图像传感器制造技术

一种图像传感器，包括像素划分结构、光感测元件、平坦化层、滤色器阵列层和微透镜。像素划分结构在竖直方向上延伸穿过衬底，并限定形成有单位像素的单位像素区。光感测元件位于每一个单位像素区中。平坦层位于衬底上。包括滤色器的滤色器阵列层位于平坦化层上。微透镜位于滤色器阵列层上。像素划分结构包括在竖直方向上延伸的核心和在核心的侧壁上的横向图案结构。横向图案结构包括在核心的下部的侧壁上的第一横向图案、在第一横向图案上的空气间隔件、以及在第一横向图案和空气间隔件的外侧壁上的第二横向图案。上的第二横向图案。上的第二横向图案。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2022年1月28日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10
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2022
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0013202的优先权，该申请中的公开内容以引用其全部的方式并入本文。


[0003]示例实施例涉及一种图像传感器。更具体地，示例实施例涉及包括像素划分结构的图像传感器。

技术介绍

[0004]在包括像素划分结构的图像传感器中，电子可以在像素划分结构和光感测元件之间的边界处流动以产生暗电流。负偏压可以被施加到像素划分结构中包括的核心，使得电子的流动可以被杂质区捕获以减少暗电流。像素划分结构中包括的核心可以包括多晶硅；然而，多晶硅可能具有高的光吸收率，使得图像传感器中的光效率可能降低。

技术实现思路

[0005]示例实施例提供了一种具有改进的特性的图像传感器。
[0006]根据本公开的一方面，一种图像传感器包括：像素划分结构，其沿竖直方向延伸穿过衬底，竖直方向基本上垂直于衬底的上表面，像素划分结构限定其中分别形成有单位像素的单位像素区；位于单位像素区中的每一个中的光感测元件；位于衬底上的平坦化层；位于平坦化层上的滤色器阵列层，滤色器阵列层包括滤色器；以及位于滤色器阵列层上的微透镜，其中像素划分结构包括在竖直方向上延伸的核心、以及在核心的侧壁上的侧向图案结构，并且其中侧向图案结构包括在核心的下部的侧壁上的第一侧向图案、在第一侧向图案上的空气间隔件、以及在第一侧向图案的外侧壁上和在空气间隔件的外侧壁上的第二侧向图案。
[0007]根据本公开的一方面，一种图像传感器包括：像素划分结构，其在竖直方向上延伸穿过衬底，竖直方向基本上垂直于衬底的上表面，像素划分结构限定其中分别形成有单位像素的单位像素区；光感测元件，其位于单位像素区中的每一个中；平坦化层，其位于衬底上；滤色器阵列层，其位于平坦化层上，滤色器阵列层包括滤色器；以及微透镜，其位于滤色器阵列层上，其中，像素划分结构包括：在竖直方向上延伸并包括多晶硅的核心、以及位于核心的侧壁上的侧向图案结构，并且其中，侧向图案结构包括：位于核心的侧壁上的空气间隔件、以及位于空气间隔件的外侧壁上的第一侧向图案，第一侧向图案包括氧化物。
[0008]根据本公开的一方面，一种图像传感器包括：第一衬底，其在第一衬底的内部以及在第一衬底的下方和上方的空间限定第一区、第二区、第三区和第四区，第二区围绕第一区，第三区围绕第二区，并且第四区围绕第三区；第一层间绝缘层，其位于第一衬底上，第一层间绝缘层包含位于第三区中的第一布线；第二层间绝缘层，其位于第一层间绝缘层上，第二层间绝缘层包含位于第三区中的第二布线；第二衬底，其位于第二层间绝缘层上；像素划
分结构，其位于第一区和第二区中的第二衬底中，像素划分结构限定其中分别形成有单位像素的单位像素区；光感测元件，其位于第二衬底的单位像素区中的每一个中；传输栅极(TG)，其延伸穿过第二衬底的下部，TG接触光感测元件；浮置扩散(FD)区，其在第二衬底的下部处邻近于TG；下平坦化层，其位于第二衬底上；滤色器阵列层，其位于下平坦化层上，滤色器阵列层包括滤色器；干扰阻挡结构，其位于滤色器中的相邻滤色器之间；以及微透镜，其位于滤色器阵列层上，其中，像素划分结构包括：在竖直方向上延伸的核心以及位于核心的侧壁上的侧向图案结构，竖直方向基本垂直于第一衬底的上表面，并且其中，侧向图案结构包括：位于核心的下部的侧壁上的第一侧向图案、位于第一侧向图案上的空气间隔件、以及位于第一侧向图案的外侧壁和空气间隔件的外侧壁上的第二侧向图案。
[0009]根据示例实施例的图像传感器的像素划分结构可以包括包含多晶硅的核心和侧向图案结构，侧向图案结构可以包括包含具有高折射率的氮化物的侧向图案和包含具有低折射率的空气的空气间隔件。因此，图像传感器中的像素可以具有增强的光效率。
附图说明
[0010]图1是示出根据实施例的图像传感器中包括的像素划分结构的截面图。
[0011]图2至图11是示出根据实施例的形成像素划分结构的方法的截面图。
[0012]图12是示出根据实施例的像素划分结构的截面图。
[0013]图13是示出根据实施例的像素划分结构的截面图。
[0014]图14是示出根据实施例的像素划分结构的截面图。
[0015]图15是示出根据实施例的图像传感器的截面图。
[0016]图16至图23是示出根据实施例的制造图像传感器的方法的截面图。
具体实施方式
[0017]应当理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上方”、“之上”、“上面”、“下方”、“之下”、“下面”、被称为“连接到”或“耦接到”另一元件或层时，它可以直接在另一元件或层上方、之上、上面、下方、之下、下面、直接连接到或耦接到另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。相反，当元件被称为“直接”在另一元件或层“上方”、“之上”、“上面”、“下方”、“之下”、“下面”、被称为“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件或层时，不存在中间元件或层。相同的附图标记始终表示相同的元件。
[0018]为了便于描述，在本文中可以使用诸如“上方”、“之上”、“上面”、“下方”、“之下”、“下面”、“下”等的空间相对术语来描述如附图中所示的一个元件或特征与另一个元件或特征的关系。将理解，空间相对术语旨在除了图中所描绘的取向之外还包括装置在使用或操作中的不同取向。例如，如果图中的装置被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的元件将被定向为在其它元件或特征“上方”。因此，术语“下方”可以包括上方和下方的取向。该装置可以以其它方式被定向(旋转90度或处于其它取向)，并且相应地解释本文所使用的空间相对描述符。
[0019]为了简洁的目的，本文中可以详细描述或可以不详细描述半导体装置的常规元件，以便简洁。
[0020]将从结合附图进行的以下详细描述中更清楚地理解根据示例实施例的像素划分
结构、包括像素划分结构的图像传感器以及制造图像传感器的方法。
[0021]将理解，尽管术语“第一”、“第二”和/或“第三”在本文中可以用于描述各种元件、部件、区、层和/或部分，但是这些元件、部件、区、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分区分开。因此，在不脱离本专利技术构思的教导的情况下，下面讨论的第一元件、第一部件、第一区、第一层或第一部分可以被称为第二或第三元件、第二或第三部件、第二或第三区、第二或第三层或第二或第三部分。
[0022]第一区至第四区I、I I、I I I和IV可以仅指参考衬底、第一衬底和/或第二衬底的内部。可替换地，第一区至第四区I、I I、I I I和IV也可以指在参考衬底、第一衬底和/或第二衬底之上和之下的空间。
[0023]基本上平行于参考衬底或第一衬底和/或第二衬底的方向可以被称为水平方向，并且基本上垂直于参考衬底或第一衬底和/或第二衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，包括：像素划分结构，其在竖直方向上延伸穿过衬底，所述竖直方向垂直于所述衬底的上表面，所述像素划分结构限定其中分别形成有单位像素的单位像素区；光感测元件，其位于所述单位像素区中的每一个中；平坦化层，其位于所述衬底上；滤色器阵列层，其位于所述平坦化层上，所述滤色器阵列层包括滤色器；以及微透镜，其位于所述滤色器阵列层上，其中，所述像素划分结构包括：在所述竖直方向上延伸的核心；以及位于所述核心的侧壁上的侧向图案结构，并且其中，所述侧向图案结构包括：位于所述核心的下部的侧壁上的第一侧向图案；位于所述第一侧向图案上的空气间隔件；以及第二侧向图案，其位于所述第一侧向图案的外侧壁上和所述空气间隔件的外侧壁上。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第一侧向图案包括氮化物，并且所述第二侧向图案包括氧化物。3.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括所述空气间隔件上的第三侧向图案。4.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第三侧向图案包括与所述平坦化层的材料相同的材料。5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述平坦化层包括在所述竖直方向上顺序堆叠的第一层、第二层、第三层、第四层和第五层，并且其中，所述第三侧向图案包括与所述第一层的材料相同的材料。6.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述第三侧向图案包括金属氧化物。7.根据权利要求3所述的图像传感器，其中，所述第三侧向图案包括折射率低于所述第一侧向图案中包括的材料的折射率的材料。8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述核心包括：第一填充图案，其包括掺杂有p型杂质或n型杂质的多晶硅；以及第二填充图案，其位于由所述第一填充图案形成的空间中，其中，所述第二填充图案的侧壁被所述第一填充图案覆盖，并且所述第二填充图案包括多晶硅。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述核心和所述侧向图案结构形成第一填充图案结构，并且其中，所述像素划分结构还包括位于所述第一填充图案结构下方的第二填充图案结构。10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中，所述第二填充图案结构的宽度大于所述第一填充图案结构的宽度。11.一种图像传感器，包括：像素划分结构，其在竖直方向上延伸穿过衬底，所述竖直方向垂直于所述衬底的上表面，所述像素划分结构限定其中分别形成有单位像素的单位像素区；
光感测元件，其位于所述单位像素区中的每一个中；平坦化层，其位于所述衬底上；滤色器阵列层，其位于所述平坦化层上，所述滤色器阵列层包括滤色器；以及微透镜，其位于所述滤色器阵列层上，其中，所述像素划分结构包括：在所述竖直方向上延伸并包括多晶硅的核心；以及位于所述核心的侧壁上的侧向图案结构，并且其中，所述侧向图案结构包括：位于所述核心的侧壁上的空气间隔件；以及位于所述空气间隔件的外侧壁上的第一侧向图案，所述第一侧向图案包括氧化物。12.根据权利要求11所述的图像传感器，还包括所述空气间隔件上的第二侧向图案。13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，所述第二侧向图案包括与所述平坦化层的材料相同的材...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴美善，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：