KR20220045831A - 이미지 센서 - Google Patents

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KR20220045831A
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barrier rib
substrate
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손경목
김혜정
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삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

본 발명의 이미지 센서는 제1 면 및 상기 제1 면과 반대의 제2 면을 가지는 기판에 마련되고 서로 떨어져 위치하는 광전 변환 영역들; 상기 제1 면에서 떨어져서 상기 광전 변환 영역들 사이에 위치하는 격벽층들; 및 상기 격벽층들 상에 위치하여 상기 광전 변환 영역들을 서로 분리하는 화소 분리층들을 포함한다.

Description

이미지 센서{image sensor}
본 발명의 기술적 사상은 이미지 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 노이지를 줄여 선명한 이미지를 얻을 수 있는 이미지 센서에 관한 것이다.
이미지(또는 화상)를 촬영하여 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서는 디지털 카메라, 휴대전화용 카메라 및 휴대용 캠코더와 같은 일반 소비자용 전자기기뿐만 아니라, 자동차, 보안장치 및 로봇에 장착되는 카메라에도 사용될 수 있다.
이미지 센서는 소형화되고 있기 때문에 픽셀의 크기도 줄어들고 있다. 이미지 센서는 픽셀의 크기가 줄어듬에 따라 이에 따라 노이즈가 커져서 선명한 이미지를 얻기가 어려워지고 있다. 특히, 이미지 센서는 조도가 낮은 곳에서 노이즈가 클 경우 선명한 이미지를 얻는 것은 매우 어렵다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 노이지를 줄여 선명한 이미지를 얻을 수 있는 이미지 센서를 제공하는 데 있다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 제1 면 및 상기 제1 면과 반대의 제2 면을 가지는 기판에 마련되고 서로 떨어져 위치하는 광전 변환 영역들; 상기 제1 면에서 떨어져서 상기 광전 변환 영역들 사이에 위치하는 격벽층들; 및 상기 격벽층들 상에 위치하여 상기 광전 변환 영역들을 서로 분리하는 화소 분리층들을 포함한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 제1 면 및 상기 제1 면과 반대의 제2 면을 가지는 기판; 및 상기 제1 면과 제2 면 사이의 상기 기판 내에 서로 떨어져 위치하는 단위 픽셀들을 포함한다. 상기 단위 픽셀들 각각은, 상기 기판 내에 배치된 광전 변환 영역. 상기 광전 변환 영역의 하부의 양측에 위치하고 상기 제1 면에서 떨어져 배치된 격벽층들; 및 상기 광전 변환 영역의 양측면과 떨어져서 상기 격벽층들 상에 위치하는 화소 분리층들을 포함한다.
본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 하면 및 상기 하면과 반대의 상면을 가지는 기판에 마련되고 서로 떨어져 위치하는 광전 변환 영역들; 상기 하면에 근접하여 위치함과 아울러 상기 광전 변환 영역들의 양측에 위치하는 격벽층들; 상기 격벽층들 상의 상기 광전 변환 영역들 사이에 상기 하면과 상면을 관통하여 상기 광전 변환 영역들을 서로 분리하는 화소 분리층들; 상기 하면 상에 상기 광전 변환 영역들에 대응하여 위치하는 컬러 필터층들; 상기 컬러 필터층 상에 위치하는 렌즈층; 및 상기 상면 상에 위치하는 트랜지스터 및 다층 배선 구조물을 포함한다.
본 발명의 이미지 센서는 격벽층들을 포함하여 단위 픽셀들 사이의 크로스토크를 억제하여 노이지를 줄일 수 있다. 본 발명의 이미지 센서는 노이즈를 줄여 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 개략적인 회로도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소 회로를 나타낸 도면이다.
도 3a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 격벽층들 및 광전 변환 영역들의 평면 레이아웃도이다.
도 3c는 도 3a의 격벽층들, 광전 변환 영역들 및 화소 분리층들의 평면 레이아웃도이다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서의 입사광의 경로를 설명하기 위한 단면도이다.
도 5는 도 4의 이미지 센서와 비교를 위한 비교예의 이미지 센서의 입사광의 경로를 설명하기 위한 단면도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.
도 17은 도 16의 일부 확대도이다.
도 18은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 19는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 이용한 카메라의 구성도이다.
도 20은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함한 이미징 시스템에 대한 블럭 구조도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 본 발명의 실시예들은 어느 하나로만 구현될 수도 있고, 또한, 이하의 실시예들은 하나 이상을 조합하여 구현될 수도 있다. 따라서, 본 발명의 기술적 사상을 하나의 실시예에 국한하여 해석되지는 않는다.
또한, 본 명세서에서, 구성 요소들의 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 본 명세서에서는 본 발명을 보다 명확히 설명하기 위하여 도면을 과장하여 도시한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 개략적인 회로도이다.
구체적으로, 이미지 센서(10)는 제1 기판(2) 및 제2 기판(7)을 포함하는 적층형 이미지 센서일 수 있다. 이미지 센서(10)는 씨모스형(CMOS) 이미지 센서일 수 있다. 아래에서 설명하는 본 발명의 기술적 사상은 제1 기판(2)에 적용될 수 있다.
이미지 센서(10)는 제1 기판(2) 및 제2 기판(7)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(10)는 제2 기판(7) 상에 제1 기판(2)을 적층 및 접합하여 구성할 수 있다. 제1 기판(2)은 화소 회로를 포함하는 센서 기판일 수 있다. 제2 기판(7)은 화소 회로를 구동하기 위한 로직 회로가 형성되어 있고 제1 기판(2)을 지지하는 지지 기판일 수 있다. 제1 기판(2) 및 제2 기판(7)은 전기적으로 연결될 수 있다.
보다 상세하게 설명하면, 제1 기판(2)에 광전 변환 영역을 포함하는 단위 픽셀(3, 또는 단위 화소)이 규칙적으로 2차원적으로 배열된 픽셀 어레이 영역(4)이 마련되어 있다. 픽셀 어레이 영역(4)에는 픽셀 구동선들(5)이 행방향으로 배선되고 수직 신호선들(6)이 열방향으로 배선되어 있고, 하나의 단위 픽셀(3)은 1개의 픽셀 구동선(5)과 1개의 수직 신호선(6)에 접속되는 상태로 배치되어 있다.
각 단위 픽셀(3)에는, 광전 변환부(또는 광전 변환 영역), 및 전하 축적부(또는 플로팅 디퓨전 영역)와, 트랜지스터들, 예컨대 MOS(metal oxide semiconductor) 트랜지스터, 및/또는 용량 소자 등으로 구성된 화소 회로가 마련될 수 있다.
제2 기판(7)에는 제1 기판(2)에 마련된 각 단위 픽셀(3)을 구동하기 위한 수직 구동 회로(8), 칼럼 신호 처리 회로(9), 수평 구동 회로(11), 및 시스템 제어 회로(13) 등의 로직 회로가 마련될 수 있다. 이미지 센서(10)는 수평 구동 회로(11)를 통하여 전압(Vout, 출력 전압)이 출력될 수 있다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 화소 회로를 나타낸 도면이다.
구체적으로, 단위 픽셀들(도 1의 3) 각각에 포함되는 화소 회로(15)는 트랜지스터들(RX, DX, SX, TX)을 포함할 수 있다. 트랜지스터들(RX, DX, SX, TX)은 리셋 트랜지스터(RX), 구동 트랜지스터(DX), 전송 트랜지스터(TX) 및 선택 트랜지스터(SX)를 포함할 수 있다. 광전 변환 영역(즉, 포토 다이오드(PD))에서 생성되는 전하는 전송 트랜지스터(TX)에 의해 플로팅 디퓨전 영역(Floating Diffusion, FD)으로 전달되어 축적될 수 있다. 전송 트랜지스터(TX)는 전송 트랜지스터(TX)의 게이트에 전달되는 전송 제어 신호(TS)에 의해 동작할 수 있다.
구동 트랜지스터(DX)는 플로팅 디퓨전 영역(FD)에 축적되는 전하에 의해 소스 팔로워 버퍼 증폭기(Source Follower Buffer Amplifier)로 동작할 수 있다. 구동 트랜지스터(DX)는 플로팅 디퓨전(FD)에 축적된 전하를 증폭시켜 선택 트랜지스터(SX)로 전달할 수 있다.
선택 트랜지스터(SX)는 픽셀 어레이에서 특정한 단위 픽셀을 선택하기 위한 선택 제어 신호(SEL)에 의해 동작할 수 있으며, 스위칭 및 어드레싱 동작을 수행할 수 있다. 선택 제어 신호(SEL)가 선택 트랜지스터(SX)에 인가되면, 선택 트랜지스터(SX)는 단위 픽셀에 연결된 칼럼 라인(COL)으로 전기 신호(Vpix)를 출력할 수 있다.
리셋 트랜지스터(RX)는 리셋 제어 신호(RS)에 의해 동작할 수 있다. 리셋 제어 신호(RS)가 수신되면, 리셋 트랜지스터(RX)는 플로팅 디퓨전(FD)의 전압을 전원 전압(VDD)으로 리셋할 수 있다.
도 3a는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이고, 도 3b는 도 3a의 격벽층들 및 광전 변환 영역들의 평면 레이아웃도이고, 도 3c는 도 3a의 격벽층들, 광전 변환 영역들 및 화소 분리층들의 평면 레이아웃도이다.
구체적으로, 이미지 센서(10)는 기판(20), 화소 분리층들(22), 광전 변환 영역들(24). 및 격벽층들(26)을 포함할 수 있다. 기판(20)은 제1 면(20a) 및 제1 면(20a)과 반대의 제2 면(20b)을 가질 수 있다. 제1 면(20a)은 기판(20)의 상면 또는 전면일 수 있다. 제2 면(20b)은 기판(20)의 하면 또는 후면일 수 있다.
기판(20) 내에 광전 변환 영역들(24)이 위치할 수 있다. 광전 변환 영역들(24)은 기판(20)에서 서로 떨어져 위치할 수 있다. 광전 변환 영역들(24)은 포토 다이오드 영역들일 수 있다. 광전 변환 영역들(24)은 P형 불순물 영역 및/또는 N형 불순물 영역을 포함할 수 있다. 광전 변환 영역들(24)은 도 3b에 도시한 바와 같이 X 방향 및 Y 방향으로 서로 떨어져 위치할 수 있다. 광전 변환 영역들(24)은 폭(X1) 및 길이(Y1)를 가질 수 있다.
격벽층들(26)은 도 3a에 도시한 바와 같이 제1 면(20a)에서 떨어져서 광전 변환 영역들(24) 사이에는 위치할 수 있다. 격벽층들(26)은 배리어층들 또는 장벽층들로 명명될 수 있다. 격벽층들(26)은 기판(20) 내에 매립된 매립층들일 수 있다.
일부 실시예에서, 격벽층들(26)은 입사광을 전반사시킬 수 있는 전반사층일 수 있다. 격벽층들(26)은 실리콘 산화층일 수 있다. 일부 실시예에서, 격벽층들(26)은 SIMOX(Separation by IMplanted OXide) 공정을 이용하여 형성한 실리콘 산화층일 수 있다.
격벽층들(26)은 광전 변환 영역들(24)의 양측면에 접할 수 있다. 격벽층들(26)은 참조번호 26s로 표시한 바와 같이 광전 변환 영역들(24)의 양측면과 접하지 않고 떨어져 위치할 수 있다. 격벽층들(26)은 광전 변환 영역들(24)의 양측면에서 광전 변환 영역들(24)과 떨어져서 위치할 수 있다.
격벽층들(26)은 도 3b에 도시한 바와 같이 X 방향 및 Y 방향으로 떨어져서 위치할 수 있다. 격벽층들(26)은 폭(X2) 및 길이(Y2)를 가질 수 있다. 격벽층들(26)의 폭(X2) 및 길이(Y2)를 조절하여 광전 변환 영역들(24)의 폭(X1) 및 길이(Y1)가 정해질 수 있다. 광전 변환 영역들(24)의 폭(X1) 및 길이(Y1)를 조절하여 격벽층들(26)의 폭(X2) 및 길이(Y2)가 정해질 수 있다.
화소 분리층들(22)은 격벽층들(26) 상에 위치하여 광전 변환 영역들(24)을 서로 분리할 수 있다. 화소 분리층들(22)은 격벽층들(26)의 표면에 접할 수 있다. 화소 분리층들(22)은 격벽층들(26)과 연결될 수 있다.
화소 분리층들(22)은 제2 면(20b, 예컨대 하면 또는 후면)에서 제1 면(20a, 상면 또는 전면) 방향으로 형성한 트랜치들(trenches, 22a)에 매립된 물질층들을 포함할 수 있다. 화소 분리층들(22)은 제2 면(20b)에서 제1 면(20a) 방향으로 격벽층들(26a)에 얼라인된 트랜치들(22a)에 매립된 물질층일수 있다. 트랜치들(trench, 22a)은 깊은 트랜치들(deep trench)이라 명명될 수 있다.
일부 실시예에서, 화소 분리층들(22) 제2 면(20b)에서 제1 면(20a) 방향으로 수평 폭(X 방향의 폭)이 좁아지며 연장되는 테이퍼드(tapered)한 형상을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 화소 분리층들(22)은 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈륨 산화물 등과 같은 금속 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 화소 분리층들(22)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등의 절연 물질을 포함할 수 있다.
화소 분리층들(22)은 도 3c에 도시한 바와 같이 광전 변환 영역들(24)의 주위에 배치될 수 있다. 도 3a 및 도 3c를 에 도시한 바와 같이 화소 분리층들(22) 및 격벽층들(26)은 광전 변환 영역들(24)의 하부에서 광전 변환 영역(24)을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
이미지 센서(10)는 격벽층들(26)의 하부에 하부 기판 바디층(20ad)이 위치할 수 있다. 하부 기판 바디층(20ad)은 기판(20)의 일부분일 수 있다. 하부 기판 바디층(20ad)은 그라운드 전극과 콘택하기 위한 콘택 영역(미도시)을 형성할 수 있다. 이미지 센서(10)는 광전 변환 영역들(24)의 상부에 상부 기판 바디층(20bd)이 위치할 수 있다. 상부 기판 바디층(20bd)은 기판(20)의 일부분일 수 있다.
기판(20)의 제1 면(20a) 상에는 트랜지스터(28, 30)가 위치할 수 있다. 본 실시예에서 트랜지스터(28, 30)는 플래너(평판형) 트랜지스터를 도시하고 있으나, 수직형 트랜지스터도 이용할 수 있다. 트랜지스터(28, 30)는 앞서 도 2의 화소 회로(15)를 구성하는 전송 트랜지스터들(TX)일 수 있다. 전송 트랜지스터(Tx)는 게이트(28) 및 플로팅 디퓨전(30)을 포함할 수 있다. 도 3a에서는 편의상 전송 트랜지스터(Tx)만을 도시한다. 제1 면(20a)의 트랜지스터(28, 30) 상에는 다층 배선 구조물(32, 34, 36)이 위치할 수 있다.
다층 배선 구조물(32, 34, 36)은 플로팅 디퓨전(30)에 연결되는 비아 배선층(32), 및 비아 배선층(32)과 연결되는 다층 배선층(34), 비아 배선층(32)과 다층 배선층(34)을 절연하는 층간 절연층(36)을 포함할 수 있다. 비아 배선층(32)은 다층 배선층들(34)을 서로 연결할 수 있다.
제2 면(20b) 상에는 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c)이 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c)은 적색 컬러 필터층(38a), 청색 컬러 필터층(38b) 및 녹색 컬러 필터층(38c)을 포함할 수 있다. 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c) 사이에는 그리드층들(40)이 위치할 수 있다. 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c) 및 그리드층들(40) 상에는 렌즈층(42)이 위치하고, 렌즈층(42) 상에는 렌즈 보호층(44)이 위치할 수 있다.
이미지 센서(10)는 도 3a에 도시한 바와 같이 세개의 단위 픽셀들(P1, P2, P3)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이미지 센서(10)는 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c)를 기준으로 세개의 단위 픽셀들(P1, P2, P3)을 포함할 수 있다. 단위 픽셀들(P1, P2, P3) 각각은 도 1의 단위 픽셀(3)에 해당할 수 있다.
일부 실시예에서, 이미지 센서(10)는 광전 변환 영역들(24), 화소 분리층들(22) 및 격벽층들(26)을 기준으로 세개의 단위 픽셀들(P1, P2, P3)을 포함할 있다. 일부 실시예에서, 단위 픽셀들(P1, P2, P3) 각각은 하나의 광전 변환 영역들(24), 광전 변환 영역들(24)의 양측에 위치하는 화소 분리층들의 반(1/2) 및 격벽층들(26)의 반(1/2)을 포함할 수 있다.
이와 같이 구성되는 이미지 센서(10)는 입사광이 기판(20)의 제2 면(20b), 즉후면에서 입사되는 후면 조사형 이미지 센서일 수 있다. 이미지 센서(10)는 후술하는 바와 같이 격벽층들(26)을 포함함으로써 경사지게 입사하는 입사광(예컨대, 경사광 또는 사광)에 의해 발생하는 단위 픽셀들(P1, P2, P3) 사이의 크로스토크(cross talk), 예컨대 광적 크로스토크(optical cross talk)를 감소시킬 수 있다.
이미지 센서(10)는 단위 픽셀들(P1, P2, P3) 사이의 크로스토크를 감소시켜 노이즈를 억제할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 이미지 센서(10)는 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
도 4는 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서의 입사광의 경로를 설명하기 위한 단면도이고, 도 5는 도 4의 이미지 센서와 비교를 위한 비교예의 이미지 센서의 입사광의 경로를 설명하기 위한 단면도이다.
구체적으로, 도 4의 이미지 센서(10)는 편의상 도 3a에서 다층 배선 구조물을 도시하지 않은 것이고, 도 5의 이미지 센서(10C)는 도 4와 비교를 위하여 제공한 것이다. 도 4 및 도 5에서, 도 3a와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다.
도 4의 이미지 센서(10)는 렌즈층((42) 및 컬러 필터층(38b)을 통해 단위 픽셀(P2)에 입사광들(A, B, C, D)이 경사지게 입사될 수 있다. 입사광들(A, B, C, D)은 단위 픽셀(P2)에 경사지게 입사하는 경사광 또는 사광일 수 있다.
도 4의 이미지 센서(10)에서, 단위 픽셀(P2)에 경사지게 입사하는 입사광들(A, B, C, D)이 격벽층들(26)에 의해 방해되어 인접한 단위 픽셀들(P1, P3)에 영향을 주지 않을 수 있다. 이에 따라, 도 4의 이미지 센서(10)는 단위 픽셀들(P1, P2, P3) 사이의 크로스토크를 감소시켜 노이즈를 억제할 수 있다.
도 5의 비교예의 이미지 센서(10C)는 렌즈층((42) 및 컬러 필터층(38b)을 통해 단위 픽셀(P2)에 입사광들(A', B', C', D')이 경사지게 입사될 수 있다. 입사광들(A', B', C', D')은 단위 픽셀(P2)에 경사지게 입사하는 경사광 또는 사광일 수 있다.
도 5의 이미지 센서(10)에서, 단위 픽셀(P2)에 경사지게 입사하는 입사광들(A', B', C', D')중 일부의 입사광들(C', D')이 인접한 단위 픽셀들(P1, P3)로 침범하여 영향을 줄 수 있다. 이에 따라, 도 5의 비교예의 이미지 센서(10C)는 단위 픽셀들(P1, P2, P3) 사이의 크로스토크가 발생하여 노이즈가 증가될 수 있다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 도 6 내지 도 9는 도 3a의 이미지 센서(10)의 제조 방법의 일 실시예일 수 있다. 도 6 내지 도 9에서, 도 3a와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 6을 참조하면, 제1 면(20a) 및 제2 면(20b)을 갖는 기판(20)을 준비한다. 앞서 설명한 바와 같이 제1 면(20a)은 기판(20)의 상면 또는 전면일 수 있다. 제2 면(20b)은 기판(20)의 하면 또는 후면일 수 있다.
제1 면(20a) 상에 제1 면(20a)의 일부를 노출하는 제1 개구부들(21)을 갖는 제1 마스크층들(MA1)을 형성할 수 있다. 제1 마스크층들(MA1)은 포토레지스트 패턴들일 수 있다. 제1 마스크층들(MA1)은 사진 식각공정을 이용하여 형성할 수 있다.
계속하여, 제1 마스크층들(MA1)을 이온주입용 마스크로 하여 제1 면(20a)의 전면에 산소를 이온주입하는 산소 이온 주입 공정(IM1)을 진행한 후 어닐링하여 격벽층들(26)을 형성한다. 일부 실시예에서, 산소 이온 주입 공정(IM1)의 산소 도즈량은 2~5 X 1017/cm2 내지 2~5 X 1018/cm2일 수 있다. 산소 주입 공정(IM1)의 산소 주입 에너지는 200Kev 내지 300KeV일 수 있다. 일부 실시예에서, 어닐닝온도는 1100℃~1300℃일 수 있다. 일부 실시예에서, 격벽층들(26)은 200Å 내지 500Å의 두께로 구성한다.
앞서 설명한 바와 같이 격벽층들(26)은 SIMOX(Separation by IMplanted OXide) 공정을 이용하여 형성할 수 있다. 격벽층들(26)은 실리콘 산화층일 수 있다. 격벽층들(26)은 제1 개구부(21)의 하부의 기판(20) 내에 형성될 수 있다. 격벽층들(26)은 기판(20) 내에 매립된 매립층들일 수 있다.
도 7을 참조하면, 제1 마스크층들(MA1)을 제거한다. 이어서, 제1 면(20a) 상의 격벽층들(26) 상에 제1 면(20a)의 일부를 노출하는 제2 개구부들(23)을 갖는 제3 마스크층들(MA3)을 형성할 수 있다. 제2 마스크층들(MA2)은 포토레지스트 패턴들일 수 있다. 제1 마스크층들(MA2)은 사진 식각공정을 이용하여 형성할 수 있다.
계속하여, 제2 마스크층들(MA2)을 이온주입용 마스크로 하여 제1 면(20a)의 전면에 광전 변환용 불순물 이온을 주입하는 광전 변환용 불순물 이온 주입 공정(IM2)을 진행한 후 어닐링하여 광전 변환 영역들(24)을 형성한다. 광전 변환용 불순물 이온은 포토 다이오드 형성용 불순물 이온일 수 있다. 광전 변환용 불순물 이온은 N형 또는 P형 불순물 이온일 수 있다.
앞서 설명한 바와 같이 광전 변환 영역들(24)은 포토 다이오드 영역들일 수 있다. 광전 변환 영역들(24)은 광전 변환 영역들(24)은 P형 불순물 영역 및/또는 N형 불순물 영역을 포함할 수 있다.
도 8을 참조하면, 제2 마스크층들(MA2)을 제거한다. 광전 변환 영역들(24)이 형성된 기판(20)의 제1 면(20a)에 트랜지스터(28, 30)를 형성한다. 트랜지스터(28, 30)는 앞서 도 2의 화소 회로(15)를 구성하는 전송 트랜지스터들(TX)일 수 있다. 전송 트랜지스터(Tx)는 게이트(28) 및 플로팅 디퓨전(30)을 포함할 수 있다. 도 8에서는 편의상 전송 트랜지스터(Tx)만을 도시한다.
제1 면(20a)의 트랜지스터(28, 30) 상에는 다층 배선 구조물(32, 34, 36)을 형성한다. 다층 배선 구조물(32, 34, 36)은 플로팅 디퓨전(30)에 연결되는 비아 배선층(32) 및 비아 배선층(32)과 연결되는 다층 배선층(34), 비아 배선층(32)과 다층 배선층(34)을 절연하는 층간 절연층(36)을 포함할 수 있다.
도 9를 참조하면, 기판(20)을 뒤집은 후, 기판(20)을 선택적으로 식각하여 제2 면(20b)에서 제1 면(20a) 방향으로 트랜치들(22a)을 형성한다. 트랜치들(22a)은 사진식각공정을 이용하여 형성할 수 있다.
트랜치들(22a)은 X 방향으로 서로 이격되어 형성될 수 있다. 트랜치들(22a)은 광전 변환 영역들(24) 사이에 위치할 수 있다. 트랜치들(22a)은 제2 면(20b)에서 제1 면(20a) 방향으로 격벽층들(26) 상에 얼라인되도록 형성할 수 있다.
트랜치들(22a)에 물질층을 매립하여 화소 분리층들(22)을 형성한다. 화소 분리층들(22)은 금속 산화물이나 절연 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 금속 산화물은 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈륨 산화물 등일 수 있다. 일부 실시예에서, 절연 물질은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등일 수 있다.
계속하여, 도 3a에 도시한 바와 같이 제2 면(20b) 상에는 그리드층들(40)에 의해 분리되는 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c)을 형성할 수 있다. 더하여, 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c) 및 그리드층들(40) 상에는 렌즈층(42) 및 렌즈 보호층(44)을 형성할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
구체적으로, 도 10 내지 도 12는 도 3a의 이미지 센서(10)의 제조 방법의 일 실시예일 수 있다. 도 10 내지 도 12는 도 3a의 격벽층들(26)의 제조 방법의 일 실시예일 수 있다. 도 10 내지 도 12에서, 도 3a와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 10을 참조하면, 제1 면(20fa)과 제1 면(20fa)과 반대의 제2 면(20fb)을 갖는 제1 서브 기판(20f)을 준비한다. 제1 서브 기판(20f)의 제1 면(20fa) 상에 제1 면(20fa)의 일부를 노출하는 제3 개구부들(27)을 갖는 제3 마스크층들(MA3)을 형성할 수 있다.
제3 마스크층들(MA3)은 포토레지스트 패턴들일 수 있다. 제3 마스크층들(MA3)은 사진 식각공정을 이용하여 형성할 수 있다. 제3 개구부들(27)에 선택적으로 제1 서브 격벽층들(26a)을 형성한다. 제1 서브 격벽층들(26a)은 제1 서브 기판(20f)의 일부를 선택적으로 산화시켜 형성할 수 있다. 제1 서브 격벽층들(26a)은 실리콘 산화층일 수 있다.
도 11을 참조하면, 제1 면(20sa)과 제1 면(20sa)과 반대의 제2 면(20sb)을 갖는 제2 서브 기판(20s)을 준비한다. 제2 서브 기판(20s)의 제1 면(20sa) 상에 도 10에서 설명한 바와 같은 방법으로 제2 서브 격벽층들(26b)을 형성한다. 제2 서브 격벽층들(26b)은 제2 서브 기판(20s)의 일부를 선택적으로 산화시켜 형성할 수 있다. 제2 서브 격벽층들(26b)은 실리콘 산화층일 수 있다.
계속하여, 제1 서브 기판(20f)의 제1 면(20fa) 및 제2 서브 기판(20s)의 제1 면(20sa)을 서로 마주보게 위치시켜 접합한다. 제1 서브 기판(20f)의 제1 서브 격벽층들(26a) 및 제2 서브 기판(20s)의 제2 서브 격벽층들(26b)을 마주보게 하여 접합한다.
도 10 및 도 11에서, 제1 서브 기판(20f) 및 제2 서브 기판(20s)에 각각 제1 서브 격벽층들(26a) 및 제2 서브 격벽층들(26b)을 형성한 후 접합하였으나, 필요에 따라서 제1 서브 기판(20f) 및 제2 서브 기판(20s)중 어느 하나에만 서브 격벽층들을 형성할 수 도 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 제1 서브 기판(20f) 및 제2 서브 기판(20s)의 접합 후에, 제2 서브 기판(20s)의 화학기계적연마하여 두께를 낮춘다. 다시 말해, 제2 면(도 11의 20sb)에서 제1 면(도 11의 20sa) 방향으로 제2 서브 기판(20s)을 화학기계적연마하여 제2 서브 기판(20s)의 두께를 낮춘다.
이렇게 되면, 제1 서브 기판(20f) 및 제2 서브 기판(20s)으로 구성된 기판(20) 내에 격벽층들(26)이 형성될 수 있다. 격벽층들(26)은 제1 서브 격벽층들(26a) 및 제2 서브 격벽층들(26b)이 접합된 물질층들일 수 있다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.
구체적으로, 도 13의 이미지 센서(10-1)는 도 3a의 이미지 센서(10)와 비교할 때 상부 기판 바디층(20bd)을 포함하지 않는 것을 제외하고는 동일할 수 있다. 도 13에서, 도 3a와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다. 도 13에서, 도 3a와 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
이미지 센서(10-1)는 기판(20), 화소 분리층들(22), 광전 변환 영역들(24). 및 격벽층들(26)을 포함할 수 있다. 기판(20)은 제1 면(20a) 및 제1 면(20a)과 반대의 제2 면(20b)을 가질 수 있다. 제1 면(20a)은 기판(20)의 상면 또는 전면일 수 있다. 제2 면(20b)은 기판(20)의 하면 또는 후면일 수 있다.
이미지 센서(10-1)는 도 3a와 다르게 광전 변환 영역들(24)의 상부에 상부 기판 바디층(도 3a의 20bd)이 위치하지 않는다. 기판(20)의 제2 면(20b) 및 광전 변환 영역들(24) 상에 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c) 및 렌즈층(42)이 위치할 수 있다.
이미지 센서(10-1)는 광전 변환 영역들(24) 상에 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c)이 바로 형성될 수 있다. 이미지 센서(10-1)는 기판(20)의 제2 면(20b)을 화학기계적연마할 경우 상부 기판 바디층(도 3a의 20bd)을 형성하지 않을 수 있다. 이에 따라, 이미지 센서(10-1)는 광전 변환 영역들(24)과 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c)이 접하여 형성되어 보다 선명한 이미지를 얻을 수 있다.
도 14는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.
구체적으로, 도 14의 이미지 센서(10-2)는 도 3a의 이미지 센서(10)와 비교할 때 다층 배선 구조물(32, 34, 36) 상에 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c), 그리드층들(40), 렌즈층(42) 및 렌즈 보호층(44) 등이 형성된 것을 제외하고는 동일할 수 있다. 도 14에서, 도 3a와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다. 도 14에서, 도 3a와 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
이미지 센서(10-2)는 기판(20), 화소 분리층들(22), 광전 변환 영역들(24). 및 격벽층들(26)을 포함할 수 있다. 기판(20)은 제1 면(20a) 및 제1 면(20a)과 반대의 제2 면(20b)을 가질 수 있다. 제1 면(20a)은 기판(20)의 상면 또는 전면일 수 있다. 제2 면(20b)은 기판(20)의 하면 또는 후면일 수 있다.
이미지 센서(10-2)는 제1 면(20a)에서 떨어져서 광전 변환 영역들(24) 사이에 격벽층들(26)이 위치할 수 있다. 이미지 센서(10-2)는 기판(20)의 제1 면(20a) 상의 다층 배선 구조물(32, 34, 36) 상에 컬러 필터층(38a, 38b, 38c), 그리드층들(40), 렌즈층(42) 및 렌즈 보호층(44)이 형성되어 있다.
이미지 센서(10-2)는 입사광이 기판(20)의 제1 면(20a), 즉 전면에서 입사되는 전면 조사형 이미지 센서일 수 있다. 이와 같은 이미지 센서(10-2)는 광전 변환 영역들(24) 사이에 격벽층들(26)이 위치하여 단위 픽셀들(P1, P2, P3) 사이의 크로스토크를 억제하여 노이지를 줄일 수 있다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이다.
구체적으로, 도 15의 이미지 센서(10-3)는 도 3a의 이미지 센서(10)와 비교할 때 서브 광전 변환 영역들(24a, 24b)을 구비하는 광전 변환 영역들(24-3)을 포함하는 것을 제외하고는 동일할 수 있다. 도 15에서, 도 3a와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다. 도 15에서, 도 3a와 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
이미지 센서(10-3)는 기판(20), 화소 분리층들(22), 광전 변환 영역들(24-3). 및 격벽층들(26)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(10-3)는 단위 픽셀들(P1, P2, P3) 각각에 광전 변환 영역들(24-3)을 포함할 수 있다. 광전 변환 영역들(24-3) 각각은 복수개의 서브 광전 변환 영역들(24a, 24b)을 포함할 수 있다.
본 실시예에서, 광전 변환 영역들(24-3)을 두개의 서브 광전 변환 영역들(24a, 24b)을 포함하는 것으로 도시하였으나, 본 발명에 이에 한정되는 것이 아니고 더 많이, 예컨대 4개의 서브 광전 변환 영역들을 포함할 수 도 있다.
서브 광전 변환 영역들(24a, 24b)은 포토 다이오드 영역들일 수 있다. 서브 광전 변환 영역들(24a, 24b)은 P형 불순물 영역 및/또는 N형 불순물 영역을 포함할 수 있다.
이미지 센서(10-3)는 제1 면(20a)에서 떨어져서 광전 변환 영역들(24-3) 사이에 격벽층들(26)이 위치할 수 있다. 이와 같은 이미지 센서(10-3)는 광전 변환 영역들(24-3) 사이에 격벽층들(26)이 위치하여 단위 픽셀들(P1, P2, P3) 사이의 크로스토크를 억제하여 노이지를 줄일 수 있다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 단면도이고, 도 17은 도 16의 일부 확대도이다.
구체적으로, 도 17은 도 16의 ENL 부분의 확대도일 수 있다. 도 16의 이미지 센서(10-4)는 본 발명의 기술적 사상을 구현한 예일 수 있다. 도 16 및 도 17에서, 도 3a와 동일한 참조번호는 동일한 부재를 나타낼 수 있다. 도 15에서, 도 3a와 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.
이미지 센서(10-4)는 기판(20), 화소 분리층들(22), 광전 변환 영역들(24-4), 및 격벽층들(26-4)을 포함할 수 있다. 기판(20)은 제1 면(20a) 및 제1 면(20a)과 반대의 제2 면(20b)을 가질 수 있다. 제1 면(20a)은 기판(20)의 상면 또는 전면일 수 있다. 제2 면(20b)은 기판(20)의 하면 또는 후면일 수 있다. 일부 실시예에서, 기판(20)은 실리콘 기판일 수 있다.
기판(20) 내에 광전 변환 영역들(24-4)이 위치할 수 있다. 광전 변환 영역들(24-4)은 제1 면(20a)과 접하지 않을 수 있다. 격벽층들(26-4)은 제1 면(20a)에서 떨어져서 광전 변환 영역들(24-4) 사이에는 위치할 수 있다. 화소 분리층들(22)은 격벽층들(26-4) 상에 위치하여 광전 변환 영역들(24-4)을 서로 분리할 수 있다.
이미지 센서(10-4)는 격벽층들(26-4)의 하부에 하부 기판 바디층(20ad)이 위치할 수 있다. 하부 기판 바디층(20ad)은 기판(20)의 일부분일 수 있다. 기판(20)의 제1 면(20a) 상에는 게이트(28)가 위치할 수 있다. 게이트(28)는 플래너(평판형) 트랜지스터의 게이트일 수 있다. 도 16에서는 편의상 플로팅 디퓨전이나 화소 회로를 구성하는 다른 게이트들은 도시하지 않는다.
게이트(28) 및 제1 면(20a) 상에 다층 배선 구조물(34, 36)이 위치한다. 다층 배선 구조물(34, 36)은 다층 배선층(34)과 다층 배선층(34)을 절연하는 층간 절연층(36)을 포함할 수 있다. 도 16에서는 다층 배선층들(34)을 연결하는 비아 배선층은 편의상 도시하지 않는다.
다층 배선 구조물(34, 36)의 아래에는 제2 다층 배선 구조물(62, 64) 및 제2 기판(60)이 위치할 수 있다. 제2 다층 배선 구조물(62, 64)은 제2 다층 배선층(62)과 제2 다층 배선층들(62)을 절연하는 제2 층간 절연층(64)을 포함할 수 있다. 도 16에서는 제2 다층 배선층들(62)을 연결하는 비아 배선층은 편의상 도시하지 않는다. 제2 기판(60)은 도 1의 제2 기판(7)에 해당할 수 있다. 제2 기판(60)은 화소 회로를 구동하기 위한 로직 회로가 형성되어 있고 기판(20)을 지지하는 지지 기판일 수 있다.
이미지 센서(10-4)는 광전 변환 영역들(24-4)의 상부에 상부 기판 바디층(20bd)이 위치할 수 있다. 상부 기판 바디층(20bd)은 기판(20)의 일부분일 수 있다. 제2 면(20b) 및 상부 기판 바디층(20bd) 상에는 다중 절연층(37)이 위치할 수 있다. 다중 절연층(37)은 복수개의 절연층들(37a, 37b, 37c, 37d, 37e)로 구성될 수 있다. 다중 절연층(37)은 알루미늄 산화물, 하프늄 산화물, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 및 그 조합을 이용하여 형성할 수 있다.
다중 절연층(37) 상에 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c, 38d)이 위치할 수 있다. 일부 실시예에서, 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c, 38d)은 적색 컬러 필터층(38a), 청색 컬러 필터층(38b), 녹색 컬러 필터층(38c) 및 흰색 컬러 필터층(38d)을 포함할 수 있다.
컬러 필터층들(38a, 38b, 38c, 38d) 사이에는 그리드층들(40-4)이 위치할 수 있다. 그리드층들(40-4)은 복수개의 절연층들(40a, 40b, 40c)을 포함할 수 있다. 컬러 필터층들(38a, 38b, 38c, 38d) 및 그리드층들(40-4) 상에는 렌즈층(42)이 위치하고, 렌즈층(42) 상에는 렌즈 보호층(44)이 위치할 수 있다.
이와 같은 이미지 센서(10-3)는 광전 변환 영역들(24-4) 사이에 격벽층들(26-4)이 위치하여 단위 픽셀들 사이의 크로스토크를 억제하여 노이지를 줄일 수 있다.
도 18은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타내는 블록도이다.
구체적으로, 이미지 센서(110)는 픽셀 어레이(111), 컨트롤러(113), 로우 드라이버(112) 및 픽셀 신호 처리부(114)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(110)는 앞서 설명한 이미지 센서(10, 10-1, 10-2, 10-3, 10-4)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
픽셀 어레이(111)는 2차원적으로 배열된 복수의 단위 픽셀들을 포함할 수 있고, 각 단위 픽셀은 광전 변환 소자를 포함할 수 있다. 광전 변환 소자는 빛을 흡수하여 전하를 생성하고, 생성된 전하에 따른 전기적 신호(출력 전압)는 수직 신호 라인을 통해서 픽셀 신호 처리부(114)로 제공될 수 있다. 픽셀 어레이(111)가 포함하는 단위 픽셀들은 로우(row) 단위로 한번에 하나씩 출력 전압을 제공할 수 있다.
이에 따라 픽셀 어레이(111)의 하나의 로우에 속하는 단위 픽셀들은 로우 드라이버(112)가 출력하는 선택 신호에 의해 동시에 활성화될 수 있다. 선택된 로우에 속하는 단위 픽셀들은 흡수한 빛에 따른 출력 전압을 대응하는 컬럼의 출력 라인에 제공할 수 있다.
컨트롤러(113)는 픽셀 어레이(111)가 빛을 흡수하여 전하를 축적하게 하거나, 축적된 전하를 임시로 저장하게 하고, 저장된 전하에 따른 전기적 신호를 픽셀 어레이(111)의 외부로 출력하게 하도록, 로우 드라이버(112)를 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(113)는 픽셀 어레이(111)가 제공하는 출력 전압을 측정하도록, 픽셀 신호 처리부(114)를 제어할 수 있다.
픽셀 신호 처리부(114)는 상관 이중 샘플러(CDS, 116), 아날로그-디지털 컨버터(ADC, 118) 및 버퍼(120)를 포함할 수 있다. 상관 이중 샘플러(116)는 픽셀 어레이(111)에서 제공한 출력 전압을 샘플링 및 홀드할 수 있다. 상관 이중 샘플러(116)는 특정한 잡음 레벨과 생성된 출력 전압에 따른 레벨을 이중으로 샘플링하여, 그 차이에 해당하는 레벨을 출력할 수 있다. 또한, 상관 이중 샘플러(116)는 램프 신호 생성기(122)가 생성한 램프 신호를 입력받아 서로 비교하여 비교 결과를 출력할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(118)는 상관 이중 샘플러(116)로부터 수신하는 레벨에 대응하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 버퍼(120)는 디지털 신호를 래치(latch)할 수 있고, 래치된 신호는 순차적으로 이미지 센서(110)의 외부로 출력되어 이미지 프로세서(도시 생략)로 전달될 수 있다.
도 19는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 이용한 카메라의 구성도이다.
구체적으로, 카메라(210)는 앞서 설명한 이미지 센서(10)와, 이미지 센서(10)의 수광 센서부에 입사광을 유도하는 광학계(211)와, 셔터 장치(212)와 이미지 센서(10)를 구동하는 구동 회로(214)와, 이미지 센서(10)의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로(216)를 갖는다.
이미지 센서(10)는 앞서 설명한 실시예들의 이미지 센서들(10-1, 10-2, 10-3,10-4)에 해당할 수 있다. 광학 렌즈를 포함하는 광학계(211)는 피사체로부터의 이미지 광(image light), 즉, 입사광을 이미지 센서(10)의 촬상면상에 결상시킨다. 이에 의해, 이미지 센서(10) 내에 일정 기간 신호 전하가 축적된다.
이와 같은 광학계(211)는 복수의 광학 렌즈로 구성된 광학 렌즈계로 하여도 좋다. 셔터 장치(212)는 이미지 센서(10)에의 광조사 기간 및 차광 기간을 제어한다. 구동 회로(214)는 이미지 센서(10) 및 셔터 장치(212)에 구동 신호를 공급하고, 공급한 구동 신호 또는 타이밍 신호에 의해, 이미지 센서(10)의 신호 처리 회로(216)에의 신호 출력 동작의 제어, 및 셔터 장치(212)의 셔터 동작을 제어한다.
구동 회로(214)는, 구동 신호 또는 타이밍 신호의 공급에 의해, 이미지 센서(10)로부터 신호 처리 회로(216)에의 신호 전송 동작을 행한다. 신호처리 회로(216)는 이미지 센서(10)로부터 전송된 신호에 대해, 각종의 신호 처리를 행한다. 신호 처리가 행하여진 영상(비디오) 신호는, 메모리 등의 기억 매체에 기억되거나 또는 모니터에 출력된다.
도 20은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함한 이미징 시스템에 대한 블럭 구조도이다.
구체적으로, 이미징 시스템(310)은 앞서 설명한 이미지 센서(10)의 출력 이미지를 처리하는 시스템이다. 이미지 센서(10)는 앞서 설명한 실시예들의 이미지 센서들(10-1, 10-2, 10-3,10-4)에 해당할 수 있다. 이미징 시스템(300)은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 이미지 안전화 시스템 등 이미지 센서(10)를 장착한 모든 종류의 전기전자 시스템일 수 있다.
컴퓨터 시스템과 같은 프로세서 기반 이미징 시스템(310)은 버스(305)를 통해서 입출력 I/O소자(330)와 커뮤니케이션을 할 수 있는 마이크로프로세서 또는 중앙처리장치(CPU)와 같은 프로세서(320)를 포함할 수 있다. 버스(305)를 통해서 CD ROM 드라이브(350), 포트(360), 및 RAM(340)은 프로세서(320)와 서로 연결되어 데이터를 주고받아, 이미지 센서(10)의 데이터에 대한 출력 이미지를 재생할 수 있다.
포트(360)는 비디오카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등을 커플링하거나, 또 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있는 포트일 수 있다. 이미지 센서(10)는 CPU, 디지털 신호 처리 장치(DSP) 또는 마이크로프로세서 등의 프로세서들과 함께 같이 집적될 수 있고, 또한, 메모리와 함께 집적될 수도 있다. 물론 경우에 따라서는 프로세서와 별개의 칩으로 집적될 수 있다. 이미징 시스템(310)은 디지털 기기 중 카메라폰, 디지털 카메라 등의 시스템 블록다이어그램일 수 있다.
이상 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형, 치환 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해하여야 한다. 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10: 이미지 센서, 22: 화소 분리층, 24: 광전 변환 영역, 26: 격벽층, 38: 컬러 필터층, 42: 렌즈층

Claims (10)

  1. 제1 면 및 상기 제1 면과 반대의 제2 면을 가지는 기판에 마련되고 서로 떨어져 위치하는 광전 변환 영역들;
    상기 제1 면에서 떨어져서 상기 광전 변환 영역들 사이에 위치하는 격벽층들; 및
    상기 격벽층들 상에 위치하여 상기 광전 변환 영역들을 서로 분리하는 화소 분리층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 격벽층들은 상기 광전 변환 영역들의 양측면에 접하거나 떨어져서 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서, 상기 격벽층들의 하부에는 상기 하부 기판 바디층이 위치하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서, 상기 화소 분리층들은 상기 격벽층들의 표면에 접하고, 상기 화소 분리층들은 상기 제2 면에서 제1 면 방향으로 상기 격벽층들에 얼라인된 트랜치들에 매립된 물질층들인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환 영역들의 하부에서 상기 격벽층들 및 상기 화소 분리층들은 상기 광전 변환 영역을 둘러싸도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  6. 제1 면 및 상기 제1 면과 반대의 제2 면을 가지는 기판; 및
    상기 제1 면과 제2 면 사이의 상기 기판 내에 서로 떨어져 위치하는 단위 픽셀들을 포함하되,
    상기 단위 픽셀들 각각은,
    상기 기판 내에 배치된 광전 변환 영역.
    상기 광전 변환 영역의 하부의 양측에 위치하고 상기 제1 면에서 떨어져 배치된 격벽층들; 및
    상기 광전 변환 영역의 양측면과 떨어져서 상기 격벽층들 상에 위치하는 화소 분리층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  7. 제6항에 있어서, 상기 격벽층들은 상기 단위 픽셀들 사이에 위치하고, 상기 격벽층들은 상기 단위 픽셀들의 광전 변환 영역들과 접하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  8. 제6항에 있어서, 상기 화소 분리층들은 상기 단위 픽셀들 사이에서 상기 격벽층들과 접하고, 상기 제2 면에서 상기 제1 면 방향으로 상기 격벽층들에 얼라인된 트랜치들에 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  9. 하면 및 상기 하면과 반대의 상면을 가지는 기판에 마련되고 서로 떨어져 위치하는 광전 변환 영역들;
    상기 하면에 근접하여 위치함과 아울러 상기 광전 변환 영역들의 양측에 위치하는 격벽층들;
    상기 격벽층들 상의 상기 광전 변환 영역들 사이에 상기 하면과 상면을 관통하여 상기 광전 변환 영역들을 서로 분리하는 화소 분리층들;
    상기 하면 상에 상기 광전 변환 영역들에 대응하여 위치하는 컬러 필터층들;
    상기 컬러 필터층 상에 위치하는 렌즈층; 및
    상기 상면 상에 위치하는 트랜지스터 및 다층 배선 구조물을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  10. 제9항에 있어서, 상기 격벽층들은 상기 광전 변환 영역들의 양측면과 접하고, 상기 화소 분리층들은 상기 격벽층들의 상면과 접하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
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