图像传感器及制造其的方法技术

一种图像传感器包括：包括多个像素区的半导体基板；在半导体基板上的抗反射层；提供在抗反射层上和像素区中的滤色器；以及设置在滤色器中的相邻滤色器之间的栅栏结构，其中栅栏结构包括：穿透抗反射层的下部；在抗反射层上的上部；以及在下部与上部之间的中间部，其中栅栏结构具有底切区，该底切区提供在中间部的两侧并且在栅栏结构的上部与抗反射层的顶表面之间。面之间。面之间。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器及制造其的方法


[0001]本公开涉及图像传感器及制造其的方法，具体地，涉及具有改进的电特性的图像传感器及制造其的方法。

技术介绍

[0002]图像传感器是将光信号转换成电信号的器件。例如，图像传感器是检测和传递用于制作图像的信息的传感器。目前，在各种应用(诸如数码相机、摄像机、个人通信系统、游戏机、安全摄像机、用于医疗应用的微型摄像机和/或机器人)中对高性能图像传感器的需求不断增加。
[0003]电子图像传感器的两种主要类型是电荷耦合器件(CCD)和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器。CCD和CMOS传感器均基于MOS技术，其中CCD基于MOS电容器，CMOS传感器基于MOS场效应晶体管(MOSFET)放大器。CMOS图像传感器可以以简化的方式操作，并且由于CMOS图像传感器的信号处理电路可以集成在单个芯片上，因此可以减小其尺寸。此外，由于CMOS图像传感器可消耗少量电力，因此可以容易地应用于具有有限电池容量的电子设备中。此外，由于可以使用现有的CMOS制造技术来制造CMOS图像传感器，因此可以降低其制造成本。此外，由于CMOS图像传感器可以制成具有高分辨率，因此其使用正在迅速增加。

技术实现思路

[0004]本专利技术构思的实施方式提供了具有改进的电特性的图像传感器及制造其的方法。
[0005]根据本专利技术构思的一实施方式，一种图像传感器包括：包括多个像素区的半导体基板；在半导体基板上的抗反射层；提供在抗反射层上和像素区中的滤色器；以及设置在滤色器中的相邻滤色器之间的栅栏结构，其中栅栏结构包括：穿透抗反射层的下部；在抗反射层上的上部；以及在下部与上部之间的中间部，其中栅栏结构具有底切区，该底切区提供在中间部的两侧并且在栅栏结构的上部与抗反射层的顶表面之间。
[0006]根据本专利技术构思的一实施方式，一种图像传感器包括：包括多个像素区的半导体基板；在半导体基板上的抗反射层；提供在抗反射层上和像素区中的滤色器；以及设置在滤色器的相邻滤色器之间的栅栏结构，栅栏结构包括气隙，其中栅栏结构包括：第一栅栏图案，提供在抗反射层中以限定气隙的下部区域；阻挡图案，提供在抗反射层的顶表面上以覆盖第一栅栏图案的相反侧表面的部分；以及第二栅栏图案，提供在第一栅栏图案和阻挡图案上以限定气隙的上部区域，其中阻挡图案提供在底切区中。
[0007]根据本专利技术构思的一实施方式，一种图像传感器包括：半导体基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面并且是第一导电类型，半导体基板包括光接收区、光阻挡区和焊盘区；像素隔离结构，提供在光接收区和光阻挡区中以限定多个像素区；提供在像素区中的光电转换区；多个微透镜，设置在半导体基板的第二表面上且提供在像素区中；滤色器，设置在微透镜与半导体基板的第二表面之间且提供在像素区中；抗反射层，设置在滤色器与半导体基板的第二表面之间；以及设置在滤色器的相邻滤色器之间的栅栏结构，其中栅栏结
构包括：穿透抗反射层的一部分的下部；突出于抗反射层之上的上部；以及在下部与上部之间的中间部，其中栅栏结构具有底切区，该底切区提供在中间部的两侧并且在栅栏结构的上部与抗反射层的顶表面之间。
[0008]根据本专利技术构思的一实施方式，一种制造图像传感器的方法包括：在包括多个像素区的半导体基板上形成抗反射层；在抗反射层上顺序地形成阻挡层和第一栅栏层；通过图案化抗反射层、阻挡层和第一栅栏层形成沟槽；形成第二栅栏层以覆盖第一栅栏层的顶表面和沟槽的内表面；在第二栅栏层上形成第三栅栏层，第三栅栏层包括沟槽上的气隙；以及通过图案化第三栅栏层、第二栅栏层、第一栅栏层和阻挡层形成栅栏结构。
附图说明
[0009]图1是示出根据本专利技术构思的一实施方式的图像传感器的框图。
[0010]图2A和图2B是示出根据本专利技术构思的一实施方式的图像传感器的单位像素的电路图。
[0011]图3是示出根据本专利技术构思的一实施方式的图像传感器的一部分的平面图。
[0012]图4是沿图3的线I
‑
I'截取的截面图，以示出根据本专利技术构思的一实施方式的图像传感器。
[0013]图5A是示出图4的部分“A”的放大截面图。
[0014]图5B是示出图5A的部分“B”的放大截面图。
[0015]图6A、图6B、图6C和图6D是放大截面图，其每个示出了根据本专利技术构思的一实施方式的图像传感器的一部分(例如，图4的部分A)。
[0016]图7A和图7B是截面图，其每个示出了根据本专利技术构思的一实施方式的图像传感器。
[0017]图8、图9、图10、图11和图12是沿图3的线I
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I'截取的截面图，以示出根据本专利技术构思的一实施方式的制造图像传感器的方法。
[0018]图13A、图13B、图13C、图13D和图13E是截面图，其对应于图4的部分“A”并且示出了根据本专利技术构思的一实施方式的形成图像传感器的栅栏结构的方法。
[0019]图14是示出根据本专利技术构思的一实施方式的包括半导体器件的图像传感器的示意平面图。
[0020]图15和图16是沿图14的线II
‑
II'截取的截面图，以示出根据本专利技术构思的一实施方式的图像传感器。
具体实施方式
[0021]现在将参照附图更充分地描述本专利技术构思的示例实施方式。
[0022]图1是示出根据本专利技术构思的一实施方式的图像传感器的框图。
[0023]参照图1，图像传感器可以包括有源像素传感器阵列1、行解码器2、行驱动器3、列解码器4、定时发生器5、相关双采样器(CDS)6、模数转换器(ADC)7、以及输入/输出(I/O)缓冲器8。
[0024]有源像素传感器阵列1可以包括二维排列以将光信号转换为电信号的多个单位像素。有源像素传感器阵列1可以由从行驱动器3传输的多个驱动信号(诸如像素选择信号、复
位信号和电荷传输信号)驱动。被转换的电信号可以提供给CDS 6。
[0025]行驱动器3可以被配置为基于行解码器2的解码结果将用于驱动多个单位像素的驱动信号提供给有源像素传感器阵列1。在单位像素排列成矩阵形状(例如，排列成行和列)的情况下，可以将驱动信号提供给相应的行。
[0026]定时发生器5可以被配置为向行解码器2和列解码器4提供定时信号和控制信号。
[0027]CDS 6可以被配置为接收在有源像素传感器阵列1中产生的电信号，并对接收到的电信号执行保持和采样操作。例如，CDS 6可以对特定噪声电平和电信号中的至少一个的信号电平执行双采样操作，并且可以输出与噪声电平和信号电平之间的差相对应的差电平。
[0028]ADC 7可以被配置为将对应于从CDS 6输出的差电平的模拟信号转换为数字信号，然后将被转换的数字信号输出到I/O缓冲器8。
[0029]I/O缓冲器8可以被配置为基于列解码器4的解码结果锁存数字信号并将被锁存的数字信号顺序地输出到图像信号处理单元。
[0030]图2A和图2B是示出根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，包括：包括多个像素区的半导体基板；在所述半导体基板上的抗反射层；提供在所述抗反射层上和在所述像素区中的滤色器；以及设置在所述滤色器的相邻滤色器之间的栅栏结构，其中所述栅栏结构包括：穿透所述抗反射层的下部；在所述抗反射层上的上部；以及在所述下部和所述上部之间的中间部，其中所述栅栏结构具有底切区，所述底切区提供在所述中间部的两侧并且在所述栅栏结构的所述上部与所述抗反射层的顶表面之间。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述栅栏结构具有气隙，所述气隙包括位于所述栅栏结构的所述下部中的下间隙区以及位于所述栅栏结构的所述上部中并且连接到所述下间隙区的上间隙区。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述栅栏结构的所述上部具有随着其距所述抗反射层的所述顶表面的距离增加而减小的宽度，以及所述栅栏结构的所述下部具有随着其靠近所述抗反射层的底表面而减小的宽度。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述底切区彼此不对称。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述栅栏结构的顶表面不平坦。6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述栅栏结构包括：第一栅栏图案，穿透所述抗反射层的一部分并限定下间隙区；第二栅栏图案，设置在所述第一栅栏图案上以限定连接到所述下间隙区的上间隙区；以及阻挡图案，设置在所述抗反射层的所述顶表面上和所述第一栅栏图案的相反侧表面中的至少一个上，其中所述阻挡图案的侧表面限定所述底切区中的至少一个。7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述底切区包括：第一底切区，形成在所述栅栏结构的第一侧以暴露所述阻挡图案的所述侧表面；以及第二底切区，形成在所述栅栏结构的第二侧以暴露所述第一栅栏图案的侧表面的一部分。8.根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述第一栅栏图案覆盖沟槽的内表面，所述沟槽穿透所述抗反射层的一部分。9.根据权利要求6所述的图像传感器，其中所述第一栅栏图案和所述第二栅栏图案包括硅氧化物，所述阻挡图案包括金属材料。10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述抗反射层包括顺序堆叠的第一绝缘层、第二绝缘层和第三绝缘层，以及所述栅栏结构的所述下部穿透所述第二绝缘层和所述第三绝缘层。11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中所述第二绝缘层比所述第一绝缘层和所
述第三绝缘层厚。12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中所述第一绝缘层和所述第三绝缘层包括金属氧化物，并且所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：田慜焕，朴灿镐，边炅来，李昌圭，张钟光，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：