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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2025003335
(43)【公開日】2025-01-09
(54)【発明の名称】イメージセンサ
(51)【国際特許分類】
H10F 39/12 20250101AFI20241226BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2024084126
(22)【出願日】2024-05-23
(31)【優先権主張番号】10-2023-0079483
(32)【優先日】2023-06-21
(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR
(71)【出願人】
【識別番号】390019839
【氏名又は名称】三星電子株式会社
【氏名又は名称原語表記】Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】１２９，Ｓａｍｓｕｎｇ－ｒｏ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ－ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ－ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ－ｄｏ，Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100229448
【弁理士】
【氏名又は名称】中槇 利明
(72)【発明者】
【氏名】表 正炯
(72)【発明者】
【氏名】李 承桓
【テーマコード（参考）】
4M118
【Ｆターム（参考）】
4M118AA01
4M118AB01
4M118BA14
4M118CA03
4M118CA22
4M118CA34
4M118DD04
4M118EA14
4M118FA06
4M118FA27
4M118FA28
4M118FA33
4M118FA38
4M118GA02
4M118GA08
4M118GB03
4M118GB09
4M118GC08
4M118GC14
4M118GC20
4M118GD04
4M118GD07
4M118GD15
4M118HA22
4M118HA25
4M118HA30
4M118HA33
(57)【要約】
【課題】 光損失を減少させ、自動焦点（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ；ＡＦ）分離比を確保することができるイメージセンサを提供する。
【解決手段】 一実施形態によるイメージセンサは、光が入射する第１面および第１面と反対になる第２面を含む基板、基板内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン、ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層、第１光電変換層と第２光電変換層の間の基板内に、第１光電変換層および第２光電変換層を定義する第１分離パターン、ピクセル分離パターンの上に配置される第１グリッドパターン、および第１分離パターンの上に配置され第１グリッドパターンの高さより低い高さを有する第２グリッドパターンを含む。
【選択図】 図６
【解決手段】 一実施形態によるイメージセンサは、光が入射する第１面および第１面と反対になる第２面を含む基板、基板内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン、ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層、第１光電変換層と第２光電変換層の間の基板内に、第１光電変換層および第２光電変換層を定義する第１分離パターン、ピクセル分離パターンの上に配置される第１グリッドパターン、および第１分離パターンの上に配置され第１グリッドパターンの高さより低い高さを有する第２グリッドパターンを含む。
【選択図】 図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光が入射する第１面および前記第１面と反対になる第２面を含む基板；
前記基板内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン；
前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層；
前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層および前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン；
前記ピクセル分離パターンの上に配置される第１グリッドパターン；および
前記第１分離パターンの上に配置され前記第１グリッドパターンの高さより低い高さを有する第２グリッドパターンを含む、イメージセンサ。
前記基板内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン；
前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層；
前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層および前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン；
前記ピクセル分離パターンの上に配置される第１グリッドパターン；および
前記第１分離パターンの上に配置され前記第１グリッドパターンの高さより低い高さを有する第２グリッドパターンを含む、イメージセンサ。
【請求項2】
前記第２グリッドパターンの高さは、前記第１グリッドパターンの高さの１／１０～１／４範囲を満足する、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項3】
前記第１グリッドパターンおよび前記第２グリッドパターンの上に配置され、前記第２グリッドパターンの屈折率より高い屈折率を有する第１カラーフィルタを含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記第１グリッドパターンは、下部第１グリッドパターンと、前記下部第１グリッドパターンの上に配置される上部第１グリッドパターンとを含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項5】
前記下部第１グリッドパターンと前記第２グリッドパターンは同一の高さを有する、請求項４に記載のイメージセンサ。
【請求項6】
前記単位ピクセル内に前記第１光電変換層と第２方向に隣接して配置される第３光電変換層、および
前記第２光電変換層と前記第２方向に隣接して配置される第４光電変換層をさらに含み、
前記第３光電変換層と前記第４光電変換層は前記第１分離パターンによって定義される、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第２光電変換層と前記第２方向に隣接して配置される第４光電変換層をさらに含み、
前記第３光電変換層と前記第４光電変換層は前記第１分離パターンによって定義される、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項7】
前記第１分離パターンは、所定間隔離隔する第１サブ分離パターンおよび第２サブ分離パターンから構成される、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項8】
前記第２グリッドパターンは、前記第１サブ分離パターンおよび前記第２サブ分離パターンの面積より大きいか同じである、請求項７に記載のイメージセンサ。
【請求項9】
前記単位ピクセルと離隔して配置される他の単位ピクセルは、
前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層；
前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン；および
前記第１光電変換層と前記第２光電変換層のうちの少なくともいずれか一つの上に配置される第３グリッドパターンを含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層；
前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン；および
前記第１光電変換層と前記第２光電変換層のうちの少なくともいずれか一つの上に配置される第３グリッドパターンを含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項10】
光が入射する第１面および前記第１面と反対になる第２面を含む基板；
前記基板内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン；
前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層；
前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層および前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン；
前記ピクセル分離パターン、前記第１光電変換層、前記第２光電変換層、および前記第１分離パターン上に配置される表面絶縁膜；
前記ピクセル分離パターンの上に配置される前記表面絶縁膜上に配置される第１グリッドパターン；
前記第１分離パターンの上に配置される前記表面絶縁膜上に配置され前記第１グリッドパターンの高さより低い高さを有する第２グリッドパターン；および
前記第１グリッドパターンおよび前記第２グリッドパターンの上に配置されるカラーフィルタを含み、
前記第２グリッドパターンの高さは前記第１グリッドパターンの高さの１／１０～１／４を満足する、イメージセンサ。
前記基板内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン；
前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層；
前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層および前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン；
前記ピクセル分離パターン、前記第１光電変換層、前記第２光電変換層、および前記第１分離パターン上に配置される表面絶縁膜；
前記ピクセル分離パターンの上に配置される前記表面絶縁膜上に配置される第１グリッドパターン；
前記第１分離パターンの上に配置される前記表面絶縁膜上に配置され前記第１グリッドパターンの高さより低い高さを有する第２グリッドパターン；および
前記第１グリッドパターンおよび前記第２グリッドパターンの上に配置されるカラーフィルタを含み、
前記第２グリッドパターンの高さは前記第１グリッドパターンの高さの１／１０～１／４を満足する、イメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示の技術的思想はイメージセンサに関するものであって、より詳しくは、光損失が低減されたイメージセンサに関するものである。
【背景技術】
【0002】
イメージセンサ（Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）は光学映像を電気信号に変換させる素子である。前記イメージセンサは、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサとＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）工程で実現されるＣＭＯＳイメージセンサ（ＣＩＳ）に分類することができる。前記ＣＭＯＳイメージセンサは、ＣＩＳ（ＣＭＯＳ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）と略称することができる。
【0003】
前記ＣＩＳは、光エネルギーを電気的エネルギーに変換して映像情報を読むことができる。具体的には、前記ＣＩＳは、レンズを通じて流入したアナログの映像信号を電気的映像信号に変換することで、電荷を伝送する前記ＣＣＤイメージセンサとは異なり、ＣＭＯＳデジタル信号を伝送するために開発された素子であり得る。
【0004】
さらに具体的には、前記ＣＩＳは２次元的に配列された複数のピクセルを含み、前記ピクセルごとに複数のトランジスタを使用し、フォトダイオードで発生した信号電荷が各ピクセル内で電圧に変換された後に出力できる。このようなＣＩＳは既存の商用されている前記ＣＭＯＳ技術によって製作可能であるため、現在は製造が容易なＣＩＳに対する研究が活発に行われている。
【0005】
前記ＣＩＳを製造することにおいて、一つのピクセルが２つ以上のフォトダイオードを含む構造で、カラーフィルタを経て流入する光がＤＴＩ（Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）のポリシリコン領域に吸収されて光損失を誘発する問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本開示が解決しようとする技術的課題は、光損失を減少させたイメージセンサを提供することである。
【0007】
本開示が解決しようとする他の技術的課題は、前述の利点だけでなく、自動焦点（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ；ＡＦ）分離比を確保することができるイメージセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一実施形態による、イメージセンサは、光が入射する第１面および前記第１面と反対になる第２面を含む基板；前記基板内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン；前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層；前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層および前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン；前記ピクセル分離パターンの上に配置される第１グリッドパターン；および前記第１分離パターンの上に配置され前記第１グリッドパターンの高さより低い高さを有する第２グリッドパターン；を含むことができる。
【0009】
一実施形態では、前記第２グリッドパターンの高さは、前記第１グリッドパターンの高さの１／１０～１／４範囲を満足することができる。
【0010】
一実施形態では、前記第１グリッドパターンおよび前記第２グリッドパターンの上に配置され、前記第２グリッドパターンの屈折率より高い屈折率を有する第１カラーフィルタを含むことができる。
【0011】
一実施形態では、前記第２グリッドパターンの上に配置される第１カラーフィルタの屈折率に対する前記第２グリッドパターンの屈折率は０．４０～０．９５を満足することができる。一実施形態では、前記第２グリッドパターンの屈折率は１．０～１．６を満足することができる。
【0012】
一実施形態では、前記第１グリッドパターンは、下部第１グリッドパターンと、前記下部第１グリッドパターンの上に配置される上部第１グリッドパターンとを含むことができる。
【0013】
一実施形態では、前記下部第１グリッドパターンと前記第２グリッドパターンは同一の高さを有することができる。
【0014】
一実施形態では、前記下部第１グリッドパターンと前記上部第１グリッドパターンは異なる素材を含むことができる。
【0015】
一実施形態では、前記単位ピクセル内に前記第１光電変換層と第２方向に隣接して配置される第３光電変換層、および前記第２光電変換層と前記第２方向に隣接して配置される第４光電変換層をさらに含み、前記第３光電変換層と前記第４光電変換層は前記第１分離パターンによって定義できる。
【0016】
一実施形態では、前記第１分離パターンは、所定間隔離隔する第１サブ分離パターンおよび第２サブ分離パターンから構成できる。
【0017】
一実施形態では、前記第２グリッドパターンは、前記第１サブ分離パターンおよび前記第２サブ分離パターンの面積より大きいか同じであってもよい。
【0018】
一実施形態では、前記単位ピクセルと離隔して配置される他の単位ピクセルは、前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン、および前記第１光電変換層と前記第２光電変換層のうちの少なくともいずれか一つの上に配置される第３グリッドパターンを含むことができる。
【0019】
一実施形態では、前記第３グリッドパターンは、前記第１光電変換層および前記第２光電変換層のうちのいずれか一つを完全に覆って配置できる。
【0020】
一実施形態では、前記第１分離パターンは所定間隔離隔する第１サブ分離パターンと第２サブ分離パターンから構成され、前記第３グリッドパターンは前記第１サブ分離パターンまたは前記第２サブ分離パターンの少なくとも一部の上に配置できる。
【0021】
一実施形態では、前記第３グリッドパターンは、前記第１サブ分離パターンと前記第２サブ分離パターンを完全に覆って配置できる。
【0022】
本開示の他の実施形態による、イメージセンサは、光が入射する第１面および前記第１面と反対になる第２面を含む基板；前記基板内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン；前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層；前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層および前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン；前記第１光電変換層と前記第２光電変換層のうちの少なくともいずれか一つの上に配置される第３グリッドパターン；を含むことができる。
【0023】
一実施形態では、前記第３グリッドパターンは、前記第２グリッドパターンの少なくとも一部を覆うことができる。
【0024】
一実施形態では、前記第１分離パターンと前記第３グリッドパターンの間に第２グリッドパターンが配置できる。
【0025】
本開示のまた他の実施形態による、イメージセンサは、光が入射する第１面および前記第１面と反対になる第２面を含む基板；前記基板内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン；前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層；前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層および前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン；前記ピクセル分離パターン、前記第１光電変換層、前記第２光電変換層、および前記第１分離パターン上に配置される表面絶縁膜；前記ピクセル分離パターンの上に配置される前記表面絶縁膜上に配置される第１グリッドパターン；前記第１分離パターンの上に配置される前記表面絶縁膜上に配置され前記第１グリッドパターンの高さより低い高さを有する第２グリッドパターン；および前記第１グリッドパターンおよび前記第２グリッドパターンの上に配置されるカラーフィルタ；を含み、前記第２グリッドパターンの高さは前記第１グリッドパターンの高さの１／１０～１／４を満足することができる。
【0026】
一実施形態では、前記単位ピクセルと離隔して配置される少なくとも一つの他の単位ピクセルは、前記ピクセル分離パターン内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層および第２光電変換層、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層の間の前記基板内に、前記第１光電変換層と前記第２光電変換層を定義する第１分離パターン、および前記第１光電変換層と前記第２光電変換層のうちの少なくともいずれか一つの上に配置される第３グリッドパターンを含むことができる。
【発明の効果】
【0027】
本開示の一実施形態による、イメージセンサは、ピクセル分離パターンと光電変換層を定義する分離パターンの上に第１グリッドパターンおよび第２グリッドパターンを含むことによって、光損失が減少したイメージセンサを提供する。
【0028】
本開示の他の実施形態による、イメージセンサは、前述の利点を含むだけでなく、光電変換層の一部が遮光された単位ピクセルを含んで自動焦点（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ；ＡＦ）分離比を確保したイメージセンサを提供する。
【図面の簡単な説明】
【0029】
【図1】本開示の一実施形態による、イメージセンサの例示的なブロック図である。
【図2】本開示の一実施形態による、ピクセルアレイの単位ピクセル領域を説明するための回路図である。
【図3】本開示の一実施形態による、イメージセンサの分解斜視図である。
【図4】本開示の他の実施形態による、イメージセンサの分解斜視図である。
【図5】本開示の一実施形態によるイメージセンサを説明するための例示的なレイアウト図である。
【図15a】本開示の一実施形態による、イメージセンサの製造方法を示す。
【図15b】本開示の一実施形態による、イメージセンサの製造方法を示す。
【図15c】本開示の一実施形態による、イメージセンサの製造方法を示す。
【図15d】本開示の一実施形態による、イメージセンサの製造方法を示す。
【図15e】本開示の一実施形態による、イメージセンサの製造方法を示す。
【図15f】本開示の一実施形態による、イメージセンサの製造方法を示す。
【図15g】本開示の一実施形態による、イメージセンサの製造方法を示す。
【図15h】本開示の一実施形態による、イメージセンサの製造方法を示す。
【発明を実施するための形態】
【0030】
以下、添付した図面を参照して本開示の様々の実施形態について本開示の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。本開示は様々の異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【0031】
本発明を明確に説明するために説明上不必要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一または類似の構成要素については同一の参照符号を付けるようにする。
【0032】
また、図面に示された各構成の大きさおよび厚さは説明の便宜のために任意に示したもので、本発明が必ずしも図示されたところに限定されない。図面において様々の層および領域を明確に表現するために厚さを拡大して示した。そして図面において、説明の便宜のために、一部層および領域の厚さを誇張して示した。
【0033】
また、層、膜、領域、板などの部分が他の部分“の上に”または“上に”あるというとき、これは他の部分“の直上に”ある場合だけでなく、その中間にまた他の部分がある場合も含む。逆に、ある部分が他の部分“の直上に”あるというときには中間に他の部分がないことを意味する。また、基準となる部分“の上に”または“上に”あるということは基準となる部分の上または下に位置することであり、必ずしも重力の反対方向に向かって“の上に”または“上に”位置することを意味するのではない。
【0034】
また、明細書全体で、ある部分がある構成要素を“含む”というとき、これは特に反対になる記載がない限り他の構成要素を除くのではなく他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【0035】
また、明細書全体で、“平面上”というとき、これは対象部分を上から見たときを意味し、“断面上”というとき、これは対象部分を垂直に切断した断面を横から見たときを意味する。
【0036】
以下、本開示の実施形態について本開示の属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施することができるように詳しく説明する。しかし、本開示は様々の異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
【0037】
図１は、本開示の一実施形態による、イメージセンサの例示的なブロック図である。
【0038】
図１を参照すれば、ピクセルアレイ１０２を含む半導体チップとロジック回路２０２を含む半導体チップが積層されて配置できる。
【0039】
ピクセルアレイ１０２は、入射する光を変換し電気的信号を生成することができる。ピクセルアレイ１０２は、ロウ（row：行）方向とカラム（column：列）方向に沿ってマトリックス形態に配置される単位ピクセル領域を含むことができる。具体的には、ピクセルアレイ１０２は、ロジック回路２０２の制御により駆動できる。さらに具体的には、ロジック回路２０２は、ピクセルアレイ１０２に含まれている複数のトランジスタを制御することができる。
【0040】
ロジック回路２０２は、ピクセルアレイ１０２から効率的にデータを受信し、イメージフレームを生成することができる。例えば、ロジック回路２０２は、単位ピクセル領域全体が同時に感知されるグローバルシャッター方式、単位ピクセル領域全体が同時に感知される露出時間を調節するフラッターシャッター方式、行単位で単位ピクセル領域を制御するローリングシャッター方式またはコーデッドローリングシャッター方式のような多様な方式が活用できる。
【0041】
ロジック回路２０２は、ロウデコーダー（Ｒｏｗ Ｄｅｃｏｄｅｒ）２１、ロウドライバー（Ｒｏｗ Ｄｒｉｖｅｒ）２２、タイミング発生器（Ｔｉｍｉｎｇ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）２３、相関二重サンプラー（Ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ Ｄｏｕｂｌｅ Ｓａｍｐｌｅｒ；ＣＤＳ）２４、アナログデジタルコンバータ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ；ＡＤＣ）２５、ラッチ部（ＬＡＴＣＨ）２６、およびカラムデコーダー（Ｃｏｌｕｍｎ Ｄｅｃｏｄｅｒ）２７のような部材を含むことができる。
【0042】
ロウドライバー２２は、タイミング発生器２３の制御によってロウ単位ピクセルアレイ１０２を制御することができる。ロウドライバー２２は、ロウアドレスによってピクセルアレイ１０２のロウのうちの少なくとも一つのロウを選択することができる。ロウドライバー２２は、ロウアドレスをデコーディングし、選択トランジスタ、リセットトランジスタ、およびソースフォロワトランジスタと連結できる。ピクセルアレイ１０２は、ロウドライバー２２から受信されたピクセル選択信号、リセット信号、および電荷伝送信号のような複数の駆動信号によって駆動できる。
【0043】
タイミング発生器２３は、ロウデコーダー２１およびカラムデコーダー２８にタイミング信号および制御信号を提供する。ロウドライバー２２は、ロウデコーダー２１でデコーディングされた結果によって複数の単位ピクセルを駆動するための複数の駆動信号をピクセルアレイに提供する。複数の単位ピクセルがマトリックス形態に配列された場合にはマトリックスの各行別に駆動信号を提供する。
【0044】
相関二重サンプラー２４は、ピクセルアレイ１０２からの出力信号を受信して維持およびサンプリングする。具体的には、特定のノイズ（Ｎｏｉｓｅ）レベルと出力信号による信号レベルを二重でサンプリングして、ノイズレベルと信号レベルとの差に該当する差レベルを出力する。
【0045】
アナログデジタルコンバータ２５は、前記差レベルに該当するアナログ信号をデジタル信号に変換して出力する。具体的には、アナログデジタルコンバータ２５は、ピクセルアレイ１０２からカラムラインを通じて受信されるアナログ信号をデジタル信号に変換することができる。アナログデジタルコンバータ２５の個数は一つのロウに沿って配置される単位ピクセル領域の個数およびカラムラインの個数によって決定できる。アナログデジタルコンバータ２５は、非制限的な例示として、少なくとも一つ以上であってもよい。
【0046】
アナログデジタルコンバータ２５は、基準信号生成器ＲＥＦ、比較器ＣＭＰ、カウンタＣＮＴ、およびバッファＢＵＦを含むことができる。基準信号生成器ＲＥＦは、特定の傾きを有するランプ信号を生成し、ランプ信号を比較器の基準信号として提供することができる。比較器ＣＭＰは、アナログ信号と基準信号生成器ＲＥＦのランプ信号を比較し有効な信号成分によるそれぞれの遷移時点を有する比較信号を出力することができる。カウンタＣＮＴは、カウンティング動作を行ってカウンティング信号を生成し、カウンティング信号をバッファＢＵＦに提供することができる。バッファＢＵＦは、カラムラインとそれぞれ連結されたラッチ部２６の回路を含み、比較信号の遷移に応答してカウンタＣＮＴから出力されるカウンティング信号を各カラムごとにラッチして、ラッチされたカウンティング信号をデータとして出力することができる。
【0047】
図２は、本開示の一実施形態による、ピクセルアレイの単位ピクセル領域を説明するための回路図である。
【0048】
図２を参照すれば、ピクセルアレイは、光電変換層ＰＤ、伝送トランジスタＴＸ、フローティング拡散領域（Ｆｌｏａｔｉｎｇ Ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ Ｒｅｇｉｏｎ）ＦＤ、リセットトランジスタＲＸを含むことができる。
【0049】
光電変換層ＰＤは、外部から入射する光の量に比例して電荷を生成することができる。光電変換層ＰＤは、ｎ型不純物領域とｐ型不純物領域を含むフォトダイオードであってもよい。光電変換層ＰＤは、生成されて蓄積された電荷をフローティング拡散領域ＦＤに伝送する伝送トランジスタＴＸとカップリングできる。フローティング拡散領域ＦＤは、電荷を電圧に変換する寄生キャパシタンスを有していて電荷が累積されて保存できる。
【0050】
伝送トランジスタＴＸの一端は光電変換層ＰＤと連結され、伝送トランジスタＴＸの他端はフローティング拡散領域と連結できる。伝送トランジスタＴＸは、所定のバイアスである伝送信号によって駆動されるトランジスタから形成できる。前記伝送信号は伝送ゲートＴＧを通じて印加できる。具体的には、伝送トランジスタＴＸは、光電変換層から生成された電荷を前記伝送信号によってフローティング拡散領域ＦＤに伝送することができる。
【0051】
ソースフォロワトランジスタＳＸは、光電変換層ＰＤから電荷の伝達を受けたフローティング拡散領域ＦＤの電気的ポテンシャルの変化を増幅し、これを出力ラインＶｏｕｔに出力することができる。ソースフォロワトランジスタＳＸのドレインに提供される所定の電気的ポテンシャル、例えば、電源電圧ＶＤＤが、選択トランジスタのドレイン領域に伝達できる。ソースフォロワトランジスタＳＸのソースフォロワゲートＳＦはフローティング拡散領域ＦＤと連結できる。
【0052】
選択トランジスタは、行単位で読み出す単位ピクセル領域を選択することができる。選択トランジスタは、所定のバイアス、例えば、行選択信号を印加する選択ラインによって駆動されるトランジスタから構成され得る。前記行選択信号は、選択ゲートＳＥＬを通じて印加できる。
【0053】
リセットトランジスタＲＸは、フローティング拡散領域ＦＤを周期的にリセットさせることができる。リセットトランジスタＲＸは、所定のバイアス、例えば、リセット信号を印加するリセットラインによって駆動されるトランジスタから構成できる。前記リセット信号はリセットゲートＲＧを通じて印加できる。前記リセット信号はリセットゲートＲＧを通じて印加できる。前記リセット信号によってリセットトランジスタＲＸがターンオンされると、リセットトランジスタＲＸのドレインに提供される所定の電気的ポテンシャル、例えば、電源電圧ＶＤＤがフローティング拡散領域ＦＤに伝達できる。
【0054】
図２において、光電変換層ＰＤが一つのフローティング拡散領域ＦＤを電気的に共有する形態を示しているが、これは非制限的な例示で、一つの単位ピクセル領域が少なくとも一つの光電変換層のうちのいずれか一つとフローティング拡散領域ＦＤおよび伝送、ソースフォロワ、選択、およびリセットトランジスタを備えることができ、リセットトランジスタＲＸ、ソースフォロワトランジスタＳＸ、または選択トランジスタは隣接の単位ピクセル領域によって互いに共有できる。
【0055】
一実施形態では、単位ピクセル領域の面積が小さくなることによって光電変換層ＰＤと伝送トランジスタＴＸが一つの半導体チップに形成されリセットトランジスタ、ソースフォロワトランジスタ、および選択トランジスタは他の半導体チップに形成できる。前記半導体チップが整列されて単位ピクセル領域を構成することができる。
【0056】
図２では単位ピクセルに複数の光電変換層ＰＤ、具体的には、２つの光電変換層ＰＤを含む内容を開示しているが、これは非制限的な例示で、２つの光電変換層ＰＤ、４つの光電変換層ＰＤのように複数の光電変換層を含むことができる。
【0057】
一実施形態では、イメージセンサは複数の単位ピクセルを含む。具体的には、単位ピクセルは行方向または列方向に沿って行列（Ｍａｔｒｉｘ）形態に配列できる。それぞれの前記単位ピクセルはそれぞれ光電変換層ＰＤ、フローティング拡散領域ＦＤ、伝送、ソースフォロワ、選択、およびリセットトランジスタを備えることができ、これに関する詳細な説明は前述して説明した通りである。
【0058】
図３は、本開示の一実施形態による、イメージセンサの分解斜視図である。
【0059】
図３を参照すれば、一実施形態による、イメージセンサは積層された第１基板構造体１００と第２基板構造体２００を含むことができる。第１基板構造体１００には複数の単位ピクセルがＸ軸方向とＹ軸方向を含む平面において２次元アレイ構造で配列できる。具体的には、第１基板構造体１００はピクセルアレイを含むことができる。前記Ｘ軸方向と前記Ｙ軸方向は互いに垂直であってもよい（直交していてもよい）。
【0060】
第２基板構造体２００はロジック領域（Ｌｏｇｉｃ）のような構造を含むことができる。第２基板構造体２００は第１基板構造体１００の下部に配置できる。第１基板構造体１００と第２基板構造体２００は電気的に連結できる。第２基板構造体２００は、第１基板構造体１００から伝達されたピクセル信号が第２基板構造体２００のロジック領域に伝達されるようにすることができる。
【0061】
第２基板構造体２００はロジック領域（Ｌｏｇｉｃ）のような部材を含むことができる。第２基板構造体２００は第１基板構造体１００の下部に配置できる。第１基板構造体１００と第２基板構造体２００は電気的に連結できる。第２基板構造体２００は、第１基板構造体１００から伝達されたピクセル信号が第２基板構造体２００のロジック領域に伝達されるようにすることができる。
【0062】
第２基板構造体２００のロジック領域にはロジック素子が配置できる。ロジック素子は単位ピクセルから受信されるピクセル信号を処理するための回路を含むことができる。
【0063】
第１基板構造体１００および第２基板構造体２００はＺ軸方向に積層できる。前記Ｚ軸方向は前記Ｘ軸方向および前記Ｙ軸方向と垂直な（直交する）方向であってもよい。
【0064】
図４は、本開示の他の実施形態による、イメージセンサの分解斜視図である。
【0065】
図４を参照すれば、一実施形態では、イメージセンサは第３基板構造体３００をさらに含むことができる。第１基板構造体１００、第２基板構造体２００、および第３基板構造体３００はＺ軸方向に沿って順次に積層できる。第３基板構造体３００は第２基板構造体２００下部に配置できる。具体的には、第２基板構造体２００は第１基板構造体１００と第３基板構造体３００の間に配置できる。第１基板構造体１００および第２基板構造体２００の詳細な説明は前述の図３と矛盾しない範囲で同一である。
【0066】
第３基板構造体３００はメモリ（Ｍｅｍｏｒｙ）装置を含むことができる。第３基板構造体３００は、例えば、ＤＲＡＭまたはＳＲＡＭのような揮発性メモリ装置を含むことができる。第３基板構造体３００は第１基板構造体１００および第２基板構造体２００から信号の伝達を受けて、メモリ装置を通じて信号を処理することができる。
【0067】
【0068】
図５および図６を参照すれば、一実施形態によるイメージセンサは第１基板構造体１００と第２基板構造体２００を含むことができる。第１基板構造体１００と第２基板構造体２００はそれぞれセンサーチップおよびロジックチップであってもよい。
【0069】
第１基板構造体１００は、受光領域ＡＰＳ、遮光領域ＯＢ、およびパッド領域ＰＡＤを含むことができる。受光領域ＡＰＳ、および遮光領域ＯＢ内には２次元的、例えば行列形態に配列される複数の単位ピクセル領域ＰＸが形成できる。単位ピクセル領域ＰＸは、第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２が延長する平面内に行列形態に配列できる。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２が延長する平面内で、行列形態に配列できる。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２は互いに交差してもよい。第１方向Ｄ１と第２方向Ｄ２は実質的に垂直であってもよい。第３方向Ｄ３は第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２と実質的に垂直であってもよい。
【0070】
受光領域ＡＰＳには光の提供を受けてアクティブ（Ａｃｔｉｖｅ）信号を生成するアクティブピクセルが配列できる。遮光領域ＯＢには光が遮断されてオプティカルブラック（Ｏｐｔｉｃａｌ Ｂｌａｃｋ）信号を生成するオプティカルブラックピクセルが配列できる。遮光領域ＯＢは、非制限的な例示として、受光領域ＡＰＳの周辺に沿って形成できる。
【0071】
一実施形態では、遮光領域ＯＢ内にダミー単位ピクセル領域が形成されてもよい。前記ダミー単位ピクセル領域はアクティブ信号を生成しないピクセルであってもよい。
【0072】
パッド領域ＰＡＤは遮光領域ＯＢの周辺に形成できる。パッド領域ＰＡＤは、非制限的な例示として、イメージセンサの縁に隣接して形成できる。パッド領域ＰＡＤは外部装置のような部材と接続されて、イメージセンサと外部装置の間の電気的信号を送信および受信するように構成できる。具体的には、パッド領域ＰＡＤの上部基板１１０Ｂ上に、第２パッドパターン４５５は外部装置のような部材と接続できる。
【0073】
一実施形態では、イメージセンサは上部基板１１０Ｂと下部基板１１０Ａを含む第１基板構造体１００、ピクセル分離パターン１２０Ａ、表面絶縁膜１５０、第１カラーフィルタ１７０、第１グリッドパターン１６０Ａ、マイクロレンズ１８０、第１基板構造体１００の下に配置され第２基板２１０を含む第２基板構造体２００を含むことができる。
【0074】
上部基板１１０Ｂは半導体基板であってもよい。具体的には、上部基板１１０ＢはバルクシリコンまたはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｎ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）であってもよい。上部基板１１０Ｂはシリコン基板であってもよい。上部基板１１０Ｂは、例えば、シリコン、シリコンゲルマニウム、アンチモン化インジウム、鉛テルル化合物、インジウムヒ素、インジウムリン化物、ガリウムヒ素、またはアンチモン化ガリウムを含む物質であってもよい。一実施形態では、上部基板１１０Ｂはベース基板上にエピ層が形成されたものであってもよい。
【0075】
上部基板１１０Ｂは、対向する第１面１１２ａおよび第２面１１２ｂを含むことができる。一実施形態では、上部基板１１０Ｂの第１面１１２ａは光が入射する受光面であってもよい。一実施形態では、イメージセンサは裏面照射型（ＢＳＩ）イメージセンサであってもよい。
【0076】
受光領域ＡＰＳおよび遮光領域ＯＢの上部基板１１０Ｂ内には複数の単位ピクセル領域ＰＸが形成できる。それぞれの単位ピクセル領域ＰＸは、第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２を含むことができる。一実施形態では、遮光領域ＯＢの上部基板１１０Ｂ内には第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２を含まないダミー単位ピクセル領域をさらに含むことができるが、これに限定されるのではない。ダミー単位ピクセル領域で発生された信号は以後工程ノイズを除去する情報として使用できる。
【0077】
それぞれの単位ピクセル領域ＰＸは、光電変換層ＰＤ、フローティング拡散領域ＦＤ、および伝送トランジスタＴＸを含むことができる。具体的には、光電変換層ＰＤ１またはＰＤ２は、受光領域ＡＰＳおよび遮光領域ＯＢの上部基板１１０Ｂ内に形成できる。光電変換層ＰＤ１またはＰＤ２は、外部から入射する光の量に比例して電荷を生成することができる。光電変換層ＰＤ１またはＰＤ２は、生成されて蓄積された電荷をフローティング拡散領域ＦＤに伝送することができる。
【0078】
フローティング拡散領域ＦＤは、受光領域ＡＰＳおよび遮光領域ＯＢの上部基板１１０Ｂ内に形成できる。フローティング拡散領域ＦＤは、上部基板１１０Ｂの第２面１１２ｂ内に形成できる。フローティング拡散領域ＦＤに伝送された電荷は図２のソースフォロワゲートＳＦに印加できる。
【0079】
伝送トランジスタＴＸは、上部基板１１０Ｂ内に埋め込まれてもよい。伝送トランジスタＴＸの一端は第１光電変換層ＰＤ１または第２光電変換層ＰＤ２と連結され、伝送トランジスタＴＸの他端はフローティング拡散領域ＦＤと連結できる。伝送トランジスタＴＸは、第１光電変換層ＰＤ１または第２光電変換層ＰＤ２から生成された電荷をフローティング拡散領域ＦＤに伝送することができる。
【0080】
伝送トランジスタＴＸは、伝送ゲート、ゲート絶縁膜、およびゲートスペーサを含むことができる。伝送ゲートは、上部基板１１０Ｂ内に埋め込まれる部分を含むことができる。ゲート絶縁膜は、伝送ゲートと上部基板１１０Ｂの間に配置できる。ゲートスペーサは伝送ゲートの両側壁上に配置できる。
【0081】
ピクセル分離パターン１２０Ａは上部基板１１０Ｂ内に形成できる。ピクセル分離パターン１２０Ａは上部基板１１０Ｂがパターニングされて形成された深いトレンチ内に導電物質が埋め込まれて形成でき、導電物質と上部基板１１０Ｂの間に絶縁物質であるライナ膜が形成されて絶縁できる。
【0082】
ピクセル分離パターン１２０Ａは上部基板１１０Ｂを第３方向Ｄ３に貫通することができる。具体的には、ピクセル分離パターン１２０Ａは第２面１１２ｂから第１面１１２ａまで延長できる。さらに具体的には、ピクセル分離パターン１２０ＡはＦＤＴＩ（Ｆｒｏｎｔ Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）であってもよい。
【0083】
ピクセル分離パターン１２０Ａは複数の単位ピクセル領域ＰＸを定義することができる。他の実施形態で、ピクセル分離パターン１２０Ａは複数の単位ピクセル領域ＰＸおよびダミー単位ピクセルＤＰを定義することができる。ピクセル分離パターン１２０Ａは平面上で格子状に形成されて複数の単位ピクセル領域ＰＸを互いに分離することができる。
【0084】
ピクセル分離パターン１２０Ａは複数の単位ピクセル領域ＰＸを定義することができる。一実施形態では、ピクセル分離パターン１２０Ａは複数の単位ピクセル領域ＰＸを定義することができる。ピクセル分離パターン１２０Ａは平面的観点から格子状に形成されて複数の単位ピクセル領域ＰＸを互いに分離することができる。ピクセル分離パターン１２０Ａは第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２に延長する格子構造であってもよい。
【0085】
断面積観点から、ピクセル分離パターン１２０Ａは上部基板１１０Ｂを第３方向Ｄ３に貫通することができる。ピクセル分離パターン１２０Ａは上部基板１１０Ｂの第２面１１２ｂから第１面１１２ａまで延長できる。ピクセル分離パターン１２０Ａは深い素子分離（Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ；ＤＴＩ）膜であってもよい。ピクセル分離パターン１２０Ａの第２方向Ｄ２への幅は上部基板１１０Ｂの第２面１１２ｂから第１面１１２ａに向かうにつれて漸進的に減少してもよく、同一の幅を有していてもよい。但し、本発明の技術的思想がこれに限定されるのではない。
【0086】
ピクセル分離パターン１２０Ａは、ライナ膜１２０Ｌ、第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１、およびキャッピング膜１２０Ｃを含むことができる。ライナ膜１２０Ｌは第１トレンチｔ１の側壁および底面に沿って配置できる。一実施形態では、第１トレンチｔ１の底面は上部基板１１０Ｂの第１面１１２ａと対向する面を意味する。第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１はライナ膜１２０Ｌ上に配置できる。キャッピング膜１２０Ｃは第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１上に配置できる。
【0087】
ライナ膜１２０Ｌは、上部基板１１０Ｂより屈折率の低い酸化膜を含むことができる。ライナ膜１２０Ｌは、非制限的な例示として、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含むことができる。
【0088】
上部基板１１０Ｂより屈折率の低いライナ膜１２０Ｌは第１光電変換層ＰＤ１または第２光電変換層ＰＤ２に斜めに入射する光を屈折させることができる。ライナ膜１２０Ｌは入射光によって特定単位ピクセル領域ＰＸで生成された光電荷がランダムドリフト（Ｒａｎｄｏｍ Ｄｒｉｆｔ）によって隣接する単位ピクセル領域ＰＸに移動することを防止することができる。具体的には、ライナ膜１２０Ｌは、第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２の受光率を向上させて、イメージセンサの品質を向上させることができる。
【0089】
第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１は、絶縁物質または導電物質を含むことができる。前記絶縁物質は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、およびシリコン酸窒化物のようなシリコン系絶縁物質と、ハフニウム酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物のような高誘電物質を含むことができる。一実施形態では、第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１は低抵抗の導電物質であってもよい。非制限的な例示として、前記導電物質は、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）、またはヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）、または炭素（Ｃ）がドーピングされたシリコンを含むことができる。
【0090】
一実施形態では、導電物質を含む第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１に負の電圧が印加できる。これにより、イメージセンサのＥＳＤ（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）アザ（Ｂｒｕｉｓｅ）不良が効果的に防止できる。前記ＥＳＤアザ不良は、ＥＳＤのような反応によって発生された電荷が基板の表面、例えば第１面１１２ａに蓄積されることによって生成されるイメージとアザのような斑点を発生させる現象を意味する。
【0091】
キャッピング膜１２０Ｃは絶縁物質を含むことができる。例えば、キャッピング膜１２０Ｃは、例えば、シリコン窒化物、シリコン酸化物、およびシリコン酸窒化物のようなシリコン系絶縁物質、および、ハフニウム酸化物およびアルミニウム酸化物のような高誘電物質を含むことができる。キャッピング膜１２０Ｃは、非制限的な例示として、第１キャッピングパターン３７５および第２キャッピングパターン４７５と同一の物質を含むことができる。
【0092】
一実施形態では、第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２の間の基板内に第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２を定義する第１分離パターン１２０Ｂを含むことができる。第１分離パターン１２０Ｂは、ライナ膜１２０Ｌ、第１分離フィリング膜１２０Ｆ２、およびキャッピング膜１２０Ｃを含むことができる。ライナ膜１２０Ｌは、第２トレンチｔ２の側壁および底面に沿って配置できる。一実施形態では、第２トレンチｔ２の底面は、上部基板１１０Ｂの第１面１１２ａと対向する面を意味する。第１分離フィリング膜１２０Ｆ２はライナ膜１２０Ｌ上に配置できる。キャッピング膜１２０Ｃは第１分離フィリング膜１２０Ｆ２上に配置できる。第１分離パターン１２０Ｂは単位ピクセル領域ＰＸ内に第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２を分離すること以外に前述して説明したピクセル分離パターン１２０Ａと矛盾しない範囲で同一である。
【0093】
一実施形態では、素子分離パターン１０５が提供できる。素子分離パターン１０５は上部基板１１０Ｂ内に配置できる。例えば、素子分離パターン１０５は上部基板１１０Ｂの一部がリセスされたトレンチ内に配置できる。具体的には、前記トレンチは上部基板１１０Ｂの第２面１１２ｂからリセスできる。素子分離パターン１０５は浅い素子分離（Ｓｈａｌｌｏｗ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ、ＳＴＩ）膜であってもよい。素子分離パターン１０５は活性領域を定義することができる。
【0094】
素子分離パターン１０５の第１方向Ｄ１あるいは第２方向Ｄ２への幅は、上部基板１１０Ｂの第２面１１２ｂから第１面１１２ａに向かうにつれて漸進的に減少できる。素子分離パターン１０５は、ピクセル分離パターン１２０Ａと第２方向Ｄ２または第１方向Ｄ１に重畳できる。ピクセル分離パターン１２０Ａは、素子分離パターン１０５を第３方向Ｄ３に貫通することができる。素子分離パターン１０５は絶縁物質を含むことができる。前記絶縁物質は、例えば、シリコン窒化物、シリコン酸化物、およびシリコン酸窒化物のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【0095】
素子分離パターン１０５は活性領域を定義することができる。平面的観点から、前記活性領域は、非制限的な例示として、第２方向Ｄ２に延長されるライン形態を有することができる。前記活性領域上にはフローティング拡散領域ＦＤ、伝送トランジスタＴＸ、選択トランジスタ、リセットトランジスタＲＸ、およびソースフォロワトランジスタＳＸが提供できる。具体的には、伝送トランジスタＴＸは伝送ゲートＴＧを含むことができる。
【0096】
一実施形態では、伝送トランジスタＴＸの一側にフローティング拡散領域ＦＤが提供できる。フローティング拡散領域ＦＤは、上部基板１１０Ｂと反対の導電性を有することができる。例えば、フローティング拡散領域ＦＤ内にはｎ型不純物がドーピングできる。フローティング拡散領域ＦＤは、伝送トランジスタＴＸの伝送ゲートＴＧを覆うことができる。
【0097】
一実施形態では、単位ピクセル領域ＰＸのうちの一部は選択トランジスタおよびソースフォロワトランジスタＳＸを含むことができる。選択トランジスタは選択ゲートＳＥＬを含み、ソースフォロワトランジスタＳＸはソースフォロワゲートＳＦを含むことができる。単位ピクセル領域ＰＸのうちの他の一部はリセットトランジスタＲＸを含むことができる。リセットトランジスタＲＸはリセットゲートＲＧを含むことができる。但し、本発明の技術的思想はこれに制限されるわけではなく、単位ピクセル領域ＰＸに含まれるトランジスタの配置および個数はいくらでも変更できる。
【0098】
一実施形態では、イメージセンサは、第１配線絶縁膜１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６をさらに含むことができる。第１配線絶縁膜１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６は上部基板１１０Ｂの第２面１１２ｂを覆うことができる。上部基板１１０Ｂおよび第１配線絶縁膜１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６は第１基板構造体１００を構成することができる。図６では、第１配線絶縁膜１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６を示すが、これに限定されるのではなく、第１配線絶縁膜の層数はこれに限定されるのではない。
【0099】
第１配線絶縁膜１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６は、例えば、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、およびシリコン酸化物より誘電率が低い低誘電率（Ｌｏｗ－ｋ）物質のうちの少なくとも一つを含むことができるが、これに制限されるわけではない。
【0100】
一実施形態では、第１配線絶縁膜１３６は上部基板１１０Ａと下部基板１１０Ｂを連結する配線絶縁膜であって、上部絶縁膜１３６Ｔと下部絶縁膜１３６Ｂに区分できる。上部絶縁膜１３６Ｔと下部絶縁膜１３６Ｂは同一の膜質から構成でき、上部基板１１０Ａと下部基板１１０Ｂが連結する界面で区分できる。
【0101】
第１配線絶縁膜１３１、１３２、１３３、１３４、１３５、１３６内に複数の第１コンタクト１４１、１４３と複数の第１配線パターン１４２、１４４、１４５が提供できる。複数の第１コンタクト１４１、１４３は、フローティング拡散領域ＦＤと複数の第１配線パターン１４２、１４４、１４５を電気的に連結することができる。複数の第１配線パターン１４２、１４４、１４５のうちの一部は第１連結構造体３６０と連結できる。これは非制限的な例示で、多様な形態において複数の第１コンタクト１４１、１４３は複数の第１配線パターン１４２、１４４、１４５と連結でき、個数はこれに限定されるのではない。
【0102】
複数の第１コンタクト１４１、１４３と第１配線パターン１４２、１４４、１４５それぞれは、非制限的な例示として、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、およびこれらの合金のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【0103】
第２基板２１０は第１基板構造体１００の下に配置される第２基板構造体２００の構成のうちの一つで、バルクシリコンまたはＳＯＩ（Ｓｉｌｉｃｏｎ－ｏｎ－Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）であってもよい。第２基板２１０はシリコン基板であってもよい。第２基板２１０は、例えば、シリコンゲルマニウム、アンチモン化インジウム、鉛テルル化合物、インジウムヒ素、インジウムリン化物、ガリウムヒ素、またはアンチモン化ガリウムを含むことができる。第２基板２１０は、ベース基板上にエピ層が形成されたものであってもよい。
【0104】
第２基板２１０の上面上に、複数のトランジスタＴＲが形成できる。トランジスタＴＲは、伝送トランジスタＴＸ、リセットトランジスタＲＸ、選択トランジスタ、およびソースフォロワトランジスタＳＸを制御することができる。
【0105】
第２基板２１０上に第２配線絶縁膜２３０が形成できる。例えば、第２配線絶縁膜２３０は第２基板２１０の上面を覆うことができる。第２配線絶縁膜２３０の上面は、第１基板構造体１００の下部基板１１０Ａの下面である第３面１００ｃと接して結合できる。第２配線絶縁膜２３０は、非制限的な例示として、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、およびシリコン酸化物より誘電率が低い低誘電率（ｌｏｗ－ｋ）物質のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【0106】
第２配線絶縁膜２３０内に第２コンタクト２４１および複数の第２配線パターン２４２が配置できる。第２コンタクト２４１は複数の第２配線パターン２４２を連結することができ、複数の第２配線パターン２４２はそれぞれトランジスタＴＲと連結でき、第１基板構造体１００のフローティング拡散領域ＦＤとも連結できる。例えば、複数の第２配線パターン２４２のうちの一部は第１連結構造体３６０と連結できる。また、複数の第２配線パターン２４２のうちの他の一部は第２連結構造体４５０と連結できる。
【0107】
第２コンタクト２４１および第２配線パターン２４２はそれぞれ非制限的な例示として、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、およびこれらの合金のうちの少なくとも一つを含むことができるが、これに制限されるわけではない。
【0108】
表面絶縁膜１５０は、上部基板１１０Ｂの第１面１１２ａ上に形成できる。表面絶縁膜１５０は、上部基板１１０Ｂの第２面１１２ｂに沿って延長できる。一実施形態では、表面絶縁膜１５０の少なくとも一部はピクセル分離パターン１２０Ａおよび第１分離パターン１２０Ｂと接触していてもよい。この時、表面絶縁膜１５０の下面はピクセル分離パターン１２０Ａおよび第１分離パターン１２０Ｂと平坦に接触していてもよい。
【0109】
表面絶縁膜１５０は絶縁物質を含むことができる。例えば、表面絶縁膜１５０はシリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、チタン酸化物、タンタル酸化物、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含むことができるが、これに制限されるわけではない。
【0110】
表面絶縁膜１５０は反射防止膜として機能して、上部基板１１０Ｂに入射する光の反射を防止し、前記入射する光の入射を容易に（促進）することによって第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２の受光率を向上させることができる。また、表面絶縁膜１５０は平坦化膜として機能して、後述される第１カラーフィルタ１７０およびマイクロレンズ１８０を均一な高さで歪曲なく形成されるようにすることができる。
【0111】
第１カラーフィルタ１７０は、受光領域ＡＰＳの表面絶縁膜１５０上に形成できる。一実施形態では、第１カラーフィルタ１７０は受光領域ＡＰＳの表面絶縁膜１５０上に形成できる。一実施形態では、第１カラーフィルタ１７０はそれぞれの単位ピクセル領域ＰＸの上に対応するように配列できる。具体的には、複数の第１カラーフィルタ１７０は２次元的、例えば行列形態に配列できる。
【0112】
第１カラーフィルタ１７０は、単位ピクセル領域ＰＸによって多様なカラーフィルタを有することができる。例えば、第１カラーフィルタ１７０は赤色（Ｒｅｄ）カラーフィルタ、緑色（Ｇｒｅｅｎ）カラーフィルタ、および青色（Ｂｌｕｅ）カラーフィルタを含むベイヤーパターン（ＢａｙｅｒＰａｔｔｅｒｎ）で配列できる。これは、非制限的な例示として、第１カラーフィルタ１７０はイエローフィルタ（Ｙｅｌｌｏｗ Ｆｉｌｌｔｅｒ）、マゼンタフィルタ（Ｍａｇｅｎｔａ Ｆｉｌｔｅｒ）、およびシアンフィルタ（Ｃｙａｎ Ｆｉｌｔｅｒ）を含んでもよく、ホワイトフィルタ（Ｗｈｉｔｅ Ｆｉｌｔｅｒ）をさらに含んでもよい。
【0113】
第１グリッドパターン１６０Ａは、表面絶縁膜１５０の上に形成できる。第１グリッドパターン１６０Ａは平面上に格子状に形成されて複数の第１カラーフィルタ１７０の間に介在されてもよい。第１グリッドパターン１６０Ａはイメージセンサに斜めに入射する光を屈折または反射させることによってイメージセンサの品質を向上させることができる。
【0114】
第１グリッドパターン１６０Ａは、光を反射させることができる金属物質や、シリコン（Ｓｉ）より屈折率が低い低屈折率（Ｌｏｗ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ）物質を含むことができる。例えば、第１グリッドパターン１６０Ａは、タングステン金属、アルミニウム金属、チタン金属、チタン窒化物金属、シリコン酸化物、空気層を捕集したシリコン酸化物、低屈折率ポリマー物質、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含むことができるが、これに制限されるわけではない。前記第１グリッドパターン１６０Ａがシリコン（Ｓｉ）より低い屈折率を有することによって、光がライナ膜１２０Ｌに吸収されることを防止することができる。
【0115】
一実施形態では、第１分離パターン１２０Ｂの上に配置される第２グリッドパターン１６０Ｂを含むことができる。具体的には、第２グリッドパターン１６０Ｂは、光を反射させることができる金属物質や、シリコン（Ｓｉ）より屈折率が低い低屈折率（Ｌｏｗ Ｒｅｆｒａｃｔｉｖｅ Ｉｎｄｅｘ）物質を含むことができる。例えば、第１グリッドパターン１６０Ａはタングステン金属、アルミニウム金属、チタン金属、チタン窒化物金属、シリコン酸化物、空気層を捕集したシリコン酸化物、低屈折率ポリマー物質、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含むことができるが、これに制限されるわけではない。
【0116】
一実施形態では、第１グリッドパターン１６０Ａは第２グリッドパターン１６０Ｂと同一または異なる物質であってもよい。第１グリッドパターン１６０Ａおよび第２グリッドパターン１６０Ｂが同一物質である場合、第１カラーフィルタ１７０から投入される光が第１グリッドパターン１６０Ａおよび第２グリッドパターン１６０Ｂに反射されるとき、光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２に容易に投入されるように前記光を同一の角度で反射させることができる。
【0117】
第１グリッドパターン１６０Ａおよび第２グリッドパターン１６０Ｂが異なる物質である場合、第１カラーフィルタ１７０から投入される光が第１グリッドパターン１６０Ａおよび第２グリッドパターン１６０Ｂに反射されるとき、角度を異にして、光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２に流入する光の量を極大化することができる。
【0118】
一実施形態では、表面絶縁膜１５０、第１グリッドパターン１６０Ａ、および第２グリッドパターン１６０Ｂ上に第１保護膜１６５が形成できる。第１保護膜１６５は、表面絶縁膜１５０と第１カラーフィルタ１７０の間、および第１グリッドパターン１６０Ａ、第２グリッドパターン１６０Ｂと第１カラーフィルタ１７０の間に介在されてもよい。例えば、第１保護膜１６５は、表面絶縁膜１５０、第１グリッドパターン１６０Ａ、第２グリッドパターン１６０Ｂの損傷を防止することができる。
【0119】
マイクロレンズ１８０は第１カラーフィルタ１７０上に形成できる。マイクロレンズ１８０はそれぞれの単位ピクセル領域ＰＸに対応するように配列できる。例えば、マイクロレンズ１８０は平面で２次元的、例えば行列形態に配列できる。
【0120】
マイクロレンズ１８０は凸状を有し、所定範囲の曲率半径を有することができる。前記所定範囲の曲率半径を有することによって、マイクロレンズ１８０は光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２に入射する光を集光させることができる。マイクロレンズ１８０は、例えば、非制限的な例示として、光透過性樹脂を含むことができる。
【0121】
一実施形態では、マイクロレンズ１８０の上に第２保護膜１８５が形成できる。第２保護膜１８５はマイクロレンズ１８０の表面に沿って延長できる。第２保護膜１８５は例えば、無機物酸化膜を含むことができる。第２保護膜１８５は、非制限的な例示として、シリコン酸化物、チタン酸化物、ジルコニウム酸化物、ハフニウム酸化物、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含むことができる。一実施形態では、第２保護膜１８５は、例えば、低温酸化物（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｏｘｉｄｅ、ＬＴＯ）を含むことができる。
【0122】
第２保護膜１８５は外部からマイクロレンズ１８０を保護することができる。例えば、第２保護膜１８５は無機物酸化膜を含むことによって、有機物質を含むマイクロレンズ１８０を保護することができる。また、第２保護膜１８５はマイクロレンズ１８０の集光能力を向上させることができる。例えば、第２保護膜１８５はマイクロレンズ１８０の間の空間を満たすことによって、マイクロレンズ１８０の間の空間に到達する入射光の反射、屈折、または散乱のような反応を減少させることができる。
【0123】
一実施形態では、イメージセンサは第１連結構造体３６０をさらに含むことができる。第１連結構造体３６０は遮光領域ＯＢ内に形成できる。第１連結構造体３６０は遮光領域ＯＢ内に配置されて遮光領域ＯＢに入射する光を遮断することができる。第１連結構造体３６０は遮光領域ＯＢの表面絶縁膜１５０上に形成できる。第１連結構造体３６０はピクセル分離パターン１２０Ａと接触していてもよい。
【0124】
遮光領域ＯＢの上部基板１１０Ｂおよび表面絶縁膜１５０内にピクセル分離パターン１２０Ａを露出させる第３トレンチｔ３が形成できる。第１連結構造体３６０は第３トレンチｔ３内に形成されて遮光領域ＯＢ内のピクセル分離パターン１２０Ａと接触していてもよい。第１連結構造体３６０は第３トレンチｔ３の側壁および底面のプロファイルに沿って延長できる。
【0125】
第１連結構造体３６０はピクセル分離パターン１２０Ａと電気的に連結できる。例えば、第１連結構造体３６０はピクセル分離パターン１２０Ａの導電層と連結できる。第１連結構造体は、非制限的な例示として、順次に積層されるチタン（Ｔｉ）膜、チタン窒化物（ＴｉＮ）膜、およびタングステン（Ｗ）膜を含むことができる。
【0126】
一実施形態では、第１連結構造体３６０上に、第１パッドパターン３６５が形成できる。第１パッドパターン３６５はピクセルアレイ周辺の光を遮断する金属物質から構成されたものであって、第１連結構造体３６０を満たして残った第２トレンチｔ２を満たすことができる。第１パッドパターン３６５を通じてピクセル分離パターン１２０Ａのピクセル分離パターン１２０Ａに第１電圧を印加することができる。例えば、導電物質を含む第１パッドパターン３６５および第１連結構造体３６０を通じて導電層に例えば負の電圧が印加でき、これによりＥＳＤのような反応によって発生された電荷はピクセル分離パターン１２０Ａを通じて第１パッドパターン３６５に排出できＥＳＤアザ不良を防止することができる。
【0127】
第１パッドパターン３６５は、非制限的な例示として、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、およびこれらの合金のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【0128】
一実施形態では、遮光領域ＯＢの上部基板１１０Ｂ内に第３トレンチｔ３が形成できる。第３トレンチｔ３は、第１基板構造体１００の第１配線パターン１４５中の一部を露出させることができる。例えば、第３トレンチｔ３は、貫通シリコンビア（Ｔｈｒｏｕｇｈ Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｖｉａ）構造を意味するものであり得る。
【0129】
第３トレンチｔ３は、第２基板構造体２００の第２配線パターン２４２と第３配線パターン２４３中の一部を露出させることができる。第１連結構造体３６０は、第３トレンチｔ３内に形成されて第２配線パターン２４２と第３配線パターン２４３を連結することができる。第１連結構造体３６０は第３トレンチｔ３の側壁および底面に沿って延長できる。
【0130】
一実施形態では、第１連結構造体３６０上に、第１フィリング絶縁膜３７０が形成できる。第１フィリング絶縁膜３７０は、非制限的な例示として、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含むことができる。
【0131】
一実施形態では、第１フィリング絶縁膜３７０上に第１キャッピングパターン３７５が形成できる。第１キャッピングパターン３７５は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、およびシリコン酸窒化物のようなシリコン系絶縁物質およびハフニウム酸化物およびアルミニウム酸化物のような高誘電物質を含むことができる。第１キャッピングパターン３７５はキャッピング膜１２０Ｃと同一の物質を含むことができるが、これに限定されるのではない。
【0132】
一実施形態では、第１連結構造体３６０上に第２カラーフィルタ１７０Ｃが形成できる。第２カラーフィルタ１７０Ｃは、遮光領域ＯＢ内の第１保護膜１６５の一部を覆うように形成できる。第２カラーフィルタ１７０Ｃは、非制限的な例示として、青色（Ｂｌｕｅ）カラーフィルタを含むことができる。
【0133】
一実施形態では、第２カラーフィルタ１７０Ｃ上に第３保護膜３８０が形成できる。例えば、第３保護膜３８０は、遮光領域ＯＢ内の第１保護膜１６５の一部を覆うように形成できる。一実施形態では、第２保護膜１８５は第３保護膜３８０の表面に沿って延長できる。第３保護膜３８０は、非制限的な例示として、光透過性樹脂を含むことができる。一実施形態では、第３保護膜３８０はマイクロレンズ１８０と同一の物質を含むことができる。
【0134】
第３連結構造体４５０はパッド領域ＰＡＤに形成できる。第２連結構造体４５０は、パッド領域ＰＡＤの表面絶縁膜１５０上に形成できる。一実施形態では、パッド領域ＰＡＤの第１基板構造体１００内に、第５トレンチｔ５が形成できる。第２連結構造体４５０は第５トレンチｔ５の側壁と底面に沿って形成できる。
【0135】
パッド領域ＰＡＤの第２基板構造体２００内に、第２配線パターン２４２を露出させる第６トレンチｔ６が形成できる。第３連結構造体４５７は、第６トレンチｔ６の側壁底面に沿って形成できる。
【0136】
第３連結構造体４５７は第６トレンチｔ６内に形成されて第２配線パターン２４２中の一部と接触していてもよい。第３連結構造体４５７は、第２配線パターン２４２中の一部と第２パッドパターン４５５を電気的に連結することができる。第３連結構造体４５７は、例えば、チタン（Ｔｉ）膜、チタン窒化物（ＴｉＮ）膜、およびタングステン（Ｗ）膜が順次に積層されるものであってもよい。
【0137】
第２連結構造体４５０上に第２パッドパターン４５５が形成できる。第２パッドパターン４５５は、第３連結構造体４５０を満たして残った第５トレンチｔ５を満たすことができる。第２パッドパターン４５５は、非制限的な例示として、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、およびこれらの合金のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【0138】
一実施形態では、第２パッドパターン４５５の一部が露出されてもよい。一実施形態では、第２パッドパターン４５５を露出させる露出開口が形成できる。これにより、第２パッドパターン４５５は外部装置と接続されて一実施形態によるイメージセンサと外部装置間の電気的信号を送受信するように構成できる。
【0139】
第３連結構造体４５７上に、第２フィリング絶縁膜４７０は第３連結構造体４５０を満たして残った第６トレンチｔ６を満たすことができる。第２フィリング絶縁膜４７０は、例えば、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含むことができるが、これに制限されるわけではない。
【0140】
一実施形態では、第２フィリング絶縁膜４７０上に第２キャッピングパターン４７５が形成できる。第２キャッピングパターン４７５は、例えば、シリコン窒化物、シリコン酸化物、またはシリコン酸窒化物のようなシリコン系絶縁物質とハフニウム酸化物またはアルミニウム酸化物のような高誘電物質を含むことができる。具体的には、第２キャッピングパターン４７５は、非制限的な例示として、キャッピング膜１２０Ｃと同一の物質を含むことができる。
【0141】
一実施形態では、パッド領域ＰＡＤの第３連結構造体４５７の上に第４保護膜４８０が形成できる。例えば、第４保護膜４８０は、パッド領域ＰＡＤ内の第１保護膜１６５の一部を覆うように形成できる。一実施形態では、第２保護膜１８５は第４保護膜４８０の表面に沿って延長できる。第４保護膜４８０は、例えば、光透過性樹脂を含むことができるが、これに限定されるのではない。一実施形態では、第４保護膜４８０はマイクロレンズ１８０と同一の物質を含むこともできる。
【0142】
一実施形態では、イメージセンサは第５連結構造体（図示せず）をさらに含むことができる。第５連結構造体は遮光領域ＯＢ内にさらに形成できる。前記第５連結構造体は遮光領域ＯＢ内に形成されて入射する光を遮断することができる。第５連結構造体は遮光領域ＯＢの表面絶縁膜１５０の上に形成できる。
【0143】
前記第５連結構造体はピクセル分離パターン１２０Ａの少なくとも一部と接触していてもよい。前記第５連結構造体はピクセル分離パターン１２０Ａの導電層の少なくとも一部と接触していてもよい。前記第５連結構造体は矛盾しない範囲で第１連結構造体３６０を参照することができる。
【0144】
一実施形態では、遮光領域ＯＢの上部基板１１０Ｂおよび表面絶縁膜１５０内にピクセル分離パターン１２０Ａを露出させる第７トレンチ（図示せず）が形成できる。前記第５連結構造体は前記第７トレンチ内に形成されて遮光領域ＯＢ内のピクセル分離パターン１２０Ａの少なくとも一部と接触していてもよい。前記第５連結構造体は前記第７トレンチの側壁および底面のプロファイルに沿って延長できる。
【0145】
前記第５連結構造体はピクセル分離パターン１２０Ａと電気的に連結できる。具体的には、前記第５連結構造体は、非制限的な例示として、順次に積層されるチタン（Ｔｉ）膜、チタン窒化物（ＴｉＮ）膜、およびタングステン（Ｗ）膜を含むことができる。
【0146】
一実施形態では、前記第５連結構造体上に追加パッドパターン（図示せず）が形成できる。前記追加パッドパターンは前記第５連結構造体を満たして残った前記第７トレンチを満たすことができる。導電物質を含む前記追加パッドパターンおよび前記第５連結構造体を通じてピクセル分離パターン１２０Ａに電圧を印加することができる。例えば、前記電圧はウェルバイアス（Ｗｅｌｌ Ｂｉａｓ）電圧であってもよい。
【0147】
前記追加パッドパターンは、非制限的な例示として、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、およびこれらの合金のうちの少なくとも一つを含むことができる。
【0148】
【0149】
図７ａを参照すれば、一実施形態によるイメージセンサは、ピクセル分離パターン１２０Ａの上に配置される第１グリッドパターン１６０Ａ、および第１分離パターン１２０Ｂの上に配置され第１グリッドパターン１６０Ａより低い高さを有する第２グリッドパターン１６０Ｂを含むことができる。具体的には、第１グリッドパターンの高さＨ１は第２グリッドパターンの高さＨ２と異なる高さを有することができる。
【0150】
一実施形態では、第１グリッドパターンの高さＨ１は、第２グリッドパターンの高さＨ２より高くてもよい。具体的には、第２グリッドパターンの高さＨ２は、第１グリッドパターンの高さＨ１の１／１０～１／４範囲を満足することができる。具体的には、前記範囲は１／８～１／５を満足することができる。第２グリッドパターンの高さＨ２が第１グリッドパターンの高さＨ１の前述の範囲を満足することによって、シフト（Ｓｈｉｆｔ）により、光が入射するとき、入射する前記光が光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２に容易に入射するように制御することができる。
【0151】
前記範囲の上限値を逸脱する場合、シフト（Ｓｈｉｆｔ）時、前記光が第２グリッドパターン１６０Ｂにかかって光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２に光を反射させにくい問題がある。前記範囲の下限値を逸脱する場合、第２グリッドパターン１６０Ｂによる光収率効果が不備な（低下する）問題がある。
【0152】
一実施形態では、第２グリッドパターン１６０Ｂは、第１カラーフィルタ１７０の屈折率より低い屈折率を有することができる。第１カラーフィルタ１７０の屈折率が第２グリッドパターン１６０Ｂより高い屈折率を有することによって、第１カラーフィルタ１７０に入射する光が第２グリッドパターン１６０Ｂを通じて屈折または反射されて光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２に容易に入射できる。
【0153】
一実施形態では、第１カラーフィルタ１７０の屈折率に対する第２グリッドパターン１６０Ｂの屈折率は、０．４０～０．９５の範囲を満足することができる。具体的には、前記範囲は０．４３～０．９０を満足することができる。
【0154】
前記範囲を満足することによって、第１カラーフィルタ１７０に入射する光が光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２へ容易に入射して光収率を高めることができる。前記範囲を逸脱する場合、前記入射する光が光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２に入射せず反射されるか、ピクセル分離パターン１２０Ａ内のライナ膜１２０Ｌに吸収される問題がある。
【0155】
一実施形態では、第１カラーフィルタ１７０の屈折率は１．７～２．５の範囲を満足することができる。一実施形態では、第２グリッドパターン１６０Ｂの屈折率は１．０～１．６の範囲を満足することができる。具体的には、前記範囲は１．２～１．５の範囲を満足することができる。
【0156】
前記屈折率のように第１カラーフィルタ１７０の屈折率が第２グリッドパターン１６０Ｂの屈折率より高い値を有することによって、密な媒質から疎な媒質に光が進むことによって入射角より屈折角が大きくなり、これにより全部反射される全反射が行われる。
【0157】
図７ｂを参照すれば、第１グリッドパターン１６０Ａは、下部第１グリッドパターン１６０ＡＢと、下部第１グリッドパターン１６０ＡＢ上に配置される上部第１グリッドパターン１６０ＡＴを含むことができる。具体的には、第１グリッドパターン１６０Ａはスタック（Ｓｔａｃｋ）構造で構成できる。前記スタック構造は、第１グリッドパターン１６０Ａおよび第２グリッドパターン１６０Ｂを積層する工程段階で発現される構造であってもよい。
【0158】
一実施形態では、下部第１グリッドパターン１６０ＡＢと第２グリッドパターン１６０Ｂは、同一または異なる屈折率を有することができる。下部第１グリッドパターン１６０ＡＢと第２グリッドパターン１６０Ｂが同一の屈折率を有する素材から構成される場合、イメージセンサを製造する工程において、第１グリッドパターン１６０Ａと第２グリッドパターン１６０Ｂを形成する段階を容易に行うことができる利点がある。下部第１グリッドパターン１６０ＡＢと第２グリッドパターン１６０Ｂが異なる屈折率を有する素材から構成される場合、入射する光の屈折または反射を設計に合うように制御して光収率を高めることができる利点がある。
【0159】
一実施形態では、下部第１グリッドパターン１６０ＡＢと第２グリッドパターン１６０Ｂは、同一の高さを有することができる。このように、第１グリッドパターン１６０Ａをスタック構造に配置することによって、同一の高さの下部第１グリッドパターン１６０ＡＢと第２グリッドパターン１６０Ｂを同時に形成し、その後、上部第１グリッドパターン１６０ＡＴを形成することによって、工程を単純化させることができる。
【0160】
【0161】
図８ａおよび図８ｂを参照すれば、一実施形態では、第１分離パターン１２０Ｂは第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢから構成できる。具体的には、第１サブ分離パターン１２０ＢＴはピクセル分離パターン１２０Ａの一側面から突出していてもよく、第２サブ分離パターン１２０ＢＢはピクセル分離パターン１２０Ａの前記一側面と対向する他側面から突出していてもよい。
【0162】
第１サブ分離パターン１２０ＢＴと第２サブ分離パターン１２０ＢＢの幅は、例えば、１０ｎｍ～５００ｎｍであってもよい。前記図８ａでは第１サブ分離パターン１２０ＢＴと第２サブ分離パターン１２０ＢＢの幅が同一な場合のみを示しているが、これは例示的なものに過ぎず、これらが互いに異なる場合も含むことができる。
【0163】
一実施形態では、第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢは所定間隔ＤＣ離隔して配置できる。前記所定間隔は、例えば、１００ｎｍ～１，０００ｎｍであってもよい。
【0164】
第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢが所定間隔ＤＣ離隔して配置されることによって、光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２の間にオーバーフローパス（Ｏｖｅｒｆｌｏｗ ｐａｓｓ）を形成して光信号の損失が防止できる。このように、図８ａおよび図８ｃのように第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢの間の所定間隔ＤＣはオーバーフローパスが形成される範囲内で適切に設計変更できる。
【0165】
図８ｃを参照すれば、本開示の一実施形態による、イメージセンサは、単位ピクセル内に第１光電変換層ＰＤ１と第２方向Ｄ２に隣接して配置される第３光電変換層ＰＤ３、および第２光電変換層ＰＤ２と第２方向Ｄ２に隣接して配置される第４光電変換層ＰＤ４をさらに含むことができる。具体的には、図８ｂは、一つの単位ピクセルに第１～第４光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４を含むことができることを図示する。
【0166】
一実施形態では、第３光電変換層ＰＤ３と第４光電変換層ＰＤ４は、第１分離パターン１２０Ｂによって定義できる。具体的には、第３光電変換層ＰＤ３は第１分離パターン１２０Ｂの第３サブ分離パターン１２０ＢＬによって第１光電変換層ＰＤ１と分離でき、第４光電変換層ＰＤ４は第１分離パターン１２０Ｂの第４サブ分離パターン１２０ＢＲによって第２光電変換層ＰＤ２と分離できる。
【0167】
一実施形態では、第３サブ分離パターン１２０ＢＬと第４サブ分離パターン１２０ＢＲは、所定間隔ＤＣ’離隔して配置できる。所定間隔ＤＣ’に関する詳細な説明は、第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴで前述した所定間隔ＤＣの内容を矛盾しない範囲で参照することができる。図８ｃでは第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴの所定間隔ＤＣと第３サブ分離パターン１２０ＢＬおよび第４サブ分離パターン１２０ＢＲの所定間隔ＤＣ’が同一に配置されたものを図示するが、これは非制限的な例示で、異なる間隔を有する場合も含むことができる。
【0168】
一実施形態では、イメージセンサは、第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２を用いて自動焦点（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ；ＡＦ）機能を果たすことができる。それぞれの単位ピクセルは、分割された一対の光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２を用いて位相検出自動焦点（Ｐｈａｓｅ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ；ＰＤＡＦ）機能を果たすことができる。
【0169】
単位ピクセル内光電変換層は他の方向に分割されて配置できる。具体的には、単位ピクセル内第１光電変換層ＰＤ１の第２方向Ｄ２に隣接して配置される第３光電変換層ＰＤ３、および第２光電変換層ＰＤ２の第２方向Ｄ２に隣接して配置される第４光電変換層ＰＤ４を含むことができる。これによって、イメージセンサは第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２方向全てに対する自動焦点機能を果たすことができる。
【0170】
【0171】
【0172】
図９ａを参照すれば、第１グリッドパターン１６０Ａはピクセル分離パターン１２０Ａの上に配置され、第２グリッドパターン１６０Ｂは第１分離パターン１２０Ｂの上に配置できる。第１グリッドパターン１６０Ａと第２グリッドパターン１６０Ｂがピクセル分離パターン１２０Ａと第１分離パターン１２０Ｂの上に配置されることによって、ピクセル分離パターン１２０Ａおよび第１分離パターン１２０Ｂ内にポリシリコンを含むリニア膜１２０Ｌに入射する光が吸収されることを防止して光損失を防止することができる。
【0173】
一実施形態では、第２グリッドパターン１６０Ｂは、第１分離パターン１２０Ｂ内の第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴの面積と同一であってもよい。第２グリッドパターン１６０Ｂは第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴと同一の長さと幅を有し、第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴを覆うことによって、第１カラーフィルタ１７０から流入する光がライナ膜１２０Ｌに吸収されることを防止することができる。
【0174】
図９ｂを参照すれば、一実施形態では、第２グリッドパターン１６０Ｂは第１分離パターン１２０Ｂ内の第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴの面積より大きくてもよい。具体的には、第２グリッドパターン１６０Ｂは、第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴの間の所定間隔ＤＣより狭い第２グリッドパターンの離隔間隔ＧＤを有して離隔できる。第２グリッドパターンの離隔間隔ＧＤが第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴの間の所定間隔ＤＣより短い間隔を有することによって、第１カラーフィルタ１７０から流入する光がライナ膜１２０Ｌに吸収されることをさらに効率的に防止することができる。
【0175】
図９ｃを参照すれば、一実施形態では、第２グリッドパターン１６０Ｂは、第１分離パターン１２０Ｂ内の第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴの間の所定間隔ＤＣを完全に覆うことができる。具体的には、第２グリッドパターン１６０Ｂは第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴを密閉させて第１カラーフィルタ１７０から流入する光がライナ膜１２０Ｌに吸収されることをさらに効率的に防止することができる。
【0176】
図９ｄを参照すれば、ピクセル分離パターン１２０Ａと第１分離パターン１２０Ｂが図８ｂのように４つの光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４を有する場合、４つの光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３、ＰＤ４を覆う第２グリッドパターン１６０Ｂを有することができる。
【0177】
図９ａ～図９ｄで、第２グリッドパターン１６０Ｂの幅は第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴの幅と同一の間隔を図示しているが、これは非制限的な例示で、第２グリッドパターン１６０Ｂの幅が第１サブ分離パターン１２０ＢＢおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＴの幅より広い間隔を有する場合も含むことができる。
【0178】
【0179】
図１０を参照すれば、本開示の他の実施形態による、イメージセンサは、光が入射する第１面１１２ａおよび第１面１１２ａと反対になる第２面１１２ｂを含む基板１００、基板１００内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン１２０Ａ、ピクセル分離パターン１２０Ａ内に、第１方向Ｄ１に沿って配列される第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２、および第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２の間の基板１００内に、第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２を定義する第１分離パターン１２０Ｂ、第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２のうちの少なくともいずれか一つの上に配置される第３グリッドパターン１６０Ｃを含むことができる。
【0180】
第３グリッドパターン１６０Ｃは単位ピクセル領域ＰＸで第１光電変換層ＰＤ１の上に配置され、他の単位ピクセル領域ＰＸで第２光電変換層ＰＤ２の上に配置できる。具体的には、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２のうちのいずれか一つを遮光することによって、光信号を速く確認して自動焦点をさらに速く行うことができる。
【0181】
例えば、第３グリッドパターン１６０Ｃが第１光電変換層ＰＤ１を遮光する単位ピクセル領域ＰＸで第２光電変換層ＰＤ２に流入した光から第２光電変換層ＰＤ２の光信号をさらに速く（迅速に）確認することができ、他の単位ピクセル領域ＰＸで第１光電変換層ＰＤ１に流入した光から第１光電変換層ＰＤ１の光信号をさらに速く確認してイメージセンサ内自動焦点比率（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ Ｃｏｎｔｒａｓｔ）を高めることができる。
【0182】
図１０は第３グリッドパターン１６０Ｃが隣接する単位ピクセル領域ＰＸで第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２を遮光することを図示しているが、これは本開示を限定するものではないので、離隔している単位ピクセル領域ＰＸで第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２を遮光する場合も含むことができる。
【0183】
【0184】
図１１ａおよび図１１ｂを参照すれば、一実施形態では、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１光電変換層ＰＤ１または第２光電変換層ＰＤ２を完全に覆うことができる。単位ピクセル領域ＰＸで第３グリッドパターン１６０Ｃが第１光電変換層ＰＤ１を覆い、他の単位ピクセル領域ＰＸで第３グリッドパターン１６０Ｃが第２光電変換層ＰＤ２を覆うことによって、それぞれの単位ピクセル領域ＰＸで第１光電変換層ＰＤ１または第２光電変換層ＰＤ２に流入する光の信号を速く判断して、イメージセンサ内自動焦点比率（Ａｕｔｏ Ｆｏｃｕｓ Ｃｏｎｔｒａｓｔ）を高めることができる。
【0185】
【0186】
図１２ａおよび図１２ｂを参照すれば、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１光電変換層ＰＤ１または第２光電変換層ＰＤ２の上に配置され、第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢの上には配置されなくてもよい。
【0187】
図１２ｃおよび図１２ｄを参照すれば、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１光電変換層ＰＤ１または第２光電変換層ＰＤ２の上に配置され、第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢの少なくとも一部領域の上に配置できる。具体的には、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢの幅ＤＣＷの少なくとも一部領域を覆うことができる。
【0188】
図１２ｅおよび図１２ｆを参照すれば、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１光電変換層ＰＤ１または第２光電変換層ＰＤ２の上に配置され、第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢを完全に覆って配置できる。
【0189】
図１２ａ～図１２ｆを参照すれば、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢを完全に覆うことによって、入射する光が第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢのライナ膜１２０Ｌに吸収されることを防止することができる。
【0190】
【0191】
図１３を参照すれば、一実施形態では、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２の一部を同時に遮光することができる。
【0192】
【0193】
図１４ａを参照すれば、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２の一部と第２サブ分離パターン１２０ＢＢを遮光することができる。図１４ｂを参照すれば、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２の一部と第１サブ分離パターン１２０ＢＴを遮光することができる。
【0194】
具体的には、第３グリッドパターン１６０Ｃは第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２の一部、例えば、単位ピクセル領域ＰＸ内下部領域または上部領域が遮光された単位ピクセルが共存することによって、単位ピクセル領域ＰＸ内の下部領域および上部領域に対する光信号をさらに速く確認して自動焦点をさらに速く行うことができる。
【0195】
図１４ａおよび図１４ｂは第３グリッドパターン１６０Ｃが第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢを完全に覆う場合を図示しているが、これは非制限的な例示で、第１サブ分離パターン１２０ＢＴおよび第２サブ分離パターン１２０ＢＢと同一の長さを有する第３グリッドパターン１６０Ｃを配置することもできる。
【0196】
本開示の他の実施形態による、イメージセンサは光が入射する第１面１１２ａおよび第１面１１２ａと反対になる第２面１１２ｂを含む基板１００、基板１００内に、隣接する単位ピクセルを定義するピクセル分離パターン１２０Ａ、ピクセル分離パターン１２０Ａ内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２、第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２の間の基板１００内に、第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２を定義する第１分離パターン１２０Ｂ、ピクセル分離パターン１２０Ａの上に配置される第１グリッドパターン１６０Ａおよび第１分離パターン１２０Ｂの上に配置され第１グリッドパターン１６０Ａの高さより低い高さを有する第２グリッドパターン１６０Ｂを含み、前記単位ピクセルと離隔して配置される他の単位ピクセルはピクセル分離パターン１２０Ａ内に、第１方向に沿って配列される第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２、第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２の間の基板１００内に、第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２を分離する第１分離パターン１２０Ｂおよび第１光電変換層ＰＤ１と第２光電変換層ＰＤ２のうちの少なくともいずれか一つの上に配置される第３グリッドパターン１６０Ｃを含むことができる。
【0197】
一実施形態では、第２グリッドパターン１６０Ｂは第１分離パターン１２０Ｂと第３グリッドパターン１６０Ｃの間に配置できる。具体的には、第３グリッドパターン１６０Ｃは第２グリッドパターン１６０Ｂの少なくとも一部を覆うことができる。例えば、第３グリッドパターン１６０Ｃは第２グリッドパターン１６０Ｂの一部を覆うことができ、第２グリッドパターン１６０Ｂの全体を覆うこともできる。
【0198】
具体的には、イメージセンサ内一部単位ピクセルは第２グリッドパターン１６０Ｂを含み、前記単位ピクセルと隣接または離隔して配置される他の単位ピクセルは第１光電変換層ＰＤ１および第２光電変換層ＰＤ２のうちの少なくとも一部が遮光された構造を含むことによって、遮光された構造を有する単位ピクセルから自動焦点をさらに速く行い、同時に第２グリッドパターン１６０Ｂを含む単位ピクセルから光感度を増加させて高い自動焦点分離比を確保することができる。
【0199】
【0200】
図１５ａを参照すれば、互いに対向する第２面１１２ｂと第３面１１０ｃを含む第１基板１００が提供できる。第１基板１１０内に素子分離パターン１０５が形成できる。まず、第１基板１１０内に第１基板１００の第２面１１２ｂから一部がリセスされたトレンチが形成できる。素子分離パターン１０５はトレンチ内に形成できる。素子分離パターン１０５は活性領域を定義することができる。
【0201】
図１５ｂを参照すれば、第１基板１１０の第２面１１２ｂ上に第１マスク膜Ｍ１が形成できる。第１マスク膜Ｍ１は、第１トレンチｔ１および第２トレンチｔ２の位置を概略的に限定する開口部を有することができる。第１マスク膜Ｍ１は、フォトレジスト膜、ＡＣＬ（Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ Ｌａｙｅｒ）、ＳＯＨ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｈａｒｄｍａｓｋ）、ＳＯＣ（Ｓｐｉｎ ｏｎ Ｃａｒｂｏｎ）、シリコン酸化膜、およびシリコン窒化膜のうちの少なくとも一つから形成できる。その後、第１マスク膜Ｍ１をエッチングマスクとして用いて第１トレンチｔ１を形成することができる。第１トレンチｔ１は素子分離パターン１０５を貫通することができる。
【0202】
図１５ｃを参照すれば、第１トレンチｔ１および第２トレンチｔ２の側壁と底面に沿ってプレライナ膜１２０Ｌｐが形成できる。プレライナ膜１２１Ｌｐ上にプレピクセル分離フィリング膜１２０Ｆｐが形成できる。
【0203】
プレライナ膜１２１Ｌｐは、第１マスク膜Ｍ１の上面に沿って延長できる。プレライナ膜１２１Ｌｐは絶縁物質を含むことができる。プレライナ膜１２１Ｌｐは、非制限的な例示として、シリコン酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含むことができる。
【0204】
プレピクセル分離フィリング膜１２０Ｆｐは絶縁物質または導電物質を含むことができる。前記絶縁物質は、シリコン窒化物、シリコン酸化物、およびシリコン酸窒化物のようなシリコン系絶縁物質とハフニウム酸化物、アルミニウム酸化物、タンタル酸化物のような高誘電物質を含むことができる。前記導電物質は、例えば、ポリシリコン（Ｐｏｌｙ Ｓｉ）、またはビス（Ａｓ）、リン（Ｐ）、ホウ素（Ｂ）、または炭素（Ｃ）がドーピングされたシリコンを含むことができるが、これに制限されるわけではない。
【0205】
プレピクセル分離フィリング膜１２０Ｆｐは、ＦＤＴＩ（Ｆｒｏｎｔ Ｄｅｅｐ Ｔｒｅｎｃｈ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を形成するために、第２面１１０ａから第３面１１０ｃ方向に深く形成され、プレピクセル分離フィリング膜１２０Ｆｐは第１トレンチｔ１および第２トレンチｔ２内に充填されて、それぞれ第１分離パターン１２０Ｂおよびピクセル分離パターン１２０Ａを形成することができる。
【0206】
図１５ｄを参照すれば、ピクセル分離パターン１２０Ａおよび第１分離パターン１２０Ｂが形成できる。ピクセル分離パターン１２０Ａは、ライナ膜１２０Ｌ、第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１、およびキャッピング膜１２０Ｃを含むことができる。第１分離パターン１２０Ｂは、ライナ膜１２０Ｌ、第１分離フィリング膜１２０Ｆ２、およびキャッピング膜１２０Ｃを含むことができる。
【0207】
まず、プレピクセル分離フィリング膜１２０Ｆｐの一部をエッチングして第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１および第１分離フィリング膜１２０Ｆ２を形成することができる。第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１および第１分離フィリング膜１２０Ｆ２はエッチバック工程を通じて形成できる。その後、第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１および第１分離フィリング膜１２０Ｆ２上にプレキャッピング膜（図示せず）を形成することができる。その後、プレキャッピング膜の一部と、プレライナ膜１２１Ｌｐの一部と、第１マスク膜Ｍ１を除去してライナ膜１２１Ｌおよびキャッピング膜１２０Ｃを形成することができる。プレキャッピング膜の一部とプレライナ膜１２１Ｌｐの一部と、第１マスク膜Ｍ１を除去して第１基板１１０の第１面１１０ｂが露出できる。
【0208】
図１５ｅを参照すれば、第１基板１１０の後面である第３面１１０ｃを研磨して第１面１１２ａを形成することができる。第３面１１０ｃを研磨するために、非制限的な例示として、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）のような多様な方法の研磨方法が活用できる。前記研磨方法を通じて、第１ピクセル分離フィリング膜１２０Ｆ１および第１分離フィリング膜１２０Ｆ２の一部が第１面１１２ａと同一線上に露出されるように研磨が行われる。
【0209】
その後、基板１１０の第１面１１２ａを洗浄する段階を経ることができる。基板１１０の第１面１１２ａを洗浄する段階は、非制限的な例示として、ＨＦのような物質を活用して洗浄する段階を経ることができる。
【0210】
図１５ｆを参照すれば、洗浄された第１面１１２ａの上に表面絶縁膜１５０を塗布することができる。表面絶縁膜１５０は絶縁物質を含むことができる。例えば、表面絶縁膜１５０は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、シリコン酸窒化物、アルミニウム酸化物、ハフニウム酸化物、タンタル酸化物、チタン酸化物、およびこれらの組み合わせのうちの少なくとも一つを含むことができるが、これに制限されるわけではない。
【0211】
図１５ｇを参照すれば、表面絶縁膜１５０の上に下部第１グリッドパターン１６０ＡＢと第２グリッドパターン１６０Ｂを形成する段階を経ることができる。下部第１グリッドパターン１６０ＡＢと第２グリッドパターン１６０Ｂは同一の素材であってもよく、例えば、蒸着または塗布段階を経て形成できる。一実施形態では、下部第１グリッドパターン１６０ＡＢと第２グリッドパターン１６０Ｂは同一の高さで蒸着または塗布できる。
【0212】
図１５ｈを参照すれば、下部第１グリッドパターン１６０ＡＢの上に上部第１グリッドパターン１６０ＡＴを形成する段階を経ることができる。上部第１グリッドパターン１６０ＡＢが下部第１グリッドパターン１６０ＡＢの上に蒸着または塗布されることによって、上部第１グリッドパターン１６０ＡＴおよび下部第１グリッドパターン１６０ＡＢを含む第１グリッドパターン１６０Ａが第２グリッドパターン１６０Ｂより高く形成されることによって、シフト（Ｓｈｉｆｔ）により、光が入射するとき、入射する前記光が光電変換層ＰＤ１、ＰＤ２に容易に入射するように制御することができる。
【0213】
このように第１グリッドパターン１６０Ａおよび第２グリッドパターン１６０Ｂがスタック構造で形成されることによって、工程を単純化して光収率の高いイメージセンサを効率的に生産することができる利点がある。
【0214】
本開示は前記実施形態に限定されるわけではなく、互いに異なる多様な形態に製造でき、本開示の属する技術分野における通常の知識を有する者は本開示の技術的思想や必須の特徴を変更せず他の具体的な形態に実施できることを理解することができる。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なものであり限定的ではないことと理解しなければならない。
【符号の説明】
【0215】
１００：第１基板構造体
２００：第２基板構造体
ＰＸ：単位ピクセル領域
１２０Ａ：ピクセル分離パターン
１２０Ｂ：第１分離パターン
１５０：表面絶縁膜
１６０Ａ：第１グリッドパターン
１６０Ｂ：第２グリッドパターン
１６０Ｃ：第３グリッドパターン
２００：第２基板構造体
ＰＸ：単位ピクセル領域
１２０Ａ：ピクセル分離パターン
１２０Ｂ：第１分離パターン
１５０：表面絶縁膜
１６０Ａ：第１グリッドパターン
１６０Ｂ：第２グリッドパターン
１６０Ｃ：第３グリッドパターン
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図8C】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図10】
【図11A】
【図11B】
【図12A】
【図12B】
【図12C】
【図12D】
【図12E】
【図12F】
【図13】
【図14A】
【図14B】
【図15A】
【図15B】
【図15C】
【図15D】
【図15E】
【図15F】
【図15G】
【図15H】