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公開番号2022114461
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-08-05
出願番号2022009546
出願日2022-01-25
発明の名称分離構造物を含むイメージセンサ
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人個人,個人,個人
主分類H01L 27/146 20060101AFI20220729BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】解像度を高めるイメージセンサを提供する。
【解決手段】イメージセンサは、基板106、基板を貫通する分離構造物141、基板内で分離構造物によって互いに離隔される光電変換素子領域PD、基板の第2面106s2上のカラーフィルタ160及びカラーフィルタ上のマイクロレンズ170を含む。分離構造物は、下部分離パターン115及び上部分離パターン138を含む。平面視において、分離構造物は、第1水平方向に延びる第1ライン部分及び第1ライン部分と垂直に交差して互いに平行に延びる第2ライン部分を含み、一つの第1ライン部分を第1水平方向に沿って切断した断面構造で、下部分離パターンの上部面及び上部分離パターンの下部面の少なくとも一つは、波状又は鋸歯状を有し、2つのライン部分が互いに交差する交差領域で、下部分離パターン及び上部分離パターンのうちいずれか一方の垂直長さは、他方よりも約2倍から約10倍大きい。
【選択図】図2a
特許請求の範囲【請求項1】
互いに反対側の第1面及び第2面を有する基板と、
前記基板を貫通する分離構造物と、
前記基板内で前記分離構造物によって互いに離隔される光電変換素子領域と、
前記基板の前記第2面上のカラーフィルタと、
前記カラーフィルタ上のマイクロレンズを含み、
前記分離構造物は、下部分離パターン及び前記下部分離パターン上の上部分離パターンを含み、
平面視において、前記分離構造物は、互いに平行に第1水平方向に延びる第1ライン部分及び前記第1ライン部分と垂直に交差して互いに平行に延びる第2ライン部分を含み、
前記分離構造物の前記第1ライン部分のうち一つの第1ライン部分を前記第1水平方向に沿って切断した断面構造で、前記下部分離パターンの上部面及び前記上部分離パターンの下部面の少なくとも一つは、波状(wavy shape)または鋸歯状(sawtooth shape)を有し、
前記第1ライン部分と前記第2ライン部分が互いに交差する交差領域において、前記下部分離パターン及び前記上部分離パターンのうちいずれか一方の垂直長さは、他方の垂直長さよりも2倍から10倍大きい、イメージセンサ。
続きを表示(約 1,000 文字)【請求項2】
前記交差領域において、前記下部分離パターンの前記上部面のレベルと前記基板の前記第1面のレベルとの間の第1高低差は、前記下部分離パターンの前記上部面のレベルと前記基板の前記第2面のレベルとの間の第2高低差よりも3倍から9倍大きい、請求項1に記載のイメージセンサ。
【請求項3】
前記交差領域において、前記下部分離パターンの垂直長さは、前記上部分離パターンの垂直長さよりも大きく、
前記交差領域において、前記下部分離パターンの前記上部面のレベルと前記基板の前記第1面のレベルとの間の第1高低差は、1.5μmから10μmである、請求項1に記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記下部分離パターンは、下部物質パターン及び少なくとも前記下部物質パターンの側面を覆う下部物質層を含む、請求項1に記載のイメージセンサ。
【請求項5】
前記下部物質パターンは、ポリシリコンを含み、
前記下部物質層は、シリコン酸化物を含む、請求項4に記載のイメージセンサ。
【請求項6】
前記上部分離パターンは、絶縁性物質を含む、請求項4または5に記載のイメージセンサ。
【請求項7】
前記基板の前記第2面と前記カラーフィルタとの間の絶縁構造物をさらに含み、
前記絶縁構造物は、順に積層された複数層を含み、
前記複数層は、シリコン酸化物層及びhigh-k誘電体層を含む、請求項1乃至6のいずれか一項に記載のイメージセンサ。
【請求項8】
前記絶縁構造物の前記複数層の少なくとも一部の層は、前記上部分離パターンと一体に形成される、請求項7に記載のイメージセンサ。
【請求項9】
前記下部分離パターンと前記上部分離パターンとの間の半導体領域をさらに含み、
前記下部分離パターンの前記上部面は、前記上部分離パターンと接触する第1上部面及び前記上部分離パターンと離隔される第2上部面を有し、
前記半導体領域は、前記下部分離パターンの前記第2上部面と前記上部分離パターンとの間に配置される、請求項1に記載のイメージセンサ。
【請求項10】
前記半導体領域は、前記上部分離パターンと接触する上部面及び前記下部分離パターンと接触する下部面を有し、
前記半導体領域の前記上部面は凸状である、請求項9に記載のイメージセンサ。
(【請求項11】以降は省略されています)

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、イメージセンサに関するものであって、特に分離構造物を含むイメージセンサに関するものである。
続きを表示(約 4,400 文字)【背景技術】
【0002】
画像を撮影して電気信号に変換するイメージセンサは、デジタルカメラ、携帯電話用カメラ及び携帯用ビデオカメラなどの一般消費者向けの電子機器だけでなく、自動車、セキュリティ装置及びロボットなどに取り付けられるカメラにも用いられている。このようなイメージセンサは、小型化及び高い解像度が要求されているため、これを満たすための様々な研究が行われている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明の技術的思想が解決しようとする技術的課題のうち一つは、解像度を高め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】
【0004】
本発明の技術的思想の一実施例に係るイメージセンサを提供する。このイメージセンサは、互いに反対側の第1面及び第2面を有する基板と、上記基板を貫通する分離構造物と、上記基板内で上記分離構造物によって互いに離隔される光電変換素子領域と、上記基板の上記第2面上のカラーフィルタと、上記カラーフィルタ上のマイクロレンズを含む。上記分離構造物は、下部分離パターン及び上記下部分離パターン上の上部分離パターンを含み、平面視において、上記分離構造物は、互いに平行に第1水平方向に延びる第1ライン部分及び上記第1ライン部分と垂直に交差して互いに平行に延びる第2ライン部分を含み、上記分離構造物の上記第1ライン部分のうち一つの第1ライン部分を上記第1水平方向に沿って切断した断面構造で、上記下部分離パターンの上部面及び上記上部分離パターンの下部面の少なくとも一つは、凹部分及び凸部分が上記第1水平方向に繰り返して交互に配列される波状を有し、上記第1ライン部分と上記第2ライン部分が互いに交差する交差領域で、上記下部分離パターン及び上記上部分離パターンのうちいずれか一方の垂直長さは、他方の垂直長さよりも約2倍~約10倍大きい。
【0005】
本発明の技術的思想の一実施例に係るイメージセンサを提供する。このイメージセンサは、第1チップ構造物及び上記第1チップ構造物上の第2チップ構造物を含む。上記第1チップ構造物は、第1基板、上記第1基板上の第1回路素子及び第1配線構造物、上記第1基板上で上記第1回路素子及び第1配線構造物を覆う第1絶縁層を含む。上記第2チップ構造物は、上記第1チップ構造物と向き合う第1面及び上記第1面とは反対側の第2面を有する第2基板と、上記第2基板の上記第1面と上記第1チップ構造物との間に配置される第2回路素子及び第2配線構造物と、上記第2基板の上記第1面と上記第1チップ構造物との間で、上記第2回路素子及び上記第2配線構造物を覆う第2絶縁層と、上記第2基板内の分離構造物と、上記第2基板内で上記分離構造物によって互いに離隔される光電変換素子領域と、上記第2基板の上記第2面上の絶縁構造物と、上記絶縁構造物上のカラーフィルタと、上記カラーフィルタ上のマイクロレンズを含む。上記分離構造物は、第1垂直長さを有し、上記第2基板内で上部面を有する下部分離パターン、及び上記第1垂直長さよりも小さい第2垂直長さを有し、上記第2基板内で下部面を有する上部分離パターンを含み、上記下部分離パターンの上記上部面の少なくとも一部は、上記上部分離パターンの上記下部面の少なくとも一部と接触し、平面視において、上記分離構造物は、互いに平行に第1水平方向に延びる第1ライン部分及び上記第1ライン部分と垂直に交差して互いに平行に延びる第2ライン部分を含み、上記第1ライン部分のそれぞれは、上記第1水平方向に交互に繰り返して配列されるライン領域及び交差領域を含み、上記第1ライン部分の上記交差領域は、上記第2ライン部分と交差する上記第1ライン部分の領域であり、上記第1ライン部分のうち一つの第1ライン部分を上記第1水平方向に沿って切断した断面構造で、上記下部分離パターンの上記上部面は凹部分及び凸部分が上記第1水平方向に交互に繰り返して配列される波状を有し、上記交差領域で、上記下部分離パターンの垂直長さは、上記上部分離パターンの垂直長さよりも大きく、上記交差領域で、上記下部分離パターンの上記上部面と上記基板の上記第1面との間の第1高低差は、約1.5μm~約10μmである。
【0006】
本発明の技術的思想の一実施例に係るイメージセンサを提供する。このイメージセンサは、第1チップ構造物及び上記第1チップ構造物上の第2チップ構造物を含む。上記第1チップ構造物は、第1基板、上記第1基板上の第1回路素子及び第1配線構造物、上記第1基板上で上記第1回路素子及び第1配線構造物を覆う第1絶縁層を含む。上記第2チップ構造物は、上記第1チップ構造物と向き合う第1面及び上記第1面とは反対側の第2面を有する第2基板と、上記第2基板内の分離構造物と、上記第2基板の上記第1面と上記第1チップ構造物との間に配置される第2回路素子及び第2配線構造物と、上記第2基板の上記第1面と上記第1チップ構造物との間で、上記第2回路素子及び上記第2配線構造物を覆う第2絶縁層と、上記第2基板内の光電変換素子領域と、上記第2基板の上記第2面上の絶縁構造物と、上記絶縁構造物上のカラーフィルタと、上記カラーフィルタ上のマイクロレンズを含む。上記分離構造物は、下部分離パターン及び上記下部分離パターン上の上部分離パターンを含み、平面視において、上記分離構造物は、互いに平行に第1水平方向に延びる第1ライン部分及び上記第1ライン部分と垂直に交差して互いに平行に延びる第2ライン部分を含み、上記第1ライン部分のそれぞれは、上記第1水平方向に交互に繰り返して配列されるライン領域及び交差領域を含み、上記第1ライン部分で、上記交差領域は上記第2ライン部分と交差する上記第1ライン部分の領域であり、上記第1ライン部分のうち一つの第1ライン部分を上記第1水平方向に沿って切断した断面構造で、上記下部分離パターンの上部面及び上記上部分離パターンの下部面の少なくとも一つは、波状を有し、上記交差領域で、上記下部分離パターン及び上記上部分離パターンのうちいずれか一方の垂直長さは、他方の垂直長さよりも約2倍~約10倍大きい。
【発明の効果】
【0007】
本発明の技術的思想の実施例によると、下部分離パターン及び該下部分離パターン上の上部分離パターンを含む分離構造物を含むイメージセンサを提供することができる。下部分離パターン及び上部分離パターンのうちいずれか一方の垂直長さは、他方の垂直長さよりも大きいことができ、下部分離パターンの上部面及び上部分離パターンの下部面の少なくとも一つは、凹部分及び凸部分が或る一つの水平方向に繰り返して交互に配列される波状を有することができる。このような分離構造物は、暗電流特性を改善するとともにクロストーク(cross talk)を防止することができるため、イメージセンサのシグナルノイズを改善することができ、イメージセンサの解像度を向上させることができる。
【0008】
本発明の多様でありながらも有意義な利点及び効果は、上述した内容に限定されず、本発明の具体的な実施形態を説明する過程で、より容易に理解することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の一実施例に係るイメージセンサを示した概略的な図面である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサを示した概略的な断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサを示した概略的な断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサを示した概略的な断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサを示した概略的な断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの他の変形例を示した概略的な部分拡大断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの形成方法を概略的に示した断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの形成方法を概略的に示した断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの形成方法を概略的に示した断面図である。
本発明の一実施例に係るイメージセンサの形成方法を概略的に示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下において、「上」、「上部」、「上面」、「下」、「下部」、「下面」、「側面」、「上端」、「下端」などの用語は、図面符号で表記されて別途称される場合を除いて、図面を基準にして指すものと理解されることができる。
(【0011】以降は省略されています)

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