KR102291506B1 - 이미지 센서 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

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Abstract

이미지 센서 및 이를 제조하는 방법을 제공한다. 이미지 센서는, 기판, 기판에 배치된 제1 분리 패턴과, 광전 변환부과, 광전하 저장부과, 광전 변환부 및 광전하 저장부 사이에 배치된 제2 분리 패턴, 기판의 후면 상에서 광전하 저장부를 덮는 차폐부 및 차폐부 및 기판 사이에 배치되는 반사 방지막을 포함한다. 차폐부는 제1 분리 패턴에 대응되는 기판 내부로 돌출된 돌출부와, 돌출부로부터 기판의 후면으로 연장하는 연장부를 포함한다. 반사 방지막은 돌출부 및 연장부 사이에 오버행 구조를 갖는다.

Description

이미지 센서 및 이를 제조하는 방법{IMAGE SENSOR AND METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}
본 발명은 이미지 센서 및 이를 제조하는 방법에 관련된 것으로서, 더욱 상세하게는 씨모스 이미지 센서(CMOS image sensor, CIS) 및 이를 제조하는 방법에 관련된 것이다.
이미지 센서는 광학 영상을 전기 신호로 변환시킨다. 최근 들어 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대하고 있다.
이미지 센서로는 전하 결합 소자(CCD: Charge Coupled Device) 및 CMOS 이미지 센서가 있다. 이 중, CMOS 이미지 센서는 구동 방식이 간편하고, 신호 처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능하다. CMOS 이미지 센서는 전력 소모 또한 매우 낮아 배터리 용량이 제한적인 제품에 적용이 용이하다.
한편, 전자 산업이 고도로 발전함에 따라, 이미지 센서의 크기가 점점 작아지고 있다. 상기 이미지 센서의 고집적화에 대한 요구들을 충족시키기 이하여 다양한 연구들이 수행되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 일 기술적 과제는, 고집적화된 이미지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 상기 이미지 센서를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 개념에 따른 일 실시예는 이미지 센서를 제공한다. 상기 이미지 센서는, 단위 픽셀을 정의하는 제1 분리 패턴을 갖는 기판; 상기 기판 내에 배치되는 광전 변환부; 상기 기판 내에 상기 광전 변환부와 인접하게 배치되는 광전하 저장부; 상기 광전 변환부 및 상기 광전하 저장부 사이에 배치되는 제2 분리 패턴; 상기 기판의 후면 상에서 상기 광전하 저장부를 덮으며, 상기 제1 분리 패턴에 대응되는 기판의 내부로 연장하는 제1 돌출부 및 상기 제1 돌출부로부터 상기 기판의 후면으로 연장하는 연장부를 포함하는 차폐부; 및 상기 차폐부 및 상기 기판 사이에 배치되되, 상기 차폐부의 제1 돌출부 및 상기 연장부 사이에 오버행(overhang) 구조를 갖는 반사 방지막을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 반사 방지막은 상기 제1 분리 패턴과 이격될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 차폐부의 제1 돌출부는 상기 제1 분리 패턴과 직접 접할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판의 후면 쪽의 상기 제1 분리 패턴의 상면은 그 중앙이 가장자리보다 낮은 곡면을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 차폐부는: 상기 제2 분리 패턴에 대응되는 기판의 내부로 연장하는 제2 돌출부를 더 포함하되, 상기 제2 돌출부는 상기 연장부와 연결될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 기판의 후면 쪽의 상기 제2 분리 패턴의 상면은 그 중앙이 가장자리보다 낮은 곡면을 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 반사 방지막은 상기 차폐부의 제2 돌출부 및 상기 연장부 사이에서 오버행 구조를 가지며, 상기 반사 방지막은 상기 제2 분리 패턴과 이격될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 반사 방지막은 상기 차폐부의 제2 돌출부 및 상기 제2 분리 패턴 사이에 컨포멀하게 배치되며, 상기 반사 방지막은 상기 제2 분리 패턴과 직접적으로 접할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 차폐부의 제1 돌출부는 상기 제1 분리 패턴과 자기 정렬될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 차폐부의 제2 돌출부는 상기 제2 분리 패턴과 자기 정렬될 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 다른 실시예는 이미지 센서를 제공한다. 상기 이미지 센서는, 단위 픽셀을 정의하는 제1 분리 패턴을 갖는 기판; 상기 기판 내에 배치되는 광전 변환부; 상기 기판 내에 상기 광전 변환부와 인접하게 배치되는 광전하 저장부; 상기 광전 변환부 및 상기 광전하 저장부 사이에 배치되는 제2 분리 패턴; 및 상기 기판의 후면 상에서 상기 광전하 저장부를 덮으며, 상기 제1 분리 패턴에 대응되는 기판 내부로 연장하는 제1 돌출부, 상기 제2 분리 패턴에 대응되는 기판 내부로 연장하는 제2 돌출부 및 상기 제1 및 제2 돌출부들 사이를 연결하는 연장부를 포함하는 차폐부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서는: 상기 차폐부 및 상기 기판 사이에 배치되는 반사 방지막을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 반사 방지막은 상기 기판의 후면과, 상기 제1 및 제2 분리 패턴들 상에 컨포멀하게 형성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 반사 방지막은 상기 제1 분리 패턴과 이격되며, 상기 차폐부의 제1 돌출부 및 상기 연장부 사이에 오버행 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 반사 방지막은 상기 제2 분리 패턴과 이격되며, 상기 차폐부의 제2 돌출부 및 상기 연장부 사이에 오버행 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 또 다른 실시예는 이미지 센서의 제조 방법을 제공한다. 상기 이미지 센서의 제조 방법은, 기판에 단위 픽셀을 정의하는 예비 제1 분리 패턴을 형성하는 단계;
상기 예비 제1 분리 패턴에 의해 정의된 단위 픽셀에 광전 변환부 및 광전하 저장부를 형성하는 단계;
상기 기판의 전면 상에 상기 광전 변환부 및 광전하 저장부와 전기적으로 연결되는 독출 회로부를 형성하는 단계; 상기 기판의 후면에, 상기 광전 변환부 및 상기 광전하 저장부 사이에 제2 분리 패턴을 형성하는 단계; 상기 예비 제1 분리 패턴의 상부를 식각하여, 제1 분리 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제1 분리 패턴 및 상기 기판의 후면에 의해 정의된 제1 리세스부를 매립하는 제1 돌출부와, 상기 제1 돌출부로부터 상기 기판의 후면으로 연장하며 상기 광전하 저장부를 덮는 차폐부를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 예비 제1 분리 패턴의 상부는 마스크 없는 에치백 및 습식 식각 중 하나를 이용하여 식각할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 이미지 센서의 제조 방법은, 상기 제1 분리 패턴 및 상기 차폐부 사이에 반사 방지막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 예비 제1 분리 패턴의 상부를 식각하는 동안, 상기 제2 분리 패턴의 상부가 함께 식각될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 차폐부는 상기 제2 분리 패턴 및 상기 기판 후면에 의해 정의된 제2 리세스부를 매립하는 제2 돌출부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 개념에 따른 실시예들에 따르면, 이미지 센서의 단위 픽셀을 정의하는 제1 분리 패턴 위에 차폐부의 돌출부가 배치되어, 상기 광전 변환부로 비스듬히 입사한 광이 상기 광전 저장부로 들어가는 것을 방지할 수 있다. 예비 제1 분리 패턴을 식각하여, 제1 분리 패턴 및 기판으로 한정되는 리세스부를 차폐부의 돌출부가 채움으로써, 차폐부의 돌출부는 제2 분리 패턴과 자가 정렬(self-aligned)될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 픽셀 어레이에 포함된 단위 픽셀을 나타내는 회로도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서들을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센스의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템을 나타내는 개략적 블록도이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 장치를 나타내는 사시도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다. 도 1의 이미지 센서는 씨모스 이미지 센서(CMOS image sensor)를 예시적으로 설명한다.
도 1을 참조하면, 상기 이미지 센서는 픽셀 어레이(PA) 및 신호 처리부(CC)를 포함할 수 있다.
상기 픽셀 어레이(PA)는 입사광을 변환하여 전기 신호를 발생할 수 있다. 상기 픽셀 어레이(PA)는 매트릭스 형태로 배치된 복수의 단위 픽셀들(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 상기 픽셀 어레이(PA)는 상기 신호 처리부(CC)로부터 다양한 구동 신호들에 의해 구동될 수 있으며, 변환된 전기적 신호를 상기 신호 처리부(CC)에 제공할 수 있다.
상기 신호 처리부(CC)는 상기 전기 신호를 처리하여 이미지 데이터를 발생할 수 있다. 상기 신호 처리부(CC)는 로우 드라이버(row driver), 상관 이중 샘플러(correlated double sampler: CDS), 아날로그-디지털 컨버터(analog-to-digital converter: ADC) 및 타이밍 컨트롤러(timing controller)를 포함할 수 있다.
상기 로우 드라이버는 상기 픽셀 어레이(PA)의 각 로우(row)에 연결되고, 상기 각 로우를 구동하는 구동 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상기 로우 드라이버는 상기 픽셀 어레이(PA)에 포함된 상기 복수의 단위 픽셀들을 로우 단위로 구동할 수 있다.
상기 상관 이중 샘플러는 커패시터, 스위치 등을 이용하여 상기 단위 픽셀들의 리셋(reset) 상태를 나타내는 기준 전압과 입사광에 상응하는 신호 성분을 나타내는 출력 전압의 차이를 구하여 상관 이중 샘플링을 수행하고, 유효한 신호 성분에 상응하는 아날로그 샘플링 신호를 출력할 수 있다. 상기 상관 이중 샘플러는 상기 픽셀 어레이(PA)의 컬럼 라인들과 각각 연결된 복수의 CDS 회로들을 포함하고, 상기 유효한 신호 성분에 상응하는 아날로그 샘플링 신호를 각 컬럼마다 출력할 수 있다.
상기 아날로그-디지털 컨버터는 상기 유효한 신호 성분에 상응하는 아날로그 이미지 신호를 디지털 이미지 신호로 변환할 수 있다. 상기 ADC부는 기준 신호 생성기(REF), 비교부(comparator), 카운터(counter) 및 버퍼부(buffer)를 포함할 수 있다. 상기 기준 신호 예컨대, 일정한 기울기를 갖는 램프 신호를 생성하고, 상기 램프 신호를 상기 비교부의 기준 신호로서 제공할 수 있다. 상기 비교부는 상기 상관 이중 샘플러로부터 각 컬럼마다 출력되는 아날로그 샘플링 신호와 기준 신호 생성기로부터 발생되는 램프 신호를 비교하여 유효한 신호 성분에 따른 각각의 천이 시점을 갖는 비교 신호들을 출력할 수 있다. 상기 카운터는 카운팅 동작을 수행하여 카운팅 신호를 생성하고, 상기 카운팅 신호를 버퍼부에 제공할 수 있다. 상기 버퍼부는 상기 컬럼 라인들과 각각 연결된 복수의 래치 회로들을 포함하고, 각 비교 신호의 천이에 응답하여 상기 카운터로부터 출력되는 카운팅 신호를 각 컬럼마다 래치하여, 래치된 카운팅 신호를 상기 이미지 데이터로서 출력할 수 있다.
상기 타이밍 컨트롤러는 상기 로우 드라이버, 상기 상관 이중 샘플러, 및 상기 ADC부의 동작 타이밍을 제어할 수 있다. 상기 타이밍 컨트롤러는 상기 로우 드라이버, 상기 상관 이중 샘플러, 및 상기 아날로그-디지털 컨버터에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공할 수 있다.
도 1을 참조하면, 상기 이미지 센서가 아날로그 더블 샘플링을 수행하는 것을 설명하였으나, 실시예에 따라서 상기 이미지 센서는 디지털 더블 샘플링(Digital Double Sampling; DDS)을 수행할 수 있다. 상기 디지털 더블 샘플링은 픽셀을 초기화하였을 때의 리셋 성분에 대한 아날로그 신호 및 신호 성분에 대한 아날로그 신호를 각 각 디지털 신호로 변환한 후에 두 개의 디지털 신호의 차이를 유효한 신호 성분으로 추출하는 것을 말한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 픽셀 어레이에 포함된 단위 픽셀을 나타내는 회로도이다.
도 2를 참조하면, 상기 단위 픽셀은 광전 변환부(PD), 광전하 저장부 및 독출 회로부를 포함할 수 있다. 상기 광전 변환부(PD)는 포토다이오드를 포함하며, 상기 광전하 저장부는 저장 노드(SN) 및 플로팅 확산 노드(FD)를 포함할 수 있다. 상기 독출 회로부는 셔터 트랜지스터(SX), 전송 트랜지스터(TX), 리셋 트랜지스터(RX), 소스 팔로워 증폭 트랜지스터(SFX) 및 로우 선택 트랜지스터(RSX)를 포함할 수 있다.
상기 광전 변환부(PD)는 외부로부터 광(예를 들면, 가시광선 또는 적외선)을 수신하고, 수신된 광에 기초하여 광전하(photo charge)를 생성할 수 있다. 실시예에 따라, 상기 단위 픽셀은 상기 광전 변화부(PD)로서 포토다이오드, 포토트랜지스터, 포토 게이트, 핀드 포토 다이오드 등을 포함할 수 있다.
상기 포토다이오드(PD)에서 생성된 광전하는 셔터 트랜지스터(SX)를 통하여 저장 노드(SN)에 충전될 수 있다. 상기 저장 노드(SN)는 저장 다이오드(SD)를 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 셔터 제어 신호가 소정의 레벨(예컨대, 하이 레벨)을 가질 때에 상기 셔터 트랜지스터(SX)가 턴온(turn-on)되고, 상기 포토다이오드(PD)에서 생성된 광전하는 턴온된 상기 셔터 트랜지스터(SX)를 통하여 상기 저장 다이오드(SD)로 전송될 수 있다.
상기 저장 다이오드(SD)에 일시적으로 저장된 광전하는 전송 트랜지스터 (TX)를 통하여 플로팅 확산 노드 (FD)로 전송될 수 있다. 예를 들어, 전송 제어 신호(TG)가 소정의 레벨(예컨대, 하이 레벨)을 가질 때에 상기 전송 트랜지스터 (TX)가 턴온(turn-on)되고, 상기 포토다이오드(PD)에서 생성된 광 전하는 턴온된 상기 전송 트랜지스터(TX)를 통하여 플로팅 확산 노드(FD)로 전송될 수 있다.
상기 소스 팔로워 증폭 트랜지스터(SFX)는 상기 플로팅 확산 노드(FD)에 충전된 광전하에 대응하는 신호를 증폭할 수 있다. 상기 로우 선택 트랜지스터(RSX)는 선택 신호에 응답하여 상기 증폭된 신호를 컬럼 라인(COL)에 전송할 수 있다. 상기 소스 팔로우 증폭 트랜지스터(SFX)는 상기 플로팅 확산 노드(FD)와 연결되며, 상기 로우 선택 트랜지스터(RSX)와 직렬로 연결될 수 있다.
상기 플로팅 확산 노드(FD)는 상기 리셋 트랜지스터(RX)에 의해 리셋될 수 있다. 예를 들어, 상기 리셋 트랜지스터(RX)는 리셋 신호에 응답하여 상기 플로팅 확산 영역에 저장되어 있는 광전하를 CDS 동작을 위한 일정한 주기로 방전시킬 수 있다.
(이미지 센서_ 실시예 1)
도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.도 3a를 참조하면, 이미지 센서는, 기판(100), 광전 변환부(PD), 광전하 저장부, 독출 회로부, 소자 분리부 및 차폐부(160)를 포함할 수 있다.
상기 기판(100)은 서로 마주하는 전면(102a) 및 후면(102b)을 가질 수 있다. 상기 기판(100)은 복수의 단위 픽셀들을 포함할 수 있다. 각각의 단위 픽셀은 상기 기판(100)의 후면(102b)을 통해 입사하는 입사광에 응답하여 이미지 데이터를 생성하는 후면 수광 방식의 이미지 센서(backside illuminated image sensor: BIS)에 포함될 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 기판(100)은 에피택시얼 공정을 통해 형성된 반도체층을 포함할 수 있으며, 예를 들어 p형 불순물이 도핑된 반도체 기판(100)일 수 있다.
상기 독출 회로부는 상기 기판(100)의 전면(102a) 상에 형성될 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 단위 픽셀을 포함하는 후면 수광 방식의 이미지 센서에서, 상기 독출 회로부가 상기 기판(100)의 전면(102a) 상에 형성되어, 상기 입사광에 상응하는 전기 신호(예를 들어, 광전하)를 전송 및 증폭할 수 있다. 상기 독출 회로부는 복수의 게이트 구조물들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 복수의 게이트 구조물들은 셔터 트랜지스터(SX)의 제1 게이트 구조물(120), 전송 트랜지스터의 제2 게이트 구조물(122), 리셋 트랜지스터(RX)의 제3 게이트 구조물(도시되지 않음), 소스 팔로워 증폭 트랜지스터(SFX)의 제4 게이트 구조물(도시되지 않음) 및 로우 선택 트랜지스터(RSX)의 제5 게이트 구조물(도시되지 않음)을 포함할 수 있다.
상기 광전 변환부(PD)는 상기 입사광에 상응하는 광전하를 발생하며 상기 광전하를 수집하도록 상기 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 광전 변환부(PD)는 상기 p형 기판(100) 내에 배치된 n형 반도체 영역(114)과, 상기 p형 기판(100)의 전면(102a)에 배치되는 p형 반도체 영역(112)을 포함하는 핀드 포토다이오드(pinned photodiode)를 포함할 수 있다. 상세하게 도시되지는 않았으나, 상기 핀드 포토다이오드(PD)는, 상기 p형 반도체 영역(112)의 측면 및 하부면을 덮으며 배치되는 p-형(저농도 p형) 반도체 영역을 더 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 p-형 반도체 영역은 상기 n형 반도체 영역(114) 및 p형 반도체 영역(112) 양측으로 확장될 수 있다.
도 3a에서는 상기 광전 변환부(PD)를 핀드 포토다이오드로 도시하였으나, 상기 광전 변환부(PD)는 핀드 포토다이오드, 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 포토다이오드(photodiode) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
상기 광전하 저장부는 상기 광전 변환부(PD)로부터 생성 및 축적된 광전하를 일시적으로 저장하도록 상기 기판(100) 내에 형성될 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 광전하 저장부는 저장 다이오드(SD) 및 플로팅 확산 영역(FD)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 저장 다이오드(SD)는 상기 p형 기판(100) 내에 배치된 n형 반도체 영역(118)과, 상기 p형 기판(100)의 전면(102a)에 배치되는 p형 반도체 영역(116)을 포함하는 핀드 다이오드를 포함할 수 있다. 상세하게 도시되지는 않았으나, 상기 핀드 다이오드는 n형 반도체 영역(118)의 측면 및 하부면에 배치되는 p-형(저농도 p형) 반도체 영역을 더 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 광전 변환부(PD)의 포토다이오드의 n형 반도체 영역(114) 내 n형 불순물의 농도가 상기 저장 다이오드(SD)의 n형 반도체 영역(118) 내 n형 불순물 농도와 다르기 때문에, 상기 광전하 이동 효율이 증대될 수 있다.
상기 저장 다이오드(SD)에 일시적으로 저장된 광전하가 상기 전송 트랜지스터의 턴온/턴오프에 따라 상기 플로팅 확산 영역(FD)으로 이동될 수 있다. 상기 플로팅 확산 영역(FD)은 상기 광전하를 일시적으로 저장할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 상기 플로팅 확산 영역(FD)은 상기 기판(100) 내에 형성된 n형 반도체 영역을 포함할 수 있으며, 상기 저장 다이오드(SD)와 인접하게 형성될 수 있다.상기 소자 분리부는, 상기 단위 픽셀들 각각을 정의하는 제1 분리 패턴(110)과 하나의 단위 픽셀 내 광전 변환부(PD) 및 상기 광전하 저장부를 분리하는 제2 분리 패턴(145)을 포함할 수 있다.
상기 제1 분리 패턴(110)은 상기 기판(100)을 관통하는 제1 트렌치(104)를 매립하는 절연물을 포함할 수 있다. 상기 제1 분리 패턴(110)은 종횡비가 큰 제1 트렌치(104)를 매립할 수 있는 충진(gap-fill) 능력이 우수한 HDP(high density plasma) 산화물, PECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition) 산화물, USG(undoped silicate glass), 및/또는 MTO(middle temperature oxide)과 같은 산화물이나 SiN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.일 측면에 따르면, 상기 제1 분리 패턴(110)의 일 단면은 상기 기판(100)의 전면(102a)과 실질적으로 동일한 평면일 수 있으며, 상기 제1 분리 패턴(110)의 타 단면은 상기 기판(100)의 후면(102b)보다 낮은 평면일 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 제1 분리 패턴(110)의 타 단면은 중앙이 가장자리보다 낮을 수 있다. 상기 제1 분리 패턴(110)의 타 단부 및 상기 기판에 의해 리세스(147)가 한정될 수 있다.
또한, 상기 제1 분리 패턴(110)의 일 측은 상기 광전 변환부(PD)와 접하며, 상기 제1 분리 패턴(110)의 타 측은 상기 광전하 저장부의 상기 플로팅 확산 영역(FD)과 접할 수 있다.
상기 제2 분리 패턴(145)은 상기 기판(100) 내에서 상기 광전 변환부(PD) 및 상기 광전하 저장부 사이에 배치되어, 상기 광전 변환부(PD)로 입사된 광이 인접한 상기 광전하 저장부로 들어가는 것을 차단할 수 있다. 상기 제2 분리 패턴(145)의 일 단부가 상기 기판(100)의 전면(102a)과 이격되어 배치되어 상기 광전 변환부(PD) 및 상기 광전하 저장부를 완전하게 절연하지 않을 수 있다. 상기 제2 분리 패턴(145)의 일 단부가 상기 기판(100)의 전면(102a)과 이격됨으로써, 상기 광전 변환부(PD)의 광전하가 상기 광전하 저장부로 이동할 수 있는 통로가 제공될 수 있다. 한편, 상기 제2 분리 패턴(145)은 HDP 산화물, PECVD 산화물, USG 및/또는 MTO과 같은 산화물이나 SiN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 차폐부(160)는 상기 기판(100)의 후면(102b) 상에 상기 광전하 저장부를 덮도록 배치될 수 있다. 상기 차폐부(160)는 상기 광전 변환부(PD)로 입사된 광이 인접한 광전하 저장부로 들어가는 것을 차단할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 차폐부(160)는 상기 리세스(147) 를 채우는 돌출부(162) 및 상기 돌출부(162)로부터 상기 기판(100)의 후면(102b)으로 연장하는 연장부(164)를 포함할 수 있다. 상기 차폐부(160)는 텅스텐(W) 및 알루미늄(Al)과 같은 금속을 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 기판(100) 후면(102b) 및 상기 차폐부(160) 사이에 배치되는 반사 방지막(150)을 더 포함할 수 있다. 상기 반사 방지막(150)은 투명한 막으로서 실리콘 산화물, 금속 산화물 및 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 반사 방지막(150)은 PEOX(polyethylene oxide), HfOx 및 SiN 중 하나를 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 반사 방지막(150)은 다층(152, 154)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, , 상기 반사 방지막(150)은 상기 리세스(147)가 형성된 기판(100)의 후면(102b) 모서리 부분(CN)에 오버행(overhang) 구조로 배치될 수 있다. 이 경우, 상기 차폐부(160)의 돌출부(162)는 상기 제1 분리 패턴(110)과 직접적으로 접할 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 반사 방지막(150)이 투명한 물질을 포함하기 때문에, 상기 차폐부(160)의 돌출부(162)가 상기 제1 분리 패턴(110)과 함께 상기 기판(100)의 후면(102b)에서 상기 광전 변환부(PD)로 입사한 광이 상기 광전하 저장부로 들어가는 것을 더 효율적으로 차단할 수 있다.
상기 이미지 센서는, 상기 기판(100)의 후면(102b)에는 상기 입사광을 광전 변환 소자에 제공하기 위하여 컬러 필터(170) 및 마이크로 렌즈(180)가 형성될 수 있다. 상기 컬러 필터(170)는 상기 광전 변환부(PD)에 대응되는 위치에 배치되며, 상기 차폐부(160)과 동일한 평면에 형성될 수 있다. 상기 마이크로 렌즈(180)는 상기 광전 변환부(PD)로 광을 집중시키도록, 상기 컬러 필터(170) 및 상기 차폐부(160) 상에 배치될 수 있다.
(이미지 센서_ 실시예 2)
도 3b 및 도 3c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 단면도이다.
도 3b 및 도 3c를 참조하면, 이미지 센서는, 기판(100), 광전 변환부(PD), 광전하 저장부, 독출 회로부, 소자 분리부 및 차폐부(160)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 이미지 센서는 상기 기판(100) 후면(102b) 및 상기 차폐부(160) 사이에 배치되는 반사 방지막(150)을 더 포함할 수 있다.
상기 단위 픽셀들 각각을 정의하는 제1 분리 패턴(110)과 하나의 단위 픽셀 내 광전 변환부(PD) 및 상기 광전하 저장부를 분리하는 제2 분리 패턴(145)을 포함할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 분리 패턴의 일 단면은 상기 기판(100)의 전면(102a)과 실질적으로 동일한 평면일 수 있으며, 상기 제1 분리 패턴(110)의 타 단면은 상기 기판(100)의 후면(102b)보다 낮은 평면일 수 있다. 상기 제1 분리 패턴(110)의 타 단부 및 상기 기판에 의해 제1 리세스(147)가 한정될 수 있다,
상기 제2 분리 패턴(145)의 일 단면은 상기 기판(100)의 전면(102a)과 이격되며, 상기 제2 분리 패턴의 타 단면은 상기 기판의 후면(102b)보다 낮은 평면일 수 있다. 상기 제2 분리 패턴(145)의 타 단부 및 상기 기판에 의해 제2 리세스(149)가 한정될 수 있다.
본 실시예들에 따른 상기 차폐부(160)는, 상기 제1 리세스(147)를 채우는 제1 돌출부(162) 및 상기 제2 리세스(149)를 채우는 제2 돌출부(166) 및 상기 제1 및 제2 돌출부들(162, 166)을 연결하는 연장부(164)를 포함할 수 있다.
상기 차폐부(160)의 제1 및 제2 돌출부들(162, 166)가 상기 제1 및 제2 분리 패턴들(110, 145)과 함께 상기 기판(100)의 후면(102b)에서 상기 광전 변환부(PD)로 입사한 광이 상기 광전하 저장부로 들어가는 것을 더 효율적으로 차단할 수 있다.
도 3b의 일 실시예에 따르면, 상기 반사 방지막(150)은 상기 제1 및 제2 리세스들(147, 149)가 형성된 기판(100)의 후면(102b) 모서리 부분(CN)에 오버행 구조로 배치될 수 있다. 상기 제1 돌출부(162)는 상기 제1 분리 패턴(110)과 직접적으로 접하며, 상기 제2 돌출부(166)는 상기 제2 분리 패턴(145)과 직접적으로 접할 수 있다.
도 3c의 다른 실시예에 따르면, 상기 반사 방지막(150)은 상기 제1 및 제2 리세스들(147, 149)가 형성된 기판(100)의 후면(102b)을 따라 컨포멀하게(conformally) 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 제1 돌출부(162)는 상기 반사 방지막(150)에 의해 상기 제1 분리 패턴(110)과 이격되며, 상기 제2 돌출부(166)는 상기 반사 방지막(150)에 의해 상기 제2 분리 패턴(145)과 이격될 수 있다.
(이미지 센서의 제조 방법_제1 실시예 )
이하에서는 이미지 센서를 제조하는 방법을 설명하기로 한다.
도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 제조하는 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4a를 참조하면, 기판(100)에 예비 제1 분리 패턴(105)과, 광전 변환부(PD), 광전하 저장부 및 독출 회로부를 형성할 수 있다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 기판(100)은 제1 도전형의 불순물이 도핑된 반도체 기판(100)일 수 있다. 예컨대, 상기 제1 도전형은 p형일 수 있다. 또한, 상기 기판(100)은 서로 마주하는 전면(102a) 및 후면(102b)을 포함할 수 있다.
상기 기판(100)의 전면(102a)에서 상기 기판(100)을 식각하여 제1 트렌치(104)를 형성할 수 있다. 상기 제1 트렌치(104)를 제1 절연물로 충진하여 상기 예비 제1 분리 패턴(105)을 형성할 수 있다. 상기 제1 절연물은 충진(gap-fill) 능력이 우수한 HDP 산화물, USG, MTO, PECVD, PEOX, SiN 및 SiON 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 예비 제1 분리 패턴(105)에 의해 단위 픽셀들 각각이 정의될 수 있다.
상기 단위 픽셀들 각각에 광전 변환부(PD) 및 광전하 저장부를 형성할 수 있다. 일 예로, 하나의 단위 픽셀에 하나의 광전 변환부(PD) 및 하나의 광전하 저장부가 형성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 광전 변환부(PD)는 상기 제1 도전형과 반대의 제2 도전형의 불순물을 제1 농도로 상기 기판(100) 내부로 주입하여 제1 영역(114)을 형성하고, 상기 제1 영역(114) 상에 상기 제1 도전형의 불순물을 주입하여 제2 영역(112)을 형성하여 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형은 n형일 수 있다.
상기 광전하 저장부는 저장 다이오드(SD) 및 플로팅 확산 영역(FD)을 포함할 수 있다. 일 측면에 따르면, 상기 저장 다이오드(SD)는, 상기 제2 도전형의 불순물을 제2 농도로 상기 기판(100) 내부로 주입하여 제3 영역(118)을 형성하고, 상기 제3 영역(118) 상에 상기 제1 도전형의 불순물을 주입하여 제4 영역(116)을 형성하여, 형성될 수 있다. 이때, 상기 제1 영역(114)의 제1 농도와 상기 제2 영역(118)의 제2 농도는 상이할 수 있다.
상기 플로팅 확산 영역(FD)은 상기 기판(100) 내부로 상기 제2 도전형의 불순물을 주입함으로써 형성될 수 있다.
상기 독출 회로부는 상기 기판(100)의 전면(102a) 상에 형성된 다수의 트랜지스터를 포함할 수 있다. 도 4a에서는, 상기 독출 회로부로 셔터 게이트(120) 및 전송 게이트(122)가 상기 기판(100) 상에 형성되는 것을 도시하였으나, 상기 독출 회로부는 리셋 게이트, 소스 팔로우 증폭 게이트 및 로우 선택 게이트 등을 포함할 수 있다.
상기 독출 회로를 덮는 층간 절연막(130)을 형성한 후, 상기 독출 회로부와 전기적으로 연결되는 콘택 플러그(도시되지 않음)를 형성하고 상기 콘택 플러그와 전기적으로 연결되는 배선들(132)을 더 형성할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 상기 기판(100)의 후면(102b)을 그라인딩하여 상기 예비 제1 분리 패턴(105)의 저면을 노출시킬 수 있다. 이로써, 상기 예비 제1 분리 패턴(105)은 상기 기판(100)을 관통하는 구조를 가질 수 있다. 따라서, 상기 예비 제1 분리 패턴(105)의 일 단부는 상기 기판(100)의 전면(102a)과 동일한 평면이며, 상기 예비 제1 분리 패턴(105)의 타 단부는 상기 기판(100)의 후면(102b)과 동일한 평면일 수 있다.
도 4c를 참조하면, 상기 기판(100)의 후면(102b)에서 상기 기판(100)을 식각하여 제2 트렌치(140)를 형성할 수 있다. 상기 제2 트렌치(140)는 상기 광전 변환부(PD) 및 상기 광전하 저장부 사이에 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 트렌치(140)의 저면은 기판(100)의 전면(102a)에서 소정 거리 이격되도록 형성될 수 있다.
도 4d를 참조하면, 상기 제2 트렌치(140)를 제2 절연물로 매립하여 제2 분리 패턴(145)을 형성할 수 있다. 상기 제2 절연물은 상기 제1 절연물과 일 에천트에 대하여 식각 선택비를 갖는 물질을 포함할 수 있다. 상기 제2 절연물은 HDP 산화물, USG, MTO, PECVD 산화물, PEOX, SiN 및 SiON 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예컨대, 상기 제1 절연물이 SiN 또는 SiON과 같은 질화물을 포함하는 경우, 상기 제2 절연막은 HDP 산화물, USG, MTO, PECVD 산화물, PEOX과 같은 산화물을 포함할 수 있다.
상기 제2 분리 패턴(145)의 일 단부는 상기 기판(100)의 전면(102a)으로부터 이격되며, 상기 제2 분리 패턴(145)의 타 단부는 상기 기판(100)의 후면(102b)과 실질적으로 동일 평면일 수 있다.
도 4e를 참조하면, 상기 예비 제1 분리 패턴(105)의 타 단부를 식각하여, 제1 분리 패턴(110)을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 예비 제1 분리 패턴(105)의 타 단부는 마스크 없이 에치백 공정(etch-back process) 또는 습식 식각 공정(wet etch process)을 이용하여 식각될 수 있다. 일 예로, 상기 식각 공정으로 상기 제1 분리 패턴(110)의 상부면은 그 중앙이 가장자리보다 낮은 곡면을 가질 수 있다. 또한, 상기 제1 분리 패턴(110) 및 상기 기판(100)으로 한정되는 리세스부(147)가 형성될 수 있다.
상기 제1 분리 패턴(110)을 형성하여, 상기 제1 및 제2 분리 패턴들(110, 145)을 포함하는 소자 분리부를 완성할 수 있다.
도 4f를 참조하면, 상기 제1 분리 패턴(110) 및 상기 기판(100)으로 한정되는 리세스부(147)를 포함하는 기판(100)의 후면(102b) 상에 반사 방지막(150)을 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 반사 방지막(150)을 증착(deposition) 공정을 이용하여 상기 리세스부(147)에 의해 노출된 기판(100)의 모서리(CN)에 오버행되도록 형성될 수 있다. 따라서, 상기 반사 방지막(150)은 상기 리세스부(147)를 갖는 기판(100)의 후면(102b)에 컨포멀하지 않도록 형성될 수 있다.
일 측면에 따르면, 상기 반사 방지막(150)은 다수의 층들(152, 154)이 적층되어 형성될 수 있다. 상기 반사 방지막(150)은 투명한 물질로, 실리콘 산화물, 금속 산화물 및 질화물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면 상기 반사 방지막(150)은 PEOX, HfOx 및 SiN 중 하나를 포함할 수 있다.
도 4g를 참조하면, 상기 반사 방지막(150) 상에 상기 리세스부(147)를 매립하면서 상기 광전하 저장부를 덮는 차폐부(160)를 형성할 수 있다.
더욱 상세하게 설명하면, 상기 리세스부(147)를 갖는 기판(100)의 후면(102b) 상에 금속막(도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 상기 금속막은 텅스텐 및 알루미늄을 포함할 수 있다. 상기 금속막을 식각하여, 상기 광전하 저장부를 덮는 차폐부(160)를 형성할 수 있다. 상기 차폐부(160)는 상기 리세스부(147)를 매립하는 돌출부(162) 및 상기 돌출부(162)로부터 상기 기판(100)의 후면(102b)을 따라 연장하는 연장부(164)를 포함할 수 있다. 본 실시예에 따르면, 상기 차폐부(160)의 돌출부(162)의 적어도 일부는 상기 제1 분리 패턴(110)과 직접적으로 접할 수 있다.
전술된 바와 같이 상기 금속막이 상기 리세스부(147) 내부를 채우면서 형성됨으로써, 상기 차폐부(160)의 돌출부(162)는 상기 상기 제1 분리 패턴(110)과 자기 정렬될(self-aligned) 수 있다. 상기 차폐부(160)의 돌출부(162)를 위한 추가적인 식각 공정이 없어 정렬 마진을 향상시킬 수 있다.
상기 차폐부(160)의 상기 돌출부(162)는 상기 상기 제1 분리 패턴(110)과 함께, 상기 광전 변환부(PD)로 비스듬히 입사되는 광이 상기 광전하 저장부로 들어가는 것을 효율적으로 차단할 수 있다. 또한, 상기 차폐부(160)의 연장부(164)는 상기 광전하 저장부로 수직하게 입사하는 광을 차단할 수 있다.
도 4h를 참조하면, 상기 기판(100)의 후면(102b)에 컬러 필터(170) 및 마이크로 렌즈(180)를 형성하여, 이미지 센서를 완성할 수 있다.
(이미지 센서의 제조 방법_제2 실시예 )
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 5a를 참조하면, 기판(100)에 예비 제1 분리 패턴(105), 예비 제2 분리 패턴(145), 광전 변환부(PD), 광전하 저장부, 독출 회로부가 형성될 수 있다. 상기 기판(100)에 상기 예비 제1 및 제2 분리 패턴들(105, 145), 상기 광전 변환부(PD), 상기 광전하 저장부 및 상기 독출 회로부를 형성하는 공정은 도 4a 내지 도 4d에서 설명된 것과 실질적으로 동일하여 상세한 설명을 생략할 수 있다.
상기 예비 제1 및 제2 분리 패턴들(105, 145)의 타 단부를 식각하여, 제1 분리 패턴(110) 및 제2 분리 패턴(146)을 형성할 수 있다. 이 경우, 상기 제1 및 제2 분리 패턴들(105, 145)을 매립하는 절연물 각각이 일 에천트에 대하여 식각 선택비를 갖지 않을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 예비 제1 및 제2 분리 패턴들(105, 145)의 타 단부는 마스크 없이 에치백 공정 또는 습식 식각 공정을 이용하여 식각될 수 있다. 상기 식각 공정으로 상기 제1 분리 패턴(110)의 상부면은 그 중앙이 가장자리보다 낮은 곡면을 가지며, 상기 제1 분리 패턴(110) 및 상기 기판(100)으로 한정되는 제1 리세스부(147)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 제2 분리 패턴(146)의 상부면은 그 중앙이 가장자리보다 낮은 곡면을 가지며, 상기 제2 분리 패턴(146) 및 상기 기판(100)으로 한정되는 제2 리세스부(149)가 형성될 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상기 제1 및 제2 분리 패턴들(110, 146)과 상기 기판(100)으로 한정되는 제1 및 제2 리세스들(147, 149)을 포함하는 기판(100)의 후면(102b) 상에 반사 방지막(150)을 형성할 수 있다. 본 실시예에서는 상기 반사 방지막(150)을 증착 공정을 이용하여 상기 리세스부(147)에 의해 노출된 기판(100)의 모서리(CN)에 오버행되도록 형성될 수 있다.
도시되지는 않았으나, 상기 반사 방지막(150)은 상기 제1 및 제2 분리 패턴들(110, 146)과 상기 기판(100)으로 한정되는 제1 및 제2 리세스들(147, 149)을 포함하는 기판(100)의 후면(102b) 상에 컨포멀하게 형성될 수 있다. 이 경우, 완성되는 이미지 센서는 도 3c의 이미지 센서일 수 있다.
도 5c를 참조하면, 상기 반사 방지막이 형성된 상기 제1 및 제2 리세스들(147, 149)를 매립하면서, 상기 광전하 저장부를 덮는 차폐부(160)를 형성할 수 있다. 상기 차폐부(160)은 상기 제1 리세스(147)를 채우는 제1 돌출부(162)와, 상기 제2 리세스(149)를 채우는 제2 돌출부(166)와, 상기 제1 및 제2 돌출부들(162, 166)을 연결하는 연장부(164)를 포함할 수 있다.
상기 기판(100)의 후면(102b)에 컬러 필터(170) 및 마이크로 렌즈(180)를 형성하여, 이미지 센서를 완성할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템을 나타내는 개략적 블록도이다.
도 6을 참조하면, 프로세서 기반 시스템(1000)은 이미지 센서(1100)의 출력 이미지를 처리하는 시스템이다.
시스템(1000)은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 기계화된 시계 시스템, 네비게이션 시스템, 비디오폰, 감독 시스템, 자동 포커스 시스템, 추적 시스템, 동작 감시 시스템, 이미지 안정화 시스템 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
컴퓨터 시스템 등과 같은 프로세서 기반 시스템(1000)은 버스(1001)를 통해 입출력(I/O) 소자(1300)와 커뮤니케이션할 수 있는 마이크로프로세서 등과 같은 중앙 정보 처리 장치(CPU; 1200)를 포함한다. 이미지 센서(1100)는 버스(1001) 또는 다른 통신 링크를 통해서 시스템과 커뮤니케이션할 수 있다. 또, 프로세서 기반 시스템(1000)은 버스(1001)를 통해 CPU(1200)와 커뮤니케이션할 수 있는 RAM(1400) 및/또는 포트(1500)을 더 포함할 수 있다.
포트(1500)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등을 커플링하거나, 또 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있는 포트일 수 있다. 이미지 센서(1100)는 CPU, 디지털 신호 처리 장치(DSP) 또는 마이크로프로세서 등과 함께 집적될 수 있다. 또, 메모리가 함께 집적될 수도 있다. 물론 경우에 따라서는 프로세서와 별개의 칩에 집적될 수도 있다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자 장치를 나타내는 사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 모바일 폰(mobile phone; 2000)에 구비될 수 있다. 또한, 이미지 센서는 카메라(camera), 캠코더(camcorder), 개인 휴대용 정보 단말기(Personal Digital Assistant: PDA), 무선폰(wireless phone), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 광마우스(optical mouse), 팩시밀리(facsimile) 및 복사기(copying machine) 등과 같은 전자장치에 구비될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 망원경, 모바일 폰 핸드셋, 스캐너, 내시경, 지문인식장치, 장난감, 게임기, 가정용 로봇, 그리고 자동차 등과 같은 장치에도 구비될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100: 기판
110: 제1 분리 패턴
120, 122: 제1 및 제2 게이트 구조물
145: 제2 분리 패턴
147: 리세스부
150: 반사 방지막
160: 차폐막
162: 돌출부
164: 연장부
170: 컬러 필터
180: 마이크로 렌즈
PD: 광전 변환부
SD: 저장 다이오드
FD: 플로팅 확산 영역

Claims (10)

  1. 단위 픽셀을 정의하는 제1 분리 패턴을 갖는 기판;
    상기 기판 내에 배치되는 광전 변환부;
    상기 기판 내에 상기 광전 변환부와 인접하게 배치되는 광전하 저장부;
    상기 광전 변환부 및 상기 광전하 저장부 사이에 배치되는 제2 분리 패턴;
    상기 기판의 후면 상에서 상기 광전하 저장부를 덮으며, 상기 제1 분리 패턴에 대응되는 기판의 내부로 연장하는 제1 돌출부 및 상기 제1 돌출부로부터 상기 기판의 후면으로 연장하는 연장부를 포함하는 차폐부; 및
    상기 차폐부 및 상기 기판 사이에 배치되되, 상기 차폐부의 제1 돌출부 및 상기 연장부 사이에 오버행(overhang) 구조를 갖는 반사 방지막을 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 반사 방지막은 상기 제1 분리 패턴과 이격되는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 차폐부의 제1 돌출부는 상기 제1 분리 패턴과 직접 접하는 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 차폐부는 상기 제2 분리 패턴에 대응되는 기판의 내부로 연장하는 제2 돌출부를 더 포함하되, 상기 제2 돌출부는 상기 연장부와 연결되는 이미지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 반사 방지막은 상기 차폐부의 제2 돌출부 및 상기 연장부 사이에서 오버행 구조를 가지며, 상기 반사 방지막은 상기 제2 분리 패턴과 이격되는 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 차폐부의 제1 돌출부는 상기 제1 분리 패턴과 자기 정렬된 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 차폐부의 제2 돌출부는 상기 제2 분리 패턴과 자기 정렬된 이미지 센서.
  8. 기판에 단위 픽셀을 정의하는 예비 제1 분리 패턴을 형성하는 단계;
    상기 예비 제1 분리 패턴에 의해 정의된 단위 픽셀에 광전 변환부 및 광전하 저장부를 형성하는 단계;
    상기 기판의 전면 상에 상기 광전 변환부 및 광전하 저장부와 전기적으로 연결되는 독출 회로부를 형성하는 단계;
    상기 기판의 후면에, 상기 광전 변환부 및 상기 광전하 저장부 사이에 제2 분리 패턴을 형성하는 단계;
    상기 예비 제1 분리 패턴의 상부를 식각하여, 제1 분리 패턴을 형성하는 단계; 및
    상기 제1 분리 패턴 및 상기 기판의 후면에 의해 정의된 제1 리세스부를 매립하는 제1 돌출부와, 상기 제1 돌출부로부터 상기 기판의 후면으로 연장하며 상기 광전하 저장부를 덮는 차폐부를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 예비 제1 분리 패턴의 상부는 마스크 없는 에치백 및 습식 식각 중 하나를 이용하여 식각하는 이미지 센서의 제조 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1 분리 패턴 및 상기 차폐부 사이에 반사 방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
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