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公開番号2025010523
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-21
出願番号2024108874
出願日2024-07-05
発明の名称イメージセンサ及びその製造方法
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人共生国際特許事務所
主分類H10F 39/18 20250101AFI20250110BHJP()
要約【課題】製造工程中に発生した微細粒子などにより発生し得るフォトダイオードの漏洩電流などの性能低下を低減することができるイメージセンサ及びイメージセンサの製造方法を提供する。
【解決手段】本発明によるイメージセンサは、互いに対向する第1、第2面を有し、深いトレンチにより区分され、第1、第2方向に沿って隣接する複数のピクセル領域を含む基板と、複数のピクセル領域に配置される複数の光電変換領域と、複数のピクセル領域に配置される遮断領域と、基板の第1面に配置される複数の配線層及び複数の絶縁層と、基板の第2面に配置される複数のカラーフィルター及び複数のマイクロレンズと、を有し、遮断領域は、基板の第2面に隣接して配置され、遮断領域は、第1タイプの第1元素を含み、複数の光電変換領域は、第1タイプと異なる第2タイプの第2元素を含み、遮断領域の第1元素の濃度は、基板の第2面で1E16/cm³～1E18/cm³である。
【選択図】図4

特許請求の範囲【請求項１】
互いに対向する第１面及び第２面を有し、深いトレンチにより区分され、第１方向及び第２方向に沿って隣接する複数のピクセル領域を含む基板と、
前記複数のピクセル領域に配置される複数の光電変換領域と、
前記複数のピクセル領域に配置される遮断領域と、
前記基板の前記第１面に配置される複数の配線層及び複数の絶縁層と、
前記基板の前記第２面に配置される複数のカラーフィルター及び複数のマイクロレンズと、を有し、
前記遮断領域は、前記基板の前記第２面に隣接して配置され、
前記遮断領域は、第１タイプの第１元素を含み、
前記複数の光電変換領域は、前記第１タイプと異なる第２タイプの第２元素を含み、
前記遮断領域の前記第１元素の濃度は、前記基板の前記第２面で１Ｅ１６／ｃｍ
３
～１Ｅ１８／ｃｍ
３
であることを特徴とするイメージセンサ。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記第１元素は、ホウ素－１１（１１Ｂｏｒｏｎ）を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３】
前記第１方向及び前記第２方向と垂直をなし、前記基板の前記第２面から前記第１面に向かう第３方向に沿う、前記遮断領域の厚さは、約２５０ｎｍ～約２０００ｎｍであることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記深いトレンチは、前記基板の前記第１面から前記第２面に向かって貫通し、
前記深いトレンチ内に配置されるピクセル分離構造体をさらに含み、
前記第３方向に沿って、ピクセル分離構造体の上面は、前記基板の前記第１面と共面をなし、前記ピクセル分離構造体の下面は、前記基板の前記第２面と共面をなし、
前記遮断領域は、前記ピクセル分離構造体により区分され、前記複数のピクセル領域に対応する複数の遮断領域を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５】
前記第１方向及び前記第２方向と垂直をなし、前記基板の前記第２面から前記第１面に向かう第３方向に沿って、前記遮断領域の下に配置される複数の突出部を含む微細パターン層をさらに有す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６】
基板の第１面から前記基板の内部に向かって、第１方向及び第２方向に沿って隣接する複数のピクセル領域を区分する複数の深いトレンチを形成する段階と、
前記基板の前記第１面から第１高エネルギー注入方式で第１タイプの第１元素を注入して遮断領域を形成する段階と、
前記基板の前記第１面から第２高エネルギー注入方式で第２タイプの第２元素を注入して複数の光電変換領域を形成する段階と、を有し、
前記第１方向及び前記第２方向と垂直をなし、前記基板の前記第１面に向かう第３方向に沿って、前記遮断領域の上に前記複数の光電変換領域が配置されることを特徴とするイメージセンサ製造方法。
【請求項７】
前記第１元素は、ホウ素－１１（１１Ｂｏｒｏｎ）を含むことを特徴とする請求項６に記載のイメージセンサ製造方法。
【請求項８】
前記第１高エネルギー注入方式のエネルギーの強さは、約２．５ＭｅＶ～約６．５ＭｅＶであることを特徴とする請求項７に記載のイメージセンサ製造方法。
【請求項９】
前記第１高エネルギー注入方式の注入ドーズ（ｄｏｓｅ）量は、約５Ｅ１２／ｃｍ
２
～約１Ｅ１４／ｃｍ
２
であることを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ製造方法。
【請求項１０】
前記基板の前記複数の深いトレンチ内に複数のピクセル分離構造体を形成する段階と、
前記基板の前記第１面に対向する対向面を研磨して前記基板の第２面を形成する段階と、をさらに有し、
前記第３方向に沿って、ピクセル分離構造体の上面は、前記基板の前記第１面と共面をなし、前記ピクセル分離構造体の下面は、前記基板の前記第２面と共面をなし、
前記遮断領域は、前記ピクセル分離構造体により区分され、前記複数のピクセル領域に対応する複数の遮断領域を含むことを特徴とする請求項９に記載のイメージセンサ製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサ及びその製造方法に関し、特に、フォトダイオードの漏洩電流などの性能低下を低減することができるイメージセンサ及びその製造方法に関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
ＣＭＯＳイメージセンサは、相補性金属酸化半導体（ＣｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＭｅｔａｌ－ＯｘｉｄｅＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＣＭＯＳ）を利用した固体撮像素子である。
ＣＭＯＳイメージセンサは、高電圧アナログ回路を有するＣＣＤイメージセンサと比較して製造単価が低く、素子の大きさが小さくて消費電力が少ないという長所があり、スマートフォン、デジタルカメラなどの携帯用機器をはじめとする家電製品に主にＣＭＯＳイメージセンサが搭載されている。
ＣＭＯＳイメージセンサを構成するピクセルアレイ（ｐｉｘｅｌａｒｒａｙ）は、各ピクセル毎にフォトダイオードのような光電変換素子を含む。
光電変換素子は、入射される光の量により可変する電気信号を生成し、ＣＭＯＳイメージセンサは前記電気信号を処理して映像を合成する。
【０００３】
製造工程で発生する金属粒子などがフォトダイオードのような光電変換素子に流入する場合、漏洩電流などが発生して、フォトダイオード性能の低下をもたらし、これはＣＭＯＳイメージセンサの性能の低下の原因になるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は上記従来のイメージセンサにおける問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、製造工程中に発生した微細粒子などにより発生し得るフォトダイオードの漏洩電流などの性能低下を低減することができるイメージセンサ及びイメージセンサの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサは、互いに対向する第１面及び第２面を有し、深いトレンチにより区分され、第１方向及び第２方向に沿って隣接する複数のピクセル領域を含む基板と、前記複数のピクセル領域に配置される複数の光電変換領域と、前記複数のピクセル領域に配置される遮断領域と、前記基板の前記第１面に配置される複数の配線層及び複数の絶縁層と、前記基板の前記第２面に配置される複数のカラーフィルター及び複数のマイクロレンズと、を有し、前記遮断領域は、前記基板の前記第２面に隣接して配置され、前記遮断領域は、第１タイプの第１元素を含み、前記複数の光電変換領域は、前記第１タイプと異なる第２タイプの第２元素を含み、前記遮断領域の前記第１元素の濃度は、前記基板の前記第２面で１Ｅ１６／ｃｍ
３
～１Ｅ１８／ｃｍ
３
であることを特徴とする。
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明によるイメージセンサ製造方法は、基板の第１面から前記基板の内部に向かって、第１方向及び第２方向に沿って隣接する複数のピクセル領域を区分する複数の深いトレンチを形成する段階と、前記基板の前記第１面から第１高エネルギー注入方式で第１タイプの第１元素を注入して遮断領域を形成する段階と、前記基板の前記第１面から第２高エネルギー注入方式で第２タイプの第２元素を注入して複数の光電変換領域を形成する段階と、を有し、前記第１方向及び前記第２方向と垂直をなし、前記基板の前記第１面に向かう第３方向に沿って、前記遮断領域の上に前記複数の光電変換領域が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明に係るイメージセンサ及びその製造方法によれば、製造工程中に発生した微細粒子などにより発生し得るフォトダイオードの漏洩電流などの性能低下を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本発明の一実施形態によるイメージセンサの概略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一部概略構成を示す平面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの一部概略構成を示す平面図である。
図３のＩ－Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の他の実施形態によるイメージセンサの概略構成を示す断面図である。
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説明するための断面図である。
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説明するための断面図である。
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説明するための断面図である。
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説明するための断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法のイオン注入エネルギーとイオン濃度の例を示すグラフである。
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説明するための断面図である。
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説明するための断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサの製造方法のイオン注入エネルギーとイオン濃度の例を示すグラフである。
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説明するための断面図である。
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説明するための断面図である。
本発明の他の実施形態によるイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
本発明の一実施形態に係るイメージセンサの実験例の結果を示すグラフである。
本発明の一実施形態に係るイメージセンサの実験例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明に係るイメージセンサを実施するための形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００１０】
本発明は、多様な異なる形態に実現することができ、ここで説明する実施形態に限定されない。
本発明を明確に説明するために、説明上不要な部分は省略し、明細書全体にわたって同一又は類似の構成要素については同一の参照符号を付した。
また、添付した図面は、本明細書に開示した実施形態を容易に理解することができるようにするためのものに過ぎず、添付した図面により本明細書に開示した技術的な思想が制限されるのではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物乃至代替物を含むものと理解されなければならない。
（【００１１】以降は省略されています）

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