KR20110079329A - 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판의 전면측(front side)에 단위픽셀 별로 형성된 복수개의 수광부; 상기 반도체 기판의 전면 상에 형성된 배선을 포함하는 금속배선층; 및 상기 반도체 기판의 전면과 반대되는 상기 반도체 기판의 후면측에 형성되고, 상기 수광부 중 적어도 어느 하나로 광을 집광시키는 광 가이드를 포함한다.
이미지 센서, 후면수광 이미지 센서

Description

이미지 센서 및 그 제조방법{IMAGE SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}
실시예는 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이미지센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD) 이미지센서와 씨모스 이미지센서(CMOS Image Sensor: CIS)로 구분된다.
일반적으로 이미지 센서는 실리콘 기판에 포토다이오드(Photodiode)를 이온주입 방식으로 형성시킨다. 칩 사이즈(Chip size) 증가 없이 픽셀(Pixel) 수 증가를 위한 목적으로 포토다이오드의 사이즈가 점점 감소함에 따라 수광부 면적 축소로 이미지 특성(Image Zuality)이 감소하는 경항을 보이고 있다.
또한, 수광부 면적 축소만큼의 적층높이(Stack height)의 감소가 이루어지지 못하여 에어리 디스크(Airy disk)라 불리는 빛의 회절 현상으로 수광부에 입사되는 포톤(photon)의 수 역시 감소하는 경향을 보이고 있다.
이를 극복하기 위한 대안 중 하나로 웨이퍼 백사이드(Wafer Back Side)를 통해 빛을 받아들여 수광부의 단차를 최소화하고, 메탈 라우팅(Metal routing)에 의 한 빛의 간섭을 현상을 방지할 수 있는 시도(후면수광 이미지 센서)가 이루어지고 있다.
이러한, 후면수광 이미지 센서에서 기판(substrate)의 후면 상에 소자분리 영역이 존재하지 않아 광학적 크로스 토크(Cross talk)에 매우 취약한 문제가 있다.
실시예에서는 이미지 특성을 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판의 전면측(front side)에 단위픽셀 별로 형성된 복수개의 수광부; 상기 반도체 기판의 전면 상에 형성된 배선을 포함하는 금속배선층; 및 상기 반도체 기판의 전면과 반대되는 상기 반도체 기판의 후면측에 형성되고, 상기 수광부 중 적어도 어느 하나로 광을 집광시키는 광 가이드를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 반도체 기판의 전면측(front side)에 단위픽셀 별로 복수개의 수광부를 형성하는 단계; 상기 반도체 기판의 전면 상에 배선을 포함하는 금속배선층을 형성하는 단계; 및 상기 반도체 기판의 전면과 반대되는 상기 반도체 기판의 후면측에 형성되고, 상기 수광부 중 적어도 어느 하나로 광을 집광시키는 광 가이드를 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판의 후면측에 수광부로 광을 집광시키는 광가이드가 배치될 수 있다.
상기 광 가이드는 비교적 짧은 파장을 가지는 블루 컬러 및 그린 컬러에 해당하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 블루 컬러 또는 그린 컬러의 신호에 의한 일렉트론-홀 페어(electron-hole pair) 형성이 해당하는 포토다이오드 디플리션(depletion)영역 내에서 이루어지고, 크로스 토크를 효과적으로 억제할 수 있다.
이하, 실시예에 따른 후면수광 이미지센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
도 9는 실시예에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도이다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판(100)의 전면측(front side)에 단위픽셀 별로 형성된 복수개의 수광부(120); 상기 반도체 기판(100)의 전면 상에 형성된 배선을 포함하는 층간절연층(140); 및 상기 반도체 기판(100)의 전면과 반대되는 상기 반도체 기판(100)의 후면측(back side)에 형성되고, 상기 수광부(120) 중 적어도 어느 하나로 광을 집광시키는 광 가이드를 포함한다.
상기 반도체 기판(100)의 후면 상에는 보호층(150)이 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 보호층(150)은 산화막 또는 질화막일 수 있다.
상기 보호층(150) 하부에 해당하는 상기 반도체 기판(100)의 후면에는 이온주입층(160)이 배치될 수 있다.
상기 이온주입층(160)은 p형 이온(p+)으로 형성될 수 있다.
상기 이온주입층(160)은 반도체 기판(100)의 후면 표면의 인터페이스(interface )에서 전하 트랩(trep)을 중성화시킬 수 있다.
상기 반도체 기판(100)의 후면 상에는 단위픽셀에 대응하도록 제1 컬러필터(191), 제2 컬러필터(192) 및 제3 컬러필터(193)를 포함하는 컬러필터 어레이(191)가 배치된다.
예를 들어, 상기 컬러필터 어레이(191)의 제1 컬러필터(191)는 블루(Blue) 컬러이고, 제2 컬러필터(192)는 그린(Green) 컬러이고, 제3 컬러필터(193) 및 레드(Red) 컬러일 수 있다.
상기 컬러필터 어레이(191)를 통과한 광은 각각의 단위픽셀에 해당하는 수광부(120)로 입사될 수 있다.
상기 광 가이드는 상기 제1 컬러필터(191) 및 제2 컬러필터(192)와 대응하는 위치에 배치될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 컬러필터(191)의 하부에는 제1 광 가이드(175)가 배치되고, 상기 제2 컬러필터(192)의 하부에는 제2 광 가이드(185)가 배치될 수 있다.
상기 제1 광 가이드(175) 및 제2 광 가이드(185)는 상기 반도체 기판(100)의 후면에 형성된 제1 트랜치(T1) 및 제2 트랜치(T2) 내부로 절연물질을 갭필하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 절연층은 감광물질을 포함하는 폴리머일 수 있고, 산화막 또는 질화막을 포함하는 절연막일 수도 있다.
상기 제1 광 가이드(175)는 상기 반도체 기판(100) 후면측의 상부 표면을 기 준으로 제1 깊이(D1)를 가질 수 있다.
상기 제2 광 가이드(185)는 상기 제1 깊이(D1)보다 얕은 제2 깊이(D2)를 가질 수있다.
즉, 단파장에 해당하는 상기 제1 컬러필터(191)의 하부에 제1 광 가이드(175)가 배치되고, 중파장에 해당하는 제2 컬러필터(192)의 하부에는 제2 광 가이드(185)가 배치되고, 광을 해당하는 픽셀의 수광부(120)로 집광시킬 수 있다.
상기와 같이 레드 컬러에 비하여 비교적 파장이 짧은 블루 및 그린 컬러에 해당하는 상기 반도체 기판(100)의 후면에 각각 제1 및 제2 광 가이드(175,185)가 배치되고 이미지 특성을 향상시킬 수 있다.
이것은 후면수광 이미지 센서에서 빛의 입사가 기판의 후면을 통해 이루어지고, 기판 표면으로부터 레드, 그린 및 블루 영역이 형성되기 때문에 수광부의 가장 바닥에 있는 블루 신호의 크로스 토크에 취약할 수 있다.
실시예에서는 상기 블루 컬러필터에 해당하는 반도체 기판(100)의 후면에 제1 광 가이드(175)가 배치되어 있으므로, 블루 신호에 대한 수광률을 개선하고, 이미지 특성을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 그린 컬러필터에 해당하는 상기 반도체 기판(100)의 후면에 제2 광 가이드(185)가 배치되어 있으므로, 그린 신호에 대한 수광률을 개선하고, 이미지 특성을 향상시킬 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 상기 레드 컬러필터에 해당하는 상기 반도체 기판(100)의 후면에도 상기 제2 깊이(D2)보다 얕은 제3 깊이(D3)를 가지는 제3 광 가 이드가 배치될 수도 있다.
상기 제1 및 제2 트랜치(T1,T2)의 주변에는 각각 제1 도핑층(170) 및 제2 도핑층(180)이 배치될 수 있다.
상기 제1 및 제2 도핑층(180)은 상기 수광부(120)와 반대 타입의 불순물일 수 있다. 예를 들어, 상기 수광부(120)는 n형 불순물로 이루어지고, 상기 제1 및 제2 도핑층(180)은 p형 불순물일 수 있다.
상기 제1 및 제2 도핑층(180)에 의하여 상기 반도체 기판(100) 표면에 기인하는 다크 커런트를 억제할 수 있다.
실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판의 후면측에 수광부로 광을 집광시키는 광가이드가 배치될 수 있다.
상기 광 가이드는 비교적 짧은 파장을 가지는 블루 컬러 및 그린 컬러에 해당하도록 배치될 수 있다.
이에 따라, 블루 컬러 또는 그린 컬러의 신호에 의한 일렉트론-홀 페어(electron-hole pair) 형성이 해당하는 포토다이오드 디플리션(depletion)영역 내에서 이루어지고, 크로스 토크를 효과적으로 억제할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여, 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명한다.
우선, 도 1에 도시된 바와 같이 반도체 기판(100)의 전면(Front Side)에 소자분리 영역(110)을 형성하여 픽셀영역을 정의한다.
상기 반도체 기판(100)은 고농도의 p형 기판(p++) 일 수 있다. 상기 반도체 기판(100)의 전면(Front Side)은 에피택셜(epitaxial) 공정을 실시하여 저농도의 p형 에피층(p-epi)을 포함할 수 있다.
상기 소자분리 영역(110)은 STI 공정에 의하여 상기 반도체 기판(100)의 전면(front)에 형성될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 상기 수광부(120)의 격리를 위해 이온주입영역을 더 형성할 수도 있다. 이러한 이온주입 영역은 소자분리 영역(120)의 형성 전 또는 후에 형성할 수 있다.
다음으로, 상기 반도체 기판(100)의 픽셀영역에 수광부(120) 및 리드아웃 서킷(130)을 포함하는 단위픽셀을 형성한다.
상기 수광부(120)는 포토다이오드일 수 있다.
상기 수광부(120)는 제1 수광부(PD1), 제2 수광부(PD2) 및 제3 수광부(PD3)를 포함할 수 있다.
예를 들어, 제1 수광부(PD1)는 블루 신호에 대한 광전하를 발생시키고, 제2 수광부(PD2)는 그린 신호에 대한 광전하를 발생시키고, 제3 수광부(PD3)는 레드 신호에 대한 광전하를 발생시킬 수 있다.
상기 수광부(120)는 상기 반도체 기판(100)에 n형 이온주입영역 및 p형 이온주입영역에 의한 pn정션에 의하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 p형 이온주입 영역에 의해 잉여전자 등을 방지할 수 있다. 또한, 실시예는 PNP 정션을 형성하여 전하덤핑(charge dumping) 효과를 얻을 수 있다.
상기 수광부(120)가 형성된 반도체 기판(100) 상에 신호처리를 위한 리드아 웃 서킷(130)을 형성한다.
예를 들어, 상기 리드아웃 서킷(130)은 트랜스퍼 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터 및 셀렉트 트랜지스터를 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
실시예는 두개의 단위픽셀이 하나의 플로팅 확산영역을 공유하는 미러 타입의 픽셀(Mirror Type-2-Shared) 구조일 수 있으나, 이에 한정되지 않고 각 단위픽셀은 하나의 플로팅 확산영역을 포함할 수도 있다.
다음으로, 상기 반도체 기판(100)의 전면(Front Side) 상에 층간절연층(140)과 배선을 형성한다. 예를 들어, 상기 배선은 제1 메탈(M1) 및 제2 메탈(M2) 등을 포함할 수 있다.
한편, 상기 배선을 포함하는 층간절연층(140) 상에 캐리어 웨이퍼(미도시)를 본딩할 수 있다. 이러한 캐리어 웨이퍼는 상기 반도체 기판(100)을 핸들링하기 위한 수단일 수 있다.
도 2를 참조하여, 상기 반도체 기판(100) 전면(Front Side)의 반대인 후면(Back Side)의 일부를 제거한다.
예를 들어, 상기 반도체 기판(100) 전면의 하부영역에 형성된 이온주입층(미도시)을 기준으로 그 하측을 제거한다.
즉, 상기 이온주입층(미도시)에 대한 열처리를 진행하여 수소이온을 기공화(bubble) 시킨 후 블레이드 등으로 컷팅하여 제거할 수 있다. 이후, 컷팅된 상기 반도체 기판(100)의 후면에 대한 평탄화공정이 진행될 수도 있다.
또는, 상기 반도체 기판(100)의 전면측(Front Side)의 반대측을 백그라인딩(back grainding) 공정으로 제거할 수도 있다.
도 3을 참조하여, 상기 반도체 기판(100)의 후면(Back Side) 상에 보호층(150)이 형성된다.
예를 들어, 상기 보호층(150)은 산화막 또는 질화막 일 수 있다.
상기 보호층(150)과 상기 반도체 기판(100) 후면 사이의 계면에 이온주입층(160)이 형성된다.
상기 이온주입층(160)은 p형 불순물을 이온주입하여 형성할 수 있다.
상기 이온주입층(160)에 의하여 상기 반도체 기판(100) 후면 표면의 인터페이스에서 전하 트랩을 중성화 시킬 수 있다.
도 4를 참조하여, 상기 보호층(150) 상에 포토레지스트 패턴(10)이 형성된다.
상기 포토레지스트 패턴(10)은 상기 수광부(120) 중 어느 하나에 대응하는 상기 보호층(150)의 표면을 노출시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 포토레지스트 패턴(10)은 블루 컬러에 대한 광전하를 발생시키는 제1 수광부(PD1)에 대응하는 영역을 노출시킬 수 있다.
상기 포토레지스트 패턴(10)을 식각마스크로 사용한 식각 공정을 진행하고, 제1 트랜치(T1)가 형성된다.
상기 제1 트랜치(T1)는 상기 보호층(150), 이온주입층(160) 및 상기 반도체 기판(100)의 후면측을 일정깊이 식각하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 제1 트랜치(T1)는 상기 반도체 기판(100) 후면측의 상부표면인 상기 보호층(150)을 기준으로 제1 깊이(D1)로 형성될 수 있다.
상기 제1 트랜치(T1)의 제1 깊이(D1)는 에피층, 포토다이오드의 디플리션 깊이 및 블루 신호의 실리콘 기판 침투 깊이를 고려하여 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제1 트랜치(T1) 하부에 해당하는 상기 제1 수광부(PD1)의 광 경로가 짧아질 수 있다.
도 5를 참조하여, 상기 제1 트랜치(T1)의 주변에 제1 도핑층(170)이 형성된다.
예를 들어, 상기 제1 도핑층(170)은 상기 포토레지스트 패턴(10)을 이온주입 마스크로 사용하고, 고농도의 p형 불순물(P+)을 상기 제1 트랜치(T1) 내부로 이온주입하여 형성할 수 있다.
상기 제1 도핑층(170)에 의하여 상기 반도체 기판(100)의 후면 표면에 기인하는 다크 커런트를 억제하고, 이미지 특성을 향상시킬 수 있다.
도 6을 참조하여, 상기 제2 수광부(PD2)에 대응하도록 상기 반도체 기판(100)의 후면측에 제2 트랜치(T2)가 형성된다.
상기 제2 트랜치(T2)는 상기 제2 수광부(PD2)에 대응하는 상기 보호층(150)을 선택적으로 노출시키는 포토레지스트 패턴(미도시)에 의한 식각공정을 통해 형성될 수 있다.
상기 제2 수광부(PD2)는 그린 컬러의 신호를 감지하는 포토다이오드일 수 있다.
예를 들어, 상기 제2 트랜치(T2)는 제1 깊이(D1)보다 얕은 제2 깊이(D2)로 형성될 수 있다.
이에 따라, 상기 제2 트랜치(T2) 하부에 해당하는 상기 제2 수광부(PD2)의 광 경로가 짧아질 수 있다.
상기 제2 트랜치(T2)의 주변에는 이온주입에 의하여 제2 도핑층(180)이 형성되고, 다크 커런트 억제에 따라 이미지 특성을 향상시킬 수 있다.
상기 제1 및 제2 트랜치(T1,T2)의 형성에 의하여 입사광의 광경로가 짧아질 수 있다. 즉, 상기 반도체 기판의 후면측이 일정깊이로 제거되고, 제거된 깊이만큼 광경로가 짧아지게 되므로, 상기 제1 및 제2 수광부(PD1,PD2)의 광감지율이 향상될 수 있다.
도 7을 참조하여, 상기 제1 및 제2 트랜치(T1,T2) 내부에 제1 광 가이드(175) 및 제2 광 가이드(185)가 형성된다.
상기 제1 및 제2 광 가이드(175,185)는 상기 제1 및 제2 트랜치(T1,T2) 내부로 절연물질을 갭필하여 형성할 수 있다.
예를 들어, 상기 절연물질은 감광막을 포함하는 폴리머층일 수 있다. 또는 상기 절연물질은 산화막 또는 질화막을 포함하는 절연층일 수 있다.
상기 제1 및 제2 광 가이드(175,185)는 상기 제1 및 제2 트랜치(T1,T2) 내부로 절연물질을 갭필하고, CMP를 이용한 평탄화 공정에 의하여 형성될 수 있다.
상기 제1 및 제2 광 가이드(175,185)는 상기 보호층(150)과 동일한 표면 높이를 가질 수 있다.
따라서, 상기 제1 수광부(PD1)에 대응하는 상기 반도체 기판(100)의 후면측에는 제1 광 가이드(175)가 형성된다. 상기 제2 수광부(PD2)에 대응하는 상기 반도체 기판(100)의 후면측에는 상기 제2 광 가이드(185)가 형성된다. 상기 제3 수광부(PD3)에 대응하는 상기 반도체 기판(100)의 후면측에는 상기 보호층(150)이 노출될 수 있다.
한편, 도시되지는 않았지만, 상기 제3 수광부(PD3)에 대응하는 위치에도 광 가이드가 형성될 수도 있다.
상기 제1 광 가이드(175)는 제1 깊이(D1)로 형성되고, 상기 제2 광 가이드(185)는 상기 제1 깊이(D1)보다 얕은 제2 깊이(D2)로 형성될 수 있다.
상기 제1 광 가이드(175) 및 제2 광 가이드(185)에 의하여 입사광은 상기 제1 및 제2 수광부(PD1,PD2)로 각각 입사될 수 있다.
도 8을 참조하여, 상기 반도체 기판(100)의 후면 상에 컬러필터 어레이(191)가 형성된다. 즉, 상기 제1 및 제2 광 가이드(175,185)를 포함하는 상기 보호층(150) 상에 컬러필터 어레이(191)가 형성될 수 있다.
상기 컬러필터 어레이(191)는 염색된 포토레지스트를 사용하여 각각의 단위픽셀마다 하나씩 형성되고 입사하는 빛으로부터 색을 분리할 수 있다.
예를 들어, 상기 컬러필터 어레이(191)는 블루 컬러에 해당하는 제1 컬러필터(191), 그린 컬러에 해당하는 제2 컬러필터(192) 및 레드 컬러에 해당하는 제3 컬러필터(193)를 포함한다.
상기 제1 컬러필터(191)는 상기 제1 수광부(PD1)에 대응하는 상기 제1 광 가 이드(175) 상에 형성된다. 상기 제2 컬러필터(192)는 제2 수광부(PD2)에 대응하는 상기 제2 광 가이드(185) 상에 형성된다. 상기 제3 컬러필터(193)는 상기 제3 수광부(PD3)에 대응하는 상기 보호층(150) 상에 형성될 수 있다.
일반적으로 장파장에 해당하는 레드 시그널은 반도체 기판의 깊은 영역에서 형성되고, 단파장에 해당하는 블루 시그널은 반도체 기판의 얕은 영역에서 형성되고, 중파장에 해당하는 그린 시그널인 중간 영역에서 형성될 수 있다.
실시예에서는 블루에 해당하는 제1 컬러필터(191) 및 그린에 해당하는 제2 컬러필터(192)의 하부에 제1 및 제2 광 가이드(175,185)가 형성되고, 제1 및 제2 수광부(PD1,PD2)의 광감도가 향상될 수 있다.
즉, 상기 제1 및 제2 광 가이드(175,185)를 통해 단파장의 광전하를 발생시키는 제1 및 제2 수광부(PD1,PD2)의 광경로가 짧아지게 되고, 광 감도가 균일할 수 있다.
또한, 상기 제1 및 제2 광 가이드(175,185)가 해당하는 픽셀의 제1 및 제2 수광부(PD1,PD2)로 빛을 입사시키기 때문에 크로스 토크를 방지하고, 이미지 특성을 향상시킬 수 있다.
도 9를 참조하여, 상기 제1, 제2 및 제3 컬러필터(191,192193) 상에 마이크로 렌즈(200)가 각각 형성된다.
상기 마이크로 렌즈(200)는 볼록 렌즈 형태로 형성되고, 해당하는 수광부(120)로 빛을 집광시킬 수 있다.
도 10은 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도이다. 실시예의 설 명에 있어서, 전술된 실시예와 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면부호를 사용할 수 있고, 동일한 기술적 특징을 채용할 수 있다.
다만, 실시예에는 상기 트랜치에 컬러필터가 형성될 수 있다.
예를 들어, 상기 트랜치는 제1 수광부(PD1)에 대응하는 제1 트랜치(T1), 제2 수광부(PD2)에 대응하는 제2 트랜치(T2) 및 제3 수광부(PD3)에 대응하는 제3 트랜치(T3)를 포함한다.
상기 제1 트랜치(T2)는 상기 보호층(150)의 표면을 기준으로 제1 깊이(D1)로 형성되고, 상기 제2 트랜치(T2)는 제1 깊이(T1)보다 얕은 제2 깊이(D2)로 형성되고, 상기 제3 트랜치(T3)는 제2 깊이(D2)보다 얕은 제3 깊이(D3)로 형성될 수 있다.
상기 제1 트랜치(T1)에 블루 컬러에 해당하는 제1 컬러필터(210)가 형성된다. 상기 제2 트랜치(T2)에 그린 컬러에 해당하는 제2 컬러필터(220)가 형성된다. 상기 제3 트랜치(T3)에 레드 컬러에 해당하는 제3 컬러필터(230)가 형성된다.
상기 제1, 제2 및 제3 컬러필터(210,220,230)가 상기 제1 내지 제3 트랜치(T1,T2,T3) 내부에 형성되고, 상기 제1, 제2 및 제3 수광부(PD1,PD2,PD3)의 광경로는 더욱 짧아질 수 있다.
이에 따라, 이미지 센서는 고집적화를 달성할 수 있고, 더불어 이미지 특성도 개선할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.
도 1 내지 도 10은 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 나타내는 단면도이다.

Claims (15)

  1. 반도체 기판의 전면측(front side)에 단위픽셀 별로 형성된 복수개의 수광부;
    상기 반도체 기판의 전면 상에 형성된 배선을 포함하는 금속배선층; 및
    상기 반도체 기판의 전면과 반대되는 상기 반도체 기판의 후면측에 형성되고, 상기 수광부 중 적어도 어느 하나로 광을 집광시키는 광 가이드를 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드는,
    상기 수광부에 대응하도록 상기 반도체 기판의 후면측에 형성된 트랜치; 및
    상기 트랜치의 내부에 갭필된 절연층을 포함하는 이미지 센서.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 트랜치의 주변에는 도핑층이 형성된 것을 포함하는 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드는 복수개로 형성되고,
    상기 광 가이드는 상기 반도체 기판의 후면을 기준으로 서로 다른 깊이를 가 지는 것을 포함하는 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광 가이드는 단파장에 해당하는 청색 계열 또는 중파장에 해당하는 녹색 계열의 광을 감지하는 상기 수광부에 대응하도록 배치된 것을 포함하는 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수광부는 제1 수광부, 제2 수광부 및 제3 수광부를 포함하고,
    상기 제1, 제2 및 제3 수광부에 대응하는 상기 반도체 기판의 후면 상에는 블루 컬러필터, 그린 컬러필터 및 레드 컬러필터가 배치되고,
    상기 블루 컬러필터 및 그린 컬러필터의 하부에 각각 제1 광 가이드 및 제2 광 가이드가 배치된 것을 포함하는 이미지 센서.
  7. 반도체 기판의 전면측(front side)에 단위픽셀 별로 형성된 복수개의 수광부;
    상기 반도체 기판의 전면 상에 형성된 배선을 포함하는 금속배선층;
    상기 수광부 중 적어도 어느 하나와 대응하도록 상기 반도체 기판의 전면과 반대되는 상기 반도체 기판의 후면측에 형성된 트랜치; 및
    상기 트랜치의 내부에 형성된 컬러필터를 포함하는 이미지 센서.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 트랜치는 제1 깊이를 가지는 제1 트랜치, 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이를 가지는 제2 트랜치 및 상기 제2 깊이보다 얕은 제3 깊이를 가지는 제3 트랜치를 포함하고,
    상기 제1 트랜치에는 블루 컬러필터가 배치되고, 상기 제2 트랜치에는 그린 컬러필터가 배치되고, 상기 제3 트랜치에는 레드 컬러필터가 배치되는 이미지 센서.
  9. 반도체 기판의 전면측(front side)에 단위픽셀 별로 복수개의 수광부를 형성하는 단계;
    상기 반도체 기판의 전면 상에 배선을 포함하는 금속배선층을 형성하는 단계; 및
    상기 반도체 기판의 전면과 반대되는 상기 반도체 기판의 후면측에 형성되고, 상기 수광부 중 적어도 어느 하나로 광을 집광시키는 광 가이드를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 광 가이드를 형성하는 단계는,
    상기 수광부 중 적어도 어느 하나와 대응하도록 상기 반도체 기판의 후면측 에 트랜치를 형성하는 단계;
    상기 트랜치의 주변에 선택적으로 제1 도전형 도핑층을 형성하는 단계; 및
    상기 트랜치의 내부에 폴리머층을 갭필하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광 가이드를 포함하는 상기 반도체 기판의 후면 상에 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 광 가이드는 제1 광 가이드 및 제2 광 가이드를 포함하고,
    상기 제1 광 가이드 상에 블루 컬러필터가 형성되고, 상기 제2 광 가이드 상에 그린 컬러필터가 형성되는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 광 가이드는 상기 반도체 기판의 후면을 기준으로 제1 깊이로 형성되고,
    상기 제2 광 가이드는 상기 제1 깊이 보다 낮은 제2 깊이를 가지는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 광 가이드를 형성하기 전에 상기 반도체 기판의 후면 상에 보호층을 형성하는 단계; 및
    상기 보호층 하부에 이온주입층을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 광 가이드를 형성하는 단계는,
    상기 수광부 중 적어도 어느 하나와 대응하도록 상기 반도체 기판의 후면측에 트랜치를 형성하는 단계;
    상기 트랜치의 주변에 선택적으로 제1 도전형 도핑층을 형성하는 단계; 및
    상기 트랜치의 내부에 컬러필터를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
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WO2021240988A1 (ja) * 2020-05-26 2021-12-02 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 測距装置

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