CN109285848B - 图像传感器 - Google Patents

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Abstract

一种图像传感器包括设置在半导体基板上并具有开口的绝缘图案、设置在绝缘图案的开口内的滤色器、设置在滤色器上的盖绝缘层、设置在盖绝缘层上并具有与滤色器重叠的部分的第一电极、围绕第一电极的侧表面的分隔结构、以及设置在第一电极上的光电层。分隔结构包括由不同材料形成的第一绝缘层和第二绝缘层。

Description

图像传感器
技术领域
本发明构思涉及图像传感器，更具体地，涉及包括电极的图像传感器以及形成其的方法。
背景技术
捕获图像并将图像转换成电信号的图像传感器已用于安装在汽车、安保装置和机器人中的相机、以及诸如数字相机、用于移动电话的相机和便携式摄像机的消费电子产品中。这些图像传感器已需要紧凑的尺寸和高分辨率。
发明内容
根据本发明构思的一方面，提供了一种图像传感器。该图像传感器包括设置在半导体基板上并具有开口的绝缘图案、设置在绝缘图案的开口中的滤色器、设置在滤色器上的盖绝缘层、设置在盖绝缘层上并具有与滤色器重叠的部分的第一电极、围绕第一电极的侧表面的分隔结构、以及设置在第一电极上的光电层。分隔结构可以包括由不同材料形成的第一绝缘层和第二绝缘层。
根据本发明构思的一方面，提供了一种图像传感器。该图像传感器包括设置在半导体基板上并具有开口的绝缘图案、设置在绝缘图案的开口中的滤色器、设置在滤色器上的盖绝缘层、设置在盖绝缘层上的电极、围绕电极的侧表面的分隔结构、以及设置在电极和分隔结构上的光电层。分隔结构具有在朝向半导体基板的方向上凹入的上表面。
根据本发明构思的一方面，提供了一种图像传感器。该图像传感器包括设置在半导体基板上并具有第一开口的绝缘图案、设置在绝缘图案的第一开口中的滤色器、穿过绝缘图案的接触插塞、设置在滤色器上的盖绝缘层、具有与盖绝缘层和接触插塞重叠的第二开口的分隔结构、设置在分隔结构的第二开口中的第一电极、以及设置在第一电极上的光电层。分隔结构包括由不同材料形成的第一绝缘层和第二绝缘层。
根据本发明构思的一方面，提供了一种图像传感器。该图像传感器包括设置在穿过半导体基板的通孔中的贯通电极、设置在半导体基板上并具有第一开口的绝缘图案、设置在绝缘图案的第一开口中的滤色器、设置在滤色器上的盖绝缘层、具有与盖绝缘层重叠的第二开口的分隔结构、以及设置在分隔结构的第二开口中的电极。分隔结构具有在朝向半导体基板的方向上凹入的上表面。
附图说明
本公开的以上及另外的方面、特征和优点将在结合附图时由以下详细描述被更清楚地理解，附图中：
图1是包括根据一示例实施方式的图像传感器的图像处理装置的框图；
图2A和2B是示出根据一示例实施方式的图像传感器中包括的像素电路的电路图；
图3是示出根据一示例实施方式的图像传感器的俯视图；
图4是示出根据一示例实施方式的图像传感器的剖视图；
图5A是根据一示例实施方式的图4的区域A的放大图；
图5B是根据一示例实施方式的图4的区域B的放大图；
图5C是图5B的修改；
图6A是根据一示例实施方式的图像传感器；
图6B是图6A的区域A的放大图；
图7A是根据一示例实施方式的图像传感器；
图7B是图7A的区域A的放大图。
图8是根据一示例实施方式的图像传感器；
图9是根据一示例实施方式的图像传感器；
图10是根据一示例实施方式的图像传感器；
图11是根据一示例实施方式的图像传感器；
图12是根据一示例实施方式的图像传感器；
图13是根据一示例实施方式的图像传感器；
图14是根据一示例实施方式的图像传感器；
图15是根据一示例实施方式的图像传感器；
图16是根据一示例实施方式的图像传感器；
图17A至17H是示出根据一示例实施方式的形成图像传感器的方法的剖视图；
图18A和18B是示出根据一示例实施方式的形成图像传感器的方法的剖视图；
图19A至19F是示出根据一示例实施方式的形成图像传感器的方法的剖视图；
图20A和20B是示出根据一示例实施方式的形成图像传感器的方法的剖视图；
图21A至21E是示出根据一示例实施方式的形成图像传感器的方法的剖视图；以及
图22A至22C是示出根据一示例实施方式的形成图像传感器的方法的剖视图。
具体实施方式
将参照图1描述根据一示例实施方式的图像传感器。图1是包括根据一示例实施方式的图像传感器10的图像处理装置1的框图。
参照图1，图像处理装置1可以包括图像传感器10和图像处理器20。
图像传感器10可以包括像素阵列11、行驱动器12、列驱动器13、时序控制器14和读出电路15。
图像传感器10可以响应于从图像处理器20接收的控制命令而操作，并且可以将从外部物体30反射的光转换成电信号并将该电信号输出到图像处理器20。图像传感器10中包括的像素阵列11可以包括多个像素PX。像素PX可以包括接收光以产生电荷的光电元件。
行驱动器12可以以行为单位驱动像素阵列11。例如，行驱动器12可以产生控制像素PX的每个的传输晶体管的传输控制信号、控制像素PX的每个的复位晶体管的复位控制信号、以及控制像素PX的每个的选择晶体管的选择控制信号。
列驱动器13可以包括相关双采样器(CDS)和模数转换器(ADC)。相关双采样器(CDS)可以通过经由列线接收电信号而执行相关双采样，所述列线连接到由行驱动器12供应的行选择信号选择的行中包括的像素PX。模数转换器(ADC)可以将来自相关双采样器(CDS)的输出转换成数字信号，并且可以将该数字信号发送到读出电路15。
读出电路15可以包括临时存储数字信号的锁存器或缓冲器电路、以及放大电路。读出电路15可以临时存储或放大从列驱动器13接收的数字信号以产生图像数据。
行驱动器12、列驱动器13和读出电路15的操作时序可以由时序控制器14确定，并且时序控制器14可以响应于由图像处理器20发送的控制命令而操作。图像处理器20可以对由读出电路15发送的图像数据执行信号处理，并且可以将信号处理过的图像数据输出到显示装置等，或者将信号处理过的图像数据存储在诸如存储器的存储器件中。
在一示例实施方式中，像素PX的每个可以包括两个或更多个光电元件，并且像素PX中的一个中包括的两个或更多个光电元件可以接收不同颜色的光以产生电荷。当一个像素PX包括两个或更多个光电元件时，每个像素PX可以包括分别处理由所述两个或更多个光电元件产生的电荷的像素电路。将参照图2A和2B描述与上述两个或更多个光电元件的每个连接的像素电路。图2A和2B是示出根据一示例实施方式的图像传感器中包括的像素电路的电路图。
像素PX的每个可以包括图2A的第一光电元件OPD和图2B的第二光电元件SPD。
首先，将参照图2A描述连接到图2A的第一光电元件OPD的图2A的第一像素电路40A。
参照图1和2A，连接到第一光电元件OPD的第一像素电路40A可以包括复位晶体管RX、驱动晶体管DX和选择晶体管SX。
驱动晶体管DX的栅极端子可以连接到浮置扩散区域FD，并且由第一光电元件OPD产生的电荷可以在浮置扩散区域FD中累积。
在一示例实施方式中，第一光电元件OPD可以包括彼此平行设置的第一电极和第二电极、以及提供在其间的光电层。第一电极和第二电极可以是透明电极。光电层可以是接收预定波段中的光以产生电荷的有机光电层。
驱动晶体管DX可以通过浮置扩散区域FD中累积的电荷用作源极跟随器缓冲放大器。驱动晶体管DX可以放大浮置扩散区域FD中累积的电荷并将放大的电荷传输到选择晶体管SX。
选择晶体管SX可以响应于由图1的行驱动器12输入的选择控制信号而操作，并且可以执行切换和寻址操作。当来自图1的行驱动器12的选择控制信号被施加到选择晶体管SX时，像素信号可以被输出到与选择晶体管SX连接的列线。上述输出的像素信号可以由图1的列驱动器13和图1的读出电路15检测。
复位晶体管RX可以响应于由图1的行驱动器12输入的复位控制信号而操作。复位控制信号可以使复位晶体管RX将浮置扩散区域FD的电压复位为读出电压。
第一光电元件OPD可以是有机光电转换元件或有机光电二极管。第一光电元件OPD可以使用空穴作为主要电荷载流子。当空穴用作主要电荷载流子时，第一光电元件OPD的阴极可以连接到浮置扩散区域FD，并且第一光电元件OPD的阳极可以连接到上电极电压Vtop。
在一示例实施方式中，上电极电压Vtop可以具有几伏的电压，例如约3.0V。因为空穴由第一光电元件OPD产生作为主要电荷载流子，所以复位晶体管RX的漏极端子可以连接到具有与电源电压的电压水平不同的电压水平的读出电压。第一像素电路40A可以被实现为使用空穴作为主要电荷载流子以改善暗电流特性。
将参照图2B描述连接到图2B的第二光电元件SPD的图2B的第二像素电路40B。
参照图1和2B，连接到第二光电元件SPD的第二像素电路40B可以包括复位晶体管RX、驱动晶体管DX、选择晶体管SX和传输晶体管TX。
第二光电元件SPD可以是形成在包括硅等的半导体基板内的硅光电二极管或硅光电转换元件，并且可以通过传输晶体管TX连接到浮置扩散区域FD。第二光电元件SPD的阴极或阳极可以不直接连接到浮置扩散区域FD。
传输晶体管TX可以基于由图1的行驱动器12发送的传输控制信号而将第二光电元件SPD中累积的电荷传输到浮置扩散区域FD。
第二光电元件SPD可以产生电子作为主要电荷载流子。
复位晶体管RX、驱动晶体管DX和选择晶体管SX的操作可以类似于以上参照图2A描述的那些，并且像素信号可以通过连接到选择晶体管SX的列线输出。输出的像素信号可以由图1的列驱动器13和图1的读出电路15检测。
将参照图3、4和5A描述包括第一光电元件OPD和第二光电元件SPD的图像传感器的示例。图3是示出根据一示例实施方式的图像传感器的俯视图。图4是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出根据一示例实施方式的图像传感器的示例。图5A是图4的区域A的放大图，示出根据一示例实施方式的图像传感器的示例。
参照图3、4和5A，光电二极管140可以设置在具有彼此相反的第一表面105a和第二表面105b的半导体基板105内。光电二极管140可以将接收到光电二极管140的光转换成电信号。光电二极管140可以是以上参照图2B描述的第二光电元件SPD。光电二极管140也可以使用术语“硅光电转换元件”或“半导体光电转换元件”来指代。
光电二极管140的每个可以包括具有不同导电类型的第一杂质区域143和第二杂质区域146。第一杂质区域143可以形成为自半导体基板105的第一表面105a起比第二杂质区域146更深。第一杂质区域143和第二杂质区域146可以具有不同的导电类型。例如，第一杂质区域143和第二杂质区域146中的一个可以具有n型导电性，其中的另一个可以具有p型导电性。例如，第二杂质区域146可以具有p型导电性，并且第一杂质区域143可以在其与第二杂质区域146相邻的至少一区域中具有n型导电性。第一杂质区域143与第二杂质区域146之间的p-n结可以比半导体基板105的第二表面105b更靠近第一表面105a。
通过半导体基板105内的隔离区域110，可以设置存储节点区域150，并且存储节点区域150可以与光电二极管140间隔开。存储节点区域150可以具有与半导体基板105的导电类型不同的导电类型。例如，半导体基板105可以具有p型导电性，并且存储节点区域150可以具有n型导电性。在一示例实施方式中，存储节点区域150可以是以上参照图2A描述的图2A的浮置扩散区域FD。
电路互连区域155可以设置在半导体基板105的第一表面105a上。电路互连区域155可以包括设置在半导体基板105的第一表面105a上的前绝缘结构180、以及设置在前绝缘结构180中的布线层160和前通路165。
支撑层185可以设置在电路互连区域155上。支撑层185可以用于向半导体基板105提供刚性。支撑层185可以由硅氧化物、硅氮化物和/或半导体材料形成。
通孔120可以穿过半导体基板105形成。通孔120可以在半导体基板105的第一表面105a和第二表面105b之间穿过。
在一示例实施方式中，通孔120可以穿过与半导体基板105的第一表面105a相邻的隔离区域110。
贯通电极结构125可以设置在通孔120中。
贯通电极结构125的每个可以包括贯通电极135、以及围绕贯通电极135的侧表面的绝缘间隔物130。
贯通电极135可以穿过半导体基板105，并且绝缘间隔物130可以插设在半导体基板105与贯通电极135之间。贯通电极135可以由例如多晶硅的导电材料形成。绝缘间隔物130可以由诸如硅氧化物和/或硅氮化物的绝缘材料形成。
抗反射层205可以设置在半导体基板105的第二表面105b上。
抗反射层205可以防止从半导体基板105外部接收的光朝半导体基板105的第二表面105b的反射，以将光重定向到光电二极管140。抗反射层205可以由例如SiON、SiC、SiCN或SiCO形成。
抗反射层205可以在其上设置有绝缘图案212，绝缘图案212可以具有第一开口212a。绝缘图案212可以由诸如硅氧化物的绝缘材料形成。
抗反射层205可以在其上设置有滤色器235，滤色器235可以彼此间隔开。抗反射层205可以设置在半导体基板105的第二表面105b与绝缘图案212之间以及在半导体基板105的第二表面105b与滤色器235之间。
滤色器235可以在一对一的基础上对应于绝缘图案212的第一开口212a，并且可以设置在绝缘图案212的第一开口212a中。滤色器235可以重叠光电二极管140。滤色器235可以包括在行方向和列方向上彼此相邻的第一滤色器235a和第二滤色器235b。
在一示例实施方式中，第一滤色器235a可以是红色滤色器，第二滤色器235b可以是蓝色滤色器。例如，第一滤色器235a可以是允许具有红色波长的光从其穿过以到达与第一滤色器235a重叠的光电二极管140的红色滤色器，第二滤色器235b可以是允许具有蓝色波长的光从其穿过以到达与第二滤色器235b重叠的光电二极管140的蓝色滤色器。
滤色器235可以在其上设置有盖绝缘层245。在一示例实施方式中，滤色器235和盖绝缘层245可以被顺序地堆叠。滤色器235和盖绝缘层245可以设置在绝缘图案212的第一开口212a中。因此，顺序堆叠的滤色器235和盖绝缘层245的每个可以由绝缘图案212围绕。盖绝缘层245可以与滤色器235自对准。盖绝缘层245可以由诸如硅氧化物的绝缘材料形成。盖绝缘层245的每个可以具有与绝缘图案212的上表面共平面的上表面。
绝缘衬垫230可以设置为插设在滤色器235的底表面与抗反射层205之间并在滤色器235的侧表面与绝缘图案212之间延伸。绝缘衬垫230可以在覆盖滤色器235的侧表面的同时在绝缘图案212与盖绝缘层245的侧表面之间延伸。绝缘衬垫230可以具有与盖绝缘层245的上表面共平面的上表面。绝缘衬垫230可以由诸如硅氧化物的绝缘材料形成。
接触插塞215可以形成为连续地穿过绝缘图案212和抗反射层205并电连接到贯通电极结构125的贯通电极135。接触插塞215可以根据实施方式被一体地形成。
接触插塞215的每个可以包括插塞部分217、以及覆盖插塞部分217的侧表面和底表面的阻挡层216。在每个接触插塞215中，插塞部分217可以连续地穿过绝缘图案212和抗反射层205，并且可以由诸如钨的金属形成。阻挡层216可以由包括诸如钛氮化物的金属氮化物的导电材料形成。
在一示例实施方式中，接触插塞215、绝缘图案212、绝缘衬垫230和盖绝缘层245可以具有彼此共平面的上表面。
分隔结构265可以设置在绝缘图案212上。分隔结构265可以具有第二开口265a。第二开口265a可以暴露接触插塞215和盖绝缘层245。
在分隔结构265中，第二开口265a的每个可以重叠单个滤色器和单个接触插塞。例如，第二开口265a的每个可以暴露单个滤色器上的单个盖绝缘层，并且可以暴露单个接触插塞。
分隔结构265可以由相对于彼此具有蚀刻选择性的材料形成，并且可以包括在垂直方向上对准的第一绝缘层250和第二绝缘层255。第一绝缘层250和第二绝缘层255中的一个可以由相对于盖绝缘层245具有蚀刻选择性的材料形成。第二绝缘层255可以设置在第一绝缘层250上。第一绝缘层250可以由相对于盖绝缘层245具有蚀刻选择性的材料形成。第二绝缘层255可以比第一绝缘层250更厚。第一绝缘层250可以由相对于第二绝缘层255和盖绝缘层245具有蚀刻选择性的材料形成。第一绝缘层250可以由相对于第二绝缘层255、盖绝缘层245和绝缘衬垫230具有蚀刻选择性的材料形成。例如，第二绝缘层255、盖绝缘层245和绝缘衬垫230可以由基于氧化物的绝缘材料例如硅氧化物形成，并且第一绝缘层250可以由基于氮化物的绝缘材料例如硅氮化物形成。
第一电极275可以设置在分隔结构265的第二开口265a中。如图3所示，分隔结构265可以围绕第一电极275的侧表面。第一电极275的每个可以具有与分隔结构265的上表面共平面的上表面。
在一示例实施方式中，如图5A所示，分隔结构265可以具有拥有向下凹入形状的上表面。分隔结构265可以具有在朝向半导体基板105而非第一电极275的每个的上表面的方向上凹入的上表面。分隔结构265可以具有从第一电极275的上表面连续地延伸而没有台阶部分并形成曲面的上表面。由分隔结构265的上表面形成的曲面可以在朝向半导体基板105的方向上弯曲。分隔结构265的上表面可以具有在朝向半导体基板105的方向上凹入的中央部分。例如，分隔结构265可以具有这样的上表面，该上表面在从第一电极275的上表面连续地延伸而没有台阶部分的同时形成为在向下方向上从第一电极275的边缘弯曲的表面。这里，术语“向下方向”可以是指基于分隔结构265朝向半导体基板105的方向。
第一电极275可以填充分隔结构265的第二开口265a，并且可以覆盖盖绝缘层245、滤色器235和接触插塞215。
第一电极275可以在一对一的基础上对应于滤色器235，并且可以重叠滤色器235。例如，第一电极275中的一个可以重叠滤色器235中的一个。
第一电极275可以在一对一的基础上对应于接触插塞215。第一电极275可以在与接触插塞215接触的同时电连接到接触插塞215。例如，第一电极275可以在与接触插塞215的上表面接触的同时电连接到接触插塞215的上表面。因此，第一电极275中的一个可以重叠滤色器235中的一个，并且可以电连接到接触插塞215中的一个。
第一电极275可以是透明电极。例如，第一电极275可以由诸如ITO、IZO、ZnO、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)、TiO2或氟掺杂的锡氧化物(FTO)的透明导电材料形成。
光电层280可以设置在第一电极275和分隔结构265上。光电层280可以覆盖第一电极275和分隔结构265，并且可以被一体地形成。光电层280可以与第一电极275和分隔结构265的上表面接触。
在一示例实施方式中，光电层280可以是有机光电层。例如，光电层280可以是由仅引起特定光波长的光电转换的有机材料形成的有机光电层。例如，光电层280可以是引起绿光波长的光电转换的有机光电层。
光电层280可以是其中p型半导体材料和n型半导体材料可形成p-n结或体异质结的层，可以包括单个层或多个层，并且还可以是接收入射光、产生激子、然后将产生的激子分成空穴和电子的层。光电层280可以是有机光电二极管。光电层280中包括的p型半导体材料和n型半导体材料的每种可以吸收绿色波长范围内的光，并且可以在从约500nm到约600nm的波长范围内表现出显著增大的吸收峰。
光电层280的p型半导体材料和n型半导体材料的每种可以具有例如约1.5eV到约3.5eV的带隙，并且还可以在该带隙范围内具有约2.0eV到约2.5eV的带隙。因为具有该带隙范围，所以光电层280的p型半导体材料和n型半导体材料的每种可以吸收绿色波长范围内的光，具体地，可以在从约500nm到约600nm的波长范围内表现出显著增大的吸收峰。
光电层280可以包括单个层或多个层。光电层280可以包括例如本征(I)层、p型层/I层、I层/n型层、p型层/I层/n型层、以及p型层/n型层中的任何组合。I层可以包括以约1:100到约100:1的比例混合的p型半导体材料和n型半导体材料。在该混合比范围内，I层可以包括以约1:50到约50:1、约1:10到约10:1或者约1：1的比例混合的p型半导体材料和n型半导体材料。在光电层280中，p型半导体材料和n型半导体材料可以在该混合比范围内具有有益于有效产生激子和p-n结的组成比。p型层可以包括p型半导体材料，n型层可以包括n型半导体材料。光电层280可以具有例如约1nm到约500nm的厚度。光电层280可以具有这样的厚度，在该厚度，通过有效地吸收光并有效地分开及传输空穴和电子，光电层280可以有效地提高光电转换效率。
光电层280可以在其上设置有第二电极285。第二电极285可以是透明电极。例如，第二电极285可以由诸如ITO、IZO、ZnO、SnO2、ATO、AZO、GZO、TiO2或FTO的透明导电材料形成。因此，第一电极275和第二电极285可以是透明电极。
第一电极275和第二电极285及其间的光电层280可以形成以上参照图2A描述的图2A的第一光电元件OPD。因此，第一电极275和第二电极285及其间的光电层280可以形成有机光电元件或有机光电转换元件。
第二电极285可以在其上设置有覆盖绝缘层290。覆盖绝缘层290可以由诸如硅氧化物或硅氮化物的绝缘材料形成。
覆盖绝缘层290可以在其上设置有微透镜295。微透镜295可以重叠滤色器235。微透镜295可以将接收到除光电二极管140以外的区域的光的路径重定向，以将该光集中在光电二极管140上。
在一示例实施方式中，通孔120可以穿过隔离区域110。将参照图5B描述隔离区域110、以及设置在通孔120中的贯通电极结构125的示例。图5B是图4的区域B的放大图，示出根据一示例实施方式的图像传感器的示例。这里，将主要描述通孔120中的一个和贯通电极结构125中的一个。
参照图5B，隔离区域110可以设置在自半导体基板105的第一表面105a形成的沟槽108中。隔离区域110可以包括共形地覆盖沟槽108的内壁的缓冲氧化物层114、设置在缓冲氧化物层上的衬垫层116、以及设置在衬垫层116上以填充沟槽108的元件分隔层118。
贯通电极结构125的每个可以穿过半导体基板105和隔离区域110。
电路互连区域155中包括的前通路165中的一个可以与贯通电极结构125的贯通电极135接触。电路互连区域155中包括的前通路165中的一个包括第一导电层166和第二导电层167。第一导电层166可以插设在第二导电层167与贯通电极135之间，并且可以覆盖第二导电层167的侧表面。
在一示例实施方式中，贯通电极135可以穿过隔离区域110。然而，本发明构思的示例实施方式不限于此。将参照图5C描述贯通电极135的修改。图5C是图5B的修改。
参照图5C，贯通电极135可以设置在从半导体基板105的第一表面105a凹入的部分中。该凹入部分可以用绝缘材料137填充。电路互连区域155中包括的前通路165中的一个可以穿过绝缘材料137，并且可以与贯通电极135接触。
将参照图6A描述以上参照图4描述的分隔结构265的修改。图6A是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出根据一示例实施方式的图像传感器。
参照图6A，分隔结构265可以包括第一绝缘层250、第二绝缘层255和第三绝缘层260。第一绝缘层250和第三绝缘层260可以由相对于第二绝缘层255具有蚀刻选择性的材料形成。例如，当第二绝缘层255由基于氧化物的绝缘材料例如硅氧化物形成时，第一绝缘层250和第三绝缘层260可以由基于氮化物的绝缘材料例如硅氮化物形成。当第二绝缘层255由基于氮化物的绝缘材料例如硅氮化物形成时，第一绝缘层250和第三绝缘层260可以由基于氧化物的绝缘材料例如硅氧化物形成。
将参照图6B描述根据一示例实施方式的图像传感器的示例。图6B是区域A的放大图，示出根据一示例实施方式的图像传感器的示例。
参照图6B，分隔结构265的与分隔结构265的上表面相邻的至少一部分可以由比第一电极275更硬的材料形成。分隔结构265可以具有从第一电极275的上表面连续地延伸而没有台阶部分并形成曲面的上表面。例如，在以上参照6A描述的分隔结构265的结构中，第三绝缘层260可以由比第一电极275更硬的材料例如基于氮化物的绝缘材料形成，并且第三绝缘层260的上表面可以在向上方向上凸出。这里，术语“向上方向”可以是指基于分隔结构265远离半导体基板105的方向。分隔结构265可以具有这样的上表面，该上表面在从第一电极275的上表面连续延伸的同时在向上方向上凸出。当第三绝缘层260由比第一电极275更软的材料例如硅氧化物形成时，类似于以上参照5A描述的分隔结构265的上表面，分隔结构265的上表面可以形成在向下方向上弯曲的表面。
将参照图7A和7B描述以上参照图4描述的分隔结构265以及与分隔结构265相邻的部件的修改。图7A是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出根据一示例实施方式的图像传感器。图7B是图7A的区域A的放大图。
参照图7A和7B，分隔结构265可以包括顺序堆叠的第一绝缘层250和第二绝缘层255、以及设置在第一绝缘层250下方的基底绝缘层220。基底绝缘层220可以由相对于绝缘衬垫230和盖绝缘层245具有蚀刻选择性的材料形成。例如，基底绝缘层220可以由基于氮化物的绝缘材料例如硅氮化物形成，并且绝缘衬垫230和盖绝缘层245可以由基于氧化物的绝缘材料例如硅氧化物形成。
基底绝缘层220可以具有比第一绝缘层250的宽度更小的宽度。第一绝缘层250和第二绝缘层255可以具有彼此相同的宽度，并且可以在垂直方向上对准。基底绝缘层220的相反的侧表面中的一个可以在垂直方向上与第一绝缘层250的一个侧表面对准，并且基底绝缘层220的相反的侧表面中的另一个可以与第一绝缘层250的下表面接触。
分隔结构265可以具有定位在不同水平面上的第一下表面220a和第二下表面250a。分隔结构265的第一下表面220a可以比分隔结构265的第二下表面250a更靠近半导体基板105的第二表面105b。分隔结构265的第一下表面220a可以比分隔结构265的第二下表面250a更靠近接触插塞215。
分隔结构265的第一下表面220a可以是基底绝缘层220的下表面，分隔结构265的第二下表面250a可以是第一绝缘层250的不与基底绝缘层220接触的下表面。
绝缘图案212和接触插塞215可以具有彼此共平面的上表面。
盖绝缘层245和绝缘衬垫230可以具有彼此共平面的上表面。
绝缘图案212和接触插塞215的上表面可以比盖绝缘层245的上表面更靠近半导体基板105的第二表面105b。
设置在分隔结构265的第二开口265a中的第一电极275的每个可以具有位于不同水平面上的第一下表面275a和第二下表面275b。在每个第一电极275中，第一下表面275a可以比第二下表面275b更靠近半导体基板105的第二表面105b。
第一电极275的第一下表面275a可以与接触插塞215和绝缘图案212接触，第一电极275的第二下表面275b可以与盖绝缘层245接触。
分隔结构265可以具有这样的上表面，该上表面从第一电极275的上表面连续地延伸而没有台阶部分并形成在向下方向上弯曲的曲面。
如上所述，分隔结构265可以具有形成为曲面的上表面。类似地，将参照以下示例实施方式描述的分隔结构也可以具有形成为曲面的上表面。虽然下面未具体地描述，但是下面将描述的分隔结构可以被理解为具有形成为曲面的上表面。
将参照图8描述以上参照图7A和7B描述的分隔结构265的修改。图8是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出根据一示例实施方式的图像传感器。
参照图8，除以上参照图7A和7B描述的基底绝缘层220、第一绝缘层250和第二绝缘层255之外，分隔结构265还可以包括设置在第二绝缘层255上的第三绝缘层260。第三绝缘层260可以由相对于第二绝缘层255具有蚀刻选择性的材料形成。
将参照图9描述以上参照图7A和7B描述的盖绝缘层245、绝缘衬垫230和第一电极275的修改。图9是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出根据一示例实施方式的图像传感器。
参照图9，盖绝缘层245的每个可以具有与绝缘图案212和接触插塞215的上表面共平面的上表面。绝缘衬垫230的每个可以包括与分隔结构265的下表面接触的部分、以及具有与盖绝缘层245的上表面共平面的上表面的部分。第一电极275可以设置在分隔结构265的第二开口265a中，并且可以每个具有基本上平坦的下表面。
如上所述，盖绝缘层245和滤色器235可以彼此接触。然而，本发明构思的示例实施方式不限于此。例如，以上参照图4至9描述的图像传感器的示例之一可以被修改，使得盖绝缘层245可以与滤色器235间隔开。将参照图10至14描述彼此间隔开的盖绝缘层245和滤色器235的各种各样的示例。图10是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出以上参照图4描述的图像传感器的修改。图11是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出以上参照图6A描述的图像传感器的修改。图12是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出以上参照图8描述的图像传感器的修改。图13是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出以上参照图9描述的图像传感器的修改。
参照图10至13，滤色器保护层240可以设置为插设在盖绝缘层245与滤色器235之间并延伸到盖绝缘层245的侧表面上。滤色器保护层240可以插设在盖绝缘层245与绝缘衬垫230之间。因此，盖绝缘层245可以通过滤色器保护层240与滤色器235间隔开。滤色器保护层240可以具有相对于盖绝缘层245拥有蚀刻选择性的材料。例如，滤色器保护层240可以由硅氮化物形成，并且盖绝缘层245可以由硅氧化物形成。
将参照图14描述以上参照图10至13描述的滤色器保护层240的修改。图14是示出图10的图像传感器的修改的剖视图，示出以上参照图10至13描述的滤色器保护层240的修改。
参照图14，滤色器保护层240可以在插设于盖绝缘层245与滤色器235之间的同时在水平方向上延伸，可以延伸到绝缘衬垫230中，并且可以在垂直方向上延伸以覆盖盖绝缘层245的侧表面。
将参照图15和16描述根据一示例实施方式的图像传感器的另外的修改。图15是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出根据一示例实施方式的图像传感器的另一修改。图16是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出根据一示例实施方式的图像传感器的另一修改。
参照图15，与以上参照图4描述的那些等同的半导体基板105、光电二极管140、贯通电极结构125、电路互连区域155、支撑层185、抗反射层205、绝缘图案212和接触插塞215可以被提供。
接触保护层1220的每个可以设置在绝缘图案212上，并且可以在垂直方向上与绝缘图案212对准。接触保护层1220可以防止接触插塞215被图像传感器形成工艺损坏。接触保护层1220可以由相对于绝缘图案212具有蚀刻选择性的绝缘材料形成。例如，接触保护层1220可以由硅氮化物形成，并且绝缘图案212可以由硅氧化物形成。
滤色器235可以设置在抗反射层205上。滤色器235可以设置在绝缘图案212的第一开口212a中。滤色器235可以包括第一滤色器235a(例如红色滤色器)和第二滤色器235b(例如蓝色滤色器)。
在一示例实施方式中，滤色器235的每个可以具有拥有向下凹入形状的上表面。例如，每个滤色器235可以具有这样的上表面，该上表面在从接触保护层1220的上表面连续延伸的同时在向下方向上从接触保护层1220的边缘凹入。
盖绝缘层1005可以设置在接触保护层1220和滤色器235上。盖绝缘层1005可以在覆盖滤色器235的上表面的同时延伸到接触保护层1220的上表面上。盖绝缘层1005可以由硅氧化物形成。盖绝缘层1005可以具有平坦的上表面。
孔1006的每个可以穿过盖绝缘层1005和接触保护层1220形成，并且可以暴露接触插塞215的每个。导电通路1010可以设置在孔1006中。导电通路1010也可以被称为“后通路”或“电极通路”。
在一示例实施方式中，导电通路1010可以由诸如TiN或TaN的金属氮化物形成。或者，导电通路1010也可以由透明电极材料形成。
盖绝缘层1005可以在其上设置有分隔结构265和第一电极275，并且该分隔结构265和第一电极275具有与以上参照图4描述的结构相同的结构。分隔结构265可以包括与以上参照图4描述的那些等同的第一绝缘层250和第二绝缘层255，第一绝缘层250和第二绝缘层255可以顺序地堆叠，并且可以相对于彼此具有蚀刻选择性。第一电极275可以设置在分隔结构265的第二开口265a中，可以在与导电通路1010接触的同时电连接到导电通路1010，并且可以重叠滤色器235。第一电极275可以与导电通路1010形成界面IN。
导电通路1010可以设置在第一电极275与接触插塞215之间，同时穿过盖绝缘层1005和接触保护层1220。第一电极275和接触插塞215可以与导电通路1010接触。第一电极275和接触插塞215可以通过导电通路1010电连接。
以上参照图4描述的光电层280、第二电极285、覆盖绝缘层290和微透镜295可以设置在分隔结构265和第一电极275上。
导电通路1010可以使用与形成第一电极275的工艺不同的工艺来形成，并且可以与第一电极275形成界面IN。然而，本发明构思的示例实施方式不限于此。例如，在如图16所示的修改中，也可以提供第一电极1275，其每个包括与图15的导电通路1010的每个对应的导电通路部分1275a、以及与图15的第一电极275的每个对应的电极部分1275b。在图16的每个第一电极1275中，导电通路部分1275a和电极部分1275b可以被一体地形成。第一电极1275的导电通路部分1275a也可以被称为“导电通路”，第一电极1275的电极部分1275b也可以被称为“透明电极”。
分隔结构265的上表面可以形成为这样的表面，该表面在从第一电极275的上表面连续地延伸而没有台阶部分的同时在朝向半导体基板105的方向上弯曲，如图5A所示。
以下将参照图17A至17H、18A、18B、19A至19F、20A、20B、21A至21E及22A至22C描述形成根据上述示例实施方式的图像传感器的各种各样的示例的方法。图17A至17H、18A、18B、19A至19F、20A、20B、21A至21E及22A至22C是沿图3的线I-I'截取的剖视图，示出根据示例实施方式的形成图像传感器的各种各样的示例的方法。
首先，将参照图17A至17H描述形成以上参照图3和4描述的图像传感器的结构的方法的示例。
参照图3和17A，隔离区域110可以在半导体基板105的第一表面105a上形成。隔离区域110可以是沟槽隔离区域。
通孔120可以穿过隔离区域110的一部分形成，并且可以延伸到半导体基板105中。贯通电极结构125可以在通孔120中形成。贯通电极结构125的形成可以包括在通孔120的内壁上形成绝缘间隔物130、以及形成填充通孔120的贯通电极135。贯通电极135可以由多晶硅形成。
可以对半导体基板105的第一表面105a执行离子注入工艺以形成存储节点区域150和光电二极管140。在一示例实施方式中，存储节点区域150可以具有n型导电性。光电二极管140的每个可以包括具有不同导电类型的第一杂质区域143和第二杂质区域146。例如，第一杂质区域143和第二杂质区域146中的一个可以具有n型导电性，并且第一杂质区域143和第二杂质区域146中的另一个可以具有p型导电性。
电路互连区域155可以设置在半导体基板105的第一表面105a上。电路互连区域155可以包括形成像素电路的栅极和布线的布线层160和前通路165、以及覆盖布线层160和前通路165的前绝缘结构180。支撑层185可以设置在电路互连区域155上。
继形成支撑层185之后，可以执行用于减小半导体基板105的厚度的研磨工艺或背面研磨工艺以暴露贯通电极结构125的贯通电极135。由于半导体基板105的厚度减小，贯通电极结构125的每个的暴露表面可以被定义为第二表面105b。半导体基板105的第二表面105b可以与其上形成电路互连区域155的第一表面105a相反。
参照图3和17B，抗反射层205可以在半导体基板105的第二表面105b上形成。绝缘层210可以在抗反射层205上形成为具有比抗反射层205的厚度更大的厚度。
接触插塞215可以形成为顺序地穿过绝缘层210和抗反射层205，并且可以与贯通电极135接触。接触插塞215的每个可以包括插塞部分217、以及覆盖插塞部分217的侧表面和底表面的阻挡层216。
参照图3和17C，图17B的绝缘层210可以被图案化以形成具有第一开口212a的绝缘图案212。第一开口212a的每个可以重叠光电二极管140。接触插塞215可以保留而穿过绝缘图案212。绝缘图案212的第一开口212a可以暴露抗反射层205。
参照图3和17D，绝缘衬垫230可以形成为共形地覆盖绝缘图案212和抗反射层205。绝缘衬垫230可以由硅氧化物形成。滤色器235可以在绝缘衬垫230上形成以填充第一开口212a的部分。
参照图3和17E，盖绝缘层245可以在滤色器235上形成。盖绝缘层245的形成可以包括在半导体基板105的具有滤色器235的第二表面105b上形成盖层、以及平坦化该盖层直到接触插塞215被暴露。绝缘衬垫230可以在平坦化该盖层时留在绝缘图案212的第一开口212a中，并且可以形成为彼此间隔开的多个绝缘衬垫230。
参照图3和17F，第一绝缘层250和第二绝缘层255可以在盖绝缘层245和绝缘图案212上形成以在其上顺序地堆叠。
第一绝缘层250可以由相对于第二绝缘层255、盖绝缘层245、绝缘图案212和绝缘衬垫230具有蚀刻选择性的材料形成。例如，第一绝缘层250可以由硅氮化物形成，并且第二绝缘层255、盖绝缘层245、绝缘图案212和绝缘衬垫230可以由硅氧化物形成。
参照图3和17G，第一绝缘层250和第二绝缘层255可以被图案化以形成具有第二开口265a的分隔结构265。分隔结构265的第二开口265a可以暴露接触插塞215，并且可以重叠滤色器235。分隔结构265可以由剩余的第一绝缘层250和剩余的第二绝缘层255形成。在一示例实施方式中，分隔结构265可以与绝缘图案212和绝缘衬垫230接触。
具有第二开口265a的分隔结构265的通过图案化第一绝缘层250和第二绝缘层255的形成可以包括通过图案化第二绝缘层255暴露第一绝缘层250、以及蚀刻暴露的第一绝缘层250。
因为第一绝缘层250可以由相对于第二绝缘层255、盖绝缘层245、绝缘图案212和绝缘衬垫230具有蚀刻选择性的材料形成，所以第一绝缘层250可以被选择性地蚀刻。因此，在形成分隔结构265时，可以防止盖绝缘层245通过蚀刻被损坏。结果，可以防止由于对保护滤色器235的盖绝缘层245的蚀刻损坏而可能发生的图像传感器的分辨率的降低或劣化。
参照图3和17H，第一电极275可以在分隔结构265的第二开口265a中形成。第一电极275的形成可以包括在具有分隔结构265的半导体基板105上形成透明电极材料层、以及平坦化该透明电极材料层直到分隔结构265的上表面被暴露。平坦化工艺可以是化学机械抛光(CMP)工艺。
再次参照图3和4，光电层280、第二电极285和覆盖绝缘层290可以在第一电极275和分隔结构265上形成以在其上顺序地堆叠。微透镜295可以在覆盖绝缘层290上形成。因此，以上参照图3和4描述的图像传感器可以被制造。
将参照图18A和18B描述形成以上参照图6A描述的图像传感器的结构的方法的示例。
参照图3和18A，与以上参照图17A至17E描述的半导体基板105相同的半导体基板105可以被提供。例如，与以上参照图17E描述的半导体基板105相同的半导体基板105可以被提供，并且可以具有在其上暴露的绝缘图案212和接触插塞215以及形成在其上的盖绝缘层245。
第一绝缘层250、第二绝缘层255和第三绝缘层260可以在盖绝缘层245和绝缘图案212上形成以在其上顺序地堆叠。第一绝缘层250和第二绝缘层255可以与以上参照图17F描述的那些相同。第三绝缘层260可以由相对于第二绝缘层255具有蚀刻选择性的材料例如硅氮化物形成。
参照图3和18B，第一至第三绝缘层250、255和260可以被图案化以形成具有第二开口265a的分隔结构265。具有第二开口265a的分隔结构265的通过图案化第一至第三绝缘层250、255和260的形成可以包括通过图案化第二绝缘层255和第三绝缘层260暴露第一绝缘层250、以及选择性地蚀刻暴露的第一绝缘层250。因此，如以上参照图17G所述，因为在形成分隔结构265时可以防止盖绝缘层245通过蚀刻被损坏，所以可以避免由于对盖绝缘层245的蚀刻损坏而可能发生的图像传感器的分辨率的降低或劣化。
透明电极材料层可以在具有分隔结构265的半导体基板105上形成，并且可以被平坦化直到分隔结构265被暴露，以形成限定在分隔结构265的第二开口265a中的第一电极275。
透明电极材料层的平坦化可以包括使用分隔结构265的第三绝缘层260作为平坦化停止层执行平坦化工艺。平坦化工艺可以是CMP工艺。使用第三绝缘层260作为平坦化停止层可以防止第二绝缘层255的厚度被减小。因此，第一电极275可以具有均匀的厚度。结果，可以提高图像传感器的分布特性。
将参照图19A至19F描述形成以上参照图7A描述的图像传感器的结构的方法的示例。
参照图3和19A，与以上参照图17A和17B描述的半导体基板105相同的半导体基板105可以被提供。例如，基底绝缘层220可以在与以上参照图17B描述的半导体基板105相同的半导体基板105上形成，该半导体基板105可以具有在其上暴露的绝缘层210和接触插塞215。
参照图3和19B，绝缘层210和基底绝缘层220可以被图案化。因此，绝缘层210可以被图案化以形成为具有第一开口212a的绝缘图案212，并且基底绝缘层220可以留在绝缘图案212上。留在绝缘图案212上的基底绝缘层220可以覆盖接触插塞215。
参照图3和19C，绝缘衬垫230可以在半导体基板105的具有绝缘图案212和基底绝缘层220的第二表面105b上共形地形成，滤色器235可以在绝缘衬垫230上形成以填充绝缘图案212的第一开口212a的部分，盖绝缘层245可以被形成以覆盖滤色器235和绝缘衬垫230，并且可以执行使用基底绝缘层220作为平坦化停止层的平坦化工艺以平坦化盖绝缘层245和绝缘衬垫230。平坦化工艺可以是CMP工艺。盖绝缘层245可以被平坦化以形成为彼此间隔开的多个盖绝缘层245，并且绝缘衬垫230可以被平坦化以形成为彼此间隔开的多个绝缘衬垫230。盖绝缘层245和绝缘衬垫230可以具有与基底绝缘层220的上表面共平面的上表面。
使用基底绝缘层220作为平坦化停止层可以显著地减小在平坦化工艺期间可能发生的盖绝缘层245的凹陷(dishing)效应。因为平坦化工艺可以防止盖绝缘层245的上表面凹入，所以盖绝缘层245可以稳定地保护滤色器235。因此，可以防止由可通过平坦化工艺发生的盖绝缘层245的损坏或变形所致的图像传感器的性能或生产率的劣化。
参照图3和19D，第一绝缘层250和第二绝缘层255可以被顺序地形成以覆盖基底绝缘层220、绝缘衬垫230和盖绝缘层245。基底绝缘层220和第一绝缘层250可以由相同的材料形成。基底绝缘层220和第一绝缘层250也可以由相对于第二绝缘层255和盖绝缘层245具有蚀刻选择性的材料形成。
参照图3和19E，第二绝缘层255可以被图案化以暴露第一绝缘层250，并且第一绝缘层250和基底绝缘层220可以被选择性地蚀刻以形成具有暴露盖绝缘层245和接触插塞215的第二开口265a的分隔结构265。因此，如以上参照图17G所述，因为可以防止盖绝缘层245在形成分隔结构265时通过蚀刻被损坏，所以可以避免由于对盖绝缘层245的蚀刻损坏而可能发生的图像传感器的分辨率的降低或劣化。
参照图3和19F，第一电极275可以被形成以填充第二开口265a。
在另一示例实施方式中，第三绝缘层260可以在以上参照图19D描述的第二绝缘层255上进一步形成，以便形成与以上参照图8描述的分隔结构265相同的分隔结构265。如以上参照图18B描述的第三绝缘层260可以使得第一电极275具有均匀的厚度。因此，可以提高图像传感器的分布特性。
在另一示例实施方式中，为了形成与以上参照图9描述的第一电极275相同的第一电极275，第一绝缘层250和基底绝缘层220可以被形成、然后盖绝缘层245和绝缘衬垫230的部分可以被蚀刻，或者盖绝缘层245和绝缘衬垫230的部分可以在蚀刻第一绝缘层250和基底绝缘层220时被同时蚀刻，如以上参照图19E所述。
将参照图20A和20B描述形成以上参照图10描述的图像传感器的结构的方法的示例。
参照图3和20A，与以上参照图17A至17D描述的半导体基板105相同的半导体基板105可以被提供，并且可以在其上形成有滤色器235。滤色器保护层240可以在其上形成有滤色器235的半导体基板105上共形地形成。滤色器保护层240可以保护滤色器235。
参照图3和20B，盖绝缘层245可以在滤色器保护层240上形成，并且滤色器保护层240和盖绝缘层245可以被平坦化。因此，包括与以上参照图10描述的滤色器保护层240相同的滤色器保护层240的图像传感器可以被制造。
在另一示例实施方式中，为了形成与以上参照图14描述的滤色器保护层240相同的滤色器保护层240，在形成图20A的滤色器保护层240之前，可以执行蚀刻绝缘衬垫230的一部分的工艺。
将参照图21A至21E描述形成以上参照图15描述的图像传感器的结构的方法的示例。
参照图3和21A，与以上参照图19A和19B描述的半导体基板105相同的半导体基板105可以被提供，并且可以具有拥有第一开口212a的绝缘图案212、以及形成在绝缘图案212上的图19B的基底绝缘层220。这里，图19B的基底绝缘层220可以被称为图21A的接触保护层1220。因此，以上参照图19B描述的图19B的基底绝缘层220和以上参照图21A描述的图21A的接触保护层1220可以被理解为由相同材料形成的相同部件并具有相同的厚度。
绝缘图案212的第一开口212a可以用滤色器235填充。通过覆盖形成在绝缘图案212中的接触插塞215，接触保护层1220可以防止接触插塞215通过形成滤色器235的工艺被腐蚀。
参照图3和21B，绝缘材料可以在接触保护层1220和滤色器235上形成，并且该绝缘材料可以被平坦化以形成具有平坦上表面的盖绝缘层1005。盖绝缘层1005可以由硅氧化物形成。
孔1006可以穿过盖绝缘层1005和接触保护层1220形成，并且可以暴露接触插塞215。
参照图3和21C，导电通路1010可以被形成以填充孔1006。在一示例实施方式中，导电通路1010可以由诸如TiN或TaN的金属氮化物形成。或者，导电通路1010也可以由透明电极材料形成。
第一绝缘层250和第二绝缘层255可以在盖绝缘层1005上顺序地形成以覆盖导电通路1010并相对于彼此具有蚀刻选择性。第一绝缘层250可以具有比第二绝缘层255的厚度更小的厚度。第一绝缘层250可以由相对于盖绝缘层1005具有高蚀刻选择性的材料形成。例如，第一绝缘层250可以由硅氮化物形成，并且第二绝缘层255和盖绝缘层1005可以由硅氧化物形成。
参照图3和21D，第一绝缘层250和第二绝缘层255可以被图案化以形成具有第二开口265a的分隔结构265。第二开口265a的每个可以暴露导电通路1010中的一个并且可以重叠滤色器235中的一个。
分隔结构265的形成可以包括：通过图案化第二绝缘层255，暴露第一绝缘层250；以及通过选择性地蚀刻形成为具有比第二绝缘层255的厚度更小的厚度同时相对于盖绝缘层1005具有高蚀刻选择性的第一绝缘层250，形成第二开口265a同时显著地减少对盖绝缘层1005的蚀刻损坏。
参照图3和21E，可以执行与以上参照图17H描述的工艺相同的工艺，以形成填充第二开口265a的第一电极275。随后，光电层280、第二电极285和覆盖绝缘层290可以在第一电极275和分隔结构265上形成以在其上顺序地堆叠。微透镜295可以在覆盖绝缘层290上形成。因此，以上参照图15描述的图像传感器可以被制造。
将参照图22A至22C描述形成以上参照图16描述的图像传感器的结构的方法的示例。
参照图3和22A，与以上参照图21A描述的半导体基板105相同的半导体基板105可以被提供，并且可以在其上形成有滤色器235。盖绝缘层1005、第一绝缘层250和第二绝缘层255可以被顺序地形成以覆盖滤色器235和接触保护层1220。盖绝缘层1005、第一绝缘层250和第二绝缘层255可以由相同的材料形成并具有与以上参照图21B和21C描述的那些相同的厚度。
参照图3和22B，第一绝缘层250和第二绝缘层255可以被图案化以形成与以上参照图21D描述的分隔结构265相同的分隔结构265。分隔结构265可以具有与接触插塞215和滤色器235重叠的第二开口265a。
掩模1015可以在盖绝缘层1005上形成以覆盖分隔结构265。掩模1015可以具有暴露盖绝缘层1005的一部分的开口。使用掩模1015作为蚀刻掩模的蚀刻工艺可以被执行以形成穿过盖绝缘层1005和接触保护层1220并暴露接触插塞215的孔1006。
参照图3和22C，图22B的掩模1015可以被选择性地去除。随后，透明电极材料可以在半导体基板105的具有孔1006和第二开口265a的第二表面105b上形成，并且该透明电极材料可以被平坦化直到分隔结构265的上表面被暴露，以形成填充孔1006和第二开口265a的第一电极1275。平坦化工艺可以是CMP工艺。第一电极1275可以包括形成在孔1006中的导电通路部分1275a、以及形成在第二开口265a中的电极部分1275b。
根据示例实施方式的形成图像传感器的各种各样的示例的方法可以使用平坦化工艺和蚀刻工艺被执行。示例实施方式可以提供可防止保护滤色器235的盖绝缘层245或1005在平坦化工艺和/或蚀刻工艺期间通过平坦化工艺和/或蚀刻工艺被损坏的形成图像传感器的方法和/或图像传感器的结构。例如，如前所述，根据示例实施方式的图像传感器可以包括分别形成在盖绝缘层245和1005上的第一电极275和1275、以及围绕第一电极275或1275的分隔结构265。分隔结构265可以包括具有不同蚀刻选择性的至少两个绝缘层(第一绝缘层250和第二绝缘层255)，并且设置在第二绝缘层255下方的第一绝缘层250可以由相对于盖绝缘层245或1005具有蚀刻选择性的材料形成。上述包括第一绝缘层250和第二绝缘层255的分隔结构265的结构可以分别防止盖绝缘层245和1005在形成第一电极275和1275的工艺期间被损坏，如以上所详细提及的。
因此，可以防止由于对保护滤色器235的盖绝缘层245或1005的损坏而可能发生的图像传感器的分辨率的降低或劣化。结果，可以减少缺陷，从而提高图像传感器的生产率。此外，图像传感器可以具有高分辨率。
此外，根据示例实施方式，第一电极275或1275可以形成为具有基本上均匀的厚度。因此，可以提高图像传感器的分布特性。结果，根据示例实施方式，可以提供包括稳定且可靠的滤色器和电极的图像传感器。
如上所述，根据本发明构思的示例实施方式，可以提供包括稳定且可靠的滤色器和电极的图像传感器。此外，通过在红色和/或蓝色滤色器层上形成可在绿光的波长处引起光电变化的光电层，图像传感器可以被小型化。
虽然以上已经显示和描述了示例性实施方式，但是对本领域技术人员将明显的是，可以进行修改和变化而不脱离本发明构思的范围，本发明构思的范围由所附权利要求书限定。
本申请要求享有2017年7月21日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2017-0092476号的优先权权益，其公开通过引用全部合并于此。

Claims (15)

1.一种图像传感器，包括：
绝缘图案，其设置在半导体基板上并且具有开口；
通孔，其穿过所述半导体基板；
贯通电极，其设置在所述通孔中；
滤色器，其设置在所述绝缘图案的所述开口中；
抗反射层，其设置在所述绝缘图案与所述半导体基板之间以及在所述滤色器与所述半导体基板之间；
盖绝缘层，其设置在所述滤色器上；
接触插塞，其穿过所述绝缘图案和所述抗反射层并且电连接到所述贯通电极；
第一电极，其设置在所述盖绝缘层上并且具有与所述滤色器重叠的部分；
分隔结构，其围绕所述第一电极的侧表面；以及
光电层，其设置在所述第一电极上，
其中所述分隔结构包括由不同材料形成的第一绝缘层和第二绝缘层，
所述图像传感器还包括绝缘衬垫，所述绝缘衬垫插设在所述抗反射层与所述滤色器之间并且在所述绝缘图案与所述滤色器之间以及在所述绝缘图案与所述盖绝缘层之间延伸，
其中所述绝缘衬垫由与所述第一绝缘层的材料不同的材料形成。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：
第二电极，其设置在所述光电层上，
其中所述光电层和所述第二电极重叠所述第一电极和所述分隔结构，所述第一电极和所述第二电极是透明电极，所述光电层是有机光电层。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述分隔结构还包括设置在所述第二绝缘层上的第三绝缘层，所述第三绝缘层由与所述第二绝缘层的材料不同的材料形成。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述分隔结构还包括设置在所述第一绝缘层下方的基底绝缘层，所述第一绝缘层和所述第二绝缘层具有彼此相同的宽度，所述基底绝缘层具有比所述第一绝缘层的宽度更小的宽度。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述盖绝缘层具有与所述绝缘图案的上表面共平面的上表面。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：
滤色器保护层，其插设在所述滤色器与所述盖绝缘层之间并且在所述盖绝缘层的侧表面上延伸，
其中所述滤色器保护层由与所述盖绝缘层的材料不同的材料形成。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一电极在接触所述接触插塞的上表面的同时电连接到所述接触插塞的上表面。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括设置在所述第一电极与所述接触插塞之间导电通路，
其中所述导电通路将所述第一电极电连接到所述接触插塞。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，还包括：
接触保护层，其设置在所述绝缘图案上，
其中所述盖绝缘层在覆盖所述滤色器的上表面的同时在所述接触保护层的上表面上延伸，所述导电通路穿过所述盖绝缘层和所述接触保护层。
10.一种图像传感器，包括：
绝缘图案，其设置在半导体基板上并且具有开口；
通孔，其穿过所述半导体基板；
贯通电极，其设置在所述通孔中；
滤色器，其设置在所述绝缘图案的所述开口中；
抗反射层，其设置在所述绝缘图案与所述半导体基板之间以及在所述滤色器与所述半导体基板之间；
盖绝缘层，其设置在所述滤色器上；
接触插塞，其穿过所述绝缘图案和所述抗反射层并且电连接到所述贯通电极；
电极，其设置在所述盖绝缘层上；
分隔结构，其围绕所述电极的侧表面；以及
光电层，其设置在所述电极和所述分隔结构上，
其中所述分隔结构具有在朝向所述半导体基板的方向上凹入的上表面，
所述图像传感器还包括绝缘衬垫，所述绝缘衬垫插设在所述抗反射层与所述滤色器之间并且在所述绝缘图案与所述滤色器之间以及在所述绝缘图案与所述盖绝缘层之间延伸，
其中所述分隔结构包括由不同材料形成的第一绝缘层和第二绝缘层，
其中所述绝缘衬垫由与所述第一绝缘层的材料不同的材料形成。
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设置在所述第一绝缘层上，所述第一绝缘层由与所述盖绝缘层和所述第二绝缘层的材料不同的材料形成。
12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中所述分隔结构的所述上表面是在朝向所述半导体基板的所述方向上弯曲的曲面。
13.一种图像传感器，包括：
半导体基板，其具有彼此相反的第一表面和第二表面；
绝缘图案，其设置在所述半导体基板的所述第二表面上并且具有第一开口；
光电二极管，其设置在所述半导体基板中；
通孔，其穿过所述半导体基板；
贯通电极，其设置在所述通孔中，
滤色器，其设置在所述绝缘图案的所述第一开口中；
接触插塞，其穿过所述绝缘图案；
盖绝缘层，其设置在所述滤色器上；
分隔结构，其具有与所述盖绝缘层和所述接触插塞重叠的第二开口；
第一电极，其设置在所述分隔结构的所述第二开口中；以及
光电层，其设置在所述第一电极上，
其中所述分隔结构包括由不同材料形成并且顺序堆叠的第一绝缘层和第二绝缘层，
所述图像传感器还包括绝缘衬垫，所述绝缘衬垫在所述绝缘图案与所述滤色器之间以及在所述绝缘图案与所述盖绝缘层之间延伸，
其中所述绝缘衬垫由与所述第一绝缘层的材料不同的材料形成。
14.根据权利要求13所述的图像传感器，还包括：
第二电极，其设置在所述光电层上；
覆盖绝缘层，其设置在所述第二电极上；以及
微透镜，其设置在所述覆盖绝缘层上，
其中所述第一电极和所述第二电极是透明电极，所述光电层是接触所述第一电极和所述分隔结构的上表面的有机光电层。
15.根据权利要求13所述的图像传感器，还包括：
隔离区域，其设置在所述半导体基板的与所述半导体基板的所述第一表面相邻的部分中；以及
电路互连区域，其设置在所述半导体基板的所述第一表面上，
其中所述通孔穿过所述隔离区域。
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