图像传感器及其制造方法技术

本公开提供了一种图像传感器及其制造方法，该图像传感器包括：半导体基板，具有彼此面对的第一表面和第二表面；第一光电转换部分，设置在半导体基板的第二表面上；第一浮置扩散区，与第一表面相邻地提供在半导体基板中；覆盖第一表面的第一层间绝缘层；在第一层间绝缘层上的第一沟道图案；以及第一传输栅电极，与第一沟道图案相邻地设置，并控制在第一光电转换部分中产生的电荷通过第一沟道图案传输到第一浮置扩散区。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及其制造方法
本专利技术构思涉及图像传感器及其制造方法。
技术介绍
图像传感器是配置为将光学图像转变为电信号的半导体器件。图像传感器可以分为两种类型：电荷耦合器件(CCD)型和互补金属氧化物半导体(CMOS)型。通常，CMOS型图像传感器可以表征为“CIS”。CIS包括多个二维布置的像素，每个像素包括将入射光转变为电信号的光电二极管(PD)。
技术实现思路
本专利技术构思的实施方式提供一种高度集成的图像传感器，其被配置为降低噪声并具有改善的图像质量。本专利技术构思的实施方式提供一种在制造高度集成的图像传感器的工艺中减少工艺失败和污染问题的方法。本专利技术构思的实施方式提供一种图像传感器，该图像传感器包括：半导体基板，包括第一表面和与第一表面相对的第二表面；第一光电转换部分，设置在半导体基板的第二表面上；第一浮置扩散区，与第一表面相邻地提供在半导体基板中；覆盖第一表面的第一层间绝缘层；在第一层间绝缘层上的第一沟道图案；以及第一传输栅电极，与第一沟道图案相邻地设置。第一传输栅电极控制在第一光电转换部分中产生的电荷通过第一沟道图案传输到第一浮置扩散区。本专利技术构思的实施方式还提供一种图像传感器，该图像传感器包括：半导体基板，包括第一表面和面对第一表面的第二表面；光电转换部分，设置在半导体基板的第二表面上；浮置扩散区，与第一表面相邻地设置在半导体基板中；层间绝缘层，覆盖第一表面并在该层间绝缘层的上部中包括凹陷区域；沟道图案，设置在层间绝缘层上并与凹陷区域重叠；以及传输栅电极，设置在凹陷区域中。传输栅电极控制在光电转换部分中产生的电荷通过沟道图案传输到浮置扩散区。本专利技术构思的实施方式还提供一种图像传感器，该图像传感器包括：设置在半导体基板上的沟道图案；以及第一传输栅电极和设置为面对第一传输栅电极的第二传输栅电极。沟道图案插置在第一传输栅电极和第二传输栅电极之间。本专利技术构思的实施方式还提供一种制造图像传感器的方法，该方法包括：制备包括第一表面和面对第一表面的第二表面的半导体基板；在半导体基板中且与第一表面相邻地形成浮置扩散区；形成第一层间绝缘层以覆盖半导体基板的第一表面；蚀刻第一层间绝缘层以形成凹陷区域以及与凹陷区域间隔开的接触孔，该接触孔暴露浮置扩散区；在凹陷区域中形成传输栅电极；在接触孔中形成接触插塞；以及在传输栅电极和第一层间绝缘层之上形成沟道图案。本专利技术构思的实施方式还提供一种图像传感器，该图像传感器包括：半导体基板，包括第一表面以及与第一表面相对的第二表面；第一光电转换部分，设置在半导体基板的第二表面上，该第一光电转换部分配置为响应于第一入射光产生第一电荷；第一沟道图案，设置在半导体基板的第一表面之上；以及第一传输栅电极，与第一沟道图案相邻地设置，并配置为控制第一电荷从第一光电转换部分通过第一沟道图案的传输。附图说明本专利技术构思的以上和其它的特征将在下面参照附图更详细地描述。图1示出根据本专利技术构思的实施方式的图像传感器的框图。图2示出根据本专利技术构思的实施方式的图像传感器的平面图。图3示出根据本专利技术构思的实施方式的图2的图像传感器沿着线I-I'截取的剖视图。图4示出图3的部分“II”的放大剖视图。图5A示出根据本专利技术构思的实施方式的图像传感器的电路图。图5B示出根据本专利技术构思的实施方式的图像传感器的电路图。图5C示出根据本专利技术构思的实施方式的图像传感器的电路图。图6A、图6B、图6C、图6D和图6E示出剖视图，依次示出制造具有图3的垂直剖面的图像传感器的工艺。图7示出根据本专利技术构思的实施方式的图2的图像传感器沿着线I-I'截取的剖视图。图8A示出图7的部分“III”的放大剖视图。图8B示出图7的图像传感器的电路图。图9A、图9B、图9C和图9D示出剖视图，依次示出制造图7的图像传感器的工艺。图10示出根据本专利技术构思的实施方式的图2的图像传感器沿着线I-I'截取的剖视图。图11A示出图10的部分“IV”的放大剖视图。图11B示出图10的图像传感器的电路图。图12示出根据本专利技术构思的实施方式的图2的图像传感器沿着线I-I'截取的剖视图。图13A示出图12的部分“VI”的放大剖视图。图13B示出图12的图像传感器的电路图。图14A、图14B和图14C示出剖视图，依次示出制造图12的图像传感器的工艺。图15示出根据本专利技术构思的实施方式的图2的图像传感器沿着线I-I'截取的剖视图。图16示出图15的部分“VII”的放大剖视图。图17示出根据本专利技术构思的实施方式的图像传感器的平面图。图18示出沿着图17的线VIII-VIII'截取的剖视图。图19示出根据本专利技术构思的实施方式的图像传感器的平面图。图20示出沿着图19的线IX-IX'截取的剖视图。具体实施方式现在将参照附图更全面地描述本专利技术构思的示例实施方式。应当理解，附图旨在示出在某些示例实施方式中使用的方法、结构和/或材料的一般特征，并对下文提供的书面描述进行补充。然而，这些附图没有按比例并可能没有精确地反映任何给定实施方式的精确结构或性能特征，并且不应被解释为限定或限制由示例实施方式包括的值或性能的范围。例如，为了清楚起见，可以减小或夸大分子、层、区域和/或结构元件的相对厚度和位置。在各个附图中使用相似或相同的附图标记旨在表示存在相似或相同的元件或特征。图1示出根据本专利技术构思的实施方式的图像传感器的框图。参照图1，图像传感器包括第一至第三光电转换部分PD1、PD2和PD3以及第一滤色器CF1和第二滤色器CF2。第一光电转换部分PD1和第二光电转换部分PD2可以提供在半导体基板110中。第三光电转换部分PD3可以提供在半导体基板110的表面上，第一滤色器CF1和第二滤色器CF2可以提供在第三光电转换部分PD3和半导体基板110之间。第一至第三波长的光L1、L2和L3入射到第三光电转换部分PD3上。第一波长和第二波长可以与第三波长不同。第一波长可以与第二波长不同。例如，第一波长的光L1可以对应于红色光，第二波长的光L2可以对应于蓝色光，第三波长的光L3可以对应于绿色光。第三光电转换部分PD3从第三波长的光L3产生第三光电信号S3。第三光电转换部分PD3配置为允许第一波长的光L1和第二波长的光L2从其穿过。第三光电转换部分PD3可以由多个第一像素PX1和多个第二像素PX2共用。穿过第三光电转换部分PD3的光L1和L2入射到第一滤色器CF1和第二滤色器CF2中。第一像素PX1包括第一滤色器CF1和第一光电转换部分PD1。第二像素PX2包括第二滤色器CF2和第二光电转换部分PD2。第一光电转换部分PD1可以提供在第一滤色器CF1下面，第二光电转换部分PD2可以提供在第二滤色器CF2下面。第一波长的光L1穿过第一滤色器CF1但不穿过第二滤色器CF2。第二波长的光L2穿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像传感器，包括：/n半导体基板，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；/n第一光电转换部分，设置在所述半导体基板的所述第二表面上；/n第一浮置扩散区，与所述第一表面相邻地提供在所述半导体基板中；/n第一层间绝缘层，覆盖所述第一表面；/n第一沟道图案，在所述第一层间绝缘层上；以及/n第一传输栅电极，与所述第一沟道图案相邻地设置，所述第一传输栅电极配置为控制在所述第一光电转换部分中产生的电荷通过所述第一沟道图案传输到所述第一浮置扩散区。/n

【技术特征摘要】
20190107 KR 10-2019-00019371.一种图像传感器，包括：
半导体基板，包括第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
第一光电转换部分，设置在所述半导体基板的所述第二表面上；
第一浮置扩散区，与所述第一表面相邻地提供在所述半导体基板中；
第一层间绝缘层，覆盖所述第一表面；
第一沟道图案，在所述第一层间绝缘层上；以及
第一传输栅电极，与所述第一沟道图案相邻地设置，所述第一传输栅电极配置为控制在所述第一光电转换部分中产生的电荷通过所述第一沟道图案传输到所述第一浮置扩散区。


2.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：贯通电极，设置在所述半导体基板中并将所述第一光电转换部分电连接到所述第一沟道图案。


3.如权利要求2所述的图像传感器，还包括：
第一接触插塞，穿透所述第一层间绝缘层并将所述贯通电极连接到所述第一沟道图案的一端；和
第二接触插塞，穿透所述第一层间绝缘层并将所述第一沟道图案的另一端连接到所述第一浮置扩散区。


4.如权利要求3所述的图像传感器，还包括：
面对所述第一接触插塞的第一导电图案，所述第一沟道图案的一部分插置在所述第一导电图案和所述第一接触插塞之间；和
面对所述第二接触插塞的第二导电图案，所述第一沟道图案的另一部分插置在所述第二导电图案和所述第二接触插塞之间。


5.如权利要求4所述的图像传感器，其中所述第一导电图案和所述第二导电图案与所述第一沟道图案接触。


6.如权利要求4所述的图像传感器，还包括覆盖所述第一沟道图案的绝缘层，
其中所述绝缘层插置在所述第一导电图案和所述第一沟道图案之间以及在所述第二导电图案和所述第一沟道图案之间。


7.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一层间绝缘层包括凹陷区域，所述凹陷区域形成在所述第一层间绝缘层的上部中，并且
所述第一传输栅电极设置在所述凹陷区域中。


8.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一沟道图案包括氧化物半导体材料。


9.如权利要求1所述的图像传感器，还包括：
第二光电转换部分，设置在所述半导体基板中；和
第二传输栅电极，插置在所述半导体基板的所述第一表面和所述第一层间绝缘层之间，所述第二传输栅电极配置为控制在所述第二光电转换部分中产生的电荷的传输。


10.如权利要求9所述的图像传感器，还包括与所述第二传输栅电极相邻地设置在所述半导体基板中的第二浮置扩散区，
其中所述第二浮置扩散区与所述第一浮置扩散区间隔开。


11.如权利要求9所述的图像传感器，还包括：
第三光电转换部分，设置在所述半导体基板中并与所述第二光电转换部分间隔开；和
第三传输栅电极，插置在所述半导体基板的所述第一表面和所述第一层间绝缘层之间，所述第三传输栅电极配置为控制在所述第三光电转换部分中产生的电荷的传输，
其中所述第二光电转换部分的深度不同于所述第三光电转换部分的深度，
所述第二传输栅电极的一部分和所述第三传输栅电极的一部分延伸到所述半导体基板中，并且
所述第二传输栅电极的底表面的深度不同于所述第三传输栅电极的底表面的深度。


12.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一传输栅电极面对所述第一层间绝缘层，使所述第一沟道图案插置在所述第一传输栅电极与所述第一层间绝缘层之间，并且
所述图像传感器还包括光阻挡图案，该光阻挡图案与所述第一传输栅电极垂直地重叠并插置在所述第一沟道图案和所述第一层间绝缘层之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：金昶和，金宽植，金润庆，朴商秀，李范锡，李泰渊，崔珉准，
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