图像传感器制造技术

技术编号:19241491 阅读:24 留言:0更新日期:2018-10-24 04:36
一种图像传感器包括:基板,其包括布置成二维阵列结构的多个像素并具有正面和与正面相反的背面;布置在基板的正面上的互连;布置在基板的背面上的绝缘层、滤色器和微透镜;设置在基板中的像素分离结构,像素分离结构包括在图像传感器的俯视图中具有网格结构的导电层并且围绕所述多个像素的每个;以及背面接触,其与像素分离结构的导电层的网格结构的网格点部分垂直地重叠并电连接到像素分离结构的导电层的网格结构的网格点部分。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器
本专利技术构思涉及图像传感器。
技术介绍
图像传感器是将光学图像转换成电信号的半导体器件。图像传感器通常分为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。随着半导体器件变得越来越集成,图像传感器也正变得更加高度集成。随着每个像素的尺寸减小,由暗电流或界面中的电荷积累所致的缺陷的产生增加。
技术实现思路
根据本专利技术构思的一示例性实施方式,一种图像传感器被提供如下。基板包括布置成二维阵列结构的多个像素,并且具有正面和与正面相反的背面。互连布置在基板的正面上。绝缘层、滤色器和微透镜布置在基板的背面上。像素分离结构设置在基板中。像素分离结构包括在图像传感器的俯视图中具有网格结构的导电层并且围绕所述多个像素的每个。背面接触与像素分离结构的导电层的网格结构的网格点部分垂直地重叠并电连接到像素分离结构的导电层的网格结构的网格点部分。根据本专利技术构思的一示例性实施方式,一种图像传感器被提供如下。多个像素每个包括设置在具有正面和背面的基板中的光电二极管,所述多个像素布置在第一方向和第二方向上以在图像传感器的俯视图中形成阵列结构。像素分离结构穿透基板。像素分离结构包括多个侧壁绝缘层以及具有围绕所述多个侧壁绝缘层的每个的网格结构的导电层。多个背面接触每个部分地插入到导电层的网格结构的多个网格点部分中的一个中。导电层的网格结构的所述多个网格点部分在第一方向上和在第二方向上与所述多个像素不重叠。根据本专利技术构思的一示例性实施方式,一种具有产生电压的电压源的图像传感器被提供如下。多个光电二极管设置在基板中并且在图像传感器的俯视图中布置在第一方向上和在交叉第一方向的第二方向上。像素分离结构穿透基板,围绕所述多个光电二极管的每个并使所述多个光电二极管彼此分离。互连电连接到像素分离结构并且被施加以包括负电压或地电压的电压。多个背面接触在图像传感器的俯视图中布置在交叉第一方向和第二方向的第三方向上,并且通过像素分离结构电连接到互连。所述多个背面接触每个部分地插入像素分离结构的区域中。像素分离结构的所述区域被所述多个光电二极管中预定数量的光电二极管围绕。附图说明通过参照附图详细描述本专利技术构思的示例性实施方式,本专利技术构思的这些和另外的特征将变得更加明显,附图中:图1是根据本专利技术构思的一示例性实施方式的图像传感器的像素的一部分的俯视图;图2是根据本专利技术构思的一示例性实施方式的图1的图像传感器的像素中包括的像素的电路图;图3是根据本专利技术构思的一示例性实施方式的沿图1的线I-I'截取的剖视图;图4是根据本专利技术构思的一示例性实施方式的图1的图像传感器的部分“A”的放大图;图5A至5C是根据本专利技术构思的一示例性实施方式的图像传感器的俯视图;图6A至6C是根据本专利技术构思的一示例性实施方式的形成在图1的图像传感器中的背面接触的3D结构的透视图;图7是根据本专利技术构思的一示例性实施方式的图像传感器的剖视图;图8A和8B是根据本专利技术构思的一示例性实施方式的图像传感器的剖视图;图9A至9E是根据本专利技术构思的一示例性实施方式的图像传感器的剖视图;以及图10是包括根据本专利技术构思的一示例性实施方式的图像传感器的照相机系统的示意性框图。具体实施方式图1是根据一示例性实施方式的图像传感器100的像素的一部分的俯视图,并且为了理解的方便,仅示意性示出像素Px、像素分离结构110和背面接触120。当在此使用时,单数“一”和“该”旨在还涵盖复数形式,除非上下文清楚地另行指示。图2是图1的图像传感器100中包括的像素Px的电路图。图3是沿图1的线I-I'截取的剖视图。图4是图1的图像传感器100的部分“A”的放大图。参照图1至4,图像传感器100包括基板101、光电二极管PD、像素分离结构110、背面接触120、多层互连140、滤色器162和微透镜164。基板101可以包括硅体晶片或外延晶片。外延晶片可以包括通过外延工艺生长在体晶片上的晶体层。在这种情况下,基板101可以由外延层形成。基板101不限于体晶片或外延晶片。例如,基板101可以包括各种各样其它类型的晶片,诸如抛光的晶片、退火的晶片和绝缘体上硅(SOI)晶片。基板101包括正面FS和背面BS。如图3中所示,多层互连140布置在正面FS上,滤色器162和微透镜164布置在背面BS上。光可以透过微透镜164入射在背面BS上。在这种情况下,图像传感器100是光入射在基板101的背面BS上的背面照明(BSI)图像传感器。如果光电二极管PD和层间绝缘层130的组合结构倒置并附接于微透镜164,则光入射在基板101的正面FS上。在这种情况下,图像传感器100可以是正面照明(FSI)图像传感器。包括像素Px的像素区域或有源像素传感器(APS)区域可以布置在基板101中。当以水平剖面被观察时,APS区域可以具有矩形形状,但是以水平剖面被观察的APS区域的形状不限于矩形形状。图1是从基板101的背面观察的俯视图,示出APS区域的一部分。为了描述的方便,如图3中所示的抗反射层151、滤色器162、微透镜164被省略。外围电路区域可以布置在APS区域外部。像素Px可以吸收入射光,产生并积累对应于入射光的量的电荷。像素Px包括形成在基板101中的光电二极管PD和阱区域PW。光电二极管PD和阱区域PW可以通过用具有相反极性的杂质对APS区域执行离子注入工艺而形成。例如,在基板101包括P型外延晶片的情况下,光电二极管PD可以掺杂以N型杂质,并且阱区域PW可以掺杂以P型杂质。光电二极管PD可以从正面FS向背面BS相对较深地形成在基板101中。阱区域PW可以从正面FS向背面BS相对浅地形成在基板101中。如图2中所示,像素Px包括光电二极管PD、转移晶体管Tx、源极跟随器晶体管Sx、复位晶体管Rx和选择晶体管Ax。转移晶体管Tx、源极跟随器晶体管Sx、复位晶体管Rx和选择晶体管Ax可以分别包括转移栅极TG、源极跟随器栅极SF、复位栅极RG和选择栅极SEL。光电二极管PD可以包括N型杂质区域和P型杂质区域。转移晶体管Tx的漏极对应于浮置扩散区域FD。此外,浮置扩散区域FD是复位晶体管Rx的源极。浮置扩散区域FD电连接到源极跟随器晶体管Sx的源极跟随器栅极SF。源极跟随器晶体管Sx连接到选择晶体管Ax。复位晶体管Rx、源极跟随器晶体管Sx和选择晶体管Ax可以由彼此相邻的像素共用,因而可以提高集成程度。将参照图2描述图像传感器100的操作。在光阻挡状态下,源电压VDD可以被施加到复位晶体管Rx的漏极和源极跟随器晶体管Sx的漏极,以释放浮置扩散区域FD中残留的电荷。然后,如果复位晶体管Rx关断并且外部光入射在光电二极管PD上,则电子-空穴对可以在光电二极管PD中产生。空穴移动到P型杂质区域,电子移动到N型杂质区域。如果转移晶体管Tx导通,则电荷被转移到浮置扩散区域FD并积累在浮置扩散区域FD中。源极跟随器晶体管Sx的栅极偏压可以与电荷的积累量成比例地改变,并且可以发生源极跟随器晶体管Sx的源极电位的变化。在这方面,由电荷导致的信号可以通过导通选择晶体管Ax经由列线读出。像素分离结构110布置在基板101中以使像素Px彼此分离。如图1中所示,像素分离结构110在x-y平面上具有网眼结构或网格结构。此外,像素分离结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器,包括:基板,其包括布置成二维阵列结构的多个像素并且具有正面和与所述正面相反的背面;布置在所述基板的所述正面上的互连;布置在所述基板的所述背面上的绝缘层、滤色器和微透镜;设置在所述基板中的像素分离结构,其中所述像素分离结构包括在所述图像传感器的俯视图中具有网格结构并围绕所述多个像素的每个的导电层;以及背面接触,其与所述像素分离结构的所述导电层的所述网格结构的网格点部分垂直地重叠并且电连接到所述像素分离结构的所述导电层的所述网格结构的所述网格点部分。

【技术特征摘要】
2017.03.29 KR 10-2017-00402141.一种图像传感器,包括:基板,其包括布置成二维阵列结构的多个像素并且具有正面和与所述正面相反的背面;布置在所述基板的所述正面上的互连;布置在所述基板的所述背面上的绝缘层、滤色器和微透镜;设置在所述基板中的像素分离结构,其中所述像素分离结构包括在所述图像传感器的俯视图中具有网格结构并围绕所述多个像素的每个的导电层;以及背面接触,其与所述像素分离结构的所述导电层的所述网格结构的网格点部分垂直地重叠并且电连接到所述像素分离结构的所述导电层的所述网格结构的所述网格点部分。2.如权利要求1所述的图像传感器,其中所述像素分离结构还包括多个侧壁绝缘层,所述多个侧壁绝缘层的每个插置在所述导电层与所述多个像素中的一个之间并且围绕所述多个像素中的所述一个,以及其中所述导电层穿透所述基板以电连接到所述互连。3.如权利要求2所述的图像传感器,其中负电压或地电压通过所述互连被施加到所述导电层和所述背面接触。4.如权利要求1所述的图像传感器,其中所述背面接触的一部分插入到所述导电层的所述网格结构的所述网格点部分中。5.如权利要求1所述的图像传感器,其中所述背面接触包括穿透所述绝缘层的上头部和插入到所述导电层的所述网格结构的所述网格点部分中的下插入部,以及其中所述上头部的宽度大于所述下插入部的宽度。6.如权利要求1所述的图像传感器,其中所述背面接触的上表面具有圆形、椭圆形、多边形和十字形中的一种。7.如权利要求1所述的图像传感器,其中所述多个像素的每个在所述图像传感器的俯视图中具有矩形结构,其中所述多个像素包括布置成两行和两列的四个像素,其中所述背面接触与所述四个像素间隔开,以及其中所述导电层的所述网格结构的所述网格点部分位于所述导电层的邻近于所述四个像素的区域中。8.如权利要求1所述的图像传感器,其中所述背面接触的宽度小于所述导电层的宽度。9.如权利要求1所述的图像传感器,其中所述绝缘层包括抗反射层。10.如权利要求2所述的图像传感器,其中所述多个像素的每个包括光电二极管,其中所述光电二极管被所述多个侧壁绝缘层中的一个围绕,使得所述光电二极管与所述像素分离结构的所述导电层隔离。11.如权利要求1所述的图像传感器,其中所述导电层包括多晶硅,以及其中所述背面接触包括钨(W)。12.一种图像传感器,包括:多个像素,每个像素包括设置在包括正面和背面的基板中的光电二极管,所述多个像素布置在第一方向和第二方向上以在所述图像传感器的俯视图中形成阵列结构;穿透所述基板的像素...

【专利技术属性】
技术研发人员:金汉锡朴炳俊罗承柱郑熙根
申请(专利权)人:三星电子株式会社
类型:发明
国别省市:韩国,KR

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