KR20230076083A - Image sensor and method of fabricating the same - Google Patents

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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
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하연수
김동찬
김민관
윤민주
정휘영
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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.

Figure P1020220067772
Figure P1020220067772

Description

이미지 센서 및 그의 제조 방법{IMAGE SENSOR AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}Image sensor and its manufacturing method

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 pixel sensor array 1001 includes a plurality of two-dimensionally arranged unit pixels, and can convert an optical signal into an electrical signal. The active pixel sensor array 1001 may be driven by a plurality of driving signals such as a pixel selection signal, a reset signal, and a charge transfer signal from the row driver 1003 . Also, the converted electrical signal may be provided to the correlated double sampler 1006.

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 row driver 1003 may provide a plurality of driving signals for driving a plurality of unit pixels to the active pixel sensor array 1001 according to a result decoded by the row decoder 1002 . When unit pixels are arranged in a matrix form, driving signals may be provided for each row.

타이밍 발생기(1005)는 행 디코더(1002) 및 열 디코더(1004)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다.Timing generator 1005 can provide timing and control signals to row decoder 1002 and column decoder 1004 .

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 pixel sensor array 1001 . The correlated double sampler 1006 may double sample a specific noise level and a signal level caused by an electrical signal, and output a difference level corresponding to a difference between the noise level and the signal level.

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 double sampler 1006 into a digital signal and output the converted digital signal.

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/output buffer 1008 may latch digital signals, and the latched signals may sequentially output digital signals to an image signal processing unit (not shown) according to decoding results in the column decoder 1004 .

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 sensor array 1001 includes a plurality of unit pixel areas PX, and the unit pixel areas PX may be arranged in a matrix form. Each of the unit pixel regions PX may include a transfer transistor TX and logic transistors RX, SX, and DX. Logic transistors may include a reset transistor RX, a select transistor SX, and a source follower transistor DX. The transfer transistor TX may include a transfer gate electrode TG. Each of the unit pixel regions PX may further include a photoelectric conversion element PD and a floating diffusion region FD.

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 substrate 10 including a pixel area AP, an optical black area OB, and a pad area PR is provided. The substrate 10 includes a first surface 10a and a second surface 10b that are opposed to each other. The substrate 10 may include a semiconductor substrate. For example, the substrate 10 may be a silicon single crystal wafer, a silicon epitaxial layer, or a silicon on insulator (SOI) substrate. The substrate 10 may be doped with impurities of the first conductivity type. For example, the first conductivity type may be a P type.

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 pixel separator 31 may be disposed in the pixel area AP of the substrate 10 to separate a plurality of unit pixels UP. The pixel separator 31 may serve to prevent cross talk between adjacent unit pixels UP. The pixel separator 31 may pass through the substrate 10 from the first surface 10a of the substrate 10 and reach the second surface 10b of the substrate 10 . The pixel separator 31 may have a mesh structure in which lines cross each other in a plan view. A part of the pixel separator 31 may be located on the optical black area OB. Unlike shown, the width of the pixel separator 31 may be greater in the optical black area OB than in the pixel area AP.

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 pixel separator 31 may include an isolation conductive pattern 33 and an isolation insulating layer 35 . The separation conductive pattern 33 may vertically penetrate the substrate 10 . The separation insulating layer 35 may be interposed between the separation conductive pattern 33 and the substrate 10 . The separation conductive pattern 33 may include, for example, doped-poly Si and/or metal. The isolation insulating layer 35 may include, for example, silicon oxide (SiO).

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 photoelectric converter 13 may be disposed within the substrate 10 in each of the unit pixels UP. A photoelectric converter 13 may also be disposed within the substrate 10 in the optical black region OB. The photoelectric converter 13 may be doped with impurities of a second conductivity type opposite to the first conductivity type. The second conductivity type may be, for example, N-type. N-type impurities doped in the photoelectric conversion unit 13 form a P-N junction with P-type impurities doped in the substrate 10 to provide a photodiode.

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 substrate 10 through the second surface 10b of the substrate 10 . Electron-hole pairs may be formed at the P-N junction by incident light. Although not shown, transfer transistors, reset transistors, source follower transistors, and selection transistors for transmitting electrons generated by incident light are provided on the first surface 10a of the substrate 10 in the pixel area AP. can be placed. That is, the image sensor may be a rear light receiving image sensor.

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 second surface 10b of the substrate 10 . The first recess RS1 may be positioned on the optical black area OB. The second recess RS2 may be located on the pad area PR. The first and second recesses RS1 and RS2 may be formed from the second surface 10b of the substrate 10 toward the first surface 10a of the substrate 10 . The first recess RS1 may be spaced upward from the photoelectric converter 13 of the optical black area OB. The first recess RS1 may be an area in which the optical black patterns OBP1 and OBP2 are provided on the optical black area OB. The second recess RS2 may be an area where the conductive pad 90 is provided on the pad area PR. A bottom surface of the first recess RS1 and a bottom surface of the second recess RS2 may be positioned at the same level as each other. Alternatively, as shown in FIG. 4 , the bottom surface of the first recess RS1 may be provided at a higher level than the bottom surface of the second recess RS2 . Hereinafter, the description will continue based on the embodiment of FIG. 3 .

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 element isolation pattern 17 may be disposed adjacent to the first surface 10a of the substrate 10 . The device isolation pattern 17 may define active regions in each unit pixel UP of the pixel area AP. The device isolation pattern 17 may include, for example, a single layer structure or a multilayer structure of at least one of silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), and silicon oxynitride (SiON). A transfer gate electrode TG may be disposed in some of the active regions. The transfer gate electrode TG may correspond to the gate of the transfer transistor TX of FIG. 2 .

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 substrate 10 . Another portion of the transfer gate electrode TG protrudes outside the first surface 10a of the substrate 10 and may cover the first surface 10a. The transfer gate electrode TG may be a 'vertical type gate'. A floating diffusion region FD may be disposed next to the transfer gate electrode TG in the active region. The floating diffusion region FD may be disposed within the substrate 10 . The floating diffusion region FD may be doped with impurities of the second conductivity type, for example.

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 substrate 10 . The circuit gate electrode is positioned on the first surface 10a of the substrate 10 and may be a 'Planar type gate'. Source/drain regions may be disposed on both sides of the circuit gate electrode in another part of the active region where the circuit gate electrode is disposed. For example, impurities of the second conductivity type may be doped in the source/drain regions.

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 substrate 10 and between the circuit gate electrode and the substrate 10 . The gate insulating layer GI may include, for example, silicon oxide (SiO) or silicon nitride (SiN).

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 wiring layer 40 may be disposed on the first surface 10a of the substrate 10 . The wiring layer 40 may include an upper wiring layer 41 and a lower wiring layer 45 .

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 upper wiring layer 41 may include a first interlayer insulating layer 42 and first wirings 43 . The first surface 10a of the substrate 10 may be covered with a first interlayer insulating layer 42 . The first interlayer insulating layer 42 may cover the transfer gate electrode TG and the circuit gate electrode on the first surface 10a of the substrate 10 . The first interlayer insulating film 42 is, for example, selected from silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon carbonitride (SiCN), TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate), and a porous insulator. It may include at least one multilayer structure. Multi-layered first wirings 43 may be disposed in the first interlayer insulating layer 42 . The first wire 43 may be positioned on the pixel area AP. The floating diffusion region FD may be connected to the first wire 43 through the contact plug 44 . The contact plug 44 may pass through the first interlayer insulating layer 42 in the pixel area AP. A part of the first wiring 43 may also be disposed on the optical black area OB. More specifically, the first wire 43 may be disposed below the photoelectric converter 13 in the pixel area AP and the optical black area OB. However, the present invention is not limited thereto, and the first wire 43 may be disposed in various positions as needed.

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 lower wiring layer 45 may be disposed below the upper wiring layer 41 . The lower wiring layer 45 may include a second interlayer insulating layer 46 and second wirings 47 . A lower surface of the upper wiring layer 41 may be covered with a second interlayer insulating layer 46 . The second interlayer insulating film 46 is, for example, selected from silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon oxynitride (SiON), silicon carbonitride (SiCN), TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate), and a porous insulator. It may include at least one multilayer structure. Multi-layered second wires 47 may be disposed in the second interlayer insulating layer 46 . The second wires 47 may be positioned on the pad area PR. Some of the second wires 47 may also be disposed on the optical black area OB. More specifically, the second wires 47 may be disposed on the pad area PR, and may be disposed below an area in the optical black area OB where the photoelectric converter 13 is not provided. . However, the present invention is not limited thereto, and the second wires 47 may be disposed in various positions as needed.

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 lower wiring layer 45 may be covered with a first passivation layer 48 . The first protective layer 48 may include, for example, silicon oxide (SiO) or polyimide.

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 charge layer 24 may be disposed on the second surface 10b of the substrate 10 . The second surface 10b may contact the first fixed charge layer 24 . The first fixed charge layer 24 may cover the second surface 10b of the substrate 10 on the pixel area AP, and may cover the second surface 10b of the substrate 10 on the optical black area OB. and may conformally cover the inner surface of the first recess RS1, cover the second surface 10b of the substrate 10 on the pad region PR, and cover the inner surface of the second recess RS2. It can be covered conformally. The first fixed charge layer 24 may be formed of a single layer or a multilayer of a metal oxide layer or a metal fluoride layer containing oxygen or fluorine in an amount less than the stoichiometric ratio. Accordingly, the fixed charge layer may have a negative fixed charge. The first fixed charge film 24 is selected from the group consisting of hafnium (Hf), zirconium (Zr), aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), yttrium (Y) and lanthanoid. It may be made of a single layer or multiple layers of metal oxide or metal fluoride including at least one metal. As a specific example, the first fixed charge layer 24 may include a hafnium oxide layer (HfO) and/or an aluminum oxide layer (Al2O3). Dark current and white spots can be improved by the first fixed charge layer 24 .

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 charge layer 26 and a second passivation layer 28 may be sequentially stacked on the first fixed charge layer 24 . The second fixed charge layer 26 and the second passivation layer 28 are formed on the pixel area AP, the optical black area OB, and the pad area PR so that the first fixed charge layer 24 is conformal. can cover The second fixed charge layer 26 may include a single layer or multiple layers of metal oxide or metal fluoride. The second fixed charge layer 26 may include, for example, a hafnium oxide layer (HfO) and/or an aluminum oxide layer (Al2O3). The second fixed charge layer 26 may reinforce the first fixed charge layer 24 or function as an adhesive layer. The second passivation layer 28 may include at least one of PETEOS, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon carbonitride (SiCN), hafnium oxide (HfO), and aluminum oxide (Al2O3). The second passivation layer 28 may function as an antireflection layer and/or a planarization layer.

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 blocking grid pattern 56 may be disposed on the second passivation layer 28 in the pixel area AP. The light-blocking grid pattern 56 may overlap the pixel separator 31 and may have a net shape in plan view. The light blocking grid pattern 56 may include, for example, a metal such as titanium (Ti) or tungsten (W). Although not shown, a low refractive index pattern may be disposed on the light blocking grid pattern 56 . The low refractive index pattern may have the same planar shape as the light blocking grid pattern 56 . For example, sidewalls of the low refractive index pattern may be aligned with sidewalls of the light blocking grid pattern 56 . The low refractive index pattern may include an organic material. The low refractive index pattern may have a lower refractive index than color filters CF1 and CF2 described later. For example, the low refractive pattern may have a refractive index of about 1.3 or less. The light blocking grid pattern 56 and the low refractive index pattern may prevent crosstalk between adjacent unit pixels UP. Although FIG. 3 shows that the light blocking grid pattern 56 is provided only on the pixel area AP, the present invention is not limited thereto. According to other embodiments, a portion of the light blocking grid pattern 56 may be located on the optical black area OB. In this case, the light blocking grid pattern 56 may not extend into the first recess RS1. Hereinafter, the description will continue based on the embodiment of FIG. 3 .

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 blocking grid pattern 56 in the pixel area AP. Each of the color filters CF1 and CF2 may have one color among blue, green, and red. The color filters CF1 and CF2 may be arranged in a Bayer pattern, a 2x2 Tetra pattern, or a 3x3 Nona pattern. Alternatively, the color filters CF1 and CF2 may include other colors such as cyan, magenta, or yellow. Upper surfaces of the color filters CF1 and CF2 may be positioned at a higher level than the upper surface of the light blocking grid pattern 56 . For example, the color filters CF1 and CF2 adjacent to each other may contact each other on the light blocking grid pattern 56 therebetween. Alternatively, as shown in FIG. 5 , the upper surfaces of the color filters CF1 and CF2 may be positioned at the same level as the upper surface of the light blocking grid pattern 56 . That is, the color filters CF1 and CF2 may be provided only within a region defined by the light blocking grid pattern 56 . Hereinafter, the description will continue based on the embodiment of FIG. 3 .

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 first connection structure 120 , the connection contact 80 , and the optical black patterns OBP1 and OBP2 may be provided on the substrate 10 in the optical black area OB.

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 first connection structure 120 connects the first optical black pattern OBP1 to be described later with the first wirings 43 of the upper wiring layer 41 and/or the second wirings 47 of the lower wiring layer 45. It may be a via plug that does. The first connection structure 120 may fill the first trench TR1 formed in the substrate 10 in the optical black region OB. The first trench TR1 may be formed inside the first recess RS1 when viewed in plan view. That is, the first trench TR1 may extend from the bottom surface of the first recess RS1 into the substrate 10 . At this time, the first trench TR1 penetrates the first fixed charge layer 24, the second fixed charge layer 26, and the second passivation layer 28 inside the first recess RS1 to pass through the inside of the substrate 10. can be extended to The first trench TR1 may pass through the substrate 10 and the upper wiring layer 41 to expose top and/or side surfaces of some of the first wirings 43 . A portion of the first trench TR1 penetrates the substrate 10, the upper wiring layer 41, and the lower wiring layer 45 from one side of the partial first wirings 43 to the top surface of some of the second wirings 47. can expose. The first connection structure 120 may include a first conductive pattern 121 , a first insulating pattern 123 , and a first capping pattern 125 .

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 conductive pattern 121 may conformally cover the inner wall of the first trench TR1 . The first conductive pattern 121 may pass through the substrate 10 and the upper wiring layer 41 to connect the substrate 10 and the wiring layer 40 . The first conductive pattern 121 may contact wires in the upper wiring layer 41 and the lower wiring layer 45 . For example, the first conductive pattern 121 may contact some of the first wires 43 and some of the second wires 47 exposed by the first trench TR1 . Accordingly, the first conductive pattern 121 may be electrically connected to the wirings 43 and 47 in the wiring layer 40 . The first conductive pattern 121 may include, for example, a metal material such as tungsten (W).

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 insulating pattern 123 may fill the remaining portion of the first trench TR1. The first insulating pattern 123 may entirely or partially penetrate the substrate 10 and the wiring layer 40 . A first capping pattern 125 may be provided on an upper surface of the first insulating pattern 123 . A first capping pattern 125 may be provided on the first insulating pattern 123 .

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 connection contact 80 may fill the second trench TR2 formed in the substrate 10 in the optical black region OB. The second trench TR2 may be formed inside the first recess RS1 when viewed in plan view. That is, the second trench TR2 may extend from the bottom surface of the first recess RS1 into the substrate 10 . The second trench TR2 may be horizontally spaced apart from the first trench TR1. The second trench TR2 may be formed on the pixel separator 31 of the optical black region OB. In this case, the second trench TR2 may pass through the first fixed charge layer 24 , the second fixed charge layer 26 , and the second passivation layer 28 inside the first recess RS1 . The second trench TR2 may pass through the substrate 10 to expose the isolation conductive pattern 33 of the pixel isolation unit 31 .

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 connection contact 80 penetrates the first fixed charge layer 24, the second fixed charge layer 26, the second passivation layer 28, and a portion of the substrate 10 to form a separation conductive pattern of the pixel separator 31. (33) can be encountered. The connection contact 80 includes a first contact pattern 82 that conformally covers the inner sidewall and bottom surface of the second trench TR2 and fills the second trench TR2 on the first contact pattern 82 . A second contact pattern 84 may be included. The first contact pattern 82 may include, for example, tungsten (W). The second contact pattern 84 may include, for example, aluminum (Al).

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 second passivation layer 28 in the optical black area OB. More specifically, the first optical black pattern OBP1 may conformally cover the second passivation layer 28 within the first recess RS1. For example, the first optical black pattern OBP1 may extend along the bottom surface and inner wall of the first recess RS1 on the second passivation layer 28 . As the first connection structure 120 and the connection contact 80 are provided to penetrate the first fixed charge layer 24, the second fixed charge layer 26, and the second passivation layer 28, the first recess ( On the bottom surface of RS1), the first conductive pattern 121 of the first connection structure 120 and the first contact pattern 82 of the connection contact 80 may be connected to the first optical black pattern OBP1. That is, the connection contact 80 may be connected to the wiring layer 40 through the first optical black pattern OBP1 and the first connection structure 120 . In this case, the first optical black pattern OBP1 , the first conductive pattern 121 , and the first contact pattern 82 may include the same material and may be integrated. The first optical black pattern OBP1 , the first conductive pattern 121 , and the first contact pattern 82 may have the same thickness as each other. In other words, the first conductive pattern 121 of the first connection structure 120 and the first contact pattern 82 of the connection contact 80 are formed on the second passivation layer 28 of the first recess RS1. It may extend along a bottom surface and the inner wall, and may be connected to each other on the bottom surface of the first recess RS1. At this time, a part of the first conductive pattern 121 and a part of the first contact pattern 82 positioned on the bottom surface and the inner wall of the first recess RS1 are formed as the first optical black pattern OBP1. can be defined Also, the first optical black pattern OBP1 may include a material different from that of the color filters CF1 and CF2 and the second optical black pattern OBP2 described later. For example, the first optical black pattern OBP1 , the first conductive pattern 121 , and the first contact pattern 82 may include tungsten (W).

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 blocking grid pattern 56, the second optical black pattern OBP2 An upper surface of the light blocking grid pattern 56 may also be located at the same level as the upper surface of the light blocking grid pattern 56 .

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 second passivation layer 28 . When the top surface of the second optical black pattern OBP2 is located at a level higher than the top surface of the second passivation layer 28, the first optical black pattern OBP1 is formed on the side surface of the second optical black pattern OBP2. Only the lower part can be covered. Alternatively, when the upper surface of the second optical black pattern OBP2 is located at the same level as the uppermost surface of the second passivation layer 28, the first optical black pattern OBP1 is the second optical black pattern OBP2 can cover the entire side of the That is, the top of the first optical black pattern OBP1 may be located at the same level as or lower than the upper surface of the second optical black pattern OBP2.

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 second connection structure 130 and a conductive pad 90 may be provided on the substrate 10 in the pad region PR.

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 second connection structure 130 may be a via plug connecting the conductive pad 90 and the second wires 47 of the lower wiring layer 45 . The second connection structure 130 may fill the third trench TR3 formed in the substrate 10 in the pad region PR. The pad region PR may extend into the substrate 10 from the second surface 10b of the substrate 10 . In this case, the third trench TR3 may pass through the first fixed charge layer 24 , the second fixed charge layer 26 , and the second passivation layer 28 . The third trench TR3 may pass through the substrate 10 , the upper wiring layer 41 , and the lower wiring layer 45 to expose a portion of the upper surface of the second wiring 47 . The second connection structure 130 may include a second conductive pattern 131 , a second insulating pattern 133 , and a second capping pattern 135 .

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 conductive pattern 131 may conformally cover the inner wall of the third trench TR3 . The second conductive pattern 131 may pass through the substrate 10 and the upper wiring layer 41 to connect the substrate 10 and the wiring layer 40 . The second conductive pattern 131 may contact wires in the upper wiring layer 41 and the lower wiring layer 45 . For example, the second conductive pattern 131 may contact some of the second wires 47 exposed by the third trench TR3. Accordingly, the second conductive pattern 131 may be electrically connected to wires in the wiring layer 40 . The second conductive pattern 131 may include, for example, a metal material such as tungsten (W).

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 insulating pattern 133 may fill the remaining portion of the third trench TR3. The second insulating pattern 133 may entirely or partially penetrate the substrate 10 and the wiring layer 40 . A second capping pattern 135 may be provided on an upper surface of the second insulating pattern 133 . A second capping pattern 135 may be provided on the second insulating pattern 133 .

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 conductive pad 90 may be provided on the second passivation layer 28 in the pad region PR. More specifically, the conductive pad 90 may fill the second recess RS2 on the second passivation layer 28 . A lower surface of the conductive pad 90 may be positioned at the same level as a lower surface of the first optical black pattern OBP1 . Here, the lower surface of the first optical black pattern OBP1 means a surface positioned on the bottom surface of the first recess RS1 among the downward facing surfaces of the first optical black pattern OBP1, and It is independent of the lower surfaces of the first conductive pattern 121 and the first contact pattern 82 connected to the first optical black pattern OBP1. According to other embodiments, as shown in FIG. 4 , when the bottom surface of the second recess RS2 is provided lower than the bottom surface of the first recess RS1, the lower surface of the conductive pad 90 may be located at a level lower than the lower surface of the first optical black pattern OBP1. However, the present invention is not limited thereto, and the depth of the second recess RS2 may be provided in various ways according to the resistance of the conductive pad 90 . Hereinafter, the description will continue based on the embodiment of FIG. 3 .

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 conductive pad 90 conformally covers the inner sidewall and bottom surface of the second recess RS2 and the second recess RS2 on the first pad pattern 92. It may include a second pad pattern 94 filling the . The first pad pattern 92 may include, for example, tungsten (W). The second pad pattern 94 may include, for example, aluminum (Al).

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 conductive pad 90 may be electrically connected to the second connection structure 130 . More specifically, the first pad pattern 92 of the conductive pad 90 and the second conductive pattern 131 of the second connection structure 130 may extend onto the second surface 10b of the substrate 10. and may be connected to each other on the second surface 10b. In this case, the first pad pattern 92 and the second conductive pattern 131 may include the same material and may be integrated. The first pad pattern 92 and the second conductive pattern 131 may have the same thickness as each other.

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 first pad pattern 92 of the conductive pad 90 may extend to another area to form an electrical connection. For example, the first pad pattern 92 of the conductive pad 90 may extend to the optical black area OB, and the first optical black pattern OBP1 may extend to the pad area PR and be connected to each other.

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 first connection structure 120 may not be provided. In this case, the conductive pad 90 may be connected to the lower wiring layer 45 through the second connection structure 130, and the first pad pattern 92 and the first pad pattern extending onto the optical black region OB It may be connected to the upper wiring layer 41 through the connection contact 80 connected to (92). Hereinafter, the description will continue based on the embodiment of FIG. 3 .

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 planarization pattern 70 may be disposed between the micro lens array layer ML and the second passivation layer 28 . The color filters CF1 and CF2 may be positioned between the flattening pattern 70 and the micro lens array layer ML. The second optical black pattern OBP2 may be positioned between the planarization pattern 70 and the second passivation layer 28 . That is, the planarization pattern 70 may cover the color filters CF1 and CF2 and the second optical black pattern OBP2 on the second passivation layer 28 . The height of the top surface of the second optical black pattern OBP2 may be the same as the heights of the top surfaces of the color filters CF1 and CF2 . Accordingly, the top surface of the flattening pattern 70 may be flat in the pixel area AP and the optical black area OB. The planarization pattern 70 may have an opening exposing the conductive pad 90 on the pad region PR. The planarization pattern 70 may be formed of a transparent photoresist material identical to/similar to that of the micro lens array layer ML or a transparent thermosetting resin. In other embodiments, the planarization pattern 70 may not be provided as needed.

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 second surface 10b of the substrate 10 . The first recess RS1 may be positioned on the optical black area OB. The first recess RS1 may be formed from the second surface 10b of the substrate 10 toward the first surface 10a of the substrate 10 .

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 charge layer 24 may be disposed on the second surface 10b of the substrate 10 . The second surface 10b may contact the first fixed charge layer 24 . The first fixed charge layer 24 may cover the second surface 10b of the substrate 10 on the pixel area AP, and may cover the second surface 10b of the substrate 10 on the optical black area OB. and may cover the inner surface of the first recess RS1 in a conformal manner. A second fixed charge layer 26 and a second passivation layer 28 may be sequentially stacked on the first fixed charge layer 24 . The second fixed charge layer 26 and the second passivation layer 28 may conformally cover the first fixed charge layer 24 on the pixel area AP and the optical black area OB.

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 blocking grid pattern 56 may be disposed on the second passivation layer 28 in the pixel area AP. The light-blocking grid pattern 56 may overlap the pixel separator 31 and may have a net shape in plan view. Color filters CF1 and CF2 may be disposed between the light blocking grid pattern 56 in the pixel area AP.

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 first connection structure 120 , the connection contact 80 , and the optical black patterns OBP1 and OBP2 may be provided on the substrate 10 in the optical black area OB.

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 first connection structure 120 includes vias connecting the first optical black pattern OBP1 to the first wires 43 of the upper wiring layer 41 and/or the second wires 47 of the lower wiring layer 45. It may be a via plug. The first connection structure 120 may fill the first trench TR1 formed in the substrate 10 in the optical black region OB. The first trench TR1 extends into the substrate 10 through the first fixed charge layer 24 , the second fixed charge layer 26 , and the second passivation layer 28 inside the first recess RS1 . It can be. The first connection structure 120 may include a first conductive pattern 121 , a first insulating pattern 123 , and a first capping pattern 125 .

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 connection contact 80 may fill the second trench TR2 formed in the substrate 10 in the optical black region OB. The second trench TR2 may pass through the first fixed charge layer 24 , the second fixed charge layer 26 , and the second passivation layer 28 inside the first recess RS1 . The second trench TR2 may be horizontally spaced apart from the first trench TR1. The connection contact 80 penetrates the first fixed charge layer 24, the second fixed charge layer 26, the second passivation layer 28, and a portion of the substrate 10 to form a separation conductive pattern of the pixel separator 31. (33) can be encountered. The connection contact 80 may include a first contact pattern 82 and a second contact pattern 84 .

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 second passivation layer 28 in the optical black area OB. The first optical black pattern OBP1 may conformally cover the second passivation layer 28 in the first recess RS1. On the bottom surface of the first recess RS1, the first conductive pattern 121 of the first connection structure 120 and the first contact pattern 82 of the connection contact 80 form the first optical black pattern OBP1 and can be connected The first optical black pattern OBP1 may include a material different from that of the color filters CF1 and CF2 and the second optical black pattern OBP2 described later.

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 planarization pattern 70 may be disposed on the second passivation layer 28 . The planarization pattern 70 may cover the color filters CF1 and CF2 and the second optical black pattern OBP2 on the second passivation layer 28 . The height of the top surface of the second optical black pattern OBP2 may be the same as the heights of the top surfaces of the color filters CF1 and CF2 . Accordingly, the top surface of the flattening pattern 70 may be flat in the pixel area AP and the optical black area OB. The flattening pattern 70 has a refractive index lower than that of the first nano-posts 66 of the color separation lens array layer 60 described later, such as silicon oxide (SiO) or siloxane-based spin on glass (SOG). It may be made of a dielectric material having a refractive index and low absorption in the visible light band.

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 lens array layer 60 may be provided on the flattening pattern 70 . The color separation lens array layer 60 may include a third passivation layer 62 , a first dielectric layer 64 , and first nano posts 66 .

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 third passivation layer 62 may cover the planarization pattern 70 . An upper surface of the third passivation layer 62 may be flat. The third passivation layer 62 may include aluminum oxide (Al2O3).

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-posts 66 may be disposed on the third passivation layer 62 in the pixel area AP. The first nano-posts 66 may not be provided in the optical black area OB. The first nano-posts 66 may be arranged in a predetermined rule on the third passivation layer 62 . Here, the rule is applied to parameters such as shape, size (eg, width, height, etc.), spacing, and arrangement of the first nano-posts 66, and the color separation lens array layer ( 60) may be determined according to the target phase distribution to be implemented. The target phase distribution may be determined in consideration of a target region in which the wavelength of the incident light is to be separated and focused. The target phase distribution is the position immediately after the incident light passes through the color separation lens array layer 60, for example, the phase at the lower surface of the color separation lens array layer 60 or the upper surface of the third protective film 62. means distribution.

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 lens array layer 60 may have regions respectively positioned on the color filters CF1 and CF2. For example, the regions of the color separation lens array layer 60 may correspond to the color filters CF1 and CF2 in one-to-one correspondence. Each of the regions may include one or a plurality of first nano-posts 66 . Although FIG. 7 shows three first nano-posts 66 overlapping the regions, the present invention is not limited thereto. In addition, the first nano-posts 66 may be disposed at the boundary between the regions as shown in FIG. 7, or the first nano-posts 66 may be located entirely within the regions unlike shown. can

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-posts 66 may form a phase distribution in which light of different wavelengths included in the incident light is diverted and condensed in different directions. For example, the first nano-posts are distributed in the regions such that light of a first wavelength included in the incident light has a first phase distribution and light of a second wavelength has a second phase distribution. The shape, size, arrangement, etc., of the slabs 66 may be determined. According to the target phase distribution, the array of first nano-posts 66 and the target positions (eg, color filters CF1 and CF2 or the photoelectric conversion unit 13, etc.) Light of one wavelength and light of the second wavelength may be condensed. Wavelengths of the lights diverged by the first nano-posts 66 may correspond to target wavelengths of the color filters CF1 and CF2 condensing the lights. Rules for arranging the first nano-posts 66 in the regions may be different. The first nano-posts 66 may have a size smaller than that of a wavelength band to be diverged. For example, when the incident light is visible light, the size (eg, width or height) of the first nano-posts 66 may be smaller than 400 nm.

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-posts 66 may be made of a material having a higher refractive index than that of the third passivation layer 62 or the first dielectric layer 64 . For example, the first nano-posts 66 may include c-Si, p-Si, a-Si, and III-V compound semiconductors (GaP, GaN, GaAs, etc.), SiC, TiO2, SiN, and/or combinations thereof. can be made with The first nano-posts 66 having a refractive index different from that of the third passivation layer 62 or the first dielectric layer 64 may change the phase of passing light.

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 pattern 70 may be formed to be more flat, and the color separation lens array layer 60 formed on the flattening pattern 70 may also be formed to be flat. Accordingly, the arrangement or arrangement rules of the first nano-posts 66 may be formed more regularly, and optical characteristics of the image sensor may be improved. In addition, it may be easier than forming the color separation lens array layer 60 formed on the flattening pattern 70 .

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 first dielectric layer 64 may be provided on the third passivation layer 62 . The first dielectric layer 64 may cover the first nano-posts 66 on the third passivation layer 62 . The first dielectric layer 64 may include a dielectric material having a lower refractive index than the first nano-posts 66 . The first dielectric layer 64 may include the same material as the third passivation layer 62 . For example, the first dielectric layer 64 may be made of SiO2 or air.

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 lens array layer 60 is disclosed in FIG. 7, the present invention is not limited thereto. The color separation lens array layer may have at least a multi-layer configuration. Referring to FIG. 8 , the two-layer color separation lens array layer 60 will be described as an example. However, the present invention is not limited thereto, and a color separation lens array layer having a multi-layer configuration of three or more may be provided.

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 lens array layer 60 includes a third passivation layer 62-1, a first dielectric layer 64-1, first nano-posts 66-1, and a fourth passivation layer 62-1. 2), a second dielectric layer 64-2 and second nano-posts 66-2. The third passivation layer 62-1, the first dielectric layer 64-1, and the first nano-posts 66-1 constitute the first layer 60-1 of the color separation lens array layer 60, The fourth passivation layer 62-2, the second dielectric layer 64-2, and the second nano-posts 66-2 may constitute the second layer 60-2 of the color separation lens array layer 60. there is.

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 lens array layer 60 may be provided on the flattening pattern 70 . The third passivation layer 62 - 1 may cover the planarization pattern 70 . First nano posts 66 - 1 may be disposed on the third passivation layer 62 - 1 in the pixel area AP. A first dielectric layer 64-1 may be provided on the third passivation layer 62-1.

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 lens array layer 60 may be provided on the first layer 60-1. The fourth passivation layer 62-2 may cover the first dielectric layer 64-1. Second nano posts 66 - 2 may be disposed on the fourth passivation layer 62 - 2 in the pixel area AP. A second dielectric layer 64-2 may be provided on the fourth passivation layer 62-2.

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 third passivation layer 62 described with reference to FIG. 7 .

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 first dielectric layer 64 described with reference to FIG. 7 . The first dielectric layer 64-1 and the second dielectric layer 64-2 may surround the first nano-posts 66-1 and the second nano-posts 66-2, respectively. At this time, the first nano-posts 66-1 and the second nano-posts 66-2 are exposed to the upper surface of the first dielectric layer 64-1 and the upper surface of the second dielectric layer 64-2, respectively. It can be. However, the present invention is not limited thereto, and the first dielectric layer 64-1 and the second dielectric layer 64-2 include first nano-posts 66-1 and second nano-posts 66-2, respectively. ) can be completely covered.

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-posts 66 described with reference to FIG. 7 . However, the first nano-posts 66-1 of the first layer 60-1 and the second nano-posts 66-2 of the second layer 60-2 have different positions in a plan view. can be arranged For example, the first nano-posts 66-1 and the second nano-posts 66-2 may be horizontally shifted. More specifically, shift directions of the first nano-posts 66-1 and the second nano-posts 66-2 may follow the inclined direction of the incident light. For example, when light incident on the image sensor is inclined from right to left, the second nano-posts 66-2 may be shifted to the right relative to the first nano-posts 66-1. Conversely, when light incident on the image sensor is inclined from left to right, the second nano-posts 66-2 may be shifted to the left with respect to the first nano-posts 66-1.

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 fifth passivation layer 68 may be provided on the color separation lens array layer 60 . The fifth passivation layer 68 may cover the second dielectric layer 64-2 and the second nano-posts 66-2. The fifth passivation layer 68 may include silicon nitride (SiN).

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 substrate 10 having a first surface 10a and a second surface 10b facing each other may be provided. The substrate 10 may include a pixel area AP, an optical black area OB, and a pad area PR. The substrate 10 may include a semiconductor substrate. The substrate 10 may be doped with impurities of the first conductivity type.

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 device isolation pattern 17 may be formed on the first surface 10a of the substrate 10 . The device isolation pattern 17 may define active regions.

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 first surface 10a of the substrate 10 . The width of the trench may gradually decrease from the first surface 10a to the second surface 10b of the substrate 10 . When viewed from a plan view, the trench may have a lattice structure. A plurality of unit pixels UP may be defined in the pixel area AP by the trench.

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 pixel separator 31 filling the trench may be formed. The pixel separator 31 may include an isolation conductive pattern 33 and an isolation insulating layer 35 . Forming the isolation conductive pattern 33 and the isolation insulating film 35 includes forming an insulating film partially filling the trench in a conformal manner, forming a conductive film filling the trench on the insulating film, and A planarization process may be performed on the insulating layer and the conductive layer until the first surface 10a of the substrate 10 is exposed. For example, the isolation insulating layer 35 may include a silicon oxide layer (SiO), a silicon oxynitride layer (SiON), or a silicon nitride layer (SiN). The isolation conductive pattern 33 may include n-type or p-type doped polysilicon.

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 , photoelectric conversion units 13 are formed in the substrate 10 in the unit pixels UP of the pixel area AP by injecting impurities of a conductivity type opposite to that of the substrate 10 . can form

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 wiring layer 40 may be formed on the substrate 10 . A first interlayer insulating layer 42 may be formed on the first surface 10a of the substrate 10 . First interconnections 43 may be formed in the first interlayer insulating layer 42 , and contact plugs 44 connected to the first interconnections 43 may be formed. A second interlayer insulating layer 46 may be formed on the first interlayer insulating layer 42 . Second wires 47 may be formed in the second interlayer insulating layer 46 .

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 second surface 10b of the substrate 10 to expose the pixel separator 31 . The planarization process may include a chemical mechanical polishing (CMP) process. A portion of the substrate 10 may be removed by the planarization process, and an upper surface of the pixel separator 31 may be exposed. In this case, both the upper surface of the separation conductive pattern 33 and the upper surface of the separation insulating layer 35 of the pixel separator 31 may be exposed.

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 substrate 10 . More specifically, after forming a mask pattern on the second surface 10b of the substrate 10, an etching process using the mask pattern as an etching mask is performed to form a first recess ( RS1) and the second recess RS2 may be formed on the pad region PR. Since the first recess RS1 and the second recess RS2 are formed through the same etching process, the depth of the first recess RS1 and the depth of the second recess RS2 may be substantially the same. can Alternatively, the first recess RS1 and the second recess RS2 may be individually formed through separate processes. In this case, the depth of the first recess RS1 and the depth of the second recess RS2 may be formed differently. For example, as in the embodiment of FIG. 4 , the second recess RS2 The depth of may be formed to be greater than the depth of the first recess RS1.

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 charge layer 24 may be formed conformally on the second surface 10b of the substrate 10 . The second fixed charge layer 26 may be formed conformally on the first fixed charge layer 24 . A second passivation layer 28 may be formed conformally on the second fixed charge layer 26 . At this time, the first fixed charge layer 24, the second fixed charge layer 26, and the second passivation layer 28 are formed along the bottom surface and inner walls of the first recess RS1 on the optical black area OB. and may be formed along the bottom surface and inner walls of the second recess RS2 on the pad region PR. In addition, the first fixed charge layer 24, the second fixed charge layer 26, and the second passivation layer 28 may cover the pixel separator 31 on the pixel area AP and the optical black area OB. . The first fixed charge film 24 is selected from the group consisting of hafnium (Hf), zirconium (Zr), aluminum (Al), tantalum (Ta), titanium (Ti), yttrium (Y) and lanthanoid. It may be formed of a metal oxide or metal fluoride containing at least one metal. The second passivation layer 28 may include at least one selected from PETEOS, silicon oxide (SiO), silicon nitride (SiN), silicon carbonitride (SiCN), hafnium oxide (HfO), and aluminum oxide (Al2O3).

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 substrate 10 . More specifically, after forming a mask pattern on the second surface 10b of the substrate 10, an etching process using the mask pattern as an etching mask is performed on the substrate 10, thereby forming an image on the optical black area OB. A third trench TR3 may be formed on the first trench TR1 and the second trench TR2 and the pad region PR.

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 substrate 10 . In this case, the first trench TR1 may pass through the first fixed charge layer 24 , the second fixed charge layer 26 , and the second passivation layer 28 inside the first recess RS1 . The first trench TR1 may pass through the substrate 10 and the upper wiring layer 41 to expose upper surfaces of some of the first wirings 43 . A portion of the first trench TR1 penetrates the substrate 10, the upper wiring layer 41, and the lower wiring layer 45 from one side of the partial first wirings 43 to the top surface of some of the second wirings 47. can expose.

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 substrate 10 . The second trench TR2 may be formed on the pixel separator 31 of the optical black region OB. In this case, the second trench TR2 may pass through the first fixed charge layer 24 , the second fixed charge layer 26 , and the second passivation layer 28 inside the first recess RS1 . The second trench TR2 may pass through the substrate 10 to expose the isolation conductive pattern 33 of the pixel isolation unit 31 .

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 substrate 10 from the second surface 10b of the substrate 10 . The third trench TR3 may pass through the first fixed charge layer 24 , the second fixed charge layer 26 , and the second passivation layer 28 . The third trench TR3 may pass through the substrate 10 , the upper wiring layer 41 , and the lower wiring layer 45 to expose a portion of the upper surface of the second wiring 47 .

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 second passivation layer 28 . For example, the first conductive layer ML1 may cover the second passivation layer 28 on the pixel area AP, cover the second passivation layer 28 on the optical black area OB, and cover the first recess (RS1), may be formed along inner sides of the first trench (TR1) and the second trench (TR2), to cover the second passivation layer 28 on the pad region (PR) and the second recess (RS2 and It may be formed along the inside of the third trench TR3. The first conductive layer ML1 may include, for example, tungsten (W). A part of the first conductive layer ML1 positioned in the first trench TR1 on the optical black region OB may constitute the first conductive pattern 121, and the first conductive layer ML1 positioned in the second trench TR2 may be formed. A portion of the conductive layer ML1 may constitute the first contact pattern 82, and the first conductive layer (which is located in the first recess RS1 and on the second surface 10b of the substrate 10) A part of ML1) may constitute the first optical black pattern OBP1. A part of the first conductive layer ML1 located in the third trench TR3 on the pad region PR may constitute the second conductive pattern 131, and the first conductive layer ML1 located in the second recess RS2 A portion of the conductive layer ML1 may constitute the first pad pattern 92 .

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 second contact pattern 84 may be formed by filling the remainder of the second trench TR2 with a conductive material, and the second pad pattern 94 may be formed by filling the remainder of the second recess RS2 with a conductive material. can

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 second surface 10b of the substrate 10 . The insulating layer may fill the remainder of the first trench TR1 and the remainder of the third trench TR3. Thereafter, an etching process such as wet etching may be performed on the insulating layer. Accordingly, the insulating layer may remain only in the first trench TR1 and the third trench TR3, and a portion of the insulating layer in the first trench TR1 may form the first insulating pattern 123. , and a portion of the insulating layer in the third trench TR3 may form the second insulating pattern 133 .

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 first capping pattern 125 and a second capping pattern 135 may be formed on the first insulating pattern 123 and the second insulating pattern 133 , respectively. For example, the first capping pattern 125 may be formed by filling the remaining portion of the first trench TR1 with an insulating material, and the second capping pattern 135 may be formed by filling the remaining portion of the third trench TR3 with an insulating material. can be formed. Unlike this, in the process of forming the color filters CF1 and CF2 to be described later, insulating materials constituting the color filters CF1 and CF2 fill the remainder of the first trench TR1 and the third trench TR3 to make the second trench TR1 and TR3. A first capping pattern 125 and a second capping pattern 135 may be formed.

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 second passivation layer 28 may be exposed on the pixel area AP.

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 second passivation layer 28 in the pixel area AP. The second conductive layer may include, for example, tungsten (W). A light blocking grid pattern 56 exposing the second passivation layer 28 on the photoelectric conversion unit 13 may be formed by patterning the second conductive layer. Although the light blocking grid pattern 56 is formed separately from the first optical black pattern OBP1 in the exemplary embodiments, the present invention is not limited thereto. According to other embodiments, the light blocking grid pattern 56 may be formed on the result of FIG. 14 by patterning the first conductive layer ML1 positioned on the pixel area AP.

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 substrate 10 . For example, the first color filters CF1 and the second optical black pattern OBP2 may be simultaneously formed by performing a first photolithography process. To this end, a first photosensitive thermosetting resin solution containing a blue dye may be coated on the second surface 10b of the substrate 10 . At this time, the first optical black pattern OBP1 is formed on the second passivation layer 28 on the optical black area OB, and no separate structure is formed on the second passivation layer 28 on the pixel area AP. can However, as the first recess RS1 is formed in the substrate 10 on the optical black area OB and the first optical black pattern OBP1 is formed in the first recess RS1, the first optical black pattern A step difference between the pixel area AP and the optical black area OB caused by OBP1 may not occur or may be minimized. Accordingly, the first photosensitive thermosetting resin liquid may be coated with a uniform thickness, and streaking defects may not occur or be minimized. A first photoresist film may be formed by heating and curing the first photosensitive thermosetting resin solution. An exposure process and a developing process may be performed to form the first color filters CF1 and the second optical black pattern OBP2 . As a result, the shapes of the first color filters CF1 and the second optical black pattern OBP2 can be accurately formed. In addition, as the step difference between the pixel area AP and the optical black area OB does not occur or is minimized, the upper surfaces of the first color filters CF1 and the upper surfaces of the second optical black pattern OBP2 are It can be formed to be positioned at the same level, and a defect that may occur due to a step between the first color filters CF1 and the second optical black pattern OBP2 in a subsequent process can be prevented. Subsequently, the same/similar second and third photolithography processes may be sequentially performed to form the second and third color filters CF2 , respectively.

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 planarization pattern 70 may be formed on the substrate 10 . As the step difference between the first color filters CF1 and the second optical black pattern OBP2 does not occur or is minimized, the upper surface of the flattening pattern 70 may be substantially flat. ) may be formed with a thin thickness, it may be easy to form the upper surface of the planarization pattern 70 flat.

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 planarization pattern 70 .

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 패턴
10: 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)

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 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.
제 1 항에 있어서,
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.
제 2 항에 있어서,
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.
제 1 항에 있어서,
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.
제 4 항에 있어서,
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.

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 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.
제 6 항에 있어서,
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.
제 6 항에 있어서,
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.
제 6 항에 있어서,
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.
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 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.
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