KR20120089548A - 상이한 파장을 균일하게 수광하기 위한 차등 높이 실리콘을 포함하는 이면 조사 센서 패키지 - Google Patents

상이한 파장을 균일하게 수광하기 위한 차등 높이 실리콘을 포함하는 이면 조사 센서 패키지 Download PDF

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Abstract

이면 조사용 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리 및 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 제조 방법을 제공한다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리는 앞면에 노출된 콘택 및 뒷면을 통해 상이한 파장의 광을 수광하도록 구성된 감광 소자를 구비하는 마이크로전자 소자를 포함한다. 반도체 영역은 제1 감광 소자와 뒷면 사이의 제1 두께와 제2 감광 소자와 뒷면 사이의 제2 두께를 가지며, 제1 감광 소자와 제2 감광 소자는 실질적으로 동일한 세기의 광을 수광한다. 반도체 영역 중의 하나 이상의 감광 소자에 인접한 공간을 적어도 실질적으로 충전하는 유전 영역을 제공한다. 유전 영역은 하나 이상의 광 도파로를 포함할 수 있다.

Description

상이한 파장을 균일하게 수광하기 위한 차등 높이 실리콘을 포함하는 이면 조사 센서 패키지{BSI IMAGE SENSOR PACKAGE WITH VARIABLE-HEIGHT SILICON FOR EVEN RECEPTION OF DIFFERENT WAVELENGTHS}
본 발명은 이면 조사(backside illuminated: 이하 간단히 "BSI"라고 함) 이미지 센서에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면, 본 발명은 상이한 파장의 광을 일정하게 수광하기 위한 BSI 이미지 센서의 형성에 관한 것이다.
관련 출원
본 출원은 2011년 2월 3일에 출원된 미국 가 출원 제61/439,107호에 대하여 우선권을 주장하며, 상기 문헌의 개시 내용을 본원에 참조에 의해 원용한다.
이미지 센서(image sensor)는 입사광(incident light)을 수광해서, 광의 세기 및 컬러 정보를 양호한 공간 해상도(spatial resolution)로 정확하게 기록하는 신호로 만드는 것이다. 전면 조사(front side illuminated: "FSI") 이미지 센서는 실리콘 칩 상에 광검출기(photodetector)를 구비하며, 실리콘 칩 위에는 많은 배선 층을 포함하는 회로 층이 형성되어 있다. FSI 이미지 센서에서, 광은 광검출기에 수광되기 전에 회로 층을 먼저 통과하여야 한다. 이러한 FSI 이미지 센서는 회로 층이 각 픽셀의 노출된 영역, 즉 개구를 제한할 수 있다고 하는 한계가 있다. FSI 이미지 센서에서, 픽셀의 수를 늘리고 칩 사이즈를 줄이고자 하는 요구가 늘어남에 따라, 픽셀의 사이즈를 감축하면, 그에 따라 센서 영역 전체에 대한 픽셀 영역의 비율이 감소하게 된다. 따라서, 센서의 양자 효율(quantum efficiency)이 감소할 수 있다.
이러한 문제는 광이 칩의 뒤쪽으로부터 센서로 입사하도록 하여 회로 층을 거치지 않도록 하는 이면 조사 이미지 센서에 의해 어느 정도 해결된다. 그러나, 이면 조사(BSI) 이미지 센서에서는, 여전히 광이 칩의 이면과 광검출기 사이에 위치하는 실리콘을 통과하여야 한다. 이에 의해 특별한 과제가 제기될 수 있는데, 이에 대해서는 나중에 설명할 것이다. 이러한 기존 장치의 단점을 해결하는 데에 도움을 줄 수 있는 BSI 이미지 센서에 대해 추가로 개선이 가능하다.
반도체 칩의 물리적인 배치에서는 크기(size)가 중요한 고려 사항이다. 휴대형 전자 장치가 급격히 진보함에 따라, 반도체 칩의 보다 콤팩트한 물리적 배치를 위한 요구가 더욱 많아지고 있다. 예를 들어, 일반적으로 "스마트 폰"이라고 부르는 장치는 강력한 데이터 처리기, 메모리, 및 고해상도 디스플레이 및 관련 이미지 처리용 칩을 가진, 지피에스(GPS: global positioning system) 수신기, 전자 카메라 및 근거리 통신망 커넥션과 같은 보조 장치를 집적한 것이다. 이러한 장치는 포켓 크기의 장치에, 풀 해상도 비디오(full-resolution video), 내비게이션, 전자 금융 등의 엔터테인먼트와 풀 인터넷 접속(full internet connectivity)과 같은 성능을 제공할 수 있다. 복합의 휴대형 장치는 수많은 칩을 작은 공간에 포함시켜야 한다. 또한, 일부의 칩은 많은 입력 및 출력 접속, 통상적으로 "I/O"라 부르는 접속을 갖는다. 이들 I/O는 다른 칩의 I/O와 접속되어야 한다. 이러한 접속(interconnection)은 짧은 거리와 낮은 임피던스를 유지하여야 신호 전파 지연을 최소로 할 수 있다. 접속을 형성하는 구성요소는 마이크로전자 어셈블리의 크기를 크게 증가시키지 않아야 한다. 인터넷 검색 엔진에서 사용되는 것과 같은 데이터 서버와 같은 다른 애플리케이션에서도 유사한 요구가 있다. 예를 들어, 복합 칩들 사이에 짧고 낮은 임피던스를 갖는 접속을 제공하는 구조체는 검색 엔진의 대역폭을 증가시키고 전력 소비를 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는 내부에 다수의 감광 소자 상의 차등 두께를 갖는 반도체 영역을 구비하는 마이크로전자 소자를 포함할 수 있다. 실리콘의 두께를 다르게 함으로써, 감광 소자, 예를 들어 광다이오드가 상이한 파장의 광을 실질적으로 동일한 세기로 수광하도록 하여, 각각의 광다이오드에서의 실리콘에 의한 광의 흡광률을 파장이 상이한 광에 대해 균일하게 할 수 있다.
본 발명의 제1 관점은 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(microelectronic image sensor assembly)를 제공하는 것이다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리는, 앞면, 앞면에 노출된 콘택(contact), 앞면에 인접하는 제1 면과 앞면으로부터 이격된 뒷면을 갖는 반도체 영역(semiconductor region), 및 뒷면을 통해 제1 파장의 광 및 제1 파장의 광과 상이한 파장의 제2 파장의 광을 각각 수광하도록 구성된 제1 감광 소자(light sensing element) 및 제2 감광 소자를 포함하는 마이크로전자 소자(microelectronic element)를 포함한다. 반도체 영역은 제1 감광 소자와 뒷면 사이의 제1 두께, 및 제2 감광 소자와 뒷면 사이의, 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지며, 제1 파장의 광과 제2 파장의 광이 반도체 영역의 제1 두께 및 제2 두께를 통과하면서, 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자에 실질적으로 동일한 세기(intensity)의 광이 도달하도록 제1 두께와 제2 두께가 각각 선택된다. 마이크로전자 소자는 반도체 영역 내에서 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자 중의 하나 이상의 감광 소자 상의 공간을 적어도 실질적으로 충전(fill)하는 유전 영역(dielectric region)을 더 포함하며, 마이크로전자 소자는 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자 상에 실질적으로 평탄한 면(planar surface)을 가지며, 상기 실질적으로 평탄한 면에 유전 영역의 표면이 노출된다.
본 발명의 제1 관점에 따른 실시예에 의하면, 유전 영역은 상이한 파장을 갖는 제1 파장의 광 및 제2 파장의 광에 대하여 투광성을 가질 수 있다. 유전 영역은 1.8보다 큰 굴절률(refractive index)을 가질 수 있다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리는 반도체 영역의 뒷면 상에 반사방지 코팅(antireflective coating)을 더 포함할 수 있으며, 유전 영역은 반사방지 코팅 상에 위치할 수 있다. 반사방지 코팅의 면(surface)은 실질적으로 평탄한 면의 적어도 일부의 영역에 노출될 수 있다. 유전 영역의 표면은 반사방지 코팅의 노출된 면과 적어도 실질적으로 동일 평면이 될 수 있다. 유전 영역은 폴리머 유전 재료(polymeric dielectric material)를 포함할 수 있다. 제1 파장 및 제2 파장은 적색, 청색, 및 녹색으로 이루어진 그룹에서 선택된 상이한 컬러의 광에 대응할 수 있다. 유전 영역의 일부는 제1 감광 소자 상에 위치할 수 있으며, 유전 영역의 상기 제1 감광 소자 상에 위치하는 부분은 마이크로전자 소자의 실질적으로 평탄한 면에 노출될 수 있다. 반도체 영역의 상기 뒷면의 일부는 실질적으로 평탄한 면에 노출될 수 있으며, 유전 영역은 상기 실질적으로 평탄한 면에 노출된 뒷면의 일부와 적어도 실질적으로 동일 평면을 이룰 수 있다.
마이크로전자 이미지 센서 어셈블리는, 뒷면을 통해 제1 파장의 광 및 제2 파장의 광과 상이한 파장을 갖는 제3 파장의 광을 수광하도록 구성된 제3 감광 소자를 더 포함할 수 있으며, 반도체 영역은 제3 감광 소자와 상기 뒷면 사이의, 제2 두께보다 작은 제3 두께를 가지며, 제3 감광 소자는 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자가 수광하는 제1 파장의 광 및 제2 파장의 광과 실질적으로 동일한 세기를 갖는 제3 파장의 광을 수광하도록 될 수 있다. 제1 파장, 제2 파장, 및 제3 파장은 적색, 청색, 및 녹색으로 이루어진 그룹에서 선택된 서로 다른 컬러에 대응할 수 있다. 제1 파장의 광은 적색 광에 대응할 수 있다. 제2 파장의 광은 녹색 광에 대응할 수 있으며, 제3 파장의 광은 청색 광에 대응할 수 있고, 제1 두께는 제3 두께보다 5배 이상이 되도록 할 수 있고, 제2 두께는 제3 두께보다 적어도 1.5배 크도록 할 수 있다.
유전 영역은 상기 공간에 배치된 하나 이상의 광 도파로(light guide)를 포함할 수 있다. 유전 영역은, 반도체 영역 내에서 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자 중의 다른 감광 소자 상의 공간에 배치된 하나 이상의 제2 광 도파로를 포함할 수 있다. 제2 두께는 제로(zero) 값이 될 수 있다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리는, 마이크로전자 소자의 앞면에 설치되고, 1℃당 피피엠(ppm: parts per million)이 10보다 작은, 즉 10 ppm/℃보다 작은 열 팽창 계수(CTE)를 갖는 기판(substrate); 및 마이크로전자 소자의 콘택으로부터 기판을 통해 연장하며 기판의 마이크로전자 소자로부터 이격된 면에 노출되어 있고 유닛 콘택을 포함하는 전도성 요소(conductive element)를 더 포함할 수 있다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리는, 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자 상에 각각 위치하는 제1 필터(filter) 및 제2 필터를 포함하는 컬러 필터 어레이를 더 포함할 수 있으며, 제1 필터 및 제2 필터는 제1 파장 및 제2 파장을 선택하는 상이한 제1 통과 대역(passband) 및 제2 통과 대역을 가질 수 있다. 제1 파장 및 제2 파장은 적색 파장, 청색 파장, 또는 녹색 파장 중의 서로 다른 파장에 대응할 수 있다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리는, 제1 필터와 제2 필터 상에 각각 위치하는 제1 마이크로렌즈(microlens) 및 제2 마이크로렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이를 더 포함할 수 있다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리는 마이크로렌즈 상에 위치하는 투명 커버(transparent cover)를 더 포함할 수 있으며, 투명 커버와 마이크로렌즈 사이에 캐비티(cavity)를 형성할 수 있다.
본 발명의 제2 관점은 앞서 설명한 구조체와 이 구조체에 전기적으로 연결된 하나 이상의 전자 부품을 포함하는 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명의 제2 관점에 따른 실시예에 의하면, 본 시스템은 구조체와 하나 이상의 전자 부품이 설치된 하우징(housing)을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 제3 관점은 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(microelectronic image sensor assembly)를 제조하는 방법을 제공하는 것이다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 제조 방법은, 앞면, 앞면에 노출된 콘택, 앞면에 대하여 반대쪽에 있는 뒷면을 갖는 반도체 영역(semiconductor region), 및 앞면에 인접한 제1 감광 소자(light sensing element) 및 제2 감광 소자를 구비하는 마이크로전자 소자(microelectronic element)의 반도체 영역의 뒷면을 패터닝하는 단계로서, 반도체 영역이 제1 감광 소자 상에서 제1 두께를 가지며 제2 감광 소자 상에서 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지도록 하고, 제1 파장의 광 및 제1 파장과 상이한 파장을 갖는 제2 파장의 광이 반도체 영역의 제1 두께 및 제2 두께를 각각 통과하면서, 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자에 실질적으로 동일한 세기의 광이 도달하도록 제1 두께와 제2 두께가 각각 선택되도록, 패터닝하는 단계; 및 반도체 영역에서 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자 중의 하나 이상의 감광 소자 상의 캐비티를 적어도 실질적으로 충전하는 유전 영역을 형성하는 단계를 포함하며, 유전 영역을 형성하는 단계는 캐비티 내에 하나 이상의 광 도파로를 형성하는 단계를 포함하고, 마이크로전자 소자는 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자 상에 실질적으로 평탄한 면(planar surface)을 가지며, 실질적으로 평탄한 면에 유전 영역의 표면이 노출된다.
본 발명의 제3 관점에 의한 소정의 실시예에 의하면, 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 제조 방법은, 유전 영역을 형성하는 단계 이전에, 반도체 영역 상에 반사방지 코팅을 형성하는 단계를 더 포함하며, 유전 영역은 반사방지 코팅의 적어도 일부분 상에 형성된다. 제1 파장 및 제2 파장은 적색, 청색, 및 녹색으로 이루어진 그룹에서 선택된 서로 다른 컬러의 광에 대응할 수 있다. 패터닝하는 단계는 반도체 영역의 뒷면 중의 일부로부터 재료를 제거하여, 제2 감광 소자 상에 뒷면 중의 재료를 제거한 부분 이외의 제1 두께를 갖는 부분으로부터 연장하는 캐비티를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 반도체 영역의 뒷면의 일부는 실질적으로 평탄한 면에 노출되고, 유전 영역은 뒷면의 일부와 적어도 실질적으로 동일 평면이 될 수 있다.
마이크로전자 소자는 뒷면을 통해 제1 파장 및 제2 파장과 상이한 제3 파장의 광을 수광하도록 구성된 제3 감광 소자를 포함할 수 있으며, 패터닝하는 단계는, 반도체 영역이 제3 감광 소자와 상기 뒷면 사이의, 제2 두께보다 작은 제3 두께를 갖도록 하고, 제3 감광 소자가 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자가 수광하는 제1 파장의 광 및 제2 파장의 광과 실질적으로 동일한 세기를 갖는 제3 파장의 광을 수광하도록 수행될 수 있다. 제1 파장, 제2 파장 및 제3 파장은 적색, 청색, 및 녹색으로 이루어진 그룹에서 선택된 서로 다른 컬러에 대응할 수 있다. 유전 영역을 형성하는 단계는 캐비티 내에 하나 이상의 광 도파로를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 유전 영역을 형성하는 단계는 반도체 영역 내의 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자 중의 다른 감광 소자에 인접한 반도체 영역 내의 캐비티에 하나 이상의 제2 광 도파로를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 제조 방법은 마이크로전자 소자의 앞면에 1℃당 피피엠(ppm: parts per million)이 10보다 작은, 즉 10 ppm/℃보다 작은 열 팽창 계수(CTE)를 갖는 기판을 설치하는 단계; 및 마이크로전자 소자의 콘택으로부터 기판을 통해 연장하며 기판의 마이크로전자 소자로부터 이격된 면에 노출되어 있고 유닛 콘택을 포함하는 전도성 요소(conductive element)를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 제조 방법은, 제1 감광 소자 및 제2 감광 소자 상에 제1 필터(filter) 및 제2 필터를 포함하는 컬러 필터 어레이를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 제1 필터 및 제2 필터는 제1 파장 및 제2 파장을 선택하는 상이한 제1 통과 대역(passband) 및 제2 통과 대역을 가질 수 있다. 제1 파장 및 제2 파장은 적색 파장, 청색 파장, 및 녹색 파장 중의 서로 다른 파장에 대응할 수 있다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 제조 방법은 제1 필터 및 제2 필터 상에 각각 제1 마이크로렌즈 및 제2 마이크로렌즈를 포함하는 마이크로렌즈 어레이를 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 제조 방법은 마이크로렌즈 상에 위치하는 투명 커버(transparent cover)를 설치하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 투명 커버와 마이크로렌즈 사이에 캐비티(cavity)가 형성될 수 있다.
본 발명의 추가의 관점은 본 발명의 상기 설명한 관점에 따른 마이크로전자 구조체, 본 발명의 앞서 설명한 관점에 따른 복합 칩, 또는 다른 전자 장치와 관련해서 이들을 포함하는 시스템을 제공하는 것이다. 예를 들어, 본 발명의 시스템은 휴대형으로 구성하는 것이 가능한 단일의 하우징 내에 배치될 수 있다. 본 발명의 이러한 관점에 따른 바람직한 실시예에 의한 시스템은 종래의 시스템에 비해 더 소형화할 수 있다.
도 1~도 3은 본 발명의 제1 실시예에 의한 마이크로전자 소자의 단면도이다.
도 4는 패턴화된 반도체 영역을 갖는, 도 1~도 3의 소자의 단면도이다.
도 5는 반사방지 코팅을 갖는 도 4의 마이크로전자 소자의 단면도이다.
도 6은 유전 영역을 포함하는 도 5의 마이크로전자 소자의 단면도이다.
도 6a는 도 6에 나타낸 마이크로전자 소자의 다른 실시예의 단면도이다.
도 7 및 도 8은 컬러 필터 어레이를 갖는 도 6의 마이크로전자 소자의 단면도이다.
도 9는 도 8의 마이크로전자 소자를 포함하는 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 단면도이다.
도 9a는 본 발명에 의한 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 다른 실시예의 단면도이다.
도 9b는 본 발명에 의한 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 다른 실시예의 단면도이다.
도 9c는 본 발명에 의한 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 다른 실시예의 단면도이다.
도 10은 다수의 광 도파로를 포함하는 본 발명의 실시예에 의한 다른 마이크로전자 이미지 센서 조립체의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 의한 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이면 조사(backside illuminated: "BSI") 이미지 센서 및 이러한 센서를 포함하는 어셈블리를 설계할 때 있어서의 한가지 과제는, 상이한 파장의 광에 대해 동작하도록 설계된 센서 내의 감광 소자(light sensing element)가 이러한 상이한 파장의 광을 적절하게 수광할 수 있도록 하는 것이다. 컬러 BSI 이미지 센서에서, 일부 감광 소자는 청색 광(blue light)을 감지하도록 되어 있으며, 다른 감광 소자는 적색 광 또는 녹색 광을 감지하도록 되어 있다. 컬러 BSI 이미지 센서의 과제는 감광 소자에 도달하는 광이 통과하는 반도체 재료가 상이한 파장의 광을 흡수하는 비율(rate)이 파장에 따라 실질적으로 상이하다는 것이다. 예를 들어, 실리콘이 청색 파장 범위의 가시 광선을 흡광하는 비율은 적색 파장 범위의 가시 광선을 흡광하는 비율보다 대략 5배이다. 따라서, BSI 이미지 센서가 감광 소자 위에 균일한 두께의 실리콘을 포함하는 경우, 청색 광을 수광하는 감광 소자는 적색 광을 수광하는 감광 소자에 비해 상당히 낮은 세기의 광을 수광한다. 녹색 파장 범위의 광은 청색 파장과 적색 파장 사이에 위치하기 때문에, 녹색 광을 수광하는 감광 소자는 적색 광을 수광하는 감광 소자보다 상당히 낮은 세기의 광을 수광한다.
본 발명의 실시예는 이러한 과제들을 해결한다. 예를 들어, 도 1 내지 도 9는 본 발명의 일실시예에 의한 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(microelectronic image sensor assembly)를 형성하는 다양한 단계를 나타낸다. 도 9에 나타낸 실시예에서, 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(10)는 앞면(102) 및 앞면(102)과 떨어져 있는 뒷면(104)을 포함하는 마이크로전자 소자(microelectronic element)(100)를 포함한다. 마이크로전자 소자의 앞면(102)에는 하나 이상의 콘택(contact)(106)이 노출되어 있다. 회로부(circuitry portion)(105)는 통상 다수의 배선 층을 포함하며, 마이크로전자 소자(100) 내의 내부 소자들 사이와 이러한 내부 소자와 콘택(106) 사이를 전기적으로 접속한다.
다수의 감광 소자(light sensing element: 간단히 "LSE"라 함)(114; 114a, 114b, 114c, 114d, 114e, 114f)는 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리 내의 이들 각각의 위치에 따라 나타낸 바와 같이, 뒷면(104)을 통해 광을 수광하도록 되어 있다. 이하, 이들 위치에 있는 LSE를 LSE(114a-114f)라 한다. LSE는 통상 광다이오드(photodiode)이지만, 다른 유형의 광검출기(photodetector)로 구성해도 된다. 이러한 디바이스는 적어도 일부가 마이크로전자 소자(100)의 반도체 영역(110)에 형성된 능동 회로 소자(active circuit element)이다. 회로부(105)는 LSE와 콘택(106)을 속하여, LSE의 출력을 나타내는 신호가 콘택을 통해 출력될 수 있도록 한다. 통상적으로, 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(10)는 수천 수만 개의 LSE를 포함함으로써, 도 9에 나타낸 구성이 수천 수만 번 반복될 수 있다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리 내에 구성된 것과 같이, 일부의 LSE는 제1 파장 또는 제1 대역의 파장의 광을 수광하도록 되어 있으며, 다른 일부의 LSE는 제1 파장 또는 제1 대역의 파장과 상이한 제2 파장 또는 제2 대역의 파장의 광을 수광하도록 되어 있다. 또 다른 일부의 LSE를, 제1 및 제2 파장 또는 제1 및 제2 대역의 파장과 상이한 제3 파장 또는 제3 대역의 파장의 광을 수광하도록 구성해도 된다.
일례로, LSE를 동일하게 구성해도 되고, 상당히 넓은 범위의 파장에서 동작하도록 구성해도 된다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(10)는 LSE가 더 좁은 범위의 파장 또는 특정 파장의 광을 수광하도록 광을 제한하는 요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(10)는 LSE(114a, 114b, 114c, 114d, 114e, 114f)의 각각의 위에 위치하는 필터(108a, 108b, 108c, 108d, 108e, 108f: 간단히 "108a-108f"라고 함)를 구비하는 컬러 필터 어레이(color filter array)를 포함할 수 있다. 이러한 필터(108a-108f) 중의 적어도 일부는 대응하는 각각의 파장을 선택하는 여러 상이한 통과대역(passband)을 갖는다. 예를 들어, 필터(108a)는 청색 파장의 광을 선택하는 통과 대역을 가질 수 있기 때문에, 청색 파장의 광은 통과시키고 청색 파장 이외의 다른 파장의 광은 통과시키지 않는다. 마찬가지로, 필터(108b)는 녹색 파장의 광을 선택하는 통과대역을 가질 수 있기 때문에, 녹색 파장의 광은 통과시키고 녹색 파장 이외의 다른 파장의 광은 통과시키지 않는다. 마지막으로, 필터(108c)는 적색 파장의 광을 선택하는 통과 대역을 가질 수 있기 때문에, 적색 파장의 광은 통과시키고 적색 파장 이외의 다른 파장의 광은 통과시키지 않는다. 필터의 통과대역들 사이에는 작은 중복 영역(overlap)이 있어도 되고, 없어도 된다. 도 9에 나타낸 실시예에서, 필터(108d, 108e, 108f)는 필터(108a, 108b, 108c)와 각각 유사하게 기능할 수 있기 때문에, 필터(108a, 108d)는 청색 파장의 광을 통과시키고, 필터(108b, 108e)는 녹색 파장의 광을 통과시키며, 필터(108c, 108f)는 적색 파장의 광을 통과시킨다.
일실시예에서, 반도체 영역(110)은 실리콘을 기본적으로 포함할 수 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 반도체 영역(110)은 내부에 요소를 갖는 (104)을 포함한다. 이에 의해, LSE의 위에 있는 반도체 영역(110)의 두께가 달라지고, LSE 위에서의 뒷면(104)의 거리, 즉 높이가 위치에 따라 달라진다. 예를 들어, 반도체 영역은 LSE(114b)의 상부, 즉 LSE(114b)와 뒷면(104) 사이에는 두께(112b)를 가지며, LSE(114c)와 뒷면(104) 사이에서는, 상기 두께(112b)와 상이한 두께(112c)를 갖는다.
반도체 영역(110)의 두께(112b, 112c)가 다르기 때문에, 이를 통과하는 광에 영향을 미치게 된다. 반도체 영역(110)의 두께를 상이하게 함으로써, 반도체 재료, 예를 들어 실리콘이 더 짧은 파장(예를 들어, 청색 광 파장)의 광의 흡광률, 즉 광의 흡광률이 커지는 것을, 청색 광을 수광하는 감광 소자 상의 실리콘의 감소된 두께에 의해 보상할 수 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(10)는 반도체 영역(110)의 두께, 예를 들어 두께(112b, 112c)를 뒷면(104)에 패턴화된 개구 또는 캐비티(118a, 118b)에 의해 획정할 수 있다. 개구(opening)는 뒷면 중에서 가장 큰 두께(112c)를 갖는 실질적으로 평탄한 부분으로부터 각각의 LSE를 향해 연장될 수 있다. 따라서, 일부 LSE 상의 두께(112), 예를 들어 LSE(114c) 상의 두께(112c)는 뒷면 중의 개구, 예를 들어 개구(118a, 118b)가 연장하는 실질적으로 평탄한 부분에서의 반도체 영역(110)의 두께가 될 수 있다. 특정의 LSE, 예를 들어 LSE(114a, 114d) 상에서는, 반도체 영역(110)의 LSE(114a)와 뒷면(104) 사이의 대부분 또는 실질적으로 모든 부분을 제거하여, 두께(112a)가 제로 또는 제로에 가깝도록 할 수 있다.
마이크로전자 소자(100)는 반도체 영역(110)에서 LSE(114) 중의 적어도 하나에 인접한 부분 내의 공간을 적어도 실질적으로 충전(fill)하는 유전 영역(dielectric region)(116)을 더 포함한다. 따라서, 개구 또는 캐비티(118a, 118b)가 유전 영역(116)에 의해 적어도 실질적으로 충전될 수 있다. 유전 영역(116)은 통상 이미지 센서가 검출할 수 있는 적색, 녹색 및 청색 등의 다양한 광 파장에 대해 투광성을 갖는다. 일례로, 유전 영역은 폴리머(polymeric) 유전 재료로 형성될 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 일례로, 유전 영역(116)은 반도체 영역(110)과의 사이의 계면(interface)에서의 반사(reflection)를 감소시킬 수 있도록, 굴절률(refractive index)을 1.8보다 크게 해도 된다. 도 9에 나타낸 바와 같이, 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(10)는 반도체 영역(110) 상에 반사방지 코팅(antireflective coating)(120)을 포함할 수 있으며, 이 반사방지 코팅은 반도체 영역(110)을 유전 영역(116)으로부터 분리시킨다.
상기 설명한 바와 같이, 실리콘 등의 반도체 재료는 더 짧은 파장의 광, 예를 들어 청색 광을, 적색 광보다 더 큰 비율로 흡광할 수 있다. 예를 들어, 실리콘에서의 청색 광의 흡광률은 적색 광의 흡광률에 비해 대략 5배 정도이다. 또한, 실리콘에서의 청색 광의 흡광률은 녹색 광의 흡광률에 비해 대략 1.5배가 된다. 이러한 흡광률의 차이를 보상하기 위하여, 도 9에 나타낸 실시예의 반도체 영역(110)이 실질적으로 실리콘을 포함하여 이루어진 경우, 적색 광을 수광하는 LSE(114c) 위의 반도체 영역의 두께(112c)는 청색 광을 수광하는 LSE(114a) 위의 반도체 영역의 두께(112a)의 대략 5배가 될 수 있으며, 녹색 광을 수광하는 LSE(114b) 위의 반도체 영역의 두께(112b)는 청색 광을 수광하는 LSE(114a) 위의 두께(112a)의 대략 1.5배가 될 수 있다. 따라서, 필터(108c)를 통과하는 적색 광이 통과하게 될 반도체 영역(110)의 두께가, 필터(108b)를 통과하는 녹색 광이 통과하게 될 반도체 영역(110)의 두께보다 더 두껍다. 또한, 녹색 광은 필터(108a)를 통과하는 청색 광이 통과하게 되는 반도체 영역(110)의 두께보다 더 두꺼운 반도체 영역을 통과한다. 이에 의하면, 상이한 파장에 대한 반도체 재료의 흡광률과 반도체 영역의 대응하는 두께의 곱이 실질적으로 동일하도록 할 수 있다. 따라서, LSE가 각각 수광하는 파장이 다르고 상이한 파장에 대한 반도체 재료의 흡광률이 달라도, LSE(114a-114f)가 각각 수광하는 광의 세기는 실질적으로 동일하게 될 수 있다.
일례로, 실리콘의 두께를 청색 광에 대해서는 대략 1㎛로 하고, 녹색 광에 대해서는 대 1.65㎛로 하며, 적색 광에 대해서는 대략 5.70㎛로 함으로써, 흡광률이 실질적으로 일정하게 될 것이다. 또한, 실리콘의 두께를 청색 광에 대해서는 대략 0.625㎛로 하고, 녹색 광에 대해서는 대략 1.03㎛로 하며, 적색 광에 대해서는 대략 3.56㎛로 함으로써, 대략 64 퍼센트의 실질적으로 일정한 흡광률을 가지게 되며, 대략 36 퍼센트의 광은 반도체 영역을 통과하게 될 것이다. 청색 광(475nm의 파장)에 대한 흡광 계수(absorption coefficient)는 대략 16,000/cm이고, 녹색 광(510nm의 파장)에 대한 흡광 계수는 대략 9700/cm이며, 적색 광(650nm의 파장)에 대한 흡광 계수는 대략 2810/cm이다.
이러한 동작 원리에 의해 소정의 장점을 가질 수 있다. 각각의 LSE가 파장에 관계없이 다른 광과 실질적으로 동일한 세기의 광을 수광함으로써, 광 투과가 균질하게 되고, 하부의 광다이오드에 광자(photon)가 더 균일하게 투과하게 된다. 또한, 일부 감광 소자, 예를 들어 청색 광을 수광하는 감광 소자는 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리의 면적을 증가시키기 않고도 더 많은 광자를 모을 수 있다. 일례로, 적색 파장, 녹색 파장, 또는 청색 파장과 같이 상이한 파장의 광이 각각의 LSE에 투과될 때의 광 세기의 편차는 LSE가 수광하는 모든 상이한 파장에 대해 30 퍼센트 이하가 되도록 할 수 있다. 일례로, 상이한 파장의 광이 각각의 LSE에 투과될 때의 광 세기의 편차를 10 퍼센트 이하로 할 수 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 마이크로전자 소자(100)의 앞면(102)은 기판(substrate)(150)의 제1 면(152)에 탑재된다. 기판(150)은 1℃당 피피엠(ppm: parts per million)이, 10보다 작은, 즉 10 ppm/℃보다 작은 열 팽창 계수(CTE)를 갖는 것이 바람직하다. 기판(150)의 제2 면(154)은 제1 면(152)으로부터 이격되어 있다. 제1 면(152)으로부터 제2 면(154)을 향해 전도성 비아(conductive via)(156, 157)가 연장되어 있다. 이 전도성 비아(156)는 마이크로전자 소자(100)의 앞면(102)에 노출되도록 정렬되거나, 그 변형예로서, 콘택과 대응하도록 정렬되지 않을 수 있다. 기판(150)의 제2 면(154)에 노출된 콘택 부분(158, 159)을 콘택(106)과 전기적으로 접속되도록, 금속 요소가 전도성 비아(156, 157) 내로 연장되도록 할 수 있다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 어레이 형태로 배치된 마이크로렌즈(microlens)(124)는 각 필터(108)의 위에 배치될 수 있으며, 광을 각각의 LSE(114)에 집광(focus)되도록 한다. 마이크로렌즈(124) 상에는, 투명 커버(transparent cover)(160) 또는 유리 등의 투광성 재료를 포함하여 이루어진 다른 요소가 위치한다. 입사 광은 투명 커버(160)를 통과한 후에 마이크로렌즈(124)를 통과하고, 필터(108a-108f)에서 각각의 파장에 따라 필터링된다. 투명 커버(160)와 마이크로렌즈(124) 사이에는 캐비티(cavity)(162)가 위치한다. 캐비티(162)는 공기 또는 기체로 채워질 수 있다. 지지 구조체(supporting structure)(164)는 캐비티를 둘러싸고, 마이크로전자 소자(100) 상의 투명 커버(160)를 지지할 수 있다. 일례로, 투명 커버(160)는 광이 통과하는 굴절성 또는 회절성의 광학 소자와 같은 광학적 기능을 수행하는 요소(도시 안 됨)를 포함할 수 있다.
마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(10)를 제조하는 방법에 대하여, 도 1 내지 도 9를 참조하여 설명한다. 마이크로전자 소자(100: 도 1 참고)는 상부에 반도체 영역(110), 감광 소자(114a-114f), 회로부(105), 및 콘택(106)을 포함하는 웨이퍼가 될 수 있다. 이러한 마이크로전자 소자는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 접착제(103) 또는 다른 유전 재료를 통해 기판(150: 도 2 참조)에 접합될 수 있다. 이어서, 반도체 영역(110)을, 도 3에 나타낸 것과 같이, 박형화할 수 있으며, 이에 의해 LSE(114)와 뒷면(104) 사이에 있는 반도체 영역의 두께가 도 1에 나타낸 것과 같은 웨이퍼의 최초 두께에 비해 상대적으로 좁아진다.
이어서, 도 4에 나타낸 바와 같이, 반도체 영역(110)을 에칭 등에 의해 패턴화하여, 뒷면(104)에 개구 또는 캐비티(118a, 118b)를 형성함으로써, 반도체 영역이 감광 소자(114b) 상에서는 두께(112b)를 갖도록 하고, 감광 소자(114c) 상에서는 두께(112c)를 갖도록 한다. 소정의 영역에서, 일부 LSE(예를 들어, 114c) 상의 반도체 영역의 두께(112c)가, 뒷면에 있는 개구들 사이의 반도체 영역의 두께, 예를 들어, 도 4에서 개구(118b)와 개구(118b)의 오른쪽에 있는 개구(118a) 사이의 두께(112c)가 될 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 반도체 영역(110) 상에 반사방지 코팅(120)을 증착할 수 있는데, 반사방지 코팅이 뒷면 내의 요소를 포함해서 뒷면(104)을 덮도록, 즉 뒷면(104)의 개구들 사이의 부분과 개구 내의 표면을 덮도록, 등방성(conformal)으로 피복될 수 있다. 일례로, 반사방지 코팅은 스퍼터링법(sputtering)에 의해 형성해도 되지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 6에 나타낸 바와 같이, 유전 영역(116)은 반도체 영역(110) 내에서 하나 이상의 감광 소자(114)에 인접하는 여러 캐비티를 적어도 실질적으로 충전(fill)함으로써 형성될 수 있다. 유전 영역(116)은 스핀 코팅, 스프레이 코팅, 스크리닝(screening), 또는 그외 다른 공정으로 형성할 수 있다. 유전 영역(116)은 각각의 감광 소자(114) 상에 하나 이상의 실질적으로 평탄한 주 표면(117)을 포함할 수 있는데, 이 주 표면은 개구들 사이의 뒷면(104)의 실질적으로 평탄한 부분 위로 연장된다. 이 경우, 주 표면(117)은 마이크로전자 소자의 실질적으로 평탄한 면이다.
이와 달리, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 유전 영역(116)은 캐비티를 충전하도록 형성될 수 있으며, 반사방지 코팅(120)의 노출된 면과 적어도 실질적으로 동일 평면을 이루는 면을 가질 수 있다. 이 경우, 마이크로전자 소자는 반사방지 코팅(120) 및 유전 영역(116)의 일부분이 노출될 수 있는 실질적으로 평탄한 면(117a)을 포함한다. 도 6a를 참조하면, 다른 변형예로서, 반사방지 코팅(120)을 뒷면의 일부분(104a)에 형성하지 않을 수 있는데, 이 부분(104a)은 마이크로전자 소자(100)의 실질적으로 평탄한 면(117a)에 노출될 수 있다. 유전 영역(116)의 면(116a)은 노출될 수 있으며, 반도체 영역의 노출된 부분(104a)과 적어도 실질적으로 평탄하게 될 수 있다.
도 7은 LSE(114a, 114b, 114c 등) 상에 필터(108a, 108b, 108c 등)를 포함하는 컬러 필터 어레이의 형성을 나타낸다. 필터는 마이크로전자 소자(100)의 실질적으로 평탄한 표면(117)에 또는 그 위로 노출될 수 있다.
도 8은 LSE 어레이의 각각의 LSE(114a-114f) 상에 마이크로렌즈(124)를 포함하는 마이크로렌즈 어레이를 추가한 것을 나타낸다. 추가의 공정(도 9)에서는, 웨이퍼 크기의 투명 커버 또는 다른 요소(160)가 웨이퍼의 뒷면(104) 상에 탑재될 수 있으며, 지지 구조체(164)에 의해 뒷면 상에서 지지될 수 있다. 콘택(106)으로부터 연장되며, 마이크로전자 어셈블리(110)의 바깥 면(154)에 노출된 전도성 요소(158, 159)를 형성할 수 있다. 이러한 전도성 요소를 형성하는 방법은, 소유자가 동일한 미국 출원 공개번호 제2008/0246136호, 미국 출원번호 제61/419,033호 및 제61/419,037호 중의 하나 이상의 문헌에 개시되어 있는 것으로 할 수 있으며, 상기 문헌들의 개시 내용을 본원에 참조에 의해 원용한다. 웨이퍼 레벨의 제조 방법을 사용하여, 본 발명의 일실시예로서 고려될 수 있는, 도 9에 나타낸 구조체를 제조할 수 있다. 이 제조 단계에서의 구조체는 디바이스 웨이퍼(device wafer)를 포함할 수 있는데, 이 디바이스 웨이퍼는 다수의 마이크로전자 소자(100), 마이크로전자 소자의 실질적으로 평탄한 표면상에 위치하는 투명한 커버 요소(160) 또는 투명 웨이퍼, 및 디바이스 웨이퍼의 앞면(102) 상에 위치하는 캐리어 웨이퍼, 패시브 웨이퍼 또는 다른 기판(150)을 포함할 수 있다. 이 구조체는 다수의 개별 마이크로전자 어셈블리(10)로 분할될 수 있다. 이들 마이크로전자 어셈블리는 마이크로전자 소자(100), 이러한 마이크로전자 소자의 뒷면 상에서 지지되는 투명 요소(160), 및 이러한 마이크로전자 소자(100)의 앞면 상에 위치하는 기판(150)의 일부를 각각 포함한다.
도 9에 나타낸 바와 같이, 상이한 두께(112)를 가진 영역은, 인접하는 개구의 두께(112a, 112b)보다 두꺼운 두께를 갖는 벽 부분(wall portion)(132)에 의해 분리될 수 있다. 도 9a에 나타낸 변형예에서, 어셈블리(50)는 요소(514a-514f)를 포함하며, 상이한 두께(512)를 갖지만, 벽 부분(132: 도 9 참조)과 같이 개구를 분리시키는 벽 부분은 포함하지 않는다.
도 9b에 나타낸 다른 실시예에서, 어셈블리(60)는 상이한 크기의 개구(618) 사이에 곡선형 부분(rounded portion)(690)과 경사진 면(slanted surface)(692)을 갖는 반도체 영역(610)을 포함한다. 곡선형 부분(690)은 개구의 벽부(693)와 바닥면(695a, 695b) 사이의 연속의 변화하는 부분(continuous transition)을 형성하도록 굴곡지게 할 수 있다. 이에 의하면, 벽부와 바닥면 사이에서 각진 모서리(sharp edge)를 제거함으로써, 디바이스의 성능 또는 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이러한 곡선형 부분은 어셈블리(60)의 제조를 더 용이하게 하며, 에칭 공정에 의해 형성할 수 있다. 다른 예로서, 개구(618)의 바닥에 있는 표면을 하부의 감광 소자(614)에 대해 경사지게 할 수 있다. 예를 들어, 개구(618a)의 바닥면(695a)이 곡선형 부분(690a)과 경사진 면(692a) 사이로 연장되도록 할 수 있다. 개구(618b)의 바닥면(695b)은 경사진 면(692a)과 곡선형 부분(690b) 사이에서 연장되도록 할 수 있으며, 개구(618c)의 바닥면(695c)은 곡선형 부분(694b)과 곡선형 부분(694c) 사이에서 연장되도록 할 수 있다. 이들 바닥면(695a-695c) 중의 임의의 바닥면 또는 모든 바닥면은 앞면(602)에 대하여 경사지도록 할 수 있다. 바닥면(695)과 앞면(602) 사이의 경사각은 인접하는 면의 경사각과 동일하게 해도 되고 상이하게 해도 된다. 경사진 또는 각진 바닥면(695)을 가진 예에서, 바닥면(695)에서의 전체 흡광량이 어셈블리(60) 등의 실시예에서의 흡광량과 동등하게 되도록, 상기 경사각을 계산해서 제조하는 것이 바람직하다.
도 9c에 나타낸 실시예에서, 어셈블리(70)는 둘 또는 셋 이상의 감광 소자(714) 상에 실질적으로 동일한 깊이로 패턴화된 개구를 포함할 수 있다. 인접하는 소자들과 연관된 광 파장이 유사한 경우에 또는 어셈블리 내에서 다른 소자들과 이러한 소자들 중에 상대적으로 균일한 흡광률을 제공하기 위한 범위에서 충분히 인접하는 경우에 이러한 구성이 가능하다. 예를 들어, 실리콘에서의 청색 광 및 녹색 광의 흡광률이 유사한 경우, 청색 광은 녹색 광이 흡수하는 비율보다 대략 1.5배 더 많이 흡수한다. 따라서, 균일한 깊이를 갖는 단일의 개구(780)는 청색 광 및 녹색 광을 각각 수광하는 LSE(714a, 714b) 상에 형성됨으로써, 반도체 영역은 LSE(714a, 714b) 상에 동일한 두께를 갖게 된다. 개구(780)의 곡선형 부분(790)은 변화하는 부분의 높이가 증가하고 감소하는 부분에 제공될 수 있다.
도 10은 본 발명의 제2 실시예에 의한 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(20)를 나타낸다. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(20)는 앞서 설명한 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(10)와 거의 모든 점에서 유사하다. 그러나, 가장 큰 차이점은 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리(10)의 유전 영역(116)이, 반도체 영역(210)과 뒷면(204) 사이의 두께(212)에 있는 각각의 개구(218)에 배치된 하나 이상의 광 도파로(light guide)(280)를 포함하는 유전 영역으로 대체되어 있다는 점이다. 광 도파로는 마이크로전자 소자의 면에 대하여 수직인 축 방향으로 입사 광을 통과시키거나 지향시키며, 광 도파로가 없는 다른 구조에 비해 광의 산란을 감소시킨다. 광 도파로(280)는 개구(218)를 충전함으로써 형성될 수 있는데, 이 개구는 인접하는 다른 재료의 개구보다 높은 굴절률을 갖는 유전 재료로 채워진다. 일례로, 광 도파로의 굴절률은 1.8 또는 그 이상이 될 수 있다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 뒷면(204) 상에 금속 그리드(metal grid)(286)가 정렬된다. 금속 그리드(286)는 각각의 LSE(214)상에 구멍(288)을 형성함으로써, 이 구멍(288)을 거쳐 광이 금속 그리드(286)를 통과하고, 광 도파로(280)를 통과하여 각각의 LSE(214)에 도달할 수 있게 한다. 금속 그리드(286)의 일부(289)는 금속을 포함하여 이루어지며, 인접하는 LSE(214) 상의 공간들 사이에서 광이 투과되는 것을 차단하도록 되어 있다. 이 부분(289)은 인접하는 LSE(214) 사이에서 통과하는 광의 누화(cross-talk)를 감소 또는 실질적으로 제거한다.
앞서 설명한 구조체는 특별한 3차원 접속 능력을 갖는다. 이러한 능력은 어떠한 반도체 타입에도 사용될 수 있다. 일례로, 다음에 설명하는 칩의 조합이 앞서 설명한 것과 같은 구조체에 포함될 수 있다. (i) 프로세서 및 프로세서와 함께 사용되는 메모리; (ii) 동일 타입의 다수의 메모리 칩; (iii) DRAM 및 SRAM 등의 다양한 타입의 다수의 메모리 칩; (iv) 이미지 센서 및 이미지 센서로부터 이미지를 처리하기 위해 사용되는 이미지 프로세서; (v) 주문형 반도체("ASIC") 및 메모리. 상기 설명한 구조체는 다양한 전자 시스템의 구성에 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 다른 실시예에 따른 시스템(900)은 다른 전자 부품(908, 910)과 연결된, 앞서 설명한 구조체(906)를 포함한다. 도시된 예에서, 부품(908)은 반도체 칩이며, 부품(910)은 디스플레이 스크린이지만, 임의의 다른 부품을 사용해도 된다. 물론, 도 11에는 간단히 나타내기 위해 2개의 부품만을 도시했지만, 본 시스템은 임의의 개수의 부품을 포함하는 구성이 가능하다. 앞서 설명한 구조(906)는 앞서 설명한 것과 같은 복합의 칩 또는 다수의 칩을 포함하는 구조체가 될 수 있다. 또 다른 예로서, 이들 모두를 설치하는 것도 가능하고, 이러한 구조체를 임의의 개수로 사용해도 된다. 구조체(906)와 부품(908, 910)은 점선으로 개략적으로 나타낸 공통의 하우징(901)에 설치하고, 필요에 따라 서로 전기적으로 접속해서 소망하는 회로를 구성할 수 있다. 도시한 시스템은 유연성을 갖는 인쇄회로기판 등의 회로판(902)을 포함하는데, 이러한 회로판은 부품들을 서로 연결하는 다수의 도체(conductor)(904)를 포함하지만, 도 11은 이들 중 하나만 도시하고 있다. 이러한 구성은 예에 불과하고, 전기적 접속을 구성하기 위한 어떠한 적절한 구조체도 사용할 수 있다. 하우징(901)은 셀폰(celluar telephone) 또는 휴대정보단말기(PDA)로 사용할 수 있는 휴대형의 하우징인 것으로 도시되어 있으며, 스크린(910)은 하우징의 표면에 노출되어 있다. 구조체(908)는 이미징 칩과 같은 감광성(light-sensitive) 요소를 포함하며, 광을 구조체로 향하게 하기 위한 렌즈 등의 다른 광학 소자를 설치해도 된다. 도 11에 간단히 나타낸 시스템은 일례에 불과하며, 데스크톱 컴퓨터, 라우터 등과 같은 고정형 구조체로서 일반적으로 고려되는 시스템도 앞서 설명한 구조체를 사용해서 만들 수 있다.
앞서 설명한 변형예 및 다른 변형예와 특징의 조합은 본 발명을 벗어남이 없이 가능하다. 실시예에 관한 설명은 예시에 불과하며 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다.
본 발명은 특정의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 이들 실시예는 본 발명의 원리와 응용을 예시하고 있을 뿐이라는 것을 이해하여야 한다. 따라서, 청구범위에 의해 청구된 본 발명의 정신과 범위를 벗어남이 없이, 예시한 실시예에 대하여 다양한 변형예가 가능하다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (1)

  1. 마이크로전자 이미지 센서 어셈블리에 있어서,
    앞면, 상기 앞면에 노출된 콘택(contact), 상기 앞면에 인접하는 제1 면과 상기 앞면으로부터 이격된 뒷면을 갖는 반도체 영역(semiconductor region), 및 상기 뒷면을 통해 제1 파장의 광 및 상기 제1 파장의 광과 상이한 파장의 제2 파장의 광을 각각 수광하도록 구성된 제1 감광 소자(light sensing element) 및 제2 감광 소자를 포함하는 마이크로전자 소자(microelectronic element)를 포함하며,
    상기 반도체 영역은 상기 제1 감광 소자와 상기 뒷면 사이의 제1 두께와 상기 제2 감광 소자와 상기 뒷면 사이의, 상기 제1 두께보다 작은 제2 두께를 가지며, 상기 제1 파장의 광과 상기 제2 파장의 광이 상기 반도체 영역의 제1 두께 및 제2 두께를 통과하면서, 상기 제1 감광 소자 및 상기 제2 감광 소자에 실질적으로 동일한 세기의 광이 도달하도록 상기 제1 두께와 상기 제2 두께가 각각 선택되고,
    상기 반도체 영역 내의 상기 제1 두께와 상기 뒷면 사이에 제1 개구(opening)가 형성되고, 상기 반도체 영역 내의 상기 제2 두께와 상기 뒷면 사이에 제2 개구가 형성되며, 상기 제1 개구 및 상기 제2 개구는 상기 앞면과 상기 뒷면 사이의 방향으로 연장하는 벽부(wall) 및 상기 제1 두께 및 상기 제2 두께에 인접하는 바닥면을 포함하고, 상기 벽부와 상기 바닥면 사이에 연속의 변화하는 부분(continuous transition)을 형성하는 곡선형 부분(rounded portion)을 포함하며,
    상기 마이크로전자 소자는 상기 반도체 영역 내에서 상기 제1 감광 소자 및 상기 제2 감광 소자 중의 하나 이상의 감광 소자 상의 공간을 적어도 실질적으로 충전(fill)하는 유전 영역(dielectric region)을 더 포함하며, 상기 마이크로전자 소자는 상기 제1 감광 소자 및 상기 제2 감광 소자 상에 실질적으로 평탄한 면(planar surface)을 가지며, 상기 실질적으로 평탄한 면에 상기 유전 영역의 표면이 노출되어 있고,
    상기 마이크로전자 소자는, 상기 뒷면을 통해 상기 제1 파장의 광 및 상기 제2 파장의 광과 상이한 파장을 갖는 제3 파장의 광을 수광하도록 구성된 제3 감광 소자를 더 포함하며,
    상기 반도체 영역은 상기 제3 감광 소자와 상기 뒷면 사이의, 상기 제2 두께보다 작은 제3 두께를 가지며,
    상기 제3 감광 소자는 상기 제1 감광 소자 및 상기 제2 감광 소자가 수광하는 상기 제1 파장의 광 및 상기 제2 파장의 광과 실질적으로 동일한 세기를 갖는 제3 파장의 광을 수광하도록 되어 있고,
    상기 제1 파장, 상기 제2 파장, 및 상기 제3 파장은 적색, 청색, 및 녹색으로 이루어진 그룹에서 선택된 서로 다른 컬러에 대응하고,
    상기 제1 파장의 광은 적색 광(red light)에 대응하고, 상기 제2 파장의 광은 녹색 광에 대응하며, 상기 제3 파장의 광은 청색 광에 대응하고, 상기 제1 두께는 상기 제3 두께보다 5배 이상이며, 상기 제2 두께는 상기 제3 두께보다 1.5배 이상인 것이고,
    상기 제1 개구 및 상기 제2 개구의 바닥면 중의 하나 이상의 바닥면은 하부에 있는 각각의 감광 소자에 대하여 경사져 있는,
    마이크로전자 이미지 센서 어셈블리.
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