CN109786410B - 图像感测装置 - Google Patents

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Abstract

提供了一种图像感测装置。所述图像感测装置包括：光电器件，设置在半导体基底内；以及分离结构和电极结构，设置在半导体基底内，并围绕光电器件。分离结构包括第一导电图案和位于第一导电图案与半导体基底之间的第一绝缘分隔件。电极结构中的相应的一个包括第二导电图案和位于第二导电图案与半导体基底之间的第二绝缘分隔件。第一导电图案和第二导电图案由相同的导电材料形成。

Description

图像感测装置
该申请要求于2017年11月13日在韩国知识产权局提交的第10-2017-0150547号韩国专利申请的优先权的权益，该韩国专利申请的公开内容通过引用全部包含于此。
技术领域
本公开涉及一种图像感测装置。更具体地，本公开涉及一种包括分离结构和电极结构的图像感测装置。
背景技术
用于捕获图像并将图像转换成电信号的图像传感器已经用于安装在汽车、安全装置和机器人中的相机，以及消费电子产品的相机模块中，诸如数码相机、用于移动电话的相机和便携式摄像机。这些图像传感器已经要求紧凑的尺寸和高分辨率。因此，已经进行了如何最好地满足对于紧凑尺寸和高分辨率的要求的研究。
发明内容
本公开的一方面提供了一种包括同时形成或可同时形成的分离结构和电极结构的图像感测装置。
根据本公开的一方面，图像感测装置包括半导体基底、分离结构和电极结构。分离结构设置在穿过半导体基底的开口内。电极结构设置在穿过半导体基底的孔内。分离结构包括第一导电图案和位于第一导电图案与半导体基底之间的第一绝缘分隔件。电极结构中的相应的一个包括第二导电图案和位于第二导电图案与半导体基底之间的第二绝缘分隔件。分离结构包括在第一方向上延伸的线部分以及在与第一方向垂直的第二方向上从线部分延伸的延伸部分。电极结构设置在延伸部分之间。
根据本公开的一方面，图像感测装置包括：光电器件，设置在半导体基底内；以及分离结构和电极结构，设置在半导体基底内，并围绕光电器件。分离结构包括第一导电图案和位于第一导电图案与半导体基底之间的第一绝缘分隔件。电极结构中的相应的一个包括第二导电图案和位于第二导电图案与半导体基底之间的第二绝缘分隔件。第一导电图案和第二导电图案包括相同的导电材料。
根据本公开的一方面，图像感测装置包括半导体基底、光电器件、前侧结构、背侧结构以及分离结构和电极结构。半导体基底具有彼此相对的第一表面和第二表面。光电器件设置在半导体基底内。前侧结构设置在半导体基底的第一表面上。背侧结构设置在半导体基底的第二表面上。分离结构和电极结构设置在半导体基底内，并围绕光电器件。分离结构包括第一导电图案和位于第一导电图案与半导体基底之间的第一绝缘分隔件。电极结构中的相应的一个包括第二导电图案和位于第二导电图案与半导体基底之间的第二绝缘分隔件。第一导电图案和第二导电图案由相同的导电材料形成。背侧结构包括：滤色器，与光电器件叠置；第一电极，设置在滤色器上；有机光电层，设置在第一电极上；第二电极，设置在有机光电层上；以及背侧接触插塞，将第一电极电连接到第二导电图案。
附图说明
当结合附图时，通过以下的详细描述，将更加清楚地理解本公开的以上和其它方面、特征和优点，在附图中：
图1是示出了根据示例实施例的图像感测装置的框图；
图2是示出了根据示例实施例的图像感测装置的示意性布局的视图；
图3A和图3B是根据示例实施例的图像感测装置的平面图；
图4示出了根据示例实施例的图像感测装置的示例的剖视图；
图5示出了图4的区域“A1”和“A2”的局部放大剖视图；
图6示出了图4的区域“A1”和“A2”的修改示例的局部放大剖视图；
图7示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的剖视图；
图8示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的剖视图；
图9示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的剖视图；
图10是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的平面图；
图11是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的平面图；
图12是示出了图3A的一部分的平面图；
图13是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的平面图；
图14是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的平面图；
图15是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的平面图；
图16是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的剖视图；
图17是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的剖视图；以及
图18、图19、图20A、图20B、图21、图22、图23和图24是示出了根据示例实施例的形成图像感测装置的方法的示例进展的剖视图。
具体实施方式
将参照图1描述根据本公开的示例实施例的图像感测装置的示例。图1是示出了根据示例实施例的图像感测装置的框图。
参照图1，图像感测装置1000包括控制寄存器块1110、时序生成器1120、斜坡信号生成器1130、缓冲器单元1140、APS阵列1150(有源像素传感器阵列)、行驱动器1160、相关双采样器1170、比较器1180和ADC 1190(模数转换器)。
控制寄存器块1110可以控制图像感测装置1000的整体操作。例如，控制寄存器块1110可以将操作信号传输到时序生成器1120、斜坡信号生成器1130和缓冲器单元1140。
时序生成器1120可以产生用于图像感测装置1000的各种组件的操作时序参考信号。
由时序生成器1120产生的操作时序参考信号可以传输到行驱动器1160、相关双采样器1170、比较器1180和/或ADC 1190。
斜坡信号生成器1130可以产生并传输用于相关双采样器1170和/或比较器1180的斜坡信号。
缓冲器单元1140可以包括锁存部。缓冲器单元1140可以临时存储将要传输到外部源的图像信号，并可以将图像数据传输到外部装置。
APS阵列1150可以感测外部图像。APS阵列1150可以包括多个有源像素。行驱动器1160可以选择性地激活APS阵列1150的有源像素的行。
相关双采样器1170可以对由APS阵列1150产生的模拟信号进行采样并输出由APS阵列1150产生的模拟信号。
比较器1180可以将从相关双采样器1170传输的数据与根据其模拟参考电压作为反馈而反馈回的斜坡信号的斜率等进行比较，以产生各种参考信号。
ADC 1190可以将模拟图像数据转换成数字图像数据。
图2是示出了根据示例实施例的图像感测装置的示意性布局的视图。
参照图2，根据示例实施例的图像感测装置1000包括图像传感器的像素阵列区域SA和设置在像素阵列区域SA周围的***区域PA。
像素阵列区域SA可以是包括以上参照图1描述的APS阵列1150的区域。像素阵列区域SA包括以矩阵布置的多个像素区域PX。各像素区域PX可以包括诸如光电二极管的光电器件和晶体管。
***区域PA包括垫区域(pad region，或焊盘区域)PAD。垫区域PAD可以被构造为将电信号传输到外部装置等，或者从外部装置等接收电信号。
在示例实施例中，垫区域PAD可以用来将从外部源供应的诸如电源电压或接地电压的驱动电力传输到图像感测装置1000的电路。
根据示例实施例的图像感测装置1000可以包括被形成为包括图像传感器芯片的单个芯片的单个封装件以及/或者具有堆叠芯片结构的封装件，所述堆叠芯片结构包括具有逻辑芯片和/或存储器芯片以及图像传感器芯片的多个芯片。在修改示例中，根据示例实施例的图像感测装置1000也可以通过将形成为图像传感器芯片的图像传感器封装件与包括逻辑芯片和/或存储器芯片的逻辑/存储器封装件结合来制造。
将参照图3A描述根据示例实施例的图像感测装置的示例。图3A是示出了根据示例实施例的图2的图像感测装置1000的像素阵列区域SA的一部分的平面图。
参照图3A，根据示例实施例的图像感测装置1000包括分离结构42和电极结构46。
分离结构42可以诸如通过完全地或部分地围绕另一元件而将图像感测装置1000的所述另一元件与其它元件分开。作为示例，分离结构可以与电极结构46一起围绕如以下针对实施例所描述的光电器件SPD。
分离结构42包括第一导电图案38a和设置在第一导电图案38a的一个或更多个侧表面上的第一绝缘分隔件36a。电极结构46中的每个包括第二导电图案38b和设置在第二导电图案38b的侧表面上的第二绝缘分隔件36b。
分离结构42包括在第一方向X上延伸的线部分42a以及在与第一方向X垂直的第二方向Y上从线部分42a延伸的延伸部分42b。线部分42a在第一方向X上横跨多个电极结构46是不间断的，而延伸部分42b在第二方向Y上被电极结构46分开。
电极结构46可以设置在延伸部分42b之间。在示例实施例中，电极结构46可以在分离结构42的延伸部分42b之间在第一方向X上偏移。即，电极结构46可以在延伸部分42b之间不完全居中，而是可以如图3A中所示偏移和偏离中心。
在示例实施例中，电极结构46中的每个在第一方向X或第二方向Y上的宽度可以相同或基本相同，诸如在彼此的10％内。另外，电极结构46中的每个在第一方向X或第二方向Y上的宽度(见下文)可以小于线部分42a中的每个在第一方向X上的长度Lx，并且可以大于线部分42a中的每个在第二方向Y上的宽度W1y。电极结构46中的每个的宽度可以是在第一方向X上的宽度W2x或者在第二方向Y上的宽度W2y。
在示例实施例中，电极结构46中的每个在第一方向X上的宽度W2x或者电极结构46中的每个在第二方向Y上的宽度W2y可以大于延伸部分42b中的每个在第一方向X上的宽度W1x。即，电极结构46可以具有比延伸部分42b的宽度大的宽度。
在示例实施例中，延伸部分42b与电极结构46之间在第二方向Y上的距离可以小于延伸部分42b在第一方向X上的宽度W1x。
在示例实施例中，延伸部分42b与电极结构46之间的距离可以小于线部分42a在第二方向Y上的宽度W1y。
在示例实施例中，延伸部分42b包括延伸不同长度的第一延伸部分42b_1和第二延伸部分42b_2。
在示例实施例中，第一延伸部分42b_1在第二方向Y上的长度L1y可以大于第二延伸部分42b_2在第二方向Y上的长度L2y。
在示例实施例中，电极结构46中的每个在第二方向Y上的宽度W2y可以小于第一延伸部分42b_1在第二方向Y上的长度L1y。
在示例实施例中，电极结构46中的每个在第二方向Y上的宽度W2y可以大于第二延伸部分42b_2在第二方向Y上的长度L2y。
在示例实施例中，线部分42a包括彼此平行且彼此相邻的第一线部分42a_1和第二线部分42a_2。
在示例实施例中，第一延伸部分42b_1可以从第一线部分42a_1延伸，第二延伸部分42b_2可以从第二线部分42a_2延伸。
在示例实施例中，在第一线部分42a_1与第二线部分42a_2之间，电极结构46可以被设置为相比于第一线部分42a_1更靠近第二线部分42a_2。
将参照图3A、图3B、图4和图5描述根据示例实施例的图像感测装置的示例。图3A是示出了根据示例实施例的图像感测装置的示例的平面图。图3B是将一些构成元件进一步添加到图3A中示出的平面图中的平面图。图4示出了沿图3A和图3B的线I-I'和线II-II'截取的剖视图。图5示出了图4的区域“A1”和“A2”的局部放大剖视图。
参照图3A、图3B、图4和图5，半导体基底5具有在半导体基底5的相对侧和相对末端上彼此相对的第一表面5a和第二表面5b。半导体基底5可以是由诸如硅的半导体材料形成的半导体基底。
在说明书中，术语“第一表面”可以用术语“前侧”代替，术语“第二表面”可以用术语“后侧”代替。
光电器件SPD可以设置在半导体基底5内。光电器件SPD可以是光电二极管或形成在半导体基底内的包括硅等的硅光电转换器件。光电器件SPD可以用来将入射到光电器件SPD的光转换成电信号。
在说明书中，术语“光电器件”可以用术语“光电二极管”或“硅光电转换器件”代替。
浅沟槽隔离区域10可以设置在半导体基底5的第一表面5a上。浅沟槽隔离区域10可以由诸如氧化硅和/或氮化硅的绝缘材料形成。
存储节点区域15可以设置在半导体基底5的由浅沟槽隔离区域10限定的部分内。存储节点区域15可以具有与半导体基底5不同的导电类型。例如，半导体基底5可以具有p型导电性，存储节点区域15可以具有n型导电性。
如以上参照图3A所描述的，分离结构42和电极结构46可以设置在半导体基底5内。因此，分离结构42的第一导电图案38a和第一绝缘分隔件36a以及电极结构46的第二导电图案38b和第二绝缘分隔件36b可以设置在半导体基底5内。分离结构42和电极结构46可以围绕光电器件SPD。
在示例实施例中，以上参照图3A描述的第一方向X和第二方向Y可以是与半导体基底5的第一表面5a和第二表面5b平行的方向。即，第一表面5a和第二表面5b可以在均由第一方向X和第二方向Y限定或可由第一方向X和第二方向Y限定的平行平面上。图3A和图3B中示出的第三方向Z可以是与半导体基底5的第一表面5a和第二表面5b垂直的方向。
分离结构42可以设置在穿过半导体基底5的开口25a内。电极结构46可以设置在穿过半导体基底5的孔25b内。
开口25a或孔25b或者开口25a和孔25b两者可以穿过浅沟槽隔离区域10。因此，电极结构46或分离结构42或者电极结构46和分离结构42两者可以穿过浅沟槽隔离区域10。
第一绝缘分隔件36a可以设置在第一导电图案38a与半导体基底5之间。第二绝缘分隔件36b可以设置在第二导电图案38b与半导体基底5之间。
第一绝缘分隔件36a和第二绝缘分隔件36b可以由相同的绝缘材料形成。第一绝缘分隔件36a和第二绝缘分隔件36b可以由氧化硅形成。
第一导电图案38a和第二导电图案38b可以由相同的导电材料形成。例如，第一导电图案38a和第二导电图案38b可以具有相同的导电类型，并可以由具有相同的杂质浓度的掺杂多晶硅形成。例如，第一导电图案38a和第二导电图案38b可以由具有p型或n型导电性的掺杂多晶硅形成。
在示例实施例中，由于可由包括晶粒G(见图5)和晶粒G之间的晶界GB(见图5)的掺杂多晶硅形成的第一导电图案38a和第二导电图案38b可以在同一工艺中形成，因此第一导电图案38a和第二导电图案38b可以包括具有相同尺寸的晶粒G。
杂质区域33可以被形成为从开口25a和孔25b的侧壁延伸到半导体基底5中。杂质区域33可以降低图像感测装置1000的暗电平(dark level)，以提高图像感测装置1000的性能。
在示例实施例中，杂质区域33可以具有与光电器件SPD的具有n型导电性的部分不同的导电类型，例如，p型导电性。例如，杂质区域33可以包含诸如硼(B)的p型杂质。
在示例实施例中，杂质区域33的掺杂分布可以与同杂质区域33相邻的半导体基底5的掺杂分布不同。例如，半导体基底5的与杂质区域33相邻的至少一部分可以是具有p型导电性的区域。杂质区域33可以具有比半导体基底5的与杂质区域33相邻的区域的杂质浓度高的杂质浓度。杂质区域33可以通过杂质浓度或掺杂分布与半导体基底5区分开。
在示例实施例中，杂质区域33的通过将杂质从孔25b的侧壁扩散到半导体基底5中形成的部分的掺杂分布以及杂质区域33的通过将杂质从开口25a的侧壁扩散到半导体基底5中形成的部分的掺杂分布可以基本上相同。例如，第一掺杂深度可以是杂质区域33的通过在与孔25b的侧壁垂直的方向上将杂质从孔25b的侧壁扩散到半导体基底5中形成的部分的掺杂深度。第二掺杂深度可以是杂质区域33的通过在与开口25a的侧壁垂直的方向上将杂质从开口25a的侧壁扩散到半导体基底5中形成的部分的掺杂深度。第一掺杂深度和第二掺杂深度可以基本上相同。
前侧结构50可以设置在半导体基底5的第一表面5a上。
前侧结构50可以包括图像感测装置1000的操作所需要的电路。前侧结构50可以在前侧结构50的面对半导体基底5的区域中包括栅极布线52，栅极布线52可以构成电路的栅电极。前侧结构50包括连接布线56和前侧接触插塞54。前侧接触插塞54可以将连接布线56电连接到第二导电图案38b，并可以将连接布线56电连接到存储节点区域15。因此，前侧接触插塞54和连接布线56可以将电极结构46的第二导电图案38b电连接到存储节点区域15。前侧结构50可以设置在半导体基底5的第一表面5a上，并包括图像感测装置1000的电路所需的前布线58。前侧结构50可以形成在半导体基底5的第一表面5a上，并包括覆盖栅极布线52、连接布线56和前侧接触插塞54的前绝缘材料60。前侧结构50包括设置在前绝缘材料60上的支撑层62。支撑层62可以用来确保半导体基底5的强度。支撑层62可以由氧化硅、氮化硅和/或半导体材料形成。
背侧结构65可以设置在半导体基底5的第二表面5b上。
背侧结构65包括设置在半导体基底5的第二表面5b上的抗反射层67、设置在抗反射层67上的第一绝缘层70以及嵌入第一绝缘层70中的滤色器73。滤色器73可以与光电器件SPD叠置。
抗反射层67可以防止从外部源朝向光电器件SPD引导的光的反射(例如，光从半导体基底5的第二表面5b的反射)，以提高引导到光电器件SPD中的光的透射率。
在示例实施例中，滤色器73可以包括红色滤色器和蓝色滤色器。例如，滤色器73可以包括红色滤色器和蓝色滤色器，红色滤色器能够使具有红色波长的光通过，使得红色波长可以到达光电器件SPD，蓝色滤色器能够使具有蓝色波长的光通过，使得蓝色波长可以到达光电器件SPD。
背侧结构65包括设置在第一绝缘层70上的第一电极82、围绕第一电极82的侧表面的第二绝缘层79以及将第一电极82电连接到第二导电图案38b的背侧接触插塞76。第一电极82包括与滤色器73叠置的部分。
第一电极82可以是透明电极。例如，第一电极82可以由透明导电材料形成，诸如ITO、IZO、ZnO、SnO2、锑掺杂的氧化锡(ATO)、铝掺杂的氧化锌(AZO)、镓掺杂的氧化锌(GZO)、TiO2或氟掺杂的氧化锡(FTO)。
背侧结构65包括设置在第一电极82上的光电层85、设置在光电层85上的第二电极88、设置在第二电极88上的绝缘覆盖层91以及设置在绝缘覆盖层91上的微透镜94。
在示例实施例中，光电层85可以是有机光电层。例如，光电层85可以是由仅对特定波长的光进行光电转换的有机材料形成的有机光电层。例如，光电层85可以包括具有空穴作为主要载流子的p型层以及具有电子作为主要载流子的n型层。光电层85可以响应于特定波段的光而产生电荷，作为示例，可以响应于绿色光而产生电荷。在此情况下，具有除绿色之外的其它颜色(例如，蓝色和红色)的光可以通过滤色器73被传输到光电器件SPD。
第二电极88可以被形成为透明电极。例如，第二电极88可以由透明导电材料形成，诸如ITO、IZO、ZnO、SnO2、ATO、AZO、GZO、TiO2或FTO。
在示例实施例中，光电层85以及第一电极82和第二电极88可以形成有机光电器件或有机光电转换器件。响应于绿色光由光电层85产生的电荷可以通过第一电极82、背侧接触插塞76、电极结构46内的第二导电图案38b、前侧接触插塞54和连接布线56积累在存储节点区域15中。
在说明书中，术语“光电器件SPD”可以被术语“第一光电器件”或“硅光电转换器件”代替，可包括光电层85以及第一电极82和第二电极88的光电器件可以被术语“第二光电器件”、“有机光电器件”或“有机光电转换器件”代替。
微透镜94可以与滤色器73叠置。微透镜94可以使入射到除了光电器件SPD之外的区域的光的路径重定向，以将所述光聚集在光电器件SPD上。
本公开的示例实施例不限于以上参照图3A、图3B、图4和图5描述的示例实施例，并且可以进行各种修改。参照图6至图11，在下文中将描述本公开的示例实施例的各种修改示例。
在示例实施例中，如图5中所示，第一绝缘分隔件36a和第二绝缘分隔件36b可以具有相同的厚度。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，如图6中所示，第一绝缘分隔件36a和第二绝缘分隔件36b可以具有不同的厚度。例如，如图6中所示，第一绝缘分隔件36a的厚度D1可以小于第二绝缘分隔件36b的厚度D2。图6示出了图4的区域“A1”和“A2”的修改示例的局部放大剖视图。
在示例实施例中，栅极布线52可以与半导体基底5的第一表面5a平行。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，如图7中所示，栅极布线52'的至少一部分可以被修改为从半导体基底5的第一表面5a延伸到半导体基底5中。图7示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的剖视图。
在示例实施例中，第一导电图案38a和第二导电图案38b可以不穿过浅沟槽隔离区域10。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，如图8中所示，图4的第一绝缘盖图案40a和第二绝缘盖图案40b可以被去除，并且第一导电图案38a和第二导电图案38b可以穿过半导体基底5，并且也可以穿过浅沟槽隔离区域10。图8示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的剖视图。
在示例实施例中，半导体基底5的设置在分离结构42的延伸部分42b与电极结构46之间的部分可以被形成为杂质区域33。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，如图9中所示，半导体基底5的设置在分离结构42的延伸部分42b与电极结构46之间的部分可以不形成为杂质区域33。例如，如图9中所示，在设置在分离结构42的延伸部分42b与电极结构46之间的杂质区域33中，杂质区域33的第一部分可以形成在半导体基底5的与延伸部分42b相邻的部分内，杂质区域33的第二部分可以形成在半导体基底5的与电极结构46相邻的部分内。第一部分和第二部分可以彼此分隔开。图9示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的剖视图。
在示例实施例中，在分离结构42的第一线部分42a_1与第二线部分42a_2之间，电极结构46可以被设置为相比于第一线部分42a_1更靠近第二线部分42a_2。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，如图10或图11中所示，在第一线部分42a_1与第二线部分42a_2之间，电极结构46中的一部分(即，而不是全部电极结构46)可以被设置为相比于第一线部分42a_1更靠近第二线部分42a_2。电极结构46中的剩余部分可以被设置为相比于第二线部分42a_2更靠近第一线部分42a_1。图10和图11是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的平面图。
在示例实施例中，如以上参照图3A所描述的，在分离结构42的具有不同的长度的第一延伸部分42b_1和第二延伸部分42b_2中，具有比第二延伸部分42b_2的长度相对大的长度的第一延伸部分42b_1可以从第一线部分42a_1延伸，具有比第一延伸部分42b_1的长度相对短的长度的第二延伸部分42b_2可以从第二线部分42a_2延伸。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，第一延伸部分42b_1和第二延伸部分42b_2可以从第一线部分42a_1延伸，并可以从第二线部分42a_2延伸。例如，第一延伸部分42b_1和第二延伸部分42b_2可以在第二方向Y的正方向和负方向上从第一线部分42a_1和第二线部分42a_2中的一个延伸。
图12是示出了图3A的一部分的平面图。参照图3A和图12，电极结构46中的一个可以设置在分离结构42的延伸部分42b之间。将参照图13和图14描述如以上所述的电极结构46的修改示例。
在示例实施例中，电极结构46在第一方向X上的宽度W2x可以与其在第二方向Y上的宽度W2y相同。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，如图13中所示，电极结构46在第一方向X上的宽度W2x'可以大于其在第二方向Y上的宽度W2y。
在示例实施例中，电极结构46在第一方向X上的宽度W2x或者其在第二方向Y上的宽度W2y可以大于延伸部分42b中的每个在第一方向X上的宽度W1x。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，如图14中所示，电极结构46在第一方向X上的宽度W2x"和/或其在第二方向Y上的宽度W2y'可以与延伸部分42b中的每个在第一方向X上的宽度W1x相同。
以上提及的分离结构42可以设置在像素阵列区域SA内，并可以被前侧结构50和背侧结构65覆盖。设置在分离结构42内的第一导电图案38a可以被电浮置或电隔离。例如，第一导电图案38a的侧表面可以被第一绝缘分隔件36a围绕。第一导电图案38a的接触背侧结构65的表面可以被具有绝缘性质的抗反射层67覆盖。第一导电图案38a的接触前侧结构50的表面可以被前绝缘材料60覆盖。因此，第一导电图案38a可以被绝缘材料完全覆盖。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，可以向第一导电图案38a施加电压，以防止彼此相邻的像素(例如，图2的像素区域PX)内的光电器件SPD之间的干扰或影响。将参照图15和图16描述如上所述的示例。图15是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的平面图。图16是示出了根据示例实施例的图像感测装置的修改示例的剖视图。将参照以上所述的构成元件来描述修改示例。
参照图3A、图3B、图4、图5、图15和图16，分离结构42可以包括从图2的像素阵列区域SA延伸到***区域PA的垫区域42e。背侧结构65包括电连接到第一导电图案38a的位于分离结构42的垫区域42e中的部分的导电插塞43。然而，本公开的示例实施例不限于此。如图17中所示，背侧结构65可以不包括电连接到第一导电图案38a的导电插塞，前侧结构50包括电连接到第一导电图案38a的导电插塞43'。如以上参照图15至图17所述，分离结构42的第一导电图案38a可以与前侧结构50和背侧结构65中的一个绝缘。
如上所述，分离结构42的第一导电图案38a可以与前侧结构50或背侧结构65或者前侧结构50和背侧结构65两者绝缘。例如，第一导电图案38a可以与前侧结构50和背侧结构65中的至少一个绝缘。
将参照图18、图19、图20A、图20B、图21、图22、图23和图24描述根据示例实施例的形成图像感测装置的方法的示例进展。
图18、图19、图20A、图20B、图21、图22、图23和图24是示出了沿图3A和图3B的线I-I'和线II-II'截取的区域的剖视图。
参照图3A、图3B和图18，可以设置半导体基底5。半导体基底5可以由诸如硅的半导体材料形成。
在示例实施例中，可以在半导体基底5内形成光电器件SPD。光电器件SPD可以被设置为彼此分隔开的多个光电器件SPD。光电器件SPD可以是可通过使杂质穿过半导体基底5的第一表面5a注入到半导体基底5中的离子注入工艺形成的光电二极管。例如，光电器件SPD可以是具有p型导电性的区域和具有n型导电性的区域可在半导体基底5内形成p-n结的光电二极管。
在示例实施例中，可以在半导体基底5的第一表面5a上形成浅沟槽隔离区域10。浅沟槽隔离区域10可以被绝缘材料填充。
在示例实施例中，可以在半导体基底5的由浅沟槽隔离区域10限定的区域中形成存储节点区域15。存储节点区域15可以通过离子注入工艺形成，并可以具有n型导电性。
可以在半导体基底5的第一表面5a上形成掩模图案20。
通过使用掩模图案20作为蚀刻掩模，可以蚀刻半导体基底5以形成开口25a(诸如沟槽)和孔25b。
开口25a(诸如沟槽)和孔25b可以延伸到半导体基底5中，同时穿过浅沟槽隔离区域10。
参照图3A、图3B和图19，可以通过使半导体基底5的第一表面5a的被开口25a(诸如沟槽)和孔25b暴露的部分热氧化来形成氧化层30。因此，可以防止在形成开口25a(诸如沟槽)和孔25b时会发生的对半导体基底5的第一表面5a的损坏。
通过等离子掺杂工艺，可以在半导体基底5的被开口25a(诸如沟槽)和孔25b暴露的部分中的每个内形成杂质区域33。
可以通过使例如B(硼)的杂质从开口25a(诸如沟槽)和孔25b的侧壁和底部扩散到半导体基底5中来形成杂质区域33。
参照图3A、图3B和图20A，在示例实施例中，在去除图19的氧化层30之后，可以形成分隔件层36以覆盖掩模图案20，同时覆盖开口25a(诸如沟槽)和孔25b的侧壁和底部。
在修改示例中，在不去除图19的氧化层30的情况下，可以形成分隔件层36以覆盖掩模图案20，同时覆盖开口25a(诸如沟槽)和孔25b的侧壁和底部。
分隔件层36可以由包括氧化硅的绝缘材料形成。可选择地，分隔件层36也可以由包括氧化硅和氮化硅的绝缘材料形成。
在示例实施例中，可以在开口25a(诸如沟槽)和孔25b的侧壁上形成分隔件层36，以具有基本上均匀的厚度。然而，本公开的示例实施例不限于此。例如，分隔件层36的形成在开口25a(诸如沟槽)的侧壁上的部分可以比分隔件层36的形成在孔25b的侧壁上的部分薄。例如，如图20B中所示，可以通过形成覆盖孔25b而不覆盖开口25a(诸如沟槽)的光致抗蚀剂图案38来蚀刻分隔件层36的一部分，然后使用光致抗蚀剂图案38作为蚀刻掩模执行各向同性蚀刻工艺。随后，可以去除光致抗蚀剂图案38。
在下文中，将使用具有以上参照图20A描述的具备基本上均匀的厚度的分隔件层36的基底来描述半导体制造工艺。然而，随后将描述的半导体制造工艺可以以与用于具有具备基本上均匀的厚度的分隔件层36的基底的半导体制造工艺相同的方式用于以上参照图20B描述的具有形成在开口25a(诸如沟槽)和孔25b的侧壁上的具备不同的厚度的分隔件层36的基底。
参照图3A、图3B和图21，在示例实施例中，可以形成第一导电图案38a以填充开口25a(诸如沟槽)的一部分，可以通过形成填充开口25a(诸如沟槽)和孔25b并覆盖分隔件层36的导电层并蚀刻导电层的一部分来形成第二导电图案38b以填充孔25b中的每个的一部分。
第一导电图案38a和第二导电图案38b可以由相同的材料形成。例如，第一导电图案38a和第二导电图案38b可以由具有相同的导电类型的相同的掺杂多晶硅材料形成。例如，第一导电图案38a和第二导电图案38b可以由n-型掺杂多晶硅材料或p-型掺杂多晶硅材料形成。
参照图3A、图3B和图22，可以通过在具有第一导电图案38a和第二导电图案38b的半导体基底5上形成绝缘材料、使绝缘材料平坦化并去除图21的掩模图案20来暴露半导体基底5的第一表面5a。因此，平坦化的绝缘材料可以形成为第一绝缘盖图案40a和第二绝缘盖图案40b，第一绝缘盖图案40a设置在第一导电图案38a上以填充开口25a(诸如沟槽)的剩余部分，第二绝缘盖图案40b设置在第二导电图案38b上以填充孔25b的剩余部分。第一绝缘盖图案40a和第二绝缘盖图案40b可以由诸如氧化硅和/或氮化硅的绝缘材料形成。
图21的分隔件层36的在开口25a(诸如沟槽)中剩余的部分可以被称作第一绝缘分隔件36a，分隔件层36的在孔25b中剩余的部分可以被称作第二绝缘分隔件36b。
形成在开口25a(诸如沟槽)内的第一绝缘分隔件36a、第一导电图案38a和第一绝缘盖图案40a可以构成分离结构42。
形成在孔25b中的每个内的第二绝缘分隔件36b、第二导电图案38b和第二绝缘盖图案40b可以构成电极结构46。
参照图3A、图3B和图23，可以在半导体基底5的第一表面5a上形成前侧结构50。可以通过诸如光刻工艺或沉积工艺的半导体制造工艺来形成前侧结构50。前侧结构50包括栅极布线52、连接布线56、前侧接触插塞54、前布线58、前绝缘材料60和支撑层62。
参照图3A、图3B和图24，可以通过减小半导体基底5的厚度的研磨工艺或背面研磨工艺来暴露分离结构42的第一导电图案38a和电极结构46的第二导电图案38b。可以去除开口25a(诸如沟槽)的底部，同时减小半导体基底5的厚度，并且开口25a(诸如沟槽)可以被形成为穿过半导体基底5的开口。因此，出于描述的目的，术语“开口25a”可以被术语“沟槽”代替。
半导体基底5的可暴露第一导电图案38a和第二导电图案38b并且同时减小半导体基底5的厚度的表面可以被限定为第二表面5b。半导体基底5的第二表面5b可以与第一表面5a相对。
参照图3A、图3B和图4，可以在半导体基底5的第二表面5b上形成背侧结构65。可以通过诸如光刻工艺或沉积工艺的半导体制造工艺来形成背侧结构65。背侧结构65包括如以上参照图3A、图3B、图4和图5描述的抗反射层67、第一绝缘层70、滤色器73、第二绝缘层79、第一电极82、光电层85、第二电极88、绝缘覆盖层91和微透镜94。
如上所述，由于可以提供可同时形成的分离结构42和电极结构46，因此可以提高图像感测装置1000的生产率。由于如上所述的同时形成的分离结构42和电极结构46可以通过包括第一导电图案38a和第二导电图案38b而显著地减少设置在相邻像素内的光电器件SPD之间的干扰或影响，因此可以提高图像感测装置1000的性能。
如上所阐述的，根据本公开的示例实施例，图像感测装置包括可同时形成的分离结构和电极结构。通过同时形成分离结构和电极结构，可以提高图像感测装置的生产率。由于如上所述的同时形成的分离结构和电极结构可以通过包括导电材料而显著地减少设置在相邻像素内的光电器件之间的干扰或影响，因此可以提高图像感测装置的性能。
尽管以上已经示出并描述了示例性实施例，但是对于本领域技术人员来说将明显的是，在不脱离如所附权利要求限定的本公开的范围的情况下，可以做出修改和变化。

Claims (20)

1.一种图像感测装置，所述图像感测装置包括：
半导体基底；
光电器件，设置在所述半导体基底内；
分离结构，设置在穿过所述半导体基底的开口内；以及
电极结构，设置在穿过所述半导体基底的孔内，
其中，所述分离结构包括第一导电图案和位于所述第一导电图案与所述半导体基底之间的第一绝缘分隔件，
其中，所述电极结构中的相应的一个电极结构包括第二导电图案和位于所述第二导电图案与所述半导体基底之间的第二绝缘分隔件，
其中，所述分离结构还包括线部分和延伸部分，所述线部分在第一方向上延伸，所述延伸部分在与所述第一方向垂直的第二方向上从所述线部分延伸，
其中，所述电极结构设置在所述延伸部分之间并且与所述延伸部分间隔开，并且
其中，所述光电器件被所述分离结构和所述电极结构围绕。
2.根据权利要求1所述的图像感测装置，
其中，所述第一导电图案和所述第二导电图案由相同的导电材料形成。
3.根据权利要求1所述的图像感测装置，
其中，所述第一导电图案和所述第二导电图案具有相同的导电类型，并且由具有相同的杂质浓度的掺杂多晶硅形成。
4.根据权利要求1所述的图像感测装置，所述图像感测装置还包括：
杂质区域，从所述开口和所述孔的侧壁延伸到所述半导体基底中。
5.根据权利要求1所述的图像感测装置，所述图像感测装置还包括：
前侧结构，设置在所述半导体基底的第一表面上；以及
背侧结构，设置在所述半导体基底的第二表面上，其中，所述第一表面和所述第二表面彼此相对。
6.根据权利要求5所述的图像感测装置，其中，所述背侧结构包括：
滤色器，设置在所述半导体基底的所述第二表面上，并与所述光电器件叠置；
第一电极，设置在所述滤色器上；
背侧接触插塞，将所述第一电极电连接到所述第二导电图案；
第二电极，设置在所述第一电极上；
有机光电层，设置在所述第一电极与所述第二电极之间；以及
微透镜，设置在所述第二电极上，
其中，所述前侧结构包括电连接到所述第二导电图案的前侧接触插塞。
7.根据权利要求1所述的图像感测装置，
其中，所述电极结构中的相应的一个电极结构的宽度小于所述线部分中的相应的一个线部分在所述第一方向上的长度，并且大于所述线部分中的所述相应的一个线部分在所述第二方向上的宽度，并且
其中，所述电极结构中的相应的一个电极结构的所述宽度是在所述第一方向或所述第二方向上的宽度。
8.根据权利要求1所述的图像感测装置，
其中，所述电极结构中的所述相应的一个电极结构的宽度大于所述延伸部分中的相应的一个延伸部分在所述第一方向上的宽度。
9.根据权利要求1所述的图像感测装置，
其中，所述延伸部分包括延伸不同长度的第一延伸部分和第二延伸部分。
10.根据权利要求9所述的图像感测装置，
其中，所述第一延伸部分在所述第二方向上的长度大于所述第二延伸部分在所述第二方向上的长度，所述电极结构中的所述相应的一个电极结构在所述第二方向上的宽度小于所述第一延伸部分在所述第二方向上的长度。
11.根据权利要求1所述的图像感测装置，
其中，所述延伸部分与所述电极结构之间的距离小于所述线部分在所述第二方向上的宽度。
12.根据权利要求1所述的图像感测装置，
其中，所述线部分包括彼此平行且相邻的第一线部分和第二线部分，并且在所述第一线部分与所述第二线部分之间，所述电极结构被设置为相比于所述第一线部分更靠近所述第二线部分。
13.根据权利要求1所述的图像感测装置，
其中，所述线部分包括彼此平行且相邻的第一线部分和第二线部分，并且在所述第一线部分与所述第二线部分之间，所述电极结构包括被设置为相比于所述第二线部分更靠近所述第一线部分的电极结构以及被设置为相比于所述第一线部分更靠近所述第二线部分的电极结构。
14.根据权利要求1所述的图像感测装置，
其中，所述第一绝缘分隔件的宽度小于所述第二绝缘分隔件的宽度。
15.一种图像感测装置，所述图像感测装置包括：
光电器件，设置在半导体基底内；以及
分离结构和电极结构，设置在所述半导体基底内并且彼此间隔开，并围绕所述光电器件，
其中，所述分离结构包括第一导电图案和位于所述第一导电图案与所述半导体基底之间的第一绝缘分隔件，
其中，所述分离结构还包括线部分和延伸部分，所述线部分在第一方向上延伸，所述延伸部分在与所述第一方向垂直的第二方向上从所述线部分延伸，
其中，所述电极结构设置在所述延伸部分之间，
其中，所述电极结构中的相应的一个电极结构包括第二导电图案和位于所述第二导电图案与所述半导体基底之间的第二绝缘分隔件，并且
其中，所述第一导电图案和所述第二导电图案包括相同的导电材料。
16.根据权利要求15所述的图像感测装置，
其中，所述电极结构具有比所述延伸部分的宽度大的宽度。
17.根据权利要求15所述的图像感测装置，所述图像感测装置还包括设置在所述半导体基底内的杂质区域，
其中，所述杂质区域具有p型导电性，并且设置在所述半导体基底的与所述分离结构的侧表面和所述电极结构的侧表面相邻的部分内。
18.一种图像感测装置，所述图像感测装置包括：
半导体基底，具有彼此相对的第一表面和第二表面；
光电器件，设置在所述半导体基底内；
前侧结构，设置在所述半导体基底的所述第一表面上；
背侧结构，设置在所述半导体基底的所述第二表面上；以及
分离结构和电极结构，设置在所述半导体基底内并且彼此间隔开，并围绕所述光电器件，
其中，所述分离结构包括第一导电图案和位于所述第一导电图案与所述半导体基底之间的第一绝缘分隔件，
其中，所述电极结构中的相应的一个电极结构包括第二导电图案和位于所述第二导电图案与所述半导体基底之间的第二绝缘分隔件，并且
其中，所述分离结构还包括线部分和延伸部分，所述线部分在第一方向上延伸，所述延伸部分在与所述第一方向垂直的第二方向上从所述线部分延伸，
其中，所述电极结构设置在所述延伸部分之间，
其中，所述第一导电图案和所述第二导电图案由相同的导电材料形成，并且
其中，所述背侧结构包括：滤色器，与所述光电器件叠置；第一电极，位于所述滤色器上；有机光电层，位于所述第一电极上；第二电极，位于所述有机光电层上；以及背侧接触插塞，将所述第一电极电连接到所述第二导电图案。
19.根据权利要求18所述的图像感测装置，
其中，所述前侧结构包括电连接到所述第二导电图案的前侧接触插塞，
其中，所述第一导电图案与所述前侧结构和所述背侧结构中的至少一个电绝缘。
20.根据权利要求18所述的图像感测装置，所述图像感测装置还包括：
浅沟槽隔离区域，设置在所述半导体基底的所述第一表面上，
其中，所述电极结构设置在穿过所述半导体基底的孔内，
其中，所述分离结构设置在穿过所述半导体基底的开口内，并且
其中，所述孔、所述开口或者所述孔和所述开口两者穿过所述浅沟槽隔离区域。
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