노이즈 차단막들이 상기 제 1 노이즈 차단막들 사이의 영역을 감싸도록 배치되는 제 2 차단 구조물을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센싱 장치는 복수의 이미지 픽셀들이 형성된 픽셀 영역; 및 상기 픽셀 영역의 외곽에 위치하는 로직 영역을 포함하며, 상기 로직 영역은 상기 이미지 픽셀들로부터 리드아웃 된 신호를 처리하는 로직 회로들이 형성된 로직 블록 블록; 및 상기 로직 회로 블록의 일부 영역을 둘러싸는 노이즈 차단 구조를 포함할 수 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예는 이미지 센싱 장치 내 로직 회로 블록에서 발생되는 노이즈가 외부로 빠져나가 아날로그 블록으로 유입되는 것을 효과적으로 차단함으로써 이미지 센싱 장치의 동작 특성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 대략적인 평면 구조를 예시적으로 보여주는 도면.
도 2는 도 1에서 X-X'를 따라 절단한 단면의 모습을 예시적으로 보여주는 단면도.
도 3은 도 1에서 로직 영역에 형성되는 노이즈 차단 구조의 평면 상의 모습을 보다 상세하게 나타낸 도면
도 4는 노이즈 차단막의 꺾어진 부분(모서리 부분)에 불량이 발생하는 문제를 보여주는 도면.
도 5 내지 도 10은 도 1 및 도 2의 노이즈 차단 구조를 형성하는 과정을 설명하기 위한 공정 단면도들.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노이즈 차단 구조를 예시적으로 보여주는 도면.
이하, 본 발명의 일부 실시 예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시 예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센싱 장치의 대략적인 평면 구조를 예시적으로 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1에서 X-X'를 따라 절단한 단면의 모습을 예시적으로 보여주는 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 이미지 센싱 장치(1)는 픽셀 영역(100), 로직 영역(200) 및 패드 영역(300)을 포함할 수 있다.
픽셀 영역(100)은 입사되는 광을 센싱하여 그에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 이미지 픽셀들(PX)을 포함할 수 있다. 이미지 픽셀들(PX)은 R(Red), G(Green), B(Blue) 색상의 광을 선택적으로 센싱할 수 있으며, 베이어(Bayer) 패턴 형태로 배열될 수 있다.
픽셀 영역(100)의 반도체 기판(110)에는 단위 픽셀들에 대한 액티브 영역들을 정의하기 위한 소자 분리막(112)이 형성될 수 있다. 소자 분리막(112)에 의해 정의되는 액티브 영역들은 광전 변환 소자들(예컨대, 포토 다이오드들)(114)이 형성되는 액티브 영역들 및 광전 변환된 전기적 신호를 리드아웃(read out)하기 위한 트랜지스터들이 형성되는 액티브 영역들을 포함할 수 있다.
픽셀 영역(100)에서, 반도체 기판(110)의 전면부(frontside)에는 광전 변환된 전기적 신호를 리드아웃하고 단위 픽셀들을 제어하기 위한 센싱 소자(픽셀 트랜지스터)들(122), 층간 절연막(124) 및 층간 절연막들(124) 내에 형성된 복수의 금속 배선들(126)이 형성될 수 있다. 픽셀 영역(100)에서, 반도체 기판(110)의 후면부(backside)에는 가시광을 필터링하여 특정 색상(예컨대, R, G, B)의 광신호만을 투과시키는 컬러 필터들(132), 외부로부터 입사되는 빛을 집광하여 컬러 필터들(132)로 전달하는 마이크로 렌즈들(134), 및 컬러 필터들(132) 사이에 위치하여 인접한 단위 픽셀들 간의 크로스 토크(crosstalk)를 방지하는 그리드(grid) 구조물(136)이 형성될 수 있다.
로직 영역(200)은 픽셀 영역(100)의 외곽에 위치하며, 픽셀 영역(100)에서 리드아웃된 신호를 처리하는 로직 회로들이 블록 단위로 형성된 로직 회로 블록(210)들을 포함할 수 있다. 로직 회로 블록(210)들은 반도체 기판(110)의 전면부에 형성될 수 있다. 도 1에는 로직 영역(200)에 하나의 로직 회로 블록(210) 만이 예시적으로 도시되어 있으나, 다른 로직 회로 블록들이 더 형성될 수 있다. 본 실시예에서 로직 회로 블록(210)은 로직 회로들 및 로직 회로들이 형성된 영역의 반도체 기판(110)을 포함하며, 로직 회로들은 반도체 기판(110)의 전면부에 형성될 수 있다.
로직 영역(200)의 반도체 기판(110) 내에는, 로직 회로 블록(210)에서 발생되는 노이즈가 픽셀 영역(100) 쪽으로 유입되는 것을 차단하기 위한 노이즈 차단 구조(220)가 해당 로직 회로 블록(210)의 외곽을 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이러한 노이즈 차단 구조(220)는 로직 영역(200)의 반도체 기판(110)이 관통되도록 식각된 수직한 장벽 형태의 제 1 차단 구조물(220a)과 제 2 차단 구조물(220b)을 포함할 수 있다.
제 1 및 제 2 차단 구조물들(220a, 220b)은 금속막(222) 및 에어갭(airgap)(224)을 포함할 수 있다. 이때, 금속막(222)은 로직 영역(200)을 차광하는 차광용 금속막(230) 및 픽셀 영역(100)의 그리드 구조물(136)과 동일한 물질(예컨대, 텅스텐)로 형성될 수 있다. 예컨대, 금속막(222)은 로직 영역(200)을 차광하기 위한 차광용 금속막이 형성될 때 해당 금속물질이 관통 영역 내에 유입됨으로써 형성될 수 있다.
제 1 및 제 2 차단 구조물들(220a, 220b)은 수평면 상에서 볼 때는, 도 1에서와 같이, 꺾어진 모서리 부분이 없는 직선 형태로 연장되며, 수직면 상에서 볼 때는, 도 2에서와 같이, 반도체 기판(110)을 관통하도록 연장되는 장벽(평판) 형태의 복수의 노이즈 차단막들을 포함할 수 있다.
하나의 노이즈 차단막이 로직 회로 블록(210)을 둘러싸도록 형성되는 경우에는, 노이즈 차단막의 진행 방향이 바뀌는 지점에서 노이즈 차단막이 꺾어지게 되어 노이즈 차단막에 모서리가 형성되게 된다. 그러나, 본 실시예에서는 노이즈 차단막들에 모서리가 형성되지 않도록 하기 위해, 수평면 상에서 꺾어짐이 없는 직선 형태를 갖는 복수의 노이즈 차단막들로 노이즈 차단 구조(220)를 형성한다.
이러한, 본 실시예에서의 노이즈 차단 구조(220)는 수평면 상에서 직선 형태를 갖는 노이즈 차단막들(이하에서는 설명의 편의를 위해, '직선 형태의 노이즈 차단막들'이라 함)이 로직 회로 블록(210)을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 노이즈 차단 구조(220)는 수평면 상에서 사각의 띠 형상에서 모서리 부분이 개방된 형상으로 배치된 복수의 직선 형태의 노이즈 차단막들을 포함하는 제 1 차단 구조물(220a), 및 제 1 차단 구조물(220a)의 개방된 부분에 미로처럼 여러 겹으로 배치된 복수의 직선 형태의 노이즈 차단막들을 포함하는 2차 차단 구조물(220b)을 포함할 수 있다. 이러한 노이즈 차단 구조(220)에 대해서는 보다 상세하게 후술된다.
패드 영역(300)은 이미지 센싱 장치와 외부 기기를 연결하는 복수의 패드들(310)을 포함할 수 있다. 패드들(310)은 반도체 기판(110)을 관통하는 관통홀(320)을 통해 반도체 기판(110)의 전면부에 형성된 금속 배선과 연결될 수 있다.
도 3은 도 1에서 로직 영역(200)에 형성되는 노이즈 차단 구조(220)의 평면 상의 모습을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 노이즈 차단 구조(220)는 제 1 차단 구조물(220a: 220a1 ∼ 220a4) 및 제 2 차단 구조물(220b: 220b1 ∼ 220b4)을 포함할 수 있다.
제 1 차단 구조물(220a)은 복수의 직선 형태의 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4)을 포함할 수 있다. 제 1 차단 구조물(220a)은 복수의 직선 형태의 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4)이 일정 간격 이격되면서 로직 회로 블록{반도체 기판(110)에서 로직 회로들이 형성된 영역}(210)의 주위를 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 제 1 차단 구조물(220a)은 사각 띠 형상에서 꺾어진 모서리 부분이 제거되어 개방된 형태로 배치된 복수의 직선 형태의 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4)을 포함할 수 있다. 즉, 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4)은 X 방향 및 Y 방향으로 로직 회로 블록(210)의 양측에 배치되되, 서로 교차되지 않고 단부가 일정 간격 이격되게 배치될 수 있다.
이처럼, 제 1 차단 구조물(220a)은 전체적으로 연결된 하나의 노이즈 차단막이 로직 회로 블록(210)을 둘러싸는 구조가 아니라, 복수의 직선 형태의 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4)이 일정 간격 이격되면서 로직 회로 블록(210)을 둘러싸는 구조로 형성됨으로써, 제 1 차단 구조물(220a)에는 모서리 부분이 존재하지 않게 된다. 이러한 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4)은 수직 방향(Z 방향)으로는, 도 2에서와 같이, 반도체 기판(110)을 관통하는 형태로 형성될 수 있다. 즉, 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4)은 수평 방향(X 방향과 Y 방향)으로는 꺾어짐이 없는 직선 형태를 가지며 수직 방향(Z 방향)으로는 반도체 기판(110)을 관통하는 장벽 형태로 형성될 수 있다.
전체적으로 연결된 하나의 노이즈 차단막이 로직 회로 블록(210)을 둘러싸는 형태로 형성되면, 도 4의 (a)에서와 같이, 노이즈 차단막에 꺾어지는 모서리 부분이 존재하게 된다. 그런데, 반도체 기판을 관통되게 식각하여 노이즈 차단막을 형성하는 경우, 꺾어지는 부분(모서리 부분)은, 도 4의 (b)에서와 같이, 반도체 기판이 제대로 관통되지 않을 가능성이 매우 높다. 그러한 경우, 모서리 부분에서는 노이즈 차단막이 정상적으로 형성되지 않게 됨으로써, 그 모서리 부분을 통해 노이즈가 외부로 빠져나갈 수 있게 된다.
따라서, 본 실시예에서는 직선 형태의 노이즈 차단막들로만 노이즈 차단 구조(220)를 형성한다. 이를 위해, 본 실시예에서는 사각 띠 형상에서 모서리 부분이 개방(제거)된 형태로 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4)이 로직 회로 블록(210)의 주위를 둘러싸는 제 1 차단 구조물(220a)을 형성하고, 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4) 사이의 개방된 공간들을 감싸는 형태로 제 2 차단 구조물(220b)을 형성한다. 즉, 제 1 차단 구조물(220a)만을 형성하는 경우, 개방된 부분을 통해 노이즈가 유출될 수 있으므로, 그 개방된 부분에 노이즈의 유출을 차단하기 위한 제 2 차단 구조물(220b)을 추가적으로 형성한다.
이러한 제 2 차단 구조물(220b)은 복수의 직선 형태의 노이즈 차단막들(220b1 ∼ 220b4)을 포함할 수 있다. 직선 형태의 노이즈 차단막들(220b1 ∼ 220b4)도 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4)과 같이, 수평 방향으로는 꺾어진 모서리 부분이 없는 직선 형태로 연장되며 수직 방향으로는 반도체 기판(110)을 관통하도록 연장되는 장벽 형태로 형성될 수 있다.
제 2 차단 구조물(220b)은, 수평면 상에서 볼 때, 직선 형태의 노이즈 차단막들(220b1 ∼ 220b4)이 미로처럼 여러 겹으로 배치되는 구조로 형성될 수 있다. 즉, 미로 구조의 제 2 차단 구조물(220b)이 제 1 차단 구조물(220a)의 개방된 공간을 감싸는 형태로 형성됨으로써, 제 1 차단 구조물(220a)의 개방된 부분을 통해 유출된 노이즈는 곧바로 외부로 빠져 나가지 못하고 노이즈 차단막들(220b1 ∼ 220b4)에 연속적으로 부딪혀 로직 회로 블록(210)으로 되돌아가게 된다. 제 2 차단 구조물(220b)은 제 1 차단 구조물(220a)의 개방된 부분을 커버할 수만 있으면 되므로, 직선 형태의 노이즈 차단막들(220b1 ∼ 220b4)은 직선 형태의 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4) 보다 평면 상의 길이가 짧게 형성될 수 있다.
제 1 차단 구조물(220a)과 제 2 차단 구조물(220b)은 반도체 기판(110)의P웰 영역(PWR) 내에 형성되며, 제 2 차단 구조물(220b)이 형성된 P웰 영역(PWR)의 외곽에는 N웰 영역(NWR)이 형성된다. 즉, 제 2 차단 구조물(220b)이 형성된 P웰 영역(PWR)의 외곽을 N웰 영역(NWR)이 감싸는 구조가 되도록 할 수 있다. 이러한 웰 영역의 배치 구조에 의해, (+) 성분의 노이즈는 P웰 영역(PWR)에서 재결합되어 소멸되며, 혹시라도 제 2 차단 구조물(220b)을 빠져나가는 일부 (-) 성분의 노이즈들은 N웰 영역(NWR)에서 재결합되어 소멸될 수 있다.
상술한 실시예에서는 제 1 차단 구조물(220a)이 사각 띠 형상에서 모서리 부분이 개방된 형태로 배치되는 경우를 예시적으로 도시하고 있으나, 로직 회로 블록의 배치 형태에 따라 다양한 형태로 배치될 수 있다. 즉, 제 1 차단 구조물(220a)은 다각형의 띠 형상에서 모서리 부분이 제거된 형태로 배치될 수 있다.
도 5 내지 도 10은 도 1 및 도 2의 노이즈 차단 구조를 형성하는 과정을 설명하기 위한 공정 단면도들이다.
도 5를 참조하면, 픽셀 영역(100)의 반도체 기판(410) 내에 광전 변환 소자들(412)이 형성될 수 있다. 광전 변환 소자들(412)은 N형 불순물영역과 P형 불순물영역을 포함하는 포토다이오드일 수 있으며, 불순물 이온주입공정을 통해 형성될 수 있다.
다음에, 반도체 기판(110)의 전면부(frontside)에서, 픽셀 영역(100)에는 광전 변환 소자들(412)에 의해 광전 변환된 전기적 신호를 리드아웃하고 단위 픽셀들을 제어하기 위한 픽셀 트랜지스터들(414a)이 형성되고, 로직 영역(200)에는 픽셀 영역(100)에서 리드아웃된 신호를 영상처리하기 위한 로직 회로의 로직 트랜지스들(414b)이 형성될 수 있다.
이어서, 픽셀 트랜지스터들(414a)과 로직 트랜지스터들(414b)의 상부에는 층간 절연막들(416) 및 금속 배선들(418)이 형성될 수 있다. 이때, 패드 영역(300)에는 패드와 연결될 금속 배선(418P)이 형성될 수 있으며, 금속 배선(418P)은 메탈 1 레이어(M1)에 형성될 수 있다.
다음에, 반도체 기판(410)의 후면부(backside) 상에 소자분리영역을 정의하는 마스크 패턴(미도시)을 형성한 후 마스크 패턴을 식각 마스크로 반도체 기판(410)을 식각하여 소자분리용 트렌치(미도시)를 형성한다. 이어서, 소자분리용 트렌치를 포함하는 반도체 기판(410)의 후면부 상에 반사방지막(420)을 형성한 후 소자분리용 트렌치 내에 소자분리용 절연물질을 매립하여 소자분리막(422)을 형성한다.
다음에 도 6을 참조하면, 로직 영역(200)에서 노이즈 차단 구조(220)의 노이즈 차단막들이 형성될 영역들 및 패드 영역(300)에서 패드가 형성될 영역들의 반도체 기판(410)이 관통되도록, 반사방지막(420) 및 반도체 기판(410)을 식각하여 관통홀들(424, 426)을 형성한다.
예컨대, 도 1에서의 패드(310)가 형성될 영역 및 도 3에서의 직선 형태의 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4, 220b1 ∼ 220b4)이 형성될 영역을 정의하는 마스크 패턴(미도시)을 반도체 기판(410)의 후면부 상에 형성한 후, 그 마스크 패턴을 식각 마스크로 해당 영역의 반사방지막(420) 및 반도체 기판(410)을 식각하여 관통홀들(424, 426)을 동시에 형성한다. 즉, 직선 형태의 노이즈 차단막들(220a1 ∼ 220a4, 220b1 ∼ 220b4)을 형성하기 위한 관통홀들(424)은 패드 형성을 위한 관통홀(426)을 형성시 함께 형성될 수 있다.
다음에 도 7을 참조하면, 도 6의 결과물 상에 절연막(428)을 형성한다. 예컨대, 관통홀들(424, 426)의 내측면, 관통홀들(424, 426)에 의해 노출된 층간절연막(416)의 상부면, 반사방지막(420)의 상부면 및 소자분리막(422)의 상부면 상에 절연막(428)을 형성한다. 이러한 절연막(428)은 산화막(428)을 포함할 수 있으며, 픽셀 영역(100)의 상부를 평탄화하기 위한 목적으로 형성될 수 있다.
이어서, 관통홀(426)에 의해 노출된 층간절연막(416)을 식각하여 금속 배선(418P)을 노출시키는 트렌치(430)를 형성한다.
다음에 도 8을 참조하면, 도 7의 결과물 상에 금속막(예컨대, 텅스텐막)(432)을 형성한다. 예컨대, 산화막(428)의 상부 및 트렌치(430)의 내부면(측면 및 바닥면)에 금속막(432)이 형성될 수 있다. 이러한 금속막(432)은 텅스텐(W)을 포함할 수 있으며, 접지(ground)될 수 있다.
도 8에서는 금속막(432)이 관통홀(424)의 내부면(측면 및 바닥면)에만 형성되는 모습을 보여주고 있으나, 관통홀(424)이 금속막(432)에 의해 완전히 매립되도록 할 수도 있다. 또는 관통홀(424)의 폭이 좁은 경우, 관통홀(424)의 내부로 금속막(432)이 유입되지 못하고 관통홀(424)의 상부가 금속막(432)에 의해 막힘으로써 관통홀(424) 내에 에어갭 만이 형성될 수도 있다.
이어서, 패드 영역(300)의 금속막(432) 상부에 패드용 금속막을 형성한 후 이를 패터닝하여 패드(434)를 형성한다.
다음에 도 9를 참조하면, 픽셀 영역(100)의 금속막(432)을 패터닝하여 단위 픽셀들 간의 크로스 토크(crosstalk)를 방지하기 위한 그리드 구조물(436)을 형성한다.
금속막(432)은 로직 영역(200)과 패드 영역(300)에서는 패터닝되지 않고 해당 영역(200, 300)을 전체적으로 덮도록 형성됨으로써 해당 영역(200, 300)으로 광이 유입되는 것을 차단하는 차광막으로서의 역할을 수행할 수 있다.
이러한 그리드 구조물(436)은 단위 픽셀별 컬러 필터들 사이에 위치할 수 있다.
다음에 도 10을 참조하면, 픽셀 영역(100)의 산화막(428) 및 그리그 구조물(436) 상부에 컬러 필터층(440)을 형성하고, 컬러 필터층(440) 상부에 마이크로 렌즈들(442)을 형성한다.
이때, 금속막(430)이 형성된 관통홀(424)의 폭이 좁아 관통홀(424)의 상부에 컬러 필터층(440)이 형성될 때, 컬러 필터용 레지스트 물질이 관통홀(424)의 내부에 유입되지 못하고 관통홀(424)의 상부를 막음으로써 관통홀(424) 내에 에어갭이 형성될 수 있다. 즉, 상술한 도 8의 과정에서 관통홀(424)의 상부가 금속막(432)에 의해 덮혀지지 않더라도 컬러 필터층(440) 형성 공정시 관통홀(424)의 상부가 레지스트 물질에 의해 덮혀져 관통홀(424) 내에 에어갭이 형성될 수 있다. 이에 따라, 노이즈 차단막들은 금속막과 에어갭이 적층된 구조로 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따른 노이즈 차단 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 실시예에서는 제 2 차단 구조물의 배치 구조가 도 3의 제 2 차단 구조물(220b)과 상이하다.
상술한 도 3의 제 2 차단 구조물 및 도 11의 제 2 차단 구조물의 배치 구조는 예시적 구조에 불과할 뿐이며, 제 2 차단 구조물의 노이즈 차단막들은 제 1 차단 구조물(220a)의 개방된 부분을 통해 노이즈가 외부로 빠져 나가는지 못하게 할 수 있는 다양한 형태로 배치될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 픽셀 영역
110 : 반도체 기판
112 : 소자 분리막
114 : 광전 변환 소자
122 : 픽셀 트랜지스터
124 : 층간 절연막
126 : 금속 배선
132 : 컬러 필터층
136 : 그리드 구조물
134 : 마이크로 렌즈들
200 : 로직 영역
210 : 로직 회로 블록
220: 노이즈 차단 구조
220a : 제 1 차단 구조물
220b : 제 2 차단 구조물
222 : 금속막
224 : 에어갭
300 : 패드 영역
310 : 패드

Claims (22)

  1. 복수의 이미지 픽셀들 및 상기 이미지 픽셀들로부터 리드아웃 된 신호를 처리하는 로직 회로 블록이 형성되는 반도체 기판; 및
    상기 반도체 기판 내에 위치하며, 상기 반도체 기판에서 상기 로직 회로 블록이 형성된 영역을 둘러싸는 노이즈 차단 구조를 포함하되,
    상기 노이즈 차단 구조는
    수평 방향으로는 꺾어짐이 없는 직선 형태로 연장되며 수직 방향으로는 상기 반도체 기판을 관통하도록 연장되는 장벽 형태를 갖는 복수의 노이즈 차단막들을 포함하는 이미지 센싱 장치.
  2. ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 1에 있어서, 상기 복수의 노이즈 차단막들은
    수평면 상에서, 단부들이 일정 간격으로 이격되면서 상기 로직 회로 블록이 위치하는 반도체 기판 영역을 둘러싸도록 배치되는 복수의 제 1 노이즈 차단막들; 및
    수평면 상에서, 상기 제 1 노이즈 차단막들과 이격되며, 상기 단부들 사이의 영역을 감싸도록 상기 제 1 노이즈 차단막들의 외곽에 배치되는 복수의 제 2 노이즈 차단막들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 2에 있어서, 상기 제 1 노이즈 차단막들은
    수평면 상에서, 다각형의 띠 형상에서 모서리 부분이 제거되어 상기 모서리 부분이 개방된 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 3에 있어서, 상기 제 2 노이즈 차단막들은
    복수의 차단막들이 서로 이격되면서 여러 겹으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 1에 있어서, 상기 노이즈 차단막들은
    금속막과 에어갭 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 1에 있어서, 상기 노이즈 차단막들은
    P웰 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 6에 있어서,
    상기 노이즈 차단막들이 형성된 P웰 영역의 외곽을 감싸는 N웰 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 1에 있어서, 상기 로직 회로 블록은
    상기 이미지 픽셀들로부터 리드아웃 된 신호를 처리하며 상기 반도체 기판의 하부에 형성되는 로직 회로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  9. 복수의 이미지 픽셀들이 형성되는 픽셀 영역 및 상기 이미지 픽셀들로부터 리드아웃 된 신호를 처리하는 적어도 하나의 로직 회로 블록이 형성되는 로직 영역을 포함하는 반도체 기판; 및
    상기 반도체 기판 중 상기 로직 영역이 위치하는 영역 내에 위치하는 노이즈 차단 구조를 포함하되,
    상기 노이즈 차단 구조는
    수평면 상에서는 꺾어짐이 없는 직선 형태로 연장되고 수직면 상에서는 장벽 형태로 연장되는 복수의 제 1 노이즈 차단막들이 일정 간격으로 이격되면서 상기 로직 회로 블록에 대응되는 반도체 기판 영역을 둘러싸도록 배치되는 제 1 차단 구조물; 및
    수평면 상에서는 꺾어짐이 없는 직선 형태로 연장되고 수직면 상에서는 장벽 형태로 연장되는 복수의 제 2 노이즈 차단막들이 상기 제 1 노이즈 차단막들 사이의 영역을 감싸도록 배치되는 제 2 차단 구조물을 포함하는 이미지 센싱 장치.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 9에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 노이즈 차단막들은
    수직 방향으로는 상기 반도체 기판을 관통하도록 연장되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 9에 있어서, 상기 제 1 차단 구조물은
    수평면 상에서, 다각형의 띠 형상에서 모서리 부분이 제거되어 상기 모서리 부분이 개방된 형태로 상기 제 1 노이즈 차단막들이 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 11에 있어서, 상기 제 2 차단 구조물은
    상기 제 2 노이즈 차단막들이 상기 모서리 부분의 외곽에서 서로 이격되면서 여러 겹으로 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 9에 있어서, 상기 제 1 및 제 2 노이즈 차단막들은
    금속막과 에어갭 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  14. ◈청구항 14은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 13에 있어서, 상기 금속막은
    상기 픽셀 영역의 그리드 구조물 및 상기 로직 영역의 차광막과 동일한 물질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  15. ◈청구항 15은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 9에 있어서, 상기 제 1 차단 구조물 및 상기 제 2 차단 구조물은
    P웰 영역에 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  16. ◈청구항 16은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 15에 있어서,
    상기 제 2 차단 구조물이 형성된 P웰 영역의 외곽을 감싸는 N웰 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 9에 있어서, 상기 적어도 하나의 로직 회로 블록은
    상기 이미지 픽셀들로부터 리드아웃 된 신호를 처리하며 상기 반도체 기판의 하부에 형성되는 로직 회로들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  18. 복수의 이미지 픽셀들이 형성된 픽셀 영역; 및
    상기 픽셀 영역의 외곽에 위치하는 로직 영역을 포함하며,
    상기 로직 영역은
    상기 이미지 픽셀들로부터 리드아웃 된 신호를 처리하는 로직 회로들이 형성된 로직 회로 블록; 및
    수평면 상으로 꺾어짐이 없이 직선 형태로 연장되는 복수의 노이즈 차단막들이 상기 로직 회로 블록을 둘러싸는 노이즈 차단 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치.
  19. 삭제
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 18에 있어서, 상기 복수의 노이즈 차단막들은
    상기 로직 회로 블록의 각 변에 인접하게 배치되되, 서로 접하지 않도록 배치되는 복수의 제 1 노이즈 차단막들; 및
    인접한 두 개의 제 1 노이즈 차단막들 사이에 배치되어, 상기 로직 회로 블록에서 발생된 노이즈가 상기 제 1 노이즈 차단막들 사이의 이격된 공간을 통해 유출되는 것을 차단하는 복수의 제 2 노이즈 차단막들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  21. ◈청구항 21은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 20에 있어서, 상기 제 2 노이즈 차단막들은
    수평면 상으로 상기 제 1 노이즈 차단막들 보다 짧은 길이의 노이즈 차단막들이 이격되면서 서로 겹쳐지게 배치되는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
  22. ◈청구항 22은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    청구항 18에 있어서, 상기 로직 회로 블록은
    상기 로직 회로가 반도체 기판의 하부에 형성되는 구조를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센싱 장치.
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