CN111564459B - 图像感测装置及其形成方法 - Google Patents

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Abstract

图像感测装置及其形成方法。公开了一种图像感测装置。该图像感测装置包括：半导体基板，其包括有源区；第一杂质区和第二杂质区，其被形成在有源区中；光电转换区，其被设置在半导体基板上以直接联接到第一杂质区，并且被配置为响应于入射光而产生光电荷并且将所产生的光电荷发送到第一杂质区；开关元件，其被设置为联接到第一杂质区和第二杂质区，并且被配置为将存储在第一杂质区中的光电荷发送到第二杂质区；绝缘结构，其被设置在光电转换区的侧部；以及多条导线，其被设置在绝缘结构中，并且被配置为读出与光电转换区产生的光电荷对应的电图像信号。

Description

图像感测装置及其形成方法
技术领域
本专利文件中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
图像感测装置是用于将光学图像转换成电信号的半导体装置。图像感测装置可以分为基于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。
近年来，随着CMOS图像传感器的不断发展，在例如智能电话、数码相机等的各种电子设备中对高质量和高性能的CMOS图像传感器的需求迅速增加。CMOS图像传感器包括用于根据从外部部件接收的入射光产生电荷的光电转换元件和用于处理与所产生的电荷相对应的电信号的一个或更多个电路。
发明内容
所公开技术的各种实施方式涉及一种图像感测装置和一种形成图像感测装置的方法，所述图像感测装置及其形成方法可以改善光学特性及串扰特性。
根据所公开技术的一个实施方式，一种图像感测装置可以包括：半导体基板，所述半导体基板包括有源区；第一杂质区和第二杂质区，所述第一杂质区和所述第二杂质区被形成在所述有源区中；光电转换区，所述光电转换区被设置在所述半导体基板上以直接联接到所述第一杂质区，并且被配置为响应于入射光而产生光电荷并且将所产生的光电荷发送到所述第一杂质区；开关元件，所述开关元件被设置为联接到所述第一杂质区和所述第二杂质区，并且被配置为将存储在所述第一杂质区中的所述光电荷发送到所述第二杂质区；绝缘结构，所述绝缘结构被设置在所述光电转换区的侧面；以及多条导线，所述多条导线被设置在所述绝缘结构中，并且被配置为读出与所述光电转换区产生的光电荷对应的电图像信号。
根据所公开技术的一个实施方式，一种形成图像感测装置的方法可以包括以下步骤：在第一基板中形成第一杂质区和第二杂质区；在所述第一基板上形成开关元件，以在所述第一基板上联接到所述第一杂质区和所述第二杂质区；在所述第一基板上形成绝缘结构以覆盖所述开关元件；通过蚀刻所述绝缘结构来形成使所述第一杂质区暴露的沟槽；以及将光电转换元件放置在所述沟槽中以使所述光电转换元件联接到所述第一杂质区，所述光电转换元件被设置在与所述第一基板不同的第二基板中并且具有与所述沟槽的形状对应的形状。
应当理解，本公开的以上整体描述和以下详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在提供对所要求保护的公开的进一步解释。
附图说明
参照结合附图考虑的以下详细描述，本公开的上述和其它特征以及有利方面将变得显而易见。
图1是示出基于所公开技术的一些实现方式的图像感测装置的框图的示例。
图2是示出沿着图1所示的线X-X’截取的像素阵列的截面图。
图3至图9是示出基于所公开技术的一些实现方式的用于形成图2所示的图像感测装置的方法的截面图。
图10是示出基于所公开技术的一些实现方式的图像感测装置的截面图。
图11至图13是示出基于所公开技术的一些实现方式的用于形成图10所示的图像感测装置的方法的截面图。
具体实施方式
该专利文件提供图像感测装置和形成该图像感测装置的方法的实现方式以及示例。所公开技术的一些实现方式提出了图像感测装置和形成该图像感测装置的制造技术的设计，以便能够改善光学特性和串扰特性。
随着CMOS图像传感器的分辨率增加，包含在CMOS图像传感器中的每个像素的尺寸逐渐减小，以在不增加芯片尺寸的情况下增加像素的数量。因此，可能发生像素之间的干扰(例如，串扰)，这导致图像的质量和精度降低。认识到以上问题，所公开的技术提供一种图像感测装置和一种形成图像感测装置的方法的各种实现方式，所述图像感测装置及其形成方法可以减少或防止像素之间的干扰并且改善图像的光学特性。
现在将详细参照特定实施方式，在附图中示出了特定实施方式的示例。尽可能地，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或相似的部件。
图1是示出基于所公开技术的一些实现方式的图像感测装置的框图。
参照图1，图像感测装置可以包括像素阵列100、相关双采样器(CDS)200、模数转换器(ADC)300、缓冲器400、行驱动器500、定时发生器600、控制寄存器700和斜坡信号发生器800。
像素阵列100可以包括以矩阵形状布置的多个单位像素(PX)。每个单位像素(PX)可以将光学图像信息转换成电图像信号，并且可以通过列线将电图像信号输出到相关双采样器(CDS)200。每个单位像素(PX)可以联接到行线中的任一条和列线中的任一条。
相关双采样器(CDS)200可以保持从像素阵列100的单位像素(PX)接收的电图像信号并且对电图像信号进行采样。例如，相关双采样器(CDS)200可以响应于从定时发生器600接收的时钟信号而执行对参考电压电平以及接收到的电图像信号的电压电平的采样，并且可以将与参考电压电平和所接收到的电图像信号的电压电平之间的差相对应的模拟信号发送到模数转换器(ADC)300。
模数转换器(ADC)300可以将从斜坡信号发生器800接收的斜坡信号与从相关双采样器(CDS)200接收的采样信号进行比较，从而可以输出指示斜坡信号和采样信号之间的比较结果的比较信号。模数转换器(ADC)300可以响应于从定时发生器600接收的时钟信号而对比较信号的电平转换时间进行计数，并且可以将指示所计数的电平转换时间的计数值输出到缓冲器400。
缓冲器400可以存储从模数转换器(ADC)300接收的每个数字信号，可以感测和放大每个数字信号，并且可以输出放大后的数字信号中的每一个。因此，缓冲器400可以包括存储器(未示出)和感测放大器(未示出)。存储器可以存储计数值，并且计数值可以与多个单位像素(PX)的输出信号相关联。感测放大器可以感测并且放大从存储器接收的每个计数值。
行驱动器500可以响应于定时发生器600的输出信号而以行线为单位来驱动像素阵列100。例如，行驱动器500可以产生用于选择行线中的任一条的选择信号。选择信号可以包括用于控制开关结(switching junction)的开/关操作(稍后将描述)的控制信号。
定时发生器600可以产生定时信号以控制行驱动器500、相关双采样器(CDS)200、模数转换器(ADC)300和斜坡信号发生器800。
控制寄存器700可以产生控制信号以控制斜坡信号发生器800、定时发生器600和缓冲器400。
斜坡信号发生器800可以响应于从定时发生器600接收的定时信号或者从控制寄存器700接收的控制信号而产生斜坡信号以控制从缓冲器400输出的图像信号。
图2是示出沿着图1所示的线X-X’截取的像素阵列的截面图。
参照图2，像素阵列100可以包括下基板区110、上基板区120(包括120a、120b和120c)、器件隔离和线区130以及透光区140。
下基板区110可以联接或接合到上基板区120。下基板区110可以从包括光电转换区120a、120b和120c的上基板区120接收光电荷。下基板区110可以将与所接收的光电荷对应的信号读出到对应的线。下基板区110可以包括基板111、有源区112、器件隔离区113、结区114、浮置扩散(FD)区116和读出电路118。在一些实现方式中，可以在基板111上并且相对于有源区112形成读出电路118。
基板111可以包括半导体基板。半导体基板可以处于单晶状态，并且可以包括含硅材料。因此，半导体基板可以包括含单晶硅的材料。基板111可以是或包括通过减薄工艺形成为薄膜的薄膜基板。例如，基板111可以是或包括通过减薄工艺形成为薄膜的体硅基板。基板111可以包括P型杂质。
有源区112可以由基板111中的器件隔离区113限定，并且可以包括每个单位像素(PX)中所包括的结区114、浮置扩散(FD)区116和读出电路118。有源区112可以包括P型杂质(P-)。
限定有源区112的器件隔离区113可以包括绝缘材料或绝缘膜(也称为介电材料或介电膜)，例如，氧化物材料或氧化物膜、氮化物材料或氮化物膜等。器件隔离区113可以包括浅沟槽隔离(STI)结构。
结区114可以联接或接合到上基板区120的光电转换区120a、120b和120c。由于结区114直接联接到光电转换区120a、120b和120c，所以结区114可以接收来自光电转换区120a、120b和120c的光电荷，并且将所接收的光电荷临时存储在结区114中。结区114可以包括具有与光电转换区120a、120b和120c的导电层124a、124b和124c相同特性的杂质。例如，结区114可以包括高密度N型杂质(N+)。
浮置扩散(FD)区116可以临时存储由读出电路118从结区114接收的光电荷。浮置扩散(FD)区116可以包括N型杂质区。
读出电路118可以将存储在每个单位像素(PX)的结区114中的光电荷发送到浮置扩散(FD)区116，可以读出光电荷，并且可以将与光电荷对应的信号输出到列线。读出电路118可以包括传输晶体管(Tx)，其被配置为响应于行驱动器500的输出信号而将存储在结区114中的光电荷发送到浮置扩散(FD)区116。在一些实现方式中，读出电路118可以联接到结区114和浮置扩散(FD)区116。
尽管为了便于描述而在图2中仅示出了传输晶体管(Tx)，但是其它实现方式也是可能的，并且读出电路118还可以包括：复位晶体管(Rx)，其被配置为周期性地使存储在浮置扩散(FD)区116中的电荷复位；用作源跟随器晶体管的驱动晶体管(Dx)，其被配置为基于存储在浮置扩散(FD)区116中的电荷来缓冲信号；以及选择晶体管(Sx)，其被配置为将每个单位像素(PX)的信号(像素值)发送到列线。读出电路118可以在基板111上形成在光电转换区120a、120b和120c之间的区域中，并且可以通过一个或更多个触点联接到器件隔离和线区130的导线134。
在一些实现方式中，根据实施方式的传输晶体管(Tx)可以将形成在下基板区110中的结区114联接到浮置扩散(FD)区116。例如，传输晶体管(Tx)可以响应于行驱动器500的输出信号而将存储在结区114中的光电荷发送到浮置扩散(FD)区116。
上基板区120可以包括与各个单位像素对应的多个光电转换区120a、120b和120c。光电转换区120a、120b和120c可以通过将通过透光区140接收的入射光转换成电信号来产生光电荷，并且可以将光电荷发送到下基板区110的结区114。例如，光电转换区120a、120b和120c可以在垂直于基板111的方向上延伸，并且光电转换区120a、120b和120c的底表面可以直接联接到结区114，使得从光电转换区120a、120b和120c产生的光电荷可以被发送到下基板区110的结区114。
光电转换区120a可以包括光电转换层122a和导电层124a的堆叠结构，光电转换区120b可以包括光电转换层122b和导电层124b的堆叠结构，并且光电转换区120c可以包括光电转换层122c和导电层124c的堆叠结构。光电转换区120a、120b和120c可以被埋入器件隔离和线区130的绝缘膜132中。在一些实现方式中，光电转换区120a、120b和120c可以被器件隔离和线区130的绝缘膜132包围。例如，光电转换区120a、120b和120c可以按照下导电层124a、124b和124c能够直接联接到结区114的方式掩埋在绝缘膜中或被绝缘膜包围。
光电转换层122a、122b和122c中的每一个可以包括低密度N型杂质(N-)，并且可以将通过透光区140接收的入射光转换成电信号，从而产生光电荷。导电层124a、124b和124c中的每一个可以包括高密度N型杂质(N+)，并且可以将从光电转换层122a、122b和122c产生的光电荷发送到下基板区110的结区114。
在所公开的技术中，光电转换区120a、120b、120c中的每一个可以被设计成具有呈倒圆形状或弯曲形状的部分，以改善图像感测装置的特性。如图2所示，每个光电转换区120a、120b或120c的下边缘区可以被形成为倒圆(或弯曲)形状。在一些实现方式中，联接到结区114的导电层124a、124b、124c的侧表面是倒圆的或弯曲的。由于每个光电转换区120a、120b或120c的下边缘区被形成为倒圆形状或弯曲形状，所以可以防止在邻近光电转换区之间发生串扰，并且可以防止由每个边缘中所产生的电位的集中而形成的增大的电场所导致的暗缺陷。此外，如果光电转换区120a、120b、120c的垂直长度长，则移动到结区114的电子的移动距离变长，使得电子的移动能力可能劣化。在这种情况下，可以将每个光电转换区120a、120b或120c的下边缘部分形成为倒圆形状或弯曲形状，从而缩短光电转换区120a、120b、120c沿倒圆形状或弯曲形状的垂直长度。因此，可以实现图像滞后特性的改善。
器件隔离和线区130可以形成在下基板区110上，以对光电转换区120a、120b和120c之间的空间进行间隙填充，并且可以包括绝缘材料或绝缘膜132以及形成在绝缘材料或绝缘膜132中的导电材料或导线134。在这种情况下，绝缘材料或绝缘膜132可以充当被配置为将光电转换区120a、120b和120c中的每一个隔离的器件隔离区，并且还可以充当被配置为使每条导线134绝缘的层间绝缘膜。
在一些实现方式中，绝缘材料或绝缘膜132可以包括具有流动性和多孔特性的绝缘材料。例如，绝缘材料或绝缘膜132可以包括多孔低介电常数介电膜、硅玻璃、光致抗蚀剂材料和/或有机材料。因此，当上基板区120接合到下基板区110时，包括具有多孔特性的含流动性绝缘材料的绝缘材料或绝缘膜132可以填充光电转换区120a、120b和120c之间的空间。例如，具有流动性的绝缘材料或绝缘膜132可以被间隙填充在光电转换区120a、120b和120c之间的空间中，并且光电转换区120a、120b和120c可以很好地接合到结区114而不与结区114分离。绝缘膜132可以由多个层间绝缘材料或层间绝缘膜的堆叠结构形成或者包括多个层间绝缘材料或层间绝缘膜的堆叠结构。
导线134可以包括被配置为发送用于控制读出电路118的信号的第一金属线，以及被配置为读出从光电转换区120a、120b和120c产生的光电荷的第二金属线。导线134可以包括铝(Al)、铜(Cu)和钨(W)中的至少一种。因此，导线134可以包括Al、Cu或W，或者Al、Cu和W中的至少两种的任意组合。导线134可以通过一个或更多个触点联接到读出电路118。导线134可以形成在光电转换区120a、120b和120c之间的空间中。
透光区140可以允许从外部接收的光到达光电转换区120a、120b和120c。透光区140可以包括抗反射膜142、栅格结构144、多个滤色器146和多个微透镜148。透光区140可以提供这样的光学通道：入射到光感测装置上的光可以通过该光学通道到达光电转换区120a、120b和120c。
抗反射膜142不仅可以形成在光电转换区120a、120b和120c上，而且可以形成在绝缘材料或绝缘膜132上。抗反射膜142可以使要用作滤色器146和栅格结构144的形成区域的特定区域平坦化，并且可以允许通过滤色器146接收的入射光传输到光电转换区120a、120b和120c。
栅格结构144可以设置在滤色器146之间，并且可以防止在滤色器146之间出现串扰。
滤色器146可以包括多个红色滤色器(R)、多个绿色滤色器(G)以及多个蓝色滤色器(B)，使得滤色器146可以形成为对红色滤色器、绿色滤色器和蓝色滤色器的目标通带之外的可见光进行过滤，从而使通过微透镜148接收的仅特定颜色的光R、G或B能够通过滤色器146的相应滤色器R、G或B。滤色器146可以以拜耳模式布置。
微透镜148可以聚焦从外部接收的入射光，并且可以使聚焦的入射光透射到滤色器146。
图3至图9是示出基于所公开技术的一些实现方式的用于形成图2所示的图像感测装置的方法的截面图
参照图3，可以在下基板111中形成用于限定要用作每个单位像素(PX)的形成区域的有源区112的器件隔离区113。在这种情况下，基板111可以包括P型杂质(P-)。
随后，可以将N型杂质注入有源区112的一些区域中，使得可以形成结区114和浮置扩散(FD)区116。结区114可以通过随后的接合工序直接联接到上基板的光电转换区，可以从光电转换区接收光电荷，并且可以在其中临时存储所接收到的光电荷。在这种情况下，结区114可以包括高密度N型杂质(N+)。
包括传输晶体管(Tx)的读出电路118可以形成在有源区112上。尽管为了描述方便而在图3中仅示出了传输晶体管(Tx)，但是读出电路118还可以包括复位晶体管、驱动晶体管和/或选择晶体管。
根据该实施方式的传输晶体管(Tx)可以使用结区114和浮置扩散(FD)区116作为源区/漏区。因此，传输晶体管(Tx)可以响应于行驱动器500的输出信号而将存储在结区114中的光电荷发送到浮置扩散(FD)区116。
参照图4，包括导线134的绝缘膜132’可以形成在包括结区114、浮置扩散(FD)区116和读出电路118的下基板区110上。
在这种情况下，绝缘膜132’可以包括具有流动性和多孔特性的绝缘材料。例如，绝缘膜132’可以包括多孔低介电常数介电膜、硅玻璃、光致抗蚀剂材料和/或有机材料。绝缘膜132’可以由多个层间绝缘膜的堆叠结构形成。
导线134可以包括被配置为发送用于控制读出电路118的信号的第一金属线，以及被配置为发送从光电转换区120a、120b和120c产生的电信号的第二金属线。导线134可以包括铝(Al)、铜(Cu)和钨(W)中的至少一种。因此，导线134可包括Al、Cu或W，或者Al、Cu和W中的至少两种的组合。导线134可以通过一个或更多个触点联接到读出电路118。
导线134可以形成在光电转换区之间的空间中，以在后续工序中接合。在一些实现方式中，导线134可以形成于在垂直方向上不与光电转换区交叠的区域中。因此，导线134可以沿着水平方向形成在光电转换区之间。
参照图5，可以蚀刻绝缘膜132’的要接合到光电转换区并且用作每个光电转换区的接合区的区域，从而形成沟槽136。
例如，在绝缘膜132上形成限定光电转换区的掩模图案之后，可以使用掩模图案作为蚀刻掩模来蚀刻绝缘膜132，从而形成沟槽136。在这种情况下，沟槽136可以被形成为使结区114暴露。如图5所示，沟槽136在其下边缘区周围具有倒圆形状或弯曲形状。
参照图6，在上基板121中制备包括不同掺杂区的杂质结构。杂质结构可以包括堆叠的低密度N型杂质区(N-)和高密度N型杂质区(N+)。可以对形成在上基板121中的杂质结构进行蚀刻，从而可以形成各个单位像素(PX)的光电转换区120a、120b和120c。光电转换区120a、120b和120c中的每一个可通过蚀刻而彼此间隔开。例如，可以从第一表面(即，其上形成有高密度N型杂质区(N+)的表面)沿着低密度N型杂质区(N-)形成的方向来蚀刻上基板121。光电转换区120a、120b和120c中的每一个可以从上基板121的与上基板121的第一表面相对的第二表面形成为凸出形状。上基板121可以包括晶体半导体层。
光电转换区120a可以包括光电转换层122a和导电层124a。光电转换区120b可以包括光电转换层122b和导电层124b。光电转换区120c可以包括光电转换层122c和导电层124c。光电转换层122a、122b和122c中的每一个可以包括低密度N型杂质(N-)，并且导电层124a、124b和124c中的每一个可包括高密度N型杂质(N+)。
在这种情况下，每个光电转换区120a、120b或120c的上边缘区可以形成为倒圆形状或弯曲形状。例如，可以在其中注入有杂质的上基板121上执行退火工艺，使得可以形成圆形掺杂轮廓。此后，可以使用掺杂轮廓之间的密度差来执行湿法蚀刻，从而可以形成具有一个或更多个倒圆边缘或弯曲边缘的各光电转换区120a、120b或120c。
图7示出了包括光电转换区120a、120b和120c的上基板121接合到下基板111的工序。将其中形成有光电转换区120a、120b和120c的上基板121翻转，使得光电转换区120a、120b和120c被布置成面对对应的沟槽136。例如，可以按照光电转换区120a、120b和120c被布置成与沟槽136对应的方式来布置下基板111和上基板121。
随后，上基板121可以按照光电转换区120a、120b和120c插入到沟槽136中的方式接合到下基板111，使得光电转换区120a、120b和120c的导电层124a、124b和124c能够直接联接到结区114。
随着图像感测装置的像素尺寸逐渐减小，为了保证每个像素的足够电容，每个光电转换元件必须延长其长度。然而，随着光电转换元件的长度的增加，在传统技术中用绝缘材料隔离光电转换元件存在一些限制。例如，在使用其中蚀刻基板以形成沟槽并且采用绝缘材料对沟槽进行间隙填充的常规技术来形成深沟槽隔离(DTI)膜的情况下，沟槽往往未被绝缘材料充分地间隙填充。在这种情况下，很有可能出现图像感测装置的暗特性和串扰劣化。
因此，所公开技术的一些实现方式提出了单独形成光电转换区120a、120b和120c，并且将单独制备的光电转换区120a、120b和120c放置在绝缘材料中所形成的沟槽中。如图6和图7所示，光电转换区120a、120b和120c被单独形成，并且将光电转换区120a、120b和120c放置或插入到沟槽136中。由于沟槽形成在含流动性绝缘膜132中，所以光电转换区120a、120b和120c能够联接到沟槽136。结果，即使当每个光电转换区120a、120b和120c的长度增加时，光电转换区120a、120b和120c之间的空间也可以被绝缘膜132充分填充。
因此，根据所公开技术的实施方式的绝缘膜132还可以用作每个光电转换区120a、120b或120c的器件隔离区域。
参照图8，可以对上基板121的背面进行蚀刻和平坦化直到暴露绝缘膜132为止，使得光电转换区120a、120b和120c可以彼此隔离。
参照图9，抗反射膜142不仅可以形成在光电转换区120a、120b和120c上，而且可以形成在绝缘膜132上。
随后，在将栅格结构144和滤色器146形成在抗反射膜142上之后，可以在滤色器146上形成微透镜148。
图10是示出根据所公开技术的另一实施方式的图像感测装置100’的截面图。
参照图10，与图2的图像感测装置100不同，图像感测装置100’可以包括长度比图2的光电转换区120a、120b和120c的长度更长的多个光电转换区120a’、120b’和120c’。例如，光电转换区120a’、120b’、120c’可以按照每个光电转换层122a’、122b’或122c’的上部区被形成为从绝缘膜132的顶表面突出的方式来形成。
图10所示的光电转换区120a’、120b’和120c’可以具有比图2所示的光电转换区120a、120b和120c更高的线性阱电容(LWC)。
在这种情况下，抗反射膜142’可以形成在光电转换区120a’、120b’和120c’以及绝缘膜132上，使得抗反射膜142’可以覆盖光电转换层122a’、122b’和122c’的突出区域。
在图8的制造工序中，上基板121的背面未被蚀刻为整体平坦化，并且使用限定光电转换区的掩模图案仅对上基板121中的形成为与绝缘膜132交叠的特定区域进行选择性蚀刻，从而能够形成上述结构。
图11至图13是示出根据本公开另一实施方式的用于形成图10所示的图像感测装置100’的方法的截面图。
参照图11至图13，可以通过图3至图7的上述制造工序将上基板121压制并且接合到下基板111。
参照图11，可以在上基板121的背面形成限定光电转换区的掩模图案150。
掩模图案150可以在其中包括光致抗蚀剂图案。
参照图12，在使用掩模图案150作为蚀刻掩模选择性蚀刻上基板121直到暴露绝缘膜132之后，接着移除掩模图案150。
参照图13，抗反射膜142’不仅可以形成在光电转换区120a’、120b’和120c’上，而且可以形成在绝缘膜132上。
随后，在将栅格结构144和滤色器146形成在抗反射膜142’上之后，可以在滤色器146上形成微透镜148。
从以上描述中显而易见，所公开的技术的实施方式可以改善图像感测装置的光学特性和串扰特性。
本领域技术人员将会理解，在不脱离本公开的精神和基本特征的情况下，可以按照本文所阐述的方式之外的其它特定方式来实施所述实施方式。因此，上述实施方式在所有方面都应被解释为说明性的而非限制性的。本公开的范围应该由所附权利要求及其法律等同物来确定，而不是由以上描述来确定。此外，落入所附权利要求的含义和等同范围内的所有变化都旨在包含于其中。此外，本领域技术人员将理解，在所附权利要求中未明确引用的权利要求可以作为实施方式而组合呈现，或者在申请提交后通过随后的修改作为新的权利要求被包括进来。
尽管已经描述了许多说明性实施方式，但应当理解，本领域技术人员可以设计出落入所公开技术范围内的许多其它变型和实施方式。特别地，在本公开、附图和所附权利要求的范围内的组成部件和/或布置中可以进行许多更改和变型。除了组成部件和/或布置的更改和变型之外，替换使用对于本领域技术人员也是显而易见的。
相关申请的交叉引用
本专利文件要求于2019年2月13日提交的韩国专利申请No.10-2019-0016449的优先权和利益，该韩国专利申请的全部内容通过引用合并于本文中。

Claims (17)

1.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
半导体基板，所述半导体基板包括有源区；
第一杂质区和第二杂质区，所述第一杂质区和所述第二杂质区被形成在所述有源区中；
光电转换区，所述光电转换区被设置在所述半导体基板上方以直接联接到所述第一杂质区，并且被配置为响应于入射光而产生光电荷并将所产生的光电荷发送到所述第一杂质区；
开关元件，所述开关元件被设置为联接到所述第一杂质区和所述第二杂质区，并且被配置为将存储在所述第一杂质区中的所述光电荷发送到所述第二杂质区；
绝缘结构，所述绝缘结构被设置在所述光电转换区的侧面；以及
多条导线，所述多条导线被设置在所述绝缘结构中，并且被配置为读出与所述光电转换区产生的光电荷对应的电图像信号。
2.根据权利要求1所述的图像感测装置，该图像感测装置还包括：
透光区，所述透光区被形成在所述光电转换区和所述绝缘结构上方，并且被配置为接收所述入射光并将所接收到的入射光发送到所述光电转换区。
3.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述光电转换区具有倒圆形边缘部分。
4.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述光电转换区包括：
光电转换层，所述光电转换层被配置为将所述入射光转换成电信号并且产生光电荷；以及
导电层，所述导电层被设置在所述光电转换层下方并且接合到所述第一杂质区，并且被配置为将所述光电转换层产生的所述光电荷发送到所述第一杂质区。
5.根据权利要求4所述的图像感测装置，其中，
所述光电转换层包括低密度N型杂质(N-)；并且
所述导电层包括高密度N型杂质(N+)。
6.根据权利要求4所述的图像感测装置，其中，所述第一杂质区包括具有与所述导电层的极性相同的极性的杂质。
7.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述绝缘结构包括多孔的并且具有流动性的材料。
8.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述光电转换区接合到所述第一杂质区。
9.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述光电转换区具有从所述绝缘结构的顶表面突出的顶表面。
10.一种形成图像感测装置的方法，该方法包括以下步骤：
在第一基板中形成第一杂质区和第二杂质区；
在所述第一基板上方形成开关元件，所述开关元件联接到所述第一杂质区和所述第二杂质区；
在所述第一基板上方形成绝缘结构以覆盖所述开关元件；
通过蚀刻所述绝缘结构来形成使所述第一杂质区暴露的沟槽；以及
将光电转换区放置在所述沟槽中以使所述光电转换区联接到所述第一杂质区，所述光电转换区被设置在与所述第一基板不同的第二基板中并且具有与所述沟槽的形状对应的形状。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述绝缘结构的步骤包括：
在所述绝缘结构中形成联接到所述开关元件的导线。
12.根据权利要求10所述的方法，其中，形成所述绝缘结构的步骤包括：
在所述第一基板上方形成多孔的且含流动性的绝缘材料。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，所述光电转换区包括杂质结构，在所述杂质结构中，低密度N型杂质区(N-)和高密度N型杂质区(N+)堆叠在所述第二基板中。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述光电转换区具有呈倒圆形状的边缘部分。
15.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括以下步骤：
使所述第二基板平坦化以暴露所述绝缘结构。
16.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括以下步骤：
对所述第二基板进行蚀刻，以使得所述光电转换区的上表面从所述绝缘结构突出。
17.根据权利要求10所述的方法，该方法还包括以下步骤：
在所述光电转换区上方形成抗反射膜；
在所述抗反射膜上方形成至少一个滤色器；以及
在所述滤色器上方形成至少一个微透镜。
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