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公開番号2024137899
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-07
出願番号2024046316
出願日2024-03-22
発明の名称素子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
主分類H01L 27/146 20060101AFI20240927BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】素子分離構造物を含むイメージセンサを提供する。
【解決手段】イメージセンサは、複数のピクセルを含むピクセルアレイが形成される半導体基板と、半導体基板内に形成され、複数のピクセルそれぞれに含まれる第1光電変換素子及び第2光電変換素子と、第1光電変換素子及び第2光電変換素子上に配置されるマイクロレンズと、複数のピクセル間に配置され、第1光電変換素子及び第2光電変換素子の間に配置される素子分離構造物とを含み、素子分離構造物は、第1光電変換素子及び第2光電変換素子間の一部を開口し、複数のピクセルそれぞれの縁部に配置される開口領域を含み、素子分離構造物は、ピクセルアレイ内で連続して形成される。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数のピクセルを含むピクセルアレイが形成される半導体基板と、
前記半導体基板内に形成され、前記複数のピクセルそれぞれに含まれる第１光電変換素子及び第２光電変換素子と、
前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子上に配置されるマイクロレンズと、
前記複数のピクセル間に配置され、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子の間に配置される素子分離構造物と、を含み、
前記素子分離構造物は、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子の間の一部を開口し、前記複数のピクセルそれぞれの縁部に配置される開口領域を含み、
前記素子分離構造物は、前記ピクセルアレイ内で連続して形成されることを特徴とするイメージセンサ。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記開口領域には、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子に印加される接地電圧を提供する接地コンタクトが配置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】
前記開口領域には、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子それぞれで生成された光電荷が蓄積されるフローティングディフュージョン領域が配置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４】
前記開口領域には、前記複数のピクセルそれぞれに含まれるトランジスタの活性領域またはゲートが配置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５】
前記トランジスタは、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子それぞれで生成された光電荷が蓄積されるフローティングディフュージョン領域をリセットさせるリセットトランジスタ、前記フローティングディフュージョン領域に蓄積された光電荷による信号を増幅させる増幅トランジスタ、及び前記増幅トランジスタと連結されてピクセル信号を出力する選択トランジスタのうち少なくとも１つであることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子に印加される接地電圧を提供する接地コンタクトをさらに含み、
前記接地コンタクトは、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子それぞれの縁部に形成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】
前記開口領域に形成され、Ｐ型不純物がドーピングされたパッシベーション膜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８】
半導体基板内に形成され、複数のピクセルそれぞれに含まれる第１光電変換素子及び第２光電変換素子と、
前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子上に配置されるマイクロレンズと、
前記複数のピクセル間に配置される第１素子分離構造物と、
前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子の間に配置される第２素子分離構造物と、を含み、
前記第２素子分離構造物は、前記第１光電変換素子及び前記第２光電変換素子の間の一部を開口し、前記複数のピクセルそれぞれの縁部に配置される内部開口領域を含み、
前記第１素子分離構造物及び前記第２素子分離構造物は、互いに接触することを特徴とするイメージセンサ。
【請求項９】
前記第１素子分離構造物は、隣接して配置されるピクセル間の一部を開口する外部開口領域を含むことを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記外部開口領域には、前記隣接して配置されるピクセルに印加される接地電圧を提供する接地コンタクトが配置され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、素子分離構造物を含むイメージセンサに関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージ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カムコーダのような一般消費者用電子機器のみならず、自動車、保安装置及びロボットに装着されるカメラにも使用される。
【０００３】
最近、イメージセンサの焦点を自動検出する自動焦点方式(auto focusing, AF)が広く活用されている。特に、速い焦点検出速度という特性によって位相差自動焦点(phase difference auto focusing, PAF)技術に係わる研究が多様になされている。ＰＡＦでは、撮影レンズを透過した光を分割して互いに異なる焦点検出ピクセルで検出し、前記検出信号が同じ位相で互いに同じ強度を有するように焦点レンズ(focusing lens)を自動的に駆動して焦点距離を調節する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする技術的課題は、開口領域を含む素子分離構造物が形成されたイメージセンサを提供することである。
【０００５】
また、本発明の技術的思想が解決しようとする課題は、以上で言及した課題に制限されず、他の課題は、下記記載から通常の技術者に明確に理解されうる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための本発明の技術的思想によるイメージセンサは、複数のピクセルを含むピクセルアレイが形成される半導体基板と、半導体基板内に形成され、複数のピクセルそれぞれに含まれる第１光電変換素子及び第２光電変換素子と、第１光電変換素子及び第２光電変換素子上に配置されるマイクロレンズと、複数のピクセル間に配置され、第１光電変換素子及び第２光電変換素子の間に配置される素子分離構造物とを含み、素子分離構造物は、第１光電変換素子及び第２光電変換素子の間の一部を開口し、複数のピクセルそれぞれの縁部に配置される開口領域を含み、素子分離構造物は、ピクセルアレイ内で連続して形成されうる。
【０００７】
前記課題を解決するために、本発明の技術的思想によるイメージセンサは、半導体基板内に形成され、複数のピクセルそれぞれに含まれる第１光電変換素子及び第２光電変換素子と、第１光電変換素子及び第２光電変換素子上に配置されるマイクロレンズと、複数のピクセル間に配置される第１素子分離構造物と、第１光電変換素子及び第２光電変換素子の間に配置される第２素子分離構造物とを含み、第２素子分離構造物は、第１光電変換素子及び第２光電変換素子の間の一部を開口し、複数のピクセルそれぞれの縁部に配置される内部開口領域を含み、第１素子分離構造物及び第２素子分離構造物は、互いに接触しうる。
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の技術的思想によるイメージセンサは、複数のピクセルを分離させる素子分離構造物が形成される半導体基板を含む第１チップと、素子分離構造物に負電圧を印加する負電圧生成器を含み、第１チップの下に配置される第２チップとを含み、第１チップは、半導体基板内に形成され、複数のピクセルそれぞれに含まれる第１光電変換素子及び第２光電変換素子と、第１光電変換素子及び第２光電変換素子上に配置されるマイクロレンズとを含み、素子分離構造物は、第１光電変換素子及び第２光電変換素子の間に配置され、素子分離構造物は、第１光電変換素子及び第２光電変換素子の間の一部を開口し、複数のピクセルそれぞれの縁部に配置される内部開口領域を含み、素子分離構造物は、第１チップ内で連続して形成されうる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示の技術的思想によるイメージセンサは、ＡＦ機能を遂行するための複数のピクセルを含み、複数のピクセルそれぞれは、素子分離構造物によって互いに分離されうる。１つのピクセルに含まれた第１光電変換素子及び第２光電変換素子は、開口領域を含む素子分離構造物によって互いに分離され、開口領域がピクセルの縁部に配置されうる。したがって、開口領域を介した第１光電変換素子及び第２光電変換素子それぞれで生成された光電荷の移動を制限することにより、ＡＦコントラスト特性が向上しうる。また、開口領域の幅を相対的に広く形成することができる。
【００１０】
また、本開示の技術的思想によるイメージセンサの素子分離構造物は、互いに分離されずに連結されることにより、素子分離構造物に電圧を印加することが容易である。
（【００１１】以降は省略されています）

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