CN112614857A - 图像感测装置 - Google Patents

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Abstract

公开了一种图像感测装置。该图像感测装置包括：基板，其包括光电转换元件，光电转换元件响应于入射到光电转换元件的光而产生电信号；以及栅格结构，其设置在基板上方。栅格结构包括：支撑壁；空气层，其设置于支撑壁的两侧；支撑盖，其设置在支撑壁和空气层上方；以及覆盖层，其形成在支撑壁、支撑盖和空气层上方。

Description

图像感测装置
技术领域
本专利文档中公开的技术和实现总体上涉及图像感测装置。
背景技术
图像传感器是用于将光学图像转换成电信号的装置。随着计算机行业和通信行业的不断发展，在例如数码相机、便携式摄像机、个人通信系统(PCS)、游戏机、监控摄像头、医疗微型相机、机器人等的各种领域中，对高质量和高性能的传感器的需求快速增长。
发明内容
所公开的技术的各种实施方式涉及一种包括栅格结构的图像感测装置，该栅格结构包括空气并且能够维持其形状并使由于空气的热膨胀而塌陷的风险最小化。
根据所公开的技术的实施方式，图像感测装置可以包括：基板，其包括光电转换元件，光电转换元件响应于入射到光电转换元件的光而产生电信号；以及栅格结构，其设置于基板上方。栅格结构可以包括：支撑壁；空气层，其设置于支撑壁的两侧；支撑盖，其设置在支撑壁和空气层上方；以及覆盖层，其形成在支撑壁、支撑盖和空气层上方。
应当理解，所公开的技术的前述概括描述和以下详细描述都是示例性和解释性的，并且旨在提供对所要求保护的本公开的进一步解释。
附图说明
当结合附图考虑以下详细描述时，所公开的技术的上述和其它的特征以及有益方面将变得显而易见。
图1是例示基于所公开的技术的一些实现的图像感测装置的框图的示例。
图2是例示基于所公开的技术的一些实现的沿着图1所示的线A-A'截取的像素阵列的示例的截面图。
图3A至图3G是例示基于所公开的技术的一些实现的缓冲层和栅格结构的示例的截面图。
图4是例示基于所公开的技术的一些实现的用于通过O2等离子体工艺去除牺牲膜图案的方法的概念性截面图。
图5是例示基于所公开的技术的一些实现的沿图1所示的线A-A'截取的像素阵列的另一示例的截面图。
具体实施方式
所公开的技术提供了能够增加光效率的图像感测装置的各种实现。所公开的技术的一些实现提出了具有包括空气的栅格结构的图像感测装置的设计，该栅格结构能够保持其形状并使由于空气的热膨胀而使其塌陷的风险最小化。
现在将详细参照一些实施方式进行说明，其示例在附图中示出。尽可能地，在所有附图中将使用相同的附图标记指代相同或相似的部件。在以下描述中，将省略本文并入的相关已知配置或功能的详细描述，以避免使主题变得模糊。
图1是例示基于所公开的技术的一些实现的图像感测装置的框图的示例。
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可以包括在列方向和行方向上连续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(像素信号)，并且可以通过列线将像素信号输出到相关双采样器(CDS)200。单位像素(PX)可以联接到行线和列线。单位像素(PX)可以包括红像素、绿像素和蓝像素。
在一些实现中，图像感测装置可以使用相关双采样器(CDS)以通过对像素信号采样两次使得取这两次采样之间的差而去除像素的偏移值。例如，相关双采样器(CDS)可以通过比较光入射在像素上之前和之后获得的像素输出电压而去除像素的偏移值，从而可以实际测量仅基于入射光的像素信号。相关双采样器(CDS)200可以保持并采样通过列线从像素阵列100的单位像素(PX)接收到的电图像信号。例如，相关双采样器(CDS)200可以响应于从定时发生器600接收到的时钟信号来执行对参考电压电平和接收到的电图像信号的电压电平的采样，并且可以向模数转换器(ADC)300发送与参考电压电平和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。
模数转换器(ADC)300可以将接收到的模拟信号转换成数字信号，并且可以将数字信号发送给缓冲器400。在一些实现中，ADC 300可以使用参考信号(例如，斜坡信号)，以使用参考信号对输入信号(例如，像素信号)进行多次采样，并通过对时钟脉冲的数量进行计数直至交叉点为止来将采样的输入信号进行模数转换。例如，ADC 300可以在输入信号高于参考信号的时间段期间对时钟脉冲进行计数，并且一旦检测到交叉点(参考信号与输入信号的交叉)就停止对时钟脉冲进行计数。
缓冲器400可以存储或锁存从模数转换器(ADC)300接收到的每个数字信号，可以放大所锁存的每个数字信号，并且可以向外部图像信号处理器输出经放大的每个数字信号。因此，缓冲器400可以包括用于存储或锁存数字信号的存储器(未示出)和用于放大数字信号的感测放大器(未示出)。
行驱动器500可以响应于定时发生器600的输出信号来驱动像素阵列100的单位像素(PX)。例如，行驱动器500可以生成能够选择多条行线中的任何一条的选择信号。
定时发生器600可以生成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可以生成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接收的控制信号而生成将与由像素生成的电信号(例如，上面讨论的采样信号)进行比较的斜坡信号。
图2是例示沿图1所示的线A-A'截取的像素阵列100的示例的截面图。
参照图2，图像感测装置的像素阵列100可以包括基板110、缓冲层120a、至少一个滤色器层130、栅格结构140a和透镜层150。
基板110可以包括半导体基板，该半导体基板包括第一表面和面对第一表面的第二表面。半导体基板110可以包括单晶硅或类似材料。基板110可以包括一个或更多个光电转换元件112。基板110可以进一步包括至少一个器件隔离结构114，通过器件隔离结构114将光电转换元件112彼此隔离。
每个光电转换元件112可以包括有机光敏元件或无机光敏元件。任何光敏元件可以被实现为响应于光而生成光电荷。例如，光敏元件包括光电二极管、光电门、光电晶体管、光电导体或能够生成光电荷的一些其它光敏结构。
在一些实现中，光电转换元件112可以包括在半导体基板110内垂直层叠的两个或更多个杂质区域。例如，每个光电转换元件112可以包括其中N型杂质区域和P型杂质区域垂直层叠的光电二极管。N型杂质区域和P型杂质区域可以通过离子注入形成。器件隔离结构114可以形成为当在基板110中掩埋绝缘膜和空气中的至少一个时形成的深沟槽隔离(DTI)结构。另选地，器件隔离结构114可以包括包含高浓度P型杂质的结隔离结构。
缓冲层120a可以用作平坦化层以在形成于基板110上的结构具有不平坦的表面的情况下为后续的制造过程提供平坦的表面。在一些实现中，缓冲层120a对于要由光电转换元件112检测的光基本上是透明的。另外，缓冲层120a可以用作抗反射膜，以允许通过滤色器层130接收的入射光穿过基板110的光电转换元件112。可以在基板110的第一表面上方形成缓冲层120a。例如，可以在每个滤色器层130下方形成缓冲层120a，或者可以在栅格结构140a和滤色器层130的整体下方形成缓冲层120a。
缓冲层120a可以由多层结构形成或包括多层结构，多层结构是通过层叠具有不同折射率的不同材料而形成的。例如，缓冲层120a可以包括通过层叠氮化物膜123、氧化物膜124和覆盖膜125而形成的多层结构。
氮化物膜123可以包括硅氮化物膜(SixNy，其中“x”和“y”中的每一个是自然数)或硅氮氧化物膜(SixOyNz，其中“x”、“y”和“z”中的每一个是自然数)。氮化物膜123可以由与稍后描述的栅格结构140a的氮化物膜143相同的材料形成或包括与稍后描述的栅格结构140a的氮化物膜143相同的材料。尽管根据氮化物膜123和143的形成位置用不同的附图标记表示氮化物膜123和143，但是可以通过单个工艺同时形成氮化物膜123和氮化物膜143。
氧化物膜124可以包括未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)膜。氧化物膜124可以由与栅格结构140a的氧化物膜144相同的材料形成或包括与栅格结构140a的氧化物膜144相同的材料。尽管根据氧化物膜124和144的形成位置用不同的附图标记表示氧化物膜124和144，但是可以通过单个工艺同时形成氧化物膜124和144。
覆盖膜125可以包括诸如氧化硅膜(SiO2)之类的超低温氧化物(ULTO)膜。覆盖膜125可以包括通过层叠低温氧化物膜形成的多层结构，或者可以包括通过层叠不同于低温氧化物膜的其它材料膜形成的多层结构。覆盖膜125可以由与栅格结构140a的覆盖膜145相同的材料形成或包括与栅格结构140a的覆盖膜145相同的材料。尽管根据覆盖膜125和145的形成位置用不同的附图标记表示覆盖膜125和145，但是可以通过单个工艺同时形成覆盖膜125和覆盖膜145。
滤色器层130可以包括位于光电转换元件112上方的滤光器，以对要由光电转换元件112检测的光进行过滤。在一些实现中，滤色器层130可以透射特定波长的可见光，同时阻挡其它波长的光。滤色器层130可以包括多个滤色器。每个单位像素包括至少一个滤色器，并且滤色器可以形成为填充沿着栅格结构140a的边界形成的空间。滤色器层130可以包括多个红滤色器(R)、多个绿滤色器(G)、和多个蓝滤色器(B)。每个红滤色器(R)可以仅透射可见光的RGB光当中的红光。每个绿滤色器(G)可以仅透射可见光的RGB光当中的绿光。每个蓝滤色器(B)可以仅透射可见光的RGB光当中的蓝光。红滤色器(R)、绿滤色器(G)和蓝滤色器(B)可以按照拜耳图案形状布置。另选地，滤色器层130可以包括多个青滤色器、多个黄绿滤色器和多个品红滤色器。
栅格结构140a具有位于设置在任意两个相邻的光电转换元件112之间的相应器件隔离结构114上方的部分。任意两个相邻的光电转换元件112由器件隔离结构114所位于的边界区域分隔开，并且栅格结构140a位于边界区域上方。每个栅格结构140a可以位于彼此相邻的滤色器的边界区域处或周围，并且可以防止在滤色器之间发生光学串扰。栅格结构140a可以形成为使得其与滤色器的侧壁接触。在一些实现中，每个栅格结构140a可以形成为混合结构，该混合结构包括下部和下部，该下部包括金属栅格(MRD)，该上部包括包含诸如空气栅格(ARD)之类的空气的低折射率层。
栅格结构140a的下部(例如，金属栅格(MRD))可以包括形成于基板110的第一表面上方的阻挡金属层141、形成于阻挡金属层141上方的金属层142、以及形成为覆盖阻挡金属层141和金属层142的绝缘膜143和144。
阻挡金属层141可以包括钛(Ti)和氮化钛(TiN)中的任何一种，或者可以包括钛(Ti)和氮化钛(TiN)的层叠结构。金属层142可以包括钨(W)。
绝缘膜143可以包括氮化物膜143，并且绝缘膜144可以包括氧化物膜144。绝缘膜143和144可以形成为覆盖阻挡金属层141和金属层142，从而可以防止在热退火工艺中阻挡金属层141和金属层142的形状变形(塌陷)。氮化物膜143可以形成在阻挡金属层141和金属层142的侧表面以及金属层142的顶表面处。可以在氮化物膜143上方形成氧化物膜144，从而形成氧化物膜144和氮化物膜143的层叠结构。氮化物膜143可以由与缓冲层120a的氮化物膜123相同的材料形成或包括与缓冲层120a的氮化物膜123相同的材料，并且可以通过单个工艺与氮化物膜123同时形成。氧化物膜144可以由与缓冲层120a的氧化物膜124相同的材料形成或包括与缓冲层120a的氧化物膜124相同的材料，并且可以通过单个工艺与氧化物膜124同时形成。
栅格结构140a的上部(例如，空气栅格(ARD))可以包括覆盖膜145、支撑结构146和148、以及空气层147。空气层147被描述为包括于栅格结构140a的上部中的低折射率层的示例，并且除空气之外的其它材料可以用于实现低折射率层。
覆盖膜145可以是或包括形成于栅格结构140a的最外部的材料膜，并且可以通过覆盖空气层147以及支撑结构146和148来限定形成有空气层147的特定区域。覆盖膜145可以包括与缓冲层120a的覆盖膜125相同的结构，并且可以与覆盖膜125同时形成。在一些实现中，覆盖膜145可以形成为在滤色器层130下方延伸，使得位于滤色器层130下方的部分可以用作缓冲层120a的一些部分。
支撑结构146和148被定位为防止覆盖膜145塌陷，使得栅格结构140a能够保持其形状。支撑结构146和148可以包括支撑壁146和支撑盖148。支撑盖148可以以支撑盖148与覆盖膜145的上部的内表面接触的方式设置于空气层147上方，使得支撑壁148能够防止覆盖膜145的塌陷。支撑壁146可以位于空气栅格(ARD)的中心，并且可以形成为屏障形状。支撑壁146可以设置在金属栅格(MRD)的顶表面和支撑盖148的底表面之间。支撑壁146可以接触金属栅格(MRD)的顶表面和支撑盖148的底表面。因此，支撑壁146的顶表面可以与支撑盖148的底表面接触，并且支撑壁146的底表面可以与金属栅格(MRD)的顶表面接触。因此，设置在支撑盖148下方的支撑壁146可以在其向上方向上对支撑盖148进行支撑，使得支撑壁146可以以支撑盖148能够持续地位于其原始位置的方式防止支撑盖148沿向下方向塌陷。
支撑壁146可以使空气栅格(ARD)中空气层147所占据的区域最小化，使得可以使空气层147的热膨胀最小化。空气栅格中的空气可以由于热膨胀而膨胀，这可能使得栅格塌陷。支撑壁146形成于空气栅格(ARD)中，并且与没有支撑壁146地设置空气栅格(ARD)的情况相比，支撑壁146的存在减小了能够被空气层147所占据的区域的尺寸。由于减少了空气栅格(ARD)内部的空气量，所以能够使空气层147的热膨胀最小化。
支撑壁146可以包括含碳的旋涂碳(SOC)膜。支撑盖148可以用作与支撑壁146的蚀刻选择性不同的绝缘膜。支撑盖148可以包括硅氮氧化物膜(SixOyNz，其中“x”、“y”和“z”中的每一个是自然数)、硅氧化物膜(SixOy，其中“x”和“y”中的每一个是自然数)或硅氮化物膜(SixNy，其中“x”和“y”中的每一个是自然数)中的至少一个。
空气层147可以位于支撑壁146的两侧。在一些实现中，空气层147可以在支撑壁146两侧设置于支撑壁146和覆盖膜145之间。
透镜层150可以包括设置于滤色器层130和栅格结构140a上方的多个微透镜(和/或多个片上透镜)。多个微透镜可以会聚从外部接收到的入射光，并且将光发送至滤色器层130。
图3A至图3G是例示缓冲层和栅格结构的示例的截面图。
参照图3A，可以在包括一个或更多个光电转换元件112的基板110上方形成阻挡金属层141和金属层142的层叠结构。
例如，在阻挡金属材料和金属材料顺序沉积在基板110上方后，可以使用形成为限定金属栅格区域的掩模来蚀刻阻挡金属材料和金属材料，从而形成阻挡金属层141和金属层142的层叠结构。在一些实现中，阻挡金属材料可以包括钛(Ti)和氮化钛(TiN)中的任何一种，或者可以包括钛(Ti)和氮化钛(TiN)的层叠结构。金属层可以包括钨(W)。
随后，可以在基板110和阻挡金属层141以及金属层142上方形成氮化物膜123和143，并且可以在氮化物膜123和143上方形成氧化物膜124和144，这导致形成金属栅格(MRD)。在一些实现中，在形成于金属栅(MRD)两侧的基板110上方形成的氮化物膜123和氧化物膜124可以用作缓冲层120a的一些部分。
如上所讨论的，根据需要，也可以通过相同的沉积工艺同时形成氮化物膜123和143。另外，尽管氧化物膜124和144根据其形成位置由不同的附图标记来表示，但是根据需要，氧化物膜124和144也可以通过相同的沉积工艺同时形成。因此，氮化物膜143和氧化物膜144可以用作金属栅格(MRD)的一些部分，并且可以形成在阻挡金属层141和金属层142上方。氮化物膜123和氧化物膜124可以用作缓冲层120a的一些部分，并且可以在形成于每个金属栅格(MRD)的两侧的基板110上方形成。
氮化物膜123和143中的每一个可以包括硅氮化物膜(SixNy，其中“x”和“y”中的每一个是自然数)或硅氮氧化物膜(SixOyNz，其中“x”、“y”和“z”中的每一个是自然数)。氧化物膜124和144中的每一个可以包括未掺杂的硅酸盐玻璃(USG)膜。
随后，可以对氮化物膜123和143以及氧化物膜124和144进行退火。退火工艺可以在氮气(N2)气体环境中实施。
参照图3B，可以在氧化物膜124和144上方形成牺牲膜146'，并且可以在牺牲膜146'上方形成支撑材料层148'。
在一些实现中，牺牲膜146'可以包括含碳的旋涂碳(SOC)膜。支撑材料层148'可以是在蚀刻选择性方面与牺牲膜146'不同的绝缘膜，并且可以包括硅氮氧化物膜(SixOyNz，其中“x”、“y”、“z”中的每一个是自然数)、硅氧化物膜(SixOy，其中“x”和“y”中的每一个是自然数)或硅氮化物膜(SixNy，其中“x”和“y”中的每一个是自然数)中的至少一个。
随后，可以在支撑材料层148'上方形成限定空气栅格的区域的掩模图案149。
掩模图案149可以包括光刻胶图案。
参照图3C，可以使用掩模图案149作为蚀刻掩模来顺序地蚀刻支撑材料层148'和牺牲膜146'，此后可以去除掩模图案149。通过上述工艺，可以在金属栅格(MRD)上方形成牺牲膜图案146”和支撑盖148的层叠结构。
在一些实现中，支撑盖148的上部可以在蚀刻工艺中被部分蚀刻，使得支撑盖148的上部可以形成为圆形形状或弯曲形状。
参照图3D，可以在图3C的所得结构上方形成第一覆盖膜145a和125a。
第一覆盖膜145a和125a中的每一个可以包括氧化物膜，优选地，ULTO膜。在一些实现中，第一覆盖膜145a可以形成为预定厚度，通过将气体与牺牲膜图案146”的碳结合而形成的分子可以通过该预定厚度而容易地排出到第一覆盖膜145a的外部。在一些实现中，第一覆盖膜145a可以形成为
Figure BDA0002426888130000081
或更小的厚度。
参照图3E，可以对图3D的所得结构实施等离子体工艺，使得可以去除牺牲膜图案146”的一些部分，并且可以在从中去除了牺牲膜图案146”的位置处形成空气层147。在一些实现中，可以使用包括氧气、氮气或氢气中的至少一种的气体(例如，O2、N2、H2、CO、CO2或CH4)来实施等离子体工艺。
例如，图4是例示通过O2等离子体工艺去除牺牲膜图案的方法的概念性截面图。
参照图4，如果对图3D的所得结构实施O2等离子体工艺，则氧自由基(O*)可以通过第一覆盖膜145a流入牺牲膜图案146”中，并且氧自由基(O*)可以与牺牲膜图案146”的碳结合，导致形成CO或CO2。形成的CO或CO2可以通过第一覆盖膜145a排出到外部。结果，可以去除牺牲膜图案146”，并且可以在从中去除了牺牲膜图案146”的位置处形成空气层147。
在一些实现中，可以从最靠近第一覆盖膜145a的部分到远离第一覆盖膜145a的其它部分来去除或蚀刻牺牲膜图案146”。因此，位于离第一覆盖膜最远的部分可以最后被去除或蚀刻。可以以蚀刻牺牲膜图案146”的侧部并且保留牺牲膜图案146”的中央部分未被蚀刻的方式，来调节O2等离子体工艺时间。因此，通过调节O2等离子体工艺时间，可以在去除或蚀刻牺牲膜图案146”的侧部的同时形成支撑壁146。
在O2等离子体工艺期间，由于支撑盖148与牺牲膜图案146”具有不同的蚀刻选择性，因此保留支撑盖148未被蚀刻。因此，能够防止第一覆盖膜145a的塌陷。另外，通过调节O2等离子体工艺时间形成的支撑壁146能够对支撑盖148进行支撑，并且更有效地防止第一覆盖膜145a的塌陷。
参照图3F，可以在第一覆盖膜145a上方形成第二覆盖膜145b，并且可以在第一覆盖膜125a上方形成第二覆盖膜125b。
当第一覆盖膜145a形成为较厚的厚度时，在O2等离子工艺期间可能变得难以去除牺牲膜图案146”并形成空气层147。因此，为了按预期进行O2等离子体工艺，第一覆盖膜145a形成得尽可能薄。
然而，当覆盖膜145形成为非常薄的厚度时，覆盖膜145在随后的热退火工艺中由于空气层147的膨胀而塌陷的风险会增加。因此，所公开的技术的一些实现提出在完成等离子体工艺之后在第一覆盖膜145a上方形成第二覆盖膜145b。因此，覆盖膜145具有包括第一覆盖膜145a的厚度和第二覆盖膜145b的厚度的的总厚度。与仅用厚度非常薄的第一覆盖膜145a形成覆盖膜145的情况相比，包括第一覆盖膜145a和第二覆盖膜145b的具有预定厚度的覆盖膜145能够使栅格结构140a的形状稳定地保持其形状。
另外，由于空气层147通过仅设置在支撑壁146的两侧而具有相对较小的体积，所以能够更有效地防止由于空气层147的热膨胀引起的覆盖膜145的塌陷。
可以在沿栅格结构140a的边界设置的第一覆盖膜125a上方附加形成第二覆盖膜125b，从而形成缓冲层120a。
在一个实现中，第二覆盖膜145b和第一覆盖膜145a可以由相同的材料形成或包括相同的材料，第二覆盖膜125b和第一覆盖膜125a可以由相同的材料形成或包括相同的材料。在另一实现中，第二覆盖膜145b和第一覆盖膜145a可以由不同的材料形成或包括不同的材料，第二覆盖膜125b和第一覆盖膜125a可以由不同的材料形成或包括不同的材料。
尽管已经将第二覆盖膜145b和125b描述为设置在彼此不同的位置处的分离结构，但是第二覆盖膜145b和125b可以通过相同的沉积工艺同时形成为同一元件。另外，第二覆盖膜145b和第一覆盖膜145a可以在相同的制造条件下形成，并且第二覆盖膜125b和第一覆盖膜125a可以在相同的制造条件下形成。
参照图3G，可以在缓冲层120a上方形成滤色器层130，以填充沿着栅格结构140a的边界形成的空间。
随后，可以在滤色器层130和栅格结构140a上方形成透镜层150。
图5是例示基于所公开的技术的实现的沿图2所示的线A-A'截取的像素阵列100的另一示例的截面图。
参照图5，栅格结构140b可以包括覆盖膜145c、支撑结构146b和148以及包括诸如空气层之类的空气的低折射率层147b。与图2所示的栅格结构140a不同，图5所示的栅格结构140b不包括金属栅格(MRD)。
覆盖膜145c可以在结构和材料上与上述覆盖膜145相同。因此，覆盖膜145c可以包括诸如氧化硅膜(SiO2)之类的超低温氧化物(ULTO)膜。覆盖膜145c可以包括通过层叠低温氧化物膜而形成的多层结构，或者可以包括通过层叠不同于低温氧化物膜的其它材料膜而形成的多层结构。因此，可以通过与另一覆盖膜145相同的工艺来形成覆盖膜145c。
支撑壁146b可以位于栅格结构140b的中央，并且可以形成为屏障形状。支撑壁146b可以位于基板110的顶表面和支撑盖148的底表面之间。支撑壁146b可以接触基板110的顶表面和支撑盖148的底表面。因此，支撑壁146b的顶表面可以与支撑盖148的底表面接触，并且支撑壁146b的底表面可以与基板110的顶表面接触。支撑壁146b可以是由与上述支撑壁146相同的材料形成。因此，支撑壁146b可以通过与支撑壁146相同的工艺形成。
缓冲层120b可以由与栅格结构140b的覆盖膜145c相同的材料形成或包括与栅格结构140b的覆盖膜145c相同的材料。因此，覆盖膜145c可以形成为在滤色器层130下方延伸，并且形成于栅格结构140b的相对侧壁之间并且在基板110上方的覆盖膜145c可以用作缓冲层120b。
如所公开的技术的实施方式中所提出的图像感测装置具有包括诸如空气之类的低折射率层的支撑结构。通过这样做，可以保持支撑结构的形状并使支撑结构塌陷的风险最小化。
根据所公开的技术的实施方式的图像感测装置可以减小栅格结构中空气所占据的区域(或空间)的尺寸，这使得可以减少由于空气的热膨胀引起的影响并防止栅格结构的塌陷。
本领域技术人员将理解，可以以不同于本文阐述的那些方式的其它特定方式来实现实施方式。因此，以上实施方式在所有方面被解释为示例性的而非限制性的。另外，本领域技术人员将理解，在所附权利要求书中彼此未明确引用的权利要求可以组合呈现为实施方式，或者在提交申请后通过后续修改作为新的权利要求书包括进来。
相关申请的交叉引用
本专利文档要求于2019年10月04日提交的韩国专利申请No.10-2019-0123172的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

Claims (20)

1.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
基板，所述基板包括光电转换元件，所述光电转换元件响应于入射到所述光电转换元件的光而产生电信号；以及
栅格结构，所述栅格结构设置在所述基板上方，
其中，所述栅格结构包括：
支撑壁；
空气层，所述空气层设置在所述支撑壁的两侧；
支撑盖，所述支撑盖设置在所述支撑壁和所述空气层上方；以及
覆盖层，所述覆盖层形成在所述支撑壁、所述支撑盖和所述空气层上方。
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：
金属栅格，所述金属栅格设置在所述支撑壁和所述空气层下方并且在所述基板上方。
3.根据权利要求2所述的图像感测装置，其中，所述金属栅格包括：
阻挡金属层；
金属层，所述金属层形成在所述阻挡金属层上方；以及
绝缘膜，所述绝缘膜形成在所述阻挡金属层和所述金属层上方。
4.根据权利要求2所述的图像感测装置，其中：
所述支撑壁设置在所述金属栅格的顶表面和所述支撑盖的底表面之间。
5.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述支撑壁设置在所述基板的顶表面与所述支撑盖的底表面之间。
6.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述支撑壁包括含碳材料。
7.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述支撑壁包括旋涂碳SOC材料。
8.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述支撑盖包括硅氮氧化物膜、硅氧化物膜和硅氮化物膜中的至少一个。
9.根据权利要求1所述的图像感测装置，其中，所述覆盖层包括：
第一覆盖层，所述第一覆盖层形成在所述空气层的侧表面以及所述支撑盖的顶表面和侧表面处；以及
第二覆盖层，所述第二覆盖层形成在所述第一覆盖层上方。
10.根据权利要求9所述的图像感测装置，其中，所述第一覆盖层包括超低温氧化物ULTO膜。
11.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：
滤色器层，所述滤色器层设置在沿着所述栅格结构形成的空间中。
12.根据权利要求11所述的图像感测装置，其中，所述覆盖层被配置为延伸到插置于所述滤色器层和所述基板之间的部分。
13.一种图像感测装置，该图像感测装置包括：
像素阵列，所述像素阵列包括成像像素，所述成像像素以行和列布置并且通过位于任意两个相邻像素之间的边界区域分隔开，每个像素包括光电转换元件，所述光电转换元件响应于入射到所述光电转换元件的光而产生电信号；
栅格结构，所述栅格结构设置在所述边界区域上方并且包括支撑部和围绕所述支撑部的含空气层；以及
滤色器层，所述滤色器层设置在由所述栅格结构限定的空间之间，所述滤色器层被配置为向所述像素阵列透射特定波长的可见光。
14.根据权利要求13所述的图像感测装置，其中，所述支撑部包括含碳材料或旋涂碳SOC材料。
15.根据权利要求13所述的图像感测装置，其中，所述栅格结构还包括设置在所述支撑部和所述含空气层上方的材料层。
16.根据权利要求15所述的图像感测装置，其中，所述材料层包括硅氮氧化物膜、硅氧化物膜和硅氮化物膜中的至少一种。
17.根据权利要求13所述的图像感测装置，其中，所述栅格结构还包括设置在所述支撑部和所述含空气层下方的金属层。
18.根据权利要求17所述的图像感测装置，其中，所述栅格结构还包括设置在所述金属层上方并且在所述支撑部和所述含空气层下方的绝缘层。
19.根据权利要求13所述的图像感测装置，该图像感测装置还包括覆盖所述栅格结构并且具有不大于
Figure FDA0002426888120000021
的厚度的覆盖层。
20.根据权利要求19所述的图像感测装置，该图像感测装置还包括设置在所述覆盖层上方且厚度大于所述覆盖层的厚度的附加覆盖层。
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