图像传感器制造技术

一种图像传感器可包括：下衬底上的下器件；下衬底上的中间衬底上的中间器件；以及中间衬底上的上衬底上的上器件。下器件可包括逻辑晶体管。中间器件可包括至少一个晶体管。上器件可包括光电二极管和浮置扩散区。下衬底、中间衬底和上衬底可被堆叠。中间衬底可包括第一半导体层、氧化硅层和第二半导体层图案的堆叠件。绝缘图案填充由第一半导体层的一个或多个内表面至少部分地限定的开口。埋置绝缘图案填充延伸穿过第二半导体层图案的沟槽。填充延伸穿过第二半导体层图案的沟槽。填充延伸穿过第二半导体层图案的沟槽。

【技术实现步骤摘要】
图像传感器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年12月22日在韩国知识产权局(KIPO)提交的韩国专利申请No.10
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2021
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0184878的优先权，该韩国专利申请的内容以引用方式全文并入本文中。


[0003]一些示例实施例涉及图像传感器及其制造方法。更具体地，一些示例实施例涉及堆叠的图像传感器及其制造方法。

技术介绍

[0004]图像传感器可将光学图像转换为电信号。近来，根据计算机产业和通信产业的发展，对具有提高的性能的图像传感器的需求可在诸如数码相机、摄像机、个人通信系统(PCS)、游戏装置、安全摄像机和医用微型摄像机的各种领域中增大。
[0005]图像传感器可包括电荷耦合器件(CCD)和CMOS图像传感器。
[0006]CMOS图像传感器可具有简单驱动方法，并且CMOS图像传感器中的信号处理电路可集成在单个芯片中，使得产品可小型化。CMOS图像传感器可具有低功耗，使得CMOS图像传感器可用于电池容量有限的产品。同时，随着电子工业高度发展，图像传感器的大小可减小。因此，可执行各种研究，以满足对图像传感器的高集成度的需求。

技术实现思路

[0007]示例实施例提供了一种具有良好特性的图像传感器。
[0008]根据一些示例实施例，一种图像传感器可包括：下衬底上的下器件；下衬底上的中间衬底上的中间器件；中间衬底上的上衬底上的上器件。下器件可包括逻辑晶体管。中间器件可包括至少一个晶体管。上器件可包括光电二极管和浮置扩散区。下衬底、中间衬底和上衬底可被堆叠。中间衬底可包括第一半导体层、氧化硅层和第二半导体层图案的堆叠件。第一半导体层可包括至少部分地限定第一半导体层中的开口的一个或多个内表面，并且绝缘图案可填充开口。第二半导体层图案的至少一个侧壁表面可至少部分地限定延伸穿过第二半导体层图案的沟槽，并且埋置绝缘图案填充延伸穿过第二半导体层图案的沟槽。
[0009]根据一些示例实施例，一种图像传感器可包括：下衬底上的下器件；覆盖下器件的第一层间绝缘层；下衬底上的中间衬底的第一表面上的中间器件；覆盖中间器件的第二层间绝缘层；中间衬底上的上衬底上的上器件；和覆盖上器件的第三层间绝缘层。下器件可包括逻辑晶体管。中间器件可包括至少一个晶体管。上器件可包括光电二极管和浮置扩散区。第一层间绝缘层的表面和第二层间绝缘层的表面可彼此接合。中间衬底的与第一表面相对的第二表面和第三层间绝缘层的表面可彼此接合。中间衬底可包括第一半导体层、氧化硅层和第二半导体层图案的堆叠件。第二半导体层图案的至少一个侧壁表面可至少部分地限定延伸穿过第二半导体层图案的沟槽，并且埋置绝缘图案填充延伸穿过第二半导体层图案的沟槽。
[0010]根据一些示例实施例，图像传感器可包括：下衬底上的下器件；覆盖下器件的第一层间绝缘层；下衬底上的中间衬底的第一表面上的中间器件；覆盖中间器件的第二层间绝缘层；第二层间绝缘层中的第一接合焊盘图案；中间衬底上的上衬底上的上器件；覆盖上器件的第三层间绝缘层；和第三层间绝缘层中的第二接合焊盘图案。下器件可包括逻辑晶体管。中间器件可包括至少一个晶体管。第一接合焊盘图案的上表面可被第二层间绝缘层的第一表面暴露。上器件可包括光电二极管和浮置扩散区。第二接合焊盘图案的上表面可被第三层间绝缘层的第一表面暴露。第一层间绝缘层的表面和中间衬底的与第一表面相对的第二表面可彼此接合。第一接合焊盘图案和第二接合焊盘图案可彼此接合。中间衬底可包括第一半导体层、氧化硅层和第二半导体层图案的堆叠件。第二半导体层图案的至少一个侧壁表面可至少部分地限定延伸穿过第二半导体层图案的沟槽，并且埋置绝缘图案填充延伸穿过第二半导体层图案的沟槽。
[0011]在一些示例实施例中，埋置绝缘图案可在中间衬底的第二半导体层图案之间，使得第二半导体层图案可形成为具有小于1μm的厚度。因此，中间衬底的厚度可减小，使得图像传感器的特性可改进。
附图说明
[0012]将从下面结合附图的详细描述中更清楚地理解示例实施例。图1至图37表示本文所述的非限制性示例实施例。
[0013]图1是根据一些示例实施例的图像传感器的框图；
[0014]图2是示出根据一些示例实施例的像素阵列中包括的单元像素的示例的电路图；
[0015]图3是示出根据一些示例实施例的图像传感器的剖视图；
[0016]图4是示出根据一些示例实施例的形成在图像传感器中的中间衬底上的中间器件的一部分的平面图；
[0017]图5是示出根据一些示例实施例的形成在图像传感器中的中间衬底上的中间器件的一部分的剖视图；
[0018]图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14、图15、图16、图17、图18、图19、图20、图21和图22是示出根据一些示例实施例的制造图像传感器的方法的剖视图；
[0019]图23是示出根据一些示例实施例的图像传感器的剖视图；
[0020]图24是示出根据一些示例实施例的形成在图像传感器中的中间衬底上的中间器件的一部分的剖视图；以及
[0021]图25、图26、图27、图28、图29、图30、图31、图32、图33、图34、图35、图36和图37是示出根据一些示例实施例的制造图像传感器的方法的剖视图。
具体实施方式
[0022]下文中，将参照附图详细描述本专利技术构思的一些示例实施例。
[0023]应该理解，当诸如层、膜、区或衬底的元件被称作“位于”另一元件“上”时，其可直接位于该另一元件上，或者也可存在中间元件。相反，当一元件被称作“直接位于”另一元件“上”时，不存在中间元件。还应该理解，当一元件被称作“位于”另一元件“上”时，其可在该另一元件上方或下方，或邻近于(例如，水平地邻近于)该另一元件。
[0024]应该理解，可被称作相对于其它元件和/或其特性(例如，结构、表面、方向等)“垂直”、“平行”、“共面”等的元件和/或其特性(例如，结构、表面、方向等)可相对于其它元件和/或其特性“垂直”、“平行”、“共面”等，或者可相对于其它元件和/或其特性分别“基本垂直”、“基本平行”、“基本共面”。
[0025]相对于其它元件和/或其特性“基本垂直”的元件和/或其特性(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差的范围内相对于其它元件和/或其特性“垂直”，和/或相对于其它元件和/或其特性在大小和/或角度方面相对于“垂直”等具有等于或小于10％(例如，
±
10％的公差)的偏差。
[0026]相对于其它元件和/或其特性“基本平行”的元件和/或其特性(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差的范围内相对于其它元件和/或其特性“平行”，和/或相对于其它元件和/或其特性在大小和/或角度方面相对于“平行”等具有等于或小于10％(例如，
±
10％的公差)的偏差。
[0027]相对于其它元件和/或其特本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种图像传感器，包括：下衬底上的下器件，所述下器件包括逻辑晶体管；所述下衬底上的中间衬底上的中间器件，所述中间器件包括至少一个晶体管；以及所述中间衬底上的上衬底上的上器件，所述上器件包括光电二极管和浮置扩散区，其中，所述下衬底、所述中间衬底和所述上衬底被堆叠，其中，所述中间衬底包括第一半导体层、氧化硅层和第二半导体层图案的堆叠件，其中，所述第一半导体层包括至少部分地限定所述第一半导体层中的开口的一个或多个内表面，并且绝缘图案填充所述开口，并且其中，所述第二半导体层图案的至少一个侧壁表面至少部分地限定延伸穿过所述第二半导体层图案的沟槽，并且埋置绝缘图案填充延伸穿过所述第二半导体层图案的所述沟槽。2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述埋置绝缘图案包括氧化硅或者氮化硅。3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述埋置绝缘图案的位于所述沟槽的底部的第一表面接触所述氧化硅层。4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第二半导体层图案的表面和所述埋置绝缘图案的表面彼此共面。5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述晶体管的栅极位于所述第二半导体层图案的上表面上。6.根据权利要求5所述的图像传感器，还包括电连接至所述中间衬底上的所述晶体管的第一硅穿通件，其中，所述第一硅穿通件延伸穿过所述埋置绝缘图案、所述氧化硅层和所述开口中的所述绝缘图案，并且所述第一硅穿通件从所述中间衬底延伸至所述上衬底的所述浮置扩散区。7.根据权利要求5所述的图像传感器，其中，所述图像传感器包括像素阵列区和信号处理区，并且所述图像传感器包括延伸穿过所述上衬底和所述中间衬底的第二硅穿通件，所述第二硅穿通件位于所述信号处理区中。8.根据权利要求5所述的图像传感器，还包括从所述中间衬底延伸穿过所述埋置绝缘图案和所述氧化硅层的接触插塞，所述接触插塞接触所述第一半导体层的表面。9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述第二半导体层图案具有在0.3μm至1μm的范围内的厚度。10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述晶体管的栅极在所述第一半导体层的上表面上。11.根据权利要求10所述的图像传感器，还包括：第一层间绝缘层，其覆盖所述中间器件；所述第一层间绝缘层中的第一接合焊盘图案，所述第一接合焊盘图案的上表面被所述第一层间绝缘层的表面暴露；第二层间绝缘层，其覆盖所述上器件；以及所述第二层间绝缘层中的第二接合焊盘图案，所述第二接合焊盘图案的上表面被所述
第二层间绝缘层的表面暴露，其中，所述第一接合焊盘图案和所述第二接合焊盘图案彼此接合。12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述图像传感器包括像素阵列区和信号处理区，所述图像传感器包括延伸穿过所述中间衬底的第二硅穿通件，所述第二硅穿通件位于所述信号处理区中。13.一种图像传感器，包括：下衬底上的下器件，所述下器件包括逻辑晶体管；第一层间绝缘层，其覆盖所述下器件...

【专利技术属性】
技术研发人员：严昌镕，姜正淳，李汀镇，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：