CN107039476B - 图像传感器以及形成图像传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了图像传感器以及形成图像传感器的方法。一种图像传感器包括滤色器层。图像传感器包括相邻于滤色器层的侧壁的金属结构。图像传感器包括在滤色器层上的绝缘层。而且，图像传感器包括在绝缘层上的电极层。

Description

图像传感器以及形成图像传感器的方法
技术领域
本公开涉及图像传感器。
背景技术
获取图像并将图像转换成电信号的图像传感器不仅用于普通消费者的电子设备诸如数字相机、手机的照相机和便携式摄像机中，而且用于安装在汽车、安全系统和机器人中的照相机中。图像传感器包括光电二极管以提供小型化和高清晰度，这对于图像传感器会是有利的。
发明内容
所提供的是使用有机光电层的方法和图像传感器。
根据本发明构思的某些实施方式，一种图像传感器可以包括半导体基板，该半导体基板包括光电变换器。图像传感器可以包括在半导体基板上的滤色器层。图像传感器可以包括在半导体基板上且相邻于滤色器层的侧壁的金属结构。图像传感器可以包括在滤色器层上的绝缘层。而且，图像传感器可以包括在绝缘层上且通过绝缘层的开口连接到金属结构的透明电极层。
在某些实施方式中，图像传感器可以包括在滤色器层上的透明层。绝缘层可以在透明电极层和透明层的相应部分之间。而且，透明层的相应部分可以为第一部分，并且透明电极层可以通过绝缘层的开口接触透明层的第二部分。
根据某些实施方式，图像传感器可以包括在透明电极层上的有机光电层。绝缘层可以包括其朝向有机光电层突出的突出部分。绝缘层的突出部分可以包括与透明电极层的最上表面共平面的最上表面。而且，绝缘层的突出部分可以交叠滤色器层。
在某些实施方式中，金属结构可以包括钨部分和在钨部分上的铝部分。透明电极层可以接触铝部分。而且，金属结构的铝部分的侧壁可以朝向透明电极层渐缩。
根据某些实施方式，金属结构可以包括接触透明电极层的钨。另外地或可选地，绝缘层可以延伸到金属结构的一部分上，并且金属结构的第一宽度可以比开口的第二宽度宽，透明电极层通过该开口连接到金属结构。
在某些实施方式中，图像传感器可以包括在半导体基板中的金属接触。金属结构可以接触金属接触，并可以包括不同的第一金属材料和第二金属材料。第一金属材料可以接触金属接触。而且，第二金属材料可以在第一金属材料上，可以接触透明电极层，并可以比第一金属材料宽。
根据某些实施方式，第二金属材料可以在第一金属材料的相反的第一侧壁和第二侧壁上。金属接触和/或金属结构可以包括渐缩的宽度。
在某些实施方式中，滤色器层和光电变换器可以分别包括第一滤色器层和第一光电变换器。而且，图像传感器可以包括在第二光电变换器上的第二滤色器层。金属结构可以在第一滤色器层和第二滤色器层之间。图像传感器可以包括在第一滤色器层和绝缘层的第一部分之间以及在第二滤色器层和绝缘层的第二部分之间的透明有机层。
根据某些实施方式，透明有机层的表面可以与金属结构的接触透明电极层的表面共平面。另外地或可选地，图像传感器可以包括在透明电极层上的有机光电层。绝缘层的第二部分可以包括其突出部分，该突出部分朝向有机光电层突出并使透明电极层的在第一滤色器层上的第一部分与透明电极层的在第二滤色器层上的第二部分隔离。
在某些实施方式中，透明电极层可以通过绝缘层的开口接触透明有机层的一部分。另外地或可选地，绝缘层可以交叠金属结构的相反的第一侧壁和第二侧壁。
根据某些实施方式的图像传感器可以包括滤色器层。图像传感器可以包括相邻于滤色器层的侧壁的金属结构。图像传感器可以包括在滤色器层上的透明层。图像传感器可以包括在透明层上的绝缘层。而且，图像传感器可以包括在绝缘层上的电极层。绝缘层可以在电极层和透明层的相应部分之间。
在某些实施方式中，图像传感器可以包括在电极层上的有机光电层。绝缘层可以在金属结构的一部分上。电极层可以通过绝缘层的开口连接到金属结构。而且，金属结构的第一宽度可以比开口的第二宽度宽，电极层通过该开口连接到金属结构。
根据某些实施方式的图像传感器可以包括第一滤色器层和第二滤色器层。图像传感器可以包括在第一滤色器层和第二滤色器层的相应侧壁之间的金属结构。图像传感器可以包括在第一滤色器层和第二滤色器层上的绝缘层。图像传感器可以包括在绝缘层上的电极层。而且，图像传感器可以包括在电极层上的有机光电层。绝缘层可以包括其朝向有机光电层突出的突出部分。
在某些实施方式中，图像传感器可以包括在第一滤色器层和绝缘层之间以及在第二滤色器层和绝缘层之间的透明有机层。绝缘层可以在金属结构的一部分上。绝缘层的突出部分可以使电极层的在第一滤色器层上的第一部分与电极层的在第二滤色器层上的第二部分隔离。电极层可以通过绝缘层的开口连接到金属结构。金属结构的第一宽度可以比所述开口的第二宽度宽，电极层通过该开口连接到金属结构。而且，电极层的连续不断的部分可以接触有机光电层、绝缘层的突出部分的侧壁和金属结构。
根据某些实施方式的形成图像传感器的方法可以包括在滤色器层上形成绝缘层。该方法可以包括蚀刻绝缘层以形成开口，该开口至少部分地暴露相邻于滤色器层的侧壁的金属结构。而且，该方法可以包括在绝缘层的开口中形成电极层。
在某些实施方式中，该方法包括在形成绝缘层之前在滤色器上形成透明层。另外地或可选地，形成电极层可以包括在绝缘层的开口中以及在绝缘层的在该开口之外的部分上同时形成电极材料。而且，形成电极层可以包括形成电极层以通过所述开口接触透明层的一部分。另外地或可选地，在滤色器上形成透明层可以包括在红色的第一滤色器层和蓝色的第二滤色器层上形成透明层。形成绝缘层可以包括在透明层上形成氧化物层。形成电极层可以包括在氧化物层和金属结构上形成铟锡氧化物(ITO)层。
根据某些实施方式，该方法可以包括：在绝缘层的一部分上形成光致抗蚀剂材料；以及当光致抗蚀剂材料在绝缘层的该部分上时进行绝缘层的蚀刻。当光致抗蚀剂材料在绝缘层的该部分上时进行绝缘层的蚀刻可以包括进行绝缘层的第一蚀刻。该方法可以包括进行绝缘层的第二蚀刻以形成交叠金属结构的凹陷，而不暴露金属结构。蚀刻绝缘层以形成至少部分地暴露金属结构的开口可以包括进行绝缘层的第三蚀刻。
在某些实施方式中，光致抗蚀剂材料可以为第一光致抗蚀剂层。该方法可以包括：在进行绝缘层的第二蚀刻之前，去除第一光致抗蚀剂层并在绝缘层上形成第二光致抗蚀剂层。而且，该方法可以包括：在进行第三蚀刻以形成至少部分地暴露金属结构的开口之前，去除第二光致抗蚀剂层。
根据某些实施方式，进行蚀刻可以包括形成绝缘层的突出部分。而且，形成电极层可以包括在绝缘层的突出部分上形成电极材料。
在某些实施方式中，形成电极层可以包括：在绝缘层上沉积电极材料，以及对电极材料进行化学机械抛光(CMP)工艺，直到暴露绝缘层的一部分。绝缘层的被CMP工艺暴露的部分可以交叠滤色器层。而且，该方法可以包括在电极层上和在绝缘层的被CMP工艺暴露的部分上形成有机光电层。
根据某些实施方式的形成图像传感器的方法可以包括在滤色器上形成透明层。该方法可以包括在透明层上形成绝缘层。该方法可以包括在绝缘层上形成电极层。而且，该方法可以包括在电极层上形成有机光电层。在某些实施方式中，该方法可以包括蚀刻绝缘层以形成暴露金属结构的一部分的开口。金属结构可以相邻于滤色器层的侧壁。
在某些实施方式中，形成电极层可以包括在绝缘层的开口中形成电极层。另外地或可选地，该方法可以包括在绝缘层的一部分上形成光致抗蚀剂材料。而且，该方法可以包括当光致抗蚀剂材料在绝缘层的该部分上时进行绝缘层的蚀刻，以形成绝缘层的突出部分。形成电极层可以包括在绝缘层的突出部分上形成电极层。
根据某些实施方式，在滤色器上形成透明层可以包括在红色的第一滤色器层和蓝色的第二滤色器层上形成透明层。形成绝缘层可以包括在透明层上形成氧化物层。而且，形成电极层可以包括在氧化物层上形成铟锡氧化物(ITO)层。
根据某些实施方式的形成图像传感器的方法可以包括在滤色器层上形成绝缘层。该方法可以包括在绝缘层的一部分上形成光致抗蚀剂材料。该方法可以包括当光致抗蚀剂材料在绝缘层的该部分上时蚀刻绝缘层。而且，该方法可以包括去除光致抗蚀剂材料以暴露绝缘层的突出部分。
在某些实施方式中，蚀刻绝缘层可以包括进行绝缘层的第一蚀刻。该方法可以包括进行绝缘层的第二蚀刻以形成开口，该开口至少部分地包括相邻于滤色器层的侧壁的金属结构。而且，该方法可以包括在绝缘层的开口中形成电极层。
根据某些实施方式，该方法可以包括：在进行绝缘层的第二蚀刻之前，进行绝缘层的第三蚀刻以形成交叠金属结构的凹陷，而不暴露金属结构。另外地或可选地，形成电极层可以包括在绝缘层的突出部分上形成电极材料。
在某些实施方式中，绝缘层的突出部分可以交叠滤色器层。形成电极层可以包括：在绝缘层上沉积电极材料；以及对电极材料进行化学机械抛光(CMP)工艺，直到暴露绝缘层的突出部分的表面。而且，该方法可以包括在电极层上以及在绝缘层的突出部分的被CMP工艺暴露的表面上形成有机光电层。
附图说明
从以下结合附图进行的简要描述，示例实施方式将被更清楚地理解。附图表示如这里所述的非限制性的示例实施方式。
图1是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的主要部分的截面图。
图2是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的主要部分的截面图。
图3A至3R是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的制造工艺的截面图。
图4A至4E是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的制造工艺的截面图。
图5A至5O是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的制造工艺的截面图。
图6A至6E是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的制造工艺的截面图。
图7是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的主要部分的截面图。
图8是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的主要部分的截面图。
图9示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的读出电路。
图10示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的读出电路。
图11是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的配置的方框图。
图12是包括根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的系统的方框图。
图13示出包括根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器和接口的电子系统。
图14是示意性地示出根据本发明构思的某些实施方式的应用图像传感器的电子系统的透视图。
具体实施方式
下面参照附图描述示例实施方式。许多不同的形式和实施方式是可能的，而没有脱离本公开的精神和教导，所以本公开不应被解释为限于这里阐述的示例实施方式。相反，提供这些示例实施方式使得本公开将透彻和完整，并向本领域技术人员传达本公开的范围。在附图中，为了清晰起见，层和区域的尺寸和相对尺寸可以被夸大。同样的附图标记在整个说明书中指代同样的元件。
这里所用的术语仅是为了描述特定实施方式的目的，而不意在限制实施方式。如这里所用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地表示。还将理解的，术语“包括”、“包含”和/或“含有”当在本说明书中使用时指定所述特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
将理解，当一元件被称为“联接到”、“连接到”或“响应于”另一个元件、或者在另一个元件“上”时，它可以直接联接到、直接连接到或直接响应于该另一个元件、或者直接在该另一个元件上，或者还可以存在插入的元件。相反，当一元件被称为“直接联接到”、“直接连接到”或“直接响应于”另一个元件、或“直接在”另一个元件“上”时，没有插入元件存在。如这里所用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任何和全部的组合。
为了便于描述，这里可以使用空间关系术语诸如“在…之下”、“在…下面”、“在…下方”、“在…之上”、“上”等来描述如附图所示的一个元件或特征与另一个(些)元件或特征的关系。将理解，空间关系术语旨在涵盖除了附图所示的取向之外器件在使用或操作中的不同取向。例如，如果附图中的器件被翻转，则被描述为在其它元件或特征“下面”或“之下”的元件将会取向在其它元件或特征“之上”。因此，术语“下面”可以涵盖之上和之下两种取向。器件可以另外地取向(旋转90度或处于其它的取向)，这里所用的空间关系描述符可以被相应地解释。
这里参照截面图描述本发明构思的示例实施方式，所述截面图是示例实施方式的理想化实施方式(以及中间结构)的示意图。因而，由例如制造技术和/或公差引起的图示形状的变化是可预期的。因此，本发明构思的示例实施方式不应被解释为限于这里示出的区域的特定形状，而是包括由例如制造引起的形状偏差。因此，附图中示出的区域在本质上是示意性的，它们的形状不旨在示出器件的区域的实际形状，并且不旨在限制示例实施方式的范围。
将理解，尽管这里可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一个元件区别开。因此，“第一”元件可以被称为“第二”元件，而没有脱离当前实施方式的教导。
除非另外地限定，否则这里所用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本发明构思所属的领域中的普通技术人员所通常理解的相同的含义。还将理解的，术语，诸如通用词典中定义的那些术语，应当被解释为具有与它们在相关领域的背景和/或本说明书中的含义相一致的含义，而不应被解释为理想化的或过度形式化的意义，除非这里明确地如此限定。
如本发明实体所理解的，根据这里描述的各种实施方式的器件和形成器件的方法可以实施在微电子器件诸如集成电路中，其中根据这里描述的各种实施方式的多个器件被集成在同一微电子器件中。因此，这里示出的截面图可以在微电子器件中在两个不同的方向上重复，所述两个不同的方向不需要垂直。因此，实施根据这里描述的各种实施方式的器件的微电子器件的平面图可以包括成阵列和/或成二维图案的多个器件，根据微电子器件的功能。
根据这里描述的各种实施方式的器件可以根据微电子器件的功能而布设在其它器件当中。而且，根据这里描述的各种实施方式的微电子器件可以在第三方向上重复，该第三方向可以垂直于所述两个不同的方向，以提供三维集成电路。
因此，这里示出的截面图对根据这里描述的各种实施方式的多个器件提供支持，该多个器件在平面图中沿着两个不同的方向延伸和/或在透视图中在三个不同的方向上延伸。例如，当单个有源区域在器件/结构的截面图中示出时，该器件/结构可以包括多个有源区域和其上的晶体管结构(或图像传感器结构、存储单元结构、栅极结构等，根据具体情况而定)，如将由该器件/结构的平面图示出的。
图1是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器1的主要部分的截面图。
参照图1，图像传感器1包括半导体基板200，半导体基板200包括第一像素区域P1和第二像素区域P2。器件隔离层202可以设置在半导体基板200中。器件隔离层202可以限定第一像素区域P1和第二像素区域P2。
半导体基板200可以为例如块体基板、外延基板和绝缘体上硅(SOI)基板中的一种。半导体基板200可以包括例如硅。此外，半导体基板200可以包括元素半导体诸如锗(Ge)或者化合物半导体诸如碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、砷化铟(InAs)和磷化铟(InP)。半导体基板200可以基于第一导电类型的半导体基板而形成。半导体基板200可以为例如P型半导体基板。
光电变换器204可以设置在半导体基板200中以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个。光电变换器204可以为光电二极管。光电变换器204可以包括第一杂质区域204a和第二杂质区域204b。第一杂质区域204a可以形成为距半导体基板200的表面较深。第二杂质区域204b可以形成为距半导体基板200的表面较浅。第一杂质区域204a和第二杂质区域204b可以包括不同的导电类型。例如，第一杂质区域204a可以用N型杂质掺杂，第二杂质区域204b可以用P型杂质掺杂。
光电变换器204可以包括感测红光和蓝光的像素。例如，感测红光的像素可以在第一像素区域P1中，感测蓝光的像素可以在第二像素区域P2中。存储节点区域206可以设置在半导体基板200中以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个，同时与光电变换器204间隔开。存储节点区域206可以例如用N型杂质掺杂。存储节点区域206可以形成为单一掺杂区域，并可以具有比光电变换器204的面积小的面积。
配线结构220设置在半导体基板200的第一侧201a上。第一接触孔215可以形成在配线结构220中。第一侧绝缘层211可以形成在第一接触孔215的侧壁上。第一接触通路213可以完全填充第一接触孔215并与第一侧绝缘层211接触。第一接触孔215的宽度可以随着它远离半导体基板200的表面而逐渐增大。第一侧绝缘层211可以由氧化物或氮化物形成。第一接触通路213可以例如由金属材料诸如铜、铝和钨形成。
配线结构220可以包括与第一接触通路213接触的缓冲区域217。缓冲区域217可以通过第一接触通路213电连接到形成在半导体基板200中的存储节点区域206。缓冲区域217可以例如由金属材料诸如铜、铝和钨或者碳纳米管形成。
配线结构220可以包括前层间电介质221和多个前配线223。前层间电介质221可以采用高密度等离子体(HDP)氧化物膜、四乙基原硅酸盐(TEOS)氧化物膜、东燃硅氮烷(TOSZ)、旋涂玻璃(SOG)、非掺杂的硅石玻璃(USG)、低k介电层等。多个前配线223可以例如由金属材料诸如铜、铝和钨形成。
支撑层290可以附接到配线结构220。支撑层290可以用于向通过抛光工艺减薄的半导体基板200提供强度。在某些实施方式中，支撑层290可以由硅氧化物、硅氮化物和/或半导体材料形成。
图像传感器1可以包括第二接触孔225，第二接触孔225从半导体基板200的第二侧201b穿过且延伸经过半导体基板200到缓冲区域217。第二接触孔225的宽度可以随着它从缓冲区域217接近半导体基板200的第二侧201b而逐渐增大。在某些实施方式中，第二接触孔225可以形成为穿过器件隔离层202。
第二侧绝缘层227可以形成在第二接触孔225的侧壁上。第二侧绝缘层227可以由氧化物或氮化物形成。第二接触孔225可以用第二接触通路229填充。第二接触通路229可以完全填充第二接触孔225以与第二侧绝缘层227接触。因此，第二接触通路229可以穿过半导体基板200。第二接触通路229可以例如由金属材料诸如铜、铝和钨形成。
电连接到第二接触通路229的立柱层(stud layer)230可以形成在半导体基板200的第二侧201b上。立柱层230可以包括形成在半导体基板200的第二侧201b上的第一立柱层231和形成在第一立柱层231上的第二立柱层233。第二立柱层233可以形成为围绕第一立柱层231的侧表面和顶表面，从而具有比第一立柱层231的宽度大的宽度。第一立柱层231和第二立柱层233可以由不同的金属材料形成。在某些实施方式中，第一立柱层231可以由钨形成，第二立柱层233可以由铝形成。立柱层230可以具有第一宽度W1。当第二立柱层233具有比第一立柱层231的宽度大的宽度时，第二立柱层233可以具有第一宽度W1。
尽管第二立柱层233的第一宽度W1在图1中示出为在第二立柱层233的整个高度上基本上不变，但是可选地，第二立柱层233可以朝向上覆的下透明电极层266倾斜/渐缩。例如，第二立柱层233的侧壁可以朝向下透明电极层266渐缩(即，侧壁之间的距离可以随着侧壁靠近下透明电极层266而变窄)。另外地或可选地，立柱层230可以在这里被称为“金属结构”或“金属区域”，而不限于术语“立柱”。
滤色器层240可以形成在半导体基板200的第二侧201b上。滤色器层240可以允许经由微透镜280入射的光通过，从而仅允许具有必要的波长的光穿过第二侧201b入射在光电变换器204上。在某些实施方式中，抗反射层可以形成在半导体基板200的第二侧201b和滤色器层240之间以通过减少/防止光反射而允许光入射在光电变换器204上。抗反射层可以由例如硅氮氧化物(SiON)、硅碳化物(SiC)、硅碳氮化物(SiCN)、硅碳氧化物(SiCO)等形成。
滤色器层240可以包括第一滤色器层241和第二滤色器层243。第一滤色器层241和第二滤色器层243可以分别设置在第一像素区域P1和第二像素区域P2中以对应于形成在其中的光电变换器204。在某些实施方式中，设置在第一像素区域P1中的第一滤色器层241可以是红色(R)滤色器，设置在第二像素区域P2中的第二滤色器层243可以是蓝色(B)滤色器。因此，第一像素区域P1透射具有红色波长的光以允许红色波长的光到达光电变换器204。此外，第二像素区域P2透射具有蓝色波长的光以允许蓝色波长的光到达光电变换器204。
滤色器层240可以形成为具有处于比立柱层230的顶表面低的水平的顶表面。也就是，滤色器层240的高度形成为具有比立柱层230的高度小的值。
覆盖滤色器层240的涂覆层245可以形成在半导体基板200的第二侧201b上。涂覆层245可以通过形成涂覆材料层并执行平坦化工艺而形成，该涂覆材料层覆盖其上形成有立柱层230和滤色器层240的半导体基板200的顶部。涂覆层245可以暴露立柱层230的顶表面。涂覆层245和立柱层230可以具有处于相同水平的顶表面。也就是，涂覆层245的顶表面和立柱层230的顶表面可以形成处于相同水平的平面(即，所述顶表面可以共平面)。涂覆层245可以通过形成涂覆材料层然后去除涂覆材料层的一部分直到暴露立柱层230的顶表面而形成。涂覆层245可以由透明有机材料形成。在某些实施方式中，涂覆层245可以由树脂形成。涂覆层245可以在多个滤色器层240之上(例如，可以直接接触多个滤色器层240的顶表面)。
涂覆层245可以在这里被称为“透明层”，而不限于术语“涂覆”。另外地或可选地，涂覆层245可以为硅氧化物层。
具有多个开口262H的隔离-绝缘层260c形成在涂覆层245上。多个开口262H可以穿过隔离-绝缘层260c。
隔离-绝缘层260c可以由例如氧化物形成。隔离-绝缘层260c可以包括基底层262和形成在基底层262上的隔离层264。基底层262可以具有暴露立柱层230的至少一部分的开口262H。可以形成由隔离-绝缘层260c(也就是，基底层262和隔离层264)限定的隔离空间260D。多个这样的隔离空间260D可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。
隔离空间260D指的是隔离-绝缘层260c的底表面水平和顶表面水平之间没有形成隔离-绝缘层260c的部分/区域/范围。也就是，隔离空间260D可以包括由隔离层264围绕且在基底层262的顶表面和隔离层264的顶表面的水平之间的空间以及开口262H中的空间。彼此隔离的多个隔离空间260D可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。也就是，多个隔离空间260D的每个可以形成为对应于多个光电变换器204中的相应一个。
第二宽度W2(其是开口262H的宽度)可以具有比立柱层230的第一宽度W1小的值。涂覆层245可以没有被暴露，并且其顶表面可以由于具有开口262H的隔离-绝缘层260c而被完全覆盖。也就是，涂覆层245的顶表面可以由隔离-绝缘层260c全部覆盖从而不在开口262H的底部暴露。然而，在某些实施方式中，涂覆层245的一部分可以在开口262H的底部暴露/经由开口262H的底部暴露。
填充隔离空间260D的下透明电极层266形成在隔离-绝缘层260c上。下透明电极层266可以包括填充开口262H的内部的下接触266C以及连接到下接触266C并设置在基底层262的顶表面上的下电极266E。
也就是，下透明电极层266可以形成为采用双镶嵌法填充隔离空间260D。因此，下接触266C和下电极266E可以被同时/一体地形成。下透明电极层266的顶表面和隔离-绝缘层260c的最顶端可以具有相同的水平。下透明电极层266的顶表面和隔离层264的顶表面可以具有相同的水平。也就是，下透明电极层266的顶表面和隔离层264的顶表面可以形成具有相同水平的平面(即，所述顶表面可以共平面)。
由于隔离层264，下透明电极层266可以分开以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个。也就是，多个这样的下透明电极层266可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。具体地，形成填充单个隔离空间260D的下透明电极层266的下接触266C和下电极266E可以被一体地形成。
涂覆层245可以不在开口262H的底部暴露。在此情况下，涂覆层245可以分隔开而不接触下透明电极层266。然而，在某些实施方式中，涂覆层245的一部分可以与下透明电极层266接触。
有机光电层272形成在下透明电极层266上。有机光电层272可以一体地形成在多个下透明电极层266上。有机光电层272可以由仅在具有特定波长的光上引起光电变化的有机材料形成。例如，有机光电层272可以仅在绿光的波长引起光电变化。例如，有机光电层272可以在第一像素区域P1和第二像素区域P2两者中表现出从约500纳米(nm)至约600nm的最大吸收波长λmax。
有机光电层272(其中P型半导体材料和N型半导体材料形成PN平面结或体异质结)可以由单层或多层形成，并且是接收入射光、产生激子、然后将产生的激子分成正空穴和电子的层。
P型半导体材料和N型半导体材料可以每个吸收绿色波长区域的光，并可以每个表现出在从约500nm至约600nm的波长区域中的最大吸收峰。
P型半导体材料和N型半导体材料可以每个具有例如在约1.5eV至约3.5eV的范围内的带隙，并且在此范围内，可以每个具有在约2.0eV至约2.5eV的范围内的带隙。P型半导体材料和N型半导体材料可以通过具有在该范围内的带隙而吸收绿色波长区域的光，并且具体地可以每个在从约500nm至约600nm的波长区域中表现出最大吸收峰。
P型半导体材料和N型半导体材料可以每个在光吸收曲线上具有从约50nm至约150nm的半峰值全宽度(FWHM)。这里，FWHM是对应于最大光吸收点的一半的波长的宽度。小的FWHM表示窄波长区域中的光以波长选择性高的方式被选择性地吸收。对于在该范围内的FWHM，对于绿色波长区域的选择性可以是高的。
P型半导体材料的最低未占据分子轨道(LUMO)能级和N型半导体材料的LUMO能级之间的差异可以为从约0.2至约0.7eV。例如，在此范围内，该差异可以为从约0.3至约0.5eV。当有机光电层272的P型半导体材料和N型半导体材料在LUMO能级上具有在该范围内的差异时，可以改善外量子效率(EQE)，并且EQE可以根据所施加的偏压而被有效控制。
P型半导体材料可以例如包括化合物诸如N,N'-二甲基-喹吖(二)酮(DMQA)及其衍生物、二茚并苝(diindenoperylene)和二苯并{[f,f']-4,4',7,7'-四苯基}苝[1,2,3-cd：1',2',3'-1m]二萘嵌苯，但是不限于此。N型半导体材料可以例如包括化合物诸如二氰基噻吩(DCV3T)及其衍生物、二萘嵌苯二酰亚胺、酞菁染料及其衍生物、次酞菁染料及其衍生物、氟硼荧(BODIPY)及其衍生物，但是不限于此。
有机光电层272可以为单层，并且可以为多层。有机光电层272可以例如具有各种组合诸如本征层(I层)、P型层/I层、I层/N型层、P型层/I层/N型层、P型层/N型层等。
I层可以包括以从约1:100至约100:1的比率混合的P型半导体化合物和N型半导体化合物。在此范围内，比率可以为从约1:50至约50:1。在此范围内，比率可以为从约1:10至约10:1。例如，在此范围内，比率可以为约1:1。由于P型半导体和N型半导体具有在此比率内的成分比，所以激子可以被有效地产生，并且PN结可以根据期望的规格形成。
P型层可以包括P型半导体化合物，N型层可以包括N型半导体化合物。
有机光电层272可以具有例如从约1nm至约500nm的厚度。在某些实施方式中，有机光电层272可以具有从约5nm至约300nm的厚度。有机光电层272可以具有这样的厚度，该厚度能够通过有效地吸收光并有效地分离和转移正空穴和电子而有效改善光电转换效率。
上透明电极层274形成在有机光电层272上。上透明电极层274可以由例如铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、锌氧化物(ZnO)、锡氧化物(SnO2)、锑掺杂的锡氧化物(ATO)、铝掺杂的锌氧化物(AZO)、镓掺杂的锌氧化物(GZO)、二氧化钛(TiO2)或氟掺杂的锡氧化物(FTO)形成。上透明电极层274可以跨过第一像素区域P1和第二像素区域P2一体地形成。
对应于滤色器层240的微透镜280形成在上透明电极层274上。微透镜280可以形成为交叠对应的滤色器层240。多个这样的微透镜280可以形成为对应于多个相应的滤色器层240。微透镜280可以改变入射在除了光电变换器204之外(例如，以外)的区域上的光的路径，并可以将光聚集在光电变换器204上。
在某些实施方式中，保护层278可以进一步形成在微透镜280和上透明电极层274之间。保护层278可以由透明绝缘材料形成。
图2是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器2的主要部分的截面图。在图2的描述中，可以省略关于图1重复的内容/描述。
参照图2，图像传感器2包括半导体基板300，半导体基板300包括第一像素区域P1和第二像素区域P2。器件隔离层302可以设置在半导体基板300中。器件隔离层302可以限定第一像素区域P1和第二像素区域P2。
光电变换器304可以设置在半导体基板300中以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个。光电变换器304可以为光电二极管。光电变换器304可以包括第一杂质区域304a和第二杂质区域304b。第一杂质区域304a可以形成得距半导体基板300的顶表面较深。第二杂质区域304b可以形成得距半导体基板300的顶表面较浅。第一杂质区域304a和第二杂质区域304b可以包括不同的导电类型。例如，第一杂质区域304a可以用N型杂质掺杂，第二杂质区域304b可以用P型杂质掺杂。
光电变换器304可以设置在感测红光和蓝光的像素中。例如，感测红光的像素可以是第一像素区域P1，感测蓝光的像素可以是第二像素区域P2。存储节点区域306可以设置在半导体基板300中以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个，同时与光电变换器304间隔开。存储节点区域306可以例如用N型杂质掺杂。存储节点区域306可以形成为单一掺杂区域，并可以具有比光电变换器304的面积小的面积。
层间电介质结构310可以设置在半导体基板300上。层间电介质结构310可以包括顺序沉积在半导体基板300上的多个层间电介质311、312、313和314以及设置在多个层间电介质(例如，电介质层)311、312、313和314的顶表面上的蚀刻停止物316。在某些实施方式中，在多个层间电介质311、312、313和314的最顶端的层间电介质314可以形成得比其它的层间电介质311、312和313厚。多个层间电介质311、312、313和314可以由氧化物形成。例如，多个层间电介质311、312、313和314可以由HDP氧化物膜、TEOS氧化物膜、TOSZ、SOG、USG、低k电介质层等形成。蚀刻停止物316可以由硅氮化物膜或硅氮氧化物膜形成。
配线结构320设置在半导体基板300上且在第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个中。配线结构320可以例如由金属材料诸如铜、铝和钨形成。例如，配线结构320可以包括设置在多个层间电介质311、312、313和314的至少一部分中的层间配线321以及穿过多个层间电介质311、312、313和314并连接层间配线321的接触通路323。接触通路323可以包括最下接触通路323a、中间接触通路323b和最上接触通路323c。最下接触通路323a可以与存储节点区域306接触。
在某些实施方式中，缓冲通路325可以提供在最下接触通路323a和存储节点区域306之间。缓冲通路325可以包括例如碳纳米管。缓冲通路325可以提供例如具有在金属和硅之间的功函数的材料以减小半导体基板300和配线结构320之间的能量势垒，从而提供适合的欧姆接触。例如，在半导体基板300中硅的功函数可以为4.05eV，在配线结构320中金属的功函数可以为从约4.5eV至约5.0eV(例如，铜的功函数可以为4.70eV)，并且缓冲通路325(例如碳纳米管)的功函数可以为从约4.3eV至约4.8eV。缓冲通路325可以减小硅和金属之间的能量势垒以允许电子和/或正空穴更好地通过配线结构320传输到存储节点区域306。
与最上接触通路323c电连接的立柱层330可以形成在层间电介质结构310上。立柱层330可以包括形成在层间电介质结构310上的第一立柱层331和形成在第一立柱层331上的第二立柱层333。第二立柱层333可以具有比第一立柱层331的宽度大的宽度以围绕第一立柱层331的侧表面和顶表面。第一立柱层331和第二立柱层333可以由不同的金属材料形成。在某些实施方式中，第一立柱层331可以由钨形成，第二立柱层333可以由铝形成。立柱层330可以具有第一宽度W1。当第二立柱层333具有比第一立柱层331的宽度大的宽度时，第二立柱层333可以具有第一宽度W1。
滤色器层340可以形成在层间电介质结构310上。滤色器层340可以透射通过微透镜380入射的光以仅允许具有必要的波长的光入射在光电变换器304上。在某些实施方式中，抗反射层可以形成在层间电介质结构310和滤色器层340之间以通过减少/防止光反射而允许光入射在光电变换器304上。抗反射层可以由例如SiON、SiC、SiCN、SiCO等形成。
滤色器层340可以包括第一滤色器层341和第二滤色器层343。第一滤色器层341和第二滤色器层343可以分别设置在第一像素区域P1和第二像素区域P2中。在某些实施方式中，设置在第一像素区域P1中的第一滤色器层341可以为红色(R)滤色器，设置在第二像素区域P2中的第二滤色器层343可以为蓝色(B)滤色器。因此，第一像素区域P1透射具有红色波长的光以允许红色波长的光到达光电变换器304。此外，第二像素区域P2透射具有蓝色波长的光以允许蓝色波长的光到达光电变换器304。
滤色器层340可以具有处于比立柱层330的顶表面低的水平处的顶表面。也就是，滤色器层340的高度可以为小于立柱层330的高度的值。
涂覆层345可以形成在层间电介质结构310上。涂覆层345可以覆盖滤色器层340。涂覆层345可以通过形成涂覆材料层并执行平坦化工艺而形成，该涂覆材料层覆盖其上形成有立柱层330和滤色器层340的层间电介质结构310的顶部。涂覆层345可以暴露立柱层330的顶表面。涂覆层345和立柱层330可以具有处于相同水平的顶表面。也就是，涂覆层345的顶表面和立柱层330的顶表面可以形成处于相同水平的平面(即，所述顶表面可以共平面)。涂覆层345可以通过形成涂覆材料层、然后去除涂覆材料层的一部分直到暴露立柱层330的顶表面而形成。涂覆层345可以在多个滤色器层340之上(例如，可以直接接触多个滤色器层340的顶表面)。
隔离-绝缘层360c可以形成在其上形成有涂覆层345的层间电介质结构310上。隔离-绝缘层360c可以由例如氧化物形成。隔离-绝缘层360c可以包括基底层362和形成在基底层362上的隔离层364。基底层362可以具有暴露立柱层330的至少一部分的开口362H。可以形成由隔离-绝缘层360c(即，基底层362和隔离层364)限定的隔离空间360D。多个这样的隔离空间360D可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。
隔离空间360D指是是隔离-绝缘层360c的底表面水平和顶表面水平之间的没有形成隔离-绝缘层360c的部分/区域/范围。也就是，隔离空间360D可以包括在基底层362的顶表面和隔离层364的顶表面的水平之间由隔离层364围绕的空间以及开口362H中的空间。彼此隔离的多个隔离空间360D可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。也就是，多个隔离空间360D的每个可以形成为对应于多个光电变换器304中的相应一个。
第二宽度W2(其是开口362H的宽度)可以具有比立柱层330的第一宽度W1小的值。涂覆层345可以不被暴露，并且其顶表面可以由于具有开口362H的隔离-绝缘层360c而被完全覆盖。也就是，涂覆层345的顶表面可以被隔离-绝缘层360c完全覆盖从而不在开口362H的底部暴露。然而，在某些实施方式中，涂覆层345的一部分可以在开口362H的底部暴露，这将在下面参照图8详细描述。
填充隔离空间360D的下透明电极层366可以形成在隔离-绝缘层360c上。下透明电极层366可以由例如ITO、IZO、ZnO、SnO2、ATO、AZO、GZO、TiO2或FTO形成。也就是，下透明电极层366可以形成为采用双镶嵌法填充隔离空间360D。下透明电极层366可以通过如下形成：形成覆盖隔离-绝缘层360c的顶部以填充隔离空间360D的下透明材料层、然后执行平坦化工艺直到暴露隔离-绝缘层360c(即隔离层364)。用于形成下透明电极层366的平坦化工艺可以通过化学机械抛光(CMP)工艺进行。
因此，下透明电极层366可以包括填充开口362H的内部的下接触366C和连接到下接触366C并设置在基底层362的顶表面上的下电极366E。下接触366C和下电极366E可以一体地形成。下透明电极层366的顶表面和隔离-绝缘层360c的最顶端可以具有相同的水平。具体地，下透明电极层366的顶表面和隔离层364的顶表面可以具有相同的水平。也就是，下透明电极层366的顶表面和隔离层364的顶表面可以形成具有相同水平的平面(即，所述顶表面可以共平面)。
由于隔离层364，下透明电极层366可以分开以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个。也就是，多个这样的分开的下透明电极层366可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。具体地，下接触366C和下电极366E可以被一体形成，下接触366C和下电极366E形成填充单个隔离空间360D的下透明电极层366。
当涂覆层345不在开口362H的底部暴露时，涂覆层345可以分隔开而不接触下透明电极层366。然而，在某些实施方式中，涂覆层345的一部分可以与下透明电极层366接触，这将在下面参照图8详细描述。
有机光电层372和上透明电极层374顺序地设置在下透明电极层366上。有机光电层372可以一体地形成在多个下透明电极层366上。有机光电层372可以为仅在具有特定波长的光上引起光电变化的有机材料。例如，有机光电层372可以仅在绿光的波长引起光电变化。例如，有机光电层372可以在第一像素区域P1和第二像素区域P2两者上表现出从约500nm至约600nm的最大吸收波长λmax。
上透明电极层374可以一体地(例如，连续地)形成为跨过第一像素区域P1和第二像素区域P2。对应于滤色器层340的微透镜380设置在上透明电极层374上。在某些实施方式中，保护层378可以进一步形成在微透镜380和上透明电极层374之间。保护层378可以由透明绝缘材料形成。微透镜380可以形成为与对应的滤色器层340交叠。多个这样的微透镜380可以形成为对应于多个滤色器层340的相应的滤色器层340。
微透镜380可以改变入射在除了光电变换器304之外(例如，以外)的区域上的光的路径，并可以将光聚集在光电变换器304上。
图3A至图3R是示出根据本发明构思的某些实施方式的制造图像传感器的工艺的截面图。具体地，图3A至3R是示出制造图1所示的图像传感器1的工艺的截面图。在图3A至3R的描述中，可以省略关于图1重复的内容/描述。
参照图3A，制备半导体基板200，半导体基板200具有由器件隔离层202限定的多个像素区域。多个光电变换器204以及与多个光电变换器204间隔开的多个存储节点区域206分别形成在半导体基板200的多个像素区域中。
半导体基板200可以为例如块体基板、外延基板和SOI基板中的任一种。半导体基板200可以包括例如硅。此外，半导体基板200可以包括元素半导体诸如Ge或化合物半导体诸如SiC、GaAs、InAs和InP。半导体基板200可以基于第一导电类型的半导体基板而形成。半导体基板200可以为例如P型半导体基板。
多个光电变换器204可以形成为布置在半导体基板200中。多个光电变换器204的每个可以设置在半导体基板200中以对应于多个像素区域的每个。光电变换器204可以形成得距半导体基板200的表面较深。光电变换器204可以包括第一杂质区域204a和第二杂质区域204b。第一杂质区域204a可以形成得距半导体基板200的表面较深，第二杂质区域204b可以形成得距该表面较浅。第一杂质区域204a和第二杂质区域204b可以具有不同的导电类型。例如，第一杂质区域204a可以是用N型杂质掺杂的区域，第二杂质区域204b可以是用P型杂质掺杂的区域。
与多个光电变换器204间隔开并与半导体基板200的表面接触或相邻的多个存储节点区域206分别形成在半导体基板200的多个像素区域中。存储节点区域206可以是用N型杂质掺杂的杂质区域。存储节点区域206可以形成为单个掺杂区，并可以具有比光电变换器204的面积小的面积。
参照图3B，配线结构220设置在半导体基板200的第一侧201a上。
在配线结构220中，形成第一接触孔215，第一侧绝缘层211形成在第一接触孔215的侧壁上，第一接触孔215被完全填充，并且形成与第一侧绝缘层211接触的第一接触通路213。第一接触孔215的宽度可以随着其从半导体基板200的表面向上移动而逐渐增大。第一侧绝缘层211可以由氧化物或氮化物形成。第一接触通路213可以例如由金属材料诸如铜、铝和钨形成。
此后，形成与半导体基板200相邻且与第一接触通路213接触的缓冲区域217。
缓冲区域217可以通过第一接触通路213电连接到形成在半导体基板200中的存储节点区域206。缓冲区域217可以例如包括金属材料诸如铜、铝和钨、或碳纳米管。
配线结构220可以包括前层间电介质221和多个前配线223。前层间电介质221可以包括HDP氧化物膜、TEOS氧化物膜、TOSZ、SOG、USG、低k电介质层等。多个前配线223可以包括例如金属材料诸如铜、铝和钨。
支撑层290可以附接到配线结构220。支撑层290可以用于向通过抛光工艺减薄的半导体基板200提供强度。在某些实施方式中，支撑层290可以由硅氧化物、硅氮化物和/或半导体材料形成。
参照图3C，半导体基板200被翻转(例如，倒置/旋转)以允许配线结构220设置在半导体基板200之下。此后，半导体基板200的顶部的一部分(也就是，图3B所示的半导体基板200的由点线/虚线区分的底部)被去除。
参照图3D，形成第二接触孔225，第二接触孔225从半导体基板200的第二侧201b穿过且延伸经过半导体基板200到缓冲区域217。第二接触孔225的宽度可以随着其从缓冲区域217接近半导体基板200的第二侧201b而逐渐增大。在某些实施方式中，第二接触孔225可以形成为穿过器件隔离层202。
第二侧绝缘层227可以形成在第二接触孔225的侧壁上。第二侧绝缘层227可以由氧化物或氮化物形成。第二接触孔225可以用第二接触通路229填充。第二接触通路229可以完全地填充第二接触孔225以与第二侧绝缘层227接触。因此，第二接触通路229可以穿过半导体基板200。第二接触通路229可以例如由金属材料诸如铜、铝和钨形成。
参照图3E，与第二接触通路229电连接的立柱层230可以形成在半导体基板200的第二侧201b上。立柱层230可以包括形成在半导体基板200的第二侧201b上的第一立柱层231和形成在第一立柱层231上的第二立柱层233。第二立柱层233可以形成为围绕第一立柱层231的侧表面和顶表面，从而具有比第一立柱层231的宽度大的宽度。第一立柱层231和第二立柱层233可以由不同的金属材料形成。在某些实施方式中，第一立柱层231可以由钨形成，第二立柱层233可以由铝形成。立柱层230可以具有第一宽度W1。当第二立柱层233具有比第一立柱层231的宽度大的宽度时，第二立柱层233可以具有第一宽度W1。
参照图3F，滤色器层240可以形成在半导体基板200的第二侧201b上。滤色器层240可以允许经由微透镜280入射的光通过，从而仅允许具有必要的波长的光通过第二侧201b入射在光电变换器204上。在某些实施方式中，抗反射层可以形成在半导体基板200的第二侧201b和滤色器层240之间以通过减少/防止光反射而允许光入射在光电变换器204上。抗反射层可以由例如SiON、SiC、SiCN、SiCO等形成。
滤色器层240可以包括第一滤色器层241和第二滤色器层243。第一滤色器层241和第二滤色器层243可以分别设置在第一像素区域P1和第二像素区域P2中以对应于其中形成的光电变换器204。在某些实施方式中，设置在第一像素区域P1中的第一滤色器层241可以为红色(R)滤色器，设置在第二像素区域P2中的第二滤色器层243可以为蓝色(B)滤色器。因此，第一像素区域P1透射具有红色波长的光以允许红色波长的光到达光电变换器204。此外，第二像素区域P2透射具有蓝色波长的光以允许蓝色波长的光到达光电变换器204。
滤色器层240可以形成为具有处于比立柱层230的顶表面低的水平的顶表面。也就是，滤色器层240的高度可以形成为具有比立柱层230的高度小的值。
参照图3G，涂覆层245可以形成在半导体基板200的第二侧201b上。涂覆层245可以覆盖滤色器层240。涂覆层245可以通过形成涂覆材料层并执行平坦化工艺而形成，该涂覆材料层覆盖其上形成有立柱层230和滤色器层240的半导体基板200的顶部。涂覆层245可以暴露立柱层230的顶表面。涂覆层245和立柱层230可以具有处于相同水平的顶表面。也就是，涂覆层245的顶表面和立柱层230的顶表面可以形成具有相同水平的平面(即，所述顶表面可以共平面)。涂覆层245可以通过形成涂覆材料层、然后去除涂层材料层的一部分直到暴露立柱层230的顶表面而形成。涂覆层245可以由透明有机材料形成。在某些实施方式中，涂覆层245可以由树脂形成。涂覆层245可以在多个滤色器层240之上(例如可以直接接触多个滤色器层240的顶表面)。
参照图3H，形成覆盖涂覆层245和立柱层230的初始绝缘层260。之后，第一光致抗蚀剂层M1形成在初始绝缘层260上。第一光致抗蚀剂层M1可以形成在对应于图1所示的隔离层264的位置。
参照图3I，以第一光致抗蚀剂层M1作为蚀刻掩模，具有形成在其顶部的突出部分263的初始绝缘层260a通过从图3H中的初始绝缘层260的顶表面去除一部分而形成。初始绝缘层260a可以包括覆盖涂覆层245和立柱层230的基底部分261以及从基底部分261突出的突出部分263。
参照图3J，去除图3I中的第一光致抗蚀剂层M1。第一光致抗蚀剂层M1可以通过灰化工艺去除。
参照图3K，形成具有抗蚀剂孔M2H的第二光致抗蚀剂层M2，抗蚀剂孔M2H暴露具有突出部分263的初始绝缘层260a的一部分。抗蚀剂孔M2H可以设置在对应于图1所示的开口262H的位置。第二光致抗蚀剂层M2可以覆盖整个突出部分263。
参照图3L，以第二光致抗蚀剂层M2作为蚀刻掩模，具有多个凹入部分261R的初始绝缘层260b通过去除图3K中的初始绝缘层260a的一部分而形成。多个凹入部分261R可以设置在对应于图1所示的开口262H的位置。
多个凹入部分261R可以形成为不完全穿过初始绝缘层260b。因此，即使当在形成第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间发生未对准时，涂覆层245也不会在多个凹入部分261R的底部暴露。
参照图3M，去除图3L中的第二光致抗蚀剂层M2。第二光致抗蚀剂层M2可以通过灰化工艺去除。
涂覆层245可以具有与第二光致抗蚀剂层M2的性质类似的性质，例如通过灰化工艺去除的性质。因此，当涂覆层245在多个凹入部分261R的底部暴露时，涂覆层245的至少一部分会在去除第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间被去除。然而，由于多个凹入部分261R可以形成为不完全穿过初始绝缘层260b使得涂覆层245不在多个凹入部分261R的底部暴露，所以可以保护涂覆层245的至少一部分/防止涂覆层245的至少一部分在去除第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间被去除。
参照图3N，具有多个开口262H的隔离-绝缘层260c通过从图3M中的初始绝缘层260b的顶部去除一部分而形成，图3M中的初始绝缘层260b具有图3M中的多个凹入部分261R和突出部分263。多个开口262H可以通过从多个凹入部分261R的底部去除初始绝缘层260b的一部分而形成。多个开口262H可以穿过隔离-绝缘层260c。
隔离-绝缘层260c可以由例如氧化物形成。隔离-绝缘层260c可以包括基底层262和形成在基底层262上的隔离层264。基底层262可以具有暴露立柱层230的至少一部分的开口262H。可以形成由隔离-绝缘层260c(也就是，基底层262和隔离层264)限定的隔离空间260D。多个隔离空间260D可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。
隔离空间260D指的是在隔离-绝缘层260c的底表面水平和顶表面水平之间的其中没有形成隔离-绝缘层260c的部分/区域/范围。也就是，隔离空间260D可以包括在基底层262的顶表面的水平和隔离层264的顶表面的水平之间由隔离层264围绕的空间以及在开口262H中的空间。彼此隔离的多个隔离空间260D可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。也就是，多个隔离空间260D的每个可以形成为对应于多个光电变换器204的每个。
第二宽度W2(其是开口262H的宽度)可以具有比立柱层230的第一宽度W1小的值。涂覆层245可以不被暴露，并且涂覆层245的顶表面可以由于具有开口262H的隔离-绝缘层260c而被完全覆盖。也就是，涂覆层245的顶表面可以由隔离-绝缘层260c完全覆盖从而在开口262H的底部不暴露。然而，在某些实施方式中，当在形成图3K的第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间发生未对准时，涂覆层245的一部分可能在开口262H的底部暴露。
参照图3O，形成下透明材料层265，下透明材料层265覆盖隔离-绝缘层260c的顶部以填充隔离空间260D。下透明材料层265可以由例如ITO、IZO、ZnO、SnO2、ATO、AZO、GZO、TiO2或FTO形成。
参照图3P，填充隔离空间260D的下透明电极层266可以通过对图3O中的下透明材料层265执行平坦化工艺直到暴露隔离-绝缘层260c(也就是隔离层264)而形成在隔离-绝缘层260c上。用于形成下透明电极层266的平坦化工艺可以通过CMP工艺进行。
下透明电极层266可以包括填充开口262H的内部的下接触266C以及与下接触266C连接且设置在基底层262的顶表面上的下电极266E。
也就是，下透明电极层266可以形成为采用双镶嵌法填充隔离空间260D。因此，下接触266C和下电极266E可以一体地形成。下透明电极层266的顶表面和隔离-绝缘层260c的最顶端可以具有相同的水平。具体地，下透明电极层266的顶表面和隔离层264的顶端可以具有相同的水平。也就是，下透明电极层266的顶表面和隔离层264的顶表面可以形成具有相同水平的平面(即，所述顶表面可以共平面)。
由于隔离层264，下透明电极层266可以分开以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个。也就是，多个这样分开的下透明电极层266可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。具体地，下接触266C和下电极266E可以一体地形成，下接触266C和下电极266E形成填充单个隔离空间260D的下透明电极层266。
当涂覆层245不在开口262H的底部暴露时，涂覆层245可以分隔开而不接触下透明电极层266。然而，在某些实施方式中，当在图3K的形成第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间发生未对准时，涂覆层245的一部分可能与下透明电极层266接触。
参照图3Q，有机光电层272形成在下透明电极层266上。有机光电层272可以一体地形成在多个下透明电极层266上。有机光电层272可以是仅在具有特定波长的光上引起光电变化的有机材料。例如，有机光电层272可以仅在绿光的波长引起光电变化。例如，有机光电层272可以在第一像素区域P1和第二像素区域P2两者中表现出从约500nm至约600nm的最大吸收波长λmax。
有机光电层272可以具有例如从约1nm至约500nm的厚度。在某些实施方式中，有机光电层272可以具有从约5nm至约300nm的厚度。有机光电层272可以具有这样的厚度，该厚度能够通过有效地吸收光并有效地分开和传输正空穴和电子而有效地改善光电转换效率。
参照图3R，上透明电极层274形成在有机光电层272上。上透明电极层274可以由例如ITO、IZO、ZnO、SnO2、ATO、AZO、GZO、TiO2或FTO形成。上透明电极层274可以一体地(例如，连续地)形成为跨过第一像素区域P1和第二像素区域P2。
之后，如图1所示，对应于滤色器层240的微透镜280形成在上透明电极层274上，从而形成图像传感器1。微透镜280可以形成为交叠对应的滤色器层240。多个这样的微透镜280可以形成为对应于多个滤色器层240中的相应的滤色器层240。微透镜280可以改变光入射在除了光电变换器204之外(以外)的区域上光的路径，并可以将光聚集在光电变换器204上。
在某些实施方式中，保护层278可以进一步形成在微透镜280和上透明电极层274之间。保护层278可以由透明绝缘材料形成。
根据图3A-图3R的制造图像传感器的方法，即使当图3K中的形成第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间发生未对准时，也可以保护涂覆层245/防止涂覆层245被损坏，从而可以形成可靠的图像传感器。
图4A至图4E是示出根据本发明构思的某些实施方式的制造图1的图像传感器1的工艺的截面图。在图4A至图4E的描述中，可以省略关于图1和图3A至图3R重复的内容/描述。具体地，图4A至图4E是示出在图3G所示的操作之后的工艺的截面图。
参照图4A，第一光致抗蚀剂层M1a形成在初始绝缘层260上，第一光致抗蚀剂层M1a具有暴露初始绝缘层260的一部分的抗蚀剂孔M1Ha。抗蚀剂孔M1Ha可以设置在对应于图1所示的开口262H的位置。
参照图4B，以第一光致抗蚀剂层M1a作为蚀刻掩模，多个凹入部分260R通过去除初始绝缘层260的一部分而形成。多个凹入部分260R可以设置在对应于图1所示的开口262H的位置。
多个凹入部分260R可以形成为不完全穿过初始绝缘层260。
参照图4C，图4B中的第一光致抗蚀剂层M1a被去除。第一光致抗蚀剂层M1a可以通过灰化工艺去除。
参照图4D，第二光致抗蚀剂层M2a形成在初始绝缘层260上。第二光致抗蚀剂层M2a可以形成在对应于图1所示的隔离层264的位置。
参照图4E，以第二光致抗蚀剂层M2a作为蚀刻掩模，具有形成在其顶部/作为其顶部的突出部分263的初始绝缘层260b通过从图4D中的初始绝缘层260的顶表面去除一部分而形成。初始绝缘层260b可以包括覆盖涂覆层245和立柱层230的基底部分261以及从基底部分261突出的突出部分263。在形成突出部分263的工艺期间，多个凹入部分261R可以在深度上增加以比图4D所示的多个凹入部分260R更深。
之后，去除第二光致抗蚀剂层M2a，从而可以获得图3M所示的结果。多个凹入部分261R可以形成为不完全穿过初始绝缘层260b。因此，即使当在图4A中的形成第一光致抗蚀剂层M1a的工艺期间发生未对准时，涂覆层245也不会在多个凹入部分261R的底部暴露。
之后，图1所示的图像传感器1可以通过图3N至图3R所示的工艺形成。
图5A至图5O是示出根据本发明构思的某些实施方式的制造图像传感器的工艺的截面图。具体地，图5A至图5O是示出制造图2所示的图像传感器2的工艺的截面图。在图5A至图5O的描述中，可以省略关于图2和图3A至3R重复的内容/描述。
参照图5A，制备半导体基板300，半导体基板300具有由器件隔离层302限定的多个像素区域P1和P2。多个光电变换器304以及与该多个光电变换器304间隔开的多个存储节点区域306分别形成在半导体基板300的多个像素区域P1和P2中。
光电变换器304可以设置在半导体基板300中以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个。每个光电变换器304可以是光电二极管。每个光电变换器304可以包括第一杂质区域304a和第二杂质区域304b。第一杂质区域304a可以形成得距半导体基板300的顶表面较深。第二杂质区域304b可以形成得距半导体基板300的顶表面较浅。第一杂质区域304a和第二杂质区域304b可以包括不同的导电类型。例如，第一杂质区域304a可以用N型杂质掺杂，第二杂质区域304b可以用P型杂质掺杂。
光电变换器304可以包括感测红光和蓝光的像素。例如，感测红光的像素可以在第一像素区域P1中，感测蓝光的像素可以在第二像素区域P2中。存储节点区域306可以设置在半导体基板300中以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个，同时与光电变换器304间隔开。存储节点区域306可以例如用N型杂质掺杂。存储节点区域306可以形成为单一掺杂区域，并可以具有比光电变换器304的面积小的面积。
层间电介质结构310可以设置在半导体基板300上。层间电介质结构310可以包括顺序沉积在半导体基板300上的多个层间电介质(例如电介质层)311、312、313和314以及设置在多个层间电介质311、312、313和314的顶表面上的蚀刻停止物316。在某些实施方式中，处于多个层间电介质311、312、313和314的最顶端的层间电介质314可以形成得比其它的层间电介质311、312和313厚。多个层间电介质311、312、313和314可以由氧化物形成。例如，多个层间电介质311、312、313和314可以由HDP氧化物膜、TEOS氧化物膜、TOSZ、SOG、USG、低k电介质层等形成。蚀刻停止物316可以由硅氮化物膜或硅氮氧化物膜形成。
配线结构320设置在半导体基板300上且在第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个中。配线结构320可以例如由金属材料诸如铜、铝和钨形成。例如，配线结构320可以包括设置在多个层间电介质311、312、313和314的至少一部分中的层间配线321以及穿过多个层间电介质311、312、313和314并连接层间配线321的接触通路323。接触通路323可以包括最下接触通路323a、中间接触通路323b和最上接触通路323c。最下接触通路323a可以与存储节点区域306接触。
在某些实施方式中，缓冲通路325可以提供在最下接触通路323a和存储节点区域306之间。缓冲通路325可以包括例如碳纳米管。缓冲通路325可以提供例如具有在金属和硅之间的功函数的材料以减小半导体基板300和配线结构320之间的能量势垒，从而提供适当的欧姆接触。例如，在半导体基板300中硅的功函数可以为4.05eV，在配线结构320中金属(例如铜)的功函数可以为4.70eV，缓冲通路325(例如碳纳米管)的功函数可以为从约4.3eV至约4.8eV。缓冲通路325可以减小硅和金属之间的能量势垒以允许电子和/或正空穴通过配线结构320更好地传输到存储节点区域306。
参照图5B，与接触通路323电连接的立柱层330形成在配线结构320上。立柱层330可以包括第一立柱层331和形成在第一立柱层331上的第二立柱层333。第二立柱层333可以形成为围绕第一立柱层331的侧表面和顶表面，从而具有比第一立柱层331的宽度大的宽度。第一立柱层331和第二立柱层333可以由不同的金属材料形成。在某些实施方式中，第一立柱层331可以由钨形成，第二立柱层333可以由铝形成。立柱层330可以具有第一宽度W1。当第二立柱层333具有比第一立柱层331的宽度大的宽度时，第二立柱层333可以具有第一宽度W1。
参照图5C，滤色器层340可以形成在配线结构320上。滤色器层340可以允许经由微透镜380入射的光通过，从而仅允许具有必要的波长的光入射在光电变换器304上。在某些实施方式中，抗反射层可以形成在滤色器层340和层间电介质结构310之间以通过减少/防止光反射而允许光入射到光电变换器304上。抗反射层可以由例如SiON、SiC、SiCN、SiCO等形成。
滤色器层340可以包括第一滤色器层341和第二滤色器层343。第一滤色器层341和第二滤色器层343可以分别设置在第一像素区域P1和第二像素区域P2中以对应于其中形成的光电变换器304。在某些实施方式中，设置在第一像素区域P1中的第一滤色器层341可以为红色(R)滤色器，设置在第二像素区域P2中的第二滤色器层343可以为蓝色(B)滤色器。因此，第一像素区域P1透射具有红色波长的光以允许红色波长的光到达光电变换器304。此外，第二像素区域P2透射具有蓝色波长的光以允许蓝色波长的光到达光电变换器304。
滤色器层340可以形成为具有处于比立柱层330的顶表面低的水平的顶表面。也就是，滤色器层340的高度可以形成为具有比立柱层330的高度小的值。
参照图5D，形成覆盖滤色器层340的涂覆层345。涂覆层345可以通过形成涂覆材料层并执行平坦化工艺而形成，该涂覆材料层覆盖其上形成有立柱层330和滤色器层340的半导体基板300的顶部。涂覆层345可以暴露立柱层330的顶表面。涂覆层345和立柱层330可以具有处于相同水平的顶表面。也就是，涂覆层345的顶表面和立柱层330的顶表面可以形成具有相同水平的平面(即，所述顶表面可以共平面)。涂覆层345可以通过形成涂覆材料层、然后部分地去除涂覆材料层直到暴露立柱层330的顶表面而形成。涂覆层345可以由透明有机材料形成。在某些实施方式中，涂覆层345可以由树脂形成。涂覆层345可以在多个滤色器层340之上(例如，可以直接接触多个滤色器层340的顶表面)。
参照图5E，形成覆盖涂覆层345和立柱层330的初始绝缘层360。之后，第一光致抗蚀剂层M1形成在初始绝缘层360上。第一光致抗蚀剂层M1可以形成在对应于图2所示的隔离层364的位置。
参照图5F，以第一光致抗蚀剂层M1作为蚀刻掩模，具有形成在其顶部的突出部分363的初始绝缘层360a通过从图5E中的初始绝缘层360的顶表面去除一部分而形成。初始绝缘层360a可以包括覆盖涂覆层345和立柱层330的基底部分361以及从基底部分361突出的突出部分363。
参照图5G，去除图5F中的第一光致抗蚀剂层M1。第一光致抗蚀剂层M1可以通过灰化工艺去除。
参照图5H，形成具有抗蚀剂孔M2H的第二光致抗蚀剂层M2，抗蚀剂孔M2H暴露具有突出部分363的初始绝缘层360a的一部分。抗蚀剂孔M2H可以设置在对应于图2所示的开口362H的位置。第二光致抗蚀剂层M2可以覆盖整个突出部分363。
参照图5I，以第二光致抗蚀剂层M2作为蚀刻掩模，具有多个凹入部分361R的初始绝缘层360b通过去除图5H中的初始绝缘层360a的一部分而形成。多个凹入部分361R可以设置在对应于图2所示的开口362H的位置。
多个凹入部分361R可以形成为不完全穿过初始绝缘层360b。因此，即使当在形成第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间发生未对准时，涂覆层345也可以不在多个凹入部分361R的底部暴露。
参照图5J，去除图5I中的第二光致抗蚀剂层M2。第二光致抗蚀剂层M2可以通过灰化工艺去除。
涂覆层345可以具有与第二光致抗蚀剂层M2的性质类似的性质，例如通过灰化工艺去除的性质。因此，当涂覆层345在多个凹入部分361R的底部暴露时，涂覆层345的至少一部分可能在去除第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间被去除。然而，由于多个凹入部分361R可以形成为不完全穿过初始绝缘层360b使得涂覆层345在多个凹入部分361R的底部不暴露，所以可以保护涂覆层345的至少一部分/防止涂覆层345的至少一部分在去除第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间被去除。
参照图5K，具有多个开口362H的隔离-绝缘层360c通过部分地去除图5J中的初始绝缘层360b(具有图5J中的多个凹入部分361R和突出部分363)的顶部而形成。多个开口362H可以通过从多个凹入部分361R的底部去除初始绝缘层360b而形成。多个开口362H可以穿过隔离-绝缘层360c。
隔离-绝缘层360c可以由例如氧化物形成。隔离-绝缘层360c可以包括基底层362和形成在基底层362上的隔离层364。基底层362可以具有暴露立柱层330的至少一部分的开口362H。可以形成由隔离-绝缘层360c(也就是，基底层362和隔离层364)限定的隔离空间360D。多个这样的隔离空间360D可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。
隔离空间360D指的是隔离-绝缘层360c的底表面水平和顶表面水平之间的其中没有形成隔离-绝缘层360c的部分/区域/范围。也就是，隔离空间360D可以包括在基底层362的顶表面的水平和隔离层364的顶表面的水平之间由隔离层364围绕的空间以及在开口362H中的空间。彼此隔离的多个隔离空间360D可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。也就是，多个隔离空间360D的每个可以形成为对应于多个光电变换器304中的相应一个。
第二宽度W2(其是开口362H的宽度)可以具有比立柱层330的第一宽度W1小的值。涂覆层345可以不被暴露，并且涂覆层345的顶表面可以由于具有开口362H的隔离-绝缘层360c而被完全覆盖。也就是，涂覆层345的顶表面可以由隔离-绝缘层360c完全覆盖从而在开口362H的底部不暴露。然而，在某些实施方式中，当在图5H的形成第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间发生未对准时，涂覆层345的一部分可能在开口362H的底部暴露。
参照图5L，形成下透明材料层365，下透明材料层365覆盖隔离-绝缘层360c的顶部以填充隔离空间360D。下透明材料层365可以由例如ITO、IZO、ZnO、SnO2、ATO、AZO、GZO、TiO2或FTO形成。
参照图5M，填充隔离空间360D的下透明电极层366可以通过对图5L中的下透明材料层365执行平坦化工艺直到暴露隔离-绝缘层360c(即隔离层364)而形成在隔离-绝缘层360c上。用于形成下透明电极层366的平坦化工艺可以通过CMP工艺进行。
下透明电极层366可以包括填充开口362H的内部的下接触366C以及与下接触366C连接且设置在基底层362的顶表面上的下电极366E。
也就是，下透明电极层366可以形成为采用双镶嵌法填充隔离空间360D。因此，下接触366C和下电极366E可以一体地形成。下透明电极层366的顶表面和隔离-绝缘层360c的最顶端可以具有相同的水平。具体地，下透明电极层366的顶表面和隔离层364的顶表面可以具有相同的水平。也就是，下透明电极层366的顶表面和隔离层364的顶表面可以形成具有相同水平的平面(即，所述顶表面可以共平面)。
由于隔离层364，下透明电极层366可以分开以对应于第一像素区域P1和第二像素区域P2的每个。也就是，多个这样分开的下透明电极层366可以形成为对应于多个像素区域P1和P2。具体地，下接触366C和下电极366E可以一体地形成，下接触366C和下电极366E形成填充单个隔离空间360D的下透明电极层366。
当涂覆层345不在开口362H的底部暴露时，涂覆层345可以分隔开而不接触下透明电极层366。然而，在某些实施方式中，当在图5H的形成第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间发生未对准时，涂覆层345的一部分可能与下透明电极层366接触。
参照图5N，有机光电层372形成在下透明电极层366上。有机光电层372可以一体地形成在多个下透明电极层366上。有机光电层372可以为仅在具有特定波长的光上引起光电变化的有机材料。例如，有机光电层372可以仅在绿光的波长引起光电变化。例如，有机光电层372可以在第一像素区域P1和第二像素区域P2两者中表现出从约500nm至约600nm的最大吸收波长λmax。
有机光电层372可以具有例如从约1nm至约500nm的厚度。在某些实施方式中，有机光电层372可以具有从约5nm至约300nm的厚度。有机光电层372可以具有这样的厚度，该厚度能够通过有效地吸收光并有效地分开和传输正空穴和电子而有效改善光电转换效率。
参照图5O，上透明电极层374形成在有机光电层372上。上透明电极层374可以由例如ITO、IZO、ZnO、SnO2、ATO、AZO、GZO、TiO2或FTO形成。上透明电极层374可以一体地形成为跨过第一像素区域P1和第二像素区域P2。
之后，如图2所示，对应于滤色器层340的微透镜380形成在上透明电极层374上，从而形成图像传感器2。微透镜380可以形成为交叠对应的滤色器层340。多个这样的微透镜380可以形成为对应于多个滤色器层340中的相应的滤色器层340。微透镜380可以改变入射在除了光电变换器304之外(例如，以外)的区域上的光的路径，并可以将光聚集在光电变换器304上。
在某些实施方式中，保护层378(图2中示出)可以进一步形成在微透镜380和上透明电极层374之间。保护层378可以由透明绝缘材料形成。
根据图5A-图5O的制造图像传感器的方法，即使当在图5H中的形成第二光致抗蚀剂层M2的工艺期间发生未对准时，也可以保护涂覆层345/防止涂覆层345损坏，从而可以形成可靠的图像传感器。
图6A至图6E是示出根据本发明构思的某些实施方式的制造图像传感器的工艺的截面图。具体地，图6A至6E是示出制造图2所示的图像传感器2的工艺的截面图。在图6A至图6E的描述中，可以省略关于图2和图5A至图5O重复的内容/描述。具体地，图6A至图6E是示出图5D所示的工艺之后的工艺的截面图。
参照图6A，具有抗蚀剂孔M1Ha的第一光致抗蚀剂层M1a形成在初始绝缘层360上，抗蚀剂孔M1Ha暴露初始绝缘层360的一部分。抗蚀剂孔M1Ha可以设置在对应于图2所示的开口362H的位置。
参照图6B，以第一光致抗蚀剂层M1a作为蚀刻掩模，多个凹入部分360R通过去除初始绝缘层360的一部分而形成。多个凹入部分361R可以设置在对应于图2所示的开口362H的位置。
多个凹入部分360R可以形成为不完全穿过初始绝缘层360。
参照图6C，去除图6B中的第一光致抗蚀剂层M1a。第一光致抗蚀剂层M1a可以通过灰化工艺去除。
参照图6D，第二光致抗蚀剂层M2a形成在初始绝缘层360上。第二光致抗蚀剂层M2a可以形成在对应于图2所示的隔离层364的位置。
参照图6E，以第二光致抗蚀剂层M2a作为蚀刻掩模，具有形成在其顶部/作为其顶部的突出部分363的初始绝缘层360b通过部分地去除图6D中的初始绝缘层360的顶表面而形成。初始绝缘层360b可以包括覆盖涂覆层345和立柱层330的基底部分361以及从基底部分361突出的突出部分363。在形成突出部分363的工艺期间，多个凹入部分361R可以在深度上增大以比图6D所示的多个凹入部分360R更深。
之后，去除第二光致抗蚀剂层M2a，从而可以获得图5K所示的结果。多个凹入部分361R可以形成为不完全穿过初始绝缘层360b。因此，即使在图6A中的形成第一光致抗蚀剂层M1a的工艺期间发生未对准，涂覆层345也不会在多个凹入部分361R的底部暴露。
之后，图2所示的图像传感器2可以通过图5L至图5O所示的工艺形成。
图7是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器1a的主要部分的截面图。在图7的描述中，可以省略关于图1重复的内容/描述。
参照图7，在图像传感器1a中，不同于图1所示的图像传感器1，涂覆层245的一部分可以与下透明电极层266接触。
像参照图3A至图4E描述的图像传感器1一样，对于根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器1a，即使当在形成用于形成隔离-绝缘层260c的光致抗蚀剂层的工艺期间发生未对准时，也可以保护涂覆层245/防止涂覆层245损坏。例如，氧化物层的至少一部分可以保留在涂覆层245的一部分上，否则当在使用光致抗蚀剂层时发生未对准时，涂覆层245的该部分将会被暴露(参见例如图3K-3M)。
图8是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器2a的主要部分的截面图。在图8的描述中，可以省略关于图2重复的内容/描述。
参照图8，在图像传感器2a中，与图2所示的图像传感器2不同，涂覆层345的一部分可以与下透明电极层366接触。
像参照图5A至图6E描述的图像传感器2一样，对于根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器2a，即使当在形成光致抗蚀剂层(用于形成隔离-绝缘层360c)的工艺期间发生未对准时，也可以保护涂覆层345/防止涂覆层345损坏。
图9是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的读出电路的截面图。具体地，图9示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的包括绿色像素和红色像素的读出电路。
参照图9，OPD和R_PD共用单个浮置扩散区域FD。此外，在另一个示例中，OPD和B_PD共用单个浮置扩散区域FD。浮置扩散区域FD可以被称为浮置扩散节点。当从像素观看时，绿色像素和红色像素共用单个浮置扩散区域FD。
读出电路包括两个传输晶体管TG1和TG2、浮置扩散区域FD、复位晶体管RX、驱动晶体管DX和选择晶体管SX。
第一传输晶体管TG1响应于第一传输控制信号TS1而操作。第二传输晶体管TG2响应于第二传输控制信号TS2而操作。复位晶体管RX响应于复位控制信号RS而操作。选择晶体管SX响应于选择信号SEL而操作。
当第一传输控制信号TS1的激活时间和第二传输控制信号TS2的激活时间被适当控制时，对应于由OPD产生的电荷的信号和对应于由R_PD产生的电荷的信号可以根据相应晶体管DX和SX的操作而传输到列线COL。
这里，OPD、R_PD或B_PD可以实施为光电晶体管、光电栅极、钉扎光电二极管(PPD)或其组合。
图10是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的读出电路的截面图。具体地，图10示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的包括绿色像素和红色像素的读出电路。
参照图10，第一读出电路和第二读出电路彼此分开，第一读出电路读出由R_PD产生的电荷，第二读出电路读出由OPD产生的电荷。当从像素观看时，绿色像素和红色像素彼此分开。
第一读出电路包括第一传输晶体管TGA、第一浮置扩散区域FD1、第一复位晶体管RX1、第一驱动晶体管DX1和第一选择晶体管SX1。
第一传输晶体管TGA响应于第一传输控制信号TS1而操作。第一复位晶体管RX1响应于第一复位控制信号RS1而操作。第一选择晶体管SX1响应于第一选择信号SEL1而操作。
第二读出电路包括第二传输晶体管TGB、第二浮置扩散区域FD2、第二复位晶体管RX2、第二驱动晶体管DX2和第二选择晶体管SX2。
第二传输晶体管TGB响应于第二传输控制信号TS2而操作。第二复位晶体管RX2响应于第二复位控制信号RS2而操作。第二选择晶体管SX2响应于第二选择信号SEL2而操作。
当第一传输控制信号TS1的激活时间和第二传输控制信号TS2的激活时间被适当地控制时，对应于由OPD产生的电荷的信号和对应于由R_PD产生的电荷的信号可以根据相应晶体管DX1、SX1、DX2和SX2的操作而传输到列线COL。
图11是示出根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器2100的配置的方框图。
参照图11，图像传感器2100可以包括像素阵列2110、控制器2130、行驱动器2120和像素信号处理器2140。图像传感器2100包括参照图1至图8描述的图像传感器1、1a、2和2a中的至少一个。
像素阵列2110可以包括二维布置的多个单元像素。单元像素可以包括光电变换器。光电变换器可以通过吸收光而产生电荷。根据所产生电荷的电信号(输出电压)可以通过垂直信号线提供到像素信号处理器2140。包括在像素阵列2110中的单元像素可以一次一行地(one at a time by row)提供输出电压。因此，像素阵列2110的一行中的单元像素可以通过由行驱动器2120输出的选择信号而被同时激活。被选择的行中的单元像素可以提供根据所吸收光的输出电压到对应列的输出线。
控制器2130可以控制行驱动器2120以允许像素阵列2110通过吸收光而积累电荷、临时存储所积累的电荷、并将根据所存储电荷的电信号从像素阵列2110输出到外面(例如图像传感器2100的外部)。此外，控制器2130可以控制像素信号处理器2140以测量由像素阵列2110提供的输出电压。
像素信号处理器2140可以包括相关双采样器(CDS)2142、模拟数字转换器(ADC)2144和缓冲器2146。CDS 2142可以采样并保持由像素阵列2110提供的输出电压。CDS 2142可以双采样噪声电平和根据产生的输出电压的电平，并可以输出对应于其间的差异的电平。此外，CDS 2142可以接收由斜坡信号发生器2148产生的斜坡信号并比较斜坡信号，从而可以输出比较的结果。
ADC 2144可以将对应于从CDS 2142接收的电平的模拟信号转换成数字信号。缓冲器2146可以锁存数字信号。锁存的信号从图像传感器2100顺序地输出到外部(例如图像传感器2100之外)以传输到图像处理器。
图12是包括根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器的系统2200的方框图。
参照图12，系统2200可以是需要数据的各种系统诸如计算系统、照相机系统、车辆导航系统、视频电话、安全系统和运动检测系统中的一种。
系统2200可以包括中央处理器(CPU)(或处理器)2210、非易失性存储器2220、图像传感器2230、输入/输出装置2240和随机存取存储器(RAM)2250。CPU 2210可以通过总线2260与非易失性存储器2220、图像传感器2230、输入/输出装置2240和RAM 2250通讯。图像传感器2230可以被提供为独立的半导体芯片或者可以与CPU 2210集成以提供为单个半导体芯片。图像传感器2230包括参照图1至图8描述的图像传感器1、1a、2和2a中的至少一种。
图13示出包括根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器3040和接口的电子系统3000。
参照图13，电子系统3000可以被提供为能够利用或支持移动行业处理器接口(MIPI)的数据处理器，例如移动电话、个人数字助理(PDA)、便携式多媒体播放器(PMP)或智能电话。电子系统3000可以包括应用处理器3010、图像传感器3040和显示器3050。图像传感器3040包括参照图1至图8描述的图像传感器1、1a、2和2a中的至少一种。
提供在应用处理器3010中的照相机串行接口(CSI)主机3012可以通过CSI而与图像传感器3040的CSI器件3041串行通讯。这里，例如，光学解串器(optical deserializer)(DES)可以提供在CSI主机3012中，光学串行器(optical serializer)(SER)可以提供在CSI器件3041中。
提供在应用处理器3010中的显示器串行接口(DSI)主机3011可以通过DSI而与显示器3050的DSI器件3051串行通讯。这里，例如，光学串行器可以提供在DSI主机3011中，光学解串器可以提供在DSI器件3051中。
电子系统3000还可以包括能够与应用处理器3010通讯的射频(RF)芯片3060。电子系统3000的物理层(PHY)3013和RF芯片3060的PHY 3061可以根据MIPI数字射频(DigRF)发送和接收数据。应用处理器3010还可以包括根据PHY 3013的MIPI DigRF控制数据通讯的DigRF主机(MASTER)，RF芯片3060还可以包括由DigRF主机控制的DigRF从机(SLAVE)3062。
电子系统3000还可以包括全球定位系统(GPS)3020、存储器3070、麦克风(MIC)3080、动态RAM(DRAM)3085和扬声器3090。电子系统3000可以采用Wimax 3030、无线局域网(WLAN)3100、超级宽带(UWB)3110等通讯。
图14是示意性地示出应用根据本发明构思的某些实施方式的图像传感器4010的电子系统的透视图。
图14示出将电子系统3000应用到移动电话4000的示例。移动电话4000可以包括图像传感器4010。图像传感器4010包括参照图1至图8描述的图像传感器1、1a、2和2a中的至少一种。
以上公开的主题将被认为是说明性的而不是限制性的，并且权利要求旨在涵盖落在实际精神和范围内的所有这样的修改、增强和其它实施方式。因此，至法律所允许的最大程度，所述范围由权利要求书及其等同物的最宽可允许解释确定，而不应受之前的详细描述限制或限定。
本申请要求于2015年12月15日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2015-0179205号以及于2016年11月14日在美国专利和商标局提交的美国专利申请第15/350201号的权益，其公开内容通过引用整体地结合于此。

Claims (25)

1.一种图像传感器，包括：
半导体基板，包括光电变换器；
滤色器层，在所述半导体基板上；
金属结构，在所述半导体基板上并相邻于所述滤色器层的侧壁；
绝缘层，在所述滤色器层上并具有贯穿所述绝缘层的开口；以及
透明电极层，在所述绝缘层的上表面上以及在所述绝缘层的所述开口的空间中并通过所述绝缘层的所述开口连接到所述金属结构，
其中所述金属结构没有形成在所述开口中。
2.如权利要求1所述的图像传感器，还包括在所述滤色器层上的透明层，其中所述绝缘层在所述透明电极层和所述透明层的相应部分之间。
3.如权利要求2所述的图像传感器，
其中所述透明层的相应部分包括第一部分，并且
其中所述透明电极层通过所述绝缘层的所述开口接触所述透明层的第二部分。
4.如权利要求1所述的图像传感器，还包括在所述透明电极层上的有机光电层，其中所述绝缘层包括其朝向所述有机光电层突出的突出部分。
5.如权利要求4所述的图像传感器，其中所述绝缘层的所述突出部分包括与所述透明电极层的最上表面共平面的最上表面，并且交叠所述滤色器层。
6.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述金属结构包括：
钨部分；和
铝部分，在所述钨部分上，其中所述透明电极层接触所述铝部分。
7.如权利要求6所述的图像传感器，其中所述金属结构的所述铝部分的侧壁朝向所述透明电极层渐缩。
8.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述金属结构包括钨并且接触所述透明电极层。
9.如权利要求1所述的图像传感器，
其中所述绝缘层延伸到所述金属结构的一部分上，并且
其中所述金属结构的第一宽度比所述开口的第二宽度宽，所述透明电极层通过该开口连接到所述金属结构。
10.如权利要求1所述的图像传感器，还包括在所述半导体基板中的金属接触，其中：
所述金属结构接触所述金属接触；
所述金属结构包括不同的第一金属材料和第二金属材料；
所述第一金属材料接触所述金属接触；并且
所述第二金属材料在所述第一金属材料上、接触所述透明电极层并且比所述第一金属材料宽。
11.如权利要求10所述的图像传感器，
其中所述第二金属材料在所述第一金属材料的相反的第一侧壁和第二侧壁上，并且
其中所述金属接触和/或所述金属结构包括渐缩的宽度。
12.如权利要求1所述的图像传感器，其中：
所述滤色器层和所述光电变换器分别包括第一滤色器层和第一光电变换器；
所述图像传感器还包括在第二光电变换器上的第二滤色器层；
所述金属结构在所述第一滤色器层和所述第二滤色器层之间；并且
所述图像传感器还包括在所述第一滤色器层和所述绝缘层的第一部分之间以及在所述第二滤色器层和所述绝缘层的第二部分之间的透明有机层。
13.如权利要求12所述的图像传感器，其中所述透明有机层的表面与所述金属结构的接触所述透明电极层的表面共平面。
14.如权利要求12所述的图像传感器，还包括在所述透明电极层上的有机光电层，其中所述绝缘层的所述第二部分包括其突出部分，所述突出部分朝向所述有机光电层突出并使所述透明电极层的在所述第一滤色器层上的第一部分与所述透明电极层的在所述第二滤色器层上的第二部分隔离。
15.如权利要求12所述的图像传感器，其中所述透明电极层通过所述绝缘层的所述开口接触所述透明有机层的一部分。
16.如权利要求1所述的图像传感器，其中所述绝缘层交叠所述金属结构的相反的第一侧壁和第二侧壁。
17.一种形成图像传感器的方法，所述方法包括：
在滤色器层上形成绝缘层；
蚀刻所述绝缘层以形成贯穿所述绝缘层的开口，所述开口至少部分地暴露相邻于所述滤色器层的侧壁的金属结构；以及
在所述绝缘层的上表面上和在所述绝缘层的所述开口的空间中形成透明电极层，使得所述透明电极层通过所述绝缘层的所述开口连接到所述金属结构，其中所述金属结构没有形成在所述开口中。
18.如权利要求17所述的方法，还包括：
在形成所述绝缘层之前，在所述滤色器层上形成透明层，
其中形成所述透明电极层包括在所述绝缘层的所述开口中以及在所述绝缘层的在所述开口之外的部分上同时形成电极材料。
19.如权利要求18所述的方法，其中形成所述透明电极层包括：形成所述透明电极层以通过所述开口接触所述透明层的一部分。
20.如权利要求18所述的方法，其中：
在所述滤色器层上形成所述透明层包括在红色的第一滤色器层和蓝色的第二滤色器层上形成所述透明层；
形成所述绝缘层包括在所述透明层上形成氧化物层；并且
形成所述透明电极层包括在所述氧化物层上和在所述金属结构上形成铟锡氧化物层。
21.如权利要求17所述的方法，还包括：
在所述绝缘层的一部分上形成光致抗蚀剂材料；以及
当所述光致抗蚀剂材料在所述绝缘层的所述部分上时进行所述绝缘层的蚀刻。
22.如权利要求21所述的方法，其中：
当所述光致抗蚀剂材料在所述绝缘层的所述部分上时进行所述绝缘层的蚀刻包括：进行所述绝缘层的第一蚀刻；
所述方法还包括进行所述绝缘层的第二蚀刻以形成交叠所述金属结构的凹陷而不暴露所述金属结构；并且
蚀刻所述绝缘层以形成至少部分地暴露所述金属结构的所述开口包括：进行所述绝缘层的第三蚀刻。
23.如权利要求22所述的方法，其中
所述光致抗蚀剂材料包括第一光致抗蚀剂层；
所述方法还包括：在进行所述绝缘层的所述第二蚀刻之前，去除所述第一光致抗蚀剂层并在所述绝缘层上形成第二光致抗蚀剂层；并且
所述方法还包括：在进行形成至少部分地暴露所述金属结构的所述开口的所述第三蚀刻之前，去除所述第二光致抗蚀剂层。
24.如权利要求21所述的方法，其中：
进行所述蚀刻包括：形成所述绝缘层的突出部分；并且
形成所述透明电极层包括：在所述绝缘层的所述突出部分上形成电极材料。
25.如权利要求17所述的方法，其中形成所述透明电极层包括：
在所述绝缘层上沉积电极材料；以及
对所述电极材料进行化学机械抛光工艺直到暴露所述绝缘层的一部分，
其中所述绝缘层的通过所述化学机械抛光工艺暴露的所述部分交叠所述滤色器层，并且
其中所述方法还包括：在所述透明电极层上和在所述绝缘层的通过所述化学机械抛光工艺暴露的所述部分上形成有机光电层。
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