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公開番号2024173730
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-12-12
出願番号2024082481
出願日2024-05-21
発明の名称半導体装置
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 20060101AFI20241205BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】デュアル転送ゲートに順次オフ電圧を印加されることにより、浮遊拡散領域から光電変換部に電子が戻るバックフロー(backflow)現象を遮断するメージセンサーなどの半導体装置を提供する。
【解決手段】複数の単位画素を含むイメージセンサー503において、複数の単位画素UPのそれぞれは、一つの対をなす第1転送ゲートTG1及び第2転送ゲートTG2と、光電変換部PDと、光電変換部と離隔して位置する浮遊拡散領域FDと、を含み、第1転送ゲートと第2転送ゲートは、光電変換部と浮遊拡散領域に対して互いに非対称に配置されている。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
複数の単位画素を含む半導体装置において、
前記複数の単位画素のそれぞれは、
一つの対をなす第１転送ゲート及び第２転送ゲート、
光電変換部、及び
前記光電変換部と離隔して位置する浮遊拡散領域、
を含み、
前記第１転送ゲートと前記第２転送ゲートは、前記光電変換部と前記浮遊拡散領域に対して互いに非対称に配置されている、半導体装置。
続きを表示（約 910 文字）【請求項２】
前記第１転送ゲートと前記第２転送ゲートは、前記光電変換部と前記浮遊拡散領域との間を連結する電子転送経路中心断面を基準に、互いに向かい合って配置されている、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第１転送ゲートは、前記浮遊拡散領域より前記光電変換部にさらに近く位置し、前記第２転送ゲートは、前記浮遊拡散領域に前記第１転送ゲートよりさらに近く位置する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記第２転送ゲートは、前記光電変換部より前記浮遊拡散領域にさらに近く位置する、請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記複数の単位画素のそれぞれは、平面図上長方形であり、
前記浮遊拡散領域は、前記複数の単位画素それぞれの四つの角のうち一つに位置する、請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記第１転送ゲートは、平面図上前記光電変換部と少なくとも一部重なり、前記浮遊拡散領域とは離隔しており、
前記第２転送ゲートは、平面図上前記光電変換部と少なくとも一部重なり、前記浮遊拡散領域とは接する、請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記第１転送ゲートは、前記光電変換部と上下に接し、
前記第２転送ゲートは、前記浮遊拡散領域と左右に接する、請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２転送ゲートは、前記光電変換部と上下に接する、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
前記第１転送ゲートと前記第２転送ゲートを電子転送経路中心断面に投影すると、前記第１転送ゲートと前記第２転送ゲートが少なくとも一部重なる、請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１０】
前記第１転送ゲートは、平面図上前記光電変換部と少なくとも一部重なり、前記浮遊拡散領域とは離隔しており、
前記第２転送ゲートは、平面図上前記光電変換部と少なくとも一部重なり、前記浮遊拡散領域とは接する、請求項１に記載の半導体装置。
（【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、イメージセンサーなどの半導体装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサーは、光学映像（Ｏｐｔｉｃａｌｉｍａｇｅ）を電気信号に変換する半導体素子である。イメージセンサーは、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅｃｏｕｐｌｅｄｄｅｖｉｃｅ）型及びＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｍｅｔａｌｏｘｉｄｅｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型に分類される。ＣＭＯＳ型イメージセンサーは、ＣＩＳ（ＣＭＯＳｉｍａｇｅｓｅｎｓｏｒ）と略称される。ＣＩＳは、２次元的に配列された複数の画素を備える。画素のそれぞれは、フォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）、浮遊拡散領域、転送ゲートを含む。フォトダイオードは、入射される光を電気信号に変換する役割を果たす。浮遊拡散領域は、フォトダイオードが変換した電気信号を臨時保存する役割を果たす。転送ゲートは、フォトダイオードと浮遊拡散領域との間の電気的接続を制御する役割を果たす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一実施例が解決しようとする課題は、転送ゲートの機能を強化することである。
【０００４】
一実施例が解決しようとする他の課題は、転送ゲートによる不良を減少することである。
【０００５】
一実施例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、言及されていない他の課題は、下記の記載から当業者に明確に理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施例に係る半導体装置は、複数の単位画素を含み、複数の単位画素のそれぞれは、一対の第１転送ゲート及び第２転送ゲート；光電変換部；及び光電変換部と離隔して位置する浮遊拡散領域を含み、第１転送ゲートと第２転送ゲートは、光電変換部と浮遊拡散領域に対して互いに非対称に配置することができる。
【０００７】
一実施例に係る半導体装置は、第１面とこれに反対となる第２面を有し、複数の単位画素を含む画素アレイ領域と周縁領域を含む第１基板；第２面上に配置される反射防止構造体；第１基板に配置されて複数の単位画素を分離する画素分離部；反射防止構造体上に配置されるカラーフィルター；カラーフィルター上に配置されるマイクロレンズアレイ；第１基板の第１面上に配置される第１層間絶縁膜；第１層間絶縁膜内に配置される第１配線層；第１層間絶縁膜の下に配置される第２層間絶縁膜；第２層間絶縁膜内に配置される第２配線層；及び第２層間絶縁膜の下に配置される第２基板を含み、複数の単位画素のそれぞれは、一つの対をなす第１転送ゲート及び第２転送ゲート、光電変換部、光電変換部と離隔して位置する浮遊拡散領域を含み、第１転送ゲートと第２転送ゲートは、光電変換部と浮遊拡散領域に対して互いに非対称に配置することができる。
【０００８】
一実施例に係る半導体装置は、第１面とこれに反対となる第２面を有し、複数の単位画素アレイ領域と周縁領域を含む第１基板；第２面上に配置される反射防止構造体；第１基板に配置されて複数の単位画素を分離する画素分離部；反射防止構造体上に配置されるカラーフィルター；カラーフィルター上に配置されるマイクロレンズアレイ；第１基板の第１面上に配置される第１層間絶縁膜；及び第１層間絶縁膜内に配置される第１配線層を含む第１サブチップ；第１層間絶縁膜の下に配置される第２基板；第２基板の下に配置される第２層間絶縁膜；及び第２層間絶縁膜内に配置される第２配線層を含む第２サブチップ；そして第２層間絶縁膜の下に配置される第３層間絶縁膜；第３層間絶縁膜内に配置される第３配線層；及び第３層間絶縁膜の下に配置される第３基板を含む第３チップを含み、複数の単位画素のそれぞれは、一つの対をなす第１転送ゲート及び第２転送ゲート、光電変換部、光電変換部と離隔して位置する浮遊拡散領域を含み、第１転送ゲートと第２転送ゲートは、光電変換部と浮遊拡散領域に対して互いに非対称に配置することができる。
【発明の効果】
【０００９】
一実施例によると、デュアル転送ゲートに順次オフ電圧を印加されることにより、浮遊拡散領域から光電変換部に電子が戻るバックフロー（ｂａｃｋｆｌｏｗ）現象を遮断することができる。
【００１０】
一実施例によると、デュアル転送ゲートのうち一つを浮遊拡散領域から分離して配置することにより、固定された点パターンが現れる不良（ｐｏｉｎｔｆｉｘｅｄｐａｔｔｅｒｎｎｏｉｓｅ）を減少することができる。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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