KR102606735B1 - 반사 방지층 내에 매립된 그리드 패턴들을 갖는 이미지 센서 - Google Patents

반사 방지층 내에 매립된 그리드 패턴들을 갖는 이미지 센서 Download PDF

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Abstract

이미지 센서가 설명된다. 상기 이미지 센서는 기판 내에 형성된 광전변환부들 및 상기 광전 변환부들 사이의 아이솔레이션 영역들; 상기 기판 상에 형성된 반사 방지층; 상기 반사 방지층 상에 형성된 그리드 패턴들 및 상기 그리드 패턴들 사이의 컬러 필터들; 및 상기 컬러 필터들 상의 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 그리드 패턴들은 각각 상부 그리드 부 및 하부 그리드 부를 포함할 수 있다. 상기 하부 그리드 부의 하단부는 상기 반사 방지층 내에 매립될 수 있다.

Description

반사 방지층 내에 매립된 그리드 패턴들을 갖는 이미지 센서{IMAGE SENSOR HAVING GRID PATTERNS ELBEDDED IN AN ANTI-REFLECTIVE LAYER}
본 발명은 이미지 센서 및 상기 이미지 센서를 제조하는 방법에 관한 것으로, 특히 반사 방지층 내에 매립된 그리드 패턴들을 갖는 이미지 센서 및 상기 이미지 센서를 제조하는 방법에 관한 것이다.
최근 정보 통신 산업 발달과 전자 기기의 디지털 화에 따라 디지털 카메라, 캠코더, 휴대폰, PCS(personal communication system), 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서들이 사용되고 있다. 일반적으로 이미지 센서는 포토다이오드를 포함하는 픽셀 영역과 주변 회로 영역을 갖는다. 단위 픽셀은 포토다이오드와 전송 트랜지스터를 포함한다. 전송 트랜지스터는 포토다이오드와 플로팅 확산 영역 사이에 배치되어 포토다이오드에서 생성된 전하를 플로팅 확산 영역에 전달한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반사 방지층 내에 매립된 그리드 패턴들을 갖는 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 그리드 패턴들의 측면들 상에 형성된 측면 반사층들을 가진 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 물질적으로 연속하는 반사 방지층 및 아이솔레이션 영역들을 포함하는 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반사 방지층의 상면 및 그리스 패턴의 표면 상에 컨포멀하게 형성된 코팅층을 포함하는 이미지 센서를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 이미지 센서를 포함하는 카메라 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반사 방지층 내에 매립된 그리드 패턴들을 갖는 이미지 센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 그리드 패턴들의 측면들 상에 형성된 측면 반사층들을 가진 이미지 센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 물질적으로 연속하는 반사 방지층 및 아이솔레이션 영역들을 포함하는 이미지 센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 반사 방지층의 상면 및 그리스 패턴의 표면 상에 컨포멀하게 형성된 코팅층을 포함하는 이미지 센서를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다양한 과제들은 이상에서 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당 업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 기판 내에 형성된 광전변환부들 및 상기 광전 변환부들 사이의 아이솔레이션 영역들; 상기 기판 상에 형성된 반사 방지층; 상기 반사 방지층 상에 형성된 그리드 패턴들 및 상기 그리드 패턴들 사이의 컬러 필터들; 및 상기 컬러 필터들 상의 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 그리드 패턴들은 각각 상부 그리드 부 및 하부 그리드 부를 포함할 수 있다. 상기 하부 그리드 부의 하단부는 상기 반사 방지층 내에 매립될 수 있다.
상기 상부 그리드 부의 수평 폭은 상기 하부 그리드 부의 수평 폭 보다 클 수 있다.
상기 상부 그리드 부의 측면은 제1 경사를 가질 수 있다. 상기 하부 그리드 부의 측면은 제2 경사를 가질 수 있다. 상기 제1 경사는 상기 제2 경사보다 급격할 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 그리드 패턴들의 양 측면들 상에 형성된 측면 반사층들을 더 포함할 수 있다.
상기 측면 반사층들은 상기 컬러 필터들과 직접적으로 접촉할 수 있다.
상기 측면 반사층들은 상기 컬러 필터들보다 작은 굴절율을 가질 수 있다.
상기 상부 그리드 부의 상면의 수평 폭과 상기 측면 반사층의 수평 폭은 실질적으로 동일할 수 있다.
상기 측면 반사층은 수직으로 평평한 측면들을 가질 수 있다.
상기 측면 반사층의 상부의 평균적인 수평 두께는 하부의 평균적인 수평 두께보다 작을 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 반사 방지층의 상면 및 상기 그리드 패턴들의 표면 상에 컨포멀한 라이너 형태를 갖도록 형성된 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 측면 반사층은 상기 코팅층보다 낮은 굴절율을 가질 수 있다.
상기 아이솔레이션 영역들은 각각, 하부 아이솔레이션 영역 및 상부 아이솔레이션 영역을 포함할 수 있다. 상기 하부 아이솔레이션 영역은 이온 주입 영역을 포함할 수 있다. 상기 상부 아이솔레이션 영역은 상기 기판 내에 형성된 아이솔레이션 트렌치 내에 형성된 유닛 아이솔레이션 영역들을 포함할 수 있다.
상기 유닛 아이솔레이션 영역들은 상기 아이솔레이션 트렌치 내에 형성된 외부 유닛 아이솔레이션 영역, 중간 유닛 아이솔레이션 영역, 및 내부 아이솔레이션 영역을 포함할 수 있다. 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역은 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역의 측면을 감쌀 수 있고, 및 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역은 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역의 측면을 감쌀 수 있다.
상기 반사 방지층은 하부 유닛 반사 방지층, 중간 유닛 반사 방지층, 및 상부 유닛 반사 방지층을 포함할 수 있다.
상기 하부 유닛 반사 방지층과 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역이 물질적으로 연속할 수 있고, 상기 중간 유닛 반사 방지층과 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역이 물질적으로 연속할 수 있고, 및 상기 상부 유닛 반사 방지층과 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역이 물질적으로 연속할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서는 기판 내에 형성된 광전변환부들 및 상기 광전 변환부들 사이의 아이솔레이션 영역들; 상기 기판 상에 형성된 반사 방지층; 상기 반사 방지층 상에 형성된 그리드 패턴들; 상기 그리드 패턴들의 측면들 상의 측면 반사층; 상기 그리드 패턴들 사이의 컬러 필터들; 및 상기 컬러 필터들 상의 마이크로 렌즈들을 포함할 수 있다. 상기 측면 반사층은 상기 컬러 필터들보다 낮은 굴절율을 가질 수 있다.
상기 그리드 패턴들의 하단부들은 상기 반사 방지층 내에 매립될 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 그리드 패턴들과 상기 측면 반사층 사이에 컨포멀하게 형성된 코팅층을 더 포함할 수 있다.
상기 코팅층은 상기 반사 방지층의 상면 상으로 연장할 수 있다.
상기 아이솔레이션 영역은 상기 기판 내에 형성된 아이솔레이션 트렌치 내에 형성된 외부 유닛 아이솔레이션 영역, 중간 유닛 아이솔레이션 영역, 및 내부 아이솔레이션을 포함할 수 있다. 상기 반사 방지층은 하부 유닛 반사 방지층, 중간 유닛 반사 방지층, 및 상부 유닛 반사 방지층을 포함할 수 있다.
상기 하부 유닛 반사 방지층과 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역이 물질적으로 연속할 수 있고, 상기 중간 유닛 반사 방지층과 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역이 물질적으로 연속할 수 있고, 및 상기 상부 유닛 반사 방지층과 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역이 물질적으로 연속할 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들은 반사 방지층 내부로 매립된 그리드 패턴들을 포함하므로, 빛이 인접한 다른 광전발생부로 크로싱하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 인접한 광전변환부들 사이의 크로스-토크 현상이 방지 및 완화될 수 있다.
본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들은 컬러 필터들보다 낮은 굴절율을 갖는 측면 반사층을 포함하므로 빛이 그리드 패턴 등에 흡수되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 이미지 센서의 양자 효율이 개선될 수 있다.
기타 언급되지 않은 본 발명의 다양한 실시예들에 의한 효과들은 본문 내에서 언급될 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 간략화된 종단면도이다.
도 3a 및 3b는 도 2에 도시된 상기 이미지 센서의 확대된 종단면도들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서의 간략화된 종단면도이다.
도 5a 및 5b는 도 4에 도시된 상기 이미지 센서의 확대된 종단면도이다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들을 설명하는 간략화된 종단면도들이다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예들에 의한 상기 이미지 센서들의 효과들을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8a 내지 8f는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 9a 및 9b, 도 10a 내지 10c, 및 도 11a 및 11b는 본 발명의 다양한 실시예에 의한 이미지 센서를 제조하는 방법들을 설명하는 도면들이다.
도 12은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 가진 전자 장치를 개략적으로 도시한 다이아그램이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 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 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
하나의 소자(elements)가 다른 소자와 ‘접속된(connected to)’ 또는 ‘커플링된(coupled to)’ 이라고 지칭되는 것은, 다른 소자와 직접 연결 또는 커플링된 경우 또는 중간에 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 하나의 소자가 다른 소자와 ‘직접 접속된(directly connected to)’ 또는 ‘직접 커플링된(directly coupled to)’으로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자를 개재하지 않은 것을 나타낸다. ‘및/또는’은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
공간적으로 상대적인 용어인 ‘아래(below)’, ‘아래(beneath)’, ‘하부(lower)’, ‘위(above)’, ‘상부(upper)’ 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작 시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 ‘아래(below)’ 또는 ‘아래(beneath)’로 기술된 소자는 다른 소자의 ‘위(above)’에 놓일 수 있다.
명세서 전문에 걸쳐 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 이미지 센서(800)를 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예 의한 이미지 센서는 다수의 픽셀들이 매트릭스 구조로 배열된 픽셀 어레이(pixel array, 810), 상관 이중 샘플러(correlated double sampler, CDS, 820), 아날로그-디지털 컨버터(analog-digital converter, ADC, 830), 버퍼(Buffer, 840), 로우 드라이버(row driver, 850), 타이밍 제너레이터(timing generator, 860), 제어 레지스터(control register, 870), 및 램프 신호 제너레이터(ramp signal generator, 880)를 포함할 수 있다. 픽셀 어레이(810)는 매트릭스 구조로 배열된 다수의 픽셀들을 포함할 수 있다. 다수의 픽셀들은 각각 광학적 이미지 정보를 전기적 이미지 신호로 변환하여 컬럼 라인들(column lines)을 통하여 상관 이중 샘플러(820)로 전송할 수 있다. 다수의 픽셀들은 로우 라인들(row lines) 중 하나 및 컬럼 라인들(column lines) 중 하나와 각각 연결될 수 있다. 상관 이중 샘플러(820)는 픽셀 어레이(810)의 픽셀들로부터 수신된 전기적 이미지 신호를 유지(hold) 및 샘플링할 수 있다. 예를 들어, 상관 이중 샘플러(820)는 타이밍 제너레이터(860)로부터 제공된 클럭 신호에 따라 기준 전압 레벨과 수신된 전기적 이미지 신호의 전압 레벨을 샘플링하여 그 차이에 해당하는 아날로그적 신호를 아날로그-디지털 컨버터(830)로 전송할 수 있다. 아날로그-디지털 컨버터(830)는 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 버퍼(840)로 전송할 수 있다. 버퍼(840)는 수신된 디지털 신호를 래치(latch)하고 및 순차적으로 영상 신호 처리부 (미도시)로 출력할 수 있다. 버퍼(840)는 디지털 신호를 래치하기 위한 메모리 및 디지털 신호를 증폭하기 위한 감지 증폭기를 포함할 수 있다. 로우 드라이버(850)는 타이밍 제너레이터(860)의 신호에 따라 픽셀 어레이(810)의 다수의 픽셀들을 구동할 수 있다. 예를 들어, 로우 드라이버(850)는 다수의 로우 라인들(row lines) 중 하나의 로우 라인(row line)을 선택하기 위한 선택 신호들 및/또는 구동하기 위한 구동 신호들을 생성할 수 있다. 타이밍 제너레이터(860)는 상관 이중 샘플러(820), 아날로그-디지털 컨버터(830), 로우 드라이버(850), 및 램프 신호 제너레이터(880)를 제어하기 위한 타이밍 신호를 생성할 수 있다. 컨트롤 레지스터(870)는 버퍼(840), 타이밍 제너레이터(860), 및 램프 신호 제너레이터(880)를 컨트롤하기 위한 컨트롤 신호(들)을 생성할 수 있다. 램프 신호 제너레이터(880)는 타이밍 제너레이터(860)의 컨트롤에 따라 버퍼(840)로부터 출력되는 이미지 신호를 제어하기 위한 램프 신호를 생성할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100A)의 간략화된 종단면도이다. 도 2를 참조하면, 상기 이미지 센서(100A)는 기판(10) 내에 형성된 광전변환부들(PD), 표면 도핑 영역(15), 아이솔레이션 영역들(20, 25), 및 플로팅 디퓨전 영역(31), 상기 기판(10)의 하면 상에 형성된 전송 게이트들(32), 하부 층간 절연층(33), 및 전송 배선들(34), 및 상기 기판(10)의 상면 상에 형성된 반사 방지층(40), 그리드 패턴들(50), 컬러 필터들(60), 및 마이크로 렌즈들(65)을 포함할 수 있다.
상기 기판(10)은 단결정 실리콘 웨이퍼 또는 에피택셜 성장된 단결정 실리콘 층을 포함할 수 있다. 상기 기판(10)은 P-형 이온들을 포함할 수 있다. 상기 광전변환부들(PD)은 상기 기판(10) 내에 형성된 이온 주입 영역을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 광전변환부들(PD)은 인(P) 또는 비소(As) 같은 N-형 이온이 도핑된 N-형 이온 주입 영역들을 포함할 수 있다. 상기 광전변환부들(PD)은 붕소(B) 같은 P-형 이온이 도핑된 P-형 이온 주입 영역을 더 포함할 수 있다. 상기 광전변환부들(PD)은 빛을 받아 광전하를 발생시킬 수 있다. 상기 표면 도핑 영역(15)은 상기 기판(10) 내에 상기 광전변환부(PD)와 상기 기판(10)의 하면 사이에 형성될 수 있다. 상기 광전변환부들(PD)은 상기 기판(10)의 일부들이므로, 점선을 이용하여 표시되었다.
상기 아이솔레이션 영역들(20, 25)은 상기 광전변환부들(PD)을 전기적 및 물리적으로 격리시킬 수 있다. 상기 아이솔레이션 영역들(20, 25)은 상부 아이솔레이션 영역(20) 및 하부 아이솔레이션 영역(25)을 포함할 수 있다. 상기 상부 아이솔레이션 영역(20)은 상기 기판(10) 내에 형성된 아이솔레이션 트렌치(Ti) 내에 채워진 절연물을 포함할 수 있다. 상기 하부 아이솔레이션 영역(25)은 상기 기판(10) 내에 주입된 P-형 이온들을 포함할 수 있다. 즉, 상기 하부 아이솔레이션 영역(25)은 P-형 이온 주입 영역들을 포함할 수 있다. 상기 상부 아이솔레이션 영역(20)의 하면 및 측면들은 상기 하부 아이솔레이션 영역(25)에 의해 감싸일 수 있다. 따라서, 상기 상부 아이솔레이션 영역들(20)은 상기 광전변환부들(PD)로부터 이격될 수 있다.
상기 플로팅 디퓨전 영역(31)은 상기 기판(10) 내에 상기 기판(10)의 하면과 접하도록(abut) 형성될 수 있다. 상기 플로팅 디퓨전 영역(31)은 N-형 이온 주입 영역을 포함할 수 있다. 상기 전송 게이트들(40)은 상기 광전변환부들(PD) 내에 생성된 광전하들을 상기 플로팅 디퓨전 영역(31)으로 전송할 수 있다. 상기 플로팅 디퓨전 영역(31)도 상기 기판(31)의 일부이므로 점선을 이용하여 표시되었다.
상기 하부 층간 절연층(33)은 상기 전송 게이트들(32) 및 상기 전송 배선들(34)을 덮고 및 감싸도록 상기 기판(10)의 하면 상에 형성될 수 있다. 상기 하부 층간 절연층(33)은 실리콘 산화물 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 전송 배선들(34)은 금속 같은 전도체를 포함할 수 있다. 상기 전송 배선들(34)은 수평으로 연장하는 라인 모양을 가질 수 있다.
상기 반사 방지층(40)은 상기 기판(10)의 상면 상에 평탄한 상면을 갖도록 형성될 수 있다. 상기 반사 방지층(40)은 다른 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.
상기 그리드 패턴들(50)은 상면도에서 메시(mesh)모양을 갖도록 상기 아이솔레이션 영역들(20, 25)과 중첩하는 레이아웃을 가질 수 있다. 상기 그리드 패턴들(50)은 펜스(fence) 또는 월(wall) 모양을 가질 수 있다. 상기 그리드 패턴들(50)은 스터드(stud) 모양의 종단면을 가질 수 있다. 상기 각 그리드 패턴들(50)은 상대적으로 완만하게 경사진 측면을 갖는 바디(body), 즉 하부 그리드 부(51) 및 상대적으로 급격하게 경사진 측면을 갖는 헤드(head), 즉 상부 그리드 부(56)를 포함할 수 있다. 상기 하부 그리드 부(51)의 하단은 상기 반사 방지층() 내에 매립(embedded or inlaid)될 수 있다. 상기 상부 그리드 부(56)는 평평한 상면을 가질 수 있다.
상기 그리드 패턴들(50)사이에 상기 컬러 필터들(60)이 형성될 수 있다. 상기 컬러 필터들(60)은 상기 그리드 패턴들(50)의 상기 상부 그리드부들(56) 상에서 인접한 컬러 필터(60)와 접촉할 수 있다. 상기 컬러 필터들(60)상에 마이크로 렌즈들(65)이 형성될 수 있다.
도 3a 및 3b는 도 2에 도시된 상기 이미지 센서(100A)의 확대된 종단면도들이다. 도 3a를 참조하면, 상기 이미지 센서(100A)의 상기 반사 방지층(40)은 다층의 유닛 반사 방지층들(41, 42, 43)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 반사 방지층(40)은 하부 유닛 반사 방지층(41), 중간 유닛 반사 방지층(42), 및 상부 유닛 반사 방지층(43)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부 유닛 반사 방지층(41)은 알루미늄 산화물(Al2O3) 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 중간 유닛 반사 방지층(42)은 하프늄 산화물(HfO2) 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 상부 유닛 반사 방지층(43)은 HARP(high aspect ratio process) 같이 갭-필 성능이 우수한 실리콘 산화물을 포함할 수 있다.
상기 이미지 센서(100A)의 상기 상부 아이솔레이션 영역(20)은 다층의 유닛 아이솔레이션 영역들(21, 22, 23)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 상부 아이솔레이션 영역(20)은 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21), 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22), 및 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23)을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21)은 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22)의 측면을 감쌀 수 있고, 및 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22)은 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23)의 측면을 감쌀 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21)은 알루미늄 산화물(Al2O3) 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22)은 하프늄 산화물(HfO2) 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23)은 HARP 같이 갭-필 성능이 우수한 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21)은 상기 아이솔레이션 트렌치(Ti)의 내벽 상에 컨포멀한 라이너 형태로 형성될 수 있다. 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22)은 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21) 상에 컨포멀한 라이너 형태로 형성될 수 있다. 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23)은 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역들(22) 내/사이의 갭을 채울 수 있다.
상기 하부 유닛 반사 방지층(41)과 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21)은 물질적으로 연속할 수 있다. 즉, 상기 하부 유닛 반사 방지층(41)과 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 중간 유닛 반사 방지층(42)과 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22)은 물질적으로 연속할 수 있다. 즉, 상기 중간 유닛 반사 방지층(42)과 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 상기 상부 유닛 반사 방지층(43)과 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23)은 물질적으로 연속할 수 있다. 즉, 상기 상부 유닛 반사 방지층(43)과 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23)은 동일한 물질을 포함할 수 있다.
상기 그리드 패턴(50)의 상기 하부 그리드 부(51)의 하단은 상기 반사 방지층(40) 내에 매립(embedded or inlaid)될 수 있다. 예를 들어, 상기 그리드 패턴(50)의 상기 하부 그리드 부(51)의 하단은 상기 반사 방지층(40)의 상기 상부 유닛 반사 방지층(43) 내에 위치할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 그리드 패턴(50)의 상기 하부 그리드 부(51)의 하단은 상기 반사 방지층(40)의 상기 중간 유닛 반사 방지층(42)과 접촉할 수 있다.
도 3b를 참조하면, 상기 이미지 센서(100A)는 상기 반사 방지층(40)의 상면 및 상기 그리드 패턴(50)의 표면 상에 컨포멀한 라이너 형태로 형성된 코팅층(70)을 더 포함할 수 있다. 상기 코팅층(70)은 실리콘 산화질화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산화물, 및/또는 그 조합들을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 코팅층(70)은 상기 컬러 필터들(60)보다 높은 굴절율을 가질 수 있다. 또 다른 실시예에서, 상기 코팅층(70)은 상기 컬러 필터들(60)보다 낮은 굴절율을 가질 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서(100B)의 간략화된 종단면도이다. 도 4를 참조하면, 상기 이미지 센서(100B)는 도 2에 도시된 상기 이미지 센서(100A)와 비교하여, 상기 그리드 패턴들(50)의 양 측면들 상에 형성된 측면 반사층(75)을 더 포함할 수 있다. 상기 측면 반사층(75)는 다른 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 설명되지 않은 구성 요소들은 도 2를 참조하면 이해될 수 있을 것이다.
도 5a 및 5b는 도 4에 도시된 상기 이미지 센서(100B)의 확대된 종단면도이다. 도 5a를 참조하면, 상기 이미지 센서(100B)는 상기 그리드 패턴(50)의 양 측면들 상에 형성된 상기 측면 반사층(75)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 측면 반사층(75)은 상기 그리드 패턴(50)의 상기 하부 그리드 부(51) 및 상기 상부 그리드 부(56)의 측면들 상에 수직하게 평평한 외측면들을 갖도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 그리드 패턴(50)의 상기 상부 그리드 패턴(56)의 상면의 폭(W1)과 상기 측면 반사층(75)의 외측면들의 폭(W2)이 유사 또는 실질적으로 동일할 수 있다. (W1 = W2) 즉, 상기 측면 반사층(75)의 상부의 평균적인 수평 두께(ta)는 상기 측면 반사층(75)의 하부의 평균적인 수평 두께(tb)보다 작을 수 있다. (ta < tb) 상기 측면 반사층(75)은 상기 컬러 필터(60)보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다. 상기 측면 반사층(75)은 고분자 유기물을 포함할 수 있다.
도 5b를 참조하면, 상기 이미지 센서(100B)는 상기 그리드 패턴(50)과 상기 측면 반사층(75) 사이에 컨포멀하게 형성된 코팅층(65)을 더 포함할 수 있다. 즉, 상기 코팅층(65)은 상기 반사 방지층(40)의 상면 및 상기 그리드 패턴(50)의 표면 상에 컨포멀한 라이너 형태로 형성될 수 있다. 상기 코팅층()은 도 3b를 참조하면 상세히 이해될 수 있을 것이다. 상기 측면 반사층()은 상기 코팅층()보다 낮은 굴절률을 가질 수 있다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 실시예들에 의한 이미지 센서들(100C, 100D)을 설명하는 간략화된 종단면도들이다. 도 6a 및 6b를 참조하면, 상기 이미지 센서들(100C, 100D)은 보이드(V)를 가진 상부 아이솔레이션 영역(20)을 포함할 수 있다. 상기 보이드(V)는 에어 갭을 포함할 수 있다. 도 3a를 및 5a를 더 참조하여, 상기 보이드(V)는 상기 아이솔레이션 트렌치(Ti) 내의 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23) 내에 위치할 수 있다. 즉, 상기 보이드(V)는 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23)에 의해 둘러싸일 수 있다. 도 6a에 도시된 이미지 센서(100C)의 설명되지 않은 구성 요소들은 도 2, 도 3a, 및 3b를 더 참조하여 이해될 수 있고, 및 도 6b에 도시된 이미지 센서(100D)는 도 4, 도 5a, 및 5b를 더 참조하여 이해될 수 있을 것이다. 즉, 도 6a에 도시된 상기 이미지 센서(100C)는 도 3a 및 3b를 참조하여 설명된 본 발명의 기술적 사상을 더 포함할 수 있고, 및 도 6b에 도시된 상기 이미지 센서(100D)는 도 5a 및 5b를 참조하여 설명된 본 발명의 기술적 사상을 더 포함할 수 있다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 실시예들에 의한 상기 이미지 센서들(100A-100D)의 효과들을 설명하기 위한 도면들이다. 도 7a를 참조하면, 상기 반사 방지층(40) 내에 매립(embedded or inlaid)된 상기 그리드 패턴(50)의 상기 하부 그리드 부(51)는 왼 쪽 컬러 필터(60-L)를 통과하여 경사지게 입사하는 빛(Li1)을 블로킹하여 상기 입사하는 빛(Li1)이 오른 쪽 광전변환부(PD-R)로 크로스 입사하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 반사 방지층(40) 내에 매립된 상기 그리드 패턴(50)의 상기 하부 그리드 부(51)는 상기 왼 쪽 컬러 필터(60-L)를 통과하여 경사지게 입사하는 빛(Li1)이 왼 쪽 광전변환부(PD-L)로 입사하도록 반사할 수 있다. 상기 반사 방지층(40)내에 매립된 상기 그리드 패턴(50)의 상기 하부 그리드 부(51)가 없을 경우, 상기 왼 쪽 컬러 필터(60-L)를 통과하여 경사지게 입사하는 빛(Li1)은 상기 오른 쪽의 광전변환부(PD-R)로 입사하여 크로스-토크 현상을 발생시킬 것이다. 상기 반사 방지층(40)내에 매립된 상기 그리드 패턴(50)의 상기 하부 그리드 부(51)의 하단부에 의해 반사된 빛(Lr1)은 상기 왼 쪽의 광전변환부(PD-L)로 입사하게 되므로, 크로스-토크 현상이 방지될 것이다. 대칭적으로, 입사하는 빛(Li1)이 상기 오른 쪽 컬러 필터(60-R)를 통과할 경우에도, 상기 반사 방지층(40)내에 매립된 상기 그리드 패턴(50)의 상기 하부 그리드 부(51)의 하단부에 의해 반사된 빛(Lr1)은 상기 오른 쪽 광전변환부(PD-R)로 입사할 수 있다.
도 7b를 참조하면, 상기 왼 쪽 컬러 필터(60-L)를 통과하여 입사하는 빛(Li2)은 상기 그리드 패턴(50)의 측면들 상에 형성된 상기 측면 반사층(75)에 의해 전반사될 수 있고, 및 전반사된 빛(Lr2)은 상기 왼 쪽 광전변환부(PD-1)로 입사할 수 있다. 상기 측면 반사층(75)이 없을 경우, 상기 입사하는 빛(Li2)은 상기 그리드 패턴(50)에 의해 일부 흡수되어 상기 왼 쪽 광전변환부(PD-L)로 반사된 빛(Lr2)의 광량이 감소될 수 있다. 또한, 도 3b 및 5b를 참조하여, 상기 입사하는 빛(Li2)의 일부가 상기 코팅층(70)에 흡수되어 상기 왼 쪽 광전변환부(PD-L)로 입사하는 반사된 빛(Lr2)의 광량이 감소될 수 있다. 대칭적으로, 입사하는 빛(Li2)이 상기 오른 쪽 컬러 필터(60-R)를 통과할 경우에도, 상기 그리드 패턴(50)의 측면들 상의 상기 측면 반사층(75)에 의해 전반사된 빛(Lr2)은 상기 오른 쪽 광전변환부(PD-R)로 입사할 수 있다.
도 8a 내지 8f는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 8a를 참조하면, 상기 이미지 센서를 제조하는 방법은 기판(10) 내에 광전변환부들(PD), 표면 도핑 영역(15), 하부 아이솔레이션 영역(25), 플로팅 디퓨전 영역(31), 전송 게이트들(32), 하부 층간 절연층(33), 및 전송 배선들(34)을 형성하고, 및 상기 하부 아이솔레이션 영역(25) 내에 아이솔레이션 트렌치들(Ti)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
상기 기판(10)은 단결정 실리콘 웨이퍼 또는 에피택셜 성장된 단결정 실리콘 층을 포함할 수 있다.
상기 광전변환부들(PD)을 형성하는 것은 이온 임플란트 공정을 수행하여 상기 기판(10) 내에 인(P) 또는 비소(As) 같은 N-형 이온들을 주입하는 것을 포함할 수 있다.
상기 표면 도핑 영역(15)을 형성하는 것은 이온 임플란트 공정을 수행하여 상기 기판(10) 내에 붕소(B) 같은 P-형 이온을 주입하는 것을 포함할 수 있다. 상기 표면 도핑 영역(15)은 상기 기판(10)의 하면에 접하도록(abut) 형성될 수 있다.
상기 하부 아이솔레이션 영역(25)을 형성하는 것은 이온 임플란트 공정을 수행하여 상기 기판(10) 내의 상기 광전변환부들(PD) 사이에 붕소(B) 같은 P-형 이온을 주입하는 것을 포함할 수 있다. 상기 광전변환부들(PD)을 형성하는 공정, 상기 표면 도핑 영역(15)을 형성하는 공정, 및 상기 하부 아이솔레이션 영역(25)을 형성하는 공정들의 순서는 바뀔 수 있다.
상기 플로팅 디퓨전 영역(31)을 형성하는 것은 이온 주입 공정을 수행하여 상기 기판(10) 내에 인(P) 또는 비소(As) 같은 N-형 이온들을 주입하는 것을 포함할 수 있다.
상기 전송 게이트들(32)을 형성하는 것은 상기 기판(10)의 하면 상에 게이트 절연층을 형성하고, 상기 게이트 절연층 상에 전도층을 형성하고, 및 패터닝 공정을 수행하여 상기 전도층 및 상기 게이트 절연층을 패터닝하는 것을 포함할 수 있다. 상기 전송 게이트들(32)은 도핑된 실리콘, 금속 실리사이드, 금속 화합물, 또는 금속 같은 전도체를 포함할 수 있다. 상기 하부 층간 절연층(33)을 형성하는 것은 증착 공정을 수행하여 상기 전송 게이트들(32)을 덮는 절연물을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 전송 배선들(34)을 형성하는 것은 증착 공정 및 패터닝 공정, 또는 다마신 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 전송 배선들(34)은 상기 하부 층간 절연층(33) 내에 매립되어 수평으로 연장하는 라인 형태를 가질 수 있다.
상기 아이솔레이션 트렌치들(Ti)을 형성하는 것은 상기 기판(10)의 상면 상에 마스크 패턴(미도시)을 형성하고, 및 에칭 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 아이솔레이션 트렌치들(Ti)은 상기 하부 아이솔레이션 영역들(25)과 수직으로 중첩할 수 있고, 및 상기 광전변환부들(PD)과 이격될 수 있다.
도 8b를 참조하면, 상기 방법은 반사 방지층(40)을 형성하고, 및 상기 반사 방지층(40) 상에 스토퍼 층(45)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 반사 방지층(40)을 형성하는 것은 증착 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 반사 방지층(40)은 상기 아이솔레이션 트렌치들(Ti)의 내부를 채우고 및 상기 기판(40) 상에 평탄하게 형성될 수 있다. 도 3a를 더 참조하여, 상기 반사 방지층(40)을 형성하는 것은 상기 아이솔레이션 트렌치(Ti) 내에 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21), 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22), 및 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23)을 형성하고, 및 상기 기판(10)의 상면 상에 하부 유닛 반사 방지층(41), 중간 유닛 반사 방지층(42), 및 상부 유닛 반사 방지층(43)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21) 및 상기 상부 유닛 반사 방지층(41)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 및 동시에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역(21) 및 상기 상부 유닛 반사 방지층(41)은 알루미늄 산화물 (Al2O3) 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22) 및 상기 중간 유닛 반사 방지층(42)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 및 동시에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역(22) 및 상기 중간 유닛 반사 방지층(42)은 하프늄 산화물 (HfO2) 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23) 및 상기 상부 유닛 반사 방지층(43)은 동일한 물질을 포함할 수 있고, 및 동시에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역(23) 및 상기 상부 유닛 반사 방지층(44)은 실리콘 산화물 (SiO2) 같은 절연물을 포함할 수 있다. 상기 스토퍼 층(45)은 상기 상부 유닛 반사 방지층(45)과 식각 선택비를 갖도록 상기 상부 유닛 반사 방지층(45)보다 단단한 절연물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 스토퍼 층(45)은 실리콘 질화물(SiN) 또는 실리콘 산화질화물(SiON)을 포함할 수 있다.
도 8c를 참조하면, 상기 방법은 상기 스토퍼 층(45) 상에 몰드층(46)을 형성하고, 상기 몰드층(46) 상에 마스크 패턴(미도시)을 형성하고, 및 에칭 공정을 수행하여 그리드 트렌치들(Tg)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 몰드층(46)은 상기 스토퍼 층(45)과 식각 선택비를 갖도록 상기 스토퍼 층(45)과 다른 물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 몰드층(46)은 실리콘 산화물을 포함할 수 있다. 상기 그리드 트렌치들(Tg)은 상면도에서 상기 아이솔레이션 영역들(20, 25)과 중첩하는 메시(mesh) 모양을 가질 수 있다. 상기 그리드 트렌치들(Tg)은 스터드(stud) 모양의 종단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 그리드 트렌치들(Tg)은 상대적으로 수평 폭이 좁은 하부 및 상대적으로 수평 폭이 넓은 상부를 가질 수 있다. 상기 그리드 트렌치들(Tg)의 측면들은 경사질 수 있다. 예를 들어, 상기 그리드 트렌치들(Tg)의 상부의 측면은 상대적으로 급격하게 경사질 수 있고, 및 하부의 측면은 상대적으로 완만하게 경사질 수 있다. 상기 그리드 트렌치들(Tg)의 하부 그리드 부(51)의 하단부가 상기 반사 방지층(40) 내에 위치하도록 상기 반사 방지층(40)의 일부가 오목하게 리세스될 수 있다.
도 8d를 참조하면, 상기 방법은 상기 그리드 트렌치들(Tg) 내에 그리드 물질을 채워 하부 그리드 부(51) 및 상부 그리드 부(56)를 가진 그리드 패턴들(50)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 그리드 패턴들(50)을 형성하는 것은 증착 및 에칭 공정을 수행하거나, 또는 다마신(damascene) 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 즉, 상기 방법은 CMP (chemical mechanical polishing) 공정을 수행하는 것을 포함할 수도 있다. 상기 그리드 트렌치들(Tg)의 하부 그리드 부(51)의 하단부가 상기 반사 방지층(40) 내에 매립될 수 있다.
도 8e를 참조하면, 상기 방법은 에칭 공정을 수행하여 상기 몰드층(46)을 제거하고, 및 상기 스토퍼 층(45)을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 상기 에칭 공정은 상기 몰드층(46)을 제거하기 위한 제1 공정 및 상기 스토퍼 층(45)을 제거하기 위한 제2 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 공정 및 제2 공정은 각각 습식 식각 공정을 포함할 수 있다.
도 8f를 참조하면, 상기 방법은 상기 그리드 패턴들(50) 사이에 컬러 필터들(60)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터들(60)을 형성하는 것은 안료를 포함하는 레진을 상기 그리드 패턴들(50) 사이에 형성하고, 및 포토리소그래피 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 이후, 상기 방법은 도 2를 참조하여, 상기 컬러 필터들(60) 상에 마이크로 렌즈들(65)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
도 9a 및 9b는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 9a를 참조하면, 상기 이미지 센서를 제조하는 방법은 도 8a 내지 8e를 참조하여 설명된 공정들을 수행하여 기판(10) 내에 광전변환부들(PD), 표면 도핑 영역(15), 하부 아이솔레이션 영역(25), 플로팅 디퓨전 영역(31), 전송 게이트들(32), 하부 층간 절연층(33), 전송 배선들(34), 상부 아이솔레이션 영역(20), 반사 방지층(40), 및 그리드 패턴들(50)을 형성하고, 및 상기 반사 방지층(40)의 상면 및 상기 그리드 패턴들(50)의 표면들 상에 코팅층(70)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 코팅층(70)을 형성하는 것은 증착 공정을 수행하는 것을 포함할 수 있다. 상기 코팅층(70)은 컨포멀한 라이너 모양을 가질 수 있다. 상기 코팅층(70)은 단층 또는 다층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅층(70)은 실리콘 산화질화물(SiON), 실리콘 산화물(SiO-2), 실리콘 질화물(SiN), 또는 그 조합들 중 하나를 포함할 수 있다.
도 9b를 참조하면, 상기 방법은 상기 그리드 패턴들(50) 사이에 컬러 필터들(60)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이후, 상기 방법은 도 2 및 3b를 더 참조하여, 상기 컬러 필터들(60) 상에 마이크로 렌즈들(65)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
도 10a 내지 10c는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 10a를 참조하면, 상기 방법은 도 8a 내지 8e를 참조하여 설명된 공정들을 수행하여 기판(10) 내에 광전변환부들(PD), 표면 도핑 영역(15), 하부 아이솔레이션 영역(25), 플로팅 디퓨전 영역(31), 전송 게이트들(32), 하부 층간 절연층(33), 전송 배선들(34), 상부 아이솔레이션 영역(20), 반사 방지층(40), 및 그리드 패턴들(50)을 형성하고, 및 코팅 공정 등을 수행하여 상기 반사 방지층(40) 상에 상기 그리드 패턴들(50)을 덮는 저굴절율 절연물(75a)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 저굴절율 절연물(75a)은 고분자 유기물을 포함할 수 있다.
도 10b를 참조하면, 상기 방법은 상기 저굴절율 절연물(75a)을 이방성 에칭하여 측면 반사층(75)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 측면 반사층(75)은 상기 그리드 패턴들(50) 측면 상에 형성될 수 있다. 상기 측면 반사층(75)은 수직하게 평평한 측면들을 갖도록 상기 상부 그리드 부(56)의 아래에 형성될 수 있다. 따라서, 상기 그리드 패턴들(50)의 상기 상부 그리드 부(56)의 상면의 수평 폭과 상기 측면 반사층(75)의 수평 폭은 유사하거나 실질적으로 동일할 수 있다.
도 10c를 참조하면, 상기 방법은 상기 그리드 패턴들(50)의 사이에 컬러 필터들(60)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 컬러 필터들(60)은 상기 측면 반사층들(75)과 직접적으로 접촉할 수 있다. 상기 측면 반사층들(75)은 상기 컬러 필터들(60)보다 낮은 굴절율을 가질 수 있다. 이후, 상기 방법은 도 4 및 5a를 더 참조하여, 상기 컬러 필터들(60) 상에 마이크로 렌즈들(65)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
도 11a 및 11b는 본 발명의 일 실시예에 의한 이미지 센서를 제조하는 방법을 설명하는 도면들이다.
도 11a를 참조하면, 상기 이미지 센서를 제조하는 방법은 도 8a 내지 8e를 참조하여 설명된 공정들을 수행하여 기판(10) 내에 광전변환부들(PD), 표면 도핑 영역(15), 하부 아이솔레이션 영역(25), 플로팅 디퓨전 영역(31), 전송 게이트들(32), 하부 층간 절연층(33), 전송 배선들(34), 상부 아이솔레이션 영역(20), 반사 방지층(40), 및 그리드 패턴들(50)을 형성하고, 도 9a를 참조하여 설명된 공정을 수행하여 상기 반사 방지층(40)의 상면 및 상기 그리드 패턴들(50)의 표면들 상에 코팅층(70)을 형성하고, 및 도 10a 및 10b를 참조하여 설명된 공정들을 수행하여 측면 반사층(75)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 측면 반사층(75)은 상기 그리드 패턴(50)의 표면 상의 상기 코팅층(70) 상에 직접적으로 형성될 수 있다. 각 구성 요소들을 형성하기 위한 공정들은 다른 도면들을 참조하면 이해될 수 있을 것이다.
도 11b를 참조하면, 상기 방법은 상기 그리드 패턴들(50)의 사이, 즉 상기 측면 반사층들(75)의 사이에 컬러 필터들(60)을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 이후, 상기 방법은 상기 컬러 필터들(60) 상에 마이크로 렌즈들(65)을 형성하는 것을 포함할 수 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서들(100A-100D) 중 하나를 가진 카메라 시스템(900)을 개략적으로 도시한 다이아그램이다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 다양한 이미지 센서들(100A-100D) 중 적어도 하나를 가진 카메라 시스템(900)은 정지 영상 또는 동영상을 촬영할 수 있다. 카메라 시스템(900)은 광학 렌즈 시스템(910), 셔터 유닛(911), 이미지 센서(900) 및 셔터 유닛(911)을 제어/구동하는 구동부(913) 및 신호 처리부(912)를 포함할 수 있다. 이미지 센서(800)는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 이미지 센서들(100A-100D) 중 하나를 포함할 수 있다. 카메라 시스템(900)은 피사체로부터의 이미지 광(Li)(입사광)을 이미지 센서(800)의 픽셀 어레이(도 1의 참조 부호 '810' 참조)로 안내할 수 있다. 광학 렌즈 시스템(900)은 복수의 광학 렌즈들을 포함할 수 있다. 셔터 유닛(911)은 이미지 센서(800)에 대한 광 조사 기간 및 차폐 기간을 제어할 수 있다. 구동부(913)는 이미지 센서(800)의 전송 동작과 셔터 유닛(911)의 셔터 동작을 제어할 수 있다. 신호 처리부(912)는 이미지 센서(800)로부터 출력된 신호에 관해 다양한 종류의 신호 처리를 수행할 수 있다. 신호 처리 후의 이미지 신호(Dout)는 메모리 등의 저장 매체에 저장되거나, 모니터 등에 출력될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 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 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
100A-100D: 이미지 센서
10: 기판
15: 표면 도핑 영역
PD: 광전변환부
20: 상부 아이솔레이션 영역
21: 외부 유닛 아이솔레이션 영역
22: 중간 유닛 아이솔레이션 영역
23: 내부 유닛 아이솔레이션 영역
25: 하부 아이솔레이션 영역
31: 플로팅 디퓨전 영역
32: 전송 게이트
33: 하부 층간 절연층
34: 전송 배선
40: 반사 방지층
41: 하부 유닛 반사 방지층
42: 중간 유닛 반사 방지층
43: 상부 유닛 반사 방지층
45: 스토퍼 층
46: 몰드층
50: 그리드 패턴
51: 하부 그리드 부
56: 상부 그리드 부
60: 컬러 필터
65: 마이크로-렌즈
70: 코팅층
75: 측면 반사층
Ti: 아이솔레이션 트렌치
Tg: 그리드 트렌치
V: 보이드

Claims (20)

  1. 기판 내에 형성된 광전변환부들 및 상기 광전 변환부들 사이의 아이솔레이션 영역들;
    상기 기판 상에 형성된 반사 방지층;
    상기 반사 방지층 상에 형성된 그리드 패턴들 및 상기 그리드 패턴들 사이의 컬러 필터들; 및
    상기 컬러 필터들 상의 마이크로 렌즈들을 포함하고,
    상기 그리드 패턴들은 각각 상부 그리드 부 및 하부 그리드 부를 포함하고,
    상기 상부 그리드 부 및 상기 하부 그리드 부는 동일한 물질을 포함하는 일체형으로 구성되고, 및
    상기 하부 그리드 부의 하단부는 상기 반사 방지층 내에 매립된 이미지 센서.
  2. ◈청구항 2은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 상부 그리드 부의 수평 폭이 상기 하부 그리드 부의 수평 폭 보다 큰 이미지 센서.
  3. ◈청구항 3은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 상부 그리드 부의 측면은 제1 경사를 갖고,
    상기 하부 그리드 부의 측면은 제2 경사를 갖고, 및
    상기 제2 경사는 상기 기판의 표면에 대하여 상기 제1 경사보다 수직한 이미지 센서.
  4. ◈청구항 4은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 그리드 패턴들의 양 측면들 상에 형성된 측면 반사층들을 더 포함하는 이미지 센서.
  5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 측면 반사층들은 상기 컬러 필터들과 직접적으로 접촉하는 이미지 센서.
  6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 측면 반사층들은 상기 컬러 필터들보다 작은 굴절율을 갖는 이미지 센서.
  7. ◈청구항 7은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 상부 그리드 부의 상면의 수평 폭과 상기 측면 반사층의 수평 폭이 실질적으로 동일한 이미지 센서.
  8. ◈청구항 8은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 측면 반사층은 수직으로 평평한 측면들을 갖는 이미지 센서.
  9. ◈청구항 9은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 측면 반사층의 상부의 평균적인 수평 두께는 하부의 평균적인 수평 두께보다 작은 이미지 센서.
  10. ◈청구항 10은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제4항에 있어서,
    상기 반사 방지층의 상면 및 상기 그리드 패턴들의 표면 상에 컨포멀한 라이너 형태를 갖도록 형성된 코팅층을 더 포함하는 이미지 센서.
  11. ◈청구항 11은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제10항에 있어서,
    상기 측면 반사층은 상기 코팅층보다 낮은 굴절율을 갖는 이미지 센서.
  12. ◈청구항 12은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제1항에 있어서,
    상기 아이솔레이션 영역들은 각각, 하부 아이솔레이션 영역 및 상부 아이솔레이션 영역을 포함하고,
    상기 하부 아이솔레이션 영역은 이온 주입 영역을 포함하고, 및 상기 상부 아이솔레이션 영역은 상기 기판 내에 형성된 아이솔레이션 트렌치 내에 형성된 유닛 아이솔레이션 영역들을 포함하는 이미지 센서.
  13. ◈청구항 13은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제12항에 있어서,
    상기 유닛 아이솔레이션 영역들은 상기 아이솔레이션 트렌치 내에 형성된 외부 유닛 아이솔레이션 영역, 중간 유닛 아이솔레이션 영역, 및 내부 유닛 아이솔레이션 영역을 포함하고, 및
    상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역은 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역의 측면을 감싸고, 및 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역은 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역의 측면을 감싸는 이미지 센서.
  14. 기판 내에 형성된 광전변환부들 및 상기 광전 변환부들 사이의 아이솔레이션 영역들;
    상기 기판 상에 형성된 반사 방지층;
    상기 반사 방지층 상에 형성된 그리드 패턴들 및 상기 그리드 패턴들 사이의 컬러 필터들; 및
    상기 컬러 필터들 상의 마이크로 렌즈들을 포함하고,
    상기 그리드 패턴들은 각각 상부 그리드 부 및 하부 그리드 부를 포함하고,
    상기 하부 그리드 부의 하단부는 상기 반사 방지층 내에 매립되고, 및
    상기 반사 방지층은 하부 유닛 반사 방지층, 중간 유닛 반사 방지층, 및 상부 유닛 반사 방지층을 포함하는 이미지 센서.
  15. 삭제
  16. 기판 내에 형성된 광전변환부들 및 상기 광전 변환부들 사이의 아이솔레이션 영역들;
    상기 기판 상에 형성된 반사 방지층;
    상기 반사 방지층 상에 형성된 그리드 패턴들;
    상기 그리드 패턴들의 측면들 상의 측면 반사층;
    상기 그리드 패턴들 사이의 컬러 필터들; 및
    상기 컬러 필터들 상의 마이크로 렌즈들을 포함하고,
    상기 그리드 패턴들은 각각 상부 그리드 부 및 하부 그리드 부를 포함하고,
    상기 상부 그리드 부 및 상기 하부 그리드 부는 동일한 물질을 포함하는 일체형으로 구성되고,
    상기 상부 그리드 부의 수평 폭이 상기 하부 그리드 부의 수평 폭 보다 크고, 및
    상기 측면 반사층은 상기 컬러 필터들보다 낮은 굴절율을 갖는 이미지 센서.
  17. ◈청구항 17은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서,
    상기 하부 그리드 부의 하단부들은 상기 반사 방지층 내에 매립되는 이미지 센서.
  18. ◈청구항 18은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서,
    상기 그리드 패턴들과 상기 측면 반사층 사이에 컨포멀하게 형성된 코팅층을 더 포함하는 이미지 센서.
  19. ◈청구항 19은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제18항에 있어서,
    상기 코팅층은 상기 반사 방지층의 상면 상으로 연장하는 이미지 센서.
  20. ◈청구항 20은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈
    제16항에 있어서,
    상기 아이솔레이션 영역은 상기 기판 내에 형성된 아이솔레이션 트렌치 내에 형성된 외부 유닛 아이솔레이션 영역, 중간 유닛 아이솔레이션 영역, 및 내부 유닛 아이솔레이션을 포함하고,
    상기 반사 방지층은 하부 유닛 반사 방지층, 중간 유닛 반사 방지층, 및 상부 유닛 반사 방지층을 포함하고,
    상기 하부 유닛 반사 방지층과 상기 외부 유닛 아이솔레이션 영역이 물질적으로 연속하고,
    상기 중간 유닛 반사 방지층과 상기 중간 유닛 아이솔레이션 영역이 물질적으로 연속하고, 및
    상기 상부 유닛 반사 방지층과 상기 내부 유닛 아이솔레이션 영역이 물질적으로 연속하는 이미지 센서.
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