KR20230076083A - Image sensor and method of fabricating the same - Google Patents
Image sensor and method of fabricating the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR20230076083A KR20230076083A KR1020220067772A KR20220067772A KR20230076083A KR 20230076083 A KR20230076083 A KR 20230076083A KR 1020220067772 A KR1020220067772 A KR 1020220067772A KR 20220067772 A KR20220067772 A KR 20220067772A KR 20230076083 A KR20230076083 A KR 20230076083A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- optical black
- pattern
- substrate
- layer
- color filters
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 226
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 140
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 81
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 34
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 293
- 101100010139 Arabidopsis thaliana DOF1.1 gene Proteins 0.000 description 50
- 101100224347 Arabidopsis thaliana DOF3.4 gene Proteins 0.000 description 43
- 101100241976 Schizosaccharomyces pombe (strain 972 / ATCC 24843) obp1 gene Proteins 0.000 description 43
- 238000000034 method Methods 0.000 description 24
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 23
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 18
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 17
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 15
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 10
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 9
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 8
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 8
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 8
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 6
- 230000002596 correlated effect Effects 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 4
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 4
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 3
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 3
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 2
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N selanylidenegallium;selenium Chemical compound [Se].[Se]=[Ga].[Se]=[Ga] VSZWPYCFIRKVQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 241000519995 Stachys sylvatica Species 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001045 blue dye Substances 0.000 description 1
- 239000001055 blue pigment Substances 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N disiloxane Chemical class [SiH3]O[SiH3] KPUWHANPEXNPJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- -1 p-Si Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14621—Colour filter arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/1462—Coatings
- H01L27/14623—Optical shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
- H01L27/14627—Microlenses
Abstract
화소 영역과 광학 블랙 영역을 포함하며, 서로 대향되는 제 1 면과 제 2 면을 갖는 기판, 상기 화소 영역에서 상기 기판의 상기 제 2 면 상에 배치되는 컬러 필터들, 및 상기 광학 블랙 영역에서 상기 기판의 상기 제 2 면에 제공되는 제 1 리세스 내에 배치되는 제 1 광학 블랙 패턴을 포함하는 이미지 센서를 제공하되, 상기 제 1 광학 블랙 패턴은 상기 컬러 필터들 중 어느 하나와 동일한 물질을 포함하고, 상기 컬러 필터들의 상부면 및 상기 제 1 광학 블랙 패턴의 상부면은 동일한 레벨에 제공될 수 있다.A substrate including a pixel area and an optical black area and having first and second surfaces opposite to each other, color filters disposed on the second surface of the substrate in the pixel area, and An image sensor including a first optical black pattern disposed in a first recess provided on the second surface of the substrate, wherein the first optical black pattern includes the same material as any one of the color filters; , upper surfaces of the color filters and upper surfaces of the first optical black pattern may be provided at the same level.
Description
본 발명은 이미지 센서 및 그의 제조 방법에 관한 것 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor and a manufacturing method thereof.
이미지 센서는 광학 영상(Optical image)을 전기신호로 변환하는 반도체 소자이다. 상기 이미지 센서는 CCD(Charge coupled device) 형 및 CMOS(Complementary metal oxide semiconductor) 형으로 분류될 수 있다. 상기 CMOS 형 이미지 센서는 CIS(CMOS image sensor)라고 약칭된다. 상기 CIS는 2차원적으로 배열된 복수개의 화소들을 구비한다. 상기 화소들의 각각은 포토 다이오드(photodiode, PD)를 포함한다. 상기 포토다이오드는 입사되는 광을 전기 신호로 변환해주는 역할을 한다.An image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. The image sensor may be classified into a charge coupled device (CCD) type and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) type. The CMOS image sensor is abbreviated as CIS (CMOS image sensor). The CIS includes a plurality of pixels two-dimensionally arranged. Each of the pixels includes a photodiode (PD). The photodiode serves to convert incident light into an electrical signal.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 구조적 안정성이 향상된 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.An object to be solved by the present invention is to provide an image sensor with improved structural stability and a manufacturing method thereof.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 불량 발생이 적은 이미지 센서의 제조 방법 및 이를 통해 제조된 이미지 센서를 제공하는데 있다.Another problem to be solved by the present invention is to provide a method for manufacturing an image sensor with less defects and an image sensor manufactured through the method.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The problem to be solved by the present invention is not limited to the problems mentioned above, and other problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the description below.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 화소 영역과 광학 블랙 영역을 포함하며, 서로 대향되는 제 1 면과 제 2 면을 갖는 기판, 상기 화소 영역에서 상기 기판의 상기 제 2 면 상에 배치되는 컬러 필터들, 및 상기 광학 블랙 영역에서 상기 기판의 상기 제 2 면에 제공되는 제 1 리세스 내에 배치되는 제 1 광학 블랙 패턴을 포함할 수 있다. 상기 제 1 광학 블랙 패턴은 상기 컬러 필터들 중 어느 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터들의 상부면 및 상기 제 1 광학 블랙 패턴의 상부면은 동일한 레벨에 제공될 수 있다.An image sensor according to embodiments of the present invention for solving the above technical problems includes a substrate including a pixel area and an optical black area and having a first surface and a second surface facing each other, and a substrate in the pixel area. It may include color filters disposed on the second surface, and a first optical black pattern disposed in a first recess provided in the second surface of the substrate in the optical black region. The first optical black pattern may include the same material as any one of the color filters. Upper surfaces of the color filters and upper surfaces of the first optical black pattern may be provided at the same level.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 화소 영역, 광학 블랙 영역 및 패드 영역을 포함하는 기판, 상기 광학 블랙 영역에서 상기 기판의 상부면에 제공되는 제 1 리세스, 상기 패드 영역에서 상기 기판의 상부면에 제공되는 제 2 리세스, 상기 화소 영역에서 상기 기판 상에 배치되는 복수개의 컬러 필터들, 상기 광학 블랙 영역에서 상기 제 1 리세스의 바닥면 및 내측면들을 컨포멀(conformal)하게 덮는 제 1 광학 블랙 패턴, 상기 광학 블랙 영역에서 상기 제 1 리세스의 잔부를 채우는 제 2 광학 블랙 패턴, 및 상기 패드 영역에서 상기 기판 상에 배치되는 도전 패드를 포함할 수 있다. 상기 제 1 광학 블랙 패턴은 상기 컬러 필터들 중 어느 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 제 2 광학 블랙 패턴은 상기 제 1 광학 블랙 패턴 및 상기 컬러 필터들과는 다른 물질을 포함할 수 있다.An image sensor according to embodiments of the present invention for solving the above technical problems includes a substrate including a pixel area, an optical black area, and a pad area, and a first recess provided on an upper surface of the substrate in the optical black area. , a second recess provided on the upper surface of the substrate in the pad area, a plurality of color filters disposed on the substrate in the pixel area, and a bottom surface and an inner surface of the first recess in the optical black area. a first optical black pattern conformally covering the first optical black pattern, a second optical black pattern filling a remainder of the first recess in the optical black region, and a conductive pad disposed on the substrate in the pad region. can The first optical black pattern may include the same material as any one of the color filters. The second optical black pattern may include a material different from that of the first optical black pattern and the color filters.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 화소 영역과 광학 블랙 영역을 포함하는 기판, 상기 화소 영역에서 상기 기판의 상부면 상에 배치되는 컬러 필터들, 상기 광학 블랙 영역에서 상기 기판의 상기 상부면에 제공되는 리세스 내에 배치되는 제 1 광학 블랙 패턴, 상기 화소 영역 및 상기 광학 블랙 영역 상에 제공되고, 상기 기판의 상부면 상에서 상기 컬러 필터들 및 상기 제 1 광학 블랙 패턴을 덮는 보호막, 및 상기 보호막 상에 제공되는 색분리 렌즈 어레이층을 포함할 수 있다. 상기 색분리 렌즈 어레이층은 상기 컬러 필터들에 각각 대응하고, 나노 포스트들이 제공되는 영역들을 갖되, 상기 나노 포스트들은 입사광에 포함된 서로 다른 파장의 광을 상기 컬러 필터들을 향하여 분기하도록 배열될 수 있다. 상기 제 1 광학 블랙 패턴은 상기 컬러 필터들 중 어느 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터들의 상부면과 상기 제 1 광학 블랙 패턴의 상부면은 일 평면 상에 제공될 수 있다.An image sensor according to embodiments of the present invention for solving the above technical problems is a substrate including a pixel area and an optical black area, color filters disposed on an upper surface of the substrate in the pixel area, and the optical black area. a first optical black pattern disposed in a recess provided on the upper surface of the substrate in an area, provided on the pixel area and the optical black area, the color filters and the first optical black pattern on the upper surface of the substrate; A passivation layer covering the black pattern, and a color separation lens array layer provided on the passivation layer may be included. The color separation lens array layer may have regions corresponding to the color filters and provided with nano posts, and the nano posts may be arranged to branch light of different wavelengths included in incident light toward the color filters. . The first optical black pattern may include the same material as any one of the color filters. Upper surfaces of the color filters and upper surfaces of the first optical black pattern may be provided on one plane.
상술한 기술적 과제들을 해결하기 위한 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 화소 영역, 광학 블랙 영역 및 패드 영역을 포함하는 기판을 제공하는 것, 상기 기판의 상부면에 식각 공정을 수행하여, 상기 광학 블랙 영역 상의 제 1 리세스 및 상기 패드 영역 상의 제 2 리세스를 형성하는 것, 상기 광학 블랙 영역 및 상기 패드 영역에서 상기 기판의 상기 상부면, 상기 제 1 리세스 및 상기 제 2 리세스를 컨포멀(conformal)하게 덮는 제 1 광학 블랙 패턴을 형성하는 것, 상기 패드 영역 상에서 상기 제 2 리세스의 잔부를 채우는 도전 패드를 형성하는 것, 상기 화소 영역 상에 컬러 필터들을 형성하는 것, 및 상기 광학 블랙 영역 상에서 상기 제 1 리세스의 잔부를 채우는 제 2 광학 블랙 패턴을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 제 2 광학 블랙 패턴은 상기 컬러 필터들 중 어느 하나를 형성하는 공정에서 함께 형성될 수 있다. 상기 제 2 광학 블랙 패턴의 상부면은 상기 컬러 필터들의 상부면과 동일한 레벨에 제공될 수 있다.A method of manufacturing an image sensor according to embodiments of the present invention for solving the above technical problems includes providing a substrate including a pixel area, an optical black area, and a pad area, and performing an etching process on the upper surface of the substrate. to form a first recess on the optical black region and a second recess on the pad region, and the top surface of the substrate, the first recess and the second recess in the optical black region and the pad region. forming a first optical black pattern conformally covering the recess, forming a conductive pad filling the rest of the second recess on the pad area, and forming color filters on the pixel area. and forming a second optical black pattern filling a remainder of the first recess on the optical black region. The second optical black pattern may be formed together in a process of forming one of the color filters. Upper surfaces of the second optical black pattern may be provided at the same level as upper surfaces of the color filters.
본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 화소 영역의 컬러 필터들의 상부면과 광학 블랙 영역의 제 2 광학 블랙 패턴의 상부면이 동일한 평면 상에 제공될 수 있다. 이에 따라, 화소 영역과 광학 블랙 영역의 경계 부근에서 컬러 필터들 및 제 2 광학 블랙 패턴 사이의 단차가 없을 수 있으며, 이미지 센서의 상단이 화소 영역과 광학 블랙 영역 상에서 실질적으로 평탄할 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 구조적 안정성이 향상될 수 있다.In the image sensor according to example embodiments, the top surfaces of the color filters in the pixel area and the top surface of the second optical black pattern in the optical black area may be provided on the same plane. Accordingly, there may be no step difference between the color filters and the second optical black pattern near the boundary between the pixel area and the optical black area, and an upper end of the image sensor may be substantially flat on the pixel area and the optical black area. Accordingly, structural stability of the image sensor may be improved.
화소 영역과 광학 블랙 영역의 경계 부근에서 컬러 필터들 및 제 2 광학 블랙 패턴 사이의 단차가 없기 때문에, 컬러 필터들과 제 2 광학 블랙 패턴의 형태들이 정확하게 형성될 수 있다. 컬러 필터들 및 제 2 광학 블랙 패턴을 형성한 이후 공정에서 제 1 컬러 필터들과 제 2 광학 블랙 패턴 간의 단차에 의해 발생할 수 있는 불량을 방지할 수 있다.Since there is no step between the color filters and the second optical black pattern in the vicinity of the boundary between the pixel region and the optical black region, the shapes of the color filters and the second optical black pattern can be accurately formed. In a process after forming the color filters and the second optical black pattern, a defect that may occur due to a step difference between the first color filters and the second optical black pattern may be prevented.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이의 회로도이다.
도 3 내지 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 9 내지 도 17은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.1 is a block diagram illustrating an image sensor according to example embodiments.
2 is a circuit diagram of an active pixel sensor array of an image sensor according to embodiments of the present invention.
3 to 8 are cross-sectional views illustrating image sensors according to example embodiments.
9 to 17 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to example embodiments.
도면들 참조하여 본 발명의 개념에 따른 이미지 센서를 설명한다.An image sensor according to the concept of the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an image sensor according to example embodiments.
도 1을 참조하여, 이미지 센서는 액티브 픽셀 센서 어레이(Active Pixel Sensor array; 1001), 행 디코더(row decoder; 1002), 행 드라이버(row driver; 1003), 열 디코더(column decoder; 1004), 타이밍 발생기(timing generator; 1005), 상관 이중 샘플러(CDS: Correlated Double Sampler; 1006), 아날로그 디지털 컨버터(ADC: Analog to Digital Converter; 1007) 및 입출력 버퍼(I/O buffer; 1008)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1 , an image sensor includes an active pixel sensor array (1001), a row decoder (1002), a row driver (1003), a column decoder (1004), and timing. It may include a timing generator (1005), a Correlated Double Sampler (CDS) 1006, an Analog to Digital Converter (ADC) 1007, and an I/O buffer (1008). .
액티브 픽셀 센서 어레이(1001)는 2차원적으로 배열된 복수의 단위 픽셀들을 포함하며, 광 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있다. 액티브 픽셀 센서 어레이(1001)는 행 드라이버(1003)로부터 픽셀 선택 신호, 리셋 신호 및 전하 전송 신호와 같은 복수의 구동 신호들에 의해 구동될 수 있다. 또한, 변환된 전기적 신호는 상관 이중 샘플러(1006)에 제공될 수 있다.The active
행 드라이버(1003)는, 행 디코더(1002)에서 디코딩된 결과에 따라 다수의 단위 픽셀들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호들을 액티브 픽셀 센서 어레이(1001)로 제공할 수 있다. 단위 픽셀들이 행렬 형태로 배열된 경우에는 각 행별로 구동 신호들이 제공될 수 있다.The
타이밍 발생기(1005)는 행 디코더(1002) 및 열 디코더(1004)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다.
상관 이중 샘플러(CDS; 1006)는 액티브 픽셀 센서 어레이(1001)에서 생성된 전기 신호를 수신하여 유지(hold) 및 샘플링할 수 있다. 상관 이중 샘플러(1006)는 특정한 잡음 레벨(noise level)과 전기적 신호에 의한 신호 레벨을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력할 수 있다.A correlated double sampler (CDS) 1006 may receive, hold, and sample an electrical signal generated by the active
아날로그 디지털 컨버터(ADC; 1007)는 상관 이중 샘플러(1006)에서 출력된 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 출력할 수 있다.The analog-to-digital converter (ADC) 1007 may convert an analog signal corresponding to a difference level output from the correlated
입출력 버퍼(1008)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 열 디코더(1004)에서의 디코딩 결과에 따라 순차적으로 영상 신호 처리부(도면 미도시)로 디지털 신호를 출력할 수 있다.The input/
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이의 회로도이다.2 is a circuit diagram of an active pixel sensor array of an image sensor according to embodiments of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하여, 센서 어레이(1001)는 복수의 단위 픽셀 영역들(PX)을 포함하며, 단위 픽셀 영역들(PX)은 매트릭스 형태로 배열될 수 있다. 각각의 단위 픽셀 영역들(PX)은 전송 트랜지스터(TX)와 로직 트랜지스터들(RX, SX, DX)을 포함할 수 있다. 로직 트랜지스터들은 리셋 트랜지스터(RX), 선택 트랜지스터(SX), 및 소스 팔로워 트랜지스터(DX)를 포함할 수 있다. 전송 트랜지스터(TX)는 전송 게이트 전극(TG)을 포함할 수 있다. 각각의 단위 픽셀 영역들(PX)은 광전 변환 소자(PD) 및 플로팅 확산 영역(FD)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 2 , the
광전 변환 소자(PD)는 외부에서 입사된 빛의 양에 비례하여 광전하들을 생성 및 축적할 수 있다. 광전 변환 소자(PD)는 포토 다이오드, 포토 트랜지스터, 포토 게이트, 핀드 포토 다이오드 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 전송 트랜지스터(TX)는 광전 변환 소자(PD)에서 생성된 전하를 플로팅 확산 영역(FD)으로 전송할 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)은 광전 변환 소자(PD)에서 생성된 전하를 전달받아 누적적으로 저장할 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 광전하들의 양에 따라 소스 팔로워 트랜지스터(DX)가 제어될 수 있다.The photoelectric conversion device PD may generate and accumulate photocharges in proportion to the amount of light incident from the outside. The photoelectric conversion device PD may include a photodiode, a phototransistor, a photogate, a pinned photodiode, and a combination thereof. The transfer transistor TX may transfer charges generated by the photoelectric conversion element PD to the floating diffusion region FD. The floating diffusion region FD may receive and accumulate charges generated by the photoelectric conversion element PD. The source follower 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)의 드레인 전극은 플로팅 확산 영역(FD)과 연결되며 소스 전극은 전원 전압(VDD)에 연결될 수 있다. 리셋 트랜지스터(RX)가 턴 온(turn-on)되면, 리셋 트랜지스터(RX)의 소스 전극과 연결된 전원 전압(VDD)이 플로팅 확산 영역(FD)으로 인가될 수 있다. 따라서, 리셋 트랜지스터(RX)가 턴 온되면, 플로팅 확산 영역(FD)에 축적된 전하들이 배출되어 플로팅 확산 영역(FD)이 리셋될 수 있다.The reset transistor RX may periodically reset charges accumulated in the floating diffusion region FD. A drain electrode of the reset transistor RX may be connected to the floating diffusion region FD, and a source electrode of the reset transistor RX may be connected to the power supply voltage VDD. When the reset transistor RX is turned on, the power supply voltage VDD connected to the source electrode of the reset transistor RX may be applied to the floating diffusion region FD. Accordingly, when the reset transistor RX is turned on, the charges accumulated in the floating diffusion region FD are discharged to reset the floating diffusion region FD.
소스 팔로워 트랜지스터(DX)는 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 할 수 있다. 소스 팔로워 트랜지스터(DX)는 플로팅 확산 영역(FD)에서의 전위 변화를 증폭하고, 이를 출력 라인(Vout)으로 출력할 수 있다.The source follower transistor DX may serve as a source follower buffer amplifier. The source follower transistor DX may amplify a potential change in the floating diffusion region FD and output it to the output line Vout.
선택 트랜지스터(SX)는 행 단위로 읽어낼 단위 픽셀 영역들(PX)을 선택할 수 있다. 선택 트랜지스터(SX)가 턴 온될 때, 전원 전압(VDD)이 소스 팔로워 트랜지스터(DX)의 드레인 전극으로 인가될 수 있다.The selection transistor SX may select unit pixel regions PX to be read in units of rows. When the selection transistor SX is turned on, the power supply voltage VDD may be applied to the drain electrode of the source follower transistor DX.
도 3 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도들이다.3 to 6 are cross-sectional views illustrating image sensors according to example embodiments.
도 3을 참조하여, 화소 영역(AP), 광학 블랙 영역(OB) 및 패드 영역(PR)을 포함하는 기판(10)이 제공된다. 기판(10)은 서로 대향되는 제 1 면(10a)과 제 2 면(10b)을 포함한다. 기판(10)은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)은 실리콘 단결정 웨이퍼, 실리콘 에피택시얼층 또는 SOI(silicon on insulator) 기판일 수 있다. 기판(10)은 제 1 도전형의 불순물로 도핑될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 도전형은 P형일 수 있다.Referring to FIG. 3 , a
화소 영역(AP)은 복수개의 단위 화소들(UP)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판(10)의 화소 영역(AP)에는 화소 분리부(31)가 배치되어 복수개의 단위 화소들(UP)을 분리시킬 수 있다. 화소 분리부(31)는 인접하는 단위 화소들(UP) 간의 크로스 토크(cross talk)를 방지하는 역할을 할 수 있다. 화소 분리부(31)는 기판(10)의 제 1 면(10a)으로부터 기판(10)을 관통하여 기판(10)의 제 2 면(10b)에 이를 수 있다. 화소 분리부(31)는 평면적인 관점에서 라인들이 서로 교차되는 그물망 구조를 가질 수 있다. 화소 분리부(31)의 일부는 광학 블랙 영역(OB) 상에 위치할 수 있다. 도시된 바와는 다르게, 화소 분리부(31)의 폭은 화소 영역(AP)에서보다 광학 블랙 영역(OB)에서 더 클 수 있다.The pixel area AP may include a plurality of unit pixels UP. For example, a
화소 분리부(31)는 분리 도전 패턴(33) 및 분리 절연막(35)을 포함할 수 있다. 분리 도전 패턴(33)은 기판(10)을 수직으로 관통할 수 있다. 분리 절연막(35)은 분리 도전 패턴(33)과 기판(10) 사이에 개재될 수 있다. 분리 도전 패턴(33)은, 일 예로, 불순물이 도핑된 폴리 실리콘(doped-poly Si) 및/또는 금속을 포함할 수 있다. 분리 절연막(35)은, 일 예로, 실리콘 산화물(SiO)을 포함할 수 있다.The
단위 화소들(UP) 각각에서 기판(10) 내에 광전 변환부(13)가 배치될 수 있다. 광학 블랙 영역(OB)에서 기판(10) 내에도 광전 변환부(13)가 배치될 수 있다. 광전 변환부(13)는 상기 제 1 도전형과 반대되는 제 2 도전형의 불순물로 도핑될 수 있다. 상기 제 2 도전형은, 일 예로, N형일 수 있다. 광전 변환부(13)에 도핑된 N형의 불순물은 주변의 기판(10)에 도핑된 P형의 불순물과 P-N 접합을 이루어 포토다이오드를 제공할 수 있다.A
빛은 기판(10)의 제 2 면(10b)을 통해 기판(10) 속으로 입사될 수 있다. 입사된 빛에 의해 상기 P-N 접합에서 전자-정공 쌍들이 형성될 수 있다. 도시하지는 않았지만, 화소 영역(AP)에서 기판(10)의 제 1 면(10a) 상에는 입사된 빛에 의해 발생된 전자들을 전송하기 위한 전송 트랜지스터들, 리셋 트랜지스터들, 소스 팔로워 트랜지스터들 및 선택 트랜지스터들이 배치될 수 있다. 즉, 상기 이미지 센서는 후면 수광 이미지 센서일 수 있다.Light may be incident into the
기판(10)의 제 2 면(10b)에 제 1 리세스(RS1) 및 제 2 리세스(RS2)가 제공될 수 있다. 제 1 리세스(RS1)는 광학 블랙 영역(OB) 상에 위치할 수 있다. 제 2 리세스(RS2)는 패드 영역(PR) 상에 위치할 수 있다. 제 1 리세스(RS1) 및 제 2 리세스(RS2)는 기판(10)의 제 2 면(10b)으로부터 기판(10)의 제 1 면(10a)을 향하도록 형성될 수 있다. 제 1 리세스(RS1)는 광학 블랙 영역(OB)의 광전 변환부(13)로부터 상방으로 이격될 수 있다. 제 1 리세스(RS1)는 광학 블랙 영역(OB) 상에서 광학 블랙 패턴들(OBP1, OBP2)이 제공되는 영역일 수 있다. 제 2 리세스(RS2)는 패드 영역(PR) 상에서 도전 패드(90)가 제공되는 영역일 수 있다. 제 1 리세스(RS1)의 바닥면과 제 2 리세스(RS2)의 바닥면은 서로 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 이와는 다르게, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 1 리세스(RS1)의 상기 바닥면은 제 2 리세스(RS2)의 상기 바닥면보다 높은 레벨에 제공될 수 있다. 이하, 도 3의 실시예를 기준으로 계속 설명하도록 한다.A first recess RS1 and a second recess RS2 may be provided on the
기판(10)의 제 1 면(10a)에 인접하여 소자 분리 패턴(17)이 배치될 수 있다. 소자 분리 패턴(17)은 화소 영역(AP)의 각각의 단위 화소(UP)에서 활성 영역들(active region)을 정의할 수 있다. 소자 분리 패턴(17)은, 일 예로, 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화질화물(SiON) 중 적어도 하나의 단일막 또는 다중막 구조를 포함할 수 있다. 상기 활성 영역들 중 일부에는 전송 게이트 전극(TG)이 배치될 수 있다. 전송 게이트 전극(TG)은 도 2의 전송 트랜지스터(TX)의 게이트에 해당할 수 있다.An
전송 게이트 전극(TG)의 일부는 기판(10) 내로 삽입될 수 있다. 전송 게이트 전극(TG)의 다른 일부는 기판(10)의 제 1 면(10a) 밖으로 돌출되며 제 1 면(10a)을 덮을 수 있다. 전송 게이트 전극(TG)은 'Vertical type gate'일 수 있다. 상기 활성 영역에서 전송 게이트 전극(TG) 옆에 플로팅 확산 영역(FD)이 배치될 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)은 기판(10) 내에 배치될 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)에는, 일 예로, 상기 제 2 도전형의 불순물이 도핑될 수 있다.A portion of the transfer gate electrode TG may be inserted into the
도시하지는 않았으나, 상기 활성 영역들 중 다른 일부에는 회로 게이트 전극이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 활성 영역들 중 다른 일부에 회로 게이트 전극(미도시)이 배치될 수 있으며, 상기 회로 게이트 전극은 도 2의 리셋 트랜지스터(RX)의 리셋 게이트, 소스 팔로워 트랜지스터(DX)의 소스 팔로워 게이트, 또는 선택 트랜지스터(SX)의 선택 게이트 중 하나에 해당할 수 있다. 서로 인접하는 복수의 단위 화소들(UP)은 리셋 트랜지스터(RX)의 상기 리셋 게이트, 소스 팔로워 트랜지스터(DX)의 상기 소스 팔로워 게이트, 또는 선택 트랜지스터(SX)의 상기 선택 게이트 중 적어도 하나를 서로 공유하여 전하를 전송할 수 있다.Although not shown, circuit gate electrodes may be disposed in other portions of the active regions. For example, a circuit gate electrode (not shown) may be disposed in another part of the active regions, and the circuit gate electrode is a reset gate of the reset transistor RX of FIG. 2 and a source of the source follower transistor DX. It may correspond to one of the follower gate and the selection gate of the selection transistor SX. A plurality of unit pixels UP adjacent to each other share at least one of the reset gate of the reset transistor RX, the source follower gate of the source follower transistor DX, and the selection gate of the selection transistor SX. so that charge can be transferred.
상기 회로 게이트 전극은 기판(10) 내로 삽입되지 않을 수 있다. 상기 회로 게이트 전극은 기판(10)의 제 1 면(10a) 상에 위치하며 'Planar type gate'일 수 있다. 상기 회로 게이트 전극이 배치되는 상기 활성 영역의 다른 일부 내에서 상기 회로 게이트 전극의 양측에는 소스/드레인 영역들이 배치될 수 있다. 상기 소스/드레인 영역들에는, 일 예로, 상기 제 2 도전형의 불순물이 도핑될 수 있다.The circuit gate electrode may not be inserted into the
전송 게이트 전극(TG)과 기판(10) 사이 그리고 상기 회로 게이트 전극과 기판(10) 사이에는 게이트 절연막(GI)이 개재될 수 있다. 게이트 절연막(GI)은, 일 예로, 실리콘 산화물(SiO) 또는 실리콘 질화물(SiN)을 포함할 수 있다.A gate insulating layer GI may be interposed between the transfer gate electrode TG and the
기판(10)의 제 1 면(10a) 상의 배선층(40)이 배치될 수 있다. 배선층(40)은 상부 배선층(41) 및 하부 배선층(45)을 포함할 수 있다.A
상부 배선층(41)은 제 1 층간 절연막(42) 및 제 1 배선들(43)을 포함할 수 있다. 기판(10)의 제 1 면(10a)은 제 1 층간 절연막(42)으로 덮일 수 있다. 제 1 층간 절연막(42)은 기판(10)의 제 1 면(10a) 상에서 전송 게이트 전극(TG) 및 상기 회로 게이트 전극을 덮을 수 있다. 제 1 층간 절연막(42)은, 일 예로, 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화질화물(SiON), 실리콘 탄화질화물(SiCN), TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 및 다공성 절연물 중 선택되는 적어도 하나의 다중막 구조를 포함할 수 있다. 제 1 층간 절연막(42) 내에는 다층의 제 1 배선들(43)이 배치될 수 있다. 제 1 배선(43)은 화소 영역(AP) 상에 위치할 수 있다. 플로팅 확산 영역(FD)은 콘택 플러그(44)에 의해 제 1 배선(43)에 연결될 수 있다. 콘택 플러그(44)는 화소 영역(AP)에서 제 1 층간 절연막(42)을 관통할 수 있다. 제 1 배선(43)의 일부는 광학 블랙 영역(OB) 상에도 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 제 1 배선(43)은 화소 영역(AP) 및 광학 블랙 영역(OB)에서 광전 변환부(13) 아래에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 배선(43)은 필요에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다.The
상부 배선층(41)의 아래에 하부 배선층(45)이 배치될 수 있다. 하부 배선층(45)은 제 2 층간 절연막(46) 및 제 2 배선들(47)을 포함할 수 있다. 상부 배선층(41)의 하부면은 제 2 층간 절연막(46)으로 덮일 수 있다. 제 2 층간 절연막(46)은, 일 예로, 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 산화질화물(SiON), 실리콘 탄화질화물(SiCN), TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate) 및 다공성 절연물 중 선택되는 적어도 하나의 다중막 구조를 포함할 수 있다. 제 2 층간 절연막(46) 내에는 다층의 제 2 배선들(47)이 배치될 수 있다. 제 2 배선들(47)은 패드 영역(PR) 상에 위치할 수 있다. 제 2 배선들(47)의 일부는 광학 블랙 영역(OB) 상에도 배치될 수 있다. 보다 상세하게는, 제 2 배선들(47)은 패드 영역(PR) 상에 배치될 수 있으며, 광학 블랙 영역(OB)에서 광전 변환부(13)가 제공되지 않는 영역의 아래에 배치될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제 2 배선들(47)은 필요에 따라 다양한 위치에 배치될 수 있다.A
하부 배선층(45)은 제 1 보호막(48)으로 덮일 수 있다. 제 1 보호막(48)은, 일 예로, 실리콘 산화물(SiO) 또는 폴리이미드(polyimide)을 포함할 수 있다.The
기판(10)의 제 2 면(10b) 상에 제 1 고정 전하막(24)이 배치될 수 있다. 제 2 면(10b)은 제 1 고정 전하막(24)과 접할 수 있다. 제 1 고정 전하막(24)은 화소 영역(AP) 상에서 기판(10)의 제 2 면(10b)을 덮을 수 있고, 광학 블랙 영역(OB) 상에서 기판(10)의 제 2 면(10b)을 덮고 제 1 리세스(RS1) 내측면을 컨포멀(conformal)하게 덮을 수 있고, 패드 영역(PR) 상에서 기판(10)의 제 2 면(10b)을 덮고 제 2 리세스(RS2) 내측면을 컨포멀(conformal)하게 덮을 수 있다. 제 1 고정 전하막(24)은 화학양론비 보다 부족한 양의 산소 또는 불소를 포함하는 금속 산화막 또는 금속 불화막의 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다. 이로써 상기 고정 전하막은 음의 고정전하를 가질 수 있다. 제 1 고정 전하막(24)은 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 이트륨(Y) 및 란타노이드(lanthanoid)를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 산화물(metal oxide) 또는 금속 불화물(metal fluoride)의 단일막 또는 다중막으로 이루어질 수 있다. 구체적인 예로 제 1 고정 전하막(24)은 하프늄 산화막(HfO) 및/또는 알루미늄 산화막(Al2O3)을 포함할 수 있다. 제 1 고정 전하막(24)에 의해 암전류와 화이트 스팟을 개선할 수 있다.A first fixed
제 1 고정 전하막(24) 상에는 제 2 고정 전하막(26)과 제 2 보호막(28)이 차례로 적층될 수 있다. 제 2 고정 전하막(26)과 제 2 보호막(28)은 화소 영역(AP), 광학 블랙 영역(OB) 및 패드 영역(PR) 상에서 제 1 고정 전하막(24)은 컨포멀(conformal)하게 덮을 수 있다. 제 2 고정 전하막(26)은 금속 산화물(metal oxide) 또는 금속 불화물(metal fluoride)의 단일막 또는 다중막을 포함할 수 있다. 제 2 고정 전하막(26)은, 일 예로, 하프늄 산화막(HfO) 및/또는 알루미늄 산화막(Al2O3)을 포함할 수 있다. 제 2 고정 전하막(26)은 제 1 고정 전하막(24)을 보강하거나 접착막으로써 기능할 수 있다. 제 2 보호막(28)은 PETEOS, 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 탄화질화물(SiCN), 하프늄 산화물(HfO) 및 알루미늄 산화물(Al2O3) 중에 적어도 하나를 포함할 수 있다. 제 2 보호막(28)은 반사 방지막 및/또는 평탄화막 기능을 할 수 있다.A second fixed
화소 영역(AP)에서 제 2 보호막(28) 상에 차광 그리드 패턴(56)이 배치될 수 있다. 차광 그리드 패턴(56)은 화소 분리부(31)와 중첩될 수 있으며, 평면적으로 그물 형태를 이룰 수 있다. 차광 그리드 패턴(56)은, 일 예로, 티타늄(Ti)이나 텅스텐(W)과 같은 금속을 포함할 수 있다. 도시하지는 않았으나, 차광 그리드 패턴(56) 상에 저굴절 패턴이 배치될 수 있다. 상기 저굴절 패턴은 차광 그리드 패턴(56)과 동일한 평면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 저굴절 패턴의 측벽은 차광 그리드 패턴(56)의 측벽과 정렬될 수 있다. 상기 저굴절 패턴은 유기 물질을 포함할 수 있다. 상기 저굴절 패턴은 후술되는 컬러 필터들(CF1, CF2)보다 작은 굴절률을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 저굴절 패턴은 약 1.3 이하의 굴절률을 가질 수 있다. 차광 그리드 패턴(56)과 상기 저굴절 패턴은 인접하는 단위 화소들(UP) 간의 크로스 토크를 방지할 수 있다. 도 3에서는 차광 그리드 패턴(56)이 화소 영역(AP) 상에만 제공되는 것을 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예들에 따르면, 차광 그리드 패턴(56)의 일부는 광학 블랙 영역(OB) 상에 위치할 수 있다. 이때, 차광 그리드 패턴(56)은 제 1 리세스(RS1) 내로 연장되지 않을 수 있다. 이하, 도 3의 실시예를 기준으로 계속 설명하도록 한다.A light
화소 영역(AP)에서 차광 그리드 패턴(56) 사이에 컬러 필터들(CF1, CF2)이 배치될 수 있다. 컬러 필터들(CF1, CF2)은 각각 청색, 녹색, 적색 중 하나의 색을 가질 수 있다. 컬러 필터들(CF1, CF2)은 Bayer 패턴, 2x2 형태의 Tetra 패턴, 또는 3x3의 Nona 패턴 형태로 배치될 수 있다. 이와는 다르게, 컬러 필터들(CF1, CF2)은 시안(cyan), 마젠타(magenta) 또는 황색(yellow) 등과 같은 다른 컬러를 포함할 수도 있다. 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상부면은 차광 그리드 패턴(56)의 상부면보다 높은 레벨에 위치할 수 있다. 일 예로, 서로 인접한 컬러 필터들(CF1, CF2)은 그들 사이의 차광 그리드 패턴(56) 상에서 서로 접할 수 있다. 이와는 다르게, 도 5에 도시된 바와 같이, 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상기 상부면은 차광 그리드 패턴(56)의 상기 상부면과 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 즉, 컬러 필터들(CF1, CF2)은 차광 그리드 패턴(56)에 의해 정의되는 영역 내에만 제공될 수 있다. 이하 도 3의 실시예를 기준으로 계속 설명하도록 한다.Color filters CF1 and CF2 may be disposed between the light
화소 영역(AP)에서 컬러 필터들(CF1, CF2) 상에는 마이크로 렌즈 어레이층(ML)이 배치될 수 있다. 마이크로 렌즈 어레이층(ML)은 단위 화소들(UP)과 각각 중첩되는 볼록한 렌즈부들을 포함할 수 있다.A micro lens array layer ML may be disposed on the color filters CF1 and CF2 in the pixel area AP. The micro lens array layer ML may include convex lens parts overlapping each of the unit pixels UP.
광학 블랙 영역(OB)에서 기판(10) 상에 제 1 연결 구조체(120), 연결 콘택(80), 및 광학 블랙 패턴들(OBP1, OBP2)이 제공될 수 있다.The
제 1 연결 구조체(120)는 후술되는 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 상부 배선층(41)의 제 1 배선들(43) 및/또는 하부 배선층(45)의 제 2 배선들(47)을 연결하는 비아 플러그(via plug)일 수 있다. 제 1 연결 구조체(120)는 광학 블랙 영역(OB)에서 기판(10)에 형성된 제 1 트렌치(TR1) 내를 채울 수 있다. 제 1 트렌치(TR1)는 평면적 관점에서 제 1 리세스(RS1)의 내측에 형성될 수 있다. 즉, 제 1 트렌치(TR1)는 제 1 리세스(RS1)의 바닥면으로부터 기판(10) 내부로 연장될 수 있다. 이때, 제 1 트렌치(TR1)는 제 1 리세스(RS1) 내측에서 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)을 관통하여 기판(10) 내부로 연장될 수 있다. 제 1 트렌치(TR1)은 기판(10) 및 상부 배선층(41)을 관통하여 일부 제 1 배선들(43)의 상부면 및/또는 측면을 노출할 수 있다. 제 1 트렌치(TR1)의 일부는 상기 일부 제 1 배선들(43)의 일측에서 기판(10), 상부 배선층(41) 및 하부 배선층(45)을 관통하여 일부 제 2 배선(47)의 상부면을 노출할 수 있다. 제 1 연결 구조체(120)는 제 1 도전 패턴(121), 제 1 절연 패턴(123), 및 제 1 캡핑 패턴(125)을 포함할 수 있다.The
제 1 도전 패턴(121)은 제 1 트렌치(TR1)의 내벽을 컨포멀(conformal)하게 덮을 수 있다. 제 1 도전 패턴(121)은 기판(10) 및 상부 배선층(41)을 관통하여 기판(10) 및 배선층(40)을 연결할 수 있다. 제 1 도전 패턴(121)은 상부 배선층(41) 및 하부 배선층(45) 내의 배선들과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 제 1 도전 패턴(121)은 제 1 트렌치(TR1)에 의해 노출되는 상기 일부 제 1 배선들(43) 및 상기 일부 제 2 배선들(47)과 접할 수 있다. 이에 따라, 제 1 도전 패턴(121)는 배선층(40) 내의 배선들(43, 47)과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 1 도전 패턴(121)은, 일 예로, 텅스텐(W)과 같은 금속 물질을 포함할 수 있다.The first
제 1 절연 패턴(123)이 제 1 트렌치(TR1)의 나머지 부분을 채울 수 있다. 제 1 절연 패턴(123)은 기판(10) 및 배선층(40)을 전부 또는 일부 관통할 수 있다. 제 1 절연 패턴(123)의 상부면 상에 제 1 캡핑 패턴(125)이 제공될 수 있다. 제 1 캡핑 패턴(125)이 제 1 절연 패턴(123) 상에 제공될 수 있다.The first
연결 콘택(80)은 광학 블랙 영역(OB)에서 기판(10)에 형성된 제 2 트렌치(TR2) 내를 채울 수 있다. 제 2 트렌치(TR2)는 평면적 관점에서 제 1 리세스(RS1)의 내측에 형성될 수 있다. 즉, 제 2 트렌치(TR2)는 제 1 리세스(RS1)의 바닥면으로부터 기판(10) 내부로 연장될 수 있다. 제 2 트렌치(TR2)는 제 1 트렌치(TR1)와 수평으로 이격될 수 있다. 제 2 트렌치(TR2)는 광학 블랙 영역(OB)의 화소 분리부(31) 상에 형성될 수 있다. 이때, 제 2 트렌치(TR2)는 제 1 리세스(RS1) 내측에서 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)을 관통할 수 있다. 제 2 트렌치(TR2)는 기판(10)을 관통하여 화소 분리부(31)의 분리 도전 패턴(33)을 노출할 수 있다.The
연결 콘택(80)은 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26), 제 2 보호막(28) 및 기판(10)의 일부를 관통하여 화소 분리부(31)의 분리 도전 패턴(33)과 접할 수 있다. 연결 콘택(80)은 제 2 트렌치(TR2)의 내부 측벽과 바닥면을 컨포멀(conformal)하게 덮는 제 1 콘택 패턴(82) 및 제 1 콘택 패턴(82) 상에서 제 2 트렌치(TR2)를 채우는 제 2 콘택 패턴(84)을 포함할 수 있다. 제 1 콘택 패턴(82)은, 일 예로, 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 제 2 콘택 패턴(84)은, 일 예로, 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.The
광학 블랙 영역(OB)에서 제 2 보호막(28) 상에 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)이 제공될 수 있다. 보다 상세하게는, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)은 제 1 리세스(RS1) 내에서 제 2 보호막(28)을 컨포멀(conformal)하게 덮을 수 있다. 예를 들어, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)은 제 2 보호막(28) 상에서 제 1 리세스(RS1)의 바닥면 및 내측벽을 따라서 연장될 수 있다. 제 1 연결 구조체(120) 및 연결 콘택(80)이 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)을 관통하도록 제공됨에 따라, 제 1 리세스(RS1)의 바닥면 상에서 제 1 연결 구조체(120)의 제 1 도전 패턴(121) 및 연결 콘택(80)의 제 1 콘택 패턴(82)은 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 연결될 수 있다. 즉, 연결 콘택(80)은 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1) 및 제 1 연결 구조체(120)를 통해 배선층(40)에 연결될 수 있다. 이때, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1), 제 1 도전 패턴(121) 및 제 1 콘택 패턴(82)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 일체를 이룰 수 있다. 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1), 제 1 도전 패턴(121) 및 제 1 콘택 패턴(82)은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다. 다르게 설명하자면, 제 1 연결 구조체(120)의 제 1 도전 패턴(121) 및 연결 콘택(80)의 제 1 콘택 패턴(82)이 제 2 보호막(28) 상에서 제 1 리세스(RS1)의 상기 바닥면 및 상기 내측벽을 따라서 연장될 수 있으며, 제 1 리세스(RS1)의 상기 바닥면 상에서 서로 연결될 수 있다. 이때, 제 1 리세스(RS1)의 상기 바닥면 및 상기 내측벽 상에 위치하는 제 1 도전 패턴(121)의 일부 및 제 1 콘택 패턴(82)의 일부가 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)으로 정의될 수 있다. 또한, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)은 컬러 필터들(CF1, CF2) 및 후술되는 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 일 예로, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1), 제 1 도전 패턴(121) 및 제 1 콘택 패턴(82)은 텅스텐(W)을 포함할 수 있다.A first optical black pattern OBP1 may be provided on the
광학 블랙 영역(OB)에서 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)은 빛을 차단하는 역할을 할 수 있다. 빛이 차단된 광학 블랙 영역(OB)에서 감지되는 전하량을 기준 전하량으로 정할 수 있다. 즉, 단위 화소들(UP)로부터 감지되는 단위 화소 전하량들을 상기 기준 전하량과 비교하여 상기 단위 화소 전하량들과 상기 기준 전하량의 차이값들을 계산하여 각 단위 화소(UP)로부터 감지되는 전기적 신호 크기를 산출할 수 있다.In the optical black area OB, the first optical black pattern OBP1 may serve to block light. The amount of charge detected in the optical black area OB where light is blocked may be determined as the reference charge amount. That is, the unit pixel charge amount sensed from the unit pixels UP is compared with the reference charge amount, and differences between the unit pixel charge amount and the reference charge amount are calculated to calculate the electrical signal magnitude sensed from each unit pixel UP. can do.
광학 블랙 영역(OB)에서 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1) 상에 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)이 배치될 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 중첩될 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 제 1 리세스(RS1)의 잔부를 채울 수 있다. 이에 따라, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)은 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 하부면 및 측면을 덮을 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상부면은 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상부면과 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상기 상부면은 실질적으로 평탄할 수 있다. 즉, 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상기 상부면은 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상기 상부면은 동일한 일 평면 상에 위치할 수 있다. 다른 실시예들에 따르면, 도 5에서와 같이, 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상부면이 차광 그리드 패턴(56)의 상부면과 동일한 레벨에 제공되는 경우, 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상부면 또한 차광 그리드 패턴(56)의 상기 상부면과 동일한 레벨에 위치할 수 있다.A second optical black pattern OBP2 may be disposed on the first optical black pattern OBP1 in the optical black area OB. The second optical black pattern OBP2 may overlap the first optical black pattern OBP1. The second optical black pattern OBP2 may fill the remainder of the first recess RS1. Accordingly, the first optical black pattern OBP1 may cover the lower and side surfaces of the second optical black pattern OBP2. The upper surface of the second optical black pattern OBP2 may be located at the same level as the upper surfaces of the color filters CF1 and CF2. The upper surface of the second optical black pattern OBP2 may be substantially flat. That is, the upper surface of the second optical black pattern OBP2 and the upper surfaces of the color filters CF1 and CF2 may be positioned on the same plane. According to other embodiments, as shown in FIG. 5 , when the top surfaces of the color filters CF1 and CF2 are provided at the same level as the top surface of the light
컬러 필터들(CF1, CF2)의 상부면의 위치에 따라, 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상기 상부면은 제 2 보호막(28)의 최상부면과 동일하거나 또는 높은 레벨에 위치할 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상기 상부면이 제 2 보호막(28)의 상기 최상부면보다 높은 레벨에 위치하는 경우, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)은 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 측면의 하부 일부만 덮을 수 있다. 또는, 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상기 상부면이 제 2 보호막(28)의 상기 최상부면과 동일한 레벨에 위치하는 경우, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)은 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 측면 전체를 덮을 수 있다. 즉, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)의 최상단은 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상기 상부면과 동일한 레벨에 위치하거나 더 낮은 레벨에 위치할 수 있다.According to positions of the top surfaces of the color filters CF1 and CF2 , the top surface of the second optical black pattern OBP2 may be positioned at the same level as or higher than the top surface of the
제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 컬러 필터들(CF1, CF2) 중 어느 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 청색일 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 청색 안료를 포함하는 포토레지스트(photo resist) 패턴일 수 있다. 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 동일하게, 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)도 빛을 차단하는 역할을 한다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1) 만으로 부족할 수 있는 차광 기능을 보충할 수 있다.The second optical black pattern OBP2 may include the same material as any one of the color filters CF1 and CF2. For example, the second optical black pattern OBP2 may be blue. The second optical black pattern OBP2 may be a photo resist pattern including a blue pigment. Like the first optical black pattern OBP1, the second optical black pattern OBP2 also serves to block light. The second optical black pattern OBP2 may supplement a light blocking function that may be lacking only in the first optical black pattern OBP1.
본 발명의 실시예들에 따르면, 화소 영역(AP)의 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상부면과 광학 블랙 영역(OB)의 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상부면이 동일한 평면 상에 제공될 수 있다. 이에 따라, 화소 영역(AP)과 광학 블랙 영역(OB)의 경계 부근에서 컬러 필터들(CF1, CF2) 및 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2) 사이의 단차가 없을 수 있으며, 이미지 센서의 상단이 화소 영역(AP)과 광학 블랙 영역(OB) 상에서 실질적으로 평탄할 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 구조적 안정성이 향상될 수 있다. 또한, 화소 영역(AP)과 광학 블랙 영역(OB)의 경계 부근에서 컬러 필터들(CF1, CF2) 및 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2) 사이의 단차가 없기 때문에, 컬러 필터들(CF1, CF2) 및 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)을 형성한 이후 공정에서의 공정이 보다 용이할 수 있다. 이에 대해서는 이미지 센서의 제조 방법과 함께 보다 상세히 설명하도록 한다.According to example embodiments, the top surfaces of the color filters CF1 and CF2 of the pixel area AP and the top surface of the second optical black pattern OBP2 of the optical black area OB are on the same plane. can be provided. Accordingly, there may be no step between the color filters CF1 and CF2 and the second optical black pattern OBP2 near the boundary between the pixel area AP and the optical black area OB, and the top of the image sensor is the pixel area. Area AP and optical black area OB may be substantially flat. Accordingly, structural stability of the image sensor may be improved. In addition, since there is no step between the color filters CF1 and CF2 and the second optical black pattern OBP2 near the boundary between the pixel area AP and the optical black area OB, the color filters CF1 and CF2 A process after forming the second optical black pattern OBP2 may be easier. This will be described in more detail along with a manufacturing method of the image sensor.
도 3을 계속 참조하여, 도시하지는 않았으나, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2) 사이에는 패시베이션막(passivation layer)이 개재될 수 있다.Still referring to FIG. 3 , although not shown, a passivation layer may be interposed between the first optical black pattern OBP1 and the second optical black pattern OBP2 .
패드 영역(PR)에서 기판(10) 상에 제 2 연결 구조체(130) 및 도전 패드(90)가 제공될 수 있다.A
제 2 연결 구조체(130)는 도전 패드(90)와 하부 배선층(45)의 제 2 배선들(47)을 연결하는 비아 플러그일 수 있다. 제 2 연결 구조체(130)는 패드 영역(PR)에서 기판(10)에 형성된 제 3 트렌치(TR3) 내를 채울 수 있다. 패드 영역(PR)는 기판(10)의 제 2 면(10b)으로부터 기판(10) 내부로 연장될 수 있다. 이때, 제 3 트렌치(TR3)는 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)을 관통할 수 있다. 제 3 트렌치(TR3)은 기판(10), 상부 배선층(41) 및 하부 배선층(45)을 관통하여 일부 제 2 배선(47)의 상부면을 노출할 수 있다. 제 2 연결 구조체(130)는 제 2 도전 패턴(131), 제 2 절연 패턴(133), 및 제 2 캡핑 패턴(135)을 포함할 수 있다.The
제 2 도전 패턴(131)은 제 3 트렌치(TR3)의 내벽을 컨포멀(conformal)하게 덮을 수 있다. 제 2 도전 패턴(131)은 기판(10) 및 상부 배선층(41)을 관통하여 기판(10) 및 배선층(40)을 연결할 수 있다. 제 2 도전 패턴(131)은 상부 배선층(41) 및 하부 배선층(45) 내의 배선들과 접촉할 수 있다. 예를 들어, 제 2 도전 패턴(131)은 제 3 트렌치(TR3)에 의해 노출되는 상기 일부 제 2 배선들(47)과 접할 수 있다. 이에 따라, 제 2 도전 패턴(131)는 배선층(40) 내의 배선들과 전기적으로 연결될 수 있다. 제 2 도전 패턴(131)은, 일 예로, 텅스텐(W)과 같은 금속 물질을 포함할 수 있다.The second
제 2 절연 패턴(133)이 제 3 트렌치(TR3)의 나머지 부분을 채울 수 있다. 제 2 절연 패턴(133)은 기판(10) 및 배선층(40)을 전부 또는 일부 관통할 수 있다. 제 2 절연 패턴(133)의 상부면 상에 제 2 캡핑 패턴(135)이 제공될 수 있다. 제 2 캡핑 패턴(135)이 제 2 절연 패턴(133) 상에 제공될 수 있다.The second
패드 영역(PR)에서 제 2 보호막(28) 상에 도전 패드(90)가 제공될 수 있다. 보다 상세하게는, 도전 패드(90)는 제 2 보호막(28) 상에서 제 2 리세스(RS2) 내를 채울 수 있다. 도전 패드(90)의 하부면은 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)의 하부면과 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 여기서, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)의 상기 하부면은 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)의 하방을 바라보는 면들 중 제 1 리세스(RS1)의 바닥면 상에 위치하는 면을 의미하며, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 연결되는 제 1 도전 패턴(121) 및 제 1 콘택 패턴(82)의 하부면들과는 무관한다. 다른 실시예들에 따르면, 도 4에 도시된 바와 같이, 제 2 리세스(RS2)의 바닥면이 제 1 리세스(RS1)의 바닥면보다 낮게 제공되는 경우, 도전 패드(90)의 상기 하부면은 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)의 하부면보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도전 패드(90)의 저항에 따라 제 2 리세스(RS2)의 깊이는 다양하게 제공될 수 있다. 이하, 도 3의 실시예를 기준으로 계속 설명하도록 한다.A
도전 패드(90)는 제 2 리세스(RS2)의 내부 측벽과 바닥면을 컨포멀(conformal)하게 덮는 제 1 패드 패턴(92) 및 제 1 패드 패턴(92) 상에서 제 2 리세스(RS2)를 채우는 제 2 패드 패턴(94)을 포함할 수 있다. 제 1 패드 패턴(92)은, 일 예로, 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 제 2 패드 패턴(94)은, 일 예로, 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다.The
도전 패드(90)는 제 2 연결 구조체(130)와 전기적으로 연결될 수 있다. 보다 상세하게는, 도전 패드(90)의 제 1 패드 패턴(92) 및 제 2 연결 구조체(130)의 제 2 도전 패턴(131)은 기판(10)의 제 2 면(10b) 상으로 연장될 수 있으며, 제 2 면(10b) 상에서 서로 연결될 수 있다. 이때, 제 1 패드 패턴(92) 및 제 2 도전 패턴(131)은 서로 동일한 물질을 포함할 수 있으며, 일체를 이룰 수 있다. 제 1 패드 패턴(92) 및 제 2 도전 패턴(131)은 서로 동일한 두께를 가질 수 있다.The
도전 패드(90)의 제 1 패드 패턴(92)은 다른 영역으로 연장되어, 전기적 연결을 형성할 수 있다. 일 예로, 도전 패드(90)의 제 1 패드 패턴(92)이 광학 블랙 영역(OB)으로 연장되고, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)이 패드 영역(PR)으로 연장되어, 서로 연결될 수 있다.The
다른 실시예들에 따르면, 도 6에 도시된 바와 같이, 제 1 연결 구조체(120)가 제공되지 않을 수 있다. 이 경우, 도전 패드(90)는 제 2 연결 구조체(130)를 통해 하부 배선층(45)에 연결될 수 있으며, 광학 블랙 영역(OB) 상으로 연장되는 제 1 패드 패턴(92) 및 제 1 패드 패턴(92)과 연결되는 연결 콘택(80)을 통해 상부 배선층(41)에 연결될 수 있다. 이하, 도 3의 실시예를 기준으로 계속 설명하도록 한다.According to other embodiments, as shown in FIG. 6 , the
마이크로 렌즈 어레이층(ML)과 제 2 보호막(28) 사이에 평탄화 패턴(70)이 배치될 수 있다. 컬러 필터들(CF1, CF2)은 평탄화 패턴(70)과 마이크로 렌즈 어레이층(ML) 사이에 위치할 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 평탄화 패턴(70)과 제 2 보호막(28) 사이에 위치할 수 있다. 즉, 평탄화 패턴(70)은 제 2 보호막(28) 상에서 컬러 필터들(CF1, CF2) 및 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)을 덮을 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상부면의 높이는 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상부면의 높이들과 같을 수 있다. 이에 따라, 평탄화 패턴(70)의 상부면은 화소 영역(AP) 및 광학 블랙 영역(OB)에서 평탄(flat)할 수 있다. 평탄화 패턴(70)은 패드 영역(PR) 상에서 도전 패드(90)를 노출시키는 오프닝을 가질 수 있다. 평탄화 패턴(70)은 마이크로 렌즈 어레이층(ML)과 동일/유사한 투명한 포토레지스트 물질 또는 투명한 열경화성 수지로 형성될 수 있다. 다른 실시예들에서, 평탄화 패턴(70)은 필요에 따라 제공되지 않을 수 있다.A
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도들이다. 도 7 및 도 8에서는 설명의 편의를 위하여 패드 영역(PR)의 구성은 생략하여 도시하였다. 이하의 실시예들에서, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 구성 요소들은 동일한 참조 부호들을 사용하며, 설명의 편의를 위하여 이에 대한 설명들은 생략되거나 간략히 설명한다. 즉, 도 1 내지 도 6의 실시예들과 아래의 실시예들 간의 차이점들을 중심으로 설명한다.7 and 8 are cross-sectional views illustrating image sensors according to example embodiments. In FIGS. 7 and 8 , the configuration of the pad region PR is omitted for convenience of description. In the following embodiments, components described with reference to FIGS. 1 to 6 use the same reference numerals, and descriptions thereof are omitted or briefly described for convenience of description. That is, differences between the embodiments of FIGS. 1 to 6 and the following embodiments will be mainly described.
도 7을 참조하여, 기판(10)의 제 2 면(10b)에 제 1 리세스(RS1)가 제공될 수 있다. 제 1 리세스(RS1)는 광학 블랙 영역(OB) 상에 위치할 수 있다. 제 1 리세스(RS1)는 기판(10)의 제 2 면(10b)으로부터 기판(10)의 제 1 면(10a)을 향하도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7 , a first recess RS1 may be provided on the
기판(10)의 제 2 면(10b) 상에 제 1 고정 전하막(24)이 배치될 수 있다. 제 2 면(10b)은 제 1 고정 전하막(24)과 접할 수 있다. 제 1 고정 전하막(24)은 화소 영역(AP) 상에서 기판(10)의 제 2 면(10b)을 덮을 수 있고, 광학 블랙 영역(OB) 상에서 기판(10)의 제 2 면(10b)을 덮고 제 1 리세스(RS1) 내측면을 컨포멀(conformal)하게 덮을 수 있다. 제 1 고정 전하막(24) 상에는 제 2 고정 전하막(26)과 제 2 보호막(28)이 차례로 적층될 수 있다. 제 2 고정 전하막(26)과 제 2 보호막(28)은 화소 영역(AP), 광학 블랙 영역(OB) 상에서 제 1 고정 전하막(24)은 컨포멀(conformal)하게 덮을 수 있다.A first fixed
화소 영역(AP)에서 제 2 보호막(28) 상에 차광 그리드 패턴(56)이 배치될 수 있다. 차광 그리드 패턴(56)은 화소 분리부(31)와 중첩될 수 있으며, 평면적으로 그물 형태를 이룰 수 있다. 화소 영역(AP)에서 차광 그리드 패턴(56) 사이에 컬러 필터들(CF1, CF2)이 배치될 수 있다.A light
광학 블랙 영역(OB)에서 기판(10) 상에 제 1 연결 구조체(120), 연결 콘택(80), 및 광학 블랙 패턴들(OBP1, OBP2)이 제공될 수 있다.The
제 1 연결 구조체(120)는 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 상부 배선층(41)의 제 1 배선들(43) 및/또는 하부 배선층(45)의 제 2 배선들(47)을 연결하는 비아 플러그(via plug)일 수 있다. 제 1 연결 구조체(120)는 광학 블랙 영역(OB)에서 기판(10)에 형성된 제 1 트렌치(TR1) 내를 채울 수 있다. 제 1 트렌치(TR1)는 제 1 리세스(RS1) 내측에서 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)을 관통하여 기판(10) 내부로 연장될 수 있다. 제 1 연결 구조체(120)는 제 1 도전 패턴(121), 제 1 절연 패턴(123), 및 제 1 캡핑 패턴(125)을 포함할 수 있다.The
연결 콘택(80)은 광학 블랙 영역(OB)에서 기판(10)에 형성된 제 2 트렌치(TR2) 내를 채울 수 있다. 제 2 트렌치(TR2)는 제 1 리세스(RS1) 내측에서 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)을 관통할 수 있다. 제 2 트렌치(TR2)는 제 1 트렌치(TR1)와 수평으로 이격될 수 있다. 연결 콘택(80)은 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26), 제 2 보호막(28) 및 기판(10)의 일부를 관통하여 화소 분리부(31)의 분리 도전 패턴(33)과 접할 수 있다. 연결 콘택(80)은 제 1 콘택 패턴(82) 및 제 2 콘택 패턴(84)을 포함할 수 있다.The
광학 블랙 영역(OB)에서 제 2 보호막(28) 상에 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)이 제공될 수 있다. 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)은 제 1 리세스(RS1) 내에서 제 2 보호막(28)을 컨포멀(conformal)하게 덮을 수 있다. 제 1 리세스(RS1)의 바닥면 상에서 제 1 연결 구조체(120)의 제 1 도전 패턴(121) 및 연결 콘택(80)의 제 1 콘택 패턴(82)은 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 연결될 수 있다. 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)은 컬러 필터들(CF1, CF2) 및 후술되는 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)과 다른 물질을 포함할 수 있다.A first optical black pattern OBP1 may be provided on the
광학 블랙 영역(OB)에서 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1) 상에 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)이 배치될 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 중첩될 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 제 1 리세스(RS1)의 잔부를 채울 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상부면은 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상부면과 동일한 레벨에 위치할 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상기 상부면은 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상기 상부면은 동일한 일 평면 상에 위치할 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)은 컬러 필터들(CF1, CF2) 중 어느 하나와 동일한 물질을 포함할 수 있다.A second optical black pattern OBP2 may be disposed on the first optical black pattern OBP1 in the optical black area OB. The second optical black pattern OBP2 may overlap the first optical black pattern OBP1. The second optical black pattern OBP2 may fill the remainder of the first recess RS1. The upper surface of the second optical black pattern OBP2 may be located at the same level as the upper surfaces of the color filters CF1 and CF2. The upper surface of the second optical black pattern OBP2 and the upper surfaces of the color filters CF1 and CF2 may be positioned on the same plane. The second optical black pattern OBP2 may include the same material as any one of the color filters CF1 and CF2.
제 2 보호막(28) 상에 평탄화 패턴(70)이 배치될 수 있다. 평탄화 패턴(70)은 제 2 보호막(28) 상에서 컬러 필터들(CF1, CF2) 및 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)을 덮을 수 있다. 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상부면의 높이는 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상부면의 높이들과 같을 수 있다. 이에 따라, 평탄화 패턴(70)의 상부면은 화소 영역(AP) 및 광학 블랙 영역(OB)에서 평탄(flat)할 수 있다. 평탄화 패턴(70)은 실리콘 산화물(SiO), 실란올계 유리(siloxane-based spin on glass: SOG) 등과 같이 후술되는 색분리 렌즈 어레이층(60)의 제 1 나노 포스트들(66)의 굴절률보다 낮은 굴절률을 가지면서 가시광 대역에서 흡수율이 낮은 유전체 재료로 이루어질 수 있다.A
평탄화 패턴(70) 상에 색분리 렌즈 어레이층(60)이 제공될 수 있다. 색분리 렌즈 어레이층(60)은 제 3 보호막(62), 제 1 유전체층(64) 및 제 1 나노 포스트들(66)을 가질 수 있다.A color separation
제 3 보호막(62)은 평탄화 패턴(70)을 덮을 수 있다. 제 3 보호막(62)의 상부면은 평탄(flat)할 수 있다. 제 3 보호막(62)은 알루미늄 산화물(Al2O3)을 포함할 수 있다.The
화소 영역(AP)에서 제 3 보호막(62) 상에 제 1 나노 포스트들(66)이 배치될 수 있다. 제 1 나노 포스트들(66)은 광학 블랙 영역(OB)에 제공되지 않을 수 있다. 제 1 나노 포스트들(66)은 제 3 보호막(62) 상에서 소정의 규칙으로 배열될 수 있다. 여기서, 규칙(rule)은 제 1 나노 포스트들(66)의 형상, 크기(일 예로, 폭, 높이 등), 간격, 배열 형태 등의 파라미터에 적용되는 것으로, 입사광에 대해 색분리 렌즈 어레이층(60)이 구현하고자 하는 타깃 위상 분포에 따라 정해질 수 있다. 상기 타깃 위상 분포는 상기 입사광의 파장을 분리하여 집광하고자 하는 타깃 영역을 고려하여 정해질 수 있다. 상기 타깃 위상 분포는 상기 입사광이 색분리 렌즈 어레이층(60)을 통과한 직후의 위치, 예를 들어 색분리 렌즈 어레이층(60)의 하부 표면 또는 제 3 보호막(62)의 상부 표면에서의 위상 분포를 의미한다.First nano-
색분리 렌즈 어레이층(60)은 컬러 필터들(CF1, CF2) 상에 각각 위치하는 영역들을 가질 수 있다. 일 예로, 색분리 렌즈 어레이층(60)의 상기 영역들은 컬러 필터들(CF1, CF2)과 일대일로 대응될 수 있다. 상기 영역들 각각은 하나 또는 복수의 제 1 나노 포스트들(66)을 포함할 수 있다. 도 7에서는 상기 영역들과 중첩되는 제 1 나노 포스트들(66)이 3개인 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 제 1 나노 포스트들(66)이 도 7에서와 같이 상기 영역들 사이의 경계에 배치될 수도 있고, 또는 도시된 바와는 다르게 제 1 나노 포스트들(66)이 상기 영역들 내에 전체적으로 위치할 수 있다.The color separation
제 1 나노 포스트들(66)은 상기 입사광에 포함된 서로 다른 파장의 광을 서로 다른 방향으로 분기하여 집광하는 위상 분포를 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 입사광에 포함된 제 1 파장의 광은 제 1 위상분포를 갖고 제2 파장의 광은 제 2 위상분포를 갖는 타깃 위상 분포를 형성하도록, 상기 영역들에 분포되는 제 1 나노 포스트들(66)들의 형상, 크기, 배열 등이 정해질 수 있다. 이러한 상기 타깃 위상 분포에 따라 제 1 나노 포스트들(66)의 어레이와 소정의 이격 거리에 있는 타깃 위치(일 예로, 컬러 필터(CF1, CF2) 또는 광전 변환부(13) 등)에 각각 상기 제 1 파장의 광과 상기 제 2 파장의 광이 집광될 수 있다. 제 1 나노 포스트들(66)에 의해 분기된 광들의 파장은 상기 광들이 집광되는 컬러 필터들(CF1, CF2)의 대상 파장에 해당할 수 있다. 제 1 나노 포스트들(66)이 상기 영역들에 배치되는 규칙은 서로 다를 수 있다. 제 1 나노 포스트들(66)은 분기 대상인 파장 대역보다 작은 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 입사광이 가시광일 경우, 제 1 나노 포스트들(66)의 크기(일 예로, 폭 또는 높이 등)은 400nm보다 작을 수 있다.The first nano-
제 1 나노 포스트들(66)은 제 3 보호막(62) 또는 제 1 유전체층(64)의 굴절률에 비하여 높은 굴절률을 갖는 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 제 1 나노 포스트들(66)는 c-Si, p-Si, a-Si 및 Ⅲ-Ⅴ 화합물 반도체(GaP, GaN, GaAs 등), SiC, TiO2, SiN 및/또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다. 제 3 보호막(62) 또는 제 1 유전체층(64)의 굴절률과 상이한 굴절률을 갖는 제 1 나노 포스트들(66)는 지나가는 광의 위상을 변화시킬 수 있다.The first nano-
본 발명의 실시예들에 따르면, 화소 영역(AP)의 컬러 필터들(CF1, CF2)의 상부면과 광학 블랙 영역(OB)의 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상부면이 동일한 평면 상에 제공되며, 화소 영역(AP)과 광학 블랙 영역(OB)의 경계 부근에서 컬러 필터들(CF1, CF2) 및 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2) 사이의 단차가 없을 수 있다. 따라서, 평탄화 패턴(70)이 보다 평탄하도록 형성될 수 있으며, 평탄화 패턴(70) 상에 형성되는 색분리 렌즈 어레이층(60) 또한 평탄하게 형성될 수 있다. 이에 제 1 나노 포스트들(66)의 배치 또는 배열 규칙을 보다 규칙적으로 형성할 수 있으며, 이미지 센서의 광학적 특성이 향상될 수 있다. 또한, 평탄화 패턴(70) 상에 형성되는 색분리 렌즈 어레이층(60)을 형성하기 보다 용이할 수 있다.According to example embodiments, the top surfaces of the color filters CF1 and CF2 of the pixel area AP and the top surface of the second optical black pattern OBP2 of the optical black area OB are on the same plane. There may be no step difference between the color filters CF1 and CF2 and the second optical black pattern OBP2 near the boundary between the pixel area AP and the optical black area OB. Accordingly, the flattening
도 7을 계속 참조하여, 제 3 보호막(62) 상에 제 1 유전체층(64)이 제공될 수 있다. 제 1 유전체층(64)은 제 3 보호막(62) 상에서 제 1 나노 포스트들(66)을 덮을 수 있다. 제 1 유전체층(64)은 제 1 나노 포스트들(66)보다 낮은 굴절률을 갖는 유전체 재료 물질을 포함할 수 있다. 제 1 유전체층(64)은 제 3 보호막(62) 과 동일한 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제 1 유전체층(64)은 SiO2 또는 공기(air)로 이루어질 수 있다.With continued reference to FIG. 7 , a
도 7에서는 단층의 색분리 렌즈 어레이층(60)을 개시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 색분리 렌즈 어레이층은 적어도 복층의 구성을 가질 수 있다. 도 8을 참조하여, 두개 층의 색분리 렌즈 어레이층(60)을 일 예시로 설명한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 셋 이상의 복층 구성을 갖는 색분리 렌즈 어레이층이 제공될 수 있다.Although the single-layer color separation
도 8을 참조하여, 색분리 렌즈 어레이층(60)은 제 3 보호막(62-1), 제 1 유전체층(64-1), 제 1 나노 포스트들(66-1), 제 4 보호막(62-2), 제 2 유전체층(64-2) 및 제 2 나노 포스트들(66-2)을 가질 수 있다. 제 3 보호막(62-1), 제 1 유전체층(64-1) 및 제 1 나노 포스트들(66-1)은 색분리 렌즈 어레이층(60)의 제 1 층(60-1)을 구성하며, 제 4 보호막(62-2), 제 2 유전체층(64-2) 및 제 2 나노 포스트들(66-2)은 색분리 렌즈 어레이층(60)의 제 2 층(60-2)을 구성할 수 있다.Referring to FIG. 8 , the color separation
평탄화 패턴(70) 상에 색분리 렌즈 어레이층(60)의 제 1 층(60-1)이 제공될 수 있다. 제 3 보호막(62-1)은 평탄화 패턴(70)을 덮을 수 있다. 화소 영역(AP)에서 제 3 보호막(62-1) 상에 제 1 나노 포스트들(66-1)이 배치될 수 있다. 제 3 보호막(62-1) 상에 제 1 유전체층(64-1)이 제공될 수 있다.A first layer 60 - 1 of the color separation
제 1 층(60-1) 상에 색분리 렌즈 어레이층(60)의 제 2 층(60-2)이 제공될 수 있다. 제 4 보호막(62-2)은 제 1 유전체층(64-1)을 덮을 수 있다. 화소 영역(AP)에서 제 4 보호막(62-2) 상에 제 2 나노 포스트들(66-2)이 배치될 수 있다. 제 4 보호막(62-2) 상에 제 2 유전체층(64-2)이 제공될 수 있다.A second layer 60-2 of the color separation
제 3 보호막(62-1) 및 제 4 보호막(62-2)은 도 7을 참조하여 설명한 제 3 보호막(62)과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다.The third passivation layer 62-1 and the fourth passivation layer 62-2 may have structures substantially the same as or similar to those of the
제 1 유전체층(64-1) 및 제 2 유전체층(64-2)은 도 7을 참조하여 설명한 제 1 유전체층(64)과 실질적으로 동일 또는 유사한 구성을 가질 수 있다. 제 1 유전체층(64-1) 및 제 2 유전체층(64-2)은 각각 제 1 나노 포스트들(66-1) 및 제 2 나노 포스트들(66-2)을 둘러쌀 수 있다. 이때, 제 1 나노 포스트들(66-1) 및 제 2 나노 포스트들(66-2)은 각각 제 1 유전체층(64-1)의 상부면 및 제 2 유전체층(64-2)의 상부면으로 노출될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 제 1 유전체층(64-1) 및 제 2 유전체층(64-2)은 각각 제 1 나노 포스트들(66-1) 및 제 2 나노 포스트들(66-2)을 완전히 덮을 수 있다.The first dielectric layer 64-1 and the second dielectric layer 64-2 may have structures substantially the same as or similar to those of the
제 1 나노 포스트들(66-1) 및 제 2 나노 포스트들(66-2)은 도 7을 참조하여 설명한 제 1 나노 포스트들(66)과 유사한 구성을 가질 수 있다. 다만, 제 1 층(60-1)의 제 1 나노 포스트들(66-1) 및 제 2 층(60-2)의 제 2 나노 포스트들(66-2)은 평면적 관점에서 서로 다른 위치를 갖도록 배열될 수 있다. 일 예로, 제 1 나노 포스트들(66-1) 및 제 2 나노 포스트들(66-2)은 수평으로 시프트될 수 있다. 보다 상세하게는, 제 1 나노 포스트들(66-1) 및 제 2 나노 포스트들(66-2)의 시프트 방향은 입사광의 경사 방향에 따를 수 있다. 예를 들어, 이미지 센서에 입사하는 빛이 오른쪽으로부터 왼쪽으로 경사진 경우에, 제 2 나노 포스트들(66-2)은 제 1 나노 포스트들(66-1)에 대해 오른쪽으로 시프트될 수 있다. 반대로, 이미지 센서에 입사하는 빛이 왼쪽으로부터 오른쪽으로 경사진 경우에, 제 2 나노 포스트들(66-2)은 제 1 나노 포스트들(66-1)에 대해 왼쪽으로 시프트될 수 있다.The first nano-posts 66-1 and the second nano-posts 66-2 may have structures similar to those of the first nano-
도시하지는 않았으나, 입사광의 주광선 각도를 고려할 때, 제 2 나노 포스트들(66-2)은 제 1 나노 포스트들(66-1)에 대해 이미지 센서의 중심부 방향을 향해 시프트될 수 있다. 예를 들어, 상기 이미지 센서의 상기 중심부로부터 왼쪽 가장자리로 갈수록 제 2 나노 포스트들(66-2)은 제 1 나노 포스트들(66-1)에 대해 오른쪽으로 더 시프트되며, 상기 이미지 센서의 상기 중심부로부터 오른쪽 가장자리로 갈수록 제 2 나노 포스트들(66-2)은 제 1 나노 포스트들(66-1)에 대해 왼쪽으로 더 시프트될 수 있다.Although not shown, when considering the chief ray angle of incident light, the second nano-posts 66-2 may be shifted toward the center of the image sensor relative to the first nano-posts 66-1. For example, the second nano-posts 66-2 are further shifted to the right with respect to the first nano-posts 66-1 from the center to the left edge of the image sensor, and the center of the image sensor The second nano-posts 66-2 may be further shifted to the left with respect to the first nano-posts 66-1 toward the right edge from .
색분리 렌즈 어레이층(60) 상에 제 5 보호막(68)이 제공될 수 있다. 제 5 보호막(68)은 제 2 유전체층(64-2) 및 제 2 나노 포스트들66-2)을 덮을 수 있다. 제 5 보호막(68)은 실리콘 질화물(SiN)을 포함할 수 있다.A
도 9 내지 도 17는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.9 to 17 are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing an image sensor according to example embodiments.
도 9를 참조하여, 서로 대향하는 제 1 면(10a) 및 제 2 면(10b)을 갖는 기판(10)이 제공될 수 있다. 기판(10)은 화소 영역(AP), 광학 블랙 영역(OB) 및 패드 영역(PR)을 포함할 수 있다. 기판(10)은 반도체 기판을 포함할 수 있다. 기판(10)은 제 1 도전형의 불순물로 도핑될 수 있다.Referring to FIG. 9 , a
기판(10)의 제 1 면(10a) 상에 소자 분리 패턴(17)이 형성될 수 있다. 소자 분리 패턴(17)은 활성 영역들(active region)을 정의할 수 있다.A
도 10을 참조하여, 기판(10)의 제 1 면(10a) 상에 식각 공정을 수행하여, 화소 영역(AP) 및 광학 블랙 영역(OB) 상에 트렌치가 형성될 수 있다. 상기 트렌치의 폭은 기판(10)의 제 1 면(10a)에서 제 2 면(10b)으로 갈수록 점진적으로 감소하도록 형성될 수 있다. 평면적 관점에서, 상기 트렌치는 격자 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 트렌치에 의해 화소 영역(AP)에 복수개의 단위 화소들(UP)이 정의될 수 있다.Referring to FIG. 10 , a trench may be formed on the pixel area AP and the optical black area OB by performing an etching process on the
상기 트렌치를 채우는 화소 분리부(31)가 형성될 수 있다. 화소 분리부(31)는 분리 도전 패턴(33) 및 분리 절연막(35)을 포함할 수 있다. 분리 도전 패턴(33) 및 분리 절연막(35)을 형성하는 것은, 상기 트렌치를 부분적으로 채우는 절연막을 컨포멀(conformal)하게 형성하는 것, 상기 절연막 상에 상기 트렌치를 채우는 도전막을 형성하는 것, 및 기판(10)의 제 1 면(10a)이 노출될 때까지 상기 절연막 및 상기 도전막 상에 평탄화 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 일 예로, 분리 절연막(35)은 실리콘 산화막(SiO), 실리콘 산화질화막(SiON) 또는 실리콘 질화막(SiN)을 포함할 수 있다. 분리 도전 패턴(33)은 n형 또는 p형으로 도핑된 폴리 실리콘을 포함할 수 있다.A
도 11을 참조하여, 기판(10)의 도전형과는 반대되든 도전형의 불순물을 주입하여 화소 영역(AP)의 단위 화소들(UP)에서 각각 기판(10) 속에 광전 변환부들(13)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 11 ,
각각의 상기 활성 영역들에 불순물을 도핑하여, 플로팅 확산 영역(FD)이 형성될 수 있다. 앞서 도 2를 참조하여 설명한 전송 트랜지스터들(TX) 및 로직 트랜지스터들(RX, SX, DX)이 상기 활성 패턴들 상에 형성될 수 있다.A floating diffusion region FD may be formed by doping impurities into each of the active regions. Transfer transistors TX and logic transistors RX, SX, and DX described above with reference to FIG. 2 may be formed on the active patterns.
기판(10) 상에 배선층(40)이 형성될 수 있다. 기판(10)의 제 1 면(10a) 상에 제 1 층간 절연막(42)이 형성될 수 있다. 제 1 층간 절연막(42) 내에 제 1 배선들(43)이 형성될 수 있으며, 제 1 배선들(43)과 연결되는 콘택 플러그(44)가 형성될 수 있다. 제 1 층간 절연막(42) 상에 제 2 층간 절연막(46)이 형성될 수 있다. 제 2 층간 절연막(46) 내에 제 2 배선들(47)이 형성될 수 있다.A
도 12를 참조하여, 기판(10)의 제 2 면(10b) 상에 평탄화 공정을 수행하여, 화소 분리부(31)가 노출될 수 있다. 상기 평탄화 공정은 화학적 기계적 연마(chemical mechanical polishing CMP) 공정을 포함할 수 있다. 상기 평탄화 공정에 의하여 기판(10)의 일부가 제거될 수 있으며, 화소 분리부(31)의 상부면이 노출될 수 있다. 이때, 화소 분리부(31)의 분리 도전 패턴(33)의 상부면 및 분리 절연막(35)의 상부면이 모두 노출될 수 있다.Referring to FIG. 12 , a planarization process may be performed on the
도 13을 참조하여, 기판(10) 상에 제 1 리세스(RS1) 및 제 2 리세스(RS2)가 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 기판(10)의 제 2 면(10b) 상에 마스크 패턴을 형성한 후, 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하는 식각 공정을 수행하여 광학 블랙 영역(OB) 상의 제 1 리세스(RS1) 및 패드 영역(PR) 상의 제 2 리세스(RS2)가 형성될 수 있다. 제 1 리세스(RS1) 및 제 2 리세스(RS2)가 동일한 상기 식각 공정을 통해 형성되는 바, 제 1 리세스(RS1)의 깊이 및 제 2 리세스(RS2)의 깊이는 실질적으로 동일할 수 있다. 이와는 다르게, 제 1 리세스(RS1) 및 제 2 리세스(RS2)는 별도의 공정을 통해 개별로 형성될 수 있다. 이 경우, 제 1 리세스(RS1)의 상기 깊이 및 제 2 리세스(RS2)의 상기 깊이를 서로 다르게 형성할 수 있으며, 일 예로 도 4의 실시예에서와 같이, 제 2 리세스(RS2)의 상기 깊이가 제 1 리세스(RS1)의 상기 깊이보다 깊도록 형성될 수 있다.Referring to FIG. 13 , a first recess RS1 and a second recess RS2 may be formed on the
기판(10)의 제 2 면(10b) 상에 제 1 고정 전하막(24)을 컨포멀(conformal)하게 형성할 수 있다. 제 1 고정 전하막(24) 상에 제 2 고정 전하막(26)을 컨포멀(conformal)하게 형성할 수 있다. 제 2 고정 전하막(26) 상에 제 2 보호막(28)을 컨포멀(conformal)하게 형성할 수 있다. 이때, 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)은 광학 블랙 영역(OB) 상에서 제 1 리세스(RS1)의 바닥면 및 내측벽들을 따라 형성될 수 있고, 패드 영역(PR) 상에서 제 2 리세스(RS2)의 바닥면 및 내측벽들을 따라 형성될 수 있다. 또한, 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)은 화소 영역(AP) 및 광학 블랙 영역(OB) 상에서 화소 분리부(31)를 덮을 수 있다. 제 1 고정 전하막(24)은 하프늄(Hf), 지르코늄(Zr), 알루미늄(Al), 탄탈륨(Ta), 티타늄(Ti), 이트륨(Y) 및 란타노이드(lanthanoid)를 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 금속을 포함하는 금속 산화물(metal oxide) 또는 금속 불화물(metal fluoride)로 형성될 수 있다. 제 2 보호막(28)은 PETEOS, 실리콘 산화물(SiO), 실리콘 질화물(SiN), 실리콘 탄화질화물(SiCN), 하프늄 산화물(HfO) 및 알루미늄 산화물(Al2O3) 중에 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.The first fixed
도 14를 참조하여, 기판(10) 상에 제 1 트렌치(TR1), 제 2 트렌치(TR2) 및 제 3 트렌치(TR3)가 형성될 수 있다. 보다 상세하게는, 기판(10)의 제 2 면(10b) 상에 마스크 패턴을 형성한 후, 기판(10)에 상기 마스크 패턴을 식각 마스크로 이용하는 식각 공정을 수행하여 광학 블랙 영역(OB) 상의 제 1 트렌치(TR1)와 제 2 트렌치(TR2) 및 패드 영역(PR) 상의 제 3 트렌치(TR3)가 형성될 수 있다.Referring to FIG. 14 , a first trench TR1 , a second trench TR2 , and a third trench TR3 may be formed on the
제 1 트렌치(TR1)는 제 1 리세스(RS1)의 바닥면으로부터 기판(10) 내부로 연장되도록 형성될 수 있다. 이때, 제 1 트렌치(TR1)는 제 1 리세스(RS1) 내측에서 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)을 관통할 수 있다. 제 1 트렌치(TR1)은 기판(10) 및 상부 배선층(41)을 관통하여 일부 제 1 배선들(43)의 상부면을 노출할 수 있다. 제 1 트렌치(TR1)의 일부는 상기 일부 제 1 배선들(43)의 일측에서 기판(10), 상부 배선층(41) 및 하부 배선층(45)을 관통하여 일부 제 2 배선(47)의 상부면을 노출할 수 있다.The first trench TR1 may be formed to extend from the bottom surface of the first recess RS1 into the
제 2 트렌치(TR2)는 제 1 리세스(RS1)의 바닥면으로부터 기판(10) 내부로 연장될 수 있다. 제 2 트렌치(TR2)는 광학 블랙 영역(OB)의 화소 분리부(31) 상에 형성될 수 있다. 이때, 제 2 트렌치(TR2)는 제 1 리세스(RS1) 내측에서 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)을 관통할 수 있다. 제 2 트렌치(TR2)는 기판(10)을 관통하여 화소 분리부(31)의 분리 도전 패턴(33)을 노출할 수 있다.The second trench TR2 may extend from the bottom surface of the first recess RS1 into the
제 3 트렌치(TR3)는 기판(10)의 제 2 면(10b)으로부터 기판(10) 내부로 연장되도록 형성될 수 있다. 제 3 트렌치(TR3)는 제 1 고정 전하막(24), 제 2 고정 전하막(26) 및 제 2 보호막(28)을 관통할 수 있다. 제 3 트렌치(TR3)은 기판(10), 상부 배선층(41) 및 하부 배선층(45)을 관통하여 일부 제 2 배선(47)의 상부면을 노출할 수 있다.The third trench TR3 may be formed to extend into the
도 15를 참조하여, 제 2 보호막(28) 상에 제 1 도전막(ML1)을 컨포멀(conformal)하게 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 도전막(ML1)은 화소 영역(AP) 상에서 제 2 보호막(28)을 덮을 수 있고, 광학 블랙 영역(OB) 상에서 제 2 보호막(28)을 덮도록 그리고 제 1 리세스(RS1), 제 1 트렌치(TR1) 및 제 2 트렌치(TR2)의 내측을 따라 형성될 수 있고, 패드 영역(PR) 상에서 제 2 보호막(28)을 덮도록 그리고 제 2 리세스(RS2) 및 제 3 트렌치(TR3)의 내측을 따라 형성될 수 있다. 제 1 도전막(ML1)은, 일 예로, 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 광학 블랙 영역(OB) 상에서 제 1 트렌치(TR1) 내에 위치하는 제 1 도전막(ML1)의 일부는 제 1 도전 패턴(121)을 구성할 수 있고, 제 2 트렌치(TR2) 내에 위치하는 제 1 도전막(ML1)의 일부는 제 1 콘택 패턴(82)을 구성할 수 있으며, 제 1 리세스(RS1) 내에 그리고 기판(10)의 제 2 면(10b) 상에 위치하는 제 1 도전막(ML1)의 일부는 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)을 구성할 수 있다. 패드 영역(PR) 상에서 제 3 트렌치(TR3) 내에 위치하는 제 1 도전막(ML1)의 일부는 제 2 도전 패턴(131)을 구성할 수 있고, 제 2 리세스(RS2) 내에 위치하는 제 1 도전막(ML1)의 일부는 제 1 패드 패턴(92)을 구성할 수 있다.Referring to FIG. 15 , the first conductive layer ML1 may be conformally formed on the
제 2 트렌치(TR2)의 잔부를 도전 물질로 채워 제 2 콘택 패턴(84)이 형성될 수 있고, 제 2 리세스(RS2)의 잔부를 도전 물질로 채워 제 2 패드 패턴(94)이 형성될 수 있다.The
도 16을 참조하여, 기판(10)의 제 2 면(10b) 상에 절연층(미도시)이 형성될 수 있다. 상기 절연층은 제 1 트렌치(TR1)의 잔부 및 제 3 트렌치(TR3)의 잔부를 채울 수 있다. 이후, 상기 절연층에 습식 식각과 같은 식각 공정이 수행될 수 있다. 이에 따라, 상기 절연층은 제 1 트렌치(TR1)의 내부 및 제 3 트렌치(TR3)의 내부에만 잔여할 수 있으며, 제 1 트렌치(TR1) 내의 상기 절연층의 일부는 제 1 절연 패턴(123)을 형성할 수 있고, 제 3 트렌치(TR3) 내의 상기 절연층의 일부는 제 2 절연 패턴(133)을 형성할 수 있다.Referring to FIG. 16 , an insulating layer (not shown) may be formed on the
제 1 절연 패턴(123) 및 제 2 절연 패턴(133) 상에 각각 제 1 캡핑 패턴(125) 및 제 2 캡핑 패턴(135)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 트렌치(TR1)의 잔부에 절연 물질을 채워 제 1 캡핑 패턴(125)이 형성될 수 있고, 제 3 트렌치(TR3)의 잔부에 절연 물질을 채워 제 2 캡핑 패턴(135)이 형성될 수 있다. 이와는 다르게, 후술되는 컬러 필터들(CF1, CF2)의 형성 공정 시, 컬러 필터들(CF1, CF2)을 구성하는 절연 물질들이 제 1 트렌치(TR1) 및 제 3 트렌치(TR3)의 잔부를 채워 제 1 캡핑 패턴(125) 및 제 2 캡핑 패턴(135)이 형성될 수 있다.A
이후, 제 1 도전막(ML1)을 패터닝하여 화소 영역(AP) 상에서 제 1 도전막(ML1)이 제거될 수 있다. 이에 따라, 화소 영역(AP) 상에서 제 2 보호막(28)이 노출될 수 있다.Thereafter, the first conductive layer ML1 may be removed from the pixel area AP by patterning the first conductive layer ML1. Accordingly, the
도 17을 참조하여, 화소 영역(AP)에서 제 2 보호막(28) 상에 제 2 도전막(미도시)을 컨포멀(conformal)하게 형성할 수 있다. 상기 제 2 도전막은, 일 예로, 텅스텐(W)을 포함할 수 있다. 상기 제 2 도전막을 패터닝하여 광전 변환부(13) 상에서 제 2 보호막(28)을 노출하는 차광 그리드 패턴(56)이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시예들에서는 차광 그리드 패턴(56)이 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)과 별도로 형성되는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예들에 따르면, 차광 그리드 패턴(56)은, 도 14의 결과물 상에서, 화소 영역(AP) 상에 위치하는 제 1 도전막(ML1)을 패터닝하여 형성될 수 있다.Referring to FIG. 17 , a second conductive layer (not shown) may be formed conformally on the
포토 리소그라피(photo lithography) 공정을 수회 진행하여 기판(10) 상에 컬러 필터들(CF1, CF2)과 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 제 1 포토 리소그라피 공정을 진행하여 제 1 컬러 필터들(CF1)과 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)을 동시에 형성할 수 있다. 이를 위해 먼저 청색 염료가 함유된 제 1 감광성 열경화성 수지액을 기판(10)의 상기 제 2 면(10b) 상에 코팅할 수 있다. 이때, 광학 블랙 영역(OB) 상에서 제 2 보호막(28) 상에 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)이 형성되고, 화소 영역(AP) 상에서 제 2 보호막(28) 상에 별도의 구성이 형성되지 않을 수 있다. 그러나, 광학 블랙 영역(OB) 상에서 기판(10)에 제 1 리세스(RS1)가 형성되고 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)이 제 1 리세스(RS1) 내에 형성됨에 따라, 제 1 광학 블랙 패턴(OBP1)에 의해 유발되는 화소 영역(AP)과 광학 블랙 영역(OB) 간의 단차가 단차가 발생하지 않거나 최소화될 수 있다. 따라서 상기 제 1 감광성 열경화성 수지액이 균일한 두께로 코팅될 수 있고 줄무늬(Striation) 불량이 발생하지 않거나 최소화될 수 있다. 가열하여 상기 제 1 감광성 열경화성 수지액을 경화하여 제 1 포토레지스트막을 형성할 수 있다. 노광 공정 및 현상 공정을 진행하여 제 1 컬러 필터들(CF1)과 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)을 형성할 수 있다. 이로써 제 1 컬러 필터들(CF1)과 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 형태들이 정확하게 형성될 수 있다. 또한, 화소 영역(AP)과 광학 블랙 영역(OB) 간의 단차가 단차가 발생하지 않거나 최소화됨에 따라, 제 1 컬러 필터들(CF1)의 상부면과 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2)의 상부면이 동일한 레벨에 위치하도록 형성될 수 있으며, 이후 공정에서 제 1 컬러 필터들(CF1)과 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2) 간의 단차에 의해 발생할 수 있는 불량을 방지할 수 있다. 후속으로 동일/유사한 제 2 및 제 3 포토 리소그라피 공정들을 순차적으로 진행하여 제 2 및 제 3 컬러 필터들(CF2)을 각각 형성할 수 있다.A photo lithography process may be performed several times to form the color filters CF1 and CF2 and the second optical black pattern OBP2 on the
도 3을 다시 참조하여, 기판(10) 상에 평탄화 패턴(70)이 형성될 수 있다. 제 1 컬러 필터들(CF1)과 제 2 광학 블랙 패턴(OBP2) 간의 단차가 발생하지 않거나 최소화됨에 따라, 평탄화 패턴(70)의 상부면을 실질적으로 평탄(flat)할 수 있으며, 평탄화 패턴(70)을 얇은 두께로 형성하더라도 평탄화 패턴(70)의 상기 상부면을 평탄하게 형성하기 용이할 수 있다.Referring back to FIG. 3 , a
이후, 평탄화 패턴(70) 상에 마이크로 렌즈 어레이층(ML)이 형성될 수 있다.Thereafter, a micro lens array layer ML may be formed on the
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.
10: 기판
AP: 화소 영역
OB: 광학 블랙 영역
PR: 패드 영역
13: 광전 변환부
17: 소자 분리 패턴
31: 화소 분리부
40: 배선층
56: 차광 그리드 패턴
70: 평탄화 패턴
80: 연결 콘택
90: 도전 패드
120: 제 1 연결 구조체
130: 제 2 연결 구조체
CF1, CF2: 컬러 필터
OBP1: 제 1 광학 블랙 패턴
OBP2: 제 2 광학 블랙 패턴10: substrate
AP: pixel area OB: optical black area
PR: pad area
13: photoelectric conversion unit 17: element separation pattern
31: pixel separation unit 40: wiring layer
56: shading grid pattern 70: flattening pattern
80: connection contact 90: conductive pad
120: first connection structure 130: second connection structure
CF1, CF2: color filter OBP1: first optical black pattern
OBP2: second optical black pattern
Claims (10)
상기 화소 영역에서 상기 기판의 상기 제 2 면 상에 배치되는 컬러 필터들; 및
상기 광학 블랙 영역에서 상기 기판의 상기 제 2 면에 제공되는 제 1 리세스 내에 배치되는 제 1 광학 블랙 패턴;
을 포함하되,
상기 제 1 광학 블랙 패턴은 상기 컬러 필터들 중 어느 하나와 동일한 물질을 포함하고,
상기 컬러 필터들의 상부면 및 상기 제 1 광학 블랙 패턴의 상부면은 동일한 레벨에 제공되는 이미지 센서.
a substrate including a pixel area and an optical black area and having first and second surfaces facing each other;
color filters disposed on the second surface of the substrate in the pixel area; and
a first optical black pattern disposed in a first recess provided on the second surface of the substrate in the optical black region;
Including,
The first optical black pattern includes the same material as any one of the color filters,
Upper surfaces of the color filters and upper surfaces of the first optical black pattern are provided at the same level.
상기 광학 블랙 영역에서 상기 제 1 광학 블랙 패턴과 상기 기판 사이에 개재되는 제 2 광학 블랙 패턴을 더 포함하되,
상기 제 1 리세스 내에서 상기 제 2 광학 블랙 패턴은 상기 제 1 광학 블랙 패턴의 측면들 및 하부면을 덮는 이미지 센서.According to claim 1,
Further comprising a second optical black pattern interposed between the first optical black pattern and the substrate in the optical black region,
The second optical black pattern covers side surfaces and a lower surface of the first optical black pattern in the first recess.
상기 제 2 광학 블랙 패턴은 제 1 광학 블랙 패턴 및 상기 컬러 필터들과는 다른 물질을 포함하는 이미지 센서.According to claim 2,
The second optical black pattern includes a material different from that of the first optical black pattern and the color filters.
상기 기판은 패드 영역을 더 포함하고,
상기 이미지 센서는 상기 패드 영역에서 상기 기판의 상기 제 2 면에 제공되는 제 2 리세스 내에 배치되는 도전 패드를 더 포함하는 이미지 센서.According to claim 1,
The substrate further includes a pad region,
The image sensor further comprises a conductive pad disposed in a second recess provided on the second surface of the substrate in the pad area.
상기 광학 블랙 영역에서 상기 제 1 광학 블랙 패턴과 상기 기판 사이에 개재되는 제 2 광학 블랙 패턴을 더 포함하되,
상기 제 2 광학 블랙 패턴은 상기 패드 영역 상으로 연장되되, 상기 제 2 리세스 내에서 상기 제 2 광학 블랙 패턴은 상기 도전 패드의 측면들 및 하부면을 덮는 이미지 센서.
According to claim 4,
Further comprising a second optical black pattern interposed between the first optical black pattern and the substrate in the optical black region,
The second optical black pattern extends over the pad area, and covers side surfaces and lower surfaces of the conductive pad within the second recess.
상기 광학 블랙 영역에서 상기 기판의 상부면에 제공되는 제 1 리세스;
상기 패드 영역에서 상기 기판의 상부면에 제공되는 제 2 리세스;
상기 화소 영역에서 상기 기판 상에 배치되는 복수개의 컬러 필터들;
상기 광학 블랙 영역에서 상기 제 1 리세스의 바닥면 및 내측면들을 컨포멀(conformal)하게 덮는 제 1 광학 블랙 패턴;
상기 광학 블랙 영역에서 상기 제 1 리세스의 잔부를 채우는 제 2 광학 블랙 패턴; 및
상기 패드 영역에서 상기 기판 상에 배치되는 도전 패드;
를 포함하되,
상기 제 1 광학 블랙 패턴은 상기 컬러 필터들 중 어느 하나와 동일한 물질을 포함하고,
상기 제 2 광학 블랙 패턴은 상기 제 1 광학 블랙 패턴 및 상기 컬러 필터들과는 다른 물질을 포함하는 이미지 센서.
a substrate including a pixel area, an optical black area, and a pad area;
a first recess provided on an upper surface of the substrate in the optical black region;
a second recess provided on an upper surface of the substrate in the pad area;
a plurality of color filters disposed on the substrate in the pixel area;
a first optical black pattern conformally covering bottom and inner surfaces of the first recess in the optical black region;
a second optical black pattern filling a remainder of the first recess in the optical black region; and
a conductive pad disposed on the substrate in the pad area;
Including,
The first optical black pattern includes the same material as any one of the color filters,
The second optical black pattern includes a material different from that of the first optical black pattern and the color filters.
상기 컬러 필터들의 상부면 및 상기 제 2 광학 블랙 패턴의 상부면은 동일한 레벨에 위치하는 이미지 센서.According to claim 6,
Upper surfaces of the color filters and upper surfaces of the second optical black pattern are positioned on the same level.
상기 제 1 리세스의 상기 바닥면 및 상기 제 2 리세스의 바닥면은 실질적으로 동일한 레벨에 위치하는 이미지 센서.According to claim 6,
The bottom surface of the first recess and the bottom surface of the second recess are located at substantially the same level as the image sensor.
상기 제 1 광학 블랙 패턴의 최상단은 상기 제 2 광학 블랙 패턴의 상부면과 동일하거나 또는 더 낮은 레벨에 위치하는 이미지 센서.
According to claim 6,
An uppermost end of the first optical black pattern is positioned at the same level as or lower than an upper surface of the second optical black pattern.
상기 화소 영역에서 상기 기판의 상부면 상에 배치되는 컬러 필터들;
상기 광학 블랙 영역에서 상기 기판의 상기 상부면에 제공되는 리세스 내에 배치되는 제 1 광학 블랙 패턴;
상기 화소 영역 및 상기 광학 블랙 영역 상에 제공되고, 상기 기판의 상부면 상에서 상기 컬러 필터들 및 상기 제 1 광학 블랙 패턴을 덮는 보호막; 및
상기 보호막 상에 제공되는 색분리 렌즈 어레이층;
을 포함하되,
상기 색분리 렌즈 어레이층은 상기 컬러 필터들에 각각 대응하고 나노 포스트들이 제공되는 영역들을 갖되, 상기 나노 포스트들은 입사광에 포함된 서로 다른 파장의 광을 상기 컬러 필터들을 향하여 분기하도록 배열되고,
상기 제 1 광학 블랙 패턴은 상기 컬러 필터들 중 어느 하나와 동일한 물질을 포함하고,
상기 컬러 필터들의 상부면과 상기 제 1 광학 블랙 패턴의 상부면은 일 평면 상에 제공되는 이미지 센서.a substrate including a pixel area and an optical black area;
color filters disposed on an upper surface of the substrate in the pixel area;
a first optical black pattern disposed in a recess provided in the upper surface of the substrate in the optical black region;
a passivation layer provided on the pixel area and the optical black area and covering the color filters and the first optical black pattern on an upper surface of the substrate; and
a color separation lens array layer provided on the passivation layer;
Including,
the color separation lens array layer has regions respectively corresponding to the color filters and provided with nano posts, the nano posts being arranged to branch light of different wavelengths included in incident light toward the color filters;
The first optical black pattern includes the same material as any one of the color filters,
The upper surface of the color filters and the upper surface of the first optical black pattern are provided on one plane.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US17/991,063 US20230163148A1 (en) | 2021-11-23 | 2022-11-21 | Image sensor and method of fabricating the same |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210162165 | 2021-11-23 | ||
KR20210162165 | 2021-11-23 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20230076083A true KR20230076083A (en) | 2023-05-31 |
Family
ID=86544103
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020220067772A KR20230076083A (en) | 2021-11-23 | 2022-06-02 | Image sensor and method of fabricating the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20230076083A (en) |
-
2022
- 2022-06-02 KR KR1020220067772A patent/KR20230076083A/en unknown
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20210335871A1 (en) | Apparatus for Reducing Optical Cross-Talk in Image Sensors | |
US11581347B2 (en) | Image sensor | |
KR100745985B1 (en) | Image sensor | |
KR20190057601A (en) | Image sensor and method for fabricating the same | |
JP2015002340A (en) | Solid-state image pickup device and method for manufacturing the same | |
US11031425B2 (en) | Image sensor and method of manufacturing the same | |
KR20200029098A (en) | Image sensor and method of forming the same | |
US11804504B2 (en) | Image sensor | |
US11063090B2 (en) | Image sensor and method for fabricating the same | |
US20220149101A1 (en) | Image sensor | |
JP2005033074A (en) | Solid state imaging device and its manufacturing method | |
US20220109016A1 (en) | Image sensor | |
KR20220106901A (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
KR20230076083A (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
KR20220075724A (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
US20230163148A1 (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
EP4167287A1 (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
KR20230055332A (en) | Image sensor and method of forming the same | |
US20230170372A1 (en) | Image sensor including reflective structure including a reflective structure | |
US20230282662A1 (en) | Image sensor | |
US20230402476A1 (en) | Image sensor | |
US20230136919A1 (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
US20220115422A1 (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
JP2007194359A (en) | Solid state imaging element, and manufacturing method thereof | |
KR20240030065A (en) | Image sensor |