特許ウォッチ

公開番号2024114675
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-08-23
出願番号2024018902
出願日2024-02-09
発明の名称イメージセンサ
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人個人,個人
主分類H01L 27/146 20060101AFI20240816BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】イメージセンサを提供する。
【解決手段】イメージセンサは、互いに向かい合う第1面及び第2面を有し、第1面から第2面まで延びるピクセル分離リセスを有する基板と;基板内に配置される複数の光感知素子と;ピクセル分離リセスを満たし、平面的に複数の光感知素子それぞれの少なくとも一部分を取り囲むピクセル分離領域と;を含み、ピクセル分離領域は、複数の光感知素子のうち互いに隣接する光感知素子の互いに対向する辺の間に配置される狭い領域、及び互いに対向するコーナーの間に配置される広い領域を有し、ピクセル分離領域は、ピクセル分離リセスの内側壁を覆う第1絶縁層と;ピクセル分離リセス内で、第1絶縁層の側面の少なくとも一部分を覆う第1導電層と;第1導電層によって限定される内部空間内で、第1導電層の側面の一部分を覆う第2絶縁層と;第1導電層によって限定される内部空間のうち、第2絶縁層が満たさない空間をいずれも満たし、第1導電層に当接して連結される第2導電層と;を含む。
【選択図】図5B
特許請求の範囲【請求項１】
イメージセンサであって、当該イメージセンサは、
互いに向かい合う第１面及び第２面を有し、前記第１面から前記第２面まで延びるピクセル分離リセスを有する基板と、
前記基板内に配置される複数の光感知素子と、
前記ピクセル分離リセスを満たし、平面的に前記複数の光感知素子それぞれの少なくとも一部分を取り囲むピクセル分離領域と、を含み、
前記ピクセル分離領域は、前記複数の光感知素子のうち互いに隣接する光感知素子の互いに対向する辺の間に配置される狭い領域、及び前記複数の光感知素子のうち互いに隣接する光感知素子の互いに対向するコーナーの間に配置される広い領域を有し、
前記ピクセル分離領域は、
前記ピクセル分離リセスの内側壁を覆う第１絶縁層と、
前記ピクセル分離リセス内で、前記第１絶縁層の側面の少なくとも一部分を覆う第１導電層と、
前記第１導電層によって限定される内部空間内で、前記第１導電層の側面の一部分を覆う第２絶縁層と、
前記第１導電層によって限定される内部空間のうち、前記第２絶縁層が満たさない空間をいずれも満たし、前記第１導電層に当接して連結される第２導電層と、を含む、イメージセンサ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第２導電層は、前記基板の前記第２面に隣接する第１垂直レベルで、前記第２絶縁層を介して前記第１導電層から離隔され、前記基板の前記第１面に隣接する第２垂直レベルで、前記第１導電層と当接して連結されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記第２導電層は、前記ピクセル分離領域の前記広い領域に配置されるが、前記ピクセル分離領域の前記狭い領域には配置されないことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記ピクセル分離領域の前記広い領域に配置される前記第２導電層の部分が垂直方向に延びる長さは、前記ピクセル分離領域の前記狭い領域に配置される前記第２導電層の部分が前記垂直方向に延びる長さより長いことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記ピクセル分離領域の前記広い領域に配置される前記第２導電層の部分が垂直方向に延びる長さは、前記ピクセル分離領域の前記狭い領域に配置される前記第２導電層の部分が前記垂直方向に延びる長さと等しく、
前記ピクセル分離領域の前記広い領域に配置される前記第２導電層の部分の水平幅は、前記ピクセル分離領域の前記狭い領域に配置される前記第２導電層の部分の水平幅より広いことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記第１絶縁層及び前記第１導電層それぞれは、前記複数の光感知素子のうち少なくとも一つの光感知素子を取り囲んで互いに離隔される複数であり、
複数の前記第１導電層のうち、互いに離隔される少なくとも２つの第１導電層は、前記第２導電層によって互いに電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
複数の前記第１絶縁層それぞれ及び複数の前記第１導電層それぞれは、前記複数の光感知素子それぞれを取り囲んで互いに離隔される複数であることを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項８】
複数の前記第１導電層のうち、互いに離隔される少なくとも２つの第１導電層は、前記ピクセル分離領域の前記広い領域に配置される前記第２導電層の部分と当接して連結されて、互いに電気的に連結されることを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項９】
前記第１絶縁層によって限定される内部空間のうち、前記基板の前記第１面に隣接する部分を満たす第３絶縁層をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記第２導電層は、前記第３絶縁層の上面から前記基板の前記第２面まで延びることを特徴とする請求項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、イメージセンサに係り、さらに詳細には、ピクセル分離領域によって分離される複数の単位ピクセルを含むイメージセンサに関する。
続きを表示（約 4,700 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、複数の単位ピクセルが２次元アレイ配列されて構成される。一般的に複数の単位ピクセルそれぞれは、フォトダイオードのような光感知素子と、複数のピクセルトランジスタで構成される。複数の単位ピクセルが含む光感知素子の間には、ピクセル分離領域が介（介在）される。
【０００３】
光感知素子とピクセル分離領域との界面に、イメージセンサの熱放出または欠陥による電子が発生すれば、暗電流によるノイズであるダークレベルが増加して、イメージセンサの性能が低下する恐れがある。よって、ダークレベルを低減させてイメージセンサの性能を向上させることができるピクセル分離領域が研究されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許出願公開第２０２１／０３３５８６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の技術的課題は、ノイズが減少して感度が向上す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】
【０００６】
前記技術的課題を解決するために、本発明は、次のようなイメージセンサを提供する。本発明によるイメージセンサは、互いに向かい合う第１面及び第２面を有し、前記第１面から前記第２面まで延びるピクセル分離リセスを有する基板と；前記基板内に配置される複数の光感知素子と；前記ピクセル分離リセスを満たし、平面的に前記複数の光感知素子それぞれの少なくとも一部分を取り囲むピクセル分離領域と；を含み、前記ピクセル分離領域は、前記複数の光感知素子のうち互いに隣接する光感知素子の互いに対向する辺の間に配置される狭い領域、及び互いに対向するコーナーの間に配置される広い領域を有し、前記ピクセル分離領域は、前記ピクセル分離リセスの内側壁を覆う第１絶縁層と；前記ピクセル分離リセス内で、前記第１絶縁層の側面の少なくとも一部分を覆う第１導電層と；前記第１導電層によって限定される内部空間内で、前記第１導電層の側面の一部分を覆う第２絶縁層と；前記第１導電層によって限定される内部空間のうち、前記第２絶縁層が満たさない空間をいずれも満たし、前記第１導電層に当接して連結される第２導電層と；を含む。
【０００７】
本発明によるイメージセンサは、互いに向かい合う第１面及び第２面を有し、前記第１面から前記第２面まで延びるピクセル分離リセスを有する基板と；前記基板内に配置される複数の光感知素子と；前記ピクセル分離リセスを満たし、平面的に前記複数の光感知素子それぞれの少なくとも一部分を取り囲むピクセル分離領域と；を含み、前記ピクセル分離領域は、前記複数の光感知素子のうち互いに隣接する光感知素子の互いに対向する辺の間に配置される狭い領域、及び互いに対向するコーナーの間に配置される広い領域を有し、前記ピクセル分離領域は、前記ピクセル分離リセスの内側壁を覆い、平面的に前記複数の光感知素子のうち少なくとも一つを取り囲んで互いに離隔される複数の第１絶縁層と；前記ピクセル分離リセス内で、前記複数の第１絶縁層それぞれの側面の少なくとも一部分を覆って互いに離隔される複数の第１導電層と；前記ピクセル分離リセス内の前記複数の第１導電層によって限定される内部空間内で、前記複数の第１導電層の側面の一部分を覆う第２絶縁層と；前記ピクセル分離リセス内の前記複数の第１導電層によって限定される内部空間内で、前記複数の第１導電層及び前記第２絶縁層を覆う第２導電層と；を含み、前記第２導電層は、前記基板の前記第１面に隣接し、前記複数の第１導電層のうち互いに離隔される少なくとも一部の第１導電層を電気的に連結する連結部と；前記連結部から前記基板の前記第２面に向かって垂直方向に延び、前記第２絶縁層を介して前記複数の第１導電層と離隔される延長部と；を含む。
【０００８】
本発明によるイメージセンサは、互いに向かい合う第１面及び第２面を有し、前記第１面から前記第２面まで延びるピクセル分離リセスを有する基板と；前記基板内に配置される複数の光感知素子と；前記ピクセル分離リセスを満たし、平面的に前記複数の光感知素子それぞれの少なくとも一部分を取り囲むピクセル分離領域と；を含み、前記ピクセル分離領域は、前記複数の光感知素子のうち互いに隣接する光感知素子の互いに対向する辺の間に配置される狭い領域、及び互いに対向するコーナーの間に配置される広い領域を有し、前記ピクセル分離領域は、前記ピクセル分離リセスの内側壁を覆い、平面的に前記複数の光感知素子のうち少なくとも一つを取り囲んで互いに離隔される複数の第１絶縁層と；前記ピクセル分離リセス内で、前記複数の第１絶縁層それぞれの側面の少なくとも一部分を覆って互いに離隔される複数の第１導電層と；前記ピクセル分離リセス内の前記複数の第１導電層によって限定される内部空間内で、前記複数の第１導電層の側面の一部分を覆う第２絶縁層と；前記ピクセル分離リセス内の前記複数の第１導電層によって限定される内部空間内で、前記複数の第１導電層及び前記第２絶縁層を覆う第２導電層と；を含み、前記第２導電層は、前記ピクセル分離領域の前記広い領域に配置され、前記狭い領域には配置されず、前記第２導電層は、前記基板の前記第１面に隣接し、前記複数の第１導電層のうち互いに離隔される少なくとも一部の第１導電層を電気的に連結する連結部と；前記連結部から前記基板の前記第２面まで垂直方向に延び、前記第２絶縁層を介して前記複数の第１導電層と離隔される延長部と；を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるイメージセンサは、ピクセル分離領域が光感知素子と隣接する第１導電層を含み、ピクセル分離領域と光感知素子との界面に暗電流を引き起こす電子を低減させて、ダークレベルが減少して性能が向上する。また本発明によるイメージセンサは、ピクセル分離領域のうち絶縁物質の体積の割合が相対的に高くなり、相対的に光吸収率の高い挑戦物質の体積の割合が相対的に減少して、光感度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の一実施形態によるイメージセンサの構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの構成を示すブロック図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサのリードアウト回路図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサのリードアウト回路図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの光感知素子を含む単位ピクセルと、ピクセル分離領域を示す平面レイアウトである。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの光感知素子を含む単位ピクセルと、ピクセル分離領域を示す平面レイアウトである。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの水平断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法を示す垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの垂直断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許