KR20190140809A - 반도체 이미지 센서 - Google Patents

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Abstract

일부 실시예에서, 본 개시는 이미지 센서 집적 칩에 관한 것이다. 집적 칩은 기판의 픽셀 영역 내에 배열된 이미지 센싱 소자를 갖는다. 제1 유전체가 기판의 제1 면 내의 트렌치에 배치된다. 트렌치는 픽셀 영역의 대향 측에 배치된 제1 측벽에 의해 정의된다. 내부 반사 강화 구조물이 기판의 제1 면을 따라 배열되며, 기판으로부터 빠져나가는 방사선을 다시 기판 안으로 반사시키도록 구성된다.

Description

반도체 이미지 센서{SEMICONDUCTOR IMAGE SENSOR}
본 발명은 반도체 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지 센서를 갖는 집적 회로(IC; integrated circuit)는 오늘날 광범위한 전자 디바이스에 사용되고 있다. 최근 CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서가 주로 CCD(charge-coupled device) 이미지 센서를 대체하여 널리 사용되기 시작하였다. CCD 이미지 센서에 비교하여, CMOS 이미지 센서는 낮은 전력 소비, 작은 크기, 빠른 데이터 처리, 직접적인 데이터 출력 및 적은 제조 비용으로 인해 점점 더 선호되고 있다. 일부 유형의 CMOS 이미지 센서는 전면 조명(FSI; front-side illuminated) 이미지 센서 및 후면 조명(BSI; back-side illuminated) 이미지 센서를 포함한다.
일부 실시예에서, 본 개시는 이미지 센서 집적 칩에 관한 것이다. 집적 칩은 기판의 픽셀 영역 내에 배열된 이미지 센싱 소자(image sensing element)를 갖는다. 제1 유전체가 기판의 제1 면(side) 내의 트렌치에 배치된다. 트렌치는 픽셀 영역의 대향 측에 배치된 제1 측벽에 의해 정의된다. 내부 반사 강화 구조물이 기판의 제1 면을 따라 배열되며, 기판으로부터 빠져나가는 방사선을 다시 기판 안으로 반사시키도록 구성된다.
본 개시의 양상은 다음의 상세한 설명으로부터 첨부 도면과 함께 볼 때 가장 잘 이해된다. 산업계에서의 표준 실시에 따라 다양한 특징부들이 실축척대로 도시되지 않은 것을 유의하여야 한다. 사실상, 다양한 특징부들의 치수는 설명을 명확하게 하기 위해 임의로 증가되거나 감소되었을 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 픽셀로부터의 후방 산란된 광을 감소시키도록 구성된 내부 반사 강화 구조물을 갖는 이미지 센서 집적 칩의 일부 실시예를 예시한다.
도 2는 반사 요소를 포함하는 내부 반사 강화 구조물을 갖는 이미지 센서 집적 칩의 추가의 실시예의 단면도를 예시한다.
도 3은 저굴절률 재료 반사 요소를 포함하는 내부 반사 강화 구조물을 갖는 이미지 센서 집적 칩의 일부 실시예의 단면도를 예시한다.
도 4는 다층 반사 구조물을 포함하는 내부 반사 강화 구조물을 갖는 이미지 센서 집적 칩의 일부 실시예의 단면도를 예시한다.
도 5a 내지 도 8g는 입사 방사선의 후방 산란이 감소된 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법의 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
도 9는 여기에 개시된 바와 같은 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법의 일부 실시예의 흐름도를 예시한다.
다음의 개시는 제공되는 주제의 상이한 특징들을 구현하기 위한 많은 다양한 실시예 또는 예를 제공한다. 컴포넌트 및 구성의 구체적 예가 본 개시를 단순화하도록 아래에 기재된다. 이들은 물론 단지 예일 뿐이며 한정하고자 하는 것이 아니다. 예를 들어, 이어지는 다음 기재에 있어서 제2 특징부 상에 또는 위에 제1 특징부를 형성하는 것은, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하여 형성되는 실시예를 포함할 수 있고, 제1 및 제2 특징부가 직접 접촉하지 않도록 제1 특징부와 제2 특징부 사이에 추가의 특징부가 형성될 수 있는 실시예도 또한 포함할 수 있다. 또한, 본 개시는 다양한 예에서 참조 번호 및/또는 문자를 반복할 수 있다. 이 반복은 단순하고 명확하게 하기 위한 목적인 것이며, 그 자체가 설명되는 다양한 실시예 및/또는 구성 간의 관계를 지시하는 것은 아니다.
또한, “밑에”, “아래에”, “하부”, “위에”, “상부” 등과 같은 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 예시된 바와 같이 하나의 구성요소 또는 특징부의 또다른 구성요소(들) 또는 특징부(들)에 대한 관계를 기재하고자 설명을 쉽게 하기 위해 여기에서 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시된 배향에 더하여 사용중이거나 동작중인 디바이스의 상이한 배향들을 망라하도록 의도된다. 장치는 달리 배향될 수 있고(90도 회전되거나 또는 다른 배향으로), 여기에서 사용된 공간적으로 상대적인 기술자는 마찬가지로 그에 따라 해석될 수 있다.
후면 조명(BSI) 이미지 센서는, 포획되는 광의 양을 증가시킴으로써 성능을 개선하도록 이미징 소자들을 배열하는 이미지 센서의 부류를 나타낸다. BSI 센서는, 광이 회로 전자기기들을 통과하는 일 없이 픽셀을 타격할 수 있도록 제조 동안 기판을 뒤집은 다음 그의 이면을 박형화함으로써 픽셀 뒤에 회로 전자기기(예컨대, 트랜지스터)를 배열한다. 그러나, 근적외선(NIR; near-infrared radiation) BSI 이미지 센서의 경우, 실리콘에서의 낮은 흡수로 인해, BSI 센서에서 NIR 광을 전방 진행시키는 것은 BSI 센서의 전면에 있는 회로 전자기기를 터치할 수 있다. 그 다음 NIR 광은 기판을 통해 후방으로 반사될 수 있다. 따라서, 반사된 NIR 광의 일부는 BSI 센서의 후면 표면에 도달하고 디바이스를 나가 공기로 빠져나갈 수 있으며, 그에 의해 BSI 센서의 양자 효율을 감소시킬 수 있다.
본 개시는 일부 실시예에서, 칩 밖으로 빠져나가는 반사된 NIR 방사선(radiation)의 양을 감소시키기 위해, 방사선의 내부 반사를 증가시키도록 구성된 광학 설계를 갖는 이미지 센서 집적 칩에 관한 것이다. 이미지 센서 집적 칩은 기판 내에 배열된 이미지 센싱 소자를 포함한다. 이미지 센싱 소자 위에 기판의 제1 면을 따라 하나 이상의 돌출부 및/또는 리세스가 배열될 수 있다. 내부 반사 강화 구조물도 또한 기판의 제1 면을 따라 배열된다. 내부 반사 강화 구조물은 반사된 NIR 방사선을 다시 기판 안으로 반사시키도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 본 개시는 디바이스의 양자 효율(QE; quantum efficiency)을 증가시키도록 NIR 방사선이 이미지 센싱 소자를 포함하는 기판 내에서 전후로 반사될 수 있게 한다.
도 1a는 픽셀로부터의 후방 산란된 광을 감소시키도록 구성된 내부 반사 강화 구조물을 갖는 이미지 센서 집적 칩(100)의 일부 실시예의 단면도를 예시한다. 도 1b는 단면선 A-A’를 따라 도시된 도 1a의 이미지 센서 집적 칩의 평면도(138)를 예시한다.
이미지 센서 집적 칩(100)은 픽셀 영역(104)을 갖는 기판(102)을 포함한다. 실시예에서, 기판(102)은 실리콘 또는 또다른 반도체 재료를 포함할 수 있다. 기판(102)은 제1 면(102f)과 제2 면(102b)을 갖는다. 일부 실시예에서, 제1 면(102f)은 기판(102)의 전면일 수 있고 제2 면(102b)은 기판(102)의 후면일 수 있다. 픽셀 영역(104)은 입사 방사선(예컨대, 광자)을 전기 신호로 변환하도록(즉, 입사 방사선으로부터 전자-정공 쌍을 생성하도록) 구성된 이미지 센싱 소자(105)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 센싱 소자(105)는 포토다이오드를 포함할 수 있다.
실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(100)은 트랜지스터 디바이스(108)를 포함할 수 있다. 트랜지스터 디바이스(108)는 기판(102)의 전면(102f)을 따라 배열될 수 있다. 다양한 실시예에서, 트랜지스터 디바이스(108)는, 트랜스퍼 트랜지스터, 소스-팔로워 트랜지스터, 로우 셀렉트 트랜지스터, 및/또는 리셋 트랜지스터에 대응할 수 있는 하나 이상의 트랜지스터 게이트 구조물을 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 유전체 구조물(110)도 또한 기판(102)의 제1 면(102f)을 따라 배열된다. 유전체 구조물(110)은 복수의 전도성 상호접속 층(112)을 둘러싼다. 일부 실시예에서, 유전체 구조물(110)은 복수의 적층된 레벨간 유전체(ILD; inter-level dielectric) 층을 포함한다. 복수의 전도성 상호접속 층(112)은 전도성 비아 및 전도성 와이어의 교대하는 층들을 포함하며, 이들은 적층된 ILD 층 내에 배열되며 복수의 트랜지스터 디바이스(108)에 전기적으로 커플링된다. 일부 실시예에서, 에칭 정지 층(111)이 복수의 ILD 층 중의 인접한 ILD 층 사이에 배열될 수 있다. 다양한 실시예에서, 복수의 전도성 상호접속 층(112)은 예를 들어 텅스텐, 구리, 또는 알루미늄 구리를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 유전체(109)가 기판(102)의 내부 표면에 의해 정의된 하나 이상의 트렌치(106) 내에 배치될 수 있다. 다양한 실시예에서, 제1 유전체(109)는 산화물(예컨대, 실리콘 이산화물) 또는 질화물(예컨대, 실리콘 질화물)을 포함할 수 있다. 하나의 양상에서, 제1 유전체(109)는 픽셀 영역(104)의 대향측에 있는 트렌치(106)에 배치될 수 있다.
이미지 센서 집적 칩(100)은 기판(102)의 제2 면(102b) 내에 리세스(114)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 리세스(114)는 픽셀 영역(104) 내의 단일 리세스를 포함할 수 있다. 기판(102)의 제2 면(102b)은, 기판(102)의 실질적으로 평평한 표면(116)을 포함하는 내부 반사 강화 구조물(115) 사이에 배열되는 리세스(114)를 정의하는 비평면 표면을 포함한다. 일부 실시예에서, 실질적으로 평평한 표면(116)은 리세스(114)와 하나 이상의 트렌치(106) 사이에 연장한다. 일부 실시예에서, 리세스(114)는 경사진 측벽을 포함할 수 있다. 실시예에서, 리세스(114)의 경사진 측벽은 기판(102)의 제2 면(102b)에 대하여 대략 45도 내지 대략 55도의 각도 α1를 형성할 수 있다.
하나의 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)이 리세스(114) 위에 배열될 수 있다. 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)은 하이 k(high-k) 재료를 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)은 산화물 재료, 예를 들어 하프늄 산화물 재료, 티타늄 산화물 재료 등을 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)은 대략 2의 굴절률을 갖는 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 흡수 강화 층(107) 중의 하나는, 기판(102)에 의한 방사선의 흡수를 증가시키도록(예컨대, 기판(102)의 제2 면(102b)으로부터의 방사선의 반사를 감소시킴으로써), 기판(102)의 제2 면(102b) 및 기판(102)의 측벽을 따라 기판(102)에 접촉한다. 기판(102)에 의한 방사선의 흡수를 증가시키는 것은 이미지 센싱 소자의 양자 효율(QE)을 증가시키고 이미지 센서 집적 칩(100)의 성능을 개선할 수 있다.
하나의 실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(100)은 그리드(grid) 구조의 일부일 수 있는 그리드 요소(126)를 포함할 수 있다. 실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(100)은 금속으로 구성되는 그리드 요소(126)를 포함할 수 있다. 그리드 요소(126)는 제2 유전체(118) 위에 또는 내에 배치될 수 있다. 그리드 요소(126)는 금속(예컨대, 알루미늄, 코발트, 구리, 은, 금, 텅스텐 등) 및/또는 유전체 재료(예컨대, SiO2, SiN 등)를 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 제2 유전체(118)는 산화물을 포함할 수 있다.
하나의 실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(100)은 컬러 필터(122)를 포함할 수 있다. 또다른 양상에서, 컬러 필터(122)는 제2 유전체(118) 상에 배열될 수 있다. 컬러 필터(122)는 입사 방사선의 특정 파장을 투과시키도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제1 컬러 필터는 제1 범위(예컨대, 녹색 광에 대응함) 내의 파장을 갖는 방사선을 투과시키면서 제1 범위와 상이한 제2 범위(예컨대, 적색 광에 대응함) 내의 파장을 갖는 방사선 등을 반사시킬 수 있다. 마이크로렌즈(124)가 컬러 필터(122) 위에 배열될 수 있고, 컬러 필터(122)와 측방향으로(laterally) 정렬되며 픽셀 영역(104) 위에 있을 수 있다.
동작 동안, 마이크로렌즈(124)는 리세스(114)를 향해 입사 방사선(130)(예컨대, 광)을 포커싱하도록 구성된다. 임계각보다 더 큰 입사각으로 기판(102)을 타격하는 입사 방사선(130)에 대하여, 리세스(114)의 경사진 측벽 및/또는 하나 이상의 흡수 강화 층(107)은 리세스(114) 내로 입사 방사선(130)을 반사시키도록 작용할 수 있으며, 여기에서 입사 방사선(132)의 일부는 기판(102)의 또다른 표면을 타격하고 그 후에 기판(102) 안으로 들어갈 수 있다. 들어오는 입사 방사선(132)의 반사된 부분(134)은 기판(102) 내에서 반사될 수 있다(예컨대, 복수의 전도성 상호접속 층(112)에 의해). 들어오는 입사 방사선(132)의 반사된 부분(134)은 리세스(114)의 대향 측을 따라 기판(102)의 실질적으로 평평한 표면(116)을 타격한다. 평평한 표면(116)은, 기판(102) 밖으로 빠져나가는 후방 산란된 광(136)의 양을 감소시키도록, 반사된 부분(134)의 내부 반사를 증가시킨다(예컨대, 반사된 부분이 임계각보다 더 큰 각도로 표면을 타격하게 함으로써). 반사된 부분(134)의 내부 반사를 증가시킴으로써, 기판(102)은 더 많은 방사선을 흡수하는 것이 가능하며, 그리하여 이미지 센서 집적 칩(100)의 양자 효율을 증가시킬 수 있다.
도 2는 반사 요소를 포함하는 내부 반사 강화 구조물을 갖는 이미지 센서 집적 칩(200)의 추가의 실시예를 도시한다.
실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(200)은 기판(102)의 제2 면(102b)을 따라 배열된 복수의 리세스(214)를 포함할 수 있다. 복수의 리세스(214)는 주기적 패턴으로 배열될 수 있다. 실시예에서, 복수의 리세스(214)는 대안으로서 여기에서 확산자(diffuser)로 칭해질 수 있다. 실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(200)은 기판(102)의 제2 면(102b) 내에 복수의 돌출부(216)를 더 포함할 수 있다.
실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(200)은 기판(102)의 제2 면(102b)을 따라 배열된 반사 요소(226)를 포함하는 내부 반사 강화 구조물(215)을 포함할 수 있다. 반사 요소(226)는 제1 유전체(109)와 제2 유전체(118) 사이에 배열될 수 있다.
실시예에서, 반사 요소(226)는 복수의 리세스(214) 및 복수의 돌출부(216)를 덮을 수 있다. 다른 실시예에서, 반사 요소(226)는 하나 이상의 분리된 반사 영역을 포함할 수 있다. 하나 이상의 반사 영역은 전자기 방사선의 상이한 파장에서 양호한 QE를 제공하도록 선택된 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 반사 영역은 전도성 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 반사 영역은, 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 루데늄(Ru), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 코발트(Co), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 크롬(Cr)과 같은 금속을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 반사 영역은 상이한 재료를 포함한다. 예를 들어, 제1 반사 영역은 알루미늄을 포함할 수 있고 인접한 반사 영역은 텅스텐을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 하나 이상의 반사 영역 중의 하나는 가스(예컨대, 산소, 질소 등)로 채워진 에어 갭을 포함할 수 있다. 에어 갭은 전자기 스펙트럼의 근적외선(NIR) 영역 내에서(예컨대, 대략 600 nm와 대략 940 nm 사이의 파장 범위에서) 양호한 QE를 이미지 센서 집적 칩(200)에 제공할 수 있다. 이는, 에어 갭이 NIR 방사선을 반사시키면서 NIR 방사선의 비교적 낮은 흡수를 갖기 때문이다(즉, 금속보다 더 낮은 NIR 방사선 흡수를 가짐).
일부 실시예에서, 반사 요소(226)는 제1 유전체(109)로부터 바깥쪽으로 연장할 수 있으며, 그리하여 반사 요소(226)의 최상부 표면은 제1 유전체(109)의 최상부 표면 위에 있다. 예를 들어, 반사 요소(226)는 비제로 간격만큼 제1 유전체(109)의 최상부 표면 위로 연장할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 요소(226)는 제2 유전체(118)의 최상부 표면을 지나 바깥쪽으로 연장하지 않을 수 있다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 반사 요소(226)는 제2 유전체(118)의 최상부 표면과 실질적으로 공면을 이루거나 그 아래로 리세싱되는 최상부 표면을 가질 수 있다. 또다른 실시예에서, 반사 요소(226)는 대략 300 옹스트롬 내지 대략 5,000 옹스트롬 범위의 두께를 가질 수 있다.
반사 요소(226)는 기판(102) 밖으로 빠져나가는 후방 산란된 광(136)의 양을 감소시키기 위해 반사된 부분(134)의 내부 반사를 증가시키도록 구성된다. 반사된 부분(134)의 내부 반사를 증가시킴으로써, 기판(102)은 더 많은 방사선을 흡수하는 것이 가능하며, 그리하여 이미지 센서 집적 칩(200)의 양자 효율을 증가시킬 수 있다.
도 3은 저굴절률 재료(low index material) 반사 요소를 포함하는 내부 반사 강화 구조물을 갖는 이미지 센서 집적 칩(300)의 일부 실시예의 단면도를 예시한다.
실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(300)은 제1 유전체(109) 상에 배치된 저굴절률 재료 반사 요소(322)를 포함하는 내부 반사 강화 구조물(315)을 포함할 수 있다. 저굴절률 재료 반사 요소(322)는 제1 유전체(109)의 굴절률보다 작은 굴절률을 포함한다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 저굴절률 재료 반사 요소는 대략 1.5보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 일부 추가의 실시예에서, 저굴절률 재료 반사 요소는 대략 1.4보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 저굴절률 재료 반사 요소(322)가 제1 유전체(109)의 굴절률보다 작은 굴절률을 포함하기 때문에, 저굴절률 재료 반사 요소(322)는, 기판(102)으로부터 빠져나가는 방사선(예컨대, 근적외선(NIR))을 다시 기판(102)을 향해 반사시킬 것이다.
실시예에서, 저굴절률 재료 반사 요소(322)는 컬러 필터(122)의 대향 측벽을 따라 배열될 수 있다. 실시예에서, 저굴절률 재료 반사 요소(322)는 유기 재료 또는 유전체 재료와 같은 저굴절률 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 저굴절률 재료 반사 요소(322)는 컬러 필터(122)와 동일한 두께를 가질 수 있다. 또다른 실시예에서, 저굴절률 재료 반사 요소(322)는 대략 300 옹스트롬 내지 대략 50,000 옹스트롬 범위의 두께를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 저굴절률 반사 요소(322)는, 기판(102)의 제2 면(102b) 내에서 복수의 리세스(214) 중의 하나 이상의 리세스 위에 개구를 정의하는 경사진 측벽을 가질 수 있다. 개구는 복수의 리세스(214) 중의 하나 이상의 리세스로부터의 거리가 감소함에 따라 폭이 감소한다. 경사진 측벽이 저굴절률 재료 반사 요소(322)에서의 개구를 정의하게 함으로써, 저굴절률 재료 반사 요소(322)는 기판(102) 안으로 가는 방사선의 양을 증가시킬 수 있다.
도 4는 기판의 후면 상에 다층 반사 구조물을 포함하는 내부 반사 강화 구조물을 갖는 이미지 센서 집적 칩(400)의 일부 실시예의 단면도를 예시한다.
실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(400)은 기판(102)으로부터 후방 산란된 방사선, 예를 들어 NIR 방사선을 감소시키도록 구성된 다층 구조물(402)을 포함하는 내부 반사 강화 구조물(415)을 포함할 수 있다. 실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(400)은 다층 구조물(402)을 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 다층 구조물(402)은 입사 NIR에 대하여 각도 선택성을 가질 수 있다. 예를 들어, 다층 구조물(402)은 기판(102)을 향해 진행하는 방사선이 제1 각도 범위에 걸쳐 다층 구조물(402)을 통해 통과할 수 있게 해줄 수 있고, 또한 기판(102)으로부터 멀어지는 방향으로 진행하는 방사선이 제1 각도 범위와 상이한 제2 각도 범위에 걸쳐 다층 구조물(402)을 통해 통과할 수 있게 할 수 있다.
실시예에서, 다층 구조물(402)은 제1 재료(404)를 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 다층 구조물(402)은 제2 재료(406)를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 제1 재료(404)는 제2 재료(406)에 관련하여 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 제2 재료(406)는 제1 재료(404)에 관련하여 더 낮은 굴절률을 갖는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 실시예에서, 제1 재료(404)는 티타늄 산화물 재료를 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 제2 재료(406)는 제2 산화물 재료, 예를 들어 실리콘 산화물 재료를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 다층 구조물(402)은 대략 1,000 옹스트롬 내지 대략 10,000 옹스트롬 범위의 두께를 가질 수 있다.
실시예에서, 이미지 센서 집적 칩(400)은 기판(102)의 제2 면(102f)을 따라 복수의 쉘로우 트렌치 아이솔레이션(STI; shallow trench isolation) 구조물(408)을 가질 수 있다. 실시예에서, 복수의 STI 구조물(408)은 기판(102)의 제1 면(102f)을 따라 주기적인 트렌치 어레이를 포함할 수 있다. 실시예에서, 복수의 STI 구조물(408)은 기판(102)의 제1 면(102f) 상의 확산자로서의 역할을 할 수 있다. 실시예에서, 복수의 STI 구조물(408)은 실질적으로 직사각형 형상을 갖는 주기적 구조물을 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 복수의 STI 구조물(408)은 기판(102)의 제1 면(102f)을 따라 주기적인 형식으로 배열된 또다른 형상, 예를 들어 삼각형 형상을 가질 수 있다.
도 5a 내지 도 8g는 본 개시의 예시적인 실시예에 따라 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법의 일부 실시예의 단면도들을 예시한다. 도 5a 내지 8g는 방법에 관련하여 기재되어 있지만, 도 5a 내지 8g에 도시된 구조물은 방법에 한정되지 않고 오히려 방법을 분리하여 독립적일 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
도 5a 내지 도 5f는 입사 방사선, 예를 들어 근적외선(NIR)의 후방 산란이 감소된 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법의 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
도 5a는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 단면도(502)를 도시한다. 단면도(502)에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 집적 칩의 일부는 기판(102)을 포함한다. 기판(102)은 임의의 유형의 반도체 바디(예컨대, 실리콘, SiGe, SOI 등)일 수 있으며, 그 뿐만 아니라 그와 연관된 임의의 다른 유형의 반도체 및/또는 에피텍셜 층일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 기판(102)은 베이스 기판 및 에피텍셜 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(102)은 방사선이 기판(102) 내의 이미지 센싱 소자로 보다 쉽게 통과할 수 있게 해주도록 박형화될 수 있다. 다양한 실시예에서, 기판(102)은 기판(102)을 에칭 및/또는 기계적 그라인딩함으로써 박형화될 수 있다. 실시예에서, 기판(102)은 대략 10 마이크로미터의 초기 두께를 가질 수 있고, 박형화하면 대략 6 내지 대략 8 마이크로미터로 박형화될 수 있다.
도 5b는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(504)를 도시한다. 단면도(504)에 도시된 바와 같이, 리세스(114)가 기판(102)의 제2 면(102b) 내에 형성된다. 실시예에서, 리세스(114)는 기판(102) 상의 입사 광의 확산자로서의 역할을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 트렌치(106)도 또한 기판(102)의 제2 면(102b)에 형성될 수 있다. 트렌치(106)는 기판(102)의 측벽 및/또는 하부 표면에 의해 정의된다. 실질적으로 평평한 표면(116)이 리세스(114)와 트렌치(106) 사이에 연장한다. 일부 실시예에서, 리세스(114)는 실질적으로 평평한 표면(116) 사이에 배열된 단일 리세스를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 리세스(114) 및 트렌치(106)는 기판(102)의 제2 면(102b)을 따라 형성된 패터닝된 마스킹 층(도시되지 않음)에 따라 기판(102)의 제2 면(102b)을 선택적으로 에칭함으로써 형성될 수 있다. 패터닝된 마스킹 층은 기판(102) 위에 배열된 개구를 정의하는 측벽을 포함한다. 일부 실시예에서, 패터닝된 마스킹 층은 기판(102) 위에 감광 재료(예컨대, 포지티브 또는 네가티브 포토레지스트)의 층을 퇴적함으로써 형성될 수 있다. 감광 재료의 층은 포토마스크에 따라 전자기 방사선에 선택적으로 노출된다. 전자기 방사선은 가용 영역을 정의하도록 감광 재료 내의 노출된 영역의 가용성을 변경한다. 그 후에, 감광 재료는 가용 영역을 제거함으로써 감광 재료 내의 개구를 정의하도록 현상된다.
또한, 패터닝된 마스킹 층에 따라 기판(102)의 제2 면(102b)에 대해 에칭 프로세스가 수행될 수 있다. 에칭 프로세스는 패터닝된 마스킹 층을 제 자리에 두고 하나 이상의 에천트에 기판(102)을 노출시킴으로써 수행된다. 하나 이상의 에천트는 기판(102) 안으로 리세스(114)를 정의하는 리세스를 정의하도록 기판(102)의 일부를 제거할 수 있다. 일부 실시예에서, 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에칭 프로세스는 유도 결합 플라즈마(ICP; inductively coupled plasma) 에칭 프로세스 또는 용량 결합 플라즈마(CCP; capacitively coupled plasma) 에칭 프로세스와 같은 결합 플라즈마 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 에칭 프로세스는 습식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다.
추가적으로, 이미지 센싱 소자(105)가 기판(102)의 픽셀 영역 내에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 센싱 소자(105)는 기판(102)의 제1 면(102f) 안으로 하나 이상의 도펀트 종을 주입함으로써 형성된 포토다이오드를 포함할 수 있다. 예를 들어, 포토다이오드는, 제1 도핑 타입(예컨대, n타입)을 갖는 제1 영역을 형성하도록 제1 주입 프로세스를 선택적으로 수행하고(예컨대, 마스킹 층에 따라), 그 후에 제1 영역에 인접하며 제1 도핑 타입과 상이한 제2 도핑 타입(예컨대, p타입)을 갖는 제2 영역을 형성하도록 제2 주입 프로세스를 수행함으로써, 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 또는 제2 주입 프로세스 중의 하나를 사용하여 플로팅 확산 웰(도시되지 않음)도 또한 형성될 수 있다.
도 5c는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(506)를 도시한다. 단면도(506)에 도시된 바와 같이, 제1 유전체(109)가 기판(102)의 제2 면(102b) 위에 그리고 트렌치(106) 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 제1 유전체(109)는 산화물(예컨대, 실리콘 산화물), TEOS 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유전체(109)는 리세스(114)를 덮으며 트렌치(106)를 채울 수 있다. 제1 유전체(109)는 실질적으로 평면인 표면을 형성하도록 후속 평탄화 프로세스(예컨대, 화학 기계적 평탄화 프로세스)를 겪을 수 있다.
실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)이 기판(102)의 제2 면(102b)을 따라 형성될 수 있다. 또다른 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)은 반사 방지 재료를 포함할 수 있다. 반사 방지 재료는, 리세스(114)를 포함하여, 기판(102)의 제2 면(102b)을 라이닝할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 방지 재료는 트렌치(106)의 내부 표면을 더 라이닝할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 방지 재료는 하프늄 산화물(HfO2), 티타늄 산화물(TiO2), 하프늄 지르코늄 산화물(HfZrO), 탄탈 산화물(Ta2O3), 하프늄 실리콘 산화물(HfSiO4), 지르코늄 산화물(ZrO2), 지르코늄 실리콘 산화물(ZrSiO2) 등을 포함한 하이 k 유전체 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 방지 재료는 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적될 수 있다.
도 5d는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(508)를 도시한다. 단면도(508)에 도시된 바와 같이, 그리드 요소(126)가 제1 유전체(109) 위에 형성된다. 그리드 요소(126)는 금속(예컨대, 알루미늄, 코발트, 구리, 은, 금, 텅스텐 등) 및/또는 유전체 재료(예컨대, SiO2, SiN 등)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 그리드 요소(126)는 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적될 수 있다.
도 5e는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(510)를 도시한다. 단면도(510)에 도시된 바와 같이, 제2 유전체(118)가 제1 유전체(109) 및 그리드 요소(126) 위에 형성된다. 또다른 실시예에서, 제2 유전체(118)는 산화물(예컨대, 실리콘 산화물), TEOS 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유전체(118)는 실질적으로 평면인 표면을 형성하도록 후속 평탄화 프로세스(예컨대, 화학 기계적 평탄화 프로세스)를 겪을 수 있다.
도 5f는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(512)를 도시한다. 단면도(512)에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(122)가 제2 유전체(118) 위에 형성된다. 컬러 필터(122)는 특정 파장 범위를 갖는 방사선(예컨대, 광)의 투과를 허용하면서 지정된 범위 밖의 파장의 광을 차단하는 재료로 형성된다.
또다른 실시예에서, 마이크로렌즈(124)가 컬러 필터(112) 위에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로렌즈(124)는 컬러 필터(122) 위에 마이크로렌즈 재료를 퇴적함으로써 형성될 수 있다(예컨대, 스핀온 방법 또는 퇴적 프로세스에 의해). 만곡된 상부 표면을 갖는 마이크로렌즈 템플릿(도시되지 않음)이 마이크로렌즈 재료 위에 패터닝된다. 일부 실시예에서, 마이크로렌즈 템플릿은, 동근(rounding) 형상을 형성하도록 분포 노출 광 도즈를 사용하여 노출되며(예컨대, 네가티브 포토레지스트의 경우 더 많은 광이 곡률 하부에 노출되고 곡률 상부에서는 더 적은 광이 노출됨) 현상 및 베이킹된 포토레지스트 재료를 포함할 수 있다. 그 다음, 마이크로렌즈(124)는 마이크로렌즈 템플릿에 따라 마이크로렌즈 재료를 선택적으로 에칭함으로써 형성될 수 있다.
도 6a 내지 도 6g는 입사 방사선, 예를 들어 근적외선(NIR)의 후방 산란이 감소된 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법의 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
도 6a는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 단면도(602)를 도시한다. 단면도(602)에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 집적 칩의 일부는 기판(102)을 포함할 수 있다. 기판(102)은 실리콘 재료 또는 또다른 반도체 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(102)은 방사선이 기판(102) 내의 이미지 센싱 소자로 보다 쉽게 통과할 수 있게 해주도록 박형화될 수 있다. 다양한 실시예에서, 기판(102)은 기판(102)을 에칭 및/또는 기계적 그라인딩함으로써 박형화될 수 있다.
도 6b는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(604)를 도시한다. 단면도(604)에 도시된 바와 같이, 복수의 리세스(214)가 기판(102)의 제2 면(102b)을 따라 형성될 수 있다. 또다른 실시예에서, 복수의 리세스(214)는 기판(102) 상의 입사 방사선의 확산자로서의 역할을 할 수 있다. 실시예에서, 트렌치(106)도 또한 기판(102)의 제2 면(102b) 내에 형성될 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 리세스(214)는 패터닝된 마스킹 층에 따라 기판(102)의 제2 면(102b)에 대해 에칭 프로세스를 수행함으로써 형성될 수 있다. 에칭 프로세스는 패터닝된 마스킹 층을 제 자리에 두고 하나 이상의 에천트에 기판(102)을 노출시킴으로써 수행된다. 하나 이상의 에천트는 복수의 리세스(214)를 정의하도록 기판(102)의 일부를 제거한다. 하나 이상의 에천트는 기판(102) 내에 트렌치(106)를 정의하도록 기판(102)의 일부를 더 제거할 수 있다. 일부 실시예에서, 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에칭 프로세스는 유도 결합 플라즈마(ICP) 에칭 프로세스 또는 용량 결합 플라즈마(CCP) 에칭 프로세스와 같은 결합 플라즈마 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 에칭 프로세스는 습식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다.
추가적으로, 이미지 센싱 소자(105)가 기판(102)의 픽셀 영역 내에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 센싱 소자(105)는 기판(102)의 제1 면(102f) 안으로 하나 이상의 도펀트 종을 주입함으로써 형성된 포토다이오드를 포함할 수 있다.
도 6c는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(606)를 도시한다. 단면도(606)에 도시된 바와 같이, 제1 유전체(109)가 기판(102)의 제2 면(102b) 위에 그리고 트렌치(106) 내에 형성된다. 또다른 실시예에서, 제1 유전체(109)는 산화물(예컨대, 실리콘 산화물), TEOS 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유전체(109)는 복수의 리세스(214) 중의 인접한 리세스 내에 연장하며 트렌치(106)를 채울 수 있다. 제1 유전체(109)는 실질적으로 평면인 표면을 형성하도록 후속 평탄화 프로세스(예컨대, 화학 기계적 평탄화 프로세스)를 겪을 수 있다.
또다른 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)이 기판(102)의 제2 면(102b)을 따라 형성될 수 있다. 또다른 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)은 반사 방지 재료를 포함할 수 있다. 반사 방지 재료는, 복수의 리세스(214)를 포함하여, 기판(102)의 제2 면(102b)을 라이닝한다. 일부 실시예에서, 반사 방지 재료는 트렌치(106)의 내부 표면을 더 라이닝할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 방지 재료는 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적된 하이 k 유전체 재료를 포함할 수 있다.
도 6d는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(608)를 도시한다. 단면도(608)에 도시된 바와 같이, 그리드 요소(126)가 제1 유전체(109) 위에 형성된다. 또다른 실시예에서, 그리드 요소(126)는 금속(예컨대, 알루미늄, 코발트, 구리, 은, 금, 텅스텐 등) 및/또는 유전체 재료(예컨대, SiO2, SiN 등)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 그리드 요소(126)는 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적될 수 있다.
도 6e는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(610)를 도시한다. 단면도(610)에 도시된 바와 같이, 제2 유전체(118)가 제1 유전체(109) 및 그리드 요소(126) 위에 형성된다. 또다른 실시예에서, 제2 유전체(118)는 산화물(예컨대, 실리콘 산화물), TEOS 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유전체(118)는 실질적으로 평면인 표면을 형성하도록 후속 평탄화 프로세스(예컨대, 화학 기계적 평탄화 프로세스)를 겪을 수 있다.
도 6f는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(612)를 도시한다. 단면도(612)에 도시된 바와 같이, 저굴절률 재료 반사 요소(322)가 제2 유전체(118) 위에 형성된다. 실시예에서, 저굴절률 재료 반사 요소(322)는 유기 재료 또는 유전체 재료와 같은 저굴절률 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 저굴절률 재료 반사 요소(322)는 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적될 수 있다.
도 6g는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(614)를 도시한다. 단면도(614)에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(122)가 제2 유전체(118) 위에 그리고 저굴절률 재료 반사 요소(322)의 측벽 사이에 형성된다. 컬러 필터(122)는 특정 파장 범위를 갖는 방사선(예컨대, 광)의 투과를 허용하면서 지정된 범위 밖의 파장의 광을 차단하는 재료로 형성된다. 일부 실시예에서, 저굴절률 재료 반사 요소(322)는 컬러 필터(122)와 동일한 두께를 가질 수 있다. 마이크로렌즈(124)가 컬러 필터(122) 및 저굴절률 재료 반사 요소(322) 위에 형성될 수 있다.
도 7a 내지 도 7e는 입사 방사선, 예를 들어 근적외선(NIR)의 후방 산란이 감소된 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법의 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
도 7a는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 단면도(702)를 도시한다. 단면도(702)에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 집적 칩의 일부는 기판(102)을 포함할 수 있다. 기판(102)은 실리콘 재료 또는 또다른 반도체 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(102)은 방사선이 기판(102) 내의 이미지 센싱 소자로 보다 쉽게 통과할 수 있게 해주도록 박형화될 수 있다. 다양한 실시예에서, 기판(102)은 기판(102)을 에칭 및/또는 기계적 그라인딩함으로써 박형화될 수 있다.
도 7b는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(704)를 도시한다. 단면도(704)에 도시된 바와 같이, 복수의 리세스(214)가 기판(102)의 제2 면(102b)을 따라 형성될 수 있다. 또다른 실시예에서, 복수의 리세스(214)는 기판(102) 상의 입사 방사선, 예를 들어 기판(102) 상의 근적외선(NIR)의 확산자로서의 역할을 할 수 있다. 실시예에서, 이미지 센서 집적 칩의 일부는 트렌치(106)를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 복수의 리세스(214)는 패터닝된 마스킹 층에 따라 기판(102)의 제2 면(102b)에 대해 에칭 프로세스를 수행함으로써 형성될 수 있다. 에칭 프로세스는 패터닝된 마스킹 층을 제 자리에 두고 하나 이상의 에천트에 기판(102)을 노출시킴으로써 수행된다. 하나 이상의 에천트는 복수의 리세스(214)를 정의하도록 기판(102)의 일부를 제거한다. 하나 이상의 에천트는 기판(102) 내에 트렌치(106)를 정의하도록 기판(102)의 일부를 더 제거할 수 있다. 일부 실시예에서, 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에칭 프로세스는 유도 결합 플라즈마(ICP) 에칭 프로세스 또는 용량 결합 플라즈마(CCP) 에칭 프로세스와 같은 결합 플라즈마 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 에칭 프로세스는 습식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다.
추가적으로, 이미지 센싱 소자(105)가 기판(102)의 픽셀 영역 내에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 센싱 소자는 기판(102)의 제1 면(102f) 안으로 하나 이상의 도펀트 종을 주입함으로써 형성된 포토다이오드를 포함할 수 있다.
도 7c는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(706)를 도시한다. 단면도(706)에 도시된 바와 같이, 제1 유전체(109)가 기판(102)의 제2 면(102b) 위에 그리고 트렌치(106) 내에 형성된다. 또다른 실시예에서, 제1 유전체(109)는 산화물(예컨대, 실리콘 산화물), TEOS 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유전체(109)는 복수의 리세스(214) 중의 인접한 리세스 내에 연장하며 트렌치(106)를 채울 수 있다. 제1 유전체(109)는 실질적으로 평면인 표면을 형성하도록 후속 평탄화 프로세스(예컨대, 화학 기계적 평탄화 프로세스)를 겪을 수 있다.
또다른 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)이 기판(102)의 제2 면(102b)을 따라 형성될 수 있다. 또다른 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)은 반사 방지 재료를 포함할 수 있다. 반사 방지 재료는, 복수의 리세스(214)를 포함하여, 기판(102)의 제2 면(102b)을 라이닝한다. 일부 실시예에서, 반사 방지 재료는 트렌치(106)의 내부 표면을 더 라이닝할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 방지 재료는 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적된 하이 k 유전체 재료를 포함할 수 있다.
도 7d는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(708)를 도시한다. 단면도(708)에 도시된 바와 같이, 반사 요소(226)가 제1 유전체(109) 위에 형성된다. 일부 실시예에서, 반사 요소(226)는 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적될 수 있다. 또다른 실시예에서, 반사 요소(226)는 대략 300 옹스트롬 내지 대략 5,000 옹스트롬 범위의 두께를 가질 수 있다.
실시예에서, 반사 요소(226)는 복수의 리세스(214)의 일부를 덮을 수 있다. 또다른 실시예에서, 반사 요소(226)는 하나 이상의 반사 영역을 포함할 수 있다. 하나 이상의 반사 영역은 전자기 방사선의 상이한 파장에서 양호한 QE를 제공하도록 선택된 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 반사 영역은 하나 이상의 반사성 필러 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 반사성 필러 재료는, 알루미늄(Al), 로듐(Rh), 루데늄(Ru), 구리(Cu), 은(Ag), 금(Au), 텅스텐(W), 코발트(Co), 철(Fe), 몰리브덴(Mo), 티타늄(Ti), 크롬(Cr)과 같은 금속을 포함할 수 있다.
도 7e는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(710)를 도시한다. 단면도(710)에 도시된 바와 같이, 제2 유전체(118)가 제1 유전체(109) 및 반사 요소(226) 위에 형성된다. 또다른 실시예에서, 제2 유전체(118)는 산화물(예컨대, 실리콘 산화물), TEOS 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유전체(118)는 실질적으로 평면인 표면을 형성하도록 후속 평탄화 프로세스(예컨대, 화학 기계적 평탄화 프로세스)를 겪을 수 있다.
도 7f는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(712)를 도시한다. 단면도(712)에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(122)가 제2 유전체(118) 위에 형성된다. 컬러 필터(122)는 특정 파장 범위를 갖는 방사선(예컨대, 광)의 투과를 허용하면서 지정된 범위 밖의 파장의 광을 차단하는 재료로 형성된다. 마이크로렌즈(124)가 컬러 필터(112) 위에 형성될 수 있다.
도 8a 내지 도 8g는 입사 광의 후방 산란이 감소된 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법의 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
도 8a는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(802)를 도시한다. 단면도(802)에 도시된 바와 같이, 이미지 센서 집적 칩의 일부는 기판(102)을 포함할 수 있다. 기판(102)은 실리콘 재료 또는 또다른 반도체 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(102)은 방사선이 기판(102) 내의 이미지 센싱 소자로 보다 쉽게 통과할 수 있게 해주도록 박형화될 수 있다. 다양한 실시예에서, 기판(102)은 기판(102)을 에칭 및/또는 기계적 그라인딩함으로써 박형화될 수 있다.
실시예에서, 복수의 STI 구조물(408)이 기판(102)의 제1 면(102f)을 따라 형성될 수 있다. 실시예에서, 복수의 STI 구조물(408)은 기판(102)의 제1 면(102f) 상의 확산자로서의 역할을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 STI 구조물(408)은, 쉘로우 트렌치를 형성하도록 기판(102)의 제1 면(102f)을 선택적으로 에칭하고 그 후에 쉘로우 트렌치 내에 하나 이상의 유전체 재료를 형성함으로써, 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에칭 프로세스는 유도 결합 플라즈마(ICP) 에칭 프로세스 또는 용량 결합 플라즈마(CCP) 에칭 프로세스와 같은 결합 플라즈마 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 에칭 프로세스는 습식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다.
추가적으로, 이미지 센싱 소자(105)가 기판(102)의 픽셀 영역 내에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 센싱 소자(105)는 기판(1)의 제1 면(102f) 안으로 하나 이상의 도펀트 종을 주입함으로써 형성된 포토다이오드를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 STI 구조물(408)은 하나 이상의 트랜지스터 게이트 구조물 및/또는 이미지 센싱 소자(105)의 형성 전에 형성될 수 있다.
도 8b는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(804)를 도시한다. 단면도(804)에 도시된 바와 같이, 트렌치(106)가 기판(102)의 제2 면(102b) 내에 형성될 수 있다. 트렌치(106)를 정의하기 위해 기판(102)의 일부를 제거하도록 하나 이상의 에천트가 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 에칭 프로세스는 건식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 예를 들어, 에칭 프로세스는 유도 결합 플라즈마(ICP) 에칭 프로세스 또는 용량 결합 플라즈마(CCP) 에칭 프로세스와 같은 결합 플라즈마 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 에칭 프로세스는 습식 에칭 프로세스를 포함할 수 있다. 실시예에서, 트렌치(106)는 픽셀 영역의 각각의 면 상에 형성될 수 있다.
도 8c는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(806)를 도시한다. 단면도(806)에 도시된 바와 같이, 제1 유전체(109)가 트렌치(106) 내에 형성될 수 있다. 또다른 실시예에서, 제1 유전체(109)는 산화물(예컨대, 실리콘 산화물), TEOS 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유전체(109)는 트렌치(106)를 채울 수 있다. 제1 유전체(109)는 실질적으로 평면인 표면을 형성하도록 후속 평탄화 프로세스(예컨대, 화학 기계적 평탄화 프로세스)를 겪을 수 있다.
또다른 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)이 기판(102)의 제2 면(102b)을 따라 형성될 수 있다. 하나 이상의 흡수 강화 층(107)은 기판(102)의 제2 면(102b)을 라이닝한다. 일부 실시예에서, 반사 방지 재료는 트렌치(106)의 내부 표면을 더 라이닝할 수 있다. 또다른 실시예에서, 하나 이상의 흡수 강화 층(107)은 반사 방지 코팅 재료를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반사 방지 재료는 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적된 하이 k 유전체 재료를 포함할 수 있다.
도 8d는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(808)를 도시한다. 단면도(808)에 도시된 바와 같이, 다층 구조물(402)이 제1 유전체(109) 위에 형성된다. 다층 구조물(402)은 복수의 적층된 유전체 층을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 복수의 적층된 유전체 층은 산화물(예컨대, SiO2, SiCO 등), 플루오로실리케이트 유리, 인산염 유리(예컨대, 붕인산 실리케이트 유리) 등 중의 하나 이상을 포함할 수 있다.
또다른 실시예에서, 다층 구조물(402)은 입사 방사선, 예를 들어 근적외선(NIR)에 관련하여 각도 선택성을 가질 수 있다. 예를 들어, 다층 구조물(402)은, 기판(102)을 향해 진행하는 방사선이 제1 각도 범위에 걸쳐 다층 구조물(402)을 통해 통과할 수 있게 해줄 수 있고, 또한 기판(102)으로부터 멀어지는 방향으로 진행하는 방사선이 제1 각도 범위와 상이한 제2 각도 범위에 걸쳐 다층 구조물(402)을 통해 통과할 수 있게 할 수 있다.
실시예에서, 다층 구조물(402)은 제1 재료(404) 및 제2 재료(406)를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 제1 재료(404)는 제2 재료(406)에 관련하여 상대적으로 높은 굴절률을 갖는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 제2 재료(406)는 제1 재료(404)에 관련하여 더 낮은 굴절률을 갖는 유전체 재료를 포함할 수 있다. 실시예에서, 제1 재료(404)는 티타늄 산화물 재료를 포함할 수 있다. 또다른 실시예에서, 제2 재료(406)는 제2 산화물 재료, 예를 들어 실리콘 산화물 재료를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 다층 구조물(402)은 대략 1,000 옹스트롬 내지 대략 10,000 옹스트롬 범위의 두께를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 다층 구조물(402)은 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적될 수 있다.
도 8e는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(810)를 도시한다. 단면도(810)에 도시된 바와 같이, 그리드 요소(126)가 다층 구조물(402) 위에 형성된다. 또다른 실시예에서, 그리드 요소(126)는 금속(예컨대, 알루미늄, 코발트, 구리, 은, 금, 텅스텐 등) 및/또는 유전체 재료(예컨대, SiO2, SiN 등)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 그리드 요소(126)는 물리적 기상 증착 기술(예컨대, PVD, CVD, PE-CVD, ALD 등)에 의해 퇴적될 수 있다.
도 8f는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(812)를 도시한다. 단면도(812)에 도시된 바와 같이, 제2 유전체(118)가 다층 구조물(402) 및 그리드 요소(126) 위에 형성된다. 또다른 실시예에서, 제2 유전체(118)는 산화물(예컨대, 실리콘 산화물), TEOS 등을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유전체(118)는 실질적으로 평면인 표면을 형성하도록 후속 평탄화 프로세스(예컨대, 화학 기계적 평탄화 프로세스)를 겪을 수 있다.
도 8g는 이미지 센서 집적 칩의 일부의 또다른 단면도(814)를 도시한다. 단면도(814)에 도시된 바와 같이, 컬러 필터(122)가 제2 유전체(118) 위에 형성된다. 컬러 필터(122)는 또한 제2 유전체(118) 위에 형성될 수 있다. 컬러 필터(122)는 특정 파장 범위를 갖는 방사선(예컨대, 광)의 투과를 허용하면서 지정된 범위 밖의 파장의 광을 차단하는 재료로 형성된다. 마이크로렌즈(124)가 컬러 필터(112) 위에 형성될 수 있다.
도 9는 여기에 개시된 바와 같은 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법(900)의 일부 실시예의 흐름도를 예시한다.
방법(900)은 일련의 동작들 또는 이벤트들로서 여기에 예시 및 기재되어 있지만, 이러한 동작들 또는 이벤트들의 예시된 순서는 한정하는 의미로 해석되어서는 안됨을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 일부 동작들은 여기에 예시 및/또는 기재된 바와 상이한 순서로 그리고/또는 이와 다른 동작 또는 이벤트와 동시에 일어날 수 있다. 추가적으로, 예시된 모든 동작들이 여기에서의 기재의 하나 이상의 양상 또는 실시예를 구현하는 데 요구되지 않을 수 있다. 또한, 여기에 도시된 동작들 중의 하나 이상은 하나 이상의 별개의 동작 및/또는 단계에서 수행될 수 있다.
902에서, 기판은 기판의 두께를 감소시키도록 박형화된다. 도 5a, 도 6a, 도 7a 및 도 8a는 동작 902에 대응하는 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
904에서, 이미지 센싱 소자가 기판의 픽셀 영역 내에 형성된다. 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8a는 동작 904에 대응하는 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
906에서, 하나 이상의 리세스가 기판의 제2 면 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 복수의 리세스는 패터닝된 마스킹 층에 따라 기판의 제2 면을 선택적으로 에칭함으로써 형성될 수 있다. 도 5b, 도 6b 및 도 7b는 동작 906a에 대응하는 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
선택적으로, 906b에서, 복수의 STI 구조물이 기판의 제1 면 내에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 STI 구조물은 패터닝된 마스킹 층에 따라 기판의 제1 면을 선택적으로 에칭함으로써 형성될 수 있다. 도 8a는 동작 906b에 대응하는 일부 실시예의 단면도를 예시한다.
908에서, 복수의 트렌치가 기판의 제2 면 내에 형성된다. 일부 실시예에서, 트렌치는 예를 들어 제2 마스킹 층에 따라 기판의 제2 면을 선택적으로 에칭함으로써 형성된다. 도 5b, 도 6b, 도 7b 및 도 8b는 동작 908에 대응하는 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
910에서, 반사 방지 층이 기판의 제2 면 위에 형성된다. 일부 실시예에서, 반사 방지 층은 또한 복수의 트렌치 내에 형성될 수 있다. 도 5c, 도 6c, 도 7c 및 도 8c는 동작 910에 대응하는 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
912에서, 제1 유전체가 반사 방지 층 상에 형성된다. 도 5c, 도 6c, 도 7c 및 도 8c는 동작 912에 대응하는 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
선택적으로, 914a에서, 다층 구조물이 기판의 후면 상에, 유전체 재료 상에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 다층 구조물은 유전체 재료 상에 추가의 유전체 층을 순차적으로 퇴적함으로써 형성될 수 있다. 도 8d는 동작 914a에 대응하는 일부 실시예의 단면도를 예시한다.
선택적으로, 914b에서, 반사 요소가 제1 유전체 상에 형성된다. 일부 실시예에서, 반사 요소는 기판의 리세스 및/또는 돌출부의 일부를 덮을 수 있다. 도 6f 및 도 7e는 동작 912에 대응하는 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
916에서, 하나 이상의 트랜지스터 게이트 구조물이 픽셀 영역 위에 기판의 제2 면을 따라 형성된다.
918에서, 복수의 전도성 상호접속 층이 기판의 제2 면을 따라 유전체 구조물 내에 형성된다.
920에서, 컬러 필터 및 마이크로렌즈가 유전체 재료의 층 위에 형성된다. 도 5f, 6g, 7f, 8g는 동작 920에 대응하는 일부 실시예의 단면도들을 예시한다.
따라서, 본 개시는 픽셀로부터의 후방 산란된 광을 감소시키도록 구성된 내부 반사 강화 구조물을 포함하는 이미지 센서 집적 칩에 관한 것이다.
일부 실시예에서, 본 개시는 이미지 센서 집척 칩에 관한 것이다. 이미지 센서 집적 칩은, 기판의 픽셀 영역 내에 배열된 이미지 센싱 소자를 포함한다. 제1 유전체가 기판의 제1 면 내의 트렌치에 배치된다. 트렌치는 픽셀 영역의 대향 측에 배치된 제1 측벽에 의해 정의된다. 내부 반사 구조물이 기판의 제1 면을 따라 배열되며, 기판으로부터 빠져나가는 방사선을 다시 기판 안으로 반사시키도록 구성된다.
다른 실시예에서, 본 개시는 이미지 센서 집척 칩에 관한 것이다. 이미지 센서 집적 칩은, 전면과 후면을 갖는 기판을 포함한다. 기판의 후면은 제1 방향으로 전파하는 입사 방사선을 입사 방사선이 기판의 전면에 도달하기 전에 수신하도록 구성된다. 이미지 센싱 소자가 기판의 픽셀 영역 내에 배열되고, 복수의 전도성 상호접속 층이 기판의 전면을 따라 배치된 유전체 구조물 내에 배열된다. 내부 반사 구조물이 기판의 후면을 따라 배열되며, 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 전파하고 있는 방사선을 반사시키도록 구성된다.
일부 실시예에서, 본 개시는 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법에 관한 것이다. 방법은 기판 내에 이미지 센싱 소자를 형성하는 단계를 포함한다. 방법은 기판의 후면을 따라 내부 반사 구조물을 형성하는 단계를 더 포함한다. 내부 반사 구조물은 기판으로부터 빠져나가는 방사선을 다시 기판 안으로 반사시키도록 구성된다.
전술한 바는 당해 기술 분야에서의 숙련자들이 본 개시의 양상을 보다 잘 이해할 수 있도록 여러 실시예들의 특징을 나타낸 것이다. 당해 기술 분야에서의 숙련자라면, 여기에서 소개된 실시예와 동일한 목적을 수행하고/하거나 동일한 이점을 달성하기 위해 다른 프로세스 및 구조를 설계 또는 수정하기 위한 기반으로서 본 개시를 용이하게 사용할 수 있다는 것을 알아야 한다. 당해 기술 분야에서의 숙련자는 또한, 이러한 등가의 구성이 본 개시의 진정한 의미 및 범위로부터 벗어나지 않으며, 본 개시의 진정한 의미 및 범위에서 벗어나지 않고서 다양한 변경, 치환 및 대안을 행할 수 있다는 것을 알아야 한다.
실시예
실시예 1. 이미지 센서 집적 칩에 있어서,
기판의 픽셀 영역 내에 배열된 이미지 센싱 소자(image sensing element);
상기 기판의 제1 면(side) 내의 트렌치에 배치된 제1 유전체로서, 상기 트렌치는 상기 픽셀 영역의 대향 측에 배치된 제1 측벽에 의해 정의되는 것인, 상기 제1 유전체; 및
상기 기판의 제1 면을 따라 배열되며, 상기 기판으로부터 빠져나가는 방사선(radiation)을 다시 상기 기판 안으로 반사시키도록 구성된 내부 반사 구조물
을 포함하는, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 2. 실시예 1에 있어서,
상기 이미지 센싱 소자 위에 상기 기판의 제1 면을 따라 배열되며 상기 기판의 제2 측벽에 의해 정의된 리세스를 더 포함하고, 상기 내부 반사 구조물은, 상기 트렌치를 정의하는 상기 제1 측벽과 상기 리세스를 정의하는 상기 제2 측벽 사이에 연장하는 상기 기판의 실질적으로 평평한 표면을 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 3. 실시예 2에 있어서, 상기 제2 측벽은 상기 기판의 제1 면에 대하여 대략 45도 내지 대략 55도의 각도를 형성하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 4. 실시예 1에 있어서, 상기 내부 반사 구조물은, 상기 기판의 제1 면 위에 배열되며 반대 방향으로 상기 제1 측벽을 지나 측방향으로(laterally) 연장하는 전도성 재료를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 5. 실시예 1에 있어서, 상기 내부 반사 구조물은 상기 제1 유전체의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절률 재료(low index material) 반사 요소를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 6. 실시예 5에 있어서, 상기 저굴절률 재료 반사 요소는 상기 픽셀 영역 위에 개구를 정의하는 경사진 측벽을 가지며, 상기 개구는 상기 기판으로부터의 거리가 감소함에 따라 폭이 감소하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 7. 실시예 6에 있어서,
상기 경사진 측벽 사이에 바로 배열된 컬러 필터를 더 포함하는, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 8. 실시예 1에 있어서,
상기 기판의 제1 면을 따라 배열된 흡수 강화 층을 더 포함하며, 상기 흡수 강화 층은 하이 k(high k) 유전체 재료를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 9. 실시예 1에 있어서, 상기 내부 반사 구조물은 다층 구조물을 포함하며, 상기 다층 구조물은, 상기 기판을 향해 진행하는 방사선이 제1 각도 범위에 걸쳐 상기 다층 구조물을 통해 통과할 수 있게 해주고, 또한 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 진행하는 방사선이 상기 제1 각도 범위와 상이한 제2 각도 범위에 걸쳐 상기 다층 구조물을 통해 통과할 수 있게 해주도록 구성된 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 10. 이미지 센서 집적 칩에 있어서,
전면과 후면을 갖는 기판으로서, 상기 기판의 후면은 제1 방향으로 전파하는 입사 방사선을 상기 입사 방사선이 상기 기판의 전면에 도달하기 전에 수신하도록 구성되는 것인, 상기 기판;
상기 기판의 픽셀 영역 내에 배열된 이미지 센싱 소자;
상기 기판의 전면을 따라 배치된 유전체 구조물 내에 배열된 복수의 전도성 상호접속 층; 및
상기 기판의 후면을 따라 배열되며, 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 전파하고 있는 방사선을 반사시키도록 구성된 내부 반사 구조물
을 포함하는, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 11. 실시예 10에 있어서, 상기 내부 반사 구조물은 제1 유전체에 의해 상기 기판으로부터 분리되어 있는 금속을 포함한 하나 이상의 반사 요소를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 12. 실시예 11에 있어서, 상기 하나 이상의 반사 요소는 텅스텐, 알루미늄, 구리, 알루미늄, 또는 구리를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 13. 실시예 11에 있어서, 상기 하나 이상의 반사 요소는 대략 300 옹스트롬 내지 대략 5,000 옹스트롬의 두께를 갖는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 14. 실시예 10에 있어서, 상기 내부 반사 구조물은, 제1 유전체에 의해 상기 기판으로부터 분리되며 상기 제1 유전체의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절률 재료 반사 요소를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 15. 실시예 14에 있어서, 상기 저굴절률 재료 반사 요소는 유기 재료를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 16. 실시예 10에 있어서, 상기 내부 반사 구조물은 다층 구조물을 포함하며, 상기 다층 구조물은, 제1 굴절률을 갖는 제1 재료 및 상기 제1 굴절률과 상이한 제2 굴절률을 갖는 제2 재료를 포함한 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 17. 실시예 10에 있어서,
상기 기판의 후면 위에 배열된 흡수 강화 층을 더 포함하며, 상기 흡수 강화 층은 하이 k 유전체 재료를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
실시예 18. 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법에 있어서,
기판 내에 이미지 센싱 소자를 형성하는 단계: 및
상기 기판의 후면을 따라 내부 반사 구조물을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 내부 반사 구조물은 상기 기판으로부터 빠져나가는 방사선을 다시 상기 기판 안으로 반사시키도록 구성된 것인, 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법.
실시예 19. 실시예 18에 있어서,
상기 기판의 후면 내에 트렌치를 형성하는 단계로서, 상기 트렌치는 상기 기판의 제1 측벽에 의해 정의되는 것인, 상기 트렌치 형성 단계; 및
상기 이미지 센싱 소자 위에 상기 기판의 후면 내에 리세스를 형성하는 단계로서, 상기 리세스는 상기 기판의 제2 측벽에 의해 정의되는 것인, 상기 리세스 형성 단계를 더 포함하고,
상기 내부 반사 구조물은 상기 트렌치를 정의하는 상기 제1 측벽과 상기 리세스를 정의하는 상기 제2 측벽 사이에 연장하는 상기 기판의 실질적으로 평평한 표면을 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법.
실시예 20. 실시예 19에 있어서,
상기 트렌치 내에 제1 유전체를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 내부 반사 구조물은 상기 제1 유전체의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절률 재료 반사 요소를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법.

Claims (10)

  1. 이미지 센서 집적 칩에 있어서,
    기판의 픽셀 영역 내에 배열된 이미지 센싱 소자(image sensing element);
    상기 기판의 제1 면(side) 내의 트렌치에 배치된 제1 유전체로서, 상기 트렌치는 상기 픽셀 영역의 대향 측에 배치된 제1 측벽에 의해 정의되는 것인, 상기 제1 유전체; 및
    상기 기판의 제1 면을 따라 배열되며, 상기 기판으로부터 빠져나가는 방사선(radiation)을 다시 상기 기판 안으로 반사시키도록 구성된 내부 반사 구조물
    을 포함하는, 이미지 센서 집적 칩.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 이미지 센싱 소자 위에 상기 기판의 제1 면을 따라 배열되며 상기 기판의 제2 측벽에 의해 정의된 리세스를 더 포함하고, 상기 내부 반사 구조물은, 상기 트렌치를 정의하는 상기 제1 측벽과 상기 리세스를 정의하는 상기 제2 측벽 사이에 연장하는 상기 기판의 평평한 표면을 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 내부 반사 구조물은, 상기 기판의 제1 면 위에 배열되며 반대 방향으로 상기 제1 측벽을 지나 측방향으로(laterally) 연장하는 전도성 재료를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 내부 반사 구조물은 상기 제1 유전체의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 저굴절률 재료(low index material) 반사 요소를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 저굴절률 재료 반사 요소는 상기 픽셀 영역 위에 개구를 정의하는 경사진 측벽을 가지며, 상기 개구는 상기 기판으로부터의 거리가 감소함에 따라 폭이 감소하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 경사진 측벽 사이에 바로 배열된 컬러 필터를 더 포함하는, 이미지 센서 집적 칩.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 기판의 제1 면을 따라 배열된 흡수 강화 층을 더 포함하며, 상기 흡수 강화 층은 하이 k(high k) 유전체 재료를 포함하는 것인, 이미지 센서 집적 칩.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 내부 반사 구조물은 다층 구조물을 포함하며, 상기 다층 구조물은, 상기 기판을 향해 진행하는 방사선이 제1 각도 범위에 걸쳐 상기 다층 구조물을 통해 통과할 수 있게 해주고, 또한 상기 기판으로부터 멀어지는 방향으로 진행하는 방사선이 상기 제1 각도 범위와 상이한 제2 각도 범위에 걸쳐 상기 다층 구조물을 통해 통과할 수 있게 해주도록 구성된 것인, 이미지 센서 집적 칩.
  9. 이미지 센서 집적 칩에 있어서,
    전면과 후면을 갖는 기판으로서, 상기 기판의 후면은 제1 방향으로 전파하는 입사 방사선을 상기 입사 방사선이 상기 기판의 전면에 도달하기 전에 수신하도록 구성되는 것인, 상기 기판;
    상기 기판의 픽셀 영역 내에 배열된 이미지 센싱 소자;
    상기 기판의 전면을 따라 배치된 유전체 구조물 내에 배열된 복수의 전도성 상호접속 층; 및
    상기 기판의 후면을 따라 배열되며, 상기 제1 방향과 반대인 제2 방향으로 전파하고 있는 방사선을 반사시키도록 구성된 내부 반사 구조물
    을 포함하는, 이미지 센서 집적 칩.
  10. 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법에 있어서,
    기판 내에 이미지 센싱 소자를 형성하는 단계: 및
    상기 기판의 후면을 따라 내부 반사 구조물을 형성하는 단계를 포함하고,
    상기 내부 반사 구조물은 상기 기판으로부터 빠져나가는 방사선을 다시 상기 기판 안으로 반사시키도록 구성된 것인, 이미지 센서 집적 칩을 형성하는 방법.
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