KR20220071876A - image sensor - Google Patents

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KR20220071876A
KR20220071876A KR1020210098110A KR20210098110A KR20220071876A KR 20220071876 A KR20220071876 A KR 20220071876A KR 1020210098110 A KR1020210098110 A KR 1020210098110A KR 20210098110 A KR20210098110 A KR 20210098110A KR 20220071876 A KR20220071876 A KR 20220071876A
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fence
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image sensor
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KR1020210098110A
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Korean (ko)
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김보권
이창규
이광민
전민환
김종욱
허민성
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삼성전자주식회사
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Abstract

An image sensor of the present invention includes: a first pixel; a second pixel disposed adjacent to the first pixel; a pixel isolation structure between the first pixel and the second pixel; a back surface anti-reflection layer disposed on the first pixel, the second pixel, and the pixel isolation structure; and a fence disposed on the backside anti-reflection layer to correspond to the pixel isolation structure and having a buried air gap therein.

Description

이미지 센서{image sensor}image sensor

본 발명의 기술적 사상은 이미지 센서에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 씨모스형(CMOS) 이미지 센서에 관한 것이다.The technical idea of the present invention relates to an image sensor, and more particularly, to a CMOS image sensor.

이미지(또는 화상)를 촬영하여 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서, 예컨대 씨모스형(CMOS) 이미지 센서는 디지털 카메라, 휴대 전화용 카메라 및 휴대용 캠코더와 같은 일반 소비자용 전자 기기뿐만 아니라, 자동차, 보안장치 및 로봇에 장착되는 카메라에도 사용될 수 있다. An image sensor that captures an image (or image) and converts it into an electrical signal, for example, a CMOS image sensor, is a digital camera, a mobile phone camera and a portable camcorder, as well as general consumer electronic devices, automobiles, and security devices. and a camera mounted on a robot.

이미지 센서는 소형화되고 있기 때문에 픽셀의 크기도 줄어들고 있다. 이미지 센서는 픽셀의 크기가 줄어듬에 따라 픽셀들 사이의 크로스토크가 커짐과 아울러 센서 결함이 발생하고 있다. As image sensors are getting smaller, the size of pixels is also decreasing. In an image sensor, as the size of a pixel decreases, crosstalk between pixels increases and a sensor defect occurs.

본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는 픽셀들 사이의 크로스토크를 줄임과 아울러 센서 결함을 줄일 수 있는 이미지 센서를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the technical spirit of the present invention is to provide an image sensor capable of reducing crosstalk between pixels and reducing sensor defects.

상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 제1 픽셀; 상기 제1 픽셀과 인접하여 배치된 제2 픽셀; 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀 사이의 픽셀 분리 구조체; 상기 제1 픽셀, 상기 제2 픽셀, 및 상기 픽셀 분리 구조체 상에 배치된 후면 반사 방지층; 및 상기 후면 반사 방지층 상에 상기 픽셀 분리 구조체와 대응되게 배치되며, 내부에 매립형 에어갭을 갖는 펜스(fence)를 포함한다.In order to solve the above problems, an image sensor according to an embodiment of the present invention includes a first pixel; a second pixel disposed adjacent to the first pixel; a pixel isolation structure between the first pixel and the second pixel; a back anti-reflective layer disposed on the first pixel, the second pixel, and the pixel isolation structure; and a fence disposed on the rear antireflection layer to correspond to the pixel isolation structure and having a buried air gap therein.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 제1 픽셀; 상기 제1 픽셀과 인접하여 배치된 제2 픽셀; 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀 사이의 픽셀 분리 구조체; 상기 제1 픽셀, 상기 제2 픽셀, 및 상기 픽셀 분리 구조체 상에 배치되고, 복수개의 서브 후면 반사 방지층들을 포함하는 후면 반사 방지층; 및 상기 후면 반사 방지층 상에 상기 픽셀 분리 구조체와 대응되게 배치되며, 내부에 매립형 에어갭을 가지며 상기 서브 후면 반사 방지층들중 적어도 하나를 관통하는 관통부를 갖는 펜스(fence)를 포함한다. According to an embodiment of the inventive concept, an image sensor includes a first pixel; a second pixel disposed adjacent to the first pixel; a pixel isolation structure between the first pixel and the second pixel; a back anti-reflection layer disposed on the first pixel, the second pixel, and the pixel isolation structure, the back anti-reflection layer including a plurality of sub back anti-reflection layers; and a fence disposed on the backside antireflection layer to correspond to the pixel isolation structure, having a buried air gap therein, and having a penetrating portion penetrating through at least one of the sub backside antireflection layers.

본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 제1 면과 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 갖는 기판; 상기 기판 내에 위치하는 제1 픽셀; 상기 기판 내에 상기 제1 픽셀과 인접하여 배치된 제2 픽셀; 상기 제2 면과 상기 제1 면 사이에 위치하여 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀을 서로 분리하는 픽셀 분리 구조체; 상기 제2 면 상의 상기 제1 픽셀, 상기 제2 픽셀, 및 상기 픽셀 분리 구조체 상에 배치되고, 복수개의 서브 후면 반사 방지층들을 포함하는 후면 반사 방지층; 상기 후면 반사 방지층 상에 상기 픽셀 분리 구조체와 대응되게 배치되며, 내부에 매립형 에어갭을 가지며 상기 서브 후면 반사 방지층들중 적어도 하나를 관통하는 관통부를 갖는 펜스(fence); 및 상기 제1 픽셀 및 제2 픽셀 상의 상기 후면 반사 방지층 상에 배치되고 상기 펜스에 의해 분리되는 컬러 필터를 포함한다. According to an embodiment of the inventive concept, an image sensor includes: a substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface; a first pixel located within the substrate; a second pixel disposed adjacent to the first pixel in the substrate; a pixel separation structure positioned between the second surface and the first surface to separate the first pixel and the second pixel from each other; a back anti-reflection layer disposed on the first pixel on the second side, the second pixel, and the pixel isolation structure, the back anti-reflection layer comprising a plurality of sub back anti-reflection layers; a fence disposed on the backside antireflection layer to correspond to the pixel isolation structure, a fence having a buried air gap therein and a penetrating portion penetrating through at least one of the sub backside antireflection layers; and a color filter disposed on the rear anti-reflection layer on the first pixel and the second pixel and separated by the fence.

본 발명의 이미지 센서는 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 구비하여 픽셀들 사이의 크로스토크를 억제할 수 있다. 아울러서, 본 발명의 이미지 센서는 매립형 에어갭의 양측 부분에 배리어 금속층을 포함하여 정전기적 결함(예컨대 멍 결함)을 억제할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 이미지 센서는 해상도, 감도 및 이미지 품질을 향상시킬 수 있다. The image sensor of the present invention may include a fence having a buried air gap to suppress crosstalk between pixels. In addition, the image sensor of the present invention can suppress electrostatic defects (eg, bruise defects) by including barrier metal layers on both sides of the buried air gap. Accordingly, the image sensor of the present invention can improve resolution, sensitivity, and image quality.

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 픽셀 회로도이다.
도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 평면도이다.
도 4는 도 1의 A-A' 선에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 5는 도 4의 EL 영역의 확대도이다,
도 6은 도 5의 매립형 에어갭을 포함하는 펜스를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.
도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.
도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.
도 10은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.
도 12는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀의 평면도이다.
도 13은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀의 평면도이다.
도 14a 내지 도 14d는 도 3 내지 도 6의 이미지 센서를 구성하는 펜스의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
도 18은 도 17의 EL 영역의 확대도이다.
도 19는 도 18의 매립형 에어갭을 포함하는 펜스를 상세히 설명하기 위한 도면이다.
도 20a 내지 도 20d는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 21a 내지 도 21d는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 22a 내지 도 22c는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 23은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 24는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 이용한 카메라의 구성도이다.
도 25는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함한 이미징 시스템에 대한 블럭 구조도이다.
1 is a schematic circuit diagram of an image sensor according to an embodiment of the technical concept of the present invention.
2 is a circuit diagram of a pixel included in an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
3 is a plan view of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
4 is a cross-sectional view of the image sensor taken along line AA′ of FIG. 1 .
Fig. 5 is an enlarged view of the EL region of Fig. 4;
FIG. 6 is a view for explaining in detail the fence including the buried air gap of FIG. 5 .
7 is a plan view illustrating a fence having a buried air gap of an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.
8 is a plan view illustrating a fence having a buried air gap of an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.
9 is a plan view illustrating a fence having a buried air gap of an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.
10 is a plan view illustrating a fence having a buried air gap of an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.
11 is a plan view illustrating a fence having a buried air gap of an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.
12 is a plan view of a pixel of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
13 is a plan view of a pixel of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
14A to 14D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a fence constituting the image sensor of FIGS. 3 to 6 .
15 is a cross-sectional view of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
16 is a cross-sectional view of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
17 is a cross-sectional view of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
Fig. 18 is an enlarged view of the EL region of Fig. 17;
19 is a view for explaining in detail the fence including the buried air gap of FIG. 18 .
20A to 20D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
21A to 21D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
22A to 22C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
23 is a block diagram illustrating a configuration of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.
24 is a block diagram of a camera using an image sensor according to an embodiment of the technical concept of the present invention.
25 is a block diagram of an imaging system including an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.

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. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The following embodiments of the present invention may be implemented by only one, and also, the following embodiments may be implemented by combining one or more. Accordingly, the technical spirit of the present invention is not construed as being limited to one embodiment.

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. Also, in this specification, the singular form of the elements may include the plural form unless the context clearly indicates otherwise. In the present specification, the drawings are exaggerated in order to more clearly explain the present invention.

도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 개략적인 회로도이다. 1 is a schematic circuit diagram of an image sensor according to an embodiment of the technical concept of the present invention.

구체적으로, 이미지 센서(100)는 제1 기판(2) 및 제2 기판(7)을 포함하는 적층형 이미지 센서에 적용될 수 있다. 이미지 센서(100)는 씨모스형(CMOS) 이미지 센서일 수 있다. 아래에서 설명하는 본 발명의 기술적 사상은 제1 기판(2)에 주로 적용될 수 있다. Specifically, the image sensor 100 may be applied to a stacked image sensor including a first substrate 2 and a second substrate 7 . The image sensor 100 may be a CMOS image sensor. The technical idea of the present invention described below can be mainly applied to the first substrate 2 .

이미지 센서(100)는 제1 기판(2) 및 제2 기판(7)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(100)는 제2 기판(7) 상에 제1 기판(2)을 적층 및 접합하여 구성할 수 있다. 제1 기판(2)은 픽셀 회로를 포함하는 센서 기판일 수 있다. 제2 기판(7)은 픽셀 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. The image sensor 100 may include a first substrate 2 and a second substrate 7 . The image sensor 100 may be configured by laminating and bonding the first substrate 2 on the second substrate 7 . The first substrate 2 may be a sensor substrate including a pixel circuit. The second substrate 7 may be a support substrate on which a logic circuit for driving a pixel circuit is formed and supporting the first substrate 2 . The first substrate 2 and the second substrate 7 may be electrically connected.

보다 상세하게 설명하면, 제1 기판(2)에 광전 변환 영역을 포함하는 단위 픽셀(PX, 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 있다. In more detail, a pixel array region 4 in which unit pixels PX or unit pixels including a photoelectric conversion region are regularly two-dimensionally arranged is provided on the first substrate 2 . In the pixel array region 4 , pixel driving lines 5 are wired in a row direction and vertical signal lines 6 are wired in a column direction.

하나의 단위 픽셀(PX)은 1개의 픽셀 구동선(5)과 1개의 수직 신호선(6)에 접속되는 상태로 배치되어 있다. 각 단위 픽셀(PX)에는, 광전 변환부, 및 전하 축적부와, 트랜지스터들, 예컨대 MOS(metal oxide semiconductor) 트랜지스터, 및/또는 용량 소자 등으로 구성된 픽셀 회로가 마련될 수 있다. One unit pixel PX is arranged to be connected to one pixel driving line 5 and one vertical signal line 6 . In each unit pixel PX, a pixel circuit including a photoelectric conversion unit, a charge storage unit, and transistors such as a metal oxide semiconductor (MOS) transistor, and/or a capacitor may be provided.

제2 기판(7)에는 제1 기판(2)에 마련된 각 단위 픽셀(PX)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(100)는 수평 구동 회로(11)를 통하여 전압(Vout, 출력 전압)이 출력될 수 있다. On the second substrate 7 , a vertical driving circuit 8 for driving each unit pixel PX provided on the first substrate 2 , a column signal processing circuit 9 , a horizontal driving circuit 11 , and a system control circuit are provided. A logic circuit such as circuit 13 may be provided. The image sensor 100 may output a voltage Vout (output voltage) through the horizontal driving circuit 11 .

도 2는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서에 포함되는 픽셀 회로도이다.2 is a circuit diagram of a pixel included in an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 복수의 픽셀(PX)은 매트릭스 형태 또는 어레이 형태로 배열될 수 있다. 복수의 픽셀(PX) 각각은 전송 트랜지스터(TX)와 로직 트랜지스터들(RX, SX, DX)을 포함할 수 있다. Specifically, the plurality of pixels PX may be arranged in a matrix form or an array form. Each of the plurality of pixels PX may include a transfer transistor TX and logic transistors RX, SX, and DX.

로직 트랜지스터들(RX, SX, DX)은 리셋 트랜지스터(RX), 선택 트랜지스터(SX), 및 드라이브 트랜지스터(DX)(또는 소스 팔로워 트랜지스터)를 포함할 수 있다. 리셋 트랜지스터(RX)는 리셋 게이트(RG)를 포함하고, 선택 트랜지스터(SX)는 선택 게이트(SG)를 포함하며, 전송 트랜지스터(TX)는 전송 게이트(TG)를 포함할 수 있다. The logic transistors RX, SX, and DX may include a reset transistor RX, a selection transistor SX, and a drive transistor DX (or a source follower transistor). The reset transistor RX may include a reset gate RG, the selection transistor SX may include a selection gate SG, and the transfer transistor TX may include a transfer gate TG.

복수의 픽셀(PX) 각각은 광전 변환 소자(PD) 및 플로팅 확산 영역(FD)을 포함할 수 있다. 광전 변환 소자(PD)는 이하에서 설명하는 광전 변환 영역에 대응될 수 있다. 광전 변환 소자(PD)는 외부에서 입사된 빛의 양에 비례하여 광전하들을 생성 및 축적할 수 있고, 포토 다이오드, 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트, 핀드 포토 다이오드(Pinned Photo Diode; PPD) 및 이들의 조합이 사용될 수 있다. Each of the plurality of pixels PX may include a photoelectric conversion element PD and a floating diffusion region FD. The photoelectric conversion element PD may correspond to a photoelectric conversion region described below. The photoelectric conversion device PD may generate and accumulate photocharges in proportion to the amount of externally incident light, and may include a photodiode, a phototransistor, a photogate, and a pinned photodiode (PPD). and combinations thereof may be used.

전송 트랜지스터(TX)는 전송 게이트(TG)에 전달되는 전송 제어 신호에 의해 동작할 수 있다. 전송 게이트(TG)는 광전 변환 소자(PD)에서 생성된 전하를 플로팅 확산 영역(FD, Floating Diffusion)으로 전송할 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)은 광전 변환 소자(PD)에서 생성된 전하를 전송받아 누적으로 저장할 수 있다. 광전 변환 소자(PD)에서 생성되는 전하는 전송 트랜지스터(TX)에 의해 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달되어 축적될 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 광전하들의 양에 따라 드라이브 트랜지스터(DX)가 제어될 수 있다.The transfer transistor TX may be operated by a transfer control signal transmitted to the transfer gate TG. The transfer gate TG may transfer charges generated in the photoelectric conversion device PD to the floating diffusion region FD. The floating diffusion region FD may receive and accumulate charges generated by the photoelectric conversion device PD. Charges generated in the photoelectric conversion element PD may be transferred to and accumulated in the floating diffusion region FD by the transfer transistor TX. The drive transistor DX may be controlled according to the amount of photocharges accumulated in the floating diffusion region FD.

리셋 트랜지스터(RX)는 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하들을 주기적으로 리셋시킬 수 있다. 리셋 트랜지스터(RX)는 리셋 게이트(RG)를 통해 전달되는 리셋 제어 신호에 의해 동작할 수 있다. 리셋 트랜지스터(RX)의 드레인 전극은 플로팅 확산 영역(FD)과 연결되며 소스 전극은 전원 전압(VDD)에 연결된다. The reset transistor RX may periodically reset charges accumulated in the floating diffusion region FD. The reset transistor RX may operate in response to a reset control signal transmitted through the reset gate RG. The drain electrode of the reset transistor RX is connected to the floating diffusion region FD, and the source electrode is connected to the power supply voltage VDD.

리셋 제어 신호에 의해 리셋 트랜지스터(RX)가 턴-온(turn-on)되면, 리셋 트랜지스터(RX)의 소스 전극과 연결된 전원 전압(VDD)이 상기 플로팅 확산 영역(FD)으로 전달된다. 리셋 트랜지스터(RX)가 턴-온될 때 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하들이 배출되어 플로팅 확산 영역(FD)이 리셋될 수 있다. 리셋 트랜지스터(RX)는 플로팅 확산 영역(FD)의 전압을 전원 전압(VDD)으로 리셋할 수 있다.When the reset transistor RX is turned on by the reset control signal, the power voltage VDD connected to the source electrode of the reset transistor RX is transferred to the floating diffusion region FD. When the reset transistor RX is turned on, charges accumulated in the floating diffusion region FD may be discharged to reset the floating diffusion region FD. The reset transistor RX may reset the voltage of the floating diffusion region FD to the power supply voltage VDD.

드라이브 트랜지스터(DX)는 복수의 픽셀(PX) 외부에 위치하는 전류원(도시 생략)과 연결되어 소스 팔로워 버퍼 증폭기(Source Follower Buffer Amplifier)로 기능한다. 드라이브 트랜지스터(DX)는 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하를 증폭시켜 선택 트랜지스터(SX)로 전달할 수 있다. 드라이브 트랜지스터(DX)는 플로팅 확산 영역(FD)에서의 전위 변화를 증폭하고 이를 출력 전압(Vout)으로 출력한다. The drive transistor DX is connected to a current source (not shown) positioned outside the plurality of pixels PX and functions as a source follower buffer amplifier. The drive transistor DX may amplify the charge accumulated in the floating diffusion region FD and transfer it to the selection transistor SX. The drive transistor DX amplifies a potential change in the floating diffusion region FD and outputs it as an output voltage Vout.

선택 트랜지스터(SX)는 행 단위로 복수의 픽셀(PX)을 선택할 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)는 선택 게이트(SG)로 전달되는 선택 제어 신호에 의해 단위 픽셀이 선택될 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)가 턴-온될 때 전원 전압(VDD)이 선택 트랜지스터(SX)의 소스 전극으로 전달될 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)는 선택 제어 신호에 의해 동작할 수 있으며, 스위칭 및 어드레싱 동작을 수행할 수 있다. 선택 제어 신호가 선택 트랜지스터(SX)에 인가되면, 선택 트랜지스터(SX)는 단위 픽셀에 연결된 출력 전압(Vout)을 출력할 수 있다.The selection transistor SX may select a plurality of pixels PX in a row unit. In the selection transistor SX, a unit pixel may be selected by a selection control signal transmitted to the selection gate SG. When the selection transistor SX is turned on, the power voltage VDD may be transferred to the source electrode of the selection transistor SX. The selection transistor SX may operate in response to a selection control signal, and may perform switching and addressing operations. When the selection control signal is applied to the selection transistor SX, the selection transistor SX may output an output voltage Vout connected to the unit pixel.

도 3은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 평면도이다.3 is a plan view of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미지 센서(100)는 복수의 픽셀(PX)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀(PX)은 2차원적으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 제2 픽셀(PX2)은 제1 픽셀(PX1)로부터 제1 방향(X 방향)으로 떨어지고, 제3 픽셀(PX3)은 제1 픽셀(PX1)로부터 제2 방향(Y 방향)으로 떨어질 수 있다. Specifically, the image sensor 100 may include a plurality of pixels PX. The plurality of pixels PX may be two-dimensionally arranged. For example, the second pixel PX2 moves away from the first pixel PX1 in a first direction (X-direction), and the third pixel PX3 moves away from the first pixel PX1 in a second direction (Y-direction). can fall

제4 픽셀(PX4)은 제1 픽셀(PX1)로부터 대각 방향(D 방향)으로 떨어지고, 제2 픽셀(PX2)로부터 제2 방향(Y 방향)으로 떨어지고, 제3 픽셀(PX3)로부터 제1 방향(X 방향)으로 떨어질 수 있다. The fourth pixel PX4 falls from the first pixel PX1 in a diagonal direction (D direction), the second pixel PX2 moves away from the second pixel PX2 in a second direction (Y direction), and from the third pixel PX3 in the first direction. (X direction).

일부 실시예에서, 제1 방향(X 방향)은 제2 방향(Y 방향)에 수직할 수 있다. 일부 실시예에서, 대각 방향(D 방향)은 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)에 대하여 비스듬할 수 있다. 일부 실시예에서, 대각 방향(D 방향)은 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)과 45도를 이룰 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 대각 방향(D 방향)은 제1 방향(X 방향) 및 제2 방향(Y 방향)과 다른 각도를 이룰 수 있다.In some embodiments, the first direction (X direction) may be perpendicular to the second direction (Y direction). In some embodiments, the diagonal direction (D direction) may be oblique with respect to the first direction (X direction) and the second direction (Y direction). In some embodiments, the diagonal direction (D direction) may form 45 degrees with the first direction (X direction) and the second direction (Y direction). However, in another embodiment, the diagonal direction (D direction) may form a different angle from the first direction (X direction) and the second direction (Y direction).

복수의 픽셀(PX) 사이에는 픽셀 분리 구조체(150)가 위치할 수 있다. 픽셀 분리 구조체(150)는 하나의 픽셀(PX)을 인접한 픽셀(PX)로부터, 예를 들어, 제1 픽셀(PX1)을 제2 픽셀(PX2)로부터 물리적으로 및 전기적으로 분리시킬 수 있다. 픽셀 분리 구조체(150)는 평면적으로 볼 때 메시 형상 또는 그리드 형상으로 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 픽셀 분리 구조체(150)는 복수의 픽셀(PX) 사이에 연장될 수 있다. 예를 들어, 픽셀 분리 구조체(150)는 제1 픽셀(PX1)과 제2 픽셀(PX2) 사이, 제1 픽셀(PX1)과 제3 픽셀(PX3) 사이, 제2 픽셀(PX2)과 제4 픽셀(PX4) 사이, 및 제3 픽셀(PX3)과 제4 픽셀(PX4) 사이에 연장될 수 있다. A pixel separation structure 150 may be positioned between the plurality of pixels PX. The pixel isolation structure 150 may physically and electrically separate one pixel PX from the adjacent pixel PX, for example, the first pixel PX1 from the second pixel PX2 . The pixel separation structure 150 may be arranged in a mesh shape or a grid shape when viewed in a plan view. In some embodiments, the pixel isolation structure 150 may extend between the plurality of pixels PX. For example, the pixel isolation structure 150 may be formed between the first pixel PX1 and the second pixel PX2 , between the first pixel PX1 and the third pixel PX3 , and between the second pixel PX2 and the fourth pixel PX2 . It may extend between the pixel PX4 and between the third pixel PX3 and the fourth pixel PX4 .

픽셀 분리 구조체(150) 상에 펜스(163)가 배치될 수 있다. 펜스(163)는 평면도 상에서 픽셀 분리 구조체(150)와 중첩될 수 있다. 펜스(163)는 평면도 상에서 픽셀(PX) 사이를 따라 연장될 수 있다. 예를 들어, 평면도 상에서, 펜스(163)는 제1 픽셀(PX1)과 제2 픽셀(PX2) 사이, 제1 픽셀(PX1)과 제3 픽셀(PX3) 사이, 제2 픽셀(PX2)과 제4 픽셀(PX4) 사이, 및 제3 픽셀(PX3)과 제4 픽셀(PX4) 사이에 연장될 수 있다. A fence 163 may be disposed on the pixel isolation structure 150 . The fence 163 may overlap the pixel isolation structure 150 in a plan view. The fence 163 may extend along between the pixels PX in a plan view. For example, in a plan view, the fence 163 is formed between the first pixel PX1 and the second pixel PX2 , between the first pixel PX1 and the third pixel PX3 , and between the second pixel PX2 and the second pixel PX2 . It may extend between the four pixels PX4 and between the third pixel PX3 and the fourth pixel PX4 .

도 4는 도 1의 A-A' 선에 따른 이미지 센서의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of the image sensor taken along line A-A' of FIG. 1 .

구체적으로, 이미지 센서(100)는 기판(110), 광전 변환 영역(120), 전송 게이트(TG), 픽셀 분리 구조체(150), 전면 구조물(130), 지지 기판(140), 후면 반사 방지층(162), 매립형(buried) 에어갭(AG)을 갖는 펜스(163), 추가 후면 반사 방지층(164), 패시베이션층(165), 컬러 필터(170), 마이크로렌즈(180), 및 캡핑층(190)을 포함할 수 있다.Specifically, the image sensor 100 includes a substrate 110 , a photoelectric conversion region 120 , a transfer gate TG, a pixel isolation structure 150 , a front structure 130 , a support substrate 140 , and a rear anti-reflection layer ( 162 ), fence 163 with buried air gap AG , additional back anti-reflection layer 164 , passivation layer 165 , color filter 170 , microlens 180 , and capping layer 190 . ) may be included.

기판(110)은 제1 면(110F1)과 제2 면(110F2)을 포함할 수 있다. 제1 면(110F1)은 기판(110)의 전면일 수 있다. 제2 면(110F2)은 기판(110)의 후면일 수 있다. 일부 실시예에 있어서, 기판(110)은 Ⅳ족 반도체 물질, Ⅲ-Ⅴ족 반도체 물질 또는 Ⅱ-Ⅵ족 반도체 물질과 같은 반도체 물질을 포함할 수 있다. The substrate 110 may include a first surface 110F1 and a second surface 110F2. The first surface 110F1 may be the front surface of the substrate 110 . The second surface 110F2 may be the back surface of the substrate 110 . In some embodiments, the substrate 110 may include a semiconductor material such as a group IV semiconductor material, a group III-V semiconductor material, or a group II-VI semiconductor material.

Ⅳ족 반도체 물질은 실리콘(Si), 게르마늄(Ge), 또는 실리콘(Si)-게르마늄(Ge)을 포함할 수 있다. Ⅲ-Ⅴ족 반도체 물질은 갈륨비소(GaAs), 인듐인(InP), 갈륨인(GaP), 인듐비소(InAs), 인듐 안티몬(InSb), 또는 인듐갈륨비소(InGaAs)를 포함할 수 있다. Ⅱ-Ⅵ족 반도체 물질은 텔루르화 아연(ZnTe), 또는 황화카드뮴(CdS)을 포함할 수 있다. The group IV semiconductor material may include silicon (Si), germanium (Ge), or silicon (Si)-germanium (Ge). The III-V semiconductor material may include gallium arsenide (GaAs), indium phosphorus (InP), gallium phosphorus (GaP), indium arsenide (InAs), indium antimony (InSb), or indium gallium arsenide (InGaAs). The II-VI semiconductor material may include zinc telluride (ZnTe), or cadmium sulfide (CdS).

반도체 기판(110)은 P형 반도체 기판을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체 기판(110)은 P형 실리콘 기판으로 이루어질 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체 기판(110)은 P형 벌크 기판과 그 위에 성장된 P형 또는 N형 에피층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 반도체 기판(110)은 N형 벌크 기판과, 그 위에 성장된 P형 또는 N형 에피층을 포함할 수 있다. The semiconductor substrate 110 may include a P-type semiconductor substrate. In some embodiments, the semiconductor substrate 110 may be formed of a P-type silicon substrate. In some embodiments, the semiconductor substrate 110 may include a P-type bulk substrate and a P-type or N-type epitaxial layer grown thereon. In some embodiments, the semiconductor substrate 110 may include an N-type bulk substrate and a P-type or N-type epitaxial layer grown thereon.

광전 변환 영역(120)은 기판(110) 내에 배치될 수 있다. 광전 변환 영역(120)은 광 신호를 전기 신호로 변환할 수 있다. 광전 변환 영역(120)은 기판(110) 내부에 형성된 포토 다이오드 영역(도시 생략)과 웰 영역(도시 생략)을 포함할 수 있다. 광전 변환 영역(120)은 기판(110)과 반대인 도전형의 불순물들이 도핑된 불순물 영역들일 수 있다.The photoelectric conversion region 120 may be disposed in the substrate 110 . The photoelectric conversion region 120 may convert an optical signal into an electrical signal. The photoelectric conversion region 120 may include a photodiode region (not shown) and a well region (not shown) formed inside the substrate 110 . The photoelectric conversion region 120 may be impurity regions doped with impurities of a conductivity type opposite to that of the substrate 110 .

전송 게이트(TG)는 기판(110) 내에 배치될 수 있다. 전송 게이트(TG)는 기판(110)의 제1 면(110F1)으로부터 기판(110) 내부로 연장될 수 있다. 전송 게이트(TG)는 전송 트랜지스터(도 2의 TX)의 일부일 수 있다. 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에는 앞서 도 2에서 설명한 전송 트랜지스터(TX), 리셋 트랜지스터(RX), 드라이브 트랜지스터(DX), 및 선택 트랜지스터(SX)가 형성될 수 있다.The transfer gate TG may be disposed in the substrate 110 . The transfer gate TG may extend into the substrate 110 from the first surface 110F1 of the substrate 110 . The transfer gate TG may be a part of the transfer transistor (TX in FIG. 2 ). The transfer transistor TX, the reset transistor RX, the drive transistor DX, and the selection transistor SX described above with reference to FIG. 2 may be formed on the first surface 110F1 of the substrate 110 .

도 4에 도시되지 않았으나, 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에는 활성 영역(도시 생략) 및 플로팅 확산 영역(floating diffusion region)(FD)을 정의하는 소자 분리막(도시 생략)이 더 형성될 수 있다. 광전 변환 영역(120), 전송 게이트(TG), 복수의 트랜지스터, 및 플로팅 확산 영역은 앞서 설명한 픽셀(PX)을 구성할 수 있다. Although not shown in FIG. 4 , a device isolation layer (not shown) defining an active region (not shown) and a floating diffusion region FD may be further formed on the first surface 110F1 of the substrate 110 . can The photoelectric conversion region 120 , the transfer gate TG, the plurality of transistors, and the floating diffusion region may constitute the aforementioned pixel PX.

픽셀 분리 구조체(150)는 기판(110)을 관통하며, 하나의 픽셀(PX)을 인접한 픽셀(PX)로부터, 예를 들어, 제1 픽셀(PX1)을 제2 픽셀(PX2)로부터 물리적으로 및 전기적으로 분리시킬 수 있다. 픽셀 분리 구조체(150)는 기판(110)의 제1 면(110F1)으로부터 제2 면(110F2)까지 연장될 수 있다.The pixel isolation structure 150 penetrates the substrate 110 and physically moves one pixel PX from an adjacent pixel PX, for example, a first pixel PX1 from a second pixel PX2 and can be electrically isolated. The pixel isolation structure 150 may extend from the first surface 110F1 to the second surface 110F2 of the substrate 110 .

일부 실시예에서, 픽셀 분리 구조체(150)는 도전층(152)과 절연 라이너(154)를 포함할 수 있다. 도전층(152)과 절연 라이너(154) 각각은 기판(110)의 제1 면(110F1)부터 제2 면(110F2)까지 기판(110)을 관통할 수 있다. 절연 라이너(154)는 기판(110)과 도전층(152) 사이에 배치되어 도전층(152)을 기판(110)으로부터 전기적으로 분리할 수 있다. In some embodiments, the pixel isolation structure 150 may include a conductive layer 152 and an insulating liner 154 . Each of the conductive layer 152 and the insulating liner 154 may penetrate the substrate 110 from the first surface 110F1 to the second surface 110F2 of the substrate 110 . The insulating liner 154 may be disposed between the substrate 110 and the conductive layer 152 to electrically separate the conductive layer 152 from the substrate 110 .

일부 실시예에서, 도전층(152)은 폴리실리콘 또는 금속 등의 도전 물질을 포함할 수 있다. 절연 라이너(154)는 하프늄 산화물, 알루미늄 산화물, 탄탈륨 산화물 등과 같은 금속 산화물을 포함할 수 있고, 이러한 경우에, 절연 라이너(154)는 음의 고정 전하층(negative fixed charge layer)으로 작용할 수 있다. 일부 실시예에서, 절연 라이너(154)는 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물 등의 절연 물질을 포함할 수 있다. In some embodiments, the conductive layer 152 may include a conductive material such as polysilicon or metal. The insulating liner 154 may include a metal oxide such as hafnium oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, etc., in which case, the insulating liner 154 may act as a negative fixed charge layer. In some embodiments, the insulating liner 154 may include an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride.

기판(110)의 제1 면(110F1) 상에는 전면 구조물(front side structure, 130)이 배치될 수 있다. 전면 구조물(130)은 배선층(134) 및 절연층(136)을 포함할 수 있다. 절연층(136)은 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에서 배선층(134)을 전기적으로 분리할 수 있다.A front side structure 130 may be disposed on the first surface 110F1 of the substrate 110 . The front structure 130 may include a wiring layer 134 and an insulating layer 136 . The insulating layer 136 may electrically separate the wiring layer 134 on the first surface 110F1 of the substrate 110 .

배선층(134)은 기판(110)의 제1 면(110F1) 상의 트랜지스터와 전기적으로 연결될 수 있다. 배선층(134)은 텅스텐, 알루미늄, 구리, 텅스텐 실리사이드, 티타늄 실리사이드, 텅스텐 질화물, 티타늄 질화물, 도핑된 폴리실리콘 등을 포함할 수 있다. 절연층(136)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 저유전(low-k) 물질 등의 절연 물질을 포함할 수 있다. The wiring layer 134 may be electrically connected to a transistor on the first surface 110F1 of the substrate 110 . The wiring layer 134 may include tungsten, aluminum, copper, tungsten silicide, titanium silicide, tungsten nitride, titanium nitride, doped polysilicon, or the like. The insulating layer 136 may include an insulating material such as silicon oxide, silicon nitride, silicon oxynitride, or a low-k material.

저유전 물질은 예를 들어, FOX(Flowable Oxide), TOSZ(Torene SilaZene), USG(Undoped Silica Glass), BSG(Borosilica Glass), PSG(PhosphoSilica Glass), BPSG(BoroPhosphoSilica Glass), PETEOS(Plasma Enhanced Tetra Ethyl Ortho Silicate), FSG(Fluoride Silicate Glass), CDO(Carbon Doped silicon Oxide), Xerogel, Aerogel, Amorphous Fluorinated Carbon, OSG(Organo Silicate Glass), Parylene, BCB(bis-benzocyclobutenes), SiLK, polyimide, porous polymeric material 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 선택적으로, 전면 구조물(130) 상에는 지지 기판(140)이 배치될 수 있다. The low-k material includes, for example, Flowable Oxide (FOX), Torene SilaZene (TOSZ), Undoped Silica Glass (USG), Borosilica Glass (BSG), PhosphoSilica Glass (PSG), BoroPhosphoSilica Glass (BPSG), Plasma Enhanced Tetra (PETEOS). Ethyl Ortho Silicate), FSG(Fluoride Silicate Glass), CDO(Carbon Doped silicon Oxide), Xerogel, Aerogel, Amorphous Fluorinated Carbon, OSG(Organo Silicate Glass), Parylene, BCB(bis-benzocyclobutenes), SiLK, polyimide, porous polymeric It may include at least one of material and combinations thereof, but is not limited thereto. Optionally, the support substrate 140 may be disposed on the front structure 130 .

지지 기판(140)과 전면 구조물(130) 사이에는 접착 부재(도시 생략)가 더 배치될 수 있다. 지지 기판(140)은 도 1의 제2 기판(7)에 해당할 수 있다. 지지 기판(140)은 화소 회로를 구동하기 위한 로직 회로가 형성되어 있을 수 있고, 기판(110)를 지지하는 지지 기판일 수 있다.An adhesive member (not shown) may be further disposed between the support substrate 140 and the front structure 130 . The support substrate 140 may correspond to the second substrate 7 of FIG. 1 . The support substrate 140 may include a logic circuit for driving a pixel circuit, and may be a support substrate that supports the substrate 110 .

후면 반사 방지층(162)은 기판(110)의 제2 면(110F2) 상에 배치될 수 있다. 후면 반사 방지층(162)은 모든 픽셀(PX) 및 픽셀 분리 구조체(150) 상에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 후면 반사 방지층(162)은 하프늄 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 후면 반사 방지층(164)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.The backside anti-reflection layer 162 may be disposed on the second surface 110F2 of the substrate 110 . The back anti-reflection layer 162 may be disposed on all the pixels PX and the pixel isolation structure 150 . In some embodiments, the back anti-reflective layer 162 may include hafnium oxide. In some embodiments, the additional backside anti-reflective layer 164 may include silicon oxide.

일부 실시예에서, 후면 반사 방지층(162)은 질화실리콘(SiN), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화탄탈(Ta2O5), 산화티탄(TiO2), 산화란탄(La2O3), 산화프라세오디뮴(Pr2O3), 산화세륨(CeO2), 산화네오디뮴(Nd2O3), 산화프로메튬(Pm2O3), 산화사마륨(Sm2O3), 산화유로퓸(Eu2O3), 산화가돌리늄(Gd2O3), 산화테르븀(Tb2O3), 산화디스프로슘(Dy2O3), 산화홀뮴(Ho2O3), 산화툴륨(Tm2O3), 산화이테르븀(Yb2O3), 산화루테튬(Lu2O3), 또는 산화이트륨(Y2O3)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 후면 반사 방지층(162)의 두께는 약 50nm 내지 약 200nm일 수 있다.In some embodiments, the back anti-reflective layer 162 is silicon nitride (SiN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), titanium oxide (TiO 2 ), Lanthanum oxide (La 2 O 3 ), praseodymium oxide (Pr 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), promethium oxide (Pm 2 O 3 ), samarium oxide (Sm 2 O 3 ) ), europium oxide (Eu 2 O 3 ), gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), terbium oxide (Tb 2 O 3 ), dysprosium oxide (Dy 2 O 3 ), holmium oxide (Ho 2 O 3 ), thulium oxide ( Tm 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), lutetium oxide (Lu 2 O 3 ), or yttrium oxide (Y 2 O 3 ) may be included. In some embodiments, the thickness of the back anti-reflective layer 162 may be about 50 nm to about 200 nm.

펜스(163)는 후면 반사 방지층(162) 상에 배치될 수 있다. 펜스(163)는 그리드(grid)라 명명할 수 있다. 펜스(163)는 앞서설명한 바와 같이 평면도 상에서 픽셀 분리 구조체(150)와 중첩될 수 있다. 일부 실시예에서, 펜스(163)의 높이는 약 300nm 내지 약 500nm일 수 있다. 일부 실시예에서, 펜스(163)는 매립형 에어갭(AG), 제1 펜스층(163a), 펜스 캡핑층(163b), 및 제2 펜스층(163c)을 포함할 수 있다.The fence 163 may be disposed on the back anti-reflection layer 162 . The fence 163 may be referred to as a grid. The fence 163 may overlap the pixel isolation structure 150 in a plan view as described above. In some embodiments, the height of the fence 163 may be between about 300 nm and about 500 nm. In some embodiments, the fence 163 may include a buried air gap AG, a first fence layer 163a , a fence capping layer 163b , and a second fence layer 163c .

일부 실시예에서, 펜스(163)를 구성하는 제1 펜스층(163a) 및 제2 펜스층(163c)은 저굴절률 물질을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 펜스 캡핑층(163b)은 제1 펜스층(163a) 및 제2 펜스층(163c)보다 높은 굴절률 물질을 포함할 수 있다. 펜스 캡핑층(163b)은 실리콘 산화물일 수 있다. 일부 실시예에서, 펜스 캡핑층(163b)의 굴절률은 1.45 내지 1.55일 수 있다. In some embodiments, the first fence layer 163a and the second fence layer 163c constituting the fence 163 may include a low refractive index material. In some embodiments, the fence capping layer 163b may include a material having a higher refractive index than that of the first fence layer 163a and the second fence layer 163c. The fence capping layer 163b may be formed of silicon oxide. In some embodiments, the refractive index of the fence capping layer 163b may be 1.45 to 1.55.

일부 실시예에서, 제1 펜스층(163a) 및 제2 펜스층(163c)을 구성하는 저굴절률 물질은 약 1.0보다 크고 약 1.4보다 작거나 같은 굴절률을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 저굴절률 물질은 PMMA(polymethylmetacrylate), 실리콘 아크릴레이트(silicon acrylate), CAB(cellulose acetatebutyrate), 실리카(silica), 또는 FSA(fluoro-silicon acrylate)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 저굴절률 물질은 실리카(SiOx) 입자들이 분산된 폴리머 물질을 포함할 수 있다.In some embodiments, the low refractive index material constituting the first fence layer 163a and the second fence layer 163c may have a refractive index greater than about 1.0 and less than or equal to about 1.4. In some embodiments, the low refractive index material may include polymethylmetacrylate (PMMA), silicon acrylate, cellulose acetate butyrate (CAB), silica, or fluoro-silicon acrylate (FSA). For example, the low refractive index material may include a polymer material in which silica (SiOx) particles are dispersed.

펜스(163)가 상대적으로 낮은 굴절률을 가지는 저굴절률 물질을 포함하는 경우, 펜스(163)를 향해 입사되는 광이 전반사되어 픽셀(PX)의 중심부 방향으로 향하게 지향될(directed) 수 있다. 펜스(163)는 하나의 픽셀(PX) 상에 배치되는 컬러 필터(170) 내부로 비스듬하게 입사하는 광이 인접한 픽셀(PX) 상에 배치되는 컬러 필터(170)로 진입하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 복수의 픽셀들(PX) 사이의 크로스토크가 방지될 수 있다. When the fence 163 includes a low-refractive-index material having a relatively low refractive index, light incident toward the fence 163 may be totally reflected and directed toward the center of the pixel PX. The fence 163 may prevent light incident obliquely into the color filter 170 disposed on one pixel PX from entering the color filter 170 disposed on the adjacent pixel PX, , crosstalk between the plurality of pixels PX may be prevented.

펜스(163)를 구성하는 매립형 에어갭(AG)은 낮은 굴절률, 예컨대 약 1.0을 가질 수 있다. 매립형 에어갭(AG)은 매립형 보이드라 명명할 수 있다. 펜스(163)가 상대적으로 낮은 굴절률을 가지는 매립형 에어갭(AG)을 포함하는 경우, 매립형 에어갭(AG)을 향해 입사되는 광이 전반사되어 픽셀(PX)의 중심부 방향으로 향하게 지향될(directed) 수 있다. 매립형 에어갭(AG)은 하나의 픽셀(PX) 상에 배치되는 컬러 필터(170) 내부로 경사각을 가지며 입사하는 광이 인접한 픽셀(PX) 상에 배치되는 컬러 필터(170)로 진입하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 복수의 픽셀들(PX) 사이의 크로스토크가 방지될 수 있다.The buried air gap AG constituting the fence 163 may have a low refractive index, for example, about 1.0. The buried air gap AG may be referred to as a buried void. When the fence 163 includes the buried air gap AG having a relatively low refractive index, light incident toward the buried air gap AG is totally reflected and directed toward the center of the pixel PX. can The buried air gap AG has an inclination angle into the color filter 170 disposed on one pixel PX and prevents incident light from entering the color filter 170 disposed on the adjacent pixel PX. Accordingly, crosstalk between the plurality of pixels PX may be prevented.

일부 실시예에서, 펜스(163)는 제1 펜스층(163a)과 연결되어 후면 반사 방지층(162)의 일부분을 관통하는 관통부(PT)를 포함할 수 있다. 관통부(PT)는 제1 펜스층(163a)과 동일 물질로 구성될 수 있다. 펜스(163)가 낮은 굴절률을 가지는 관통부(PT)를 포함하는 경우, 관통부(PT)를 향해 입사되는 광이 전반사되어 픽셀(PX)의 중심부 방향으로 향하게 지향될(directed) 수 있다. 관통부(PT)는 하나의 픽셀(PX) 상에 배치되는 컬러 필터(170) 내부로 경사각을 가지며 입사하는 광이 인접한 픽셀(PX) 상에 배치되는 컬러 필터(170)로 진입하는 것을 방지할 수 있고, 이에 따라 복수의 픽셀들(PX) 사이의 크로스토크가 방지될 수 있다.In some embodiments, the fence 163 may include a penetrating portion PT that is connected to the first fence layer 163a and penetrates a portion of the rear anti-reflection layer 162 . The through portion PT may be made of the same material as the first fence layer 163a. When the fence 163 includes the penetrating portion PT having a low refractive index, light incident toward the penetrating portion PT may be totally reflected and directed toward the center of the pixel PX. The penetrating portion PT has an inclination angle into the color filter 170 disposed on one pixel PX and prevents incident light from entering the color filter 170 disposed on the adjacent pixel PX. Accordingly, crosstalk between the plurality of pixels PX may be prevented.

일부 실시예에서, 후면 반사 방지층(162) 및 펜스(163) 상에 추가 후면 반사 방지층(164)이 배치될 수 있다. 추가 후면 반사 방지층(164)은 후면 반사 방지층(162) 및 펜스(163)를 덮을 수 있다. 구체적으로, 추가 후면 반사 방지층(164)은 후면 반사 방지층(162)의 상면, 펜스(163)의 측면, 및 펜스(163)의 상면 상에 배치될 수 있다. In some embodiments, an additional backside antireflective layer 164 may be disposed on the backside antireflective layer 162 and the fence 163 . The additional anti-reflection layer 164 may cover the anti-reflection layer 162 and the fence 163 . Specifically, the additional rear anti-reflection layer 164 may be disposed on the upper surface of the rear anti-reflection layer 162 , the side surface of the fence 163 , and the upper surface of the fence 163 .

일부 실시예에서, 추가 후면 반사 방지층(164)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 추가 후면 반사 방지층(164)은 질화실리콘(SiN), 산화하프늄(HfO2), 산화알루미늄(Al2O3), 산화지르코늄(ZrO2), 산화탄탈(Ta2O5), 산화티탄(TiO2), 산화란탄(La2O3), 산화프라세오디뮴(Pr2O3), 산화세륨(CeO2), 산화네오디뮴(Nd2O3), 산화프로메튬(Pm2O3), 산화사마륨(Sm2O3), 산화유로퓸(Eu2O3), 산화가돌리늄(Gd2O3), 산화테르븀(Tb2O3), 산화디스프로슘(Dy2O3), 산화홀뮴(Ho2O3), 산화툴륨(Tm2O3), 산화이테르븀(Yb2O3), 산화루테튬(Lu2O3), 또는 산화이트륨(Y2O3)을 포함할 수 있다.In some embodiments, the additional backside anti-reflective layer 164 may include silicon oxide. In some embodiments, the additional backside anti-reflective layer 164 is silicon nitride (SiN), hafnium oxide (HfO 2 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ) , titanium oxide (TiO 2 ), lanthanum oxide (La 2 O 3 ), praseodymium oxide (Pr 2 O 3 ), cerium oxide (CeO 2 ), neodymium oxide (Nd 2 O 3 ), promethium oxide (Pm 2 O 3 ) , samarium oxide (Sm 2 O 3 ), europium oxide (Eu 2 O 3 ), gadolinium oxide (Gd 2 O 3 ), terbium oxide (Tb 2 O 3 ), dysprosium oxide (Dy 2 O 3 ), holmium oxide (Ho 2 O 3 ), thulium oxide (Tm 2 O 3 ), ytterbium oxide (Yb 2 O 3 ), lutetium oxide (Lu 2 O 3 ), or yttrium oxide (Y 2 O 3 ) may be included.

패시베이션층(165)은 추가 후면 반사 방지층(164) 상에 배치될 수 있다. 패시베이션층(165)은 추가 후면 반사 방지층(164), 후면 반사 방지층(162) 및 펜스(163)를 보호할 수 있다. 일부 실시예에서, 패시베이션층(165)은 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 패시베이션층(165)의 두께는 약 5nm 내지 약 20nm일 수 있다.A passivation layer 165 may be disposed on the additional backside anti-reflective layer 164 . The passivation layer 165 may protect the additional back anti-reflective layer 164 , the back anti-reflective layer 162 , and the fence 163 . In some embodiments, the passivation layer 165 may include aluminum oxide. In some embodiments, the thickness of the passivation layer 165 may be between about 5 nm and about 20 nm.

복수의 컬러 필터(170)는 패시베이션층(165) 상에 배치될 수 있으며 펜스(163)에 의해 서로 분리될 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 컬러 필터(170)는 녹색 필터, 청색 필터, 및 적색 필터의 조합일 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 컬러 필터(170)는 시안(cyan), 마젠타(magenta), 또는 황색(yellow)의 조합일 수 있다. The plurality of color filters 170 may be disposed on the passivation layer 165 and may be separated from each other by a fence 163 . In some embodiments, the plurality of color filters 170 may be a combination of a green filter, a blue filter, and a red filter. In some embodiments, the plurality of color filters 170 may be a combination of cyan, magenta, or yellow.

마이크로렌즈(180)가 컬러 필터(170) 및 패시베이션층(165) 상에 배치될 수 있다. 마이크로렌즈(180)는 픽셀(PX)에 대응하도록 배치될 수 있다. 마이크로렌즈(180)는 투명할 수 있다. 일부 실시예에서, 마이크로렌즈(180)는 가시광선 영역의 빛에 대해 90% 이상의 투과율을 가질 수 있다. 가시 광선 영역의 빛은 380nm 내지 770nm의 파장을 가질 수 있다. The microlens 180 may be disposed on the color filter 170 and the passivation layer 165 . The microlens 180 may be disposed to correspond to the pixel PX. The microlens 180 may be transparent. In some embodiments, the microlens 180 may have a transmittance of 90% or more with respect to light in a visible ray region. Light in the visible light region may have a wavelength of 380 nm to 770 nm.

일부 실시예에서, 마이크로렌즈(180)는 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌-아크릴 공중합계 수지, 또는 실록산계 수지 등의 수지계 재료로 형성될 수 있다. 마이크로렌즈(180)는 입사광을 집광하고, 집광된 광은 컬러 필터(170)를 통해 광전 변환 영역(120)에 입사될 수 있다. 캡핑층(190)은 마이크로렌즈(180) 상에 배치될 수 있다.In some embodiments, the microlens 180 may be formed of a resin-based material such as a styrene-based resin, an acrylic resin, a styrene-acrylic copolymer-based resin, or a siloxane-based resin. The microlens 180 may collect incident light, and the collected light may be incident on the photoelectric conversion region 120 through the color filter 170 . The capping layer 190 may be disposed on the microlens 180 .

도 5는 도 4의 EL 영역의 확대도이고, 도 6은 도 5의 매립형 에어갭을 포함하는 펜스를 상세히 설명하기 위한 도면이다.FIG. 5 is an enlarged view of the EL region of FIG. 4 , and FIG. 6 is a view for explaining in detail the fence including the buried air gap of FIG. 5 .

구체적으로, 도 5에 도시한 바와 같이 기판(110) 및 픽셀 분리 구조체(150) 상에 후면 반사 방지층(162)이 형성될 수 있다. 후면 반사 방지층(162)은 복수개의 서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d)을 포함할 수 있다. 본 실시예에서는, 후면 반사 방지층(162)은 4개, 즉 제1 내지 제4 서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d)을 포함하나, 그보다 더 많이 또는 적게 개수를 포함할 수도 있다.Specifically, as shown in FIG. 5 , a back anti-reflection layer 162 may be formed on the substrate 110 and the pixel isolation structure 150 . The backside antireflection layer 162 may include a plurality of sub backside antireflection layers 162a , 162b , 162c , and 162d . In this embodiment, the rear anti-reflection layer 162 includes four, that is, the first to fourth sub-rear anti-reflection layers 162a, 162b, 162c, and 162d, but may include more or fewer than that. .

서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d)은 앞서 설명한 후면 반사 방지층(162)을 구성하는 물질의 조합으로 구성 할 수 있다. 서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d)은 서로 두께가 다른 복수개의 물질층들로 구성될 수 있다. The sub-backside anti-reflection layers 162a, 162b, 162c, and 162d may be formed of a combination of materials constituting the above-described back-side anti-reflection layer 162 . The sub-backside anti-reflection layers 162a, 162b, 162c, and 162d may be formed of a plurality of material layers having different thicknesses.

일부 실시예에서, 제1 서브 후면 반사 방지층(162a)은 산화알루미늄(Al2O3)으로 구성하고, 제2 서브 후면 반사 방지층(162b) 및 제4 서브 후면 반사 방지층(162d)은 하프늄 산화물로 구성하고, 제3 서브 후면 반사 방지층(162c)은 실리콘 산화물로 구성할 수 있다. In some embodiments, the first sub backside antireflection layer 162a is made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the second sub backside antireflection layer 162b and the fourth sub backside antireflection layer 162d are made of hafnium oxide. and the third sub-backside anti-reflection layer 162c may be made of silicon oxide.

후면 반사 방지층(162) 상에 기판(110)과 수직한 방향으로 픽셀 분리 구조체(150)와 대응 또는 정렬되게 펜스(163)가 위치할 수 있다. 펜스(163)는 복수개의 펜스층들(163a, 163b, 163c)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 펜스(163)는 제1 펜스층(163a), 펜스 캡핑층(163b) 및 제2 펜스층(163c)을 포함할 수 있다. 펜스(163)는 제1 펜스층(163a) 내에 형성된 매립형 에어갭(AG)을 포함할 수 있다. A fence 163 may be positioned on the back anti-reflection layer 162 to correspond to or align with the pixel isolation structure 150 in a direction perpendicular to the substrate 110 . The fence 163 may include a plurality of fence layers 163a, 163b, and 163c. In some embodiments, the fence 163 may include a first fence layer 163a, a fence capping layer 163b, and a second fence layer 163c. The fence 163 may include a buried air gap AG formed in the first fence layer 163a.

제1 펜스층(163a) 및 제2 펜스층(163c)은 저굴절률 물질을 포함할 수 있다. 저굴절률 물질은 앞서 설명한 바 있으므로 설명을 생략한다. 펜스 캡핑층(163b)은 제1 펜스층(163a) 및 제2 펜스층(163c)보다 높은 굴절률 물질, 예컨대 실리콘 산화물일 수 있다. 매립형 에어갭(AG)은 제1 펜스층(163a) 내에 형성될 수 있다. The first fence layer 163a and the second fence layer 163c may include a low refractive index material. Since the low-refractive-index material has been previously described, a description thereof will be omitted. The fence capping layer 163b may be made of a material having a higher refractive index than that of the first fence layer 163a and the second fence layer 163c, for example, silicon oxide. The buried air gap AG may be formed in the first fence layer 163a.

일부 실시예에서, 펜스(163)는 제1 펜스층(163a)과 연결되어 서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d)중 적어도 하나를 관통하는 관통홀(OP1) 내에 형성된 관통부(PT)를 포함할 수 있다. 관통부(PT)는 본 실시예에서, 관통부(PT)는 제3 및 제4 서브 후면 반사 방지층(162c, 162d)을 관통하는 것으로 도시하였으나, 관통부(PT)는 서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d) 모두를 관통할 수 도 있다.In some embodiments, the fence 163 is connected to the first fence layer 163a through a through hole OP1 formed in the through hole OP1 passing through at least one of the sub-rear anti-reflection layers 162a, 162b, 162c, and 162d. PT) may be included. In the present embodiment, the penetrating portion PT is illustrated as penetrating the third and fourth sub-rear anti-reflection layers 162c and 162d, but the penetrating portion PT includes the sub-rear anti-reflection layers ( 162a, 162b, 162c, 162d) may pass through.

여기서, 도 6을 참조하여 매립형 에어갭(AG)을 포함하는 펜스(163)를 보다 상세히 설명한다.Here, the fence 163 including the buried air gap AG will be described in more detail with reference to FIG. 6 .

일부 실시예에서, 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수평한 가로 방향(즉 X방향)으로 관통부(PT)는 후면 반사 방지층(162) 상에서 하부 부분의 폭(X1a)이 상부 부분의 폭(X1b)보다 작을 수 있다. 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)으로 관통부(PT)는 제1 두께(TH1)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 두께(TH1)는 수백 nm의 두께일 수 있다.In some embodiments, the penetrating portion PT in the horizontal direction (ie, X direction) parallel to the surface of the back anti-reflection layer 162 has the width X1a of the lower portion on the rear anti-reflection layer 162 equal to the width of the upper portion ( may be smaller than X1b). The through portion PT may have a first thickness TH1 in the vertical direction (ie, the Z direction) perpendicular to the surface of the rear antireflection layer 162 . In some embodiments, the first thickness TH1 may be several hundred nm thick.

후면 반사 방지층(162)의 표면과 수평한 가로 방향(즉 X방향)으로 제2 펜스층(163c)의 폭(X4)은 제1 펜스층(163a)의 폭들(X3, X2)보다 작을 수 있다. 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수평한 가로 방향(즉 X방향)으로 후면 반사 방지층(162) 상의 제1 펜스층(163a)의 중간 부분의 폭(X3)은 하부 부분의 폭(X2)보다 작을 수 있다. 일부 실시예에서, 폭들(X2, X3, X4)은 수십 nm일 수 있다. The width X4 of the second fence layer 163c in the horizontal direction (ie, the X direction) horizontal to the surface of the back anti-reflection layer 162 may be smaller than the widths X3 and X2 of the first fence layer 163a. . The width X3 of the middle portion of the first fence layer 163a on the rear antireflection layer 162 in the horizontal direction (ie, X direction) horizontal to the surface of the rear antireflection layer 162 is greater than the width X2 of the lower portion. can be small In some embodiments, the widths X2, X3, X4 may be tens of nm.

일부 실시예에서, 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)으로 제1 펜스층(163a)은 제1 두께(TH1)보다 큰 제2 두께(TH2)일 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 두께(TH2)는 수백 nm일 수 있다. In some embodiments, the first fence layer 163a may have a second thickness TH2 that is greater than the first thickness TH1 in a vertical direction (ie, the Z direction) perpendicular to the surface of the rear antireflection layer 162 . In some embodiments, the second thickness TH2 may be several hundred nm.

후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)으로 펜스 캡핑층(163b)은 제1 두께(TH1) 및 제2 두께(TH2)보다 작은 제3 두께(TH3)일 수 있다. 일부 실시예에서, 제3 두께(TH3)는 수 nm일 수 있다.The fence capping layer 163b may have a third thickness TH3 smaller than the first thickness TH1 and the second thickness TH2 in the vertical direction (ie, the Z direction) perpendicular to the surface of the rear antireflection layer 162 . . In some embodiments, the third thickness TH3 may be several nm.

후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)으로 제2 펜스층(163c)은 제2 두께(TH2)보다 작고, 제3 두께(TH3)보다 큰 제4 두께(TH4)일 수 있다. 일부 실시예에서, 제4 두께(TH4)는 수백 nm일 수 있다. In the vertical direction (ie, Z direction) perpendicular to the surface of the back anti-reflection layer 162 , the second fence layer 163c has a fourth thickness TH4 smaller than the second thickness TH2 and greater than the third thickness TH3 . can be In some embodiments, the fourth thickness TH4 may be several hundred nm.

일부 실시예에서, 매립형 에어갭(AG)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)의 높이(Z1)가 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수평한 가로 방향의 폭들(X5, X6, X7)보다 클 수 있다. 높이(Z1)는 수백 nm이고, 폭들(X5, X6, X7)은 수십 nm일 수 있다. In some embodiments, the buried air gap AG has a height Z1 in a vertical direction (ie, Z direction) perpendicular to the surface of the rear anti-reflection layer 162 in a horizontal direction parallel to the surface of the rear anti-reflection layer 162 . It may be greater than the widths X5, X6, X7. The height Z1 may be several hundreds of nm, and the widths X5, X6, and X7 may be several tens of nm.

일부 실시예에서, 매립형 에어갭(AG)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(Z 방향)으로 활 형태의 프로파일(PRF)을 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 매립형 에어갭(AG)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z 방향)으로 하부 부분(AG1), 중간 부분(AG2) 및 상부 부분(AG3)을 포함할 수 있다. 매립형 에어갭(AG)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수평한 가로 방향(즉, X 방향)으로 중간 부분(AG2)의 폭(X6)이 상부 부분(AG3) 및 하부 부분(AG1)의 폭들(X5, X7)보다 클 수 있다.In some embodiments, the buried air gap AG may have a bow-shaped profile PRF in the vertical direction (Z direction) perpendicular to the surface of the back anti-reflection layer 162 . In some embodiments, the buried air gap AG includes a lower portion AG1 , a middle portion AG2 , and an upper portion AG3 in a longitudinal direction (ie, Z direction) perpendicular to the surface of the back anti-reflection layer 162 . can do. In the buried air gap AG, the width X6 of the middle portion AG2 in the horizontal direction (ie, the X direction) horizontal to the surface of the rear antireflection layer 162 is that of the upper portion AG3 and the lower portion AG1 . It may be greater than the widths X5 and X7.

도 7은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.7 is a plan view illustrating a fence having a buried air gap of an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미지 센서(100-1)의 펜스(163-1)는 도 3 내지 도 6의 이미지 센서(100)의 펜스(163)에 해당할 수 있다. 이미지 센서(100-1)는 복수의 픽셀(PX), 예컨대 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2), 제3 픽셀(PX3), 및 제4 픽셀(PX4)을 포함할 수 있다. 복수의 픽셀(PX)은 2차원적으로 배열되며 서로 떨어져 배치될 수 있다. 복수의 픽셀(PX)의 배치는 도 3에서 설명하였으므로 여기서는 생략한다.Specifically, the fence 163 - 1 of the image sensor 100 - 1 may correspond to the fence 163 of the image sensor 100 of FIGS. 3 to 6 . The image sensor 100 - 1 may include a plurality of pixels PX, for example, a first pixel PX1 , a second pixel PX2 , a third pixel PX3 , and a fourth pixel PX4 . The plurality of pixels PX may be two-dimensionally arranged and spaced apart from each other. Since the arrangement of the plurality of pixels PX has been described with reference to FIG. 3 , it is omitted herein.

펜스(163-1)는 픽셀(PX)를 전체적으로 둘러싸면서 연결될 수 있다. 예를 들어, 펜스(163-1)는 제4 픽셀(PX4)의 좌측 및 우측에 각각 전체적으로 연장되어 배치된 제1 연결 라인 펜스 부분(163-1a) 및 제2 연결 라인 펜스 부분(163-1b)을 포함할 수 있다. The fence 163 - 1 may be connected while completely surrounding the pixel PX. For example, the fence 163 - 1 is a first connection line fence portion 163 - 1a and a second connection line fence portion 163 - 1b that are disposed to extend entirely to the left and right sides of the fourth pixel PX4 , respectively. ) may be included.

또한, 펜스(163-1)는 제4 픽셀(PX4)의 상측 및 하측에 각각 전체적으로 연장되어 배치된 제3 연결 라인 펜스 부분(163-1c) 및 제4 연결 라인 펜스 부분(163-1d)을 포함할 수 있다. 제1 연결 라인 펜스 부분(163-1a), 제2 연결 라인 펜스 부분(163-1b), 제3 연결 라인 펜스 부분(163-1c) 및 제4 연결 라인 펜스 부분(163-1d)은 서로 연결될 수 있다. In addition, the fence 163 - 1 connects the third connection line fence part 163 - 1c and the fourth connection line fence part 163 - 1d which are respectively extended to the upper and lower sides of the fourth pixel PX4 , respectively. may include The first connection line fence part 163-1a, the second connection line fence part 163-1b, the third connection line fence part 163-1c, and the fourth connection line fence part 163-1d are to be connected to each other. can

펜스(163-1) 내에는 매립형 에어갭(AGa, AGb, AGc, AGd)을 포함할 수 있다. 매립형 에어갭(AGa, AGb, AGc, AGd)은 펜스(163-1) 내에서 평면적으로 복수의 픽셀(PX)의 둘레를 전체적으로 둘러싸게 배치된 연결형 패턴일 수 있다. 매립형 에어갭(AGa, AGb, AGc, AGd)은 도 4 내지 도 6의 매립형 에어갭(AG)에 해당할 수 수 있다. 매립형 에어갭(AGa, AGb, AGc, AGd)은 각각 제1 연결 라인 펜스 부분(163-1a), 제2 연결 라인 펜스 부분(163-1b), 제3 연결 라인 펜스 부분(163-1c) 및 제4 연결 라인 펜스 부분(163-1d)에 형성될 수 있다. 도 7에서, 매립형 에어갭(AGa, AGb, AGc, AGd)은 서로 연결된 것으로 도시하였으나, 필요에 따라서 서로 떨어져 위치할 수도 있다.The fence 163 - 1 may include buried air gaps AGa, AGb, AGc, and AGd. The buried air gaps AGa, AGb, AGc, and AGd may be a connection-type pattern disposed to completely surround the perimeter of the plurality of pixels PX in the fence 163 - 1 . The buried air gaps AGa, AGb, AGc, and AGd may correspond to the buried air gaps AG of FIGS. 4 to 6 . The buried air gaps AGa, AGb, AGc, and AGd are respectively a first connection line fence part 163-1a, a second connection line fence part 163-1b, a third connection line fence part 163-1c and It may be formed in the fourth connection line fence portion 163 - 1d. In FIG. 7 , the buried air gaps AGa, AGb, AGc, and AGd are illustrated as being connected to each other, but they may be located apart from each other if necessary.

이와 같이 구성되는 펜스(163-1)는 앞서 설명한 바와 같이 픽셀들(PX) 사이, 예컨대 제1 내지 제4 픽셀들(PX1, PX2, PX3, PX4) 사이의 광의 간섭을 줄여 크로스토크를 개선할 수 있다.As described above, the fence 163-1 configured in this way reduces light interference between the pixels PX, for example, between the first to fourth pixels PX1, PX2, PX3, and PX4 to improve crosstalk. can

도 8은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.8 is a plan view illustrating a fence having a buried air gap of an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미지 센서(100-2)는 도 7의 이미지 센서(100-1)와 비교할 때 펜스(163-2) 내의 매립형 에어갭(AGa-1, AGb-1, AGc-1, AGd-1)의 배치 또는 형태가 다른 것을 제외하고는 동일하다. 도 8에서, 도 7과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Specifically, the image sensor 100-2 has buried air gaps AGa-1, AGb-1, AGc-1, and AGd-1 in the fence 163-2 compared to the image sensor 100-1 of FIG. 7 . ) are the same except for the different arrangement or shape. In FIG. 8 , the same content as in FIG. 7 will be briefly described or omitted.

이미지 센서(100-2)는 복수의 픽셀(PX), 예컨대 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2), 제3 픽셀(PX3), 및 제4 픽셀(PX4)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(100-2)는 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2), 제3 픽셀(PX3), 및 제4 픽셀(PX4) 각각의 주위에 서로 떨어져 배치되는 매립형 에어갭(AGa-1, AGb-1, AGc-1, AGd-1)을 포함할 수 있다. 매립형 에어갭(AGa-1, AGb-1, AGc-1, AGd-1)은 펜스(163-2) 내에서 평면적으로 복수의 픽셀(PX)의 둘레를 부분적으로 둘러싼 분리형 패턴일 수 있다.The image sensor 100 - 2 may include a plurality of pixels PX, for example, a first pixel PX1 , a second pixel PX2 , a third pixel PX3 , and a fourth pixel PX4 . The image sensor 100 - 2 includes a buried air gap AGa- disposed around each of the first pixel PX1 , the second pixel PX2 , the third pixel PX3 , and the fourth pixel PX4 to be spaced apart from each other. 1, AGb-1, AGc-1, AGd-1). The buried air gaps AGa-1 , AGb-1 , AGc-1 , and AGd-1 may be a separate pattern that partially surrounds the perimeter of the plurality of pixels PX in a plan view within the fence 163 - 2 .

매립형 에어갭(AGa-1, AGb-1, AGc-1, AGd-1)은 각각 제1 연결 라인 펜스 부분(163-1a), 제2 연결 라인 펜스 부분(163-1b), 제3 연결 라인 펜스 부분(163-1c) 및 제4 연결 라인 펜스 부분(163-1d)에 형성될 수 있다.The buried air gaps AGa-1, AGb-1, AGc-1, and AGd-1 are respectively a first connection line fence portion 163-1a, a second connection line fence portion 163-1b, and a third connection line It may be formed in the fence part 163-1c and the fourth connection line fence part 163-1d.

이와 같이 구성되는 펜스(163-2)는 앞서 설명한 바와 같이 픽셀들(PX) 사이, 예컨대 제1 내지 제4 픽셀들(PX1, PX2, PX3, PX4) 사이의 광의 간섭을 줄여 크로스토크를 개선할 수 있다. As described above, the fence 163 - 2 configured in this way reduces light interference between the pixels PX, for example, between the first to fourth pixels PX1 , PX2 , PX3 , and PX4 to improve crosstalk. can

도 9는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.9 is a plan view illustrating a fence having a buried air gap of an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미지 센서(100-3)는 도 7 및 도 8의 이미지 센서들(100-1, 100-2)과 비교할 때 펜스(163-3)의 내의 매립형 에어갭(AGa-2, AGb-2, AGc-2, AGd-2)의 배치 또는 형태가 다른 것을 제외하고는 동일하다. 도 9에서, 도 7 및 도 8과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Specifically, the image sensor 100 - 3 has buried air gaps AGa - 2 and AGb - in the fence 163 - 3 as compared to the image sensors 100 - 1 and 100 - 2 of FIGS. 7 and 8 . 2, AGc-2, AGd-2) are the same except for the configuration or shape of the different. In FIG. 9 , the same content as in FIGS. 7 and 8 will be briefly described or omitted.

이미지 센서(100-3)는 복수의 픽셀(PX), 예컨대 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2), 제3 픽셀(PX3), 및 제4 픽셀(PX4)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(100-3)는 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2), 제3 픽셀(PX3), 및 제4 픽셀(PX4) 각각의 주위에 서로 떨어져 배치되는 매립형 에어갭(AGa-2, AGb-2, AGc-2, AGd-2)을 포함할 수 있다.The image sensor 100 - 3 may include a plurality of pixels PX, for example, a first pixel PX1 , a second pixel PX2 , a third pixel PX3 , and a fourth pixel PX4 . The image sensor 100 - 3 is a buried air gap AGa- disposed around each of the first pixel PX1 , the second pixel PX2 , the third pixel PX3 , and the fourth pixel PX4 to be spaced apart from each other. 2, AGb-2, AGc-2, AGd-2).

매립형 에어갭(AGa-2, AGb-2, AGc-2, AGd-2)은 각각 제1 연결 라인 펜스 부분(163-1a), 제2 연결 라인 펜스 부분(163-1b), 제3 연결 라인 펜스 부분(163-1c) 및 제4 연결 라인 펜스 부분(163-1d)에 형성될 수 있다. 매립형 에어갭(AGa-2, AGb-2, AGc-2, AGd-2)은 펜스(163-3) 내에서 평면적으로 복수의 픽셀(PX)의 둘레를 전체적으로 및 부분적으로 둘러싼 혼합형 패턴일 수 있다. The buried air gaps AGa-2, AGb-2, AGc-2, and AGd-2 have a first connection line fence portion 163-1a, a second connection line fence portion 163-1b, and a third connection line, respectively. It may be formed in the fence part 163-1c and the fourth connection line fence part 163-1d. The buried air gaps AGa - 2 , AGb - 2 , AGc - 2 , and AGd - 2 may be a mixed pattern that completely or partially surrounds the perimeter of the plurality of pixels PX in a planar manner within the fence 163 - 3 . .

여기서, 매립형 에어갭(AGc-2, AGd-2)은 제3 연결 라인 펜스 부분(163-1c) 및 제4 연결 라인 펜스 부분(163-1d)에서 X 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 매립형 에어갭(AGc-2, AGd-2)은 X 방향으로 연장되면서 제1 픽셀(PX1) 및 제3 픽셀(PX3) 사이, 및 제2 픽셀(PX2) 및 제4 픽셀(PX4) 사이에 배치될 수 있다. Here, the buried air gaps AGc-2 and AGd-2 may be disposed to extend in the X direction from the third connection line fence part 163-1c and the fourth connection line fence part 163-1d. The buried air gaps AGc - 2 and AGd - 2 extend in the X direction and are disposed between the first pixel PX1 and the third pixel PX3 and between the second pixel PX2 and the fourth pixel PX4 . can be

이와 같이 구성되는 펜스(163-3)는 앞서 설명한 바와 같이 픽셀들(PX) 사이, 예컨대 제1 내지 제4 픽셀들(PX1, PX2, PX3, PX4) 사이의 광의 간섭을 줄여 크로스토크를 개선할 수 있다.As described above, the fence 163 - 3 configured as described above reduces light interference between the pixels PX, for example, between the first to fourth pixels PX1 , PX2 , PX3 and PX4 to improve crosstalk. can

도 10은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.10 is a plan view for explaining a fence having a buried air gap of a sensor of an image sensor according to an embodiment of the technical concept of the present invention.

구체적으로, 이미지 센서(100-4)는 도 7 및 도 8의 이미지 센서들(100-1, 100-2)과 비교할 때 펜스(163-4)의 매립형 에어갭(AGa-3, AGb-3, AGc-3, AGd-3)의 배치 또는 형태가 다른 것을 제외하고는 동일하다. 도 10에서, 도 7 및 도 8과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Specifically, the image sensor 100 - 4 has buried air gaps AGa - 3 and AGb - 3 of the fence 163 - 4 when compared to the image sensors 100 - 1 and 100 - 2 of FIGS. 7 and 8 . , AGc-3, AGd-3) are the same except for the different arrangement or shape. In FIG. 10 , the same content as in FIGS. 7 and 8 will be briefly described or omitted.

이미지 센서(100-4)는 복수의 픽셀(PX), 예컨대 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2), 제3 픽셀(PX3), 및 제4 픽셀(PX4)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(100-4)는 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2), 제3 픽셀(PX3), 및 제4 픽셀(PX4) 각각의 주위에 서로 떨어져 배치되는 매립형 에어갭(AGa-3, AGb-3, AGc-3, AGd-3)을 포함할 수 있다.The image sensor 100 - 4 may include a plurality of pixels PX, for example, a first pixel PX1 , a second pixel PX2 , a third pixel PX3 , and a fourth pixel PX4 . The image sensor 100 - 4 is a buried air gap AGa- disposed around each of the first pixel PX1 , the second pixel PX2 , the third pixel PX3 , and the fourth pixel PX4 to be spaced apart from each other. 3, AGb-3, AGc-3, AGd-3).

매립형 에어갭(AGa-3, AGb-3, AGc-3, AGd-3)은 각각 제1 연결 라인 펜스 부분(163-1a), 제2 연결 라인 펜스 부분(163-1b), 제3 연결 라인 펜스 부분(163-1c) 및 제4 연결 라인 펜스 부분(163-1d)에 형성될 수 있다 매립형 에어갭(AGa-3, AGb-3, AGc-3, AGd-3)은 펜스(163-4) 내에서 평면적으로 복수의 픽셀(PX)의 둘레를 전체적으로 및 부분적으로 둘러싼 혼합형 패턴일 수 있다.The buried air gaps AGa-3, AGb-3, AGc-3, and AGd-3 have a first connection line fence portion 163-1a, a second connection line fence portion 163-1b, and a third connection line, respectively. It may be formed in the fence part 163-1c and the fourth connection line fence part 163-1d. The buried air gaps AGa-3, AGb-3, AGc-3, and AGd-3 are the fence 163-4. ) may be a mixed pattern that completely or partially surrounds the perimeter of the plurality of pixels PX in a planar manner.

여기서, 매립형 에어갭(AGa-3, AGc-3)은 제1 연결 라인 펜스 부분(163-1a) 및 제2 연결 라인 펜스 부분(163-1b)에서 Y 방향으로 연장되어 배치될 수 있다. 매립형 에어갭(AGa-3, AGc-3)은 Y 방향으로 연장되면서 제1 픽셀(PX1) 및 제2 픽셀(PX2) 사이, 및 제3 픽셀(PX3) 및 제4 픽셀(PX4) 사이에 배치될 수 있다. Here, the buried air gaps AGa-3 and AGc-3 may be disposed to extend in the Y direction from the first connection line fence part 163-1a and the second connection line fence part 163-1b. The buried air gaps AGa - 3 and AGc - 3 extend in the Y direction and are disposed between the first pixel PX1 and the second pixel PX2 and between the third pixel PX3 and the fourth pixel PX4 . can be

이와 같이 구성되는 펜스(163-4)는 앞서 설명한 바와 같이 픽셀들(PX) 사이, 예컨대 제1 내지 제4 픽셀들(PX1, PX2, PX3, PX4) 사이의 광의 간섭을 줄여 크로스토크를 개선할 수 있다.As described above, the fence 163-4 configured in this way reduces light interference between the pixels PX, for example, between the first to fourth pixels PX1, PX2, PX3, and PX4 to improve crosstalk. can

도 11은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 센서의 매립형 에어갭을 갖는 펜스를 설명하기 위한 평면도이다.11 is a plan view illustrating a fence having a buried air gap of a sensor of an image sensor according to an embodiment of the inventive concept;

구체적으로, 이미지 센서(100-5)는 도 7의 이미지 센서(100-1)와 비교할 때 펜스(163-5)의 매립형 에어갭(AGa-4, AGb-4, AGc-4, AGd-4)의 배치 또는 형태가 다른 것을 제외하고는 동일하다. 도 11에서, 도 7과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다. Specifically, the image sensor 100-5 has buried air gaps AGa-4, AGb-4, AGc-4, AGd-4 of the fence 163-5 compared to the image sensor 100-1 of FIG. 7 . ) are the same except for the different arrangement or shape. In FIG. 11 , the same content as in FIG. 7 will be briefly described or omitted.

이미지 센서(100-5)는 복수의 픽셀(PX), 예컨대 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2), 제3 픽셀(PX3), 및 제4 픽셀(PX4)을 포함할 수 있다. 이미지 센서(100-4)는 제1 픽셀(PX1), 제2 픽셀(PX2), 제3 픽셀(PX3), 및 제4 픽셀(PX4) 각각의 주위에 서로 떨어져 배치되는 매립형 에어갭(AGa-4, AGb-4, AGc-4, AGd-4)을 포함할 수 있다.The image sensor 100 - 5 may include a plurality of pixels PX, for example, a first pixel PX1 , a second pixel PX2 , a third pixel PX3 , and a fourth pixel PX4 . The image sensor 100 - 4 is a buried air gap AGa- disposed around each of the first pixel PX1 , the second pixel PX2 , the third pixel PX3 , and the fourth pixel PX4 to be spaced apart from each other. 4, AGb-4, AGc-4, AGd-4).

매립형 에어갭(AGa-4, AGb-4, AGc-4, AGd-4)은 각각 제1 연결 라인 펜스 부분(163-1a), 제2 연결 라인 펜스 부분(163-1b), 제3 연결 라인 펜스 부분(163-1c) 및 제4 연결 라인 펜스 부분(163-1d)에 형성될 수 있다. The buried air gaps AGa-4, AGb-4, AGc-4, and AGd-4 have a first connection line fence portion 163-1a, a second connection line fence portion 163-1b, and a third connection line, respectively. It may be formed in the fence part 163-1c and the fourth connection line fence part 163-1d.

여기서, 매립형 에어갭(AGa-4, AGb-4, AGc-4, AGd-4)은 픽셀(PX)을 도트 형태로 둘러싸는 형태일 수 있다. 매립형 에어갭(AGa-4, AGb-4, AGc-4, AGd-4)은 서로 떨어져 있는 복수개의 도트(도트 패턴)일 수 있다. Here, the buried air gaps AGa-4, AGb-4, AGc-4, and AGd-4 may have a dot shape surrounding the pixel PX. The buried air gaps AGa-4, AGb-4, AGc-4, and AGd-4 may be a plurality of dots (dot patterns) spaced apart from each other.

이와 같이 구성되는 펜스(163-2)는 앞서 설명한 바와 같이 픽셀들(PX) 사이, 예컨대 제1 내지 제4 픽셀들(PX1, PX2, PX3, PX4) 사이의 광의 간섭을 줄여 크로스토크를 개선할 수 있다.As described above, the fence 163 - 2 configured in this way reduces light interference between the pixels PX, for example, between the first to fourth pixels PX1 , PX2 , PX3 , and PX4 to improve crosstalk. can

도 12는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀의 평면도이다. 12 is a plan view of a pixel of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미지 센서(100-6)는 도 3 내지 도 6의 이미지 센서(100)와 비교할 때 픽셀(PXa) 내에 2개의 광전 변환 소자들(PD1, PD2)을 포함하는 것을 제외하고는 동일하다. 도 12에서, 도 3 내지 도 6과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다. Specifically, the image sensor 100 - 6 is the same as the image sensor 100 of FIGS. 3 to 6 except that it includes two photoelectric conversion elements PD1 and PD2 in the pixel PXa. . In FIG. 12 , the same contents as those of FIGS. 3 to 6 will be briefly described or omitted.

이미지 센서(100-6)는 픽셀(PXa)을 포함할 수 있다. 픽셀(PXa)은 도 3의 픽셀(PX)에 해당할 수 있다. 픽셀(PXa)은 제1 광전 변환 소자(PD1) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)를 포함할 수 있다. The image sensor 100 - 6 may include a pixel PXa. The pixel PXa may correspond to the pixel PX of FIG. 3 . The pixel PXa may include a first photoelectric conversion element PD1 and a second photoelectric conversion element PD2 .

마이크로렌즈(180)의 아래에 컬러 필터(도 4의 170)가 배치되고, 컬러 필터(CF) 아래 제1 및 제2 광전 변환 소자들(PD1, PD2)이 배치될 수 있다. 제1 및 제2 광전 변환 소자들(PD1, PD2)은 기판(도 4의 110)에 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 마이크로렌즈(ML)의 아래에 제1 광전 변환 소자(PD1) 및 제2 광전 변환 소자(PD2)가 나란하게 배치될 수 있다. 이와 같이 이미지 센서(100-6)의 픽셀(PXa)은 2개의 광전 변환 소자들(PD1, PD2)을 포함하여 초점 픽셀로 이용할 수 있다.A color filter 170 of FIG. 4 may be disposed under the microlens 180 , and first and second photoelectric conversion elements PD1 and PD2 may be disposed under the color filter CF. The first and second photoelectric conversion elements PD1 and PD2 may be formed on a substrate 110 (refer to FIG. 4 ). In the present embodiment, the first photoelectric conversion element PD1 and the second photoelectric conversion element PD2 may be disposed side by side under the microlens ML. As described above, the pixel PXa of the image sensor 100 - 6 includes two photoelectric conversion elements PD1 and PD2 and may be used as a focus pixel.

도 13은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 픽셀의 평면도이다. 13 is a plan view of a pixel of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미지 센서(100-7)는 도 3 내지 도 6의 이미지 센서(100)와 비교할 때 픽셀(PXb) 내에 4개의 광전 변환 소자들(PD1, PD2, PD4, PD4)을 포함하는 것을 제외하고는 동일하다. 도 13에서, 도 3 내지 도 6과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다. Specifically, the image sensor 100 - 7 includes four photoelectric conversion elements PD1 , PD2 , PD4 , and PD4 in the pixel PXb as compared to the image sensor 100 of FIGS. 3 to 6 , except that and the same In FIG. 13 , the same contents as those of FIGS. 3 to 6 will be briefly described or omitted.

이미지 센서(100-7)는 픽셀(PXb)을 포함할 수 있다. 픽셀(PXb)은 도 3의 픽셀(PX)에 해당할 수 있다. 픽셀(PXb)은 제1 광전 변환 소자(PD1). 제2 광전 변환 소자(PD2), 제3 광전 변환 소자(PD3), 및 제4 광전 변환 소자(PD4)를 포함할 수 있다. The image sensor 100 - 7 may include a pixel PXb. The pixel PXb may correspond to the pixel PX of FIG. 3 . The pixel PXb is a first photoelectric conversion element PD1. It may include a second photoelectric conversion element PD2 , a third photoelectric conversion element PD3 , and a fourth photoelectric conversion element PD4 .

마이크로렌즈(180)의 아래에 컬러 필터(도 4의 170)가 배치되고, 컬러 필터(CF) 아래 제1 내지 제4 광전 변환 소자들(PD1, PD2, PD3, PD4)이 배치될 수 있다. 제1 내지 제2 광전 변환 소자들(PD1, PD2, PD3, PD4)은 기판(도 4의 110)에 형성될 수 있다. 본 실시예에서, 마이크로렌즈(ML)의 아래에 제1 내지 제4 광전 변환 소자들(PD1, PD2, PD3, PD4)이 나란하게 배치될 수 있다. 이와 같이 이미지 센서(100-6)의 픽셀(PXb)은 2개의 광전 변환 소자들(PD1, PD2)을 포함하여 초점 픽셀로 이용할 수 있다.A color filter ( 170 of FIG. 4 ) may be disposed under the microlens 180 , and first to fourth photoelectric conversion elements PD1 , PD2 , PD3 , and PD4 may be disposed under the color filter CF. The first to second photoelectric conversion elements PD1 , PD2 , PD3 , and PD4 may be formed on a substrate 110 of FIG. 4 . In the present embodiment, the first to fourth photoelectric conversion elements PD1 , PD2 , PD3 , and PD4 may be arranged side by side under the microlens ML. As described above, the pixel PXb of the image sensor 100 - 6 includes two photoelectric conversion elements PD1 and PD2 and may be used as a focus pixel.

도 14a 내지 도 14d는 도 3 내지 도 6의 이미지 센서를 구성하는 펜스의 제조 방법을 도시한 단면도들이다.14A to 14D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a fence constituting the image sensor of FIGS. 3 to 6 .

도 14a를 참조하면, 픽셀 분리 구조체(150)를 포함하는 기판(110)의 제2 면(110F2) 상에 후면 반사 방지 물질층(162')을 형성한다. 후면 반사 방지 물질층(162')은 복수개의 서브 후면 반사 방지 물질층들(162a', 162b', 162c', 162d')을 포함할 수 있다. 서브 후면 반사 방지 물질층들(162a', 162b', 162c', 162d')은 제1 내지 제4 서브 후면 반사 방지 물질층들(162a', 162b', 162c', 162d')을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 14A , a backside anti-reflection material layer 162 ′ is formed on the second surface 110F2 of the substrate 110 including the pixel isolation structure 150 . The backside antireflection material layer 162' may include a plurality of sub backside antireflection material layers 162a', 162b', 162c', and 162d'. The sub-backside anti-reflection material layers 162a', 162b', 162c', and 162d' may include first to fourth sub-backside anti-reflection material layers 162a', 162b', 162c', and 162d'. have.

후면 반사 방지 물질층(162') 상에 제1 펜스 물질층(163a') 및 펜스 캡핑 물질층(163b')을 형성한다. 제1 펜스 물질층(163a')은 저굴절률 물질로 형성할 수 있다. 펜스 캡핑 물질층(163b')은 제1 펜스 물질층(163a')과 다른 물질층일 수 있다. 펜스 캡핑 물질층(163b')은 제1 펜스 물질층(163a')보다 작은 두께로 형성한다.A first fence material layer 163a ′ and a fence capping material layer 163b ′ are formed on the rear antireflection material layer 162 ′. The first fence material layer 163a' may be formed of a low refractive index material. The fence capping material layer 163b ′ may be a material layer different from that of the first fence material layer 163a ′. The fence capping material layer 163b' is formed to have a smaller thickness than the first fence material layer 163a'.

도 14b를 참조하면, 사진식각공정을 이용하여 펜스 캡핑 물질층(163b'), 제1 펜스 물질층(163a') 및 후면 반사 방지 물질층(162')중 일부인 제3 내지 제4 서브 후면 반사 방지 물질층들(162c', 162d')을 패터닝한다. 앞서의 패터닝 공정에서 펜스 캡핑 물질층(163b')은 제1 펜스 물질층(163a')이 과도하게 식각되지 않도록 하는 식각 방지층일 수 있다.Referring to FIG. 14B , the third to fourth sub-back reflections which are a part of the fence capping material layer 163b ′, the first fence material layer 163a ′, and the rear anti-reflection material layer 162 ′ using a photolithography process. The prevention material layers 162c' and 162d' are patterned. In the preceding patterning process, the fence capping material layer 163b ′ may be an etch stop layer that prevents the first fence material layer 163a ′ from being excessively etched.

캡핑 물질층(163b')은 제1 펜스 물질 패턴(163ap)의 형성 공정, 예컨대 제1 펜스 물질층(163a')의 식각, 마스크 패턴(미도시)의 에싱 및 스트립(strip) 공정에서 제1 펜스 물질층(163a')이 축소(shirink) 되어 제2 관통홀(도 14b의 OP2)이 활 모양(bowing shape)의 수직 프로파일을 갖게 하기 위한 물질층일 수 있다. 제2 관통홀(도 14b의 OP2)이 활 모양의 수직 프로파일을 가질 경우, 제2 관통홀(도 14b의 OP2) 내에 에어갭(도 14c의 AG)이 최적화된 크기, 즉 최대 크기로 형성될 수 있다. The capping material layer 163b ′ is formed in the first process of forming the first fence material pattern 163ap , for example, in the etching of the first fence material layer 163a ′, ashing of the mask pattern (not shown), and the stripping process. The fence material layer 163a ′ may be a material layer for shrinking the second through-hole ( OP2 of FIG. 14B ) to have a vertical profile of a bowing shape. When the second through hole (OP2 in FIG. 14B) has an arcuate vertical profile, the air gap (AG in FIG. 14C) in the second through hole (OP2 in FIG. 14B) has an optimized size, that is, the maximum size. can

이에 따라, 제2 서브 후면 반사 방지 물질층들(162b') 상에 제3 내지 제4 서브 후면 반사 방지 패턴들(162cp, 162dp), 제1 펜스 물질 패턴(163ap), 펜스 캡핑 물질 패턴(163bp)을 형성한다. 아울러서, 제3 내지 제4 서브 후면 반사 방지 패턴들(162cp, 162dp) 사이에 제1 관통홀(OP1)이 형성하고, 제1 펜스 물질 패턴들(163ap) 및 펜스 캡핑 물질 패턴들(163bp) 사이에 제2 관통홀(OP2)이 형성될 수 있다. 제1 관통홀(OP1) 및 제2 관통홀(OP2)은 연통될 수 있다. Accordingly, the third to fourth sub backside antireflection patterns 162cp and 162dp, the first fence material pattern 163ap, and the fence capping material pattern 163bp on the second sub backside antireflection material layers 162b ′. ) to form In addition, a first through hole OP1 is formed between the third to fourth sub-backside anti-reflection patterns 162cp and 162dp, and between the first fence material patterns 163ap and the fence capping material patterns 163bp. A second through hole OP2 may be formed in the . The first through hole OP1 and the second through hole OP2 may communicate with each other.

제2 관통홀(OP2)의 상부 부분은 후면 반사 방지 물질층(162') 상에서 폭(X8)을 가질 수 있다. 제2 관통홀(OP2)의 중간 부분은 후면 반사 방지 물질층(162') 상에서 폭(X9)을 가질 수 있다. 제2 관통홀(OP2)의 중간 부분의 폭(X9)은 제2 관통홀(OP2)의 상부 부분의 폭(X9)보다 클 수 있다. An upper portion of the second through hole OP2 may have a width X8 on the rear antireflection material layer 162 ′. A middle portion of the second through hole OP2 may have a width X9 on the rear antireflection material layer 162 ′. The width X9 of the middle portion of the second through hole OP2 may be greater than the width X9 of the upper portion of the second through hole OP2 .

제2 관통홀(OP2)의 하부 부분 및 제1 관통홀(OP1)의 상부 부분은 후면 반사 방지 물질층(162') 상에서 폭(X1b)을 가질 수 있다. 제2 관통홀(OP2)의 하부 부분의 폭(X1b)은 제2 관통홀(OP2)의 중간 부분의 폭(X9)보다 작을 수 있다.A lower portion of the second through hole OP2 and an upper portion of the first through hole OP1 may have a width X1b on the rear antireflection material layer 162 ′. A width X1b of a lower portion of the second through hole OP2 may be smaller than a width X9 of a middle portion of the second through hole OP2.

제1 관통홀(OP1)의 하부 부분은 후면 반사 방지 물질층(162') 상에서 폭(X1a)을 가질 수 있다. 제1 관통홀(OP1)의 상부 부분의 폭(X1b)은 제1 관통홀(OP1)의 하부 부분의 폭(X1a)보다 클 수 있다.A lower portion of the first through hole OP1 may have a width X1a on the rear antireflection material layer 162 ′. The width X1b of the upper portion of the first through hole OP1 may be greater than the width X1a of the lower portion of the first through hole OP1 .

도 14c를 참조하면, 펜스 캡핑 물질 패턴(163bp) 상에서 제2 관통홀(OP2) 및 제1 관통홀(OP1)의 일부를 매립하는 제2 펜스 물질층(163c')을 형성한다. 제2 펜스 물질층(163')은 스텝 커버리지가 좋지 않은 물질로 형성할 수 있다. 제2 펜스 물질층(163c')은 저굴절률 물질로 형성할 수 있다. 제2 펜스 물질층(163c')이 스텝 커버리지가 좋지 않을 경우, 제1 펜스 물질 패턴(163ap) 내에 에어갭(AG)이 형성될 수 있다.Referring to FIG. 14C , a second fence material layer 163c ′ filling a portion of the second through hole OP2 and the first through hole OP1 is formed on the fence capping material pattern 163bp. The second fence material layer 163 ′ may be formed of a material having poor step coverage. The second fence material layer 163c ′ may be formed of a low refractive index material. When the step coverage of the second fence material layer 163c ′ is not good, an air gap AG may be formed in the first fence material pattern 163ap.

도 14d를 참조하면, 사진식각공정을 이용하여 제2 펜스 물질층(163c'), 펜스 캡핑 물질 패턴(163bp) 및 제1 펜스 물질 패턴(163ap)을 패터닝한다. 이에 따라, 제2 펜스층(163c), 펜스 캡핑층(163b), 제1 펜스층(163a), 제1 펜스층(163a) 내에 위치하는 에어갭(AG)을 포함하는 펜스(163)를 형성한다.Referring to FIG. 14D , the second fence material layer 163c ′, the fence capping material pattern 163bp and the first fence material pattern 163ap are patterned using a photolithography process. Accordingly, the second fence layer 163c, the fence capping layer 163b, the first fence layer 163a, and the fence 163 including the air gap AG positioned in the first fence layer 163a are formed. do.

최종적으로 도 14d에서, 도 14c의 제1 및 제2 서브 후면 반사 방지 물질층들(162a', 162b')은 제1 및 제2 서브 후면 반사 방지층(162a, 162b)으로 명명될 수 있다. 도 14c의 제3 내지 제4 서브 후면 반사 방지 패턴들(162cp, 162dp)은 제3 및 제3 서브 후면 반사 방지층(162a, 162b)으로 명명될 수 있다. 후면 반사 방지 물질층(162')은 후면 반사 방지층(162)으로 명명될 수 있다.Finally, in FIG. 14D , the first and second sub backside antireflection material layers 162a ′ and 162b′ of FIG. 14C may be referred to as first and second sub backside antireflection layers 162a and 162b . The third to fourth sub-backside anti-reflection patterns 162cp and 162dp of FIG. 14C may be referred to as third and third sub-backside anti-reflection layers 162a and 162b. The back anti-reflection material layer 162 ′ may be referred to as a back anti-reflection layer 162 .

도 15는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.15 is a cross-sectional view of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미지 센서(100a)는 도 3 내지 도 6의 이미지 센서(100)와 비교할 때 펜스(163-6)가 관통부(도 4의 PT) 및 펜스 캡핑층(도 4의 163b)을 포함하지 않는 것을 제외하고는 동일할 수 있다. 도 15에서, 도 3 내지 도 6과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Specifically, as compared with the image sensor 100 of FIGS. 3 to 6 , in the image sensor 100a , the fence 163-6 includes a penetrating portion (PT in FIG. 4 ) and a fence capping layer (163b in FIG. 4 ). It can be the same except that it doesn't. In FIG. 15 , the same contents as those of FIGS. 3 to 6 will be briefly described or omitted.

이미지 센서(100a)는 후면 반사 방지층(162) 상에 펜스(163-6)가 형성될 수 있다. 펜스(163-6)는 매립형 에어갭(AG), 제1 펜스층(163a) 및 제2 펜스층(163c)을 포함할 수 있다. 제1 펜스층(163a) 및 제2 펜스층(163c)은 동일 물질로 형성될 수 있다. 제1 펜스층(163a) 및 제2 펜스층(163c)은 저굴절률 물질로 형성될 수 있다. 후면 반사 방지층(162) 및 펜스(163-6) 상에 추가 후면 반사 방지층(164)및 패시베이션층(165)이 배치될 수 있다. In the image sensor 100a, a fence 163 - 6 may be formed on the rear anti-reflection layer 162 . The fence 163 - 6 may include a buried air gap AG, a first fence layer 163a and a second fence layer 163c. The first fence layer 163a and the second fence layer 163c may be formed of the same material. The first fence layer 163a and the second fence layer 163c may be formed of a low refractive index material. An additional backside antireflection layer 164 and a passivation layer 165 may be disposed on the backside antireflection layer 162 and the fence 163 - 6 .

패시베이션층(165) 상에 펜스(163-6)에 의해 서로 분리되는 컬러 필터(170)가 형성될 수 있다. 컬러 필터(170) 및 패시베이션층(165) 상에 마이크로렌즈(180) 및 캡핑층(190)이 형성될 수 있다. 이와 같이 구성되는 이미지 센서(100a)는 펜스(163-6)의 구성을 단순화시켜 픽셀들 사이의 크로스토크를 줄일 수 있다. Color filters 170 separated from each other by fences 163 - 6 may be formed on the passivation layer 165 . The microlens 180 and the capping layer 190 may be formed on the color filter 170 and the passivation layer 165 . The image sensor 100a configured as described above can reduce crosstalk between pixels by simplifying the configuration of the fence 163 - 6 .

도 16은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.16 is a cross-sectional view of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미지 센서(100b)는 도 3 내지 도 6의 이미지 센서(100)와 비교할 때 픽셀 분리 구조체(150a) 및 전송 게이트(TGa)를 포함하는 것을 제외하고는 동일할 수 있다. 도 16에서, 도 3 내지 도 6과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Specifically, the image sensor 100b may be the same as the image sensor 100 of FIGS. 3 to 6 , except that it includes a pixel isolation structure 150a and a transmission gate TGa. In FIG. 16 , the same content as in FIGS. 3 to 6 will be briefly described or omitted.

이미지 센서(100b)는 픽셀 분리 구조체(도 4의 150) 대신 픽셀 분리 구조체(150a)를 포함할 수 있다. 픽셀 분리 구조체(150a)는 기판(110)을 완전히 관통하지 않을 수 있다. 픽셀 분리 구조체(150a)는 기판(110)의 제2 면(110F2)부터 기판(110) 내로 연장되나 기판(110)의 제1 면(110F1)까지 도달하지 않을 수 있다.The image sensor 100b may include the pixel separation structure 150a instead of the pixel separation structure 150 in FIG. 4 . The pixel isolation structure 150a may not completely penetrate the substrate 110 . The pixel isolation structure 150a extends into the substrate 110 from the second surface 110F2 of the substrate 110 , but may not reach the first surface 110F1 of the substrate 110 .

더하여, 이미지 센서(100b)는 전송 게이트(도 4의 TG) 대신 전송 게이트(TGa)를 포함할 수 있다. 전송 게이트(TGa)는 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에 형성되며 기판(110) 내로 리세스되지 않을 수 있다. 이와 같이 구성되는 이미지 센서(100b)는 픽셀 분리 구조체(150a) 및 전송 게이트(TGa)의 구성을 다양화하면서도 픽셀들 사이의 크로스토크를 줄일 수 있다.In addition, the image sensor 100b may include a transfer gate TGa instead of a transfer gate (TG in FIG. 4 ). The transfer gate TGa is formed on the first surface 110F1 of the substrate 110 and may not be recessed into the substrate 110 . The image sensor 100b configured as described above may reduce crosstalk between pixels while diversifying the configuration of the pixel isolation structure 150a and the transmission gate TGa.

도 17은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단면도이다.17 is a cross-sectional view of an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미지 센서(100c)는 도 3 내지 도 6의 이미지 센서(100)와 비교할 때 매립형 에어갭(AG-1)이 관통부(PT) 내에 더 형성됨과 아울러 후면 반사 방지층(162) 상의 매립형 에어갭(AG-1)의 양측 부분에 배리어 금속층(163d)이 더 형성된 것을 제외하고는 동일할 수 있다. 도 17에서, 도 3 내지 도 6과 동일 내지 유사한 참조번호는 동일 내지 유사한 참조번호를 나타낸다. 도 17에서, 도 3 내지 도 6과 동일 내지 유사한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Specifically, the image sensor 100c has a buried-type air gap AG-1 that is further formed in the through portion PT as compared to the image sensor 100 of FIGS. 3 to 6 and is a buried type on the rear antireflection layer 162 . It may be the same except that the barrier metal layer 163d is further formed on both sides of the air gap AG-1. In Fig. 17, the same or similar reference numerals as in Figs. 3 to 6 denote the same or similar reference numerals. In FIG. 17 , the same or similar contents to those of FIGS. 3 to 6 will be briefly described or omitted.

이미지 센서(100c)는 후면 반사 방지층(162) 상에 펜스(163-7)가 형성될 수 있다. 펜스(163-7)는 매립형 에어갭(AG-1), 제1 펜스층(163a-1), 제2 펜스층(163c-1) 및 배리어 금속층(163d)을 포함할 수 있다. In the image sensor 100c , a fence 163 - 7 may be formed on the rear anti-reflection layer 162 . The fence 163 - 7 may include a buried air gap AG - 1 , a first fence layer 163a - 1 , a second fence layer 163c - 1 , and a barrier metal layer 163d.

매립형 에어갭(AG-1)은 후면 반사 방지층(162) 상에 위치하는 펜스(163-7)의 내부, 및 관통부(PT)의 내부에 모두 배치되어 있을 수 있다. 매립형 에어갭(AG-1)은 제1 펜스층(163a-1) 및 제2 펜스층(163c-1)의 내부에 배치될 수 있다. 특히, 매립형 에어갭(AG-1)은 제2 펜스층(163c-1)의 내부에 배치될 수 있다. 매립형 에어갭(AG-1)은 관통부(PT) 내에 배치할 경우, 펜스(163-7)에서 차지하는 매립형 에어갭의 비율을 증가시켜 픽셀들 사이의 크로스토크를 더 줄일 수 있다. The buried air gap AG - 1 may be disposed both inside the fence 163 - 7 positioned on the rear antireflection layer 162 and inside the through portion PT. The buried air gap AG-1 may be disposed inside the first fence layer 163a-1 and the second fence layer 163c-1. In particular, the buried air gap AG-1 may be disposed inside the second fence layer 163c-1. When the buried air gap AG - 1 is disposed in the through portion PT, the ratio of the buried air gap occupied by the fence 163 - 7 may be increased to further reduce crosstalk between pixels.

제1 펜스층(163a-1)은 관통부(PT) 상에서 상측으로 경사면을 가질 수 있다. 제2 펜스층(163c-1)은 관통부(PT)를 구성할 수 있다. 제2 펜스층(163c-1)은 제1 펜스층(163a-1 상에 형성할 수 있다. 제1 펜스층(163a-1) 및 제2 펜스층(163c-1)은 동일 물질로 형성될 수 있다. 제1 펜스층(163a-1) 및 제2 펜스층(163c-1)은 저굴절률 물질로 형성될 수 있다.The first fence layer 163a - 1 may have an upwardly inclined surface on the through portion PT. The second fence layer 163c - 1 may constitute the through portion PT. The second fence layer 163c-1 may be formed on the first fence layer 163a-1. The first fence layer 163a-1 and the second fence layer 163c-1 may be formed of the same material. The first fence layer 163a-1 and the second fence layer 163c-1 may be formed of a low refractive index material.

배리어 금속층(163d)은 후면 반사 방지층(162) 상의 매립형 에어갭(AG-1)의 양측 부분에 배치될 수 있다. 배리어 금속층(163d)은 금속 물질, 예컨대 TiN으로 구성될 수 있다. 배리어 금속층(163d)은 관통부(PT)의 양측 부분에 배치될 수 있다. 배리어 금속층(163d)은 펜스(163-7)의 하부 부분, 즉 제1 펜스층(163a-1)의 하부에 위치할 수 있다. 배리어 금속층(163d)을 배치할 경우, 이미지 센서(100c)의 정전기성 결함, 예컨대 멍 결함(bruising defect)을 줄일 수 있다.The barrier metal layer 163d may be disposed on both sides of the buried air gap AG-1 on the rear antireflection layer 162 . The barrier metal layer 163d may be formed of a metal material, for example, TiN. The barrier metal layer 163d may be disposed on both sides of the through portion PT. The barrier metal layer 163d may be positioned at a lower portion of the fence 163 - 7 , that is, under the first fence layer 163a - 1 . When the barrier metal layer 163d is disposed, an electrostatic defect such as a bruising defect of the image sensor 100c may be reduced.

후면 반사 방지층(162) 및 펜스(163-7) 상에 추가 후면 반사 방지층(164) 및 패시베이션층(165)이 배치될 수 있다. 패시베이션층(165) 상에 펜스(163-7)에 의해 서로 분리되는 컬러 필터(170)가 형성될 수 있다. 컬러 필터(170) 및 패시베이션층(165) 상에 마이크로렌즈(180) 및 캡핑층(190)이 형성될 수 있다. An additional backside antireflection layer 164 and a passivation layer 165 may be disposed on the backside antireflection layer 162 and the fence 163 - 7 . Color filters 170 separated from each other by fences 163 - 7 may be formed on the passivation layer 165 . The microlens 180 and the capping layer 190 may be formed on the color filter 170 and the passivation layer 165 .

이와 같이 구성되는 이미지 센서(100c)는 펜스(163-7)를 관통부(PT) 내에도 형성함과 아울러 배리어 금속층(163d)를 포함하여 픽셀들 사이의 크로스토크 및 정전기성 결함(예컨대 멍 결함)을 모두 줄일 수 있다.The image sensor 100c configured in this way forms the fence 163 - 7 also in the through portion PT, and includes a barrier metal layer 163d to prevent crosstalk and electrostatic defects (eg, bruises) between pixels. ) can all be reduced.

도 18은 도 17의 EL 영역의 확대도이고, 도 19는 도 18의 매립형 에어갭을 포함하는 펜스를 상세히 설명하기 위한 도면이다.FIG. 18 is an enlarged view of the EL region of FIG. 17 , and FIG. 19 is a view for explaining in detail the fence including the buried air gap of FIG. 18 .

구체적으로, 도 18 및 도 19에서, 도 5 및 도 6과 동일 내지 유사한 참조번호는 동일 내지 유사한 부재를 나타낸다. 도 18 및 도 19에서, 도 5 및 도 6과 동일 내지 유사한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Specifically, in FIGS. 18 and 19 , the same or similar reference numerals as those of FIGS. 5 and 6 denote the same or similar members. 18 and 19 , the same or similar contents to those of FIGS. 5 and 6 will be briefly described or omitted.

도 18에 도시한 바와 같이 기판(110) 및 픽셀 분리 구조체(150) 상에 후면 반사 방지층(162)이 형성될 수 있다. 후면 반사 방지층(162)은 복수개의 서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d)을 포함할 수 있다. 서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d)은 앞서 도 5 및 도 6에서 설명하였으므르 여기서 설명은 생략한다.As shown in FIG. 18 , a back anti-reflection layer 162 may be formed on the substrate 110 and the pixel isolation structure 150 . The backside antireflection layer 162 may include a plurality of sub backside antireflection layers 162a , 162b , 162c , and 162d . The sub-backside anti-reflection layers 162a , 162b , 162c , and 162d have been described above with reference to FIGS. 5 and 6 , and thus a description thereof will be omitted.

후면 반사 방지층(162) 상에 기판(110)과 수직한 방향으로 픽셀 분리 구조체(150)와 대등되게 펜스(163-7)가 위치할 수 있다. 펜스(163-7)는 복수개의 펜스층들(163a-1, 163c-1) 및 배리어 금속층(163d)을 포함할 수 있다. 필요에 따라서 펜스(163-7)는 배리어 금속층(163d)을 포함하였으나, 펜스(163-7)는 펜스층들(163a-1, 163c-1)만을 포함할 수 있다. 펜스(163-7)는 제1 펜스층(163a-1) 및 제2 펜스층(163c-1) 내에 형성된 매립형 에어갭(AG-7)을 포함할 수 있다. 제1 펜스층(163a-1) 및 제2 펜스층(163c-1)은 저굴절률 물질을 포함할 수 있다. 저굴절률 물질은 앞서 설명한 바 있으므로 여기서는 설명을 생략한다. A fence 163 - 7 may be positioned on the back antireflection layer 162 to be equal to the pixel isolation structure 150 in a direction perpendicular to the substrate 110 . The fence 163 - 7 may include a plurality of fence layers 163a - 1 and 163c - 1 and a barrier metal layer 163d. If necessary, the fence 163-7 includes the barrier metal layer 163d, but the fence 163-7 may include only the fence layers 163a-1 and 163c-1. The fence 163 - 7 may include a buried air gap AG - 7 formed in the first fence layer 163a - 1 and the second fence layer 163c - 1 . The first fence layer 163a - 1 and the second fence layer 163c - 1 may include a low refractive index material. Since the low-refractive-index material has been previously described, a description thereof will be omitted.

펜스(163-7)는 제2 펜스층(163c-1)과 연결되어 서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d)중 적어도 하나를 관통하는 관통홀(OP1) 내에 형성된 관통부(PT)를 포함할 수 있다. 관통부(PT)는 본 실시예에서, 관통부(PT)는 제3 및 제4 서브 후면 반사 방지층(162c, 162d)을 관통하는 것으로 도시하였으나, 관통부(PT)는 서브 후면 반사 방지층들(162a, 162b, 162c, 162d) 모두를 관통할 수 도 있다.The fence 163-7 is connected to the second fence layer 163c-1 and has a through-hole PT formed in the through-hole OP1 passing through at least one of the sub-rear anti-reflection layers 162a, 162b, 162c, and 162d. ) may be included. In the present embodiment, the penetrating portion PT is illustrated as penetrating the third and fourth sub-rear anti-reflection layers 162c and 162d, but the penetrating portion PT includes the sub-rear anti-reflection layers ( 162a, 162b, 162c, 162d) may pass through.

여기서, 도 19를 참조하여 매립형 에어갭(AG-1)을 포함하는 펜스(163-7)를 좀더 상세히 설명한다.Here, the fence 163-7 including the buried air gap AG-1 will be described in more detail with reference to FIG. 19 .

구체적으로, 후면 반사 방지층(162) 내부의 관통홀(OP1)에 형성된 관통부(PT)를 포함할 수 있다. 관통부(PT)는 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)으로 제1 두께(TH1)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 두께(TH1)는 수백 nm의 두께일 수 있다. Specifically, it may include a through portion PT formed in the through hole OP1 inside the rear antireflection layer 162 . The penetrating portion PT may have a first thickness TH1 in a vertical direction (ie, Z direction) perpendicular to the surface of the rear anti-reflection layer 162 . In some embodiments, the first thickness TH1 may be several hundred nm thick.

관통부(PT)의 양측 부분의 후면 반사 방지층(162) 상에 배리어 금속층(163d)이 형성될 수 있다. 배리어 금속층(163d)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)으로 제5 두께(TH5)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제5 두께(TH5)는 제1 두께(TH1)보다 작은 수백 nm의 두께일 수 있다.A barrier metal layer 163d may be formed on the rear anti-reflection layer 162 on both sides of the through portion PT. The barrier metal layer 163d may have a fifth thickness TH5 in the vertical direction (ie, the Z direction) perpendicular to the surface of the rear antireflection layer 162 . In some embodiments, the fifth thickness TH5 may be several hundred nm smaller than the first thickness TH1 .

배리어 금속층(163d) 상에 제1 펜스층(163a-1)이 형성될 수 있다. 제1 펜스층(163a-1)은 관통부(PT) 상에서 상측으로 경사면(SL)을 가질 수 있다. 제1 펜스층(163a-1)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)으로 제6 두께(TH6)를 가질 수 있다. 일부 실시예에서, 제6 두께(TH6)는 제1 두께(TH1) 및 제5 두께(TH5)보다 큰 수백 nm의 두께일 수 있다.A first fence layer 163a - 1 may be formed on the barrier metal layer 163d. The first fence layer 163a - 1 may have an upwardly inclined surface SL on the through portion PT. The first fence layer 163a - 1 may have a sixth thickness TH6 in the vertical direction (ie, the Z direction) perpendicular to the surface of the rear antireflection layer 162 . In some embodiments, the sixth thickness TH6 may be several hundred nm greater than the first thickness TH1 and the fifth thickness TH5 .

제1 펜스층(163a-1)의 상부 및 관통홀(OP1) 내에 제2 펜스층(163c-1)이 형성될 수 있다. 제2 펜스층(163c-1)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)으로 제7 두께일 수 있다. 일부 실시예에서, 제7 두께(TH7)는 수백 nm일 수 있다.A second fence layer 163c - 1 may be formed above the first fence layer 163a - 1 and in the through hole OP1 . The second fence layer 163c - 1 may have a seventh thickness in the vertical direction (ie, the Z direction) perpendicular to the surface of the rear antireflection layer 162 . In some embodiments, the seventh thickness TH7 may be several hundred nm.

매립형 에어갭(AG-1)은 관통부(PT)의 내부 및 후면 반사 방지층(162) 상에 위치하는 제2 펜스층(163c-1)의 내부에 모두 배치되어 있을 수 있다. 매립형 에어갭(AG-1)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(즉 Z방향)의 높이(Z2)가 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수평한 가로 방향의 폭(X10)보다 클 수 있다. 높이(Z1)는 수백 nm이고, 폭(X10)은 수십 nm일 수 있다. The buried air gap AG-1 may be disposed in both the inside of the through portion PT and the inside of the second fence layer 163c-1 positioned on the rear anti-reflection layer 162 . In the buried air gap AG-1, a height Z2 in a vertical direction (ie, Z direction) perpendicular to the surface of the rear anti-reflection layer 162 is a width X10 in a horizontal direction horizontal to the surface of the rear anti-reflection layer 162 . ) can be greater than The height Z1 may be several hundreds of nm, and the width X10 may be several tens of nm.

매립형 에어갭(AG-1)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(Z 방향)으로 촛불 형태의 프로파일(PRF2)을 가질 수 있다. 매립형 에어갭(AG-1)은 관통홀(OP1) 근처에서 내측 방향, 즉 X 방향 및 -X 방향으로 리세스된 리세스 부분(REC)를 포함할 수 있다. The buried air gap AG-1 may have a candle-shaped profile PRF2 in the vertical direction (Z direction) perpendicular to the surface of the back anti-reflection layer 162 . The buried air gap AG - 1 may include the recess portion REC recessed in the inner direction, that is, in the X direction and the -X direction near the through hole OP1 .

촛불 형태의 프로 파일을 갖는 매립형 에어갭(AG-1)은 후술하는 바와 같이 제조 과정에서 제4 서브 후면 반사 방지층(162d) 및 배리어 금속층(163d)과, 제1 펜스층(163a-1) 및 제3 서브 후면 반사 방지층(162c) 사이의 식각 속도 차이에 따라 제1 펜스층(163a-1) 및 제3 서브 후면 반사 방지층(162c)이 좀더 식각되기 때문에 만들어질 수 있다. 다시 말해, 촛불 형태의 매립형 에어갭(AG-1)은 경사면(SL)의 프로파일에 형태에 따라 만들어질 수 있다.As described later, the buried air gap AG-1 having a candle-shaped profile is formed with a fourth sub-backside anti-reflection layer 162d and a barrier metal layer 163d, a first fence layer 163a-1 and The first fence layer 163a - 1 and the third sub backside anti-reflection layer 162c are further etched according to the difference in the etch rate between the third sub backside antireflection layers 162c . In other words, the candle-shaped buried air gap AG-1 may be formed according to the shape of the inclined surface SL.

도 20a 내지 도 20d는 도 17 내지 도 19의 이미지 센서를 구성하는 펜스의 제조 방법을 도시한 단면도들이다. 20A to 20D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a fence constituting the image sensor of FIGS. 17 to 19 .

구체적으로, 도 20a 내지 도 20d에서, 도 14a 내지 도 14d와 동일 내지 유사한 참조번호는 동일 내지 유사한 부재를 나타낸다. 도 20a 내지 도 20d에서, 도 14a 내지 도 14d와 동일 내지 유사한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다. Specifically, in FIGS. 20A to 20D , the same or similar reference numerals as those of FIGS. 14A to 14D denote the same or similar members. In FIGS. 20A to 20D , the same or similar contents to those of FIGS. 14A to 14D will be briefly described or omitted.

도 14a를 참조하면, 픽셀 분리 구조체(150)를 포함하는 기판(110)의 제2 면(110F2) 상에 후면 반사 방지 물질층(162')을 형성한다. 후면 반사 방지 물질층(162')은 복수개의 서브 후면 반사 방지 물질층들(162a', 162b', 162c', 162d')을 포함할 수 있다. 서브 후면 반사 방지 물질층들(162a', 162b', 162c', 162d')은 제1 내지 제4 서브 후면 반사 방지 물질층들(162a', 162b', 162c', 162d')을 포함할 수 있다. Referring to FIG. 14A , a backside anti-reflection material layer 162 ′ is formed on the second surface 110F2 of the substrate 110 including the pixel isolation structure 150 . The backside antireflection material layer 162' may include a plurality of sub backside antireflection material layers 162a', 162b', 162c', and 162d'. The sub-backside anti-reflection material layers 162a', 162b', 162c', and 162d' may include first to fourth sub-backside anti-reflection material layers 162a', 162b', 162c', and 162d'. have.

후면 반사 방지 물질층(162') 상에 배리어 금속 물질층(163d') 및 제1 펜스 물질층(163a')을 형성한다. 배리어 금속 물질층(163d')은 금속 물질층, 예컨대 TiN층으로 형성할 수 있다. 배리어 금속 물질층(163d')은 제1 펜스 물질층(63a')보다 작은 두께로 형성할 수 있다. 제1 펜스 물질층(163a')은 배리어 금속 물질층(163d')과 다른 물질층일 수 있다. 제1 펜스 물질층(63a')은 저굴절률 물질로 형성할 수 있다. A barrier metal material layer 163d' and a first fence material layer 163a' are formed on the rear antireflection material layer 162'. The barrier metal material layer 163d' may be formed of a metal material layer, for example, a TiN layer. The barrier metal material layer 163d ′ may be formed to have a smaller thickness than the first fence material layer 63a ′. The first fence material layer 163a' may be a material layer different from that of the barrier metal material layer 163d'. The first fence material layer 63a' may be formed of a low refractive index material.

도 20b를 참조하면, 사진식각공정을 이용하여 제1 펜스 물질층(163a'), 배리어 금속 물질층(163d') 및 후면 반사 방지 물질층(162')중 일부인 제3 내지 제4 서브 후면 반사 방지 물질층들(162c', 162d')을 패터닝한다. Referring to FIG. 20B , the third to fourth sub-backside reflections which are a part of the first fence material layer 163a', the barrier metal material layer 163d', and the backside antireflection material layer 162' using a photolithography process. The prevention material layers 162c' and 162d' are patterned.

이에 따라, 제2 서브 후면 반사 방지 물질층들(162b') 상에 제3 내지 제4 서브 후면 반사 방지 패턴들(162cp, 162dp), 배리어 금속 물질 패턴(163dp), 및 제1 펜스 물질 패턴(163ap)을 형성한다. 아울러서, X 방향으로 제3 내지 제4 서브 후면 반사 방지 패턴들(162cp, 162dp) 사이에 제1 관통홀(OP1)이 형성되고, X 방향으로 배리어 금속 물질 패턴들(163dp) 및 제1 펜스 물질 패턴들(163ap) 사이에 제2 관통홀(OP2)이 형성될 수 있다. 제1 관통홀(OP1) 및 제2 관통홀(OP2)은 연통될 수 있다.Accordingly, the third to fourth sub backside antireflection patterns 162cp and 162dp, the barrier metal material pattern 163dp, and the first fence material pattern ( 163ap) is formed. In addition, a first through hole OP1 is formed between the third to fourth sub backside anti-reflection patterns 162cp and 162dp in the X direction, and the barrier metal material patterns 163dp and the first fence material are formed in the X direction. A second through hole OP2 may be formed between the patterns 163ap. The first through hole OP1 and the second through hole OP2 may communicate with each other.

제2 관통홀(OP2)의 상부 부분은 후면 반사 방지 물질층(162') 상에서 폭(X11)을 가질 수 있다. 제2 관통홀(OP2)의 하부 부분은 후면 반사 방지 물질층(162') 상에서 폭(12)을 가질 수 있다. 제2 관통홀(OP2)의 하부 부분의 폭(12)은 제2 관통홀(OP2)의 상부 부분의 폭(X11)보다 작을 수 있다. An upper portion of the second through hole OP2 may have a width X11 on the rear antireflection material layer 162 ′. A lower portion of the second through hole OP2 may have a width 12 on the rear antireflection material layer 162 ′. The width 12 of the lower portion of the second through hole OP2 may be smaller than the width X11 of the upper portion of the second through hole OP2 .

제1 관통홀(OP1)은 후면 반사 방지 물질층(162') 상에서 폭(X13)을 가질 수 있다. 제1 관통홀(OP1)의 폭(X13)은 제2 관통홀(OP2)의 하부 부분의 폭(X12)보다 작을 수 있다. The first through hole OP1 may have a width X13 on the rear antireflection material layer 162 ′. A width X13 of the first through hole OP1 may be smaller than a width X12 of a lower portion of the second through hole OP2 .

이에 따라, 제2 관통홀(OP2) 및 제1 관통홀(OP1)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(Z 방향)으로 폭이 넓어지는 형태일 수 있다. 다시 말해, 제2 관통홀(OP2) 및 제1 관통홀(OP1)은 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(-Z 방향)으로 음(nagative) 형태의 경사면(SL)을 가질 수 있다.Accordingly, the width of the second through hole OP2 and the first through hole OP1 may be widened in the vertical direction (Z direction) perpendicular to the surface of the rear antireflection layer 162 . In other words, the second through-hole OP2 and the first through-hole OP1 may have a negative inclined surface SL in the vertical direction (-Z direction) perpendicular to the surface of the rear anti-reflection layer 162 . can

더하여, 제2 관통홀(OP2) 및 제1 관통홀(OP1)의 형성시에 제4 서브 후면 반사 방지 물질층(도 20a의 162d') 및 배리어 금속 물질층(도 20a의 163d')과, 제1 펜스 물질층(도 20a의 163a') 및 제3 서브 후면 반사 방지 물질층(도 20a의 162c') 사이의 식각 속도 차이에 따라 제1 펜스 물질층(도 20a의 163a') 및 제3 서브 후면 반사 방지 물질층(도 20a의 162c')이 좀더 식각될 수 있다.In addition, when the second through-hole OP2 and the first through-hole OP1 are formed, a fourth sub-backside anti-reflection material layer (162d' in FIG. 20A) and a barrier metal material layer (163d' in FIG. 20A), According to the difference in the etch rate between the first fence material layer (163a' in FIG. 20A) and the third sub-backside anti-reflection material layer (162c' in FIG. 20A), the first fence material layer (163a' in FIG. 20A) and the third The sub-backside anti-reflection material layer ( 162c ′ in FIG. 20A ) may be further etched.

이에 따라, 제4 서브 후면 반사 방지 패턴(162dp) 및 배리어 금속 물질 패턴(163dp)의 일측면이 제1 펜스 물질 패턴(163ap) 및 제3 서브 후면 반사 방지 패턴(162cp)의 일측면보다 X 방향 및 -X 방향으로 돌출되어 있다. Accordingly, one side of the fourth sub-rear anti-reflection pattern 162dp and the barrier metal material pattern 163dp is greater than one side of the first fence material pattern 163ap and the third sub-rear anti-reflection pattern 162cp in the X direction. and protruding in the -X direction.

도 20c를 참조하면, 제1 펜스 물질 패턴(163bp) 상에서 제2 관통홀(OP2) 및 제1 관통홀(OP1)을 매립하는 제2 펜스 물질층(163c')을 형성한다. 제2 펜스 물질층(163')은 스텝 커버리지가 좋지 않은 물질로 형성할 수 있다. 제2 펜스 물질층(163c')은 저굴절률 물질로 형성할 수 있다. Referring to FIG. 20C , a second fence material layer 163c ′ filling the second through hole OP2 and the first through hole OP1 is formed on the first fence material pattern 163bp. The second fence material layer 163 ′ may be formed of a material having poor step coverage. The second fence material layer 163c ′ may be formed of a low refractive index material.

제2 펜스 물질층(163c')이 스텝 커버리지가 좋지 않을 경우, 제1 펜스 물질 패턴(163ap) 내에 매립형 에어갭(AG-1)이 형성될 수 있다. 매립형 에어갭(AG-1)은 제2 관통홀(OP2) 및 제1 관통홀(OP1)의 형태에 따라 후면 반사 방지층(162)의 표면과 수직한 세로 방향(Z 방향)으로 촛불 형태의 프로파일(PRF2)을 가질 수 있다.When the step coverage of the second fence material layer 163c ′ is not good, a buried air gap AG-1 may be formed in the first fence material pattern 163ap. The buried air gap AG-1 has a candle-shaped profile in the vertical direction (Z direction) perpendicular to the surface of the rear anti-reflection layer 162 according to the shape of the second through hole OP2 and the first through hole OP1 . (PRF2).

촛불 형태의 프로파일(PRF2)을 갖는 매립형 에어갭(AG-1)은 관통홀(OP1) 근처에서 내측 방향, 즉 X 방향 및 -X 방향으로 리세스된 리세스 부분(REC)를 포함할 수 있다. 제4 서브 후면 반사 방지 패턴(162dp) 및 배리어 금속 물질 패턴(163dp)의 일측면이 제1 펜스 물질 패턴(163ap) 및 제3 서브 후면 반사 방지 패턴(162cp)의 일측면보다 X 방향 및 -X 방향으로 돌출된 상태에서 제2 펜스 물질층(163c')을 형성하기 때문에 촛불 형태의 프로파일(PRF2)을 갖는 매립형 에어갭(AG-1)이 만들어질 수 있다. The buried air gap AG-1 having the candle-shaped profile PRF2 may include the recess portion REC recessed in the inward direction, that is, in the X direction and the -X direction near the through hole OP1. . One side of the fourth sub backside antireflection pattern 162dp and the barrier metal material pattern 163dp is greater than the one side of the first fence material pattern 163ap and the third sub backside antireflection pattern 162cp in the X direction and -X Since the second fence material layer 163c ′ is formed in a state protruding in the direction, the buried air gap AG-1 having a candle-shaped profile PRF2 may be formed.

도 20d를 참조하면, 사진식각공정을 이용하여 제2 펜스 물질층(163c'), 제1 펜스 물질 패턴(163ap) 및 배리어 금속 물질 패턴(163dp)을 패터닝한다. 이에 따라, 제2 펜스층(163c-1), 제1 펜스층(163a-1), 매립형 에어갭(AG-1) 및 배리어 금속층(163d)을 포함하는 펜스(163-7)를 형성한다.Referring to FIG. 20D , the second fence material layer 163c ′, the first fence material pattern 163ap and the barrier metal material pattern 163dp are patterned using a photolithography process. Accordingly, the fence 163-7 including the second fence layer 163c-1, the first fence layer 163a-1, the buried air gap AG-1, and the barrier metal layer 163d is formed.

도 21a 내지 도 21d는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.21A to 21D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 도 21a 내지 도 21d는 도 3 내지 도 6의 이미지 센서(100)의 제조 방법을 설명하기 위하여 제공된 것이다. 도 21a 내지 도 21d에서, 도 3 내지 도 6과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Specifically, FIGS. 21A to 21D are provided to explain a method of manufacturing the image sensor 100 of FIGS. 3 to 6 . In FIGS. 21A to 21D , the same content as in FIGS. 3 to 6 will be briefly described or omitted.

도 21a를 참조하면, 서로 대향하는 제1 면(110F1)과 제2 면(110F2)을 가지는 기판(110)을 준비한다. 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에 마스크 패턴(도시 생략)을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 사용하여 기판(110)의 제1 면(110F1)으로부터 기판(110)의 일부분을 제거하여 트렌치(150T)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 21A , a substrate 110 having a first surface 110F1 and a second surface 110F2 facing each other is prepared. A mask pattern (not shown) is formed on the first surface 110F1 of the substrate 110 , and a portion of the substrate 110 is removed from the first surface 110F1 of the substrate 110 using the mask pattern. A trench 150T may be formed.

이후, 트렌치(150T) 내에 절연 라이너(154)와 도전층(152)을 순차적으로 형성하고, 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에 배치되는 절연 라이너(154)와 도전층(152) 부분을 평탄화 공정 등에 의해 제거함으로써 트렌치(150T) 내에 픽셀 분리 구조체(150)를 형성할 수 있다.Thereafter, the insulating liner 154 and the conductive layer 152 are sequentially formed in the trench 150T, and the insulating liner 154 and the conductive layer 152 are disposed on the first surface 110F1 of the substrate 110 . The pixel isolation structure 150 may be formed in the trench 150T by removing the portion by a planarization process or the like.

이후, 기판(110)의 제1 면(110F1)으로부터 이온 주입 공정에 의해 포토다이오드 영역(도시 생략)과 웰 영역(도시 생략)을 포함하는 광전 변환 영역(120)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 포토다이오드 영역은 N형 불순물을 도핑하여 형성될 수 있고 상기 웰 영역은 P형 불순물을 도핑하여 형성될 수 있다.Thereafter, a photoelectric conversion region 120 including a photodiode region (not shown) and a well region (not shown) may be formed from the first surface 110F1 of the substrate 110 by an ion implantation process. For example, the photodiode region may be formed by doping an N-type impurity, and the well region may be formed by doping a P-type impurity.

도 21b를 참조하면, 기판(110)의 제1 면(110F1)으로부터 기판(110)의 내부로 연장되는 전송 게이트(TG)를 형성하고, 기판(110)의 제1 면(110F1) 상의 일부 영역에 이온 주입 공정을 수행하여 플로팅 확산 영역(도시 생략) 및 활성 영역(도시 생략)을 형성할 수 있다. 이로써 픽셀들(PX1, PX2)이 형성될 수 있다. Referring to FIG. 21B , a transfer gate TG extending from the first surface 110F1 of the substrate 110 to the inside of the substrate 110 is formed, and a partial region on the first surface 110F1 of the substrate 110 is formed. An ion implantation process may be performed thereto to form a floating diffusion region (not shown) and an active region (not shown). Accordingly, pixels PX1 and PX2 may be formed.

다음으로, 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에 전면 구조물(130)이 형성될 수 있다. 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에 도전층(도시 생략)을 형성하고 상기 도전층을 패터닝하고, 상기 패터닝된 도전층을 덮도록 절연층(도시 생략)을 형성하는 단계들을 반복적으로 수행함에 의해, 기판(110) 상에 배선층(134)과 절연층(136)을 형성할 수 있다. 이후, 절연층(136) 상에 지지 기판(140)을 접착시킬 수 있다.Next, the front structure 130 may be formed on the first surface 110F1 of the substrate 110 . Repeat steps of forming a conductive layer (not shown) on the first surface 110F1 of the substrate 110 , patterning the conductive layer, and forming an insulating layer (not shown) to cover the patterned conductive layer As a result, the wiring layer 134 and the insulating layer 136 may be formed on the substrate 110 . Thereafter, the support substrate 140 may be adhered on the insulating layer 136 .

도 21c를 참조하면, 기판(110)의 제2 면(110F2)이 위를 향하도록 기판(110)을 뒤집을 수 있다. 다음으로, 도전층(152)이 노출될 때까지 CMP 공정 또는 에치백 공정 등의 평탄화 공정에 의해 기판(110)의 제2 면(110F2)으로부터 기판(110)의 일부분을 제거할 수 있다. 상기 제거 공정이 수행됨에 따라 기판(110)의 제2 면(110F2)의 레벨은 낮아질 수 있다. 이 때, 픽셀 분리 구조체(150)에 의해 둘러싸이는 하나의 픽셀(PX)은, 이에 인접한 픽셀(PX)과 물리적으로 및 전기적으로 분리될 수 있다.Referring to FIG. 21C , the substrate 110 may be turned over so that the second surface 110F2 of the substrate 110 faces upward. Next, a portion of the substrate 110 may be removed from the second surface 110F2 of the substrate 110 by a planarization process such as a CMP process or an etch-back process until the conductive layer 152 is exposed. As the removal process is performed, the level of the second surface 110F2 of the substrate 110 may be lowered. In this case, one pixel PX surrounded by the pixel isolation structure 150 may be physically and electrically separated from the pixel PX adjacent thereto.

도 21d를 참조하면, 기판(110)의 제2 면(110F2) 상에 후면 반사 방지층(162)을 형성한다. 후면 반사 방지층(162) 상에 펜스(163)가 형성될 수 있다. 펜스(163)는 앞서 설명한 바와 같이 매립형 에어갭(AG), 제1 펜스층(163a), 펜스 캡핑층(163b), 제2 펜스층(163c)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 21D , a rear anti-reflection layer 162 is formed on the second surface 110F2 of the substrate 110 . A fence 163 may be formed on the back anti-reflection layer 162 . As described above, the fence 163 may include a buried air gap AG, a first fence layer 163a, a fence capping layer 163b, and a second fence layer 163c.

계속하여, 펜스(163) 및 후면 반사 방지층(162) 상에 추가 후면 반사 방지층(164)및 패시베이션층(165)을 형성한다. 이어서, 패시베이션층(165) 상에 펜스(163-6)에 의해 서로 분리되는 컬러 필터(170)를 형성한다. 이어서, 도 4에 도시한 바와 같이 컬러 필터(170) 및 패시베이션층(165) 상에 마이크로렌즈(180) 및 캡핑층(190)을 형성함으로써 이미지 센서(100)를 제조한다. Subsequently, an additional backside antireflection layer 164 and a passivation layer 165 are formed on the fence 163 and the backside antireflection layer 162 . Next, the color filters 170 separated from each other by the fences 163 - 6 are formed on the passivation layer 165 . Next, as shown in FIG. 4 , the image sensor 100 is manufactured by forming the microlens 180 and the capping layer 190 on the color filter 170 and the passivation layer 165 .

도 22a 내지 도 22c는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.22A to 22C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to an exemplary embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 도 22a 내지 도 22c는 도 16의 이미지 센서(100b)의 제조 방법을 설명하기 위하여 제공된 것이다. 도 22a 내지 도 22c에서, 도 3 내지 도 6, 및 도 16과 동일한 내용은 간단히 설명하거나 생략한다.Specifically, FIGS. 22A to 22C are provided to explain a method of manufacturing the image sensor 100b of FIG. 16 . In FIGS. 22A to 22C , the same content as in FIGS. 3 to 6 and FIG. 16 will be briefly described or omitted.

도 22a를 참조하면, 기판(110)의 제1 면(110F1)으로부터 이온 주입 공정에 의해 포토다이오드 영역(도시 생략)과 웰 영역(도시 생략)을 포함하는 광전 변환 영역(120)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 포토다이오드 영역은 N형 불순물을 도핑하여 형성될 수 있고 상기 웰 영역은 P형 불순물을 도핑하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 22A , a photoelectric conversion region 120 including a photodiode region (not shown) and a well region (not shown) may be formed from the first surface 110F1 of the substrate 110 by an ion implantation process. have. For example, the photodiode region may be formed by doping an N-type impurity, and the well region may be formed by doping a P-type impurity.

기판(110)의 제1 면(110F1) 상에 전송 게이트(TGa)를 형성하고, 기판(110)의 제1 면(110F1) 상의 일부 영역에 이온 주입 공정을 수행하여 플로팅 확산 영역(도시 생략) 및 활성 영역(도시 생략)을 형성할 수 있다. 이로써 픽셀들(PX1, PX2)이 형성될 수 있다.A floating diffusion region (not shown) is formed by forming a transfer gate TGa on the first surface 110F1 of the substrate 110 , and performing an ion implantation process on a partial region on the first surface 110F1 of the substrate 110 . and an active region (not shown). Accordingly, pixels PX1 and PX2 may be formed.

다음으로, 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에 전면 구조물(130)이 형성될 수 있다. 기판(110)의 제1 면(110F1) 상에 도전층(도시 생략)을 형성하고 상기 도전층을 패터닝하고, 상기 패터닝된 도전층을 덮도록 절연층(도시 생략)을 형성하는 단계들을 반복적으로 수행함에 의해, 기판(110) 상에 배선층(134)과 절연층(136)을 형성할 수 있다. 이후, 절연층(136) 상에 지지 기판(140)을 접착시킬 수 있다.Next, the front structure 130 may be formed on the first surface 110F1 of the substrate 110 . Repeat steps of forming a conductive layer (not shown) on the first surface 110F1 of the substrate 110 , patterning the conductive layer, and forming an insulating layer (not shown) to cover the patterned conductive layer As a result, the wiring layer 134 and the insulating layer 136 may be formed on the substrate 110 . Thereafter, the support substrate 140 may be adhered on the insulating layer 136 .

도 22b를 참조하면, 기판(110)의 제2 면(110F2)이 위를 향하도록 기판(110)을 뒤집을 수 있다. 기판(110)의 제2 면(110F2) 상에 마스크 패턴(도시 생략)을 형성하고, 상기 마스크 패턴을 사용하여 기판(110)의 제2 면(110F2)으로부터 기판(110)의 일부분을 제거하여 트렌치(150Ta)를 형성할 수 있다.Referring to FIG. 22B , the substrate 110 may be turned over so that the second surface 110F2 of the substrate 110 faces upward. A mask pattern (not shown) is formed on the second surface 110F2 of the substrate 110 , and a portion of the substrate 110 is removed from the second surface 110F2 of the substrate 110 using the mask pattern. A trench 150Ta may be formed.

이후, 트렌치(150Ta) 내에 절연 라이너(154)와 도전층(152)을 순차적으로 형성하고, 기판(110)의 제2 면(110F2) 상에 배치되는 절연 라이너(154)와 도전층(152) 부분을 평탄화 공정 등에 의해 제거하여, 트렌치(150Ta) 내에 픽셀 분리 구조체(150a)를 형성할 수 있다.Thereafter, the insulating liner 154 and the conductive layer 152 are sequentially formed in the trench 150Ta, and the insulating liner 154 and the conductive layer 152 are disposed on the second surface 110F2 of the substrate 110 . The pixel isolation structure 150a may be formed in the trench 150Ta by removing the portion by a planarization process or the like.

도 22c를 참조하면, 기판(110)의 제2 면(110F2) 상에 후면 반사 방지층(162)을 형성한다. 후면 반사 방지층(162) 상에 펜스(163)가 형성될 수 있다. 펜스(163)는 앞서 설명한 바와 같이 매립형 에어갭(AG), 제1 펜스층(163a), 펜스 캡핑층(163b), 제2 펜스층(163c)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 22C , a rear anti-reflection layer 162 is formed on the second surface 110F2 of the substrate 110 . A fence 163 may be formed on the back anti-reflection layer 162 . As described above, the fence 163 may include a buried air gap AG, a first fence layer 163a, a fence capping layer 163b, and a second fence layer 163c.

계속하여, 펜스(163) 및 후면 반사 방지층(162) 상에 추가 후면 반사 방지층(164)및 패시베이션층(165)을 형성한다. 이어서, 패시베이션층(165) 상에 펜스(163-6)에 의해 서로 분리되는 컬러 필터(170)를 형성한다. 이어서, 도 6에 도시한 바와 같이 컬러 필터(170) 및 패시베이션층(165) 상에 마이크로렌즈(180) 및 캡핑층(190)을 형성함으로써 이미지 센서(100b)를 제조한다.Subsequently, an additional backside antireflection layer 164 and a passivation layer 165 are formed on the fence 163 and the backside antireflection layer 162 . Next, the color filters 170 separated from each other by the fences 163 - 6 are formed on the passivation layer 165 . Next, as shown in FIG. 6 , the image sensor 100b is manufactured by forming the microlens 180 and the capping layer 190 on the color filter 170 and the passivation layer 165 .

도 23은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 구성을 나타내는 블록도이다. 23 is a block diagram illustrating the configuration of an image sensor according to an embodiment of the technical idea of the present invention.

구체적으로, 이미지 센서(210)는 픽셀 어레이(211), 컨트롤러(213), 로우 드라이버(212) 및 픽셀 신호 처리부(214)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(210)는 앞서 설명한 이미지 센서(100, 100-1 내지 100-5, 100a, 100b)중 적어도 하나를 포함할 수 있다.Specifically, the image sensor 210 may include a pixel array 211 , a controller 213 , a row driver 212 , and a pixel signal processor 214 . The image sensor 210 may include at least one of the image sensors 100, 100-1 to 100-5, 100a, and 100b described above.

픽셀 어레이(211)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(214)로 제공될 수 있다. 픽셀 어레이(211)가 포함하는 단위 픽셀들은 로우(row) 단위로 한번에 하나씩 출력 전압을 제공할 수 있다. The pixel array 211 may include a plurality of two-dimensionally arranged unit pixels, and each unit pixel may include a photoelectric conversion element. The photoelectric conversion element may absorb light to generate electric charge, and an electric signal (output voltage) according to the generated electric charge may be provided to the pixel signal processing unit 214 through a vertical signal line. The unit pixels included in the pixel array 211 may provide an output voltage one at a time in a row unit.

이에 따라 픽셀 어레이(211)의 하나의 로우에 속하는 단위 픽셀들은 로우 드라이버(212)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.Accordingly, unit pixels belonging to one row of the pixel array 211 may be simultaneously activated by a selection signal output from the row driver 212 . The unit pixels belonging to the selected row may provide an output voltage according to the absorbed light to an output line of a corresponding column.

컨트롤러(213)는 픽셀 어레이(211)가 빛을 흡수하여 전하를 축적하게 하거나, 축적된 전하를 임시로 저장하게 하고, 저장된 전하에 따른 전기적 신호를 픽셀 어레이(211)의 외부로 출력하게 하도록, 로우 드라이버(212)를 제어할 수 있다. 또한, 컨트롤러(213)는 픽셀 어레이(211)가 제공하는 출력 전압을 측정하도록, 픽셀 신호 처리부(214)를 제어할 수 있다. The controller 213 causes the pixel array 211 to absorb light to accumulate electric charges, to temporarily store the accumulated electric charges, and to output an electrical signal according to the stored electric charges to the outside of the pixel array 211; The row driver 212 may be controlled. Also, the controller 213 may control the pixel signal processor 214 to measure an output voltage provided by the pixel array 211 .

픽셀 신호 처리부(214)는 상관 이중 샘플러(CDS, 216), 아날로그-디지털 컨버터(ADC, 218) 및 버퍼(220)를 포함할 수 있다. 상관 이중 샘플러(216)는 픽셀 어레이(211)에서 제공한 출력 전압을 샘플링 및 홀드할 수 있다. 상관 이중 샘플러(216)는 특정한 잡음 레벨과 생성된 출력 전압에 따른 레벨을 이중으로 샘플링하여, 그 차이에 해당하는 레벨을 출력할 수 있다. 또한, 상관 이중 샘플러(216)는 램프 신호 생성기(222)가 생성한 램프 신호를 입력받아 서로 비교하여 비교 결과를 출력할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(218)는 상관 이중 샘플러(216)로부터 수신하는 레벨에 대응하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환할 수 있다. 버퍼(220)는 디지털 신호를 래치(latch)할 수 있고, 래치된 신호는 순차적으로 이미지 센서(210)의 외부로 출력되어 이미지 프로세서(도시 생략)로 전달될 수 있다.The pixel signal processing unit 214 may include a correlated double sampler (CDS) 216 , an analog-to-digital converter (ADC) 218 , and a buffer 220 . The correlated double sampler 216 may sample and hold the output voltage provided by the pixel array 211 . The correlated double sampler 216 may double-sample a level according to a specific noise level and the generated output voltage, and output a level corresponding to the difference. Also, the correlated double sampler 216 may receive the ramp signal generated by the ramp signal generator 222 , compare it with each other, and output a comparison result. The analog-to-digital converter 218 may convert an analog signal corresponding to a level received from the correlated double sampler 216 into a digital signal. The buffer 220 may latch a digital signal, and the latched signal may be sequentially output to the outside of the image sensor 210 and transmitted to an image processor (not shown).

도 24는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 이용한 카메라의 구성도이다. 24 is a configuration diagram of a camera using an image sensor according to an embodiment of the technical concept of the present invention.

구체적으로, 카메라(230)는 이미지 센서(210)와, 이미지 센서(210)의 수광 센서부에 입사광을 유도하는 광학계(231)와, 셔터 장치(232)와 이미지 센서(210)를 구동하는 구동 회로(234)와, 이미지 센서(210)의 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로(236)를 갖는다. Specifically, the camera 230 includes an image sensor 210 , an optical system 231 for inducing incident light to a light receiving sensor unit of the image sensor 210 , and a driving device for driving the shutter device 232 and the image sensor 210 . It has a circuit 234 and a signal processing circuit 236 for processing an output signal of the image sensor 210 .

이미지 센서(210)는 앞서 설명한 이미지 센서(100, 100-1 내지 100-5, 100a, 100b)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 광학 렌즈를 포함하는 광학계(231)는 피사체로부터의 이미지 광(image light), 즉, 입사광을 이미지 센서(210)의 촬상면상에 결상시킨다. 이에 의해, 이미지 센서(210) 내에 일정 기간 신호 전하가 축적된다. The image sensor 210 may include at least one of the image sensors 100, 100-1 to 100-5, 100a, and 100b described above. The optical system 231 including an optical lens forms image light from a subject, ie, incident light, on the imaging surface of the image sensor 210 . Accordingly, signal charges are accumulated in the image sensor 210 for a certain period of time.

이와 같은 광학계(231)는 복수의 광학 렌즈로 구성된 광학 렌즈계로 하여도 좋다. 셔터 장치(232)는 이미지 센서(210)에의 광조사 기간 및 차광 기간을 제어한다. 구동 회로(234)는 이미지 센서(210) 및 셔터 장치(232)에 구동 신호를 공급하고, 공급한 구동 신호 또는 타이밍 신호에 의해, 이미지 센서(210)의 신호 처리 회로(236)에의 신호 출력 동작의 제어, 및 셔터 장치(232)의 셔터 동작을 제어한다. Such an optical system 231 may be an optical lens system composed of a plurality of optical lenses. The shutter device 232 controls the light irradiation period and the light blocking period to the image sensor 210 . The driving circuit 234 supplies a driving signal to the image sensor 210 and the shutter device 232 and outputs a signal to the signal processing circuit 236 of the image sensor 210 by the supplied driving signal or timing signal. control, and a shutter operation of the shutter device 232 is controlled.

구동 회로(234)는, 구동 신호 또는 타이밍 신호의 공급에 의해, 이미지 센서(210)로부터 신호 처리 회로(236)에의 신호 전송 동작을 행한다. 신호처리 회로(236)는 이미지 센서(210)로부터 전송된 신호에 대해, 각종의 신호 처리를 행한다. 신호 처리가 행하여진 영상(비디오) 신호는, 메모리 등의 기억 매체에 기억되거나 또는 모니터에 출력된다.The driving circuit 234 performs a signal transmission operation from the image sensor 210 to the signal processing circuit 236 by supplying a driving signal or a timing signal. The signal processing circuit 236 performs various signal processing on the signal transmitted from the image sensor 210 . A video (video) signal subjected to signal processing is stored in a storage medium such as a memory or output to a monitor.

도 25는 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함한 이미징 시스템에 대한 블럭 구조도이다. 25 is a block diagram of an imaging system including an image sensor according to an embodiment of the inventive concept.

구체적으로, 이미징 시스템(310)은 이미지 센서(210)의 출력 이미지를 처리하는 시스템이다. 이미지 센서(210)는 앞서 설명한 이미지 센서(100, 100-1 내지 100-5, 100a, 100b)중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이미징 시스템(300)은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 이미지 안전화 시스템 등 이미지 센서(210)를 장착한 모든 종류의 전기전자 시스템일 수 있다.Specifically, the imaging system 310 is a system that processes an output image of the image sensor 210 . The image sensor 210 may include at least one of the image sensors 100, 100-1 to 100-5, 100a, and 100b described above. The imaging system 300 may be any type of electrical/electronic system in which the image sensor 210 is mounted, such as a computer system, a camera system, a scanner, and an image safety system.

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(210)의 데이터에 대한 출력 이미지를 재생할 수 있다.A processor-based imaging system 310 , such as a computer system, may include a processor 320 , such as a microprocessor or central processing unit (CPU), capable of communicating with input/output I/O devices 330 via a bus 305 . can The CD ROM drive 350 , the port 360 , and the RAM 340 are connected to the processor 320 through the bus 305 to exchange data and reproduce an output image for the data of the image sensor 210 . can

포트(360)는 비디오카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등을 커플링하거나, 또 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있는 포트일 수 있다. 이미지 센서(210)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.The port 360 may be a port capable of coupling a video card, a sound card, a memory card, a USB device, or the like, or communicating data with another system. The image sensor 210 may be integrated together with processors such as a CPU, a digital signal processing device (DSP), or a microprocessor, and may also be integrated with a memory. Of course, in some cases, it may be integrated into a chip separate from the processor. The imaging system 310 may be a system block diagram of a camera phone or a digital camera among digital devices.

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.Above, the present invention has been described with reference to the embodiment shown in the drawings, but this is only exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications, substitutions and equivalent other embodiments are possible therefrom. will be. It should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive. The true technical protection scope of the present invention should be defined by the technical spirit of the appended claims.

100: 이미지 센서, 162: 후면 반사 방지층, 163: 펜스, AG: 에어갭, 164: 추가 후면 반사 방지층, 165: 패시베이션층, 170: 컬러필터, 180: 마이크로렌즈, 190: 캡핑층 100: image sensor, 162: back anti-reflection layer, 163: fence, AG: air gap, 164: additional back anti-reflection layer, 165: passivation layer, 170: color filter, 180: microlens, 190: capping layer

Claims (10)

제1 픽셀;
상기 제1 픽셀과 인접하여 배치된 제2 픽셀;
상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀 사이의 픽셀 분리 구조체;
상기 제1 픽셀, 상기 제2 픽셀, 및 상기 픽셀 분리 구조체 상에 배치된 후면 반사 방지층; 및
상기 후면 반사 방지층 상에 상기 픽셀 분리 구조체와 대응되게 배치되며, 내부에 매립형 에어갭을 갖는 펜스(fence)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
a first pixel;
a second pixel disposed adjacent to the first pixel;
a pixel separation structure between the first pixel and the second pixel;
a back anti-reflective layer disposed on the first pixel, the second pixel, and the pixel isolation structure; and
and a fence disposed on the rear antireflection layer to correspond to the pixel isolation structure and having a buried air gap therein.
제1항에 있어서, 상기 펜스는 상기 후면 반사 방지층 상의 상기 매립형 에어갭의 양측 부분에 배치된 배리어 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.The image sensor according to claim 1, wherein the fence further includes a barrier metal layer disposed on both sides of the buried air gap on the back anti-reflection layer. 제1항에 있어서, 상기 매립형 에어갭은 상기 펜스 내에서 평면적으로 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀의 둘레를 전체적으로 둘러싸게 배치된 연결형 패턴,
상기 펜스 내에서 평면적으로 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀의 둘레를 부분적으로 둘러싼 분리형 패턴인, 및
상기 펜스 내에서 평면적으로 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀의 둘레를 전체적으로 및 부분적으로 둘러싼 혼합형 패턴중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 이미지 센서.
The method of claim 1 , wherein the buried air gap comprises: a connection-type pattern disposed to completely surround the perimeter of the first pixel and the second pixel in a planar manner within the fence;
a detachable pattern partially surrounding the perimeter of the first pixel and the second pixel planarly within the fence; and
The image sensor according to claim 1, characterized in that it is any one of a mixed pattern that completely and partially surrounds the perimeters of the first pixel and the second pixel in a plane within the fence.
제1항에 있어서, 상기 매립형 에어갭은 상기 펜스 내에서 평면적으로 상기 제1 픽셀 및 상기 제2 픽셀의 둘레를 도트 형태로 둘러싼 도트형 패턴인 것을 특징으로 하는 특징으로 하는 이미지 센서.The image sensor of claim 1 , wherein the buried air gap is a dot-shaped pattern surrounding the first pixel and the second pixel in a dot shape in a planar manner within the fence. 제1항에 있어서, 상기 매립형 에어갭은 상기 후면 반사 방지층의 표면과 수직한 세로 방향의 폭이 상기 후면 반사 방지층의 표면과 수평한 가로 방향의 폭보다 크고, 및
상기 매립형 에어갭은 상기 후면 반사 방지층의 표면과 수직한 세로 방향으로 활 형태 또는 촛불 형태의 프로파일을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
The method of claim 1, wherein the buried air gap has a width in a vertical direction perpendicular to the surface of the rear anti-reflection layer is greater than a width in a horizontal direction horizontal to the surface of the rear anti-reflection layer, and
The buried air gap is an image sensor, characterized in that it has a profile in the shape of a bow or candle in a vertical direction perpendicular to the surface of the rear anti-reflection layer.
제1 픽셀;
상기 제1 픽셀과 인접하여 배치된 제2 픽셀;
상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀 사이의 픽셀 분리 구조체;
상기 제1 픽셀, 상기 제2 픽셀, 및 상기 픽셀 분리 구조체 상에 배치되고, 복수개의 서브 후면 반사 방지층들을 포함하는 후면 반사 방지층; 및
상기 후면 반사 방지층 상에 상기 픽셀 분리 구조체와 대응되게 배치되며, 내부에 매립형 에어갭을 가지며 상기 서브 후면 반사 방지층들중 적어도 하나를 관통하는 관통부를 갖는 펜스(fence)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
a first pixel;
a second pixel disposed adjacent to the first pixel;
a pixel separation structure between the first pixel and the second pixel;
a back anti-reflection layer disposed on the first pixel, the second pixel, and the pixel isolation structure, the back anti-reflection layer including a plurality of sub back anti-reflection layers; and
An image comprising a fence disposed on the backside antireflection layer to correspond to the pixel isolation structure, having a buried air gap therein, and having a penetrating portion penetrating through at least one of the sub backside antireflection layers. sensor.
제6항에 있어서, 상기 매립형 에어갭은 상기 후면 반사 방지층 상에 위치하는 상기 펜스의 내부에 배치되거나, 또는 상기 매립형 에어갭은 상기 후면 반사 방지층 상에 위치하는 상기 펜스의 내부 및 상기 관통부의 내부에 모두 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.7. The method of claim 6, wherein the buried air gap is disposed inside the fence positioned on the rear anti-reflection layer, or the buried air gap is positioned inside the fence positioned on the rear anti-reflection layer and inside the through portion Image sensor, characterized in that all disposed on. 제6항에 있어서, 상기 펜스는 상기 후면 반사 방지층 상의 상기 관통부의 양측 부분에 배치된 배리어 금속층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.The image sensor of claim 6 , wherein the fence further comprises barrier metal layers disposed on both sides of the through portion on the rear antireflection layer. 제1 면과 상기 제1 면과 대향하는 제2 면을 갖는 기판;
상기 기판 내에 위치하는 제1 픽셀;
상기 기판 내에 상기 제1 픽셀과 인접하여 배치된 제2 픽셀;
상기 제2 면과 상기 제1 면 사이에 위치하여 상기 제1 픽셀과 상기 제2 픽셀을 서로 분리하는 픽셀 분리 구조체;
상기 제2 면 상의 상기 제1 픽셀, 상기 제2 픽셀, 및 상기 픽셀 분리 구조체 상에 배치되고, 복수개의 서브 후면 반사 방지층들을 포함하는 후면 반사 방지층;
상기 후면 반사 방지층 상에 상기 픽셀 분리 구조체와 대응되게 배치되며, 내부에 매립형 에어갭을 가지며 상기 서브 후면 반사 방지층들중 적어도 하나를 관통하는 관통부를 갖는 펜스(fence); 및
상기 제1 픽셀 및 제2 픽셀 상의 상기 후면 반사 방지층 상에 배치되고 상기 펜스에 의해 분리되는 컬러 필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
a substrate having a first surface and a second surface opposite to the first surface;
a first pixel located within the substrate;
a second pixel disposed adjacent to the first pixel in the substrate;
a pixel separation structure positioned between the second surface and the first surface to separate the first pixel and the second pixel from each other;
a back anti-reflection layer disposed on the first pixel, the second pixel, and the pixel isolation structure on the second side, the back anti-reflection layer comprising a plurality of sub back anti-reflection layers;
a fence disposed on the backside antireflection layer to correspond to the pixel isolation structure, a fence having a buried air gap therein and a penetrating portion penetrating through at least one of the sub backside antireflection layers; and
and a color filter disposed on the back anti-reflection layer on the first pixel and the second pixel and separated by the fence.
제9항에 있어서, 상기 픽셀 분리 구조체는 상기 기판의 제2 면과 상기 제1 면 사이를 전체적으로 또는 부분적으로 형성된 트랜치 내에 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
10. The image sensor of claim 9, wherein the pixel isolation structure is embedded in a trench formed wholly or partially between the second surface and the first surface of the substrate.
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