KR20220071876A - image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
여기서, 도 6을 참조하여 매립형 에어갭(AG)을 포함하는 펜스(163)를 보다 상세히 설명한다.Here, the
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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)
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Priority Applications (2)
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Applications Claiming Priority (2)
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KR1020200159220 | 2020-11-24 |
Publications (1)
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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2021
- 2021-07-26 KR KR1020210098110A patent/KR20220071876A/en unknown
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