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公開番号2024132977
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-01
出願番号2024037785
出願日2024-03-12
発明の名称イメージセンサー及びその製造方法
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 20060101AFI20240920BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】より向上された電気的及び光学的特性を有するイメージセンサーを提供する。
【解決手段】本発明はイメージセンサーを提供することができる。本発明のイメージセンサーは互いに対向される第1面及び第2面を有し、ピクセル領域を含む第1導電形の半導体基板、前記ピクセル領域に提供され、第2導電形の不純物を含む光電変換領域、及び平面視において前記光電変換領域を囲み、前記半導体基板内に配置されるピクセル分離構造体を含み、前記ピクセル分離構造体は空気を含むエアギャップ、前記エアギャップと前記半導体基板との間のライナー絶縁パターン、及び前記半導体基板の前記第2面に隣接するキャッピングパターンを含むことができる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
互いに対向される第１面及び第２面を有し、ピクセル領域を含む第１導電形の半導体基板と、
前記ピクセル領域に提供され、第２導電形の不純物を含む光電変換領域と、
平面視において、前記光電変換領域を囲み、前記半導体基板内に配置されるピクセル分離構造体と、を含み、
前記ピクセル分離構造体は、
空気を含むエアギャップと、
前記エアギャップと前記半導体基板との間のライナー絶縁パターンと、
前記半導体基板の前記第２面に隣接するキャッピングパターンと、を含むイメージセンサー。
続きを表示（約 790 文字）【請求項２】
前記ピクセル分離構造体は、
前記半導体基板の前記第１面に隣接する埋め込み絶縁パターンと、
前記埋め込み絶縁パターンの下面上の蝕刻阻止膜と、をさらに含む請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項３】
前記蝕刻阻止膜は、前記埋め込み絶縁パターンの側壁と前記ライナー絶縁パターンのとの間に延長される請求項２に記載のイメージセンサー。
【請求項４】
前記キャッピングパターンは、前記半導体基板の前記第１面に向かって膨らんでいる形状を有する請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項５】
前記ライナー絶縁パターンは、水平部及び前記水平部から延長される垂直部を含み、
前記水平部は、前記半導体基板の前記第１面に隣接する請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項６】
前記半導体基板の前記第２面上の平坦絶縁膜をさらに含み、
前記平坦絶縁膜は、前記キャッピングパターンと一体の形態である請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項７】
前記ピクセル分離構造体は、前記半導体基板の前記第１面で前記半導体基板の前記第２面に延長される請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項８】
前記ピクセル分離構造体の幅は、前記半導体基板の前記第１面で前記第２面に行くほど、狭くなる請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項９】
前記ピクセル分離構造体の幅は、前記半導体基板の前記第１面で前記第２面に行くほど、広くなる請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項１０】
前記ピクセル分離構造体の幅は、前記半導体基板の前記第１面及び前記第２面で最大値を有する請求項１に記載のイメージセンサー。
（【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ー及びその製造方法に関し、より詳細には電気的及び光学的特性がより向上されたイメージセンサー及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサーは光学映像を電気信号に変換させる。コンピュータ産業と通信産業の発達につれてデジタルカメラ、ビデオカメラ、ＰＣＳ（ＰｅｒｓｏｎａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）、ゲーム機器、警備用カメラ、医療用マイクロカメラ等様々な分野で性能が向上されたイメージセンサーの需要が増大している。イメージセンサーとしては電荷結合素子（ＣＣＤ：ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄＤｅｖｉｃｅ）及びＣＭＯＳイメージセンサーがある。この中で、ＣＭＯＳイメージセンサーは駆動方式が簡単であり、信号処理回路を単一チップに集積することができるので、製品の小型化が可能である。ＣＭＯＳイメージセンサーは電力消耗もまた非常に低いので、バッテリー容量が制限的である製品に適用が容易である。また、ＣＭＯＳイメージセンサーはＣＭＯＳ工程技術を互換して使用することができるので、製造単価を下げることができる。したがって、ＣＭＯＳイメージセンサーは技術開発と共に高解像度が具現可能につれ、その使用が急激に増えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許１１，２１１，４２０Ｂ２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本願発明が解決しようとする課題はより向上された電気的及び光学的特性を有するイメージセンサーを提供することにある。
【０００５】
本願発明が解決しようとする課題はより向上された電気的及び光学的特性を有するイメージセンサーの製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は以上で言及した課題に限定されず、言及されないその他の課題は下の記載から通常の技術者に明確に理解されるべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記解決しようとする課題を達成するために本発明の実施形態によるイメージセンサーは、互いに対向される第１面及び第２面を有し、ピクセル領域を含む第１導電形の半導体基板、前記ピクセル領域に提供され、第２導電形の不純物を含む光電変換領域、及び平面視において、前記光電変換領域を囲み、前記半導体基板内に配置されるピクセル分離構造体を含み、前記ピクセル分離構造体は空気を含むエアギャップ、前記エアギャップと前記半導体基板との間のライナー絶縁パターン、及び前記半導体基板の前記第２面に隣接するキャッピングパターンを含むことができる。
【０００８】
前記解決しようとする課題を達成するために本発明の実施形態によるイメージセンサーは、互いに対向される第１面及び第２面を有し、ピクセル領域を含む第１導電形の半導体基板、前記ピクセル領域に提供され、第２導電形の不純物を含む光電変換領域、前記半導体基板内に配置されて前記ピクセル領域を定義するピクセル分離構造体、前記半導体基板の前記第１面に配置されて活性領域を定義する素子分離膜を含み、前記ピクセル分離構造体は空気を含むエアギャップ、前記エアギャップと前記半導体基板との間のライナー絶縁パターン、及び前記半導体基板の前記第１面に隣接する埋め込み絶縁パターンを含み、前記ピクセル分離構造体は前記素子分離膜の一部を貫通し、前記半導体基板の前記第１面で前記半導体基板の前記第２面まで延長されることができる。
【０００９】
前記解決しようとする課題を達成するために本発明の実施形態によるイメージセンサーは受光領域、遮光領域、及びパッド領域を含み、互いに対向する第１面及び第２面を有する半導体基板、前記受光領域及び前記遮光領域で、前記半導体基板内に配置され、複数のピクセル領域を定義するピクセル分離構造体、前記半導体基板の前記第１面上のトランスファーゲート電極、前記受光領域、及び前記遮光領域で、前記半導体基板内の複数の光電変換領域、前記半導体基板の前記第１面上のピクセル回路層、及び前記半導体基板の前記第２面上の光透過層を含み、前記ピクセル分離構造体は前記受光領域に位置する第１ピクセル分離構造体及び前記遮光領域に位置する第２ピクセル分離構造体を含み、前記第１ピクセル分離構造体はエアギャップを含み、前記第２ピクセル分離構造体は犠牲パターンを含むことができる。
【００１０】
前記解決しようとする課題を達成するために本発明の実施形態によるイメージセンサーの製造方法は、半導体基板を提供すること、前記半導体基板の一部を除去してピクセル分離トレンチを形成すること、前記ピクセル分離トレンチ内に予備ピクセル分離構造体を形成すること、前記予備ピクセル分離構造体の一部を除去して内部空間を形成すること、前記半導体基板上にキャッピング膜を形成することを含み、前記キャッピング膜を形成することは前記内部空間を遮断してエアギャップを形成することを含むことができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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