삼성전자의 CIS 기술 - 아이소셀(ISOCELL) -> Deep Trench Isolation (DTI 공정)

안녕하세요

오늘은 삼성전자 아이소셀 기술에 대해서 한번 알아보도록 하겠습니다.

아이소셀(ISOCELL)은 Isolation과 CELL의 결합 단어인대요,

픽셀과 픽셀 사이를 격리 시키는 기술이라고 생각하시면 됩니다.

 

그렇다면 왜, CIS에서는 이렇게 픽셀과 픽셀을 격리시키는게 중요할까요?

픽셀에서는 SNR(Signal to Ratio) 개념이 중요합니다.

신호 대비 노이즈를 말하는 말인대요

A Pixel에는 A Pixel에서 들어온 빛만 있으면 좋은데,

B Pixel에서 온 빛이 A Pixel까지 들어오면 안된다라는 개념으로 생각하시면 됩니다

CIS SNR 개념

그렇다면 아이소셀에서는 이렇게 중요한 SNR을 어떤 기술로 늘릴 수 있을까요?

 

첫번 째는, Color filter 공정에서 픽셀과 픽셀 사이에 격벽을 둡니다.

아이소셀 1.0에서는 Metal Grid를 사용하여 A Pixel로 들어오는 빛을 A Pixel로만 갈 수 있게 격벽을 세웠고요

아이소셀 2.0에서는 Low Refractive Index 물질을 사용하여 반사율을 더 높였습니다.

아래는 TEM 이미지까지 있는데, 높이도 아이소셀 2.0이 높아 더욱 좋은 구조로 보이네요

 

아이소셀 Metal Grid , LRI 

두번째 기술로는, DTI 공정이 있습니다.

DTI 공정은 Deep Trench Isolation 공정이라고 합니다.

보통 소자와 소자를 격리시키는 STI(Shallow Trench Isolation) 공정이 생각나는대요

기존의 STI가 Si 표면쪽 소자를 분리시키는게 목적이라면

DTI는 픽셀의 하부까지 엄청 High Aspec Ratio 구조로 깊게 Etch하는게 핵심인 공정입니다.

당연히 이렇게 깊게 파면 파는 것도 어려울 것 같고 채우는 것도 어려울 것 같은데

삼성은 참 대단 한 것 같습니다.

아마 이미 가지고 있던 TSV 공정과 같이 High A/R 구조를 만드는 기술을 쓴게 아닐까 싶네요

 

아래 그림을 보면 조금 더 자세히 알 수 있는데 

Poly의 CD는 110nm인데 높이가 3700nm입니다. 거의 30 정도의 종횡비면...

기술력이 장난 아니네요 ㅎㅎㅎㅎㅎ

반면에 Sony는 깊게 파지도 못하고 Si 하부까지 DTI를 파지 못하는 것으로 보입니다.

역시 Pixel과 Pixel을 물리적으로 Isolation 시키려면 Si 하부까지 깊게 Etch가 필요할 것 같은데

삼성의 DTI 기술이 더 뛰어난 것으로 보이네요

SAMSUNG FDTI / BDTI DTI PROCESS

 

이렇게 DTI와 LRI에 대해서 알아보았는데 둘 다 중요하고 어려운 공정으로 보입니다.

앞에서 말씀드린 것과 같이 CIS의 핵심은 노이즈를 줄이고 픽셀에 빛을 온전히 받아

SNR을 높이는 것인데 이 두 공정이 핵심적이고 필수적이라는 생각이 드네요.

 

다음에도 좋은 정보로 찾아 뵙겠습니다.

감사합니다.