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公開番号2025067832
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-04-24
出願番号2024172947
出願日2024-10-02
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 20250101AFI20250417BHJP()
要約【課題】光損失を最小化して光電変換効率を高めるイメージセンサーを提供する。
【解決手段】本発明によるイメージセンサーは、複数のピクセルを含み、第1面と第1面に対向する第2面を含み、第1高さを有する半導体基板と、半導体基板の第1面と第2面を貫通するトレンチ内に提供され、ピクセルを分離する素子分離膜と、第2面上に提供されるマイクロレンズと、を有し、素子分離膜は、第1高さより小さい第2高さで提供される導電分離膜と、導電分離膜上に提供され、導電分離膜の上面をカバーするキャッピング分離膜と、第1面から第2面の方向に延長され、導電分離膜と接触し、第1高さより小さく、第2高さと同一であるか、或いは大きい高さで提供される絶縁ライナーと、を含む。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
複数のピクセルを含み、第１面と前記第１面に対向する第２面を含み、第１高さを有する半導体基板と、
前記半導体基板の前記第１面と前記第２面を貫通するトレンチ内に提供され、前記ピクセルを分離する素子分離膜と、
前記第２面上に提供されるマイクロレンズと、を有し、
前記素子分離膜は、
前記第１高さより小さい第２高さで提供される導電分離膜と、
前記導電分離膜上に提供され、前記導電分離膜の上面をカバーするキャッピング分離膜と、
前記第１面から前記第２面の方向に延長され、前記導電分離膜と接触し、前記第１高さより小さく、前記第２高さと同一であるか、或いは大きい高さで提供される絶縁ライナーと、を含むことを特徴とするイメージセンサー。
続きを表示（約 950 文字）【請求項２】
前記キャッピング分離膜の幅は、前記導電分離膜の幅より大きい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】
前記絶縁ライナーは、前記第１高さより小さく、前記第２高さより大きい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】
前記絶縁ライナーは、前記導電分離膜の上面をなす面から突出される突出部を有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】
前記複数のピクセルの各々は、前記半導体基板内に提供される光電変換素子を含み、
前記素子分離膜によって分離される各ピクセルの前記半導体基板の上面は、前記半導体基板の上面に入射される光の経路を屈折させ、前記光が前記光電変換素子の方向に進行するように一側に膨らんでいるレンズ形状を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ー。
【請求項６】
前記素子分離膜は、前記各ピクセルを囲み、
前記素子分離膜によって分離される前記各ピクセルの前記半導体基板の上面は、上部方向に膨らんでいる形状を有する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】
前記キャッピング分離膜は、断面で見る時、前記第２面に近いほど、順次に幅が広くなる階段形状を有する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８】
前記キャッピング分離膜は、断面で見る時、前記第２面に近いほど、幅が広くなる傾斜部を有する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９】
前記各ピクセルは、前記半導体基板内に提供される光電変換素子を含み、
前記光電変換素子は、第１導電型の不純物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ー。
【請求項１０】
前記半導体基板は、前記第２面から第１深さまでの不純物ドーピング領域を含み、
前記不純物ドーピング領域は、前記第２導電型の不純物と反対の第１導電型を有する不純物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、特に、光損失を最小化して光電変換効率を高めることができるイメージセンサーに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
イメージセンサーは、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、光電変換素子としてフォトダイオード（ｐｈｏｔｏｄｉｏｄｅ）を含み、このような光電変換素子の間には素子分離膜が形成されることによって光電変換素子を互いに分離する。
【０００３】
素子分離膜は、材料に応じて光吸収効果を示すことができるが、光入射側部位に光の吸収がある場合、光電変換素子に入射する光量が減少するという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
米国特許１１，６５２，１２５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記従来のイメージセンサー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、光損失を最小化して光電変換効率を高めることができるイメージセンサーを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、光損失を最小化しながらも、ピクセル不良を最小化してイメージセンサーの劣化を防止することができる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】
【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ーは、複数のピクセルを含み、第１面と前記第１面に対向する第２面を含み、第１高さを有する半導体基板と、前記半導体基板の前記第１面と前記第２面を貫通するトレンチ内に提供され、前記ピクセルを分離する素子分離膜と、前記第２面上に提供されるマイクロレンズと、を有し、前記素子分離膜は、前記第１高さより小さい第２高さで提供される導電分離膜と、前記導電分離膜上に提供され、前記導電分離膜の上面をカバーするキャッピング分離膜と、前記第１面から前記第２面の方向に延長され、前記導電分離膜と接触し、前記第１高さより小さく、前記第２高さと同一であるか、或いは大きい高さで提供される絶縁ライナーと、を含むことを特徴とする。
【０００７】
また、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ーは、複数のピクセルを含み、第１面と前記第１面に対向する第２面を含む半導体基板と、前記半導体基板の前記第１面と前記第２面を貫通するトレンチ内に提供され、前記ピクセルを分離する素子分離膜と、前記第２面上に提供されるマイクロレンズと、を有し、前記複数のピクセルの各々は、前記半導体基板内に提供される光電変換素子を含み、前記素子分離膜によって分離される各ピクセルの前記半導体基板の上面は、前記半導体基板の上面に入射される光の経路を屈折させ、前記光が前記光電変換素子の方向に進行するように一側に膨らんでいるレンズ形状を有することを特徴とする。
【０００８】
また、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ーは、各々が光電素子を含む複数のピクセルを含み、第１面と前記第１面に対向する第２面を含む半導体基板と、前記半導体基板の前記第１面と前記第２面を貫通するトレンチ内に提供され、前記ピクセルを分離する素子分離膜と、前記第２面上に提供されるマイクロレンズと、を有し、前記トレンチは、第１幅を有する第１トレンチと、前記第１幅より広い第２幅を有する第２トレンチと、を含み、前記素子分離膜は、前記第１トレンチ内に提供される導電分離膜と、前記導電分離膜上に提供され、前記導電分離膜の上面をカバーし、前記第２トレンチ内に提供されるキャッピング分離膜と、前記第１面から前記第２面の方向に延長され、前記半導体基板と前記導電分離膜との間に提供される絶縁ライナーと、を含み、前記素子分離膜によって分離される各ピクセルの前記半導体基板の上面は、前記半導体基板の上面に入射される光の経路を屈折させ、前記光が前記光電変換素子の方向に進行するように一側に膨らんでいる形状を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るイメージセンサーによれば、光入射面に近い部分の素子分離膜の一部を透明絶縁性材料で使用することによって光損失を最小化する。
また、各ピクセルに対応する半導体基板の形状を凸に構成することによって光電変換素子に進行する光の集光効率を高める。
これに加えて、素子分離膜の中で導電分離膜の上面を透明絶縁性材料でカバーすることによって、ピクセル不良を減少させる。
これらを通じて、イメージセンサーの感度を向上させることと同時に光電変換効率を高めることによって、高品質のイメージセンサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示すブロック図である。
本発明の他の実施形態によるピクセルアレイの中の一部を示す平面図である。
図２のＡ－Ａ’線に沿って切断した断面図である。
図３のＰ１部分を拡大して示す図面である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの１つのピクセル内での半導体基板のみ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ーの概略構成を示す断面図である。
図６ＡのＰ２部分を拡大して示す図である。
図６Ａに示したイメージセンサーの１つのピクセル内での半導体基板のみ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ーの概略構成を示す断面図である。
図７ＡのＰ３部分を拡大して示す図である。
図７Ａに示したイメージセンサーの１つのピクセル内での半導体基板のみ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ー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ー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ーの概略構成を示す断面図である。
本発明の実施形態によるイメージセンサーのピクセルの回路図である。
本発明の一実施形態によるイメージセンサーの概略構成を示す平面図である。
図１２のピクセルアレイ領域におけるピクセルの配列を概念的に示す平面図である。
図１２のピクセルアレイ領域におけるピクセルの配列を概念的に示す平面図である。
図１２のピクセルアレイ領域におけるピクセルの配列を概念的に示す平面図である。
図１２のピクセルアレイ領域におけるピクセルの配列を概念的に示す平面図である。
図１２のピクセルアレイ領域におけるピクセルの配列を概念的に示す平面図である。
【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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