KR20060077129A - Image sensor with enhanced optical sensitivity - Google Patents

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KR20060077129A
KR20060077129A KR1020040115925A KR20040115925A KR20060077129A KR 20060077129 A KR20060077129 A KR 20060077129A KR 1020040115925 A KR1020040115925 A KR 1020040115925A KR 20040115925 A KR20040115925 A KR 20040115925A KR 20060077129 A KR20060077129 A KR 20060077129A
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KR
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photodiode
image sensor
microlens
light
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KR1020040115925A
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정오진
이세영
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매그나칩 반도체 유한회사
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Abstract

본 발명은 이미지센서의 다층 메탈라인 및 그 사이의 절연막을 포함하는 구조적인 문제로 인한 광 감도 저하를 방지하고, 광 감도를 향상시킬 수 있는 이미지센서를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 기판에 제공된 포토다이오드; 상기 포토다이오드와 오버랩되도록 상부에 배치된 마이크로렌즈; 및 상기 마이크로렌즈로부터 상기 포토다이오드로 이어지는 광 통로의 주위에 배치된 반사 벽을 포함하는 이미지센서를 제공한다.The present invention is to provide an image sensor that can prevent a decrease in light sensitivity due to a structural problem including a multilayer metal line of the image sensor and an insulating film therebetween, and to improve the light sensitivity. A photodiode provided on the substrate; A microlens disposed above the photodiode so as to overlap the photodiode; And a reflective wall disposed around the light passage leading from the microlens to the photodiode.

또한, 본 발명은, 기판에 제공된 포토다이오드; 상기 포토다이오드 상부에 배치되며 복수의 비아 콘택을 통해 상호 연결된 복수의 메탈라인; 및 상기 포토다이오드와 오버랩되도록 상기 복수의 메탈라인 상부에 배치된 마이크로렌즈를 구비하며, 상기 복수의 비아 콘택은 상기 마이크로렌즈로부터 상기 포토다이오드로 이어지는 광 통로의 주위에 반사 벽을 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서를 제공한다.
The present invention also provides a photodiode provided on a substrate; A plurality of metal lines disposed on the photodiode and interconnected through a plurality of via contacts; And a microlens disposed on the plurality of metal lines so as to overlap the photodiode, wherein the plurality of via contacts form a reflective wall around a light path leading from the microlens to the photodiode. Provide an image sensor.

반사 벽, 비아 콘택, 메탈라인, 이미지센서, 광 통로.Reflective walls, via contacts, metal lines, image sensors, light paths.

Description

광 감도가 향상된 이미지센서{IMAGE SENSOR WITH ENHANCED OPTICAL SENSITIVITY} Image sensor with improved light sensitivity {IMAGE SENSOR WITH ENHANCED OPTICAL SENSITIVITY}             

도 1은 종래의 이미지센서를 개략적으로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing a conventional image sensor.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지센서를 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view showing a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사 벽을 갖는 이미지센서를 개략적으로 도시한 도면.3 schematically illustrates an image sensor with a reflective wall according to another embodiment of the invention.

도 4는 도 3의 구조를 갖는 반사 벽으로부터 빛이 반사되어 포토다이오드로 입사되는 것을 도시한 도면.
4 is a view illustrating that light is reflected from a reflective wall having the structure of FIG. 3 and incident to a photodiode;

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings

SUB : 기판 Fox : 필드 산화막SUB: Substrate Fox: Field Oxide

PMD : 메탈라인 형성 전 절연막 M1 ∼ M4 : 메탈라인PMD: Insulation film before metal line formation M1 to M4: Metal line

IMD1 ∼ IMD3 : 메탈라인 간 절연막 PL : 보호막IMD1 to IMD3: Insulation between metal lines PL: Protective film

OCL : 오버코팅 레이어 V1 ∼ V4 : 비아 콘택OCL: Overcoat Layers V1 to V4: Via Contacts

CFA : 칼라필터 어레이 ML : 마이크로렌즈CFA: Color Filter Array ML: Micro Lens

PSL : 보호막PSL: Shield

본 발명은 이미지센서에 관한 것으로 특히, 광 감도가 향상된 이미지센서에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor, and more particularly, to an image sensor having improved light sensitivity.

CMOS 이미지센서는 현재 모바일 폰(Mobile phone), PC(Personal Computer)용 카메라(Camera) 및 전자기기 등에서 광범위하게 사용되고 있는 디바이스(Device)이다. CMO 이미지센서는 기존에 이미지센서로 사용되던 CCD(Charge Coupled Device)에 비해 구동방식이 간편하며, 신호 처리 회로(Signal Processing Circuit)를 한 칩에 집적할 수 있어서 SOC(System On Chip)이 가능하므로 모듈의 소형화를 가능하게 한다. CMOS image sensors are devices widely used in mobile phones, cameras for personal computers (PCs), and electronic devices. CMO image sensor is simpler to drive than CCD (Charge Coupled Device) which is used as image sensor, and it is possible to integrate signal processing circuit into one chip so that SOC (System On Chip) is possible. Allows the module to be miniaturized.

또한, 기존에 셋-업(Set-up)된 CMOS 기술을 호환성 있게 사용할 수 있으므로 제조 단가를 낮출 수 있는 등 많은 장점을 가지고 있다. In addition, since the conventional set-up CMOS technology can be used interchangeably, it has many advantages, such as lowering the manufacturing cost.

도 1은 RGB 색상이 모두 나타나도록 배열된 CMOS 이미지센서의 단위화소를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing unit pixels of a CMOS image sensor arranged so that all RGB colors appear.

도 1을 참조하면, 고농도의 P형(P++) 영역과 에피층(P-epi)이 적층된 구조를 갖는 기판(SUB)에 국부적으로 필드 산화막(FOX)이 형성되어 있으며, 기판(SUB) 상에는 트랜스퍼 게이트(도시하지 않음)를 포함한 복수의 게이트전극이 형성되어 있으며, 예컨대, 트랜스퍼 게이트의 일측에 얼라인된 기판(SUB)의 표면 하부에 깊은 이온주입에 의한 N영 영역(도시하지 않음)과 기판(SUB)의 표면과 접하는 영역에 위 치한 P형 영역(도시하지 않음)으로 이루어진 포토다이오드(PD)가 형성되어 있다. 도면에 도시되지는 않았지만, 이 경우 트랜스퍼 게이트의 타측에 얼라인된 기판(SUB)의 표면 하부에 이온주입에 의한 고농도 N형(N+)의 플로팅 확산영역이 형성된다. Referring to FIG. 1, a field oxide film FOX is formed locally on a substrate SUB having a structure in which a high concentration of P-type (P ++) region and an epi layer (P-epi) are stacked, and on the substrate SUB. A plurality of gate electrodes including a transfer gate (not shown) are formed, for example, an N-zero region (not shown) by deep ion implantation under the surface of the substrate SUB aligned on one side of the transfer gate; A photodiode PD formed of a P-type region (not shown) is formed in a region in contact with the surface of the substrate SUB. Although not shown in the drawing, in this case, a highly concentrated N-type (N +) floating diffusion region is formed under the surface of the substrate SUB aligned on the other side of the transfer gate by ion implantation.

포토다이오드(PD) 및 트랜스퍼 게이트가 형성된 전면에 메탈라인 형성 전 절연막(Pre-Metal Dielectric; 이하 PMD라 함)이 형성되어 있으며, PMD 상에 제1메탈라인(M1)이 형성되어 있다. The pre-metal dielectric (hereinafter referred to as PMD) is formed on the entire surface of the photodiode PD and the transfer gate, and the first metal line M1 is formed on the PMD.

제1메탈라인(M1) 상에는 제1메탈라인 간 절연막(Inter-Metal Dielectric-1; 이하 IMD1이라 함)이 형성되어 있으며, IMD1 상에는 제2메탈라인(M2)이 형성되어 있다. 제2메탈라인(M2) 상에는 제2메탈라인 간 절연막(IMD2)이 형성되어 있으며, IMD2 상에는 제3메탈라인(M3)이 형성되어 있다. 제3메탈라인(M3) 상에는 제3메탈라인 간 절연막(IMD3)이 형성되어 있으며, IMD3 상에는 제4메탈라인(M4)이 형성되어 있다.An inter-metal dielectric (hereinafter, referred to as IMD1) is formed on the first metal line M1, and a second metal line M2 is formed on the IMD1. A second intermetallic insulating film IMD2 is formed on the second metal line M2, and a third metal line M3 is formed on the IMD2. The third intermetallic insulating film IMD3 is formed on the third metal line M3, and the fourth metalline M4 is formed on the IMD3.

제1 ∼ 제4메탈라인(M1 ∼ M4)은 전원라인 또는 신호라인과 단위화소 및 로직회로를 접속시키기 위한 것으로, 포토다이오드(PD) 이외의 영역에 빛이 입사하는 것을 방지하기 위한 쉴드의 역할을 동시에 한다.The first to fourth metal lines M1 to M4 are used to connect power lines, signal lines, unit pixels, and logic circuits, and serve as a shield to prevent light from being incident on a region other than the photodiode PD. At the same time.

아울러, 여기서는 제4메탈라인(M4)이 최종 메탈라인인 것으로 나타나 있으나, 이보다 제5 또는 제6 등 그 이상의 메탈라인을 포함하는 경우도 존재한다.In addition, although the fourth metal line M4 is shown as a final metal line, the fourth metal line M4 may include a fifth or sixth metal line or more.

제4메탈라인(M4) 상에는 하부 구조의 보호(Passivation)를 위한 보호막(Passivation Layer; 이하 PL이라 함)이 형성되어 있으며, PL 상에는 각 단위화소 별로 RGB 색상 구현을 위한 칼라필터 어레이(Color Filter Array; 이하 CFA라 함)가 형성되어 있다.A passivation layer (hereinafter referred to as PL) is formed on the fourth metal line M4, and a color filter array for implementing RGB color for each unit pixel is formed on the PL. (Hereinafter referred to as CFA).

여기서, PL은 통상 질화막/산화막의 2중 구조와 CFA 형성시 공정 마진 확보를 위한 평탄화막(오버코팅 레이어(Over Coating Layer); 이하 OCL이라 함)을 포함한다.Here, the PL generally includes a double structure of a nitride film / oxide film and a planarization film (over coating layer) (hereinafter referred to as OCL) for securing a process margin when forming CFA.

통상의 빛의 3원색인 R(Red)G(Green)B(Blue)를 사용하나, 이외에도 보색인 옐로우(Y; Yellow), 마젠타(Magenta; Mg), 시안(Cyan; Cy)을 사용할 수 있다.R (Red) G (Green) B (Blue), which is the three primary colors of ordinary light, is used. In addition, yellow, magenta (Mg), and cyan (Cy), which are complementary colors, may be used. .

CFA 상에는 마이크로렌즈 형성시 공정 마진 확보를 위한 평탄화막(이하 OCL이라 함)이 형성되어 있으며, OCL 상에는 마이크로렌즈(Micro-Lens; 이하 ML이라 함)가 형성되어 있다. A planarization film (hereinafter referred to as OCL) is formed on the CFA to secure process margins when forming the microlens, and a microlens (hereinafter referred to as ML) is formed on the OCL.

ML 상에는 ML이 긁히거나 파손되는 것을 방지하기 위한 보호막(이하 PSL이라 함)이 형성되어 있다. 입사된 빛은 마이크로렌즈(ML)에 의해 포커싱되어 포토다이오드(PD)로 입사한다. On the ML, a protective film (hereinafter referred to as PSL) is formed to prevent the ML from being scratched or broken. The incident light is focused by the microlens ML and enters the photodiode PD.

도 1에 도시된 바와 같은 CMOS 이미지센서를 제조하기 위해서는 PD를 형성시키고, 그 위에 필요한 메탈라인을 형성시킨 후 CFA를 형성시키고, CFA에 의해 발생된 단차를 OCL을 형성하여 제거한다. In order to manufacture a CMOS image sensor as shown in FIG. 1, a PD is formed, a required metal line is formed thereon, then a CFA is formed, and the step generated by the CFA is removed by forming an OCL.

ML 형성을 위해서 OCL 상에 ML 형성용 포토레지스트를 도포한 다음, 열공정을 통해 포토레지스트가 준 액체 상태가 되도록 한다. 이 때, 포토레지스트는 표면 장력에 의해 볼록한 형태의 ML을 형성하게 되며, ML 상에 PSL로 LTO(Low Temperature Oxide)막을 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition; 이하 CVD라 함) 방식으로 형성한다.The ML forming photoresist is applied onto the OCL to form the ML, and then the thermal process causes the photoresist to be in a semi-liquid state. At this time, the photoresist forms a convex ML by surface tension, and forms a low temperature oxide (LTO) film by chemical vapor deposition (CVD) on the ML using PSL.

도시된 바와 같이, 포토다이오드(PD)와 칼라필터 어레이(CFA) 사이에는 M1 ∼ M4의 메탈라인과 그 사이의 복수의 절연막(PMD, PL, IMD1 ∼ IMD3)을 포함하고 있다.As shown, a metal line of M1 to M4 and a plurality of insulating films PMD, PL, and IMD1 to IMD3 are included between the photodiode PD and the color filter array CFA.

이렇듯, 메탈라인의 수가 증가할 수록 ML로부터 포토다이오드(PD)로의 거리는 멀어지게 된다. 따라서, ML의 초점이 정확히 포토다이오드(PD)의 표면에 형성되지 않고 중간에 형성되거나 포토다이오드(PD)에서 벗어난 곳에 형성될 가능성이 높다. 도면부호 'X'는 ML로부터 입사된 빛이 포토다이오드(PD)까지 전달되지 않고 있는 것을 나타낸다.As such, as the number of metal lines increases, the distance from the ML to the photodiode PD increases. Therefore, it is highly likely that the focal point of the ML is not formed on the surface of the photodiode PD but is formed in the middle or out of the photodiode PD. Reference numeral 'X' indicates that light incident from the ML is not transmitted to the photodiode PD.

이러한 현상이 발생하면, 빛의 손실이 생겨 포토다이오드(PD)에서 생성하는 전류의 양이 감소하여 선명한 이미지를 얻을 수 없다.
When this phenomenon occurs, the loss of light occurs and the amount of current generated by the photodiode PD is reduced, so that a clear image cannot be obtained.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 이미지센서의 다층 메탈라인 및 그 사이의 절연막을 포함하는 구조적인 문제로 인한 광 감도 저하를 방지하고, 광 감도를 향상시킬 수 있는 이미지센서를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention proposed to solve the problems of the prior art, it is possible to prevent the optical sensitivity degradation due to the structural problems including the multilayer metal line of the image sensor and the insulating film therebetween, and can improve the optical sensitivity The purpose is to provide an image sensor.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판에 제공된 포토다이오드; 상기 포토다이오드와 오버랩되도록 상부에 배치된 마이크로렌즈; 및 상기 마이크로렌즈로부터 상기 포토다이오드로 이어지는 광 통로의 주위에 배치된 반사 벽을 포함하는 이미지센서를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, a photodiode provided on the substrate; A microlens disposed above the photodiode so as to overlap the photodiode; And a reflective wall disposed around the light passage leading from the microlens to the photodiode.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판에 제공된 포토다이오드; 상기 포토다이오드 상부에 배치되며 복수의 비아 콘택을 통해 상호 연결된 복수의 메탈라인; 및 상기 포토다이오드와 오버랩되도록 상기 복수의 메탈라인 상부에 배치된 마이크로렌즈를 구비하며, 상기 복수의 비아 콘택은 상기 마이크로렌즈로부터 상기 포토다이오드로 이어지는 광 통로의 주위에 반사 벽을 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서를 제공한다.
The present invention also provides a photodiode provided on a substrate; A plurality of metal lines disposed on the photodiode and interconnected through a plurality of via contacts; And a microlens disposed on the plurality of metal lines so as to overlap the photodiode, wherein the plurality of via contacts form a reflective wall around a light path leading from the microlens to the photodiode. Provide an image sensor.

마이크로렌즈로부터 입사된 빛이 포토다이오드에 도달하지 않고 다른 곳으로 입사되는 문제를 해결하기 위해 본 발명은 비아 콘택 및 메탈라인을 이용하여 빛이 투과되는 통로 주위로 메탈 재질의 반사 벽을 형성한다. In order to solve the problem that the light incident from the microlens does not reach the photodiode and enters another place, the present invention uses a via contact and a metal line to form a reflective wall made of metal around the passage through which the light is transmitted.

따라서, 마이크로렌즈를 통해 투입된 빛이 포토다이오드에 전달되지 못하고 방향이 틀어지더라도 메탈 반사 벽에서 반사되어 포토다이이오드로 전달할 수 있다.
Therefore, even if the light injected through the microlenses is not transmitted to the photodiode and the direction is changed, the light may be reflected from the metal reflective wall and transmitted to the photodiode.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.                     

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지센서를 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 CMOS 이미지센서는 기판(SUB)에 국부적으로 배치된 복수의 필드 산화막(이하 Fox라 함)과, Fox 사이의 기판(SUB)에 제공된 포토다이오드(PD)와, 기판(SUB) 상에 배치된 복수의 트랜지스터(도시하지 않음)와, 포토다이오드(PD) 상에 배치된 메탈라인 형성 전 절연막(이하 PMD라 함)과, PMD를 관통하여 트랜지스터의 소스/드레인 또는 게이트전극과 연결되는 비아 콘택(이하 V1이라 함)과, V1에 연결되는 제1메탈라인(이하 M1이라 함)과, M1 상에 배치된 제1메탈라인 간 절연막(이하 IMD1이라 함)과, IMD1을 관통하여 M1에 접속된 제2비아 콘택(이하 V2라 함)과, V2에 연결되는 제2메탈라인(이하 M2라 함)과, M2 상에 배치된 제2메탈라인 간 절연막(이하 IMD2라 함)과, IMD2를 관통하여 M2에 접속된 제3비아 콘택(이하 V3이라 함)과, V3에 연결되는 제3메탈라인(이하 M3이라 함)과, M3 상에 배치된 제3메탈라인 간 절연막(이하 IMD3이라 함)과, IMD3를 관통하여 M3에 접속된 제4비아 콘택(이하 V4라 함)과, V4에 연결되는 제4메탈라인(이하 M4이라 함)과, M4 상에 배치된 보호막(이하 PL이라 함)과, PL 상에 배치된 칼라필터 어레이(이하 CFA라 함)와, CFA 상에 배치된 OCL과, OCL 상에 포토다이오드(PD)와 오버랩되도록 배치된 마이크로렌즈(이하 ML이라 함)와, ML이 긁히거나 파손되는 것을 방지하기 위해 ML상에 배치된 보호막(이하 PSL이라 함)을 포함한다.Referring to FIG. 2, the CMOS image sensor of the present invention includes a plurality of field oxide films (hereinafter referred to as Fox) disposed locally on a substrate SUB, a photodiode PD provided on a substrate SUB between Foxes, A plurality of transistors (not shown) disposed on the substrate SUB, an insulating film before forming metal lines (hereinafter referred to as PMD) disposed on the photodiode PD, a source / drain of the transistor through the PMD, or A via contact connected to the gate electrode (hereinafter referred to as V1), a first metal line connected to V1 (hereinafter referred to as M1), an interlayer insulating film (hereinafter referred to as IMD1) disposed on M1, A second via contact connected to M1 through IMD1 (hereinafter referred to as V2), a second metal line connected to V2 (hereinafter referred to as M2), and an insulating film between a second metal line disposed on M2 (hereinafter referred to as IMD2). A third via contact (hereinafter referred to as V3) connected to M2 through IMD2, and a third metalline (hereinafter referred to as V3) connected to V3. M3), a third intermetallic insulating film (hereinafter referred to as IMD3) disposed on M3, a fourth via contact (hereinafter referred to as V4) connected to M3 through IMD3, and a second connected to V4. 4 metal line (hereinafter referred to as M4), a protective film (hereinafter referred to as PL) disposed on M4, a color filter array (hereinafter referred to as CFA) arranged on the PL, an OCL arranged on the CFA, and an OCL A microlens (hereinafter referred to as ML) disposed to overlap with the photodiode PD on it, and a protective film (hereinafter referred to as PSL) disposed on the ML to prevent the ML from being scratched or broken.

여기서, 트랜지스터는 리셋 트랜지스터와 드라이브 트랜지스터와 셀렉트 트랜지스터 등을 포함하며, 4개의 트랜지스터를 포함하는 구조일 경우에는 트랜스퍼 트랜지스터를 더 포함할 것이다. Here, the transistor includes a reset transistor, a drive transistor, a select transistor, and the like, and in the case of a structure including four transistors, the transistor may further include a transfer transistor.                     

V1 ∼ V4는 ML로부터 PD로 이어지는 광 통로 주위에서 메탈 재질의 반사 벽을 이루고 있다. V1 ∼ V4의 재질로 사용되는 메탈은 W, Ti, TiN 또는 Al 등을 포함한다.V1 to V4 form a reflective wall of metal around the light path from ML to PD. The metal used as the material of V1 to V4 includes W, Ti, TiN, or Al.

여기서는 M4가 최종 메탈라인인 것으로 나타나 있으나, 제7 또는 제8 등 그 이상의 메탈라인을 포함하는 경우도 존재한다.Although M4 is shown as the final metal line here, there are also cases in which more metal lines such as the seventh or eighth are included.

통상의 빛의 3원색인 R(Red)G(Green)B(Blue)를 사용하나, 이외에도 보색인 옐로우(Y; Yellow), 마젠타(Magenta; Mg), 시안(Cyan; Cy)을 사용할 수 있다.R (Red) G (Green) B (Blue), which is the three primary colors of ordinary light, is used. In addition, yellow, magenta (Mg), and cyan (Cy), which are complementary colors, may be used. .

여기서, 기판(SUB)은 고농도의 P형(P++) 영역과 에피층(P-epi)이 적층된 구조를 가지며, 포토다이오드(PD)는 기판(SUB)의 표면 하부에 깊은 이온주입에 의한 N영 영역(도시하지 않음)과 기판(SUB)의 표면과 접하는 영역에 위치한 P형 영역(도시하지 않음)으로 이루어진다.Here, the substrate SUB has a structure in which a high concentration P-type (P ++) region and an epi layer (P-epi) are stacked, and the photodiode PD is formed by deep ion implantation under the surface of the substrate SUB. It consists of a zero area (not shown) and a P-type area (not shown) located in an area in contact with the surface of the substrate SUB.

상기한 구조를 통해 본 발명은 ML로부터 입사된 빛이 PD 까지 전달되기 전에 PD가 아닌 다른 곳으로 입사되는 문제점을 해결한다.Through the above structure, the present invention solves the problem that light incident from the ML is incident to a place other than the PD before being transmitted to the PD.

V1 ∼ V4 및 M1 ∼ M4의 형성시 빛이 투과되는 통로 주위로 V1 ∼ V4로 이루어지는 반사 벽을 이루도록 한다. 즉, 비아 형성 단계에서 PD 주위로 트렌치를 형성한 후, 비아 콘택 형성 공정을 진행함으로써, 트렌치에 채워진 메탈 즉, V1 ∼ V4이 PD 주위를 감싸게 된다. When forming V1-V4 and M1-M4, a reflective wall of V1-V4 is formed around the passage through which light is transmitted. That is, after the trench is formed around the PD in the via forming step, the via contact forming process is performed, so that the metal filled in the trench, that is, V1 to V4, surrounds the PD.

비아 콘택 형성 후 메탈라인을 형성할 때도 PD 주위로 형성된 비아 트렌치를 따라 메탈라인용 메탈로 반사용 울타리를 형성한다. 이 때, 비아 트렌치와 메탈 재질의 울타리의 정렬은 울타리가 약간 더 PD 안쪽으로 들어오게 하는 것이 바람직하 다.When the metal line is formed after the via contact is formed, the reflective fence is formed of the metal for the metal line along the via trench formed around the PD. At this time, the alignment of the via trench with the metal fence is preferable to allow the fence to enter the PD slightly further.

즉, 도 2의 우측에 도시된 바와 같이, 다음 층에 형성되는 비아 트렌치 또한 하부의 울타리 보다 PD 내부 쪽으로 위치하도록 오정렬(Mis-alignment)을 유도한다. That is, as shown in the right side of Figure 2, the via trench formed in the next layer also induces misalignment (Mis-alignment) to be located inside the PD rather than the lower fence.

이와 같은 방법을 반복적으로 실시하여 V1 ∼ V4 및 M1 ∼ M4로 이루어진 메탈 재질의 반사 벽(울타리)을 PD 주위에 형성하게 된다.This method is repeatedly carried out to form a reflective wall (fence) made of metal consisting of V1 to V4 and M1 to M4 around the PD.

상부층으로 갈수록 비아 트렌치나 울타리의 정렬을 하부의 PD가 차지하는 영역 쪽으로 치우치게 하는 이류는 메탈 반사 벽에 의해 반사된 빛이 하부의 PD 쪽으로 향할 수 있도록 하기 위해서이다. The advection that shifts the via trench or fence alignment towards the area occupied by the lower PD toward the upper layer is such that the light reflected by the metal reflective wall can be directed towards the lower PD.

만약, 하부의 울타리나 비아 트렌치가 상부 보다 더 PD 쪽으로 들어간 형태로 정렬된다면, 이 부분에 빛이 닿을 경우 밖으로 반사되어 PD 표면에 도달할 수 없게 된다. 따라서, 상부로 갈수록 반사 벽의 폭이 좁도록 하면, 여러 가지 이유로 방향이 어긋난 입사 광이 메탈 반사 벽에 의해 반사되어 PD에 도달하게 되므로 우수한 품질의 이미지를 얻을 수 있다.If the lower fences or via trenches are aligned to the PD side more than the upper side, if the light hits this part, they will be reflected out and cannot reach the PD surface. Therefore, when the width of the reflective wall is narrowed toward the upper side, incident light having a different direction is reflected by the metal reflective wall and reaches the PD for various reasons, so that an image of excellent quality can be obtained.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 반사 벽을 갖는 이미지센서를 개략적으로 도시한 도면이다.3 is a schematic view of an image sensor having a reflective wall according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 하부에 PD가 배치되어 있고, 그 상부에 M1 ∼ M4의 메탈라인이 적층 구조를 이루고 있다. M1 ∼ M4는 비아 콘택(V)을 통해 상 하부간에 상호 연결되어 있으며, 비아 콘택(V)은 ML(도시하지 않음)로부터 PD로 이어지는 광 통로의 주위에서 반사 벽을 이루고 있다. Referring to FIG. 3, PD is disposed at a lower portion, and metal lines of M1 to M4 are stacked on the upper portion. M1 to M4 are interconnected between the upper and lower portions through the via contact V, and the via contact V forms a reflective wall around the light path from the ML (not shown) to the PD.                     

이 때, 비아 콘택(V) 자체가 반사 벽을 이룰 수도 있고, 비아 콘택(V)과 같이 추가로 삽입된 메탈 패턴이 반사 벽을 이룰 수도 있다.In this case, the via contact V itself may form a reflective wall, and a metal pattern additionally inserted such as the via contact V may form a reflective wall.

도 4는 도 3의 구조를 갖는 반사 벽으로부터 빛이 반사되어 포토다이오드로 입사되는 것을 도시한 도면이다.FIG. 4 is a diagram illustrating that light is reflected from a reflective wall having the structure of FIG. 3 and incident to a photodiode.

이렇듯, 메탈을 이용하여 광 경로의 주위에서 반사 벽을 형성함으로써, 포토다이오드의 집광 효율을 높일 수 있다.
As such, by forming a reflective wall around the optical path using the metal, the light collecting efficiency of the photodiode can be increased.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

예컨대, 상기한 본 발명의 실시예에서는 CMOS 이미지센서를 그 예로 하였으나, 이외에도 수광부와 마이크로렌즈를 갖는 모든 이미지센서에도 적용이 가능하다.
For example, in the above-described embodiment of the present invention, the CMOS image sensor is taken as an example, but it is also applicable to all image sensors having the light receiving unit and the microlens.

상술한 본 발명은, 광 통로에 배치된 반사 벽을 통해 손실 가능성이 높은 빛을 포토다이오드로 입사시켜 광 감도를 높일 수 있어, 이미지센서의 화질을 개선시키는 효과가 있다.According to the present invention described above, light having a high probability of loss can be incident on the photodiode through the reflective wall disposed in the light path to increase the light sensitivity, thereby improving the image quality of the image sensor.

Claims (6)

기판에 제공된 포토다이오드;A photodiode provided on the substrate; 상기 포토다이오드와 오버랩되도록 상부에 배치된 마이크로렌즈; 및A microlens disposed above the photodiode so as to overlap the photodiode; And 상기 마이크로렌즈로부터 상기 포토다이오드로 이어지는 광 통로의 주위에 배치된 반사 벽Reflective wall disposed around the light path leading from the microlens to the photodiode 을 포함하는 이미지센서.Image sensor comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반사 벽은 상부로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형상인 것을 특징으로 하는 이미지센서.The reflecting wall is an image sensor, characterized in that the width becomes narrower toward the top. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 반사 벽은 메탈 재질인 것을 특징으로 하는 이미지센서.The reflective wall is an image sensor, characterized in that the metal material. 기판에 제공된 포토다이오드;A photodiode provided on the substrate; 상기 포토다이오드 상부에 배치되며 복수의 비아 콘택을 통해 상호 연결된 복수의 메탈라인; 및 A plurality of metal lines disposed on the photodiode and interconnected through a plurality of via contacts; And 상기 포토다이오드와 오버랩되도록 상기 복수의 메탈라인 상부에 배치된 마이크로렌즈를 구비하며,A microlens disposed on the plurality of metal lines so as to overlap with the photodiode, 상기 복수의 비아 콘택은 상기 마이크로렌즈로부터 상기 포토다이오드로 이어지는 광 통로의 주위에 반사 벽을 이루는 것을 특징으로 하는 이미지센서.And the plurality of via contacts form a reflective wall around a light path leading from the microlens to the photodiode. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 반사 벽은 상부로 갈수록 그 폭이 좁아지는 형상인 것을 특징으로 하는 이미지센서.The reflecting wall is an image sensor, characterized in that the width becomes narrower toward the top. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,The method according to claim 4 or 5, 상기 비아 콘택은 Ti, TiN, W 또는 Al 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.The via contact includes any one of Ti, TiN, W or Al.
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