CN111314633A - 包括噪声阻挡结构的图像感测装置 - Google Patents

包括噪声阻挡结构的图像感测装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111314633A
CN111314633A CN201910669912.0A CN201910669912A CN111314633A CN 111314633 A CN111314633 A CN 111314633A CN 201910669912 A CN201910669912 A CN 201910669912A CN 111314633 A CN111314633 A CN 111314633A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sensing device
image sensing
noise blocking
semiconductor substrate
blocking structure
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.)
Granted
Application number
CN201910669912.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111314633B (zh
Inventor
郭镐映
金钟殷
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.)
SK Hynix Inc
Original Assignee
SK Hynix Inc
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 SK Hynix Inc filed Critical SK Hynix Inc
Publication of CN111314633A publication Critical patent/CN111314633A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111314633B publication Critical patent/CN111314633B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • H01L27/14603—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
    • H01L27/1462—Coatings
    • 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
    • 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
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical elements
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/60—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise
    • H04N25/617—Noise processing, e.g. detecting, correcting, reducing or removing noise for reducing electromagnetic interference, e.g. clocking noise
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • 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
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/71—Charge-coupled device [CCD] sensors; Charge-transfer registers specially adapted for CCD sensors
    • H04N25/75—Circuitry for providing, modifying or processing image signals from the pixel array

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

公开了一种包括噪声阻挡结构的图像感测装置。该图像感测装置包括：半导体基板，其被构造为支撑多个图像像素和逻辑电路，所述多个图像像素在检测到入射光时生成信号，所述逻辑电路被配置为处理由所述图像像素生成的所述信号；以及噪声阻挡结构，其设置在半导体基板处并形成为围绕逻辑电路。噪声阻挡结构包括第一阻挡结构和第二阻挡结构。第一阻挡结构包括彼此间隔开的多个部分，所述多个部分中的每一个成一条线延伸而没有任何弯曲部分。第二阻挡结构设置在第一阻挡结构的所述多个部分之间并且包括与第一阻挡结构部分地交叠的部分。

Description

包括噪声阻挡结构的图像感测装置
技术领域
本专利文献所公开的技术和实现方式涉及一种图像感测装置。
背景技术
图像感测装置是利用对光做出反应的半导体特性来捕获至少一个图像的装置。近年来，随着计算机行业和通信行业的不断发展，在例如数字相机、摄像机、个人通信系统(PCS)、游戏机、监控相机、医疗微型相机、机器人等的各种领域中对高质量和高性能图像传感器的需求快速增加。
图像感测装置可大致分类为基于CCD(电荷耦合器件)的图像感测装置和基于CMOS(互补金属氧化物半导体)的图像感测装置。最近，由于模拟控制电路和数字控制电路可被直接实现为单个集成电路(IC)，所以基于CMOS的图像感测装置迅速得以广泛使用。
发明内容
所公开的技术的各种实施方式涉及一种包括噪声阻挡结构的图像感测装置。所公开的技术的一些实现方式涉及一种图像感测装置，其能够有效地防止从嵌入其中的逻辑电路块产生的噪声泄漏到逻辑电路块之外并导致对图像感测装置的其它块的不期望的影响。
根据所公开的技术的实施方式，一种图像感测装置可包括：半导体基板，其被构造为支撑多个图像像素和逻辑电路，所述多个图像像素在检测到入射光时生成信号，所述逻辑电路被配置为处理由图像像素生成的信号；以及噪声阻挡结构，其设置在半导体基板处并形成为围绕逻辑电路。噪声阻挡结构可包括第一阻挡结构和第二阻挡结构。第一阻挡结构可包括彼此间隔开的多个部分，所述多个部分中的每一个部分成一条线延伸而没有任何弯曲部分。第二阻挡结构可设置在第一阻挡结构的所述多个部分之间并且包括与第一阻挡结构的所述多个部分局部地交叠的部分。
根据所公开的技术的另一实施方式，一种图像感测装置可包括：半导体基板，其被配置为包括图像像素和至少一个逻辑电路区域，所述图像像素在检测到入射光时生成信号，所述至少一个逻辑电路区域处理从图像像素生成的信号；以及噪声阻挡结构，其设置在半导体基板处。噪声阻挡结构可包括：第一阻挡结构，其不连续地围绕所述至少一个逻辑电路区域；以及第二阻挡结构，其设置在沿着第一阻挡结构的边界的一个或更多个开口处并且与第一阻挡结构交叠。
根据所公开的技术的另一实施方式，一种图像感测装置可包括：像素区域，其设置有在检测到入射光时生成信号的多个图像像素；逻辑区域，其位于像素区域的外侧。逻辑区域可包括：逻辑电路，其被配置为处理由图像像素生成的信号；多个第一噪声阻挡膜，其被配置为部分地围绕逻辑电路，各个第一噪声阻挡膜具有深沟槽隔离(DTI)结构；以及多个第二噪声阻挡膜，其设置在多个第一噪声阻挡膜之间，各个第二噪声阻挡膜具有浅沟槽隔离(STI)结构。
附图说明
当结合附图考虑时，所公开的技术的以上和其它特征和有益方面将参照以下详细描述而变得易于显而易见。
图1是示出基于所公开的技术的一些实现方式的图像感测装置的平面图的示例。
图2是示出沿着图1所示的线X-X’截取的图像感测装置的横截面图。
图3是示出基于所公开的技术的一些实现方式的噪声阻挡结构的平面图的示例。
图4是示出沿着图3所示的线A-A’截取的噪声阻挡结构的横截面图。
图5是示出沿着图3所示的线B-B’截取的噪声阻挡结构的横截面图。
图6的(a)和图6的(b)示出图像感测装置的噪声阻挡膜中发生的缺陷的示例。
图7的(a)至图9的(b)是示出根据所公开的技术的实施方式的形成图4和图5所示的噪声阻挡结构的方法的横截面图。
具体实施方式
现在将详细参照特定实施方式，其示例示出于附图中。只要可能，贯穿附图将使用相同的标号来表示相同或相似的部分。在以下描述中，并入本文中的相关已知配置或功能的详细描述将被省略，以避免使主题模糊。
图像感测装置可包括：像素阵列，其具有用于捕获图像的感光像素；模拟块，其用于驱动像素阵列并读出像素阵列的信号；以及数字块，其用于处理从模拟块读出的信号。改进图像质量的一个方式是将包括像素阵列的模拟块设计为较少受外部噪声影响。例如，高清晰度图像感测装置需要高速操作，这可能导致噪声。如果由高速操作导致的噪声施加到模拟块，则图像质量会受到负面影响。
所公开的技术可被实现为提供一种包括噪声阻挡结构的图像感测装置，其可防止逻辑电路块中产生的噪声对图像感测装置的其它部分产生负面影响。
图1是示出根据所公开的技术的实施方式的图像感测装置的平面图的示例。图2是示出沿着图1所示的线X-X’截取的图像感测装置的横截面图。
参照图1和图2，图像感测装置1可包括像素区域100、逻辑区域200和焊盘区域300。
像素区域100可包括多个图像像素(PX)，各个PX检测入射光并输出与所检测的光对应的电信号。图像像素(PX)可选择性地检测红光(R)、绿光(G)或蓝光(B)，并且可按照拜耳(Bayer)图案布置。
用于限定单元像素(PX)的有源区域的多个器件隔离结构112a和112b可形成在像素阵列100的半导体基板110中。在这种情况下，器件隔离结构112a可限定形成有光电转换区域(例如，光电二极管)114的有源区域。在一些实现方式(例如，图2所示的示例)中，器件隔离结构112a可包括深沟槽隔离(DTI)结构以将邻接单元像素(PX)物理地分离。器件隔离结构112b可限定形成有晶体管122的有源区域，所述晶体管122用于读出单元像素(PX)中的光电转换信号。器件隔离结构112b可包括形成在各个单元像素(PX)的P阱区域中的浅沟槽隔离(STI)结构。
读出光电转换信号以及控制单元像素的多个感测元件(例如，像素晶体管)、多个层间绝缘膜124以及形成在层间绝缘膜124中的多条金属线126可形成在像素区域100中的半导体基板110的前侧。在像素区域100中的半导体基板110的后侧，可形成多个滤色器132、多个微透镜134和栅格结构136。多个滤色器13可执行可见光的滤光，以使得可见光当中的仅特定颜色的光R、G或B可穿过滤色器层132的滤色器。微透镜134可使从外部接收的入射光聚焦，并且可将聚焦的入射光透射到滤色器层132。栅格结构136可设置在滤色器132之间以防止邻接单元像素之间出现串扰。
逻辑区域200可位于像素区域100的外侧，并且可包括多个逻辑电路块210，其中形成有用于处理从像素区域100读出的信号的逻辑电路。在各种实现方式中，感光像素可形成在前侧表面下方的半导体基板中，附加电路层(包括被制造以形成逻辑电路块210的层)可进一步形成在半导体基板110的前侧的感光像素上方，而滤色器132和微透镜134可在半导体基板110的后侧变薄之后形成在半导体基板100的后侧。尽管为了描述方便，图1的逻辑区域200包括一个逻辑电路块210，但是包括在逻辑区域中的逻辑电路块的数量不限于一个，其它实现方式也是可能的。
在半导体基板110的逻辑区域200中，可形成噪声阻挡结构220以防止从逻辑电路块210产生的噪声进入像素区域100。在一些实现方式中，噪声阻挡结构220可形成在逻辑电路块210的外侧或外壁处以围绕逻辑电路块210。噪声阻挡结构220可包括形成为穿过半导体基板110的第一阻挡结构220a以及由蚀刻到预定深度的半导体基板110形成的第二阻挡结构220b。因此，在一些实现方式中，第一阻挡结构220a具有贯穿屏障结构，第二阻挡结构220b具有沟槽结构。
第一阻挡结构220a的贯穿区域可与半导体基板110的焊盘区域300的蚀刻同时形成，使得第一阻挡结构220a的贯穿区域可被蚀刻以穿过半导体基板110的焊盘区域300。第一阻挡结构220a可包括金属膜222和气隙224。尽管描述为金属膜222，但其不仅限于膜，可使用包括金属的任何其它结构。金属膜222可由材料(例如，钨)形成或包括材料(例如，钨)。在一些实现方式中，金属膜222的材料可不仅与屏蔽逻辑区域200的屏蔽金属膜230的材料相同，而且与像素区域100的栅格结构136的材料相同。在一些实现方式中，屏蔽金属膜230是指形成在逻辑区域200处的结构。例如，当形成用于屏蔽逻辑区域200的金属膜时，对应金属材料可进入贯穿区域，导致形成金属膜222。
在一些实现方式中，在水平平面中，第一阻挡结构220a可形成为以直线延伸，第一阻挡结构220a可不具有任何弯曲部分，如图1所示。在图1的示例中，第一阻挡结构220a可具有彼此隔开的多个部分。多个部分中的一些在水平平面中在第一方向上延伸，多个部分中的其它一些在垂直于第一方向的第二方向上延伸。在一些实现方式中，在垂直于水平平面的垂直平面中，第一阻挡结构220a可包括穿过半导体基板110的多个屏障形噪声阻挡结构(例如，膜)，如图2所示。参照图1和图2，第一阻挡结构220a可不连续地围绕逻辑电路块210，并且包括沿着第一阻挡结构220a的边界的一个或更多个开口。在这一个或更多个开口中，不存在第一阻挡结构220a。
假设在水平平面中噪声阻挡膜连续地形成以围绕整个逻辑电路块210的情况，则噪声阻挡膜具有噪声阻挡膜围绕噪声阻挡膜的特定部分(例如，拐角)弯曲的特定部分。例如，由于噪声阻挡结构形成为围绕逻辑电路，所以噪声阻挡结构具有在不同方向上延伸的部分，因此存在在水平平面中噪声阻挡结构的延伸方向改变的特定部分(例如，拐角)。这样的部分(例如，拐角)的存在使得难以在这样的部分处或这样的部分周围蚀刻半导体基板110和/或在半导体基板110中形成通孔。因此，当通过在半导体基板110中蚀刻或形成通孔来形成噪声阻挡结构时，如果噪声阻挡结构具有弯曲部分，则噪声阻挡结构可能无法如设计那样形成，并且噪声阻挡结构可能无法如预期那样操作。为了防止这些不期望的情况，所公开的技术提供了包括第一阻挡结构220a和第二阻挡结构220b的噪声阻挡结构。另外，第一阻挡结构220a可由多个噪声阻挡膜形成或者包括多个噪声阻挡膜，各个噪声阻挡膜在水平平面中按照不存在弯曲部分的线形状形成。第一阻挡结构220a可包括在水平平面中按照线形状形成的噪声阻挡膜(以下为了描述方便，称为线形噪声阻挡膜)，这些噪声阻挡膜彼此间隔开预定距离，并且形成为围绕逻辑电路块210。例如，如图1所示，线形噪声阻挡膜可具有围绕逻辑电路块210的带形状。第一阻挡结构220a可包括设置在多个线形噪声阻挡膜中的相邻两个线形噪声阻挡膜之间的开口，其中不存在噪声阻挡膜。在图1的示例中，在线形噪声阻挡膜之间的开口处未设置线形噪声阻挡膜，并且线形噪声阻挡膜之间的开口开放，而不存在线形噪声阻挡膜。
在第一阻挡结构220a的开放部分中，可形成第二阻挡结构220b。在一些实现方式中，第二阻挡结构220b可包括填充或掩埋在通过蚀刻半导体基板110至预定深度而形成的沟槽中的绝缘膜。用于形成第二阻挡结构220b的沟槽可与设置在像素阵列100中的器件隔离结构112b的形成同时形成。噪声阻挡结构220将稍后参照图3至图5更详细地描述。
焊盘区域300可包括多个焊盘310，图像感测装置通过这些焊盘310联接到外部装置。焊盘310可通过穿过半导体基板110的通孔320来联接到形成在半导体基板110的前侧上方的金属线。
图3是示出基于所公开的技术的一些实现方式的噪声阻挡结构的平面图的示例。图4是示出沿着图3所示的线A-A’截取的噪声阻挡结构的横截面图。图5是示出沿着图3所示的线B-B’截取的噪声阻挡结构的横截面图。
参照图3至图5，基于所公开的技术的一些实现方式的噪声阻挡结构可包括第一阻挡结构220a(包括第一噪声阻挡膜220a1至220a4)和第二阻挡结构220b(包括第二噪声阻挡膜220b1至220b4)。第一阻挡结构220a和第二阻挡结构220b不限于具有膜结构，可使用其它结构来提供第一阻挡结构220a和第二阻挡结构220b。
第一阻挡结构220a可包括多个线形噪声阻挡膜220a1至220a4。线形噪声阻挡膜220a1至220a4中的每一个可包括金属膜222和气隙224。
第一阻挡结构220a可形成为使得线形噪声阻挡膜220a1至220a4彼此间隔开预定距离并围绕逻辑电路块210(例如，半导体基板110中的包括逻辑电路的区域)。例如，第一阻挡结构220a可包括布置在半导体基板110中的多个线形噪声阻挡膜220a1至220a4(除了线形噪声阻挡膜220a1至220a4之间的特定部分之外)。当第一阻挡结构220a具有围绕逻辑电路块210的带形状时，线形噪声阻挡膜220a1至220a4中的相邻两个之间的特定部分开放而不包括第一阻挡结构220a，从而在第一阻挡结构220a中提供开口。在一些实现方式中，噪声阻挡膜220a1至220a4可布置在不同的方向(例如，X轴方向和Y轴方向)上，并且噪声阻挡膜220a1至220a4可彼此间隔开预定距离，而不彼此接触。
如上所述，第一阻挡结构220a可形成为包括多个线形噪声阻挡膜220a1至220a4，多个线形噪声阻挡膜220a1至220a4彼此间隔开预定距离，而非形成为连续延伸的结构。因此，除了多个线形噪声阻挡膜220a1至220a4中的相邻两个之间的开口之外，第一阻挡结构220a可围绕逻辑电路块210。通过利用多个部分来配置第一阻挡结构220a并且将第一阻挡结构220a的多个部分布置在除了多个部分之间的开口之外的半导体基板110处，第一阻挡结构220a不具有任何弯曲部分。噪声阻挡膜220a1至220a4可形成为在Z轴方向上穿过半导体基板110，如图2所示。因此，噪声阻挡膜220a1至220a4可在水平方向(包括例如X轴方向和Y轴方向)上形成为线形状，使得噪声阻挡膜220a1至220a4中的每一个在水平方向上不具有任何弯曲部分。噪声阻挡膜220a1至220a4可在垂直方向(即，Z轴方向)上形成为屏障形状，使得噪声阻挡膜220a1至220a4中的每一个可在垂直方向上穿过半导体基板110。
图6的(a)示出噪声阻挡膜形成为延伸以连续地围绕逻辑电路块210的完全连接的单个单元(例如，膜)的情况。在这种情况下，完全连接的单个单元在单元的特定部分处具有弯曲部分，如图6的(a)所示。如上所述，噪声阻挡结构中的弯曲部分的存在使得在噪声阻挡结构的这样的弯曲部分处或这样的弯曲部分周围难以在半导体基板中形成通孔。因此，如果形成噪声阻挡膜以穿过半导体基板，则在弯曲部分(例如，拐角)中噪声阻挡膜没有穿过半导体基板的可能性很高，如图6的(b)所示。在这种情况下，在噪声阻挡膜的开口中噪声阻挡膜没有如设计那样形成(例如，没有穿过半导体基板)，噪声可能通过噪声阻挡膜的开口泄漏到外部。
因此，所公开的技术的一些实现方式提出了第一阻挡结构220a的一种设计，其形成为使得噪声阻挡膜220a1至220a4围绕逻辑电路块210(除了噪声阻挡膜220a1至220a4之间的特定部分之外)。在一些实现方式中，第二阻挡结构220b可形成在噪声阻挡膜220a1至220a4之间的特定部分中，以填充噪声阻挡膜220a1至220a4之间形成的开口。如果噪声阻挡结构220仅包括第一阻挡结构220a(例如，噪声阻挡膜220a1至220a4)而没有第二阻挡结构220b，则可通过噪声阻挡膜220a1至220a4之间的特定部分发生噪声的泄漏。通过在噪声阻挡膜220a1至220a4之间的特定部分中包括第二阻挡结构220b，可防止噪声从逻辑电路块泄漏到图像感测装置的其它部分。
尽管附图中第二阻挡结构220b被示出为具有弯曲形状(例如，L形状)，但是其它实现方式也是可能的。在一些实现方式中，第二阻挡结构220b可形成为具有浅沟槽隔离(STI)结构。
第二阻挡结构220b可包括多个噪声阻挡元件(例如，膜)220b1至220b4，其各自具有浅沟槽隔离(STI)结构。噪声阻挡膜220b1至220b4可形成在噪声阻挡膜220a1至220a4之间，使得至少一个噪声阻挡膜220b1、220b2、220b3或220b4的末端可与噪声阻挡膜220a1、220a2、220a3或220a4中的对应两个的端部交叠。因此，噪声阻挡结构220可形成为闭环形状，其中噪声阻挡膜220a1至220a4和噪声阻挡膜220b1至220b4交替地且连续地彼此联接以围绕逻辑电路块210。例如，噪声阻挡膜220a1至220a4可具有线形状，噪声阻挡膜220b1至220b4可具有STI结构。
第一阻挡结构220a的噪声阻挡膜220a1至220a4之一与第二阻挡结构220b的噪声阻挡膜220b1至220b4之一之间的联接部分可形成为使得噪声阻挡膜220b1、220b2、220b3或220b4形成为与噪声阻挡膜220a1、220a2、220a3或220a4的下部交叠，如图4和图5所示。
噪声阻挡膜220b1至220b4中的每一个可包括特定结构，其通过将绝缘膜掩埋在通过蚀刻半导体基板110的前侧达预定深度而形成的沟槽中来形成。噪声阻挡膜220b1至220b4可与形成在像素区域100中的器件隔离结构112b一起形成。因此，噪声阻挡膜220b1至220b4中的每一个可按照与器件隔离结构112b相同的形状形成。
第一阻挡结构220a和第二阻挡结构220b可形成在半导体基板110的P阱区域(PWR)中。N阱区域(NWR)可形成在设置有第二阻挡结构220b的P阱区域(PWR)的外壁中。因此，N阱区域(NWR)可形成为围绕设置有第二阻挡结构220b的P阱区域(PWR)的外壁。通过P阱区域和N阱区域的上述布置方式，具有正(+)极性的噪声(以下称为正(+)噪声分量)可在P阱区域(PWR)中复合，使得正(+)噪声分量可消失。尽管一些负(-)噪声分量不可避免地逃逸到第二阻挡结构220b之外，但是逃逸的负(-)噪声分量可在N阱区域(NWR)中复合，使得负(-)噪声分量可消失。
尽管图4和图5公开了噪声阻挡膜220a1至220a4中的每一个包括金属膜222和气隙224的示例性情况，但是其它实现方式也是可能的，例如，噪声阻挡膜220a1至220a4中的每一个可形成为包括金属膜222或气隙224。例如，如果通孔221形成为具有足以将金属材料容易地引入到通孔221中的相对较大的宽度，则金属膜222可形成为填充通孔221。另选地，如果通孔221形成为具有相对较小的宽度并且金属膜222无法进入通孔221，则通孔221的上部由金属膜222覆盖(封闭)，并且可在通孔221中仅形成气隙224。
尽管上述实施方式示例性地公开了第一阻挡结构220a按照第一阻挡结构220a的特定部分(例如，第一阻挡结构220a的正方形带形状的边缘部分或拐角)开放的方式布置，但是其它实现方式也是可能的。因此，第一阻挡结构220a可根据逻辑电路块的布置格式按照各种方式布置。例如，第一阻挡结构220a可按照第一阻挡结构220a的多边形带形状的边缘部分被去除的方式布置。
图7的(a)至图9的(b)是示出基于所公开的技术的一些实现方式的形成图4和图5所示的噪声阻挡结构的方法的横截面图的示例。
参照图7的(a)和图7的(b)，可将位于逻辑区域200中用作噪声阻挡膜220b1至220b4的形成区域的区域处的半导体基板110蚀刻至预定深度，导致形成沟槽。例如，可将图3所示的噪声阻挡膜220b1至220b4的形成区域蚀刻至预定深度，导致形成沟槽。在这种情况下，可在半导体基板110的前侧形成有逻辑电路的P阱区域中形成沟槽。
随后，在形成绝缘膜以填充沟槽之后，可将绝缘膜平坦化，使得可形成噪声阻挡膜220b1至220b4。尽管为了描述方便，图7中仅示出一个噪声阻挡膜220b4，但是第二阻挡结构220b的噪声阻挡膜220b1至220b4可同时形成。
噪声阻挡膜220b1至220b4可与形成在像素区域100中的器件隔离结构112b一起形成。例如，噪声阻挡膜220b1至220b4中的每一个可包括浅沟槽隔离(STI)结构。
参照图8的(a)和图8的(b)，在形成有噪声阻挡膜220b1至220b4的半导体基板110的上部中，可在逻辑电路块210中形成逻辑电路，并且可在逻辑电路上方形成至少一个层间绝缘膜124和至少一条金属线。
此后，可蚀刻在半导体基板110的前侧用作噪声阻挡膜220a1至220a4的形成区域的区域的半导体基板110以穿过，导致形成通孔221。例如，可蚀刻用作图3所示的噪声阻挡膜220a1至220a4的形成区域的区域的半导体基板110以穿过，导致形成通孔221。
通孔221可与形成在图2所示的焊盘区域300中的通孔320一起形成。
参照图9的(a)和图9的(b)，可在各个通孔221中形成金属膜222，导致形成噪声阻挡膜220a1至220a4。在这种情况下，噪声阻挡膜220a1至220a4可按照可在通孔221中形成金属膜222的方式配置。在一些实现方式中，噪声阻挡膜220a1至220a4可形成在通孔221的侧表面、底表面和顶表面上，并且气隙224可形成在由噪声阻挡膜220a1至220a4围绕的空间中。各个金属膜222可包括钨(W)。
各个金属膜222可与用于屏蔽逻辑区域200的屏蔽金属膜的形成同时形成。例如，当与屏蔽金属膜对应的金属材料被引入或插入到通孔221中时，可形成金属膜222。
尽管图9的(a)和图9的(b)示出金属膜222形成在通孔221中，但是其它实现方式也是可能的。例如，金属膜222也可形成为完全掩埋在通孔221中。例如，如果各个通孔221形成为具有足以将金属材料容易地引入到通孔221中的相对较大的宽度，则金属膜222可形成为填充通孔221。另选地，如果通孔221形成为具有相对较小的宽度并且金属膜222无法进入通孔221，则通孔221的上部由金属膜222封闭，使得可在各个通孔221中仅形成气隙224。
从以上描述显而易见的是，根据所公开的技术的实施方式的图像感测装置可有效地防止从逻辑电路块产生的噪声泄漏到外部。因此，可防止图像感测装置的模拟块受到所产生的噪声影响，并且图像感测装置的特性可改进。
尽管描述了许多例示性实施方式，但是应该理解，本领域技术人员可以想到许多其它修改和实施方式。
相关申请的交叉引用
本专利文献要求2018年12月12日提交的韩国专利申请No.10-2018-0159794的优先权和权益，其整体通过引用并入本文。

Claims (23)

1.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
半导体基板，该半导体基板被构造为支撑多个图像像素和逻辑电路，所述多个图像像素在检测到入射光时生成信号，所述逻辑电路被配置为处理由所述图像像素生成的所述信号；以及
噪声阻挡结构，该噪声阻挡结构设置在所述半导体基板处，并且形成为围绕所述逻辑电路，
其中，所述噪声阻挡结构包括：
第一阻挡结构，该第一阻挡结构包括彼此间隔开的多个部分，所述多个部分中的每一个成一条线延伸而没有任何弯曲部分，以及
第二阻挡结构，该第二阻挡结构设置在所述第一阻挡结构的所述多个部分之间并且包括与所述第一阻挡结构的所述多个部分局部地交叠的部分。
2.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第二阻挡结构包括掩埋在所述半导体基板中形成的沟槽中的绝缘材料。
3.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第二阻挡结构具有L形状。
4.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一阻挡结构的所述多个部分被布置为形成包括不存在所述第一阻挡结构的开口的多边形带形状。
5.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一阻挡结构包括金属材料和气隙。
6.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第一阻挡结构和所述第二阻挡结构形成在所述半导体基板的P阱区域中。
7.根据权利要求6所述的图像感测装置，该图像感测装置还包括：
N阱区域，该N阱区域形成为围绕所述P阱区域的外壁。
8.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述第二阻挡结构包括多个部分，所述多个部分中的每一个部分形成在所述第一阻挡结构的多个部分中的相邻两个部分之间，并且所述第一阻挡结构的多个部分中的一个和所述第二阻挡结构的多个部分中的一个交替地彼此联接。
9.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述逻辑电路形成在所述半导体基板的下部。
10.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
半导体基板，该半导体基板被配置为包括图像像素和至少一个逻辑电路区域，所述图像像素在检测到入射光时生成信号，所述至少一个逻辑电路区域处理从所述图像像素生成的所述信号；以及
噪声阻挡结构，该噪声阻挡结构设置在所述半导体基板处，
其中，所述噪声阻挡结构包括：
第一阻挡结构，该第一阻挡结构不连续地围绕所述至少一个逻辑电路区域，
一个或更多个开口，该一个或更多个开口沿着所述第一阻挡结构的边界设置，以及
第二阻挡结构，该第二阻挡结构设置在所述一个或更多个开口处并与所述第一阻挡结构交叠。
11.根据权利要求10所述的图像感测装置，其中，所述第二阻挡结构包括掩埋在所述半导体基板中形成的沟槽中的绝缘材料。
12.根据权利要求10所述的图像感测装置，其中，所述第一阻挡结构具有屏障形状，或者所述第二阻挡结构具有L形状。
13.根据权利要求10所述的图像感测装置，其中，所述第一阻挡结构包括在彼此不同的方向上延伸的至少两个分立部分。
14.根据权利要求10所述的图像感测装置，其中，所述第一阻挡结构包括金属材料和气隙。
15.根据权利要求10所述的图像感测装置，其中，所述第二阻挡结构包括分别设置在所述开口处的多个部分。
16.根据权利要求10所述的图像感测装置，其中，所述第一阻挡结构和所述第二阻挡结构形成在所述半导体基板的P阱区域中。
17.根据权利要求16所述的图像感测装置，该图像感测装置还包括：
N阱区域，该N阱区域形成为围绕所述P阱区域的外壁。
18.根据权利要求10所述的图像感测装置，其中，所述至少一个逻辑电路区域形成在所述半导体基板的下部。
19.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
像素区域，该像素区域设置有在检测到入射光时生成信号的多个图像像素；
逻辑区域，该逻辑区域位于所述像素区域的外侧并且包括：
逻辑电路，该逻辑电路被配置为处理由所述图像像素生成的所述信号，
多个第一噪声阻挡膜，多个所述第一噪声阻挡膜被配置为部分地围绕所述逻辑电路，各个所述第一噪声阻挡膜具有深沟槽隔离DTI结构，以及
多个第二噪声阻挡膜，多个所述第二噪声阻挡膜设置在多个所述第一噪声阻挡膜之间，各个所述第二噪声阻挡膜具有浅沟槽隔离STI结构。
20.根据权利要求19所述的图像感测装置，其中，各个所述第一噪声阻挡膜形成为以没有弯曲部分的直线延伸。
21.根据权利要求19所述的图像感测装置，其中，所述第二噪声阻挡膜具有L形状。
22.根据权利要求19所述的图像感测装置，其中，所述第二噪声阻挡膜具有与所述第一噪声阻挡膜交叠的部分。
23.根据权利要求19所述的图像感测装置，其中，所述逻辑区域设置在半导体基板的下部。
CN201910669912.0A 2018-12-12 2019-07-24 包括噪声阻挡结构的图像感测装置 Active CN111314633B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180159794A KR102636443B1 (ko) 2018-12-12 2018-12-12 노이즈 차단 구조를 포함하는 이미지 센싱 장치
KR10-2018-0159794 2018-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111314633A true CN111314633A (zh) 2020-06-19
CN111314633B CN111314633B (zh) 2021-11-19

Family

ID=71072926

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910669912.0A Active CN111314633B (zh) 2018-12-12 2019-07-24 包括噪声阻挡结构的图像感测装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10811452B2 (zh)
KR (1) KR102636443B1 (zh)
CN (1) CN111314633B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220068497A (ko) * 2020-11-19 2022-05-26 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6657242B1 (en) * 1997-03-18 2003-12-02 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Trench-isolated bipolar devices
US20120104534A1 (en) * 2010-11-02 2012-05-03 Samsung Electronics Co., Ltd Image sensor including guard ring and noise blocking area to block noise and method of manufacturing the same
CN104065893A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 全视科技有限公司 具有衬底噪声隔离的方法及图像传感器
US20170104019A1 (en) * 2015-10-12 2017-04-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and method of manufacturing the same
CN106611765A (zh) * 2015-10-27 2017-05-03 台湾积体电路制造股份有限公司 用于背侧深沟槽隔离的额外的掺杂区域
US20170271384A1 (en) * 2016-03-15 2017-09-21 Omnivision Technologies, Inc. Biased deep trench isolation
US20180182747A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Magnachip Semiconductor, Ltd. Integrated semiconductor device having isolation structure for reducing noise

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2002330666A1 (en) 2001-08-22 2003-03-10 Louis Meiring Janse Van Rensburg A refrigeration unit
JP5630027B2 (ja) 2010-01-29 2014-11-26 ソニー株式会社 固体撮像装置、および、その製造方法、電子機器、半導体装置
US9312294B2 (en) 2013-10-25 2016-04-12 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor devices, methods of manufacturing thereof, and image sensor devices
KR102374110B1 (ko) * 2014-08-22 2022-03-14 삼성전자주식회사 쉴딩 구조를 갖는 이미지 센서
JP6679444B2 (ja) * 2016-08-12 2020-04-15 ルネサスエレクトロニクス株式会社 半導体装置
KR102591546B1 (ko) * 2016-09-02 2023-10-24 에스케이하이닉스 주식회사 가드 댐들을 갖는 이미지 센서
US10483153B2 (en) * 2017-11-14 2019-11-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Deep trench isolation structure in semiconductor device
US10658410B2 (en) * 2018-08-27 2020-05-19 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Image sensor having improved full well capacity and related method of formation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6657242B1 (en) * 1997-03-18 2003-12-02 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Trench-isolated bipolar devices
US20120104534A1 (en) * 2010-11-02 2012-05-03 Samsung Electronics Co., Ltd Image sensor including guard ring and noise blocking area to block noise and method of manufacturing the same
CN104065893A (zh) * 2013-03-18 2014-09-24 全视科技有限公司 具有衬底噪声隔离的方法及图像传感器
US20170104019A1 (en) * 2015-10-12 2017-04-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Image sensor and method of manufacturing the same
CN106611765A (zh) * 2015-10-27 2017-05-03 台湾积体电路制造股份有限公司 用于背侧深沟槽隔离的额外的掺杂区域
US20170271384A1 (en) * 2016-03-15 2017-09-21 Omnivision Technologies, Inc. Biased deep trench isolation
US20180182747A1 (en) * 2016-12-23 2018-06-28 Magnachip Semiconductor, Ltd. Integrated semiconductor device having isolation structure for reducing noise

Also Published As

Publication number Publication date
KR20200072058A (ko) 2020-06-22
CN111314633B (zh) 2021-11-19
US10811452B2 (en) 2020-10-20
KR102636443B1 (ko) 2024-02-15
US20200194481A1 (en) 2020-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101422995B1 (ko) 고체 촬상 장치 및 카메라
JP5489705B2 (ja) 固体撮像装置および撮像システム
JP5814626B2 (ja) 光電変換装置及び光電変換装置の製造方法
TWI497702B (zh) Solid state camera device
US20160118422A1 (en) Imaging element and method of manufacturing the same
KR20120135627A (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
US11233078B2 (en) Image sensing device including dummy pixels
US9040895B2 (en) Photoelectric conversion apparatus and imaging system using the same
CN103545329A (zh) 固态成像装置、制造固态成像装置的方法以及电子设备
CN103928479A (zh) 固态成像设备及其制造方法
CN111314633B (zh) 包括噪声阻挡结构的图像感测装置
CN114267691A (zh) 背照式图像传感器及其制造方法
CN111312735B (zh) 包括噪声阻挡结构的图像感测装置
CN110752227B (zh) 图像感测装置
KR100870109B1 (ko) 단위픽셀들 사이의 신호간섭을 방지하는 3차원 구조를 갖는픽셀어레이 및 이를 구비하는 이미지센서
CN107507842A (zh) 优化cmos图像传感器晶体管结构的方法
US20240079426A1 (en) Image sensing device and method for manufacturing the same
JP2006073567A (ja) 固体撮像素子及びそのレイアウト方法
US11610926B2 (en) Image sensing device with structural reinforcement layer
WO2022104658A1 (en) Solid state imaging device
KR102109952B1 (ko) 이미지 센서 및 이의 형성 방법
US20220013562A1 (en) Image sensing device
KR100802303B1 (ko) 이미지 센서 제조방법
KR20070030659A (ko) 고체 촬상 장치
KR20110004608A (ko) Ｃｍｏｓ 이미지 센서 제조용 마스크

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