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公開番号2025038903
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-19
出願番号2024199324,2022119107
出願日2024-11-14,2022-07-26
発明の名称イメージセンサー
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 20250101AFI20250312BHJP()
要約【課題】ピクセル間のクロストークを最小化すると共にゲート電極のサイズを増加させたイメージセンサーを提供する。
【解決手段】イメージセンサー400Aは、第1面100a、第1面に対向する第2面100bを有し、第1ピクセル領域PXR1内の第1の光電変換領域110及び第2ピクセル領域PXR2内の第2の光電返還領域を含む基板100と、第1の光電変換領域上に配置された第1のマイクロレンズ及び第2の光電変換領域上に配置された第2のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイ330と、第1ピクセル領域内に配置された第1の伝送トランジスタと、第2ピクセル領域内に配置された第2の伝送トランジスタと、光電変換領域間の深い素子分離パターン105と、を含む。
【選択図】図4A
特許請求の範囲【請求項１】
イメージセンサーであって、
第１面、前記第１面に対向する第２面を有し、第１ピクセル領域内の第１の光電変換素子（ＰＤ）及び第２ピクセル領域内の第２のＰＤを含む基板と、
前記第１のＰＤ上に配置された第１のマイクロレンズと、
前記第２のＰＤ上に配置された第２のマイクロレンズと、
前記第１ピクセル領域内に配置された第１の伝送トランジスタと、
前記第２ピクセル領域内に配置された第２の伝送トランジスタと、
前記第１のＰＤと前記第２のＰＤとの間の深い素子分離パターンと、
第３方向で前記第１ピクセル領域に垂直方向に重畳する第１の部分及び前記第３方向で前記第２のＰＤに垂直方向に重畳する第２の部分を含み、前記第１のＰＤ及び前記第２のＰＤによって共有される第１のトランジスタと、
前記第１のＰＤで生成された電荷を蓄積するように構成された前記基板内の前記第１ピクセル領域内の第１フローティング拡散領域（ＦＤ）と、
前記第２のＰＤで生成された電荷を蓄積するように構成された前記基板内の前記第２ピクセル領域内の第２ＦＤと、を備え、
前記第１ＦＤは、前記第２ＦＤから離隔され、
前記第３方向は、前記第１面に対して垂直であり、
前記深い素子分離パターンは、前記第１面及び前記第２面に接触し、
前記イメージセンサーは、前記第２面を通して光を受光するように構成されることを特徴とするイメージセンサー。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１のトランジスタは、ドライブトランジスタであることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサー。
【請求項３】
前記ドライブトランジスタは、
平面視で前記第３方向に垂直な第２方向で第１幅を有し、
平面視で前記第２方向に直交する第１方向で第２幅を有し、
前記第２幅は、前記第１幅よりも大きいことを特徴とすることを特徴とする請求項２に記載のイメージセンサー。
【請求項４】
前記深い素子分離パターンは、
前記第１面に接触して前記第２面から離隔される埋め込み絶縁パターンと、
前記第２面に接触して前記第１面から離隔される第１半導体パターンと、を含み、
前記埋め込み絶縁パターンは、前記第３方向で第１半導体パターンに垂直に重畳することを特徴とする請求項３に記載のイメージセンサー。
【請求項５】
前記深い素子分離パターンは、トレンチを更に含み、
前記第１半導体パターンは、前記トレンチ内に配置されることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサー。
【請求項６】
前記トレンチ内に前記トレンチの側壁と前記第１半導体パターンとの間の側面絶縁パターンを更に含むことを特徴とする請求項５に記載のイメージセンサー。
【請求項７】
前記トレンチ内に前記側面絶縁パターンと前記第１半導体パターンとの間の第２半導体パターンを更に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ー。
【請求項８】
前記埋め込み絶縁パターン及び前記側面絶縁パターンは、絶縁パターン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ー。
【請求項９】
前記埋め込み絶縁パターンは、前記第３方向で第１高さを有し、
前記第１半導体パターンは、前記第３方向で第２高さを有し、
前記第２高さは、前記第１高さよりも大きいことを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサー。
【請求項１０】
前記埋め込み絶縁パターンは、平面視で前記第１方向に前記第１面上で第３幅を有し、
前記第１半導体パターンは、平面視で前記第１方向に前記第２面上で第４幅を有し、
前記第３幅は、前記第４幅よりも大きいことを特徴とする請求項９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、イメージセンサーに関し、より詳細には、ＣＭＯＳイメージセンサーに関する。
続きを表示（約 4,800 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。最近になって、コンピュータ産業及び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の様々な分野で性能が向上し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ピクセルを具備する。ピクセルの各々はフォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ：ＰＤ）を含む。フォトダイオードは入射する光を電気信号に変換する役割をする。複数のピクセルはこれらの間に配置される深い素子分離パターン（ｄｅｅｐｉｓｏｌａｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎ）によって定義される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許第１０，１２８，２８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、ピクセル間のクロストークを最小化すると共にゲート電極のサイズを増加させたイメージセンサー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の一態様によるイメージセンサーは、第１面、前記第１面に対向する第２面を有し、第１ピクセル領域内の第１の光電変換素子（ＰＤ）及び第２ピクセル領域内の第２のＰＤを含む基板と、前記第１のＰＤ上に配置された第１のマイクロレンズと、前記第２のＰＤ上に配置された第２のマイクロレンズと、前記第１ピクセル領域内に配置された第１の伝送トランジスタと、前記第２ピクセル領域内に配置された第２の伝送トランジスタと、前記第１のＰＤと前記第２のＰＤとの間の深い素子分離パターンと、第３方向で前記第１ピクセル領域に垂直方向に重畳する第１の部分及び前記第３方向で前記第２のＰＤに垂直方向に重畳する第２の部分を含み、前記第１のＰＤ及び前記第２のＰＤによって共有される第１のトランジスタと、前記第１のＰＤで生成された電荷を蓄積するように構成された前記基板内の前記第１ピクセル領域内の第１フローティング拡散領域（ＦＤ）と、前記第２のＰＤで生成された電荷を蓄積するように構成された前記基板内の前記第２ピクセル領域内の第２ＦＤと、を備え、前記第１ＦＤは、前記第２ＦＤから離隔され、前記第３方向は、前記第１面に対して垂直であり、前記深い素子分離パターンは、前記第１面及び前記第２面に接触し、前記イメージセンサーは、前記第２面を通して光を受光するように構成される。
【０００６】
上記目的を達成するためになされた本発明の他の態様によるイメージセンサーは、第１面、前記第１面に対向する第２面を有し、第１ピクセル領域内の第１の光電変換素子（ＰＤ）及び第２ピクセル領域内の第２のＰＤを含む基板と、深い素子分離パターンと、
前記第１のＰＤ上に配置された第１のマイクロレンズと、前記第２のＰＤ上に配置された第２のマイクロレンズと、前記第１ピクセル領域内に配置された第１の伝送トランジスタと、前記第２ピクセル領域内に配置された第２の伝送トランジスタと、前記第１面に接触する埋め込み絶縁パターン及び前記第２面に接触する第１半導体パターンを含み、前記第１のＰＤと前記第２のＰＤとの間の深い素子分離パターンと、前記第２ピクセル領域内に配置された選択トランジスタと、前記第３方向で前記第１ピクセル領域に垂直方向に重畳する第１の部分及び前記第３方向で前記第２のＰＤに垂直方向に重畳する第２の部分を含み、前記第１のＰＤ及び前記第２のＰＤによって共有される第１のトランジスタと、を備え、前記第３方向は、前記第１面に対して垂直であり、前記選択トランジスタは、前記第１面に平行な第１方向で第１長さを有し、前記第１のトランジスタは、前記第１方向で第２長さを有し、前記第２長さは、前記第１長さよりも大きく、前記埋め込み絶縁パターンは、前記第１半導体パターンに接触し、前記埋め込み絶縁パターンは、前記第３方向で前記第１半導体パターンに垂直方向に重畳し、前記イメージセンサーは、前記第２面を通して光を受光するように構成される。
【０００７】
上記目的を達成するためになされた本発明の更に他の態様によるイメージセンサーは、第１面、前記第１面に対向する第２面を有し、第１ピクセル領域内の第１の光電変換素子（ＰＤ）、平面視で第１方向に前記第１ピクセル領域に直接隣接して配置された第２ピクセル領域内の第２のＰＤ、及び平面視で前記第１方向に直交する第２方向に前記第１ピクセル領域領域に直接隣接して配置された第３ピクセル領域領域内の第３のＰＤを含む基板と、前記第１ピクセル領域内に配置された第１の伝送トランジスタと、前記第２ピクセル領域内に配置された第２の伝送トランジスタと、前記第３ピクセル領域内に配置された第３の伝送トランジスタと、前記第１面に接触する埋め込み絶縁パターン及び前記第２面に接触する第１半導体パターンを含み、前記第１のＰＤと前記第２のＰＤとの間及び前記第１のＰＤと前記第３のＰＤとの間に形成された深い素子分離パターンと、前記第２ピクセル領域に配置された選択トランジスタと、前記第１方向に垂直な第３方向で前記第１ピクセル領域に垂直方向に重畳する第１の部分及び前記第３方向で前記第２のＰＤに垂直方向に重畳する第２の部分を含み、前記第１のＰＤ及び前記第３のＰＤによって共有されるドライブトランジスタと、を備え、前記選択トランジスタは、前記第１方向で第１長さを有し、前記ドライブトランジスタは、前記第１方向で第２長さを有し、前記第２長さは、前記第１長さよりも大きく、前記埋め込み絶縁パターンは、前記第１半導体パターンに接触し、前記埋め込み絶縁パターンは、前記第３方向で前記第１半導体パターンに垂直方向に重畳し、前記イメージセンサーは、前記第２面を通して光を受光するように構成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、深い素子分離パターンが、第１ピクセル領域と第２ピクセル領域との間及び第３ピクセル領域と第４ピクセル領域との間に介在して第２方向に互いに離隔される第１部分並びに第１ピクセル領域と第３ピクセル領域との間及び第２ピクセル領域と第４ピクセル領域との間に介在して第１方向に互いに離隔される第２部分を含み、第１～第４ピクセル領域が深い素子分離パターンの第１部分及び第２部分によって部分的に互いに分離されることによって、第１～第４ピクセル領域の間のクロストークが最小化される。
【０００９】
更に、深い素子分離パターンの第１部分が第２方向に互いに離隔されることによって、第１ピクセル領域上で第２ピクセル領域上に延長される第１延長活性パターン、及び第３ピクセル領域上で第４ピクセル領域上に延長される第２延長活性パターンが第１部分の間に配置され、第１延長活性パターン及び第２延長活性パターンの各々が互いに隣接するピクセル領域上に延長されることによって、第１延長活性パターン及び第２延長活性パターンの各々の上に配置されるゲート電極のサイズを増加させることが容易になる。
従って、互いに隣接するピクセル間のクロストークを最小化すると共に、ゲート電極のサイズを増加させることができるイメージセンサーを提供することができ、これによって、イメージセンサーの高集積化が容易になる。
【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ーを概略的に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ーのアクティブピクセルセンサーアレイの回路図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの第１例の平面図である。
図３のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。
図３のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。
図３のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を順次的に示す図であり、図３のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を示す図であり、図３のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を示す図であり、図３のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を順次的に示す図であり、図３のＡ－Ａ’線に沿う断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を示す図であり、図３のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を示す図であり、図３のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を順次的に示す図であり、図３のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を示す図であり、図３のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの製造方法を示す図であり、図３のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの第２例の平面図である。
図８のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。
図８のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。
図８のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの第３例を示す図であり、図３のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの多様な例の断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの多様な例の断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの多様な例の断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの多様な例の断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの多様な例の断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの多様な例の断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの第４例を示す図であり、図３のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの第４例を示す図であり、図３のＢ－Ｂ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの第４例を示す図であり、図３のＣ－Ｃ’線に沿って切断した断面図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの平面図である。
図１８のＩ－Ｉ’線に沿って切断した断面図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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