CN110034139B - 图像传感器 - Google Patents

图像传感器 Download PDF

Info

Publication number
CN110034139B
CN110034139B CN201910004072.6A CN201910004072A CN110034139B CN 110034139 B CN110034139 B CN 110034139B CN 201910004072 A CN201910004072 A CN 201910004072A CN 110034139 B CN110034139 B CN 110034139B
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor substrate
light shielding
region
wall structure
shielding wall
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910004072.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110034139A (zh
Inventor
卢铉弼
李昌根
柳济元
李康仙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN110034139A publication Critical patent/CN110034139A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110034139B publication Critical patent/CN110034139B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1462—Coatings
    • H01L27/14623—Optical shielding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H01L27/14605—Structural or functional details relating to the position of the pixel elements, e.g. smaller pixel elements in the center of the imager compared to pixel elements at the periphery
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14625—Optical elements or arrangements associated with the device
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14636—Interconnect structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1464—Back illuminated imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H01L27/14645—Colour imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

提供了图像传感器。一种图像传感器包括半导体基板，该半导体基板包括像素区和光学黑区。该图像传感器包括在像素区中的多个光电转换区。该图像传感器包括在半导体基板的第一表面上的布线结构。该图像传感器包括在光学黑区中在半导体基板的第二表面上的光屏蔽层。此外，该图像传感器包括光屏蔽壁结构，该光屏蔽壁结构在像素区与光学黑区之间在半导体基板中并且连接到光屏蔽层。

Description

图像传感器
技术领域
本公开涉及图像传感器。
背景技术
图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的器件。图像传感器可以包括像素区，像素区包括接收光并将光转换成电信号的多个光电二极管。此外，图像传感器可以包括光学黑区，光学黑区包括用于去除由暗电流引起的噪声信号的参考像素。
随着图像传感器的集成密度增加，多个光电二极管的每个的尺寸以及光学黑区的面积可以减小。然而，如果不期望的光穿透到光学黑区中，则由于光学黑区中产生的暗电流而可能发生信号失真。
发明内容
根据本发明构思的示例实施方式，一种图像传感器可以包括半导体基板，该半导体基板包括像素区和光学黑区。该图像传感器可以包括在像素区中的多个光电转换区。该图像传感器可以包括在半导体基板的第一表面上的布线结构。该图像传感器可以包括在光学黑区中在半导体基板的第二表面上的光屏蔽层。此外，该图像传感器可以包括在像素区与光学黑区之间穿透半导体基板的第一光屏蔽壁结构。第一光屏蔽壁结构可以连接到光屏蔽层。
根据本发明构思的示例实施方式，一种图像传感器可以包括半导体基板，该半导体基板包括像素区、光学黑区和在像素区与光学黑区之间的虚设像素区。该图像传感器可以包括在像素区中的多个光电转换区。该图像传感器可以包括在半导体基板的第一表面上的布线结构。该图像传感器可以包括在光学黑区中在半导体基板的第二表面上的光屏蔽层。此外，该图像传感器可以包括在虚设像素区中的至少一个第一光屏蔽壁结构。所述至少一个第一光屏蔽壁结构可以穿透半导体基板并连接到光屏蔽层。
根据本发明构思的示例实施方式，一种图像传感器可以包括半导体基板，该半导体基板包括像素区、光学黑区和在像素区与光学黑区之间的虚设像素区。该图像传感器可以包括在像素区中的多个光电转换区。该图像传感器可以包括在半导体基板的第一表面上的布线结构。该图像传感器可以包括在光学黑区和虚设像素区的每个的至少一部分中在半导体基板的第二表面上的光屏蔽层。此外，该图像传感器可以包括在虚设像素区中在半导体基板中的光屏蔽壁结构。光屏蔽层可以垂直地重叠光屏蔽壁结构。
附图说明
图1是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。
图2是沿图1的线II-II'截取的剖视图，示出根据示例实施方式的图像传感器。
图3是图2的部分III的放大图。
图4是图2的部分IV的放大图。
图5是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。
图6是沿图5的线VI-VI'截取的剖视图。
图7是根据示例实施方式的图像传感器的剖视图。
图8是根据示例实施方式的图像传感器的剖视图。
图9是根据示例实施方式的图像传感器的剖视图。
图10是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。
图11是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。
图12是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。
图13是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。
图14是根据示例实施方式的图像传感器的剖视图。
图15至21是示出根据示例实施方式的制造图像传感器的方法的剖视图。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更全面地描述各种示例实施方式。贯穿本申请，同样的附图标记可以指同样的元件。
图1是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。图2是沿图1的线II-II'截取的剖视图，示出根据示例实施方式的图像传感器。图3是图2的部分III的放大图。图4是图2的部分IV的放大图。在图1中，为了图示的简洁，省略了图像传感器的配置元件，例如光屏蔽层。
参照图1至4，图像传感器100包括像素区APR、虚设像素区DR、光学黑区OBR和外围区PR。
像素区APR包括多个光电转换区120。光学黑区OBR设置在像素区APR的至少一侧上。虚设像素区DR设置在像素区APR与光学黑区OBR之间。外围区PR围绕像素区APR和光学黑区OBR。光学黑区OBR和外围区PR可以不包括(即可以不含)所述多个光电转换区120。
像素区APR可以布置成任何形状或配置。例如，如图1所示，在像素区APR中，多个光电转换区120可以布置成具有行和列的矩阵/阵列，所述行和列沿着与半导体基板110的上表面平行的第一方向(例如X方向)、以及与半导体基板110的上表面平行并交叉第一方向(X方向)的第二方向(例如Y方向)。在虚设像素区DR中，第一光屏蔽壁结构150沿第二方向(Y方向)延伸。在俯视图中(例如如图1所示)，第一光屏蔽壁结构150可以在光学黑区OBR与像素区APR之间沿第二方向(Y方向)延伸光学黑区OBR在第二方向(Y方向)上的长度(即整个长度)。
外围电路区PCR和导电焊盘174设置在外围区PR中。在俯视图中，外围电路区PCR可以设置在像素区APR的一侧，但不限于此。在一些实施方式中，外围电路区PCR可以围绕像素区APR和光学黑区OBR。导电焊盘174可以设置在外围区PR的边缘区中。外围区PR可以在光学黑区OBR旁边(例如在光学黑区OBR的一侧)。
半导体基板110具有彼此相反的第一表面110F和第二表面110B。这里，半导体基板110的其上设置滤色器184的表面指的是第二表面110B，半导体基板110的与第二表面110B相反的另一表面指的是第一表面110F。然而，本发明构思不限于此。半导体基板110可以包括p型半导体基板。例如，半导体基板110可以包括p型硅基板。在一些实施方式中，半导体基板110可以包括p型体基板和在其上的p型或n型外延层。在一些实施方式中，半导体基板110可以包括n型体基板和在其上的p型或n型外延层。在一些实施方式中，半导体基板110可以包括有机塑料基板。
多个光电转换区120设置在像素区APR中的半导体基板110内。多个光电转换区120的每个包括光电二极管区122和阱区PW(图3)。
器件隔离区124设置在多个光电转换区120的每个之间。器件隔离区124可以设置于布置成矩阵/阵列形式并在俯视图中具有栅格或网格形状的多个光电转换区120的每个之间。器件隔离区124可以设置在半导体基板110中(例如，部分地穿透半导体基板110)的器件隔离沟槽124T中。在一些实施方式中，多个器件隔离区124可以分别设置于布置成矩阵/阵列形式并在俯视图中布置成栅格或网格形状的多个光电转换区120之间。例如，每个器件隔离区124可以在相应对的光电转换区120之间。
在一些实施方式中，器件隔离区124包括背侧绝缘层124I和掩埋绝缘层126，背侧绝缘层124I沿着器件隔离沟槽124T的内表面共形地延伸，掩埋绝缘层126设置在背侧绝缘层124I上并位于器件隔离沟槽124T中(例如，部分或完全填充器件隔离沟槽124T)。背侧绝缘层124I可以包括金属氧化物(例如铪氧化物、铝氧化物或钽氧化物)。背侧绝缘层124I可以用作负固定电荷层，但不限于此。在一些实施方式中，背侧绝缘层124I可以包括绝缘材料(例如硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物)。掩埋绝缘层126可以包括绝缘材料(例如硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物)。
参照图2，背侧绝缘层124I和掩埋绝缘层126可以从器件隔离沟槽124T的内部延伸到半导体基板110的第二表面110B。例如，背侧绝缘层124I可以沿着器件隔离沟槽124T的内表面并沿着半导体基板110的第二表面110B共形地延伸，掩埋绝缘层126可以设置在背侧绝缘层124I上并覆盖半导体基板110的整个第二表面110B。
在一些实施方式中，背侧绝缘层124I可以形成有足够的厚度以填充器件隔离沟槽124T。在这种情况下，掩埋绝缘层126可以不形成在器件隔离沟槽124T中，而是覆盖半导体基板110的第二表面110B上的背侧绝缘层124I。
诸如第一内部布线结构130的布线结构设置在半导体基板110的第一表面110F上。第一内部布线结构130可以由多个导电层的堆叠形成。第一内部布线结构130可以包括例如多晶硅、金属、金属硅化物、金属氮化物和/或含金属层。例如，第一内部布线结构130可以包括钨、铝、铜、钨硅化物、钛硅化物、钨氮化物、钛氮化物或掺杂多晶硅。
第一层间绝缘层134设置在半导体基板110的第一表面110F上以覆盖第一内部布线结构130。第一层间绝缘层134可以包括绝缘材料(例如硅氧化物、硅氮化物、或硅氮氧化物)。
参照图3，限定有源区112和浮置扩散区FD的器件隔离层STI形成在半导体基板110的第一表面110F中/上。构成多个晶体管的栅电极可以形成在半导体基板110的第一表面110F上。第一内部布线结构130可以电连接到栅电极和/或有源区112。栅电极可以由第一层间绝缘层134覆盖。
例如，多个晶体管可以包括：转移晶体管TG，将每个光电转换区120产生的电荷转移到浮置扩散区FD；重置晶体管，周期性地重置存储在浮置扩散区FD中的电荷；驱动晶体管，用作源极跟随器缓冲放大器并基于存储在浮置扩散区FD中的电荷缓冲信号；以及选择晶体管，执行切换和寻址以选择像素区APR。然而，所述多个晶体管不限于此。
引导图案162在像素区APR中设置于掩埋绝缘层126上。引导图案162可以具有网格或栅格形状。引导图案162可以抑制/防止倾斜地入射到多个光电转换区120中的一个中的光穿透到多个光电转换区120中与其相邻的另一个中。引导图案162可以包括金属(例如钨、铝、钛、钌、钴、镍、铜、金、银或铂)。
钝化层182设置在半导体基板110的第二表面110B上，以重叠/覆盖掩埋绝缘层126和引导图案162。滤色器184和微透镜186设置在钝化层182上。支撑基板188选择性地设置在半导体基板110的第一表面110F上。
光学黑区OBR设置在像素区APR的一侧。光学黑区OBR可以具有与像素区APR类似的结构。例如，部分地穿透半导体基板110的器件隔离区124可以设置在光学黑区OBR中。在光学黑区OBR中，器件隔离区124可以包括部分地穿透半导体基板110的器件隔离沟槽124T、在器件隔离沟槽124T的内表面上的背侧绝缘层124I、以及填充器件隔离沟槽124T的掩埋绝缘层126。如图2所示，在像素区APR中的光电转换区120内的光电二极管区122可以从光学黑区OBR被省略，但本发明构思不限于此。例如，在一些实施方式中，光电二极管区122可以形成在光学黑区OBR中的半导体基板110中。
光屏蔽层160设置在光学黑区OBR中的半导体基板110的第二表面110B上。光屏蔽层160可以包括金属(例如钨、铝、钛、钌、钴、镍、铜、金、银或铂)。光屏蔽层160可以设置在掩埋绝缘层126上并重叠/覆盖整个光学黑区OBR。钝化层182设置在光屏蔽层160上。
光学黑区OBR可以相对于像素区APR作为参考像素，并且用于自动补偿暗电流信号。例如，光屏蔽层160可以阻止光入射到光学黑区OBR中的参考像素中。通过测量在屏蔽于光的参考像素中产生的参考电荷量并将参考电荷量与从像素区APR产生的感测电荷量进行比较，可以从感测电荷量与参考电荷量之间的差异计算从像素区APR输入的光信号。
虚设像素区DR设置在光学黑区OBR与像素区APR之间。虚设像素区DR可以被配置为抑制/防止在像素区DR上形成滤色器184的过程期间发生图案化故障，并且也抑制/防止光穿透到光学黑区OBR中。
第一光屏蔽壁结构150设置在虚设像素区DR中。第一光屏蔽壁结构150可以完全穿透半导体基板110。例如，第一光屏蔽壁结构150可以从半导体基板110的第二表面110B连续地延伸到半导体基板110的第一表面110F。光屏蔽层160可以从光学黑区OBR延伸到虚设像素区DR，以连接到第一光屏蔽壁结构150。
第一光屏蔽壁结构150包括光屏蔽绝缘层152和光屏蔽金属层154，光屏蔽绝缘层152在穿透半导体基板110的第一光屏蔽沟槽150T的内表面上，光屏蔽金属层154在光屏蔽绝缘层152上以部分或完全填充第一光屏蔽沟槽150T。此外，第一光屏蔽壁结构150与第一内部布线结构130物理地间隔开并且电隔离。
参照图4，第一光屏蔽沟槽150T在半导体基板110中(例如部分或完全穿透半导体基板110)并沿第二方向(Y方向)延伸。第一光屏蔽沟槽150T可以在与半导体基板110的第二表面110B相同的水平处(即，在与半导体基板110的第二表面110B共面的水平处)具有第一方向(X方向)上的第一宽度150W1，并且在与半导体基板110的第一表面110F相同的水平处(即，在与半导体基板110的第一表面110F共面的水平处)具有第一方向(X方向)上的第二宽度150W2。第一宽度150W1可以大于第二宽度150W2。例如，第一光屏蔽壁结构150可以在与半导体基板110的第二表面110B相同的水平处具有第一方向(X方向)上的第一宽度150W1，并且在与半导体基板110的第一表面110F相同的水平处具有第一方向(X方向)上的小于第一宽度150W1的第二宽度150W2。因此，第一光屏蔽壁结构150的宽度可以朝向半导体基板110的第一表面110F逐渐变细。
光屏蔽绝缘层152可以沿着第一光屏蔽沟槽150T的内表面共形地延伸，并在第一光屏蔽沟槽150T的下表面上接触第一层间绝缘层134。光屏蔽绝缘层152可以延伸到半导体基板110的第二表面110B上以连接到背侧绝缘层124I，使得光屏蔽绝缘层152一体地联接/连接到背侧绝缘层124I。
在一些实施方式中，光屏蔽绝缘层152可以包括金属氧化物(例如铪氧化物、铝氧化物或钽氧化物)。在一些实施方式中，光屏蔽绝缘层152可以包括绝缘材料(例如硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物)。在一些实施方式中，光屏蔽绝缘层152可以包括与背侧绝缘层124I相同的材料。光屏蔽绝缘层152可以通过与形成背侧绝缘层124I相同的工艺形成。然而，本发明构思不限于此。例如，光屏蔽绝缘层152和背侧绝缘层124I可以由不同的材料形成。
光屏蔽金属层154可以部分或完全填充第一光屏蔽沟槽150T并接触光屏蔽层160。光屏蔽金属层154可以包括金属(例如钨、铝、钛、钌、钴、镍、铜、金、银或铂)。在一些实施方式中，光屏蔽金属层154可以包括与光屏蔽层160相同的材料(例如相同的金属)，并且可以通过与形成光屏蔽层160相同的工艺形成。例如，光屏蔽金属层154和光屏蔽层160可以由连续的材料层形成和/或一体地彼此联接/连接。在一些实施方式中，光屏蔽金属层154可以包括与光屏蔽层160不同的材料。
参照图1，光学黑区OBR布置在像素区APR的相反两侧。第一光屏蔽壁结构150在光学黑区OBR与像素区APR之间沿第二方向(Y方向)延伸虚设像素区DR在第二方向(Y方向)上的长度(即整个长度)。此外，参照图1，第一光屏蔽壁结构150可以具有面向像素区APR的第一侧面150S1和面向光学黑区OBR的第二侧面150S2，第一侧面150S1和第二侧面150S2沿纵向方向(即第二方向(Y方向))延伸。
第一光屏蔽壁结构150可以从半导体基板110的第二表面110B连续地延伸到半导体基板110的第一表面110F，并包括与光屏蔽层160相同的金属材料。因此，可以抑制/防止不期望的杂散光从像素区APR穿透到光学黑区OBR中。例如，倾斜地入射到像素区APR中的长波长光可以被第一光屏蔽壁结构150的第一侧面150S1阻挡，因而抑制/防止不期望的光穿透或泄漏到光学黑区OBR中。此外，像素区APR中接收的光所产生的电子可以被第一光屏蔽壁结构150的第一侧面150S1阻挡，使得可以抑制/防止暗电流信号进入光学黑区OBR。
滤色器184和微透镜186设置在与像素区APR相邻的虚设像素区DR中的钝化层182上。因此，可以抑制/防止由像素区APR和光学黑区OBR中的钝化层182的厚度差异引起的像素区APR中滤色器184的图案化故障。
贯通通路沟槽172T设置在外围区PR中并穿透半导体基板110。贯通通路172设置在贯通通路沟槽172T中，以电连接到第一内部布线结构130。贯通通路172可以提供穿过半导体基板110从半导体基板110的第二表面110B到半导体基板110的第一表面110F的导电路径。导电焊盘174设置在贯通通路172上。焊盘隔离区128穿透半导体基板110并围绕贯通通路172和导电焊盘174。焊盘隔离区128包括在穿透半导体基板110的焊盘隔离沟槽128T的内表面上的背侧绝缘层124I，并包括在背侧绝缘层124I上以部分或完全填充焊盘隔离沟槽128T的掩埋绝缘层126。通过焊盘隔离区128，贯通通路172和/或导电焊盘174可以与半导体基板110的在光学黑区OBR或像素区APR中的部分电绝缘。
参照图2，导电焊盘174设置在贯通通路172上。导电焊盘174和贯通通路172可以在垂直于半导体基板110的第二表面110B的第三方向(例如Z方向)上彼此垂直地重叠，但不限于此。例如，在一些实施方式中，贯通通路172和导电焊盘174可以设置为不彼此垂直地重叠，而是在半导体基板110的第二表面110B上可以进一步提供导电层以电连接贯通通路172和导电焊盘174。此外，外部连接端子可以设置在导电焊盘174上，并且图像信号、控制信号和/或电源电压可以通过外部连接端子被提供或传输到第一内部布线结构130。
在根据示例实施方式的图像传感器100中，由于第一光屏蔽壁结构150在虚设像素区DR中从半导体基板110的第二表面110B连续地延伸到半导体基板110的第一表面110F，可以保护光学黑区OBR免受不期望的杂散光或电子的穿透影响。因此，可以抑制/防止暗电流信号进入光学黑区OBR，从而可以减小图像传感器100的噪声信号变化。
图5是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。图6是沿图5的线VI-VI'截取的剖视图。在图5和6中，相同的附图标记用于表示与图1至4中相同的元件。
参照图5和6，在图像传感器100A中，一对第一光屏蔽壁结构150A设置在光学黑区OBR与像素区APR之间的虚设像素区DR1中。该对第一光屏蔽壁结构150A可以彼此隔开预定距离，并沿第二方向(Y方向)延伸虚设像素区DR1在第二方向(Y方向)上的长度(即整个长度)。光屏蔽层160可以设置为垂直地重叠虚设像素区DR1中的该对第一光屏蔽壁结构150A。
在一些实施方式中，半导体基板110还包括外围区PR与光学黑区OBR之间的防护环区DR2。防护环区DR2可以与光学黑区OBR相邻，并沿第二方向(Y方向)延伸。第二光屏蔽壁结构156可以在防护环区DR2中沿第二方向(Y方向)延伸。第二光屏蔽壁结构156可以由与该对第一光屏蔽壁结构150A中的任何一个的结构相似的结构形成。例如，第二光屏蔽壁结构156包括在穿透半导体基板110的第二光屏蔽沟槽156T的内表面上的光屏蔽绝缘层152，并包括设置在光屏蔽绝缘层152上以部分或完全填充第二光屏蔽沟槽156T的光屏蔽金属层154。
第二光屏蔽壁结构156可以设置在光学黑区OBR与导电焊盘174之间或者在光学黑区OBR与外围电路区PCR之间。第二光屏蔽壁结构156可以抑制/防止外围电路区PCR中的某个电路中产生的光或电子穿透到光学黑区OBR中。
在根据示例实施方式的图像传感器100A中，由于一对第一光屏蔽壁结构150A设置在光学黑区OBR与像素区APR之间，可以通过该对第一光屏蔽壁结构150A抑制/防止不期望的杂散光或电子从像素区APR穿透到光学黑区OBR中。倾斜地入射到光学黑区OBR中的光可以被该对第一光屏蔽壁结构150A阻挡。此外，可以通过该对第一光屏蔽壁结构150A抑制/防止照射到第一层间绝缘层134中然后从第一层间绝缘层134内的第一内部布线结构130反射或散射的光入射到光学黑区OBR中。第二光屏蔽壁结构156可以抑制/防止外围电路区PCR中的某个电路中产生的光或电子穿透到光学黑区OBR中。因此，可以减小图像传感器100A的噪声信号变化。
图7是根据示例实施方式的图像传感器的剖视图。图7是沿图5的线VI-VI'截取的剖视图。在图7中，相同的附图标记用于表示与图1至6中相同的元件。
参照图7，在图像传感器100B中，第三光屏蔽壁结构158在虚设像素区DR1中与第一光屏蔽壁结构150A间隔开设置。第三光屏蔽壁结构158包括在穿透半导体基板110的第三光屏蔽沟槽158T中的光屏蔽金属层154。背侧绝缘层124I(和光屏蔽绝缘层152)可以不设置在第三光屏蔽沟槽158T中，使得光屏蔽金属层154可以在第三光屏蔽沟槽158T中直接接触半导体基板110。
第三光屏蔽壁结构158可以穿透半导体基板110，并延伸到半导体基板110的第一表面110F上的第一层间绝缘层134中。例如，第三光屏蔽壁结构158的底部可以由第一层间绝缘层134围绕。第三光屏蔽壁结构158的下表面可以大体位于与贯通通路172的下表面相同的水平处(例如，在与贯通通路172的下表面共面的水平处)。在一些实施方式中，第三光屏蔽壁结构158可以连接到第一内部布线结构130。在一些实施方式中，第一层间绝缘层134可以将第三光屏蔽壁结构158与第一内部布线结构130物理分离且电分离。
在一些实施方式中，第三光屏蔽沟槽158T可以通过与形成贯通通路沟槽172T相同的工艺形成。第三光屏蔽沟槽158T的上部可以穿透背侧绝缘层124I和掩埋绝缘层126。第三光屏蔽壁结构158的上部的侧壁可以由背侧绝缘层124I和掩埋绝缘层126围绕。
在根据示例实施方式的图像传感器100B中，由于第一光屏蔽壁结构150A和第三光屏蔽壁结构158设置在光学黑区OBR与像素区APR之间，可以通过第一光屏蔽壁结构150A和第三光屏蔽壁结构158阻止/防止不期望的杂散光或电子从像素区APR穿透到光学黑区OBR中。倾斜地入射到光学黑区OBR中的光可以被第一光屏蔽壁结构150A和第三光屏蔽壁结构158阻挡。此外，可以通过第一光屏蔽壁结构150A和第三光屏蔽壁结构158抑制/防止照射到第一层间绝缘层134中然后从第一层间绝缘层134中的第一内部布线结构130反射或散射的光入射到光学黑区OBR中。因此，可以减小图像传感器100B的噪声信号变化。
图8是根据示例实施方式的图像传感器的剖视图。图8是沿图5的线VI-VI'截取的剖视图。在图8中，相同的附图标记用于表示与图1至7中相同的元件。
参照图8，在图像传感器100C中，在光屏蔽层160、引导图案162和导电焊盘174上进一步设置反射阻挡/防止金属层190。反射阻挡/防止金属层190可以包括金属(例如钛氮化物、钽氮化物、钛或钽)。
在一些实施方式中，在形成第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和贯通通路沟槽172T之后，金属层形成在半导体基板110的第二表面110B上在第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和贯通通路沟槽172T中(例如填充第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和贯通通路沟槽172T)。在一些实施方式中，反射阻挡/防止初始金属层形成在金属层上，然后反射阻挡/防止初始金属层和金属层被同时或依次图案化，以形成光屏蔽层160、引导图案162、导电焊盘174和反射阻挡/防止金属层190。
图9是根据示例实施方式的图像传感器的剖视图。图9是沿图5的线VI-VI'截取的剖视图。在图9中，相同的附图标记用于表示与图1至8中相同的元件。
参照图9，在图像传感器100D中，器件隔离区124A设置为从半导体基板110的第一表面110F穿透半导体基板110到半导体基板110的第二表面110B。器件隔离区124A包括器件隔离沟槽124TA和在器件隔离沟槽124TA中(例如，部分或完全填充器件隔离沟槽124TA)的器件隔离绝缘层124IA。在像素区APR中，掩埋绝缘层126可以不形成在器件隔离沟槽124TA中，而是形成在半导体基板110的整个第二表面110B上。
在一些实施方式中，器件隔离绝缘层124IA可以包括绝缘材料(例如硅氧化物、硅氮化物或硅氮氧化物)。在一些实施方式中，绝缘衬垫可以共形地形成在器件隔离沟槽124TA的内表面上，并且器件隔离绝缘层124IA可以设置在绝缘衬垫上并填充器件隔离沟槽124TA。
在一些实施方式中，器件隔离区124A可以包括共形地形成在器件隔离沟槽124TA的内表面上的绝缘衬垫，并且包括在绝缘衬垫上并填充器件隔离沟槽124TA的导电掩埋层。
图10是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。在图10中，相同的附图标记用于表示与图1至9中相同的元件。
参照图10，在图像传感器100E中，光学黑区OBR完全地(例如，在四个侧面连续地)围绕像素区APR。虚设像素区DR设置在光学黑区OBR与像素区APR之间，并完全围绕像素区APR。例如，当像素区APR具有矩形形状时，光学黑区OBR可以围绕像素区APR的四个侧面且虚设像素区DR在它们之间。
第一光屏蔽壁结构150B设置在虚设像素区DR中并限定像素区APR的边界(例如围绕像素区APR)。例如，第一光屏蔽壁结构150B可以面对像素区APR的四个侧面。第一光屏蔽壁结构150B的第一侧面150S1面向像素区APR。第一光屏蔽壁结构150B的第二侧面150S2与第一光屏蔽壁结构150B的第一侧面150S1相反，并面向光学黑区OBR。因为围绕像素区APR的第一光屏蔽壁结构150B穿透半导体基板110(见图2)，所以半导体基板110的在像素区APR中的一部分和半导体基板110的在光学黑区OBR中的另一部分可以彼此完全物理分离且电分离。因此，可以抑制/防止不期望的杂散光或电子从像素区APR穿透到光学黑区OBR中，从而可以减小图像传感器100E的噪声信号变化。
图11是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。在图11中，相同的附图标记用于表示与图1至10中相同的元件。
参照图11，在图像传感器100F中，虚设像素区DR3围绕光学黑区OBR。第一光屏蔽壁结构150C和第二光屏蔽壁结构156A设置在虚设像素区DR3中并彼此连接。例如，第一光屏蔽壁结构150C可以在像素区APR与光学黑区OBR之间沿第二方向(Y方向)延伸。第二光屏蔽壁结构156A可以在光学黑区OBR与外围区PR之间沿第二方向(Y方向)延伸。第二光屏蔽壁结构156A的延伸部分156AE可以沿第一方向(X方向)延伸，以连接到第一光屏蔽壁结构150C的端部。
因为第一光屏蔽壁结构150C和第二光屏蔽壁结构156A共同地完全围绕光学黑区OBR，所以可以抑制/防止不期望的杂散光或电子从像素区APR穿透到光学黑区OBR中。因此，可以减小图像传感器100F的噪声信号变化。
图12是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。在图12中，相同的附图标记用于表示与图1至11中相同的元件。
参照图12，在图像传感器100G中，一对第一光屏蔽壁结构150D和第二光屏蔽壁结构156A设置在虚设像素区DR3中。该对第一光屏蔽壁结构150D中的一个和第二光屏蔽壁结构156A彼此连接。例如，该对第一光屏蔽壁结构150D可以在像素区APR与光学黑区OBR之间沿第二方向(Y方向)延伸。第二光屏蔽壁结构156A可以在光学黑区OBR与外围区PR之间沿第二方向(Y方向)延伸。第二光屏蔽壁结构156A的延伸部分156AE可以沿第一方向(X方向)延伸，以连接到该对第一光屏蔽壁结构150D中的一个的端部。
因为该对第一光屏蔽壁结构150D和第二光屏蔽壁结构156A共同地完全围绕光学黑区OBR，所以可以抑制/防止不期望的杂散光或电子从像素区APR和外围区PR穿透到光学黑区OBR。因此，可以减小图像传感器100G的噪声信号变化。
图13是根据示例实施方式的图像传感器的布局图。在图13中，相同的附图标记用于表示与图1至12中相同的元件。
参照图13，在图像传感器100H中，光学黑区OBR围绕像素区APR的四个侧面。虚设像素区DR1设置在光学黑区OBR与像素区APR之间。防护环区DR2设置在光学黑区OBR与外围区PR之间，并围绕光学黑区OBR的四个侧面。第一光屏蔽壁结构150B设置在虚设像素区DR1中。第二光屏蔽壁结构156B设置在防护环区DR2中。
图14是根据示例实施方式的图像传感器的剖视图。图14是沿图5的线VI-VI'截取的剖视图。在图14中，相同的附图标记用于表示与图1至13中相同的元件。
参照图14，图像传感器100I具有其中半导体基板110和下部基板210彼此接合的堆叠结构。
由器件隔离层212限定的有源区可以形成在下部基板210中。栅极结构214设置在下部基板210上。栅极结构214可以构成多个CMOS晶体管的每个，所述多个CMOS晶体管的每个将某个信号提供到像素区APR的每个光电转换区120，并控制来自每个光电转换区120的输出信号。例如，晶体管可以构成各种逻辑电路(例如时序发生器、行解码器、列驱动器、相关双采样器(CDS)、模数转换器(ADC)、锁存器、列解码器)，但不限于此。
第二内部布线结构220设置在下部基板210上。第二内部布线结构220可以由多层堆叠结构形成。第二层间绝缘层224设置在下部基板210上，以覆盖栅极结构214和第二内部布线结构220。
第一层间绝缘层134可以接合到第二层间绝缘层224。在一些实施方式中，第一层间绝缘层134和第二层间绝缘层224可以通过氧化物-氧化物直接接合方法而彼此接合。在一些实施方式中，粘合剂可以插置在第一层间绝缘层134与第二层间绝缘层224之间。
贯通通路沟槽172TA穿透半导体基板110和第一层间绝缘层134，并连接到第二内部布线结构220的一部分。贯通通路172A连接到第一内部布线结构130和第二内部布线结构220两者。贯通通路172A的底部可以由第二层间绝缘层224围绕。
图15至21是根据示例实施方式的制造图像传感器的方法的剖视图。图15至21是沿图5的线VI-VI'截取的剖视图。在图15至21中，相同的附图标记用于表示与图1至14中相同的元件。
参照图15，提供/制备半导体基板110，半导体基板110具有彼此相反的第一表面110F和第二表面110B。
通过对半导体基板110的第一表面110F执行离子注入工艺，光电转换区120和阱区可以在半导体基板110中形成。例如，光电转换区120可以通过掺杂n型杂质形成，阱区可以通过掺杂p型杂质形成。
第一内部布线结构130和覆盖第一内部布线结构130的第一层间绝缘层134可以在半导体基板110的第一表面110F上形成。例如，第一内部布线结构130和第一层间绝缘层134可以通过重复地执行以下工艺步骤而形成：导电层在半导体基板110的第一表面110F上形成、该导电层被图案化、以及绝缘层被形成以覆盖图案化的导电层。
支撑基板188接合到半导体基板110的第一表面110F。
第一掩模图案可以在半导体基板110的第二表面110B上形成。半导体基板110可以使用第一掩模图案作为蚀刻掩模从其第二表面110B起被蚀刻，因而形成第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和焊盘隔离沟槽128T。
第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和焊盘隔离沟槽128T可以完全穿透半导体基板110。因此，第一层间绝缘层134的上表面可以被暴露在第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和焊盘隔离沟槽128T的下表面上/作为第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和焊盘隔离沟槽128T的下表面被暴露。
参照图16，第二掩模图案可以在半导体基板110的第二表面110B上形成。半导体基板110可以使用第二掩模图案作为蚀刻掩模从其第二表面110B起被蚀刻，因而形成器件隔离沟槽124T。
在一些实施方式中，器件隔离沟槽124T可以形成为部分穿透半导体基板110，以在其下表面处暴露半导体基板110的一部分/暴露半导体基板110的一部分作为其下表面。
在一些实施方式中，器件隔离沟槽124T可以形成为部分穿透半导体基板110，并且可以对半导体基板110的暴露在器件隔离沟槽124T的下表面上/作为器件隔离沟槽124T的下表面暴露的部分执行离子注入工艺，以在器件隔离沟槽124T下方形成额外的杂质区。
参照图17，绝缘材料可以通过化学气相沉积(CVD)工艺或原子层沉积(ALD)工艺被沉积在半导体基板110的第二表面110B、以及器件隔离沟槽124T、焊盘隔离沟槽128T、第一光屏蔽沟槽150T和第二光屏蔽沟槽156T的内表面上，因而在半导体基板110的第二表面110B以及器件隔离沟槽124T和焊盘隔离沟槽128T的内表面上形成背侧绝缘层124I，并且在第一光屏蔽沟槽150T和第二光屏蔽沟槽156T的内表面上形成光屏蔽绝缘层152。因此，背侧绝缘层124I和光屏蔽绝缘层152可以是相同的绝缘层/材料。
绝缘层可以在半导体基板110的第二表面110B上形成，以填充器件隔离沟槽124T、焊盘隔离沟槽128T、第一光屏蔽沟槽150T和第二光屏蔽沟槽156T，因而形成填充器件隔离沟槽124T、焊盘隔离沟槽128T、第一光屏蔽沟槽150T和第二光屏蔽沟槽156T的掩埋绝缘层126。掩埋绝缘层126可以以预定厚度形成在半导体基板110的第二表面110B上。
在一些实施方式中，可以对第一光屏蔽沟槽150T和第二光屏蔽沟槽156T的内表面执行回蚀刻工艺，因而去除掩埋绝缘层126的填充第一光屏蔽沟槽150T和第二光屏蔽沟槽156T的部分。
在一些实施方式中，背侧绝缘层124I可以形成有足够的厚度以完全填充器件隔离沟槽124T和焊盘隔离沟槽128T。掩埋绝缘层126可以使用低或差的台阶覆盖材料形成在半导体基板110的第二表面110B上。在这种情况下，因为掩埋绝缘层126主要形成在半导体基板110的第二表面110B上并且不填充第一光屏蔽沟槽150T和第二光屏蔽沟槽156T，所以可以省略前述回蚀刻工艺。
参照图18，第三掩模图案可以在掩埋绝缘层126上形成。掩埋绝缘层126、背侧绝缘层124I、半导体基板110和第一层间绝缘层134使用第三掩模图案作为蚀刻掩模被蚀刻，以形成贯通通路沟槽172T。第一内部布线结构130可以被暴露在贯通通路沟槽172T的下表面上/作为贯通通路沟槽172T的下表面被暴露。
参照图19，金属层160P被形成以填充第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和贯通通路沟槽172T。金属层160P可以通过顺序地形成第一金属层和第二金属层而形成。第一金属层可以共形地形成在第一光屏蔽沟槽150T的内表面、第二光屏蔽沟槽156T的内表面和贯通通路沟槽172T的内表面上。第二金属层可以形成在第一金属层上，以完全填充第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和贯通通路沟槽172T。
例如，第一金属层可以通过CVD工艺或ALD工艺使用金属(例如钛、钛氮化物、钽、钽氮化物、钛钨、钨、铝、钴、镍或铜)形成。第二金属层可以通过CVD工艺、ALD工艺或电镀工艺使用金属(例如钨、铝、钴、镍或铜)形成。
随着第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和贯通通路沟槽172T被完全填充以金属层160P，第一光屏蔽壁结构150A、第二光屏蔽壁结构156和贯通通路172分别在第一光屏蔽沟槽150T、第二光屏蔽沟槽156T和贯通通路沟槽172T中形成。
参照图20，第四掩模图案可以在金属层160P上形成。金属层160P使用第四掩模图案作为蚀刻掩模被图案化，以形成光屏蔽层160、引导图案162和导电焊盘174。
参照图21，钝化层182在半导体基板110的第二表面110B上形成于光屏蔽层160、引导图案162和导电焊盘174上(例如，部分或完全覆盖光屏蔽层160、引导图案162和导电焊盘174)。钝化层182被图案化以暴露导电焊盘174的上表面。
此后，再次参照图6，滤色器184和微透镜186在像素区APR和虚设像素区DR1中形成于钝化层182上。因此，可以实现图像传感器100A。
虽然已经参照本发明构思的示例实施方式显示并描述了本发明构思，但是本领域普通技术人员将理解，可以对其进行形式和细节上的各种改变而不背离如由所附权利要求阐明的本发明构思的精神和范围。
本申请要求享有2018年1月12日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0004541号的优先权，其公开通过引用全文合并于此。

Claims (12)

1.一种图像传感器，包括：
半导体基板，包括像素区和光学黑区；
多个光电转换区，在所述像素区中；
布线结构，在所述半导体基板的第一表面上；
光屏蔽层，在所述光学黑区中在所述半导体基板的第二表面上；以及
第一光屏蔽壁结构，在所述像素区与所述光学黑区之间穿透所述半导体基板，
其中所述半导体基板还包括在所述像素区与所述光学黑区之间的虚设像素区，
其中所述光屏蔽层延伸到所述虚设像素区上，
其中所述第一光屏蔽壁结构在所述虚设像素区中；以及
其中所述第一光屏蔽壁结构与所述光屏蔽层垂直地重叠，
其中所述半导体基板还包括在所述光学黑区的至少一侧上的外围区，
其中所述图像传感器还包括与所述光学黑区与所述外围区之间的边界相邻的第二光屏蔽壁结构，以及
其中所述第二光屏蔽壁结构穿透所述半导体基板。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一光屏蔽壁结构包括：
在沟槽中的绝缘层，所述沟槽在所述半导体基板中从所述半导体基板的所述第一表面延伸到所述半导体基板的所述第二表面。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中所述绝缘层包括在所述沟槽外部并且在所述光屏蔽层与所述半导体基板的所述第二表面之间延伸的部分。
4.根据权利要求2所述的图像传感器，
其中所述沟槽在与所述半导体基板的所述第二表面共面的水平处包括第一宽度，并且在与所述半导体基板的所述第一表面共面的水平处包括第二宽度，以及
其中所述第一宽度大于所述第二宽度。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第一光屏蔽壁结构从所述半导体基板的所述第一表面连续地延伸到所述半导体基板的所述第二表面。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中所述第一光屏蔽壁结构的第一侧面面向所述像素区，以及
其中所述第一光屏蔽壁结构的第二侧面面向所述光学黑区，所述第一光屏蔽壁结构的所述第二侧面与所述第一光屏蔽壁结构的所述第一侧面相反。
7.根据权利要求1所述的图像传感器，
其中所述光学黑区沿与所述半导体基板的所述第一表面平行并且与所述像素区平行的方向延伸，
其中所述虚设像素区在所述光学黑区与所述像素区之间沿所述方向延伸，以及
其中所述第一光屏蔽壁结构沿所述方向延伸所述虚设像素区沿所述方向延伸的整个长度。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述光学黑区和所述第一光屏蔽壁结构限定所述像素区的边界。
9.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：
导电焊盘，在所述外围区中在所述半导体基板的所述第二表面上；
贯通通路，在所述外围区中穿透所述半导体基板，所述贯通通路电连接到所述导电焊盘和所述布线结构；以及
第三光屏蔽壁结构，在所述虚设像素区中穿透所述半导体基板，所述第三光屏蔽壁结构包括接触所述光屏蔽层的上表面和与所述贯通通路的下表面共面的下表面。
10.一种图像传感器，包括：
半导体基板，包括像素区、光学黑区和在所述像素区与所述光学黑区之间的虚设像素区；
多个光电转换区，在所述像素区中；
布线结构，在所述半导体基板的第一表面上；
光屏蔽层，在所述光学黑区中在所述半导体基板的第二表面上；以及
至少一个第一光屏蔽壁结构，在所述虚设像素区中，所述至少一个第一光屏蔽壁结构穿透所述半导体基板，
其中所述半导体基板还包括在所述光学黑区旁边的外围区，
其中所述图像传感器还包括与所述光学黑区与所述外围区之间的边界相邻的第二光屏蔽壁结构，
其中所述第二光屏蔽壁结构穿透所述半导体基板。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中所述至少一个第一光屏蔽壁结构包括：
绝缘层，在所述半导体基板中的沟槽中。
12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中所述至少一个第一光屏蔽壁结构和所述第二光屏蔽壁结构从所述半导体基板的所述第一表面延伸到所述半导体基板的所述第二表面。
CN201910004072.6A 2018-01-12 2019-01-03 图像传感器 Active CN110034139B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180004541A KR102534249B1 (ko) 2018-01-12 2018-01-12 이미지 센서
KR10-2018-0004541 2018-01-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110034139A CN110034139A (zh) 2019-07-19
CN110034139B true CN110034139B (zh) 2023-07-25

Family

ID=65003196

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910004072.6A Active CN110034139B (zh) 2018-01-12 2019-01-03 图像传感器

Country Status (6)

Country Link
US (1) US10804304B2 (zh)
EP (1) EP3511983A3 (zh)
JP (1) JP7265869B2 (zh)
KR (2) KR102534249B1 (zh)
CN (1) CN110034139B (zh)
SG (1) SG10201807792SA (zh)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012033583A (ja) * 2010-07-29 2012-02-16 Sony Corp 固体撮像素子及びその製造方法、並びに撮像装置
DE112018004413T5 (de) * 2017-10-03 2020-05-20 Sony Semiconductor Solutions Corporation Festkörper-bildaufnahmeelement, verfahren zur herstellung eines festkörper-bildaufnahmeelements und elektronische vorrichtung
KR20200108133A (ko) * 2019-03-06 2020-09-17 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이미징 장치
US10893225B2 (en) * 2019-06-03 2021-01-12 Innolux Corporation Electronic device having large dynamic range for image sensing
JP2021019059A (ja) * 2019-07-18 2021-02-15 キヤノン株式会社 固体撮像素子
CN112510054A (zh) * 2019-09-16 2021-03-16 联华电子股份有限公司 影像传感器及其制造方法
DE102020124766A1 (de) * 2019-09-30 2021-04-01 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. Eingebettete lichtabschirmungsstruktur für cmos-bildsensor
US11810933B2 (en) * 2020-01-21 2023-11-07 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor device and fabrication method thereof
US11626444B2 (en) 2020-02-27 2023-04-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensors with dummy pixel structures
TW202220200A (zh) * 2020-06-16 2022-05-16 日商索尼半導體解決方案公司 攝像元件及電子機器
KR20220022504A (ko) * 2020-08-18 2022-02-28 삼성전자주식회사 이미지 센서
CN111785750A (zh) * 2020-08-28 2020-10-16 上海华力微电子有限公司 背照式图像传感器
US20230266445A1 (en) * 2020-09-16 2023-08-24 Sony Semiconductor Solutions Corporation Distance measuring device
KR20220045810A (ko) * 2020-10-06 2022-04-13 삼성전자주식회사 이미지 센서
KR20220045643A (ko) * 2020-10-06 2022-04-13 삼성전자주식회사 이미지 센서
US20240030257A1 (en) * 2020-12-08 2024-01-25 C/O Sony Semiconductor Solutions Corporation Imaging device and ranging device
US11756970B2 (en) 2021-03-05 2023-09-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Metal grid structure to improve image sensor performance
TW202301719A (zh) * 2021-06-25 2023-01-01 美商微軟技術授權有限責任公司 具有近紅外吸收器的成像感測器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000003405A (ko) * 1998-06-29 2000-01-15 김영환 광차단층으로서 적층된 칼라필터를 갖는 이미지센서
WO2014156933A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 ソニー株式会社 撮像素子および撮像装置
CN107017270A (zh) * 2015-10-12 2017-08-04 三星电子株式会社 图像传感器

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008153250A (ja) 2006-12-14 2008-07-03 Sanyo Electric Co Ltd 固体撮像素子
KR100863361B1 (ko) * 2007-09-07 2008-10-13 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
JP5268618B2 (ja) 2008-12-18 2013-08-21 株式会社東芝 半導体装置
KR101776955B1 (ko) * 2009-02-10 2017-09-08 소니 주식회사 고체 촬상 장치와 그 제조 방법, 및 전자 기기
JP5470928B2 (ja) 2009-03-11 2014-04-16 ソニー株式会社 固体撮像装置の製造方法
JP5077309B2 (ja) 2009-08-27 2012-11-21 ソニー株式会社 固体撮像素子と固体撮像装置、固体撮像素子の製造方法
JP2012191005A (ja) 2011-03-10 2012-10-04 Sony Corp 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および撮像装置
KR20120135627A (ko) * 2011-06-07 2012-12-17 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 제조 방법
US20130001728A1 (en) 2011-06-29 2013-01-03 Giovanni De Amicis Backside illuminated image sensors with vertical light shields
JP5794068B2 (ja) 2011-09-16 2015-10-14 ソニー株式会社 固体撮像素子および製造方法、並びに電子機器
KR101853333B1 (ko) 2011-10-21 2018-05-02 삼성전자주식회사 블랙 레벨 안정화를 위한 이미지 센서
US9232162B2 (en) * 2011-11-08 2016-01-05 Semiconductor Components Industries, Llc Optical isolation of optically black pixels in image sensors
US20130200396A1 (en) 2012-02-06 2013-08-08 Omnivision Technologies, Inc. Prevention of light leakage in backside illuminated imaging sensors
US8772898B2 (en) 2012-02-09 2014-07-08 Omnivision Technologies, Inc. Lateral light shield in backside illuminated imaging sensors
KR101934864B1 (ko) 2012-05-30 2019-03-18 삼성전자주식회사 관통 실리콘 비아 구조물 및 그 제조 방법, 이를 포함하는 이미지 센서 및 그 제조 방법
JP2014135326A (ja) 2013-01-08 2014-07-24 Toshiba Corp 固体撮像装置
JP6274729B2 (ja) 2013-02-04 2018-02-07 キヤノン株式会社 固体撮像装置およびカメラ
KR102034482B1 (ko) 2013-03-04 2019-10-21 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 이의 형성 방법
KR102011102B1 (ko) * 2013-03-13 2019-08-14 삼성전자주식회사 이미지 센서
JP6440384B2 (ja) 2014-06-03 2018-12-19 キヤノン株式会社 半導体装置の製造方法
KR102155480B1 (ko) 2014-07-07 2020-09-14 삼성전자 주식회사 이미지 센서, 이를 포함하는 이미지 처리 시스템, 및 이를 포함하는 휴대용 전자 장치
KR102374110B1 (ko) 2014-08-22 2022-03-14 삼성전자주식회사 쉴딩 구조를 갖는 이미지 센서
US9515111B2 (en) * 2014-10-20 2016-12-06 Semiconductor Components Industries, Llc Circuitry for biasing light shielding structures and deep trench isolation structures
KR102367384B1 (ko) 2015-01-13 2022-02-25 삼성전자주식회사 이미지 센서 및 그 형성 방법
FR3032557A1 (fr) * 2015-02-10 2016-08-12 St Microelectronics Sa Capteur d'images couleur et son procede de fabrication
JP6163511B2 (ja) 2015-04-16 2017-07-12 ソニー株式会社 固体撮像装置、及び電子機器
US10319765B2 (en) 2016-07-01 2019-06-11 Canon Kabushiki Kaisha Imaging device having an effective pixel region, an optical black region and a dummy region each with pixels including a photoelectric converter
US10165211B1 (en) * 2017-08-22 2018-12-25 Semiconductor Components Industries, Llc Image sensors with optically black pixels

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20000003405A (ko) * 1998-06-29 2000-01-15 김영환 광차단층으로서 적층된 칼라필터를 갖는 이미지센서
WO2014156933A1 (ja) * 2013-03-29 2014-10-02 ソニー株式会社 撮像素子および撮像装置
CN107017270A (zh) * 2015-10-12 2017-08-04 三星电子株式会社 图像传感器

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230062495A (ko) 2023-05-09
EP3511983A2 (en) 2019-07-17
US10804304B2 (en) 2020-10-13
JP7265869B2 (ja) 2023-04-27
CN110034139A (zh) 2019-07-19
EP3511983A3 (en) 2019-10-02
KR102619670B1 (ko) 2023-12-29
KR20190086246A (ko) 2019-07-22
KR102534249B1 (ko) 2023-05-18
JP2019125784A (ja) 2019-07-25
SG10201807792SA (en) 2019-08-27
US20190221597A1 (en) 2019-07-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110034139B (zh) 图像传感器
KR102525166B1 (ko) 이미지 센서
US11508771B2 (en) Image sensors
US20070045665A1 (en) CMOS image sensor of preventing optical crosstalk and method of manufacturing the same
CN110620122B (zh) 图像传感器
US11784202B2 (en) Image sensor
US20220216262A1 (en) High density image sensor
CN113078175A (zh) 图像传感器器件及其形成方法
US8173480B2 (en) Image sensor and method for manufacturing the same
US11264414B2 (en) Image sensor
US20230017156A1 (en) Image sensor
US20220223636A1 (en) Image sensors including a photodiode
US20220271077A1 (en) Image sensor
US20230081238A1 (en) Image sensor
KR20230155332A (ko) 이미지 센서
JP2024021056A (ja) イメージセンサ
KR20220093984A (ko) 이미지 센서
CN114078890A (zh) 图像传感器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant