KR20210053264A - 이미지 센서 디바이스용 차광층 - Google Patents
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Abstract
본 개시내용은 후면 조명 이미지 센서 디바이스 상에 차광 재료층을 형성하는 방법에 관한 것이다. 차광 재료층은 그레이징 입사각으로 후면 조명 이미지 센서 디바이스로 입사하는 광선을 차광 또는 흡광할 수 있다. 차광 재료층은 포토리소그래피 마스크 또는 포토리소그래피 공정의 사용을 필요로 하지 않는 자기 정렬 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 차광 재료층은 이미지 센서 디바이스 위에 형성된 다음, 그레이징 입사각으로 입사하는 광선이 후면 조명 이미지 센서 디바이스에 진입하는 영역에는 차광 재료층이 남아 있도록 에칭될 수 있다.
Description
<관련 출원과의 상호 참조>
본 출원은 2017년 11월 15일에 출원한 발명의 명칭이 "LIGHT BLOCKING LAYER FOR IMAGE SENSOR DEVICE"인 미국 가특허출원 62/586,294의 이익을 주장하며, 이 우선권 주장은 그 전체가 본 명세서에 참조로 포함된다.
<배경>
반도체 이미지 센서는 예컨대 가시광선, 적외선 등의 가시 또는 비가시 방사선을 감지하는데 사용된다. 상보형 금속 산화물 반도체(CMOS) 이미지 센서(CIS) 및 전하 결합 디바이스(CCD) 센서가 디지털 스틸 카메라, 모바일폰, 태블릿, 고글 등의 다양한 애플리케이션에 사용되고 있다. CMOS 및 CIS 디바이스에서 두드러지는 픽셀 어레이는 센서 방향으로 투사되는 입사 방사선을 감지하고 그것을 전기 신호로 변환할 수 있다.
본 개시내용의 양태들은 첨부 도면을 참조한 이하의 상세한 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 해당 산업계의 일반적 관행에 따라, 다양한 피처를 실척으로 도시하지 않는 것을 알아야 한다. 사실상, 다양한 피처의 치수는 도시 및 설명의 편의상 임의대로 확대 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른 이미지 센서 디바이스의 형성 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른 후면 조명 이미지 센서 디바이스(back side illuminated image sensor device)의 단면도이다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따라, 컬러 필터를 수용하도록 구성된 복합 격자 구조의 평면도이다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 상부를 확대한 단면도이다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른, 차광 재료층을 퇴적한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 단면도이다.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른, 차광 재료층을 퇴적한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 상부를 확대한 단면도이다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른, 차광 재료층을 에칭한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 상부를 확대한 단면도이다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른, 차광 재료층을 에칭한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 단면도이다.
도 1은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른 이미지 센서 디바이스의 형성 방법의 흐름도이다.
도 2는 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른 후면 조명 이미지 센서 디바이스(back side illuminated image sensor device)의 단면도이다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따라, 컬러 필터를 수용하도록 구성된 복합 격자 구조의 평면도이다.
도 4는 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 상부를 확대한 단면도이다.
도 5는 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른, 차광 재료층을 퇴적한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 단면도이다.
도 6은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른, 차광 재료층을 퇴적한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 상부를 확대한 단면도이다.
도 7은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른, 차광 재료층을 에칭한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 상부를 확대한 단면도이다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른, 차광 재료층을 에칭한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 단면도이다.
이하의 설명에서는 제공하는 청구 대상의 상이한 특징을 구현하기 위해 다수의 상이한 실시형태 또는 예를 제공한다. 본 개시내용을 단순화하기 위해 구성요소 및 구성의 특정 실시예에 대해 후술한다. 물론 이들은 예시일 뿐이며, 한정되는 것을 목적으로 하지 않는다. 예를 들어, 이어지는 설명에 있어서 제2 피처 위에서의 제1 피처의 형성은 제1 및 제2 피처가 직접 접촉으로 형성되는 실시형태를 포함할 수도 있고, 제1 및 제2 피처가 직접 접촉하지 않도록 제1 및 제2 피처 사이에 추가 피처가 배치될 수 있는 실시형태도 또한 포함할 수 있다.
또한, "아래(beneath)", "밑(below)", "하위(lower)", "위(above)", "상위(upper)" 등의 공간 관련 용어는 도면에 나타내는 바와 같이 한 요소 또는 피처와 다른 요소(들) 또는 피처(들)와의 관계를 설명함에 있어서 설명의 용이성을 위해 본 명세서에 이용될 수 있다. 공간 관련 용어는 도면에 나타내는 방향 외에, 사용 또는 동작 시의 디바이스의 상이한 방향도 포함하는 것을 의도한다. 장치는 다른 식으로 지향(90도 또는 다른 방향으로 회전)될 수 있으며 본 명세서에 사용한 공간 관련 기술자(descriptor)는 그에 따라 마찬가지로 해석될 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 "약"이라는 용어는 대상 반도체 디바이스와 연관된 특정 기술 노드를 바탕으로 하여 변할 수 있는 주어진 수치를 나타낸다. 특정 기술 노드에 기초하여, "약"이라는 용어는 해당 수치의 예컨대 10-30%(예컨대, 해당 수치의 ±10%, ±20%, 또는 ±30%) 내에서 변하는 주어진 수치를 나타낼 수 있다.
본 명세서에서 사용하는 "실질적으로"란 용어는 주어진 수량의 수치가 해당 수치의 ±1% 내지 ±5%만큼 변하는 것을 의미한다.
후면 조명 이미지 센서 디바이스(back side illuminated image sensor device)의 경우, 컬러 필터 및 마이크로렌즈가 기판의 후면(예컨대, 기판의 회로의 반대편) 상에 위치하여, 이미지 센서 디바이스는 최소한의 방해로 또는 방해 없이 광을 수집할 수 있다. 결과적으로, 후면 조명 이미지 센서 디바이스는 이미지 센서 디바이스의 컬러 필터 및 마이크로렌즈가 기판의 회로와 픽셀 사이에 위치하는 경우, 기판의 전면보다는 기판의 후면으로부터 광을 검출하도록 구성된다. 전면 조명 이미지 센서 디바이스(front side illuminated image sensor device)와 비교하여, 후면 조명 이미지 센서 디바이스는 저조도 조건(low light condition) 및 높은 양자 효율(QE)(예컨대, 광자 대 전자 변환 백분율)에서 개선된 성능을 갖는다.
이미지 센서 디바이스는 컬러 필터를 사용하여 입사 광선으로부터 컬러 정보를 획득한다. 예를 들어, 이미지 센서 디바이스는 컬러 필터를 사용하여 가시광 스펙트럼의 적색, 녹색 및 청색(RGB) 영역을 감지할 수 있다. 컬러 필터 재료로 채워질 수 있는 복합 격자 구조(composite grid structure)는 이미지 센서 디바이스의 픽셀 위에 컬러 필터 재료를 위치시키는데 사용될 수 있다. 복합 격자 구조는, 예컨대 산화물 또는 가시광에 대해 투명한 기타 유전체 재료를 포함할 수 있다.
통상의 동작 시에, 입사하는 자연광은 상이한 방향에서 이미지 센서 디바이스의 컬러 필터에 진입한다. 예를 들어, 입사 광선은 컬러 필터의 수평 상면에 대해 수직(예를 들어, 90°) 내지 약 0°(그레이징각)의 범위의 입사각을 가질 수 있다. 약 0°내지 약 45°의 그레이징 입사각으로 컬러 필터에 충돌하는 "미광(stray light ray)"은 인위적으로 컬러 필터에 의해 수집된 광량을 증폭시키고 그래서 픽셀의 QE를 인위적으로 증가시킨다. 미광으로 인한 픽셀의 QE의 인위적인 증가는 "크로스토크"라고 불려지며 바람직하지 않은 현상이다. 컬러 필터를 내장한 복합 격자 구조는 가시광에 투명하며, 미광을 차단하는 데에 사용될 수 없다.
본 개시내용에 따른 다양한 실시형태는 그레이징 입사각으로 컬러 필터에 진입하는 미광을 차단할 수 있는 차광 재료층(또는 구조)를 형성하는 방법을 제공한다. 그레이징 입사각으로 컬러 필터에 진입하는 광선을 "미광"이라고도 불려질 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서는, 차광 재료층이 입사광을 반사시킬 수 있다. 대안으로, 차광 재료층은 입사광을 흡광할 수도 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서는, 그레이징 입사각을 갖는 미광이 컬러 필터에 진입할 수 있는 영역에 선택적으로 차광 재료층을 형성하기 위해 자기 정렬 공정(self-aligned process)을 이용하여 차광 재료층을 형성한다. 이 영역은 예컨대 마이크로렌즈 사이에 있는 복합 격자 구조의 영역일 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서는, 차광 재료층이 텅스텐, 알루미늄, 또는 구리와 같은 금속 또는 금속 합금이다. 본 개시내용의 다른 실시형태에서는, 차광 재료층이 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 탄화물 등의 유전체일 수 있다. 대안으로, 차광 재료층은 가시광은 흡광하고 IR은 통과시킬 수 있는 적외선(IR) 컬러 필터 재료를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 차광 재료층은 복합 격자 구조의 도광 능력(light-guiding capability)을 향상시킨다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 도 1은 미광이 이미지 센서 디바이스의 컬러 필터에 입사하는 것을 차단할 수 있는 차광층을 형성하는 방법(100)을 기술한다. 이에, 차광층의 형성은 이미지 센서 디바이스(예컨대, 후면 조명 이미지 센서 디바이스)에서의 "크로스토크"를 방지 또는 최소화할 수 있다. 예시용으로, 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 맥락에서 방법(100)을 설명할 것이다. 그러나, 방법(100)은 후면 조명 이미지 센서 디바이스에 한정될 수 없으며, 유사한 재료층 및/또는 형상(geometry)을 공유하는 다른 유형의 이미지 센서 디바이스(예컨대, 전면 조명 이미지 센서 디바이스)에도 적용될 수 있다. 이들 다른 유형의 이미지 센서 디바이스도 본 개시내용의 사상 및 범주 내에 포함된다.
도 1을 참조하면, 방법(100)은 이미지 센서 디바이스의 복합 격자 구조 상에 마이크로렌즈를 형성하는 투명 재료층 위에 차광 재료층을 퇴적하는 단계 102에서 시작된다. 도 2는 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 간단한 단면도이다. 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)는 방사선 감지 영역(204)을 구비한 반도체층(202)을 포함한다. 제한이 아닌 예를 들면, 반도체층(202)는 붕소 등의 p타입의 도펀트로 도핑된 실리콘 재료를 포함한다. 대안으로, 반도체층(202)은 인 또는 비소 등의 n 타입 도펀트로 도핑된 실리콘을 포함할 수 있다. 반도체층(202)은 또한 게르마늄 또는 다이아몬드 등의 다른 원소 반도체를 포함할 수도 있다. 반도체층(202)은 선택적으로 화합물 반도체 및/또는 혼정 반도체를 포함할 수도 있다. 또한, 반도체층(202)은 성능 향상을 위해 변형될 수도 있는 에피택셜층을 포함할 수 있다. 반도체층(202)은 SOI(semiconductor-on-insulator) 구조를 포함할 수 있다.
반도체층(202)은 전면(바닥면이라고도 함)(206)과 후면(또는 상면이라고도 함)(208)을 갖는다. 반도체층(202)은 약 100 ㎛ 내지 약 3000 ㎛의 범위일 수 있는 두께를 갖는다.
방사선 감지 영역 또는 픽셀(204)이 반도체층(202) 내에 형성된다. 여기에 기재되는 용어인 "방사선 감지 영역(radiation-sensing region)"과 "픽셀"은 상호 교환 가능하게 사용될 수 있다. 픽셀(204)은 후면(208)으로부터 반도체층(202)에 침입하는 입사 광선 등의 방사선을 감지하도록 구성된다. 방사선 감지 영역 또는 픽셀(204) 각각은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따라, 광자를 전하로 변환할 수 있는 포토다이오드를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 픽셀(204)은 포토다이오드, 트랜지스터, 증폭기, 다른 유사한 디바이스, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 픽셀(204)은 본 명세서에서 "방사선 검출 디바이스" 또는 "광센서"라고도 칭해질 수도 있다.
편의상, 도 2에 2개의 픽셀(204)이 예시되지만, 반도체층(202) 내에 추가 픽셀(204)이 구현될 수 있다. 제한이 아닌 예를 들면, 이온 주입 공정을 이용하여 전면(206)으로부터 반도체층(202) 상에 픽셀(204)이 형성될 수 있다. 픽셀(204)은 도펀트 확산 공정에 의해 형성될 수 있다.
픽셀(204)은 STI(shallow trench isolation) 구조(210) 및 DTI(deep trench isolation) 구조(211)에 의해 서로 격리된다. STI 구조(210)와 DTI(211)는 반도체층(202)에 에칭된 트렌치로서, 실리콘 산화물, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, FSG(fluorine-doped silicate glass), 로우-k 유전체 재료(예컨대, k값이 3.9보다 낮은 재료), 및/또는 적절한 절연 재료 등의 유전체 재료로 충전된다. 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 반도체층(202)의 후면(208) 상의 DTI 구조(211)는 반사방지 코팅(ARC)(212)을 갖는다. ARC(212)는 입사한 광선이 방사선 감지 영역/픽셀(204)로부터 반사되어 버리는 것을 막을 수 있는 라이너층이다. ARC(212)는 하프늄 산화물(HfO2), 탄탈 5산화물(Ta2O5), 지르코늄 이산화물(ZrO2), 알루미늄 산화물(Al2O3), 또는 기타 하이-k 재료 등의 하이-k 재료(예컨대, k값이 3.9보다 높은 재료)를 포함할 수 있다. ARC(212)는 스퍼터링, 화학적 기상 증착(CVD) 기반 공정, 원자층 퇴적(ALD) 기반 공정, 또는 기타 적절한 퇴적 공정 또는 방법을 이용하여 퇴적될 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, ARC(212)의 두께는 약 10 Å 내지 약 500 Å의 범위일 수 있다.
후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)는 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 반도체층(202) 위에, 예컨대 ARC(212) 위에 형성된 캡핑층(214)을 포함한다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 캡핑층(214)은 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 추가 층이 형성될 수 있는 평면의 표면을 제공할 수 있다. 캡핑층(214)은 실리콘 산화물(SiO2), 실리콘 질화물(Si3N4), 실리콘 산질화물(SiON), 또는 기타 적절한 유전체 재료 등의 유전체 재료를 포함할 수 있다. 또한, 캡핑층(214)은 CVD 또는 기타 적절한 퇴적 기술을 이용하여 퇴적될 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 캡핑층(214)의 두께는 약 500 Å 내지 약 2000 Å의 범위일 수 있다.
또한, 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)는 캡핑층(214) 위에 형성된 복합 격자 구조(216)를 포함한다. 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 복합 격자 구조(216)은 컬럼 및 로우로 배열된 셀(218)을 포함하며, 각 셀(218)은 각각의 방사선 감지 영역(204)과 정렬된다. 전술한 바와 같이, 셀(218)은 적색, 녹색 또는 청색 필터(220)를 수용할 수 있다.
도 3은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른 복합 격자 구조(216)의 평면도이다. 복합 격자 구조(216)의 각 셀(218)은 컬러 필터(220)를 포함한다(예컨대, 컬러 필터(220)로 채워진다). 예를 들어, 적색, 녹색 또는 청색 필터는 복수의 셀(218)을 차지할 수 있다. 예를 들어, 도 3에서, 4개의 셀(예컨대, 인접한 셀들)(218)은 동일한 컬러 필터(220)를 포함한다(예컨대, 동일한 컬러 필터(220)로 채워진다). 도 3의 예에서, 4개의 셀(218)은 검은 쉐이딩으로 채워지고, 4개의 셀(218)은 회색 쉐이딩으로 채워지며, 4개의 셀(218)은 빗금 쉐이딩으로 채워지는 등등이며, 각 쉐이딩은 상이한 컬러 필터(220)에 대응할 수 있다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 동일한 컬러 필터(220)를 포함하는 셀(218)의 수는 예시일 뿐, 이에 한정되지 않는다. 이에, 동일한 컬러 필터(220)를 포함하는 셀(218)의 그룹이 더 클 수도 더 작을 수 있다(예컨대, 2개, 6개 등)
도 2를 참조하면, 복합 격자 구조(216)의 셀(218)은, 바닥층(222)과 상부 유전체층(224)을 퇴적하고 선택적으로 유전체층과 금속층의 일부를 에칭하여 셀(218)을 형성함으로써 형성될 수 있다. 제한이 아닌 예를 들어, 복합 격자 구조(216)는 다음과 같이, 즉 캡핑층(214) 상에 바닥층(222)과 상부 유전체층(224)을 블랭킷 퇴적함으로써 형성될 수 있다. 하나 이상의 포토리소그래피 및 에칭 공정을 사용해서 바닥층(222)과 상부 유전체층(224)을 패터닝하여 셀(218)의 측벽을 형성할 수 있다. 복합 격자 구조(216)의 각 셀(218)이 반도체층(202)의 각각의 픽셀(204)과 정렬하도록 포토리소그래피 및 에칭 공정을 수행할 수 있다. 일부 실시형태에서, 복합 격자 구조(216)의 각 셀(218)의 측벽 높이는 약 200 nm 내지 약 1000 nm의 범위일 수 있다.
셀(218)의 바닥층(222)은 티탄, 텅스텐, 알루미늄, 또는 구리를 포함할 수 있다. 그러나, 셀(218)의 바닥층(222)은 금속에 한정될 수 없으며, 입사 가시광을 방사선 감지 영역(204)으로 반사시키고 안내할 수 다른 적절한 재료 또는 재료 스택을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 셀(218)의 바닥층(222)은 스퍼터링 공정, 도금 공정, 증착 공정(evaporation process), 또는 기타 적절한 퇴적 공정을 이용하여 형성된다. 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 각 셀(218)의 바닥층(222)의 두께는 약 100 Å 내지 약 3000 Å의 범위일 수 있다.
상부 유전체층(224)은 하나 이상의 유전체층을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 상부 유전체층(224)은 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 이전에 형성된 층(예컨대, 바닥층(222)과 캡핑층(214))을 보호할 수 있다. 상부 유전체층(224)은 입사하는 광을 통과시켜 방사선 감지 영역(또는 픽셀)(204)에 닿게 할 수 있다. 상부 유전체층(224)은 투명 재료 또는 재료들을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 상부 유전체층(224)은 SiO2, Si3N4, SiON, 또는 기타 적절한 투명 유전체층을 포함할 수 있다. 상부 유전체층(224)는 CVD 또는 ALD에 의해 퇴적될 수 있으며, 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 약 1000 Å 내지 약 3000 Å의 범위의 퇴적 두께를 가질 수 있다.
셀(218)은 컬러 필터(220)과 셀(218)의 측벽(예컨대, 바닥층(222)과 상부 유전체층(224)) 사이에 개재되는 패시베이션층(226)도 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 패시베이션층(226)은 CVD 기반 또는 ALD 기반의 퇴적 기술에 의해 약 50 Å 내지 약 3000 Å 범위의 두께로 등각 퇴적될 수 있다. 패시베이션층(226)은 SiO2, Si3N4, 또는 SiON 등의 유전체 재료로 형성될 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 컬러 필터(220)의 상면은 상부 유전체층(224) 상에서 패시베이션층(226)의 상면과 정렬될 수 있다. 대안으로, 컬러 필터(220)는 상부 유전체층(224) 상에서 패시베이션층(226)의 상면 위에 형성될 수 있다. 예를 들어 설명하기 위해, 컬러 필터(220)의 상면은 상부 유전체층(224) 상에서 패시베이션층(226)의 상면과 정렬되는 것으로 기술될 것이다.
도 2를 참조하면, 복합 격자 구조(216)의 셀(218)이 각각의 컬러 필터(220)를 수용한 후에, 투명 재료층(228)이 복합 격자 구조(216)과 컬러 필터(220) 위에 형성될 수 있다. 투명 재료층(228)은 컬러 필터(220)의 상면이 상부 유전체층(224) 위에서 패시베이션층(226)의 상면과 정렬된다면 패시베이션층(226)과 접촉할 수 있다. 대안으로, 투명 재료층(228)은 컬러 필터(220)의 상면이 상부 유전체층(224) 위에서 패시베이션층(226)의 상면 위에 있다면 패시베이션층(226)과 접촉하지 않을 수도 있다. 일부 예에서, 투명 재료층(228)은 복합 격자 구조(216)의 각 셀(218) 위에 마이크로렌즈(230)를 형성한다. 마이크로렌즈(230)는 각각의 방사선 감지 영역(204)과 정렬되며, 이들은 셀(218)의 경계 내에서(예컨대, 각 셀(218)의 측벽 내에서) 컬러 필터(220)의 상면을 덮도록 형성된다.
마이크로렌즈(230)는 만곡부 때문에, 투명 재료층(228)의 다른 영역(예컨대, 상부 유전체층(224) 위에 있는 마이크로렌즈(230) 사이의 영역)보다 더 두껍다. 예를 들어, 투명 재료층(228)은 컬러 필터(220) 위(예컨대, 마이크로렌즈(230)가 형성되는 부위)에서 더 두껍고, 마이크로렌즈(230) 사이의 영역(예컨대, 상부 유전체층(224) 위)에서 더 얇다. 도 2의 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 상부를 확대한 도면인 도 4를 참조하면, 투명 재료층(228)은 컬러 필터(220) 위(예컨대, 마이크로렌즈(230)가 형성되는 부위)에서 더 두껍고, 마이크로렌즈(230) 사이의 영역(예컨대, 상부 유전체층(224) 위)에서 더 얇다. 투명 재료층(228)은 컬러 필터(220) 위의 마이크로렌즈(230) 영역에서 두께(T1)를, 그리고 상부 유전체층(224) 위의 인접한 마이크로렌즈(230) 사이에서 두께(T2)를 갖는다.
도 2를 참조하면, 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)는 인터커넥트 구조(232)도 포함한다. 인터커넥트 구조(232)는 도 1에 도시하지 않는, 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 다른 구성요소와 픽셀(204) 사이에서 인터커넥트(예컨대, 배선)을 형성하는 전도체층과 복수의 패터닝된 유전체층을 포함할 수 있다. 인터커넥트 구조(232)는 예컨대 층간 유전체(ILD)층(236) 내에 매립된 하나 이상의 다층 인터커넥트(MLI) 구조(234)일 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, MLI 구조(234)는 컨택/비아 및 금속 라인을 포함할 수 있다. 예시를 위해, 도 2에는 복수의 전도성 라인(238)과 비아/컨택(240)이 도시된다. 전도성 라인(238)과 비아/컨택(240)의 위치 및 구성은 설계에 따라 달라질 수 있으며, 도 2의 도시에 한정되지 않는다. 또한, 인터커넥트 구조(232)는 감지 디바이스(242)를 포함할 수 있다. 감지 디바이스(242)는 예컨대, 각각의 방사선 감지 영역(또는 픽셀)(204)에 전기적으로 연결되며 광전 변환 프로세스의 결과로서 그 영역에서 생성된 전기 신호를 판독하도록 구성된 전계효과트랜지스터(FET) 및/또는 메모리 셀의 어레이일 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 인터커네트 구조(232)는 다층의 인터커넥트, 레지스터, 트랜지스터, 또는 다른 반도체 디바이스를 포함할 수 있는 부분 제조된 집적 회로(IC) 또는 완전 제조된 IC의 상부층일 수 있다. 또한, 인터커넥트 구조(232)는 상측(예컨대, 인터커넥트층(232), 반도체층(202) 등)에 제조되는 구조를 지지할 수 있는 캐리어 기판(도 1에는 도시 생략)에, 완충층(도 2에는 도시 생략)을 통해 부착될 수 있다. 캐리어 기판은 예컨대 실리콘 기판, 유리 기판, 또는 기타 적절한 재료일 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 제조 방법은 실리콘 기판(예컨대, 실리콘 웨이퍼) 상에 반도체층(202)을 형성하는 단계와, 후속하여 반도체층(202)의 전면(206) 위에 인터커넥트 구조(232)를 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 인터커넥트 구조(232)에 대해서는, 완성되기 전에 다수의 포토리소그래피, 에칭, 퇴적 및 평탄화 공정이 행해질 수 있다. 인터커넥트 구조(232)가 형성되면, 전술한 바와 같이, 캐리어 기판이 인터커넥트 구조(232)의 상부에 부착될 수 있다. 예를 들어, 완충층이 캐리어 기판과 인터커넥트 구조(121) 사이에서 접착 매질(adhesion medium)로서 작용할 수 있다. 실리콘 기판은 뒤집어 질 수 있고, 실리콘 기판은 반도체층(202)의 후면(208)이 노출될 때까지 기계적으로 연삭 및 연마될 수 있다. 일부 실시형태에 따르면, 반도체층(202)의 후면(208) 상의 DTI 구조(211)가 후속으로 형성되어 방사선 감지 영역 또는 픽셀(204)을 더욱 격리시킬 수 있다. 캡핑층(214)은 복합 격자 구조(216)와 함께 반도체층(202)의 후면(208) 상에 형성될 수 있다.
복합 격자 구조(216)는 각각의 셀(218)이 각각의 방사선 감지 영역 또는 픽셀(204)과 정렬되도록 형성될 수 있다. 복합 격자 구조(216)와 방사선 감지 영역 또는 픽셀(204)의 정렬은, 예컨대 반도체층(202)의 후면(208) 상에 존재하는 정렬 마크에 기초하여 포토리소그래피 공정으로 달성될 수 있다. 복합 격자 구조(216)의 형성은 셀(218)을 형성하기 위한 포토리소그래피 및 에칭 공정을 사용하여 바닥층(222) 및 상부 유전체층(224)의 퇴적 및 후속 패터닝을 포함할 수 있다. 이어서, 패시베이션층(226)이 바닥층(222) 및 상부 유전체층(224)의 노출된 표면 위에 퇴적된다. 컬러 필터(220)는 셀(218)을 채울 수 있고, 투명 재료층(228)은 그 위에 퇴적되어 마이크로렌즈(230)를 형성할 수 있다. 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 제조는 전술한 공정에 제한되지 않으며, 부가적인 또는 대안적인 공정이 수행될 수도 있다.
도 2를 참조하면, 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 투명 재료층(228)은 단계 102에서 기술한 투명 재료층일 수 있고, 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 복합 격자 구조(216)는 단계 102의 복합 격자 구조일 수 있다. 전술한 바와 같이, 투명 재료층(228)은 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 각각의 컬러 필터(220)와 정렬된 마이크로렌즈(230)를 형성할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 마이크로렌즈(230)는 컬러 필터(220)를 통해 입사 광선을 각각의 픽셀 또는 방사선 감지 영역(204)으로 포커싱 및 안내하도록 설계된다.
도 5는 단계 102에 따라 차광 재료층(500)을 퇴적한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)를 도시한다. 본 개시내용의 일부 실시형태에 따라, 차광 재료층(500)이 투명 재료층(228) 상에 블랭킷 퇴적된다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 차광 재료층(500)은 마이크로렌즈(230)가 형성되는 영역과, 그 사이의 영역(예컨대, 셀(218) 사이의 복합 격자 구조(216)의 상부 유전체층(224) 위)을 포함하는 투명 재료층(228)의 전체 표면을 덮는다. 또한, 차광 재료층(500)은 가시광은 흡광할 수 있는 적외선(IR) 컬러 필터 재료를 포함할 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 차광 재료층(500)은 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 탄화물, 또는 기타 적절한 재료 등의 유전체를 포함할 수 있다. 대안으로, 차광 재료층(500)은 텅스텐, 구리, 알루미늄, 금속 합금, 또는 기타 적절한 재료 등의 반사성 재료를 포함할 수 있다.
차광 재료층(500)의 퇴적은 물리적 기상 증착(PVD), CVD, ALD, 플라즈마 지원 CVD, 플라즈마 지원 ALD, 증착, 포커싱된 이온빔 유도 퇴적, 전자빔 지원 퇴적, 스핀 코팅 공정, 또는 기타 적절한 퇴적 기술에 의해 수행될 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 차광 재료층(500)의 퇴적 후, 차광 재료층(500)의 상면을 평탄화하고 매끄럽게 하기 위해 선택적인 화학 기계식 평탄화(CMP) 공정이 이용될 수 있다.
도 5의 상부를 확대한 도 6을 참조하면, 퇴적된(또는 평탄화된) 차광 재료층(500)은 투명 재료층(228)의 높이 위에서 마이크로 렌즈(230)의 두께(T4)보다 큰 두께(T3)를 갖는다. T3가 T4보다 작다면(예컨대, T3<T4), CMP 공정은 마이크로렌즈(230)를 손상시키지 않고서 차광 재료층(500)의 표면을 적절하게 평탄화할 수 없고, 그리고/또는 후속 에칭 단계는 차광 재료층(500)을 원하는 방식으로 리세싱할 수 없을 것이다. 일부 실시형태에서, T3 대 T4의 비는 1 이상이다(예컨대, T3/T4≥1).
도 1과 단계 104를 참조하면, 에칭 공정을 이용하여 마이크로렌즈(230)의 상부 표면의 일부로부터 차광 재료층(500)을 리세싱/제거한다. 에칭 공정은 에칭된/리세싱된 차광 재료층(500)이 마이크로렌즈(230) 사이의 투명 재료층(228)의 부분으로 제한될 때 종료될 수 있다. 도 7은 단계 404의 에칭 공정 후의 투명 재료층(228) 상의 리세싱된 차광 재료층(500)을 나타낸다. 본 발명의 일부 실시형태에 따르면, 그렇게 리세싱된 차광 재료층(500)의 두께(T5)는 마이크로렌즈(230)의 두께(T1)의 약 5% 내지 약 50%의 범위일 수 있다. 즉, T5와 T1 사이의 두께비는 약 0.05 내지 약 0.5의 범위일 수 있다(예컨대, 0.05≤T5/T1≤0.5). T5/T1 비가 0.05보다 작으면, 차광 재료층(500)은 그레이징각(예컨대 0°와 약 45° 사이)으로 마이크로렌즈(230)에 진입하는 광선을 효과적으로 차단하지 못할 것이다. 한편, T5/T1 비가 0.5보다 크면, 차광 재료층(500)은 약 45°보다 큰 각도로 마이크로렌즈(230)에 진입하는 광선을 차단하여, 더 적은 광선이 센서 디바이스에 진입하게 할 것이다. 본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 두께비(T5/T1)는 마이크로렌즈(230)의 두께(T1) 및 차광 재료층(500)의 재료의 유형에 따라 결정된다. 예를 들어, 차광 재료층(500)은 유전체(예를 들어, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 실리콘 탄화물, 또는 기타 적절한 재료)로 제조될 수 있고, 금속(예컨대, 텅스텐, 구리, 알루미늄, 또는 기타 적절한 재료)으로 제조되는 차광 재료층(500) 또는 IR 컬러 필터를 포함하는 흡광 재료로 제조되는 차광 재료층(500)과는 상이한 리세싱된 두께(T5)를 가질 수 있다. 대안으로, 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 차광 재료층(500)의 선택은, 마이크로렌즈(230)의 두께(T4) 및 차광 재료층(500)의 원하는 리세싱된 두께(T5) 등의, 후면 조명 이미지 센서 디바이스(100)의 기하학적 특성에 기초하여 이루어질 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에 따르면, 에칭 공정은 이방성 에칭이다. 예를 들어, 에칭 공정은 단일 방향을 향해 높은 에칭 레이트로 지향성을 갖는다. 또한, 에칭 공정은 차광 재료층(500)을 향해 높은 선택도를 갖는다. 예를 들어, 차광 재료층(500)와 투명 재료층(228) 간의 에칭 선택비는 5:1보다 클 수 있다(예컨대, 10:1). 에칭 공정은 적절한 선택도(예컨대, 5:1 초과)를 가진 건식 에칭 또는 습식 에칭일 수 있다. 또한, 에칭 공정은, 예컨대 퇴적된 두께(T3)(도 6에 도시) 및 차광 재료층(500)의 유형에 기초하여 미리 정해진 시간량 후에 종료될 수 있도록 시간이 조절될 수 있다.
전술한 바와 같이, 방법(100)은 마이크로렌즈(230) 사이에 차광 재료층(500)을 형성하기 위한, 포토리소그래피 마스크 또는 포토리소그래피 공정을 필요로 하지 않는 공정을 포함하지 않는다. 예를 들어, 리세싱된 차광 재료층(500)은 마이크로렌즈(230) 사이의 투명 재료층(228)의 부분에 자기 정렬될 수 있다. 따라서, 리세싱된 두께(T4)는 (i) 차광 재료층(500)의 재료의 유형 및 (ii) 마이크로렌즈(230)의 두께(T1)에 따라 조정될 수 있다.
도 8은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따른, 차광 재료층(500)을 에칭한 후의 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)의 단면도이다. 예를 들어, 그레이징 각도(θ)로 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)에 입사하는 광선(800)은 본 개시내용의 일부 실시형태에 따라 차광 재료층(500)에서 반사된다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서, 입사 광선(800)은 차광 재료층(500)에 의해 흡광된다. 광선(800)과는 반대로, 후면 조명 이미지 센서 디바이스(200)에 수직 각도로 입사하는 광선(802)은 컬러 필터(220)로 진입하게 된다. 따라서, 차광 재료층(500)은 그레이징 입사각으로 입사하는 광선으로부터의 크로스토크를 완화시킬 수 있다.
본 개시내용은 후면 조명 이미지 센서 디바이스 상에 자기 정렬 차광 재료층을 형성하는데 사용될 수 있는 예시적인 제조 방법에 관한 것이다. 차광 재료층은 그레이징 입사각으로 후면 조명 이미지 센서 디바이스로 입사하는 광선을 차광 또는 흡광할 수 있다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 차광 재료층은 포토리소그래피 마스크 또는 포토리소그래피 공정의 사용을 필요로 하지 않는 자기 정렬 공정을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들어, 차광 재료층은 이미지 센서 디바이스 위에 형성된 다음, 그레이징 입사각으로 입사하는 광선이 컬러 필터에 진입하는 영역에는 차광 재료층이 남아 있도록 에칭될 수 있다. 즉, 에칭 공정은 마이크로렌즈의 국소적 토포그래피(local topography)를 이용하여 인접한 마이크로렌즈들 사이의 영역 상에 자기 정렬 차광을 형성한다. 이러한 영역은 예컨대 마이크로렌즈 사이(도 2의 셀(218) 사이)의 복합 격자 구조의 영역일 수 있다. 본 개시내용의 일부 실시형태에서는, 차광 재료층이 텅스텐, 알루미늄, 또는 구리와 같은 금속 또는 금속 합금일 수 있다. 본 개시내용의 다른 실시형태에서는, 차광 재료층이 실리콘 산화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 탄화물 등의 유전체일 수 있다. 대안으로, 차광 재료층은 IR은 통과시킬 수 있는 IR 컬러 필터 재료를 포함할 수 있다. IR 컬러 필터 재료는 예컨대 폴리머일 수 있다. 그 결과, 차광 재료층은 후면 조명 이미지 센서 디바이스의 도광 능력을 향상시킬 수 있다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 이미지 센서는 상면과 바닥면을 가진 반도체층을 포함하고, 반도체층은 상면으로부터 반도체층에 입사하는 방사선을 감지하도록 구성된 하나 이상의 감지 영역을 포함한다. 이미지 센서는 하나 이상의 감지 영역에 각각 정렬되는 하나 이상의 셀을 가진 격자 구조와, 격자 구조 위에 배치되며, 하나 이상의 셀 각각 위에 마이크로렌즈를 형성하는 투명 재료층과, 마이크로렌즈 사이의 투명 재료층 상에 배치되는 차광 재료층을 더 포함한다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 반도체 이미지 센서는 격자 구조에서 수광된 방사선을 감지하도록 구성되는 반도체층 위에 배치된 하나 이상의 셀을 가진 격자 구조를 포함하고, 반도체층은 다층 인터커넥트 구조 상에 배치된다. 반도체 이미지 센서는 하나 이상의 셀 각각 내의 컬러 필터와, 격자 구조의 하나 이상의 셀 위에 형성된 마이크로렌즈와, 마이크로렌즈 사이에 배치되는 차광층을 더 포함한다. 또한, 차광층은 마이크로렌즈보다 얇다.
본 개시내용의 일부 실시형태에서, 반도체 이미지 센서를 제조하는 방법은 다층 인터커넥트 구조 위에 반도체층을 형성하는 단계를 포함하고, 반도체층은 반도체층에서 수광된 방사선을 감지하도록 구성된 하나 이상의 감지 영역을 포함한다. 본 방법은, 반도체층 상에, 하나 이상의 감지 영역에 각각 정렬된 하나 이상의 셀을 가진 격자 구조를 형성하는 단계와, 격자 구조 위에 투명층을 배치하여 하나 이상의 셀의 각각과 정렬되는 마이크로렌즈를 형성하는 단계와, 인접한 마이크로렌즈 사이에 차광층을 형성하는 단계를 더 포함한다. 또한, 차광층을 형성하는 단계는 투명층 위에 차광층을 배치하고, 마이크로렌즈 위에서 차광층을 제거하기 위해 차광층을 에칭하는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 [요약]을 제외한, 본 개시내용의 [발명을 실시하기 위한 구체적인 내용]은 청구범위를 해석하는데 사용되는 것이 의도됨이 이해되어야 한다. 본 개시내용의 [요약]은 고려한 모든 예시적인 실시형태 중 하나 이상만 나타낼 뿐이며, 이에 추가 청구범위로 제한되는 것이 의도되지 않는다.
이상의 개시내용은 당업자가 본 개시내용의 양태를 더 잘 이해할 수 있도록 여러 실시형태의 특징을 개관한 것이다. 당업자라면 동일한 목적을 달성하기 위한 다른 공정 및 구조를 설계 또는 변형하고/하거나 본 명세서에 소개하는 실시형태들의 동일한 효과를 달성하기 위한 기본으로서 본 개시내용을 용이하게 이용할 수 있다고 이해할 것이다. 또한 당업자라면 이러한 등가의 구조가 본 개시내용의 사상 및 범주에서 벗어나지 않는다는 것과, 첨부하는 청구범위의 사상 및 범주에서 일탈하는 일없이 다양한 변화, 대체 및 변형이 이루어질 수 있다는 것을 인식할 것이다.
<부기>
1.
이미지 센서에 있어서,
상면과 바닥면을 가진 반도체층으로서, 상기 상면으로부터 상기 반도체층에 입사하는 방사선을 감지하도록 구성된 하나 이상의 감지 영역을 포함하는 상기 반도체층과,
상기 하나 이상의 감지 영역에 각각 정렬되는 하나 이상의 셀을 가진 격자 구조와,
상기 격자 구조 위에 배치되며, 상기 하나 이상의 셀 각각 위에 마이크로렌즈를 형성하는 투명 재료층과,
상기 마이크로렌즈 사이에서 상기 투명 재료층 상에 배치되는 차광 재료층을 포함하는 이미지 센서.
2.
제1항에 있어서, 상기 반도체층의 바닥면 아래에 배치된 인터커넥트 구조를 더 포함하는 이미지 센서.
3.
제1항에 있어서, 상기 차광 재료층은 상기 마이크로렌즈의 두께보다 0.05 내지 0.5배 작은 두께를 갖는 것인 이미지 센서.
4.
제1항에 있어서, 상기 격자 구조는 상기 반도체층의 상면 위에 배치되는 것인 이미지 센서.
5.
제1항에 있어서, 상기 차광 재료층은 텅스텐, 알루미늄, 구리, 또는 금속 합금을 포함하는 것인 이미지 센서.
6.
제1항에 있어서, 상기 차광 재료층은 적외선 컬러 필터 재료를 포함하는 것인 이미지 센서.
7.
제1항에 있어서, 상기 차광 재료층은 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 탄화물을 포함하는 것인 이미지 센서.
8.
제1항에 있어서, 상기 격자 구조의 하나 이상의 셀 각각은 컬러 필터를 포함하는 것인 이미지 센서.
9.
반도체 이미지 센서에 있어서,
반도체층 위에 배치된 하나 이상의 셀을 가진 격자 구조로서, 상기 반도체층은 다층 인터커넥트 구조 상에 배치되고, 상기 격자 구조에서 수광된 방사선을 감지하도록 구성되는 것인 상기 격자 구조와,
상기 하나 이상의 셀 각각 내의 컬러 필터와,
상기 격자 구조의 하나 이상의 셀 위에 형성된 마이크로렌즈와,
상기 마이크로렌즈 사이에 배치되는 차광층을 포함하고, 상기 차광층은 상기 마이크로렌즈보다 얇은 것인 반도체 이미지 센서.
10.
제9항에 있어서, 상기 반도체층은 상기 격자 구조의 하나 이상의 셀 각각에 정렬된 하나 이상의 감지 영역을 포함하는 것인 반도체 이미지 센서.
11.
제9항에 있어서, 상기 마이크로렌즈는 투명 재료를 포함하는 것인 반도체 이미지 센서.
12.
제9항에 있어서, 상기 차광층의 두께와 상기 마이크로렌즈의 두께 사이의 비는 0.05 내지 0.5의 범위인 것인 반도체 이미지 센서.
13.
제9항에 있어서, 상기 차광층은 텅스텐, 알루미늄, 구리, 또는 금속 합금을 포함하는 것인 반도체 이미지 센서.
14.
제9항에 있어서, 상기 차광층은 적외선 컬러 필터 재료를 포함하는 것인 반도체 이미지 센서.
15.
제9항에 있어서, 상기 차광층은 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 탄화물을 포함하는 것인 반도체 이미지 센서.
16.
반도체 이미지 센서를 제조하는 방법에 있어서,
제1 면과, 반대쪽의 제2 면과, 상기 제1 면에 결합되는 다층 인터커넥트 구조를 가진 반도체층을 형성하는 단계와,
상기 반도체층의 제2 면 상에, 하나 이상의 셀을 가진 격자 구조를 형성하는 단계와,
상기 격자 구조 위에 투명층을 배치하여 상기 하나 이상의 셀 각각과 정렬되는 마이크로렌즈를 형성하는 단계와,
인접한 마이크로렌즈 사이에 차광층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 차광층 형성 단계는,
상기 투명층 위에 상기 차광층을 퇴적하는 단계와,
상기 마이크로렌즈 위의 차광층을 제거하기 위해 상기 차광층을 에칭하는 단계를 포함하는 것인 반도체 이미지 센서의 제조 방법.
17.
제16항에 있어서, 상기 차광층 퇴적 단계는, 상기 차광층을, 물리적 기상 증착(PVD) 공정, 화학적 기상 증착(CVD) 공정, 원자층 퇴적(ALD) 공정, 플라즈마 사용 CVD 공정, 플라즈마 사용 ALD 공정, 증착 공정(evaporation process), 포커싱된 이온 빔 유도 퇴적 공정, 전자빔 사용 퇴적 공정, 또는 스핀 코팅 공정에 의해 퇴적하는 단계를 포함하는 것인 반도체 이미지 센서의 제조 방법.
18.
제16항에 있어서, 상기 차광층 에칭 단계는 건식 에칭 또는 습식 에칭을 통해 상기 차광층을 에칭하는 단계를 포함하는 것인 반도체 이미지 센서의 제조 방법.
19.
제16항에 있어서, 상기 차광층은 텅스텐, 알루미늄, 구리, 금속 합금, 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 탄화물을 포함하는 것인 반도체 이미지 센서의 제조 방법.
20.
제16항에 있어서, 상기 차광층은 적외선 컬러 필터 재료를 포함하는 것인 반도체 이미지 센서의 제조 방법.
Claims (9)
- 이미지 센서에 있어서,
상면과 바닥면을 가진 반도체층으로서, 상기 상면으로부터 상기 반도체층에 입사하는 방사선을 감지하도록 구성된 하나 이상의 감지 영역을 포함하는 상기 반도체층과,
상기 하나 이상의 감지 영역에 각각 정렬되는 하나 이상의 셀을 가진 격자 구조로서, 상기 하나 이상의 셀은 컬러 필터로 채워지는 것인, 상기 격자 구조와,
상기 격자 구조 위에 배치되며, 상기 격자 구조의 하나 이상의 셀 각각 위에 제1 두께를 갖는 마이크로렌즈를 형성하는 투명 재료층과,
상기 마이크로렌즈 사이에서 상기 투명 재료층 상에 배치되고, 제2 두께를 갖고, 상기 격자 구조의 셀의 상부 표면에 평행한 수평면으로부터 측정된 0°에서 45°사이의 그레이징각으로 상기 컬러 필터 상의 마이크로렌즈에 진입하는 광선을 차단하도록 구성되는 차광 재료층
을 포함하고,
상기 제2 두께는 상기 제1 두께의 0.05배 이상 0.5배 이하인 이미지 센서. - 제1항에 있어서, 상기 반도체층의 바닥면 아래에 배치된 인터커넥트 구조를 더 포함하는 이미지 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 격자 구조는 상기 반도체층의 상면 위에 배치되는 것인 이미지 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 차광 재료층은 텅스텐, 알루미늄, 구리, 또는 금속 합금을 포함하는 것인 이미지 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 차광 재료층은 적외선 컬러 필터 재료를 포함하는 것인 이미지 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 차광 재료층은 실리콘 질화물, 실리콘 산질화물, 또는 실리콘 탄화물을 포함하는 것인 이미지 센서.
- 제1항에 있어서, 상기 격자 구조의 하나 이상의 셀 각각은 컬러 필터를 포함하는 것인 이미지 센서.
- 반도체 이미지 센서에 있어서,
반도체층 위에 배치된 하나 이상의 셀을 가진 격자 구조로서, 상기 반도체층은 다층 인터커넥트 구조 상에 배치되고, 상기 격자 구조에서 수광된 방사선을 감지하도록 구성되는 것인 상기 격자 구조와,
상기 격자 구조의 하나 이상의 셀 각각 내의 컬러 필터와,
상기 격자 구조의 하나 이상의 셀 위에 형성된, 제1 두께를 갖는 마이크로렌즈와,
상기 마이크로렌즈 사이에 배치되는, 제2 두께를 갖는 차광층
을 포함하고, 상기 차광층은 상기 마이크로렌즈보다 얇고, 상기 격자 구조의 셀의 상부 표면에 평행한 수평면으로부터 측정된 0°에서 45°사이의 그레이징각으로 상기 컬러 필터 상의 마이크로렌즈에 진입하는 광선을 차단하도록 구성되고,
상기 제2 두께는 상기 제1 두께의 0.05배 이상 0.5배 이하인 반도체 이미지 센서. - 반도체 이미지 센서를 제조하는 방법에 있어서,
제1 면과, 반대쪽의 제2 면과, 상기 제1 면에 결합되는 다층 인터커넥트 구조를 가진 반도체층을 형성하는 단계와,
상기 반도체층의 제2 면 상에, 하나 이상의 셀을 가진 격자 구조를 형성하는 단계로서, 상기 하나 이상의 셀은 컬러 필터로 채워지는 것인, 상기 격자 구조를 형성하는 단계와,
상기 격자 구조 위에 투명층을 배치하여 상기 하나 이상의 셀 각각과 정렬되는 마이크로렌즈를 형성하는 단계와,
인접한 마이크로렌즈 사이에 차광층을 형성하는 단계
를 포함하고,
상기 차광층 형성 단계는,
상기 투명층 위에 상기 차광층을 퇴적하는 단계와,
에칭된 차광층의 두께와 상기 마이크로렌즈의 두께 간의 두께 비율이 0.05 내지 0.5의 범위가 되도록, 또한, 상기 격자 구조의 셀의 상부 표면에 평행한 수평면으로부터 측정된 0°에서 45°사이의 그레이징각으로 상기 컬러 필터 상의 마이크로렌즈에 진입하는 광선이 차단되도록, 상기 마이크로렌즈 상의 차광층을 제거하기 위해 상기 차광층을 에칭하는 단계를 포함하는 것인 반도체 이미지 센서의 제조 방법.
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|---|---|---|---|
| US201762586294P | 2017-11-15 | 2017-11-15 | |
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| DE102018124865A1 (de) | 2019-05-16 |
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| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |