CN114725137A - 具有像素分隔结构的图像传感器 - Google Patents

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李景镐
金智勋
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Abstract

本发明公开了一种图像传感器，包括：半导体衬底，该半导体衬底包括第一像素区域至第四像素区域，每个像素区域包括第一光电转换部至第四光电转换部；以及像素分隔结构，该像素分隔结构设置在半导体衬底中并且将第一像素区域至第四像素区域彼此分开。第二像素区域在第一方向上与第一像素区域间隔开。第四像素区域在第二方向上与第一像素区域间隔开。第二方向与第一方向相交。半导体衬底包括：设置在第一像素区域至第四像素区域的对应中心部分上的第一杂质部；以及设置在第二像素区域和第四像素区域之间的第二杂质部。掺杂在第一杂质部中的杂质的导电类型与掺杂在第二杂质部中的杂质的导电类型不同。

Description

具有像素分隔结构的图像传感器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2021年1月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0000249号的优先权，其公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本发明构思涉及一种图像传感器，更具体地涉及一种具有像素分隔结构的图像传感器。
背景技术
图像传感器是可以将光信息转换为电信号的半导体组件。它们通常包含在电子设备中，例如，数字相机、便携式摄像机、PCS(个人通信系统)、游戏设备、安全摄像机和医疗微型摄像机。
图像传感器通常根据实现它们的技术分为两类：电荷耦合器件(CCD)图像传感器和CMOS图像传感器。CCD图像传感器使用“全局快门”，其中针对所有像素光同时被转换为电荷，而CMOS图像传感器通常使用“滚动快门”一次一个像素地捕获光。近来，对CMOS图像传感器的需求增加，因为它们具有相对简单的操作方法，并且它们的尺寸可以比CCD传感器的尺寸小，因为它们的信号处理电路集成在单个芯片中。此外,CMOS图像传感器需要相对较小的功耗，这在电池供电应用中很有用。因此，由于技术的进步和高分辨率的实现，CMOS图像传感器的使用快速增加。
发明内容
本发明构思的一些实施例提供了一种具有增强的光电性能的图像传感器。
根据本发明构思的一些实施例，图像传感器可以包括：半导体衬底，包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域，其中第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域中的每一个包括第一光电转换部、第二光电转换部、第三光电转换部和第四光电转换部；像素分隔结构，设置在半导体衬底中，其中像素分隔结构将第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域彼此分开，其中，第二像素区域在第一方向上与第一像素区域间隔开，其中，第四像素区域在第二方向上与第一像素区域间隔开，以及其中第二方向与第一方向相交。半导体衬底包括：多个第一杂质部，其中多个第一杂质部中的每个第一杂质部设置在第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域中的每个像素区域的对应中心部分上；以及第二杂质部，设置在第二像素区域和第四像素区域之间，其中，第一杂质部的导电类型与第二杂质部的导电类型不同。
根据本发明构思的一些实施例，图像传感器可以包括：半导体衬底，包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域，其中第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域中的每一个包括第一光电转换部、第二光电转换部、第三光电转换部和第四光电转换部；像素分隔结构，设置在半导体衬底中，并且将第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域彼此分开；以及多个辅助像素分隔结构，设置在半导体衬底中，其中多个辅助像素分隔结构中的每个辅助像素分隔结构设置在第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域中的每个像素区域的对应中心部分上。第二像素区域在第一方向上与第一像素区域间隔开，第四像素区域在第二方向上与第一像素区域间隔开，其中第二方向与第一方向相交。半导体衬底包括：多个第一杂质部，其中多个第一杂质部中的每一个第一杂质部设置在第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域中的每个像素区域的对应中心部分上；以及第二杂质部，设置在第二像素区域和第四像素区域之间，其中，多个辅助像素分隔结构与像素分隔结构间隔开，以及其中，多个辅助像素分隔结构中的每个辅助像素分隔结构与第一杂质部中的每一个竖直重叠。
根据本发明构思的一些实施例，图像传感器可以包括：半导体衬底，包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域，其中第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域中的每一个包括第一光电转换部、第二光电转换部、第三光电转换部和第四光电转换部，并且其中半导体衬底具有第一表面和与第一表面相对的第二表面。图像传感器还可以包括：像素分隔结构，设置在半导体衬底中，并且将第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域彼此分开；多个栅电极，设置在第一表面上；多条布线线路，设置在第一表面上；以及第一微透镜、第二微透镜、第三微透镜和第四微透镜，设置在第二表面上并且分别设置在第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域中，其中，第二像素区域在第一方向上与第一像素区域间隔开，其中，第四像素区域在第二方向上与第一像素区域间隔开，第二方向与第一方向相交。半导体衬底包括：多个第一杂质部，位于第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域的对应中心部分上；第二杂质部，位于第二像素区域和第四像素区域之间；以及多个第三杂质部，将第一光电转换部、第二光电转换部、第三光电转换部和第四光电转换部彼此电连接，其中，像素分隔结构包括：多个第一像素分隔部分，沿第一方向延伸并且彼此间隔开；多个第二像素分隔部分，沿第二方向延伸并且彼此间隔开，第二像素分隔部分与第一像素分隔部分相交；以及多个突出部分，其中多个突出部分中的每个突出部分从第一像素分隔部分和第二像素分隔部分中的每一个的中心部分向第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域中的每一个的中心部分延伸。掺杂在第一杂质部中的杂质可以与掺杂在第二杂质部中的杂质不同。
附图说明
图1示出根据本发明构思的一些实施例的包含在图像传感器中的电路图。
图2示出显示了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的简化平面图。
图3示出沿图2的线I-I’截取的截面图。
图4示出显示了图2的部分A的放大图。
图5示出根据本发明构思的一些实施例的除了图4的栅电极和微透镜之外的图像传感器的平面图。
图6示出沿图4的线II-II’截取的截面图。
图7示出沿图4的线III-III’截取的截面图。
图8示出图2中描绘的部分A的平面图，其显示了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器。
图9示出根据本发明构思的一些实施例的除了图8的栅电极和微透镜之外的图像传感器的平面图。
图10示出沿图8的线IV-IV’截取的截面图。
图11示出沿图8的线V-V’截取的截面图。
图12至图16示出沿图4的线II-II’截取的截面图，每个截面图示出根据本发明构思的一些实施例的制造图像传感器的方法。
具体实施方式
下面将参照附图详细描述根据本发明构思的一些实施例的图像传感器。附图中的相同的附图标记可以表示相同的元件，并且在已经省略对元件的描述的程度上，可以理解该元件至少与说明书中的其他地方描述的对应元件类似。此外，除非说明书的上下文或参考附图另有说明，否则对单个元件的描述可以适用于多个相同的元件。
图1示出根据本发明构思的一些实施例的包括在图像传感器中的电路图。例如，图1示出根据本发明构思的一些实施例的一个像素区域组PG的电路图。
参照图1，像素区域组PG可以包括例如第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4。像素区域组PG可以包括光电转换部PD1至PD16、第一浮动扩散部FD1、第二浮动扩散部FD2、第三浮动扩散部FD3和第四浮动扩散部FD4、传输晶体管TX1至TX16、源极跟随器晶体管SX、复位晶体管RX以及选择晶体管AX。传输晶体管TX1至TX16、源极跟随器晶体管SX、复位晶体管RX和选择晶体管AX可以分别包括传输栅极TG1至TG16、源极跟随器栅极SF、复位栅极RG和选择栅极SEL。
例如，第一像素区域PX1可以包括第一光电转换部PD1至第四光电转换部PD4、第一浮动扩散部FD1、以及第一传输晶体管TX1至第四传输晶体管TX4；第二像素区域PX2可以包括第五光电转换部PD5至第八光电转换部PD8、第二浮动扩散部FD2、以及第五传输晶体管TX5至第八传输晶体管TX8；第三像素区域PX3可以包括第九光电转换部PD9至第十二光电转换部PD12、第三浮动扩散部FD3、以及第九传输晶体管TX9至第十二传输晶体管TX12；以及第四像素区域PX4可以包括第十三光电转换部PD13至第十六光电转换部PD16、第四浮动扩散部FD4、以及第十三传输晶体管TX13至第十六传输晶体管TX16。
第一光电转换部PD1至第十六光电转换部PD16可以是光电二极管，并且可以各自包括n型杂质部和p型杂质部。第一浮动扩散部FD1至第四浮动扩散部FD4可以用作第一传输晶体管TX1至第十六传输晶体管TX16的漏极。第一浮动扩散部FD1至第四浮动扩散部FD4可以彼此电连接。例如，第一浮动扩散部FD1可以用作第一传输晶体管TX1至第四传输晶体管TX4中的每一个的漏极，第二浮动扩散部FD2可以用作第五传输晶体管TX5至第八传输晶体管TX8中的每一个的漏极，第三浮动扩散部FD3可以用作第九传输晶体管TX9至第十二传输晶体管TX12中的每一个的漏极，以及第四浮动扩散部FD4可以用作第十三传输晶体管TX13至第十六传输晶体管TX16中的每一个的漏极。
第一浮动扩散部FD1至第四浮动扩散部FD4可以用作源极跟随器晶体管SX的源极和复位晶体管RX的源极。第一浮动扩散部FD1至第四浮动扩散部FD4可以电连接到源极跟随器晶体管SX的源极跟随器栅极SF和复位晶体管RX的复位栅极RG。源极跟随器晶体管SX可以连接到选择晶体管AX。
下面将参考图1解释图像传感器的示例操作。首先，可以在挡光状态下将电源电压VDD施加到复位晶体管RX的漏极和源极跟随器晶体管SX的漏极，使得复位晶体管RX可以被接通以释放残留在第一浮动扩散部FD1至第四浮动扩散部FD4上的电荷。此后，当复位晶体管RX关断并且外部光入射到第一光电转换部PD1至第十六光电转换部PD16上时，可以从第一光电转换部PD1至第十六光电转换部PD16产生电子-空穴对。空穴可以转移到第一光电转换部PD1至第十六光电转换部PD16的p型杂质部并在其上累积，并且电子可以转移到第一光电转换部PD1至第十六光电转换部PD16的n型杂质部并在其上累积。当第一传输晶体管TX1至第十六传输晶体管TX16接通时，诸如电子和空穴之类的电荷可以被传输并累积在第一浮动扩散部FD1至第四浮动扩散部FD4上。源极跟随器晶体管SX的栅极偏压可以与累积的电荷量成比例地改变，并且这可以导致源极跟随器晶体管SX的源极电位的变化。这种情况下，当选择晶体管AX接通时，电荷可以作为通过列线传输的信号被读出。
布线线路可以电连接到传输栅极TG、源极跟随器栅极SF、复位栅极RG和选择栅极SEL中的一个或多个。布线线路可以被配置为将电源电压VDD施加到复位晶体管RX的漏极或源极跟随器晶体管SX的漏极。布线线路可以包括连接到选择晶体管AX的列线。下面将讨论布线线路。
图1示出四个光电转换部电共享一个浮动扩散部的示例，但是本发明构思的实施例不必限于此。然而，通过在多个光电转换部之间共享一个浮动扩散部，图像传感器可以具有增加的集成度。
图2示出显示了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的简化平面图。图3示出沿图2的线I-I’截取的截面图。
参照图2和图3，根据一些实施例的图像传感器可以包括传感器芯片1000和电路芯片2000。传感器芯片1000可以包括光电转换层10、第一布线层20和上层30。光电转换层10可以包括第一衬底100、像素分隔结构150、以及第一栅电极和第二栅电极(见图4的171和181)。
第一衬底100可以包括像素阵列区AR、光学阻挡区(black area)OB和焊盘区PAD。当在平面图中观察时，像素阵列区AR可以位于第一衬底100的中心部分上。像素阵列区AR可以包括多个像素区域组PG。每个像素区域组PG可以包括多个像素区域PX。例如，每个像素区域组PG可以包括以2×2阵列布置的四个像素区域PX。像素区域PX可以响应于入射光而输出光电信号。像素区域PX可以二维布置，例如像素区域PX可以按列和行布置。行可以平行于第一方向D1。列可以平行于第二方向D2。如本文所使用的，第一方向D1可以平行于第一衬底100的第一表面100a，并且第二方向D2可以平行于第一衬底100的第一表面100a并且与第一方向D1相交。例如，第二方向D2可以与第一方向D1基本正交。第三方向D3可以与第一方向D1和第二方向D2相交。例如，第三方向D3可以是垂直于第一衬底100的第一表面100a的方向。
焊盘区PAD可以设置在第一衬底100的边缘部分上，并且当在平面图中观察时，焊盘区PAD可以围绕像素阵列区AR。光学阻挡区OB可以设置在焊盘区PAD和第一衬底100的像素阵列区AR之间。当在平面图中观察时，光学阻挡区OB可以围绕像素阵列区AR。现在将进一步详细讨论图像传感器的像素阵列区AR，并且将在下文中说明光学阻挡区OB、焊盘区PAD和电路芯片2000。
图4示出显示了图2的部分A的放大图。图5示出显示了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的平面图。图6示出沿图4的线II-II’截取的截面图。图7示出沿图4的线III-III’截取的截面图。
连同图2一起参考图4，第一衬底100可以包括彼此相对的第一表面100a和第二表面100b。第一衬底100可以接收入射到第二表面100b上的光。第一布线层20可以设置在第一衬底100的第一表面100a上，上层30可以设置在第一衬底100的第二表面100b上。第一衬底100可以是半导体衬底或绝缘体上硅(SOI)衬底。第一衬底100可以包括例如硅衬底、锗衬底或硅锗衬底。第一衬底100可以包括第一导电类型杂质。例如，第一导电类型杂质可以包括p型杂质，例如铝(Al)、硼(B)、铟(In)和/或镓(Ga)。
第一衬底100可以包括像素阵列区AR中的多个像素区域组PG。每个像素区域组PG可以沿第一方向D1和第二方向D2以矩阵图案布置。每个像素区域组PG可以包括多个像素区域，其中多个像素区域中的每个像素区域通过像素分隔结构150与其他像素区域分开。例如，多个像素区域可以包括第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4。为了便于描述，下面将说明单个像素区域组PG。
如图4所示，第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以跨像素分隔结构150彼此间隔开。第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以以2×2阵列布置。例如，第一像素区域PX1和第二像素区域PX2可以在第一方向D1上对准，并且第一像素区域PX1和第四像素区域PX4可以在第二方向D2上对准。第一像素区域PX1和第三像素区域PX3可以既不在第一方向D1上也不在第二方向D2上对准。第二像素区域PX2和第三像素区域PX3可以在第二方向D2上对准，并且第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以在第一方向D1上对准。第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每一个可以在第一方向D1上具有约1μm至约1.4μm的宽度。
第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以各自包括第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d。在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4的每一个上，第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以跨像素分隔结构150彼此间隔开。第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以布置成2×2阵列。例如，第一光电转换部110a和第二光电转换部110b可以在第一方向D1上对准，并且第一光电转换部110a和第四光电转换部110d可以在第二方向D2上对准。第一光电转换部110a和第三光电转换部110c可以既不在第一方向D1上也不在第二方向D2上对准。第二光电转换部110b和第三光电转换部110c可以在第二方向D2上对准，并且第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以在第一方向D1上对准。
第一光电转换部110a和第二光电转换部110b可以在第一方向D1上检测入射光的相位差。第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以在第一方向D1上类似地检测入射光的相位差。当比较从第一光电转换部110a和第二光电转换部110b和/或从第三光电转换部110c和第四光电转换部110d输出的信号时，可以确定用于调整一个或多个镜头的位置的自动对焦信号。第一光电转换部110a和第四光电转换部110d可以在第二方向D2上检测入射光的相位差。第二光电转换部110b和第三光电转换部110c可以在第二方向D2上类似地检测入射光的相位差。当比较从第一光电转换部110a和第四光电转换部110d和/或从第二光电转换部110b和第三光电转换部110c输出的信号时，可以确定用于调整一个或多个透镜的位置的自动聚焦信号。
第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以掺杂有第二导电类型杂质。第二导电类型杂质的导电类型可以与第一导电类型杂质的导电类型相反。例如，第二导电类型杂质可以允许其被设置的区域积累负电荷，而第一导电类型杂质可以允许其被设置的区域累积“空穴”形式(例如没有电子)的正电荷。第二导电类型杂质可以包括n型杂质，例如磷、砷、铋和锑中的一种或多种。第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以与第一衬底100的第一表面100a相邻。例如，第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以被设置为与第二表面100b相比更靠近第一表面100a。例如，第一光电转换部110a至第四光电转换部110d中的每一个可以包括与第一表面100a相邻的第一区和与第二表面100b相邻的第二区。第一光电转换部110a至第四光电转换部110d中的每一个可以具有在第一区和第二区之间的杂质浓度的差异。因此，第一光电转换部110a至第四光电转换部110d中的每一个可以具有在第一衬底100的第一表面100a和第二表面100b之间的电势斜坡(potential slope)。备选地，第一光电转换部110a至第四光电转换部110d中的每一个可以不具有在第一衬底100的第一表面100a和第二表面100b之间的电势斜坡。
第一衬底100和第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以构成光电二极管。例如，光电二极管可以由第一导电类型的第一衬底100与第二导电类型的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d中的每一个之间的p-n结构成。给定光电二极管中的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以产生并累积与入射光的强度成比例的光电荷。
参照图5，像素分隔结构150可以设置在第一衬底100中。当在平面图中观看时，像素分隔结构150可以包括沿第一方向D1延伸的第一像素分隔部分150a、沿第二方向D2延伸的第二像素分隔部分150b、以及突出部分150c。像素分隔结构150可以限定第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4。像素分隔结构150可以附加地将每个像素区域的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d彼此分开。例如，单个像素区域可以由一对第一像素分隔部分150a和一对第二像素分隔部分150b限定。
第一像素分隔部分150a可以是像素分隔结构150的沿第一方向D1延伸的部分。例如，第一像素分隔部分150a可以在第一方向D1上延伸，同时与第二像素分隔部分150b相交。第一像素分隔部分150a可以在第二方向D2上彼此间隔开。第一像素分隔部分150a可以设置在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4的边缘区域上。第一像素分隔部分150a可以连接到第二像素分隔部分150b和同第一像素分隔部分150a相邻的突出部分150c。每个第一像素分隔部分150a可以设置在沿第二方向D2彼此相邻的像素区域之间，由此沿第二方向D2将相邻的像素区域彼此分开。
第二像素分隔部分150b可以是像素分隔结构150的沿第二方向D2延伸的部分。例如，第二像素分隔部分150b可以在第二方向D2上延伸，同时与第一像素分隔部分150a相交。第二像素分隔部分150b可以在第一方向D1上彼此间隔开。第二像素分隔部分150b可以设置在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4的边缘区域上。第二像素分隔部分150b可以连接到第一像素分隔部分150a和同第二像素分隔部分150b相邻的突出部分150c。每个第二像素分隔部分150b可以设置在沿第一方向D1彼此相邻的像素区域之间，由此沿第一方向D1将相邻的像素区域彼此分开。
四个突出部分150c可以设置在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每一个上。例如，第一像素区域PX1的四个突出部分150c可以从与第一像素分隔部分150a和第二像素分隔部分150b相邻的第一像素区域PX1的边缘向第一像素区域PX1的中心部分延伸。例如，给定像素区域的四个突出部分150c可以从周围的第一像素分隔部分150a和第二像素分隔部分150b的近似中点朝向给定像素区域的中心部分向内延伸。如图5所示，四个突出部分150c可以不完全延伸到第一像素区域PX1的中心部分。四个突出部分150c可以将第一像素分隔部分150a连接到与第一像素分隔部分150a相邻的第二像素分隔部分150b。四个突出部分150c中的一对突出部分150c可以在第一方向D1上延伸，并且四个突出部分150c中的另一对突出部分150c可以在第二方向D2上延伸。四个突出部分150c可以彼此间隔开。第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每一个上的第四突出部分150c的结构可以与第一像素区域PX1的第四突出部分150c的结构相同。
当在平面图中观察时，第一像素分隔部分150a和第二像素分隔部分150b可以彼此一体地连接以形成网格结构。因此，第一像素分隔部分150a和第二像素分隔部分150b可以限定第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4。突出部分150c可以插入在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每一个的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d之间。第一像素分隔部分150a、第二像素分隔部分150b和突出部分150c可以围绕第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每一个。
在像素区域组PG中，第一像素分隔部分150a和第二像素分隔部分150b都可以不设置在像素区域组PG的中心部分上。例如，像素区域组PG可以具有沿第一方向D1延伸的第一像素分隔部分被断开的中心部分。此外，在相同的中心部分中，沿第二方向D2延伸的第二像素分隔部分也可以被断开。因此，第一像素分隔部分150a和第二像素分隔部分150b都可以不设置在像素区域组PG的中心部分上。例如，与像素区域组PG的中心部分相邻的一对第一像素分隔部分150a可以具有面向彼此的端部150a_1和150a_2。与像素区域组PG的中心部分相邻的一对第二像素分隔部分150b也可以具有面向彼此的端部。
在一些实施例中，术语第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4之一的“中心(或中心部分)”可以表示位于与围绕第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4之一的第一像素分隔部分150a和第二像素分隔部分150b中的每一个相距相同距离处的点。措辞像素区域组PG的“中心(或中心部分)”可以表示位于与围绕像素区域组PG的第一像素分隔部分150a和第二像素分隔部分150b中的每一个相距相同距离处的点或区域。
参照图6，像素分隔结构150可以设置在第一衬底100中。像素分隔结构150可以设置在第一沟槽TR1中，并且第一沟槽TR1可以从第一衬底100的第一表面100a凹陷。像素分隔结构150可以从第一表面100a向第二表面100b延伸并且穿透第一衬底100。例如，像素分隔结构150可以具有从第一衬底100的第一表面100a到第二表面100b逐渐减小的宽度W1。像素分隔结构150可以是深沟槽隔离(DTI)层。像素分隔结构150的竖直高度可以与第一衬底100的竖直厚度基本相同。
像素分隔结构150可以包括介电图案151、半导体图案153和封盖图案155。介电图案151可以沿第一沟槽TR1的侧壁设置。介电图案151可以包括例如基于硅的介电材料(例如，氮化硅、氧化硅和/或氮氧化硅)和高k介电材料(例如，氧化铪和/或氧化铝)中的一种或多种。备选地，介电图案151可以包括多个层，并且多个层可以包括彼此不同的材料。介电图案151的折射率可以小于第一衬底100的折射率。因此，可以防止或减小第一衬底100的第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4之间的串扰。
半导体图案153可以设置在第一沟槽TR1中。半导体图案153可以填充第一沟槽TR1。半导体图案153的侧壁可以被介电图案151围绕。介电图案151可以插入在半导体图案153和第一衬底100之间。因此，介电图案151可以将半导体图案153与第一衬底100分开。在图像传感器的操作期间，半导体图案153可以通过介电图案151与第一衬底100电隔离。半导体图案153可以包括例如氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、杂质掺杂多晶硅、杂质未掺杂多晶硅、非晶硅和金属材料中的一种或多种。例如，当半导体图案153包括掺杂有杂质的硅时，杂质可以包括n型或p型杂质。当半导体图案153包括金属材料时，金属材料可以包括钨。
封盖图案155可以设置在半导体图案153的顶表面上。封盖图案155可以设置为与第一衬底100的第一表面100a相邻。封盖图案155可以具有与第一衬底100的第一表面100a共面的顶表面。封盖图案155可以具有与半导体图案153的顶表面接触的底表面。封盖图案155可以包括非导电材料。例如，封盖图案155可以包括基于硅的介电材料(例如，氮化硅、氧化硅和/或氮氧化硅)和高k介电材料(例如，氧化铪和/或氧化铝)中的一种或多种。因此，像素分隔图案150可以防止由入射到每个像素区域PX上的光产生的光电荷漂移到相邻的第一像素区域PX1至第四像素区域PX4中。像素分隔结构150可以防止第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4之间的串扰。
参照图5至图7，第一衬底100可以包括第一杂质部111和第二杂质部112。例如，像素组PG可以包含多个第一杂质部111和一个第二杂质部112。第一杂质部111和第二杂质部112可以设置为与第一衬底100的第一表面100a相邻。第一杂质部111和第二杂质部112的底表面可以与第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d间隔开。
当如图5所示在平面图中观察时，第一杂质部111可以设置在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4的对应中心部分上。每个第一杂质部111可以设置在成对的相邻突出部分150c之间。例如，一对突出部分150c可以具有插入在其间的第一杂质部11，其中该对突出部分中的每个突出部分面向彼此。第一杂质部111可以设置为与第一栅电极171相邻。第一杂质部111可以掺杂有第二导电类型的杂质。第二导电类型杂质可以包括n型杂质，例如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)中的一种或多种。
第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以各自包括单个第一杂质部111。因此，单个像素区域组PG可以包括四个第一杂质部111。每个第一杂质部111的顶表面可以具有X形状。例如，当在平面图中观察时，第一杂质部111中的每一个可以从其对应像素区域的中心朝向第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d中的每一个对角地延伸。第一杂质部111中的每一个可以与第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d中的每一个的一部分竖直重叠。第一杂质部111可以对应于图1的第一浮动扩散部FD1、第二浮动扩散部FD2、第三浮动扩散部FD3和第四浮动扩散部FD4。
当在平面图中观察时，第二杂质部112可以设置在像素区域组PG的中心部分上。例如，第二杂质部112可以设置在沿第一方向D1彼此间隔开的一对第一像素分隔部分150a之间。此外，第二杂质部112可以设置在第一像素分隔部分150a的与像素区域组PG的中心部分相邻的端部150a_1和150a_2之间。第二杂质部112可以掺杂有第一导电类型的杂质。例如，第一导电类型杂质可以包括p型杂质，例如铝(Al)、硼(B)、铟(In)和镓(Ga)中的一种或多种。第二杂质部112可以用作接地部。第二杂质部112可以包括导电类型与掺杂在第一衬底100中的杂质的导电类型相同并且与掺杂在第一杂质部111中的杂质的导电类型不同的杂质。在一些实施例中，掺杂在第二杂质部112中的杂质的浓度可以大于掺杂在第一衬底100中的杂质的浓度。
单个像素区域组PG可以包括单个第二杂质部112。第二杂质部112的顶表面可以具有X形状。详细地，当在平面图中观察时，第二杂质部112可以朝向其相邻的彼此相邻的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d中的每一个对角地延伸，并且可以形成“X”形状。例如，第二杂质部112可以与第一像素区域PX1的第三光电转换部110c的一部分、第二像素区域PX2的第四光电转换部110d的一部分、第三像素区域PX3的第一光电转换部110a的一部分和第四像素区域PX4的第二光电转换部110b的一部分竖直重叠。在备选示例中，第二杂质部112可以不与第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的任何一个竖直重叠。
参照图4、图6和图7，根据一些实施例，第三杂质部113还可以包括在图像传感器的第一衬底100中。第三杂质部113可以与对应的第一杂质部111竖直重叠。例如，第三杂质部113可以设置在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4的对应中心部分上。因此，第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以各自包括单个第三杂质部113，并且像素区域组PG可以包括四个第三杂质部113。每个第三杂质部113可以与彼此相邻的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d重叠。例如，当在截面图中观察时，第三杂质部113中的每一个可以位于在第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d中的每一个的最低部分和最高部分的水平(level)之间的水平处。
每个第三杂质部113可以将彼此相邻的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d电连接。第三杂质部113可以各自掺杂有第二导电类型杂质。第二导电类型杂质可以包括n型杂质，例如磷(P)、砷(As)、铋(Bi)和锑(Sb)中的一种或多种。掺杂在第三杂质部113中的杂质的浓度可以与掺杂在第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d中的每一个中的杂质的浓度相同或不同。第三杂质部113可以用作通道，积累在第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d之一中的电子然后通过该通道可以传输到第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d中的另一个。因此，电子可以在第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d中均匀分布和累积，从而可以增加像素区域的全阱容量。例如，可以增加可以在根据本公开的图像传感器中的第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每一个内存储的电子数量。因此，图像传感器可以具有增加的操作特性。
返回参考图6和图7，根据一些实施例，第四杂质部114还可以包括在图像传感器的第一衬底100中。第四杂质部114可以各自设置在第一栅电极171和第二栅电极181之间。第四杂质部114可以邻近第一衬底100的第一表面100a设置。例如，第四杂质部可以接触第一衬底100的第一表面100a。当在平面图中观察时，每个第四杂质部114可以在第一栅电极171和第二栅电极181之间沿第一方向D1延伸。第四杂质部114可以掺杂有第一导电类型杂质。例如，第一导电类型杂质可以包括p型杂质，例如铝(Al)、硼(B)、铟(In)和镓(Ga)中的一种或多种。第四杂质部114可以包括与第一衬底100的杂质相同的杂质。然而，在一些示例中，掺杂在第四杂质部114中的杂质的浓度可以大于掺杂在第一衬底100中的杂质的浓度。第四杂质部114可以防止设置在第一栅电极171周围的第二导电类型杂质掺杂部分和设置在第二栅电极181周围的第二导电类型杂质掺杂部分之间的电流泄漏，从而增加介电特性。此外，根据一些实施例的图像传感器可以包括第四杂质部114作为对浅沟槽隔离(STI)层的替代。当存在多个浅沟槽隔离层时，暗电流可能被增加，这可能降低图像传感器的操作特性。根据一些实施例的图像传感器可以被配置为使得第四杂质部114被包括以减少暗电流并增加操作特性。
仍然参考图6和图7，第一布线层20可以设置在衬底100的第一表面100a上。第一布线层20可以包括介电层221和223以及导电结构210和220。介电层221和223可以包括第一介电层221和第二介电层223。第一介电层221可以覆盖第一衬底100的第一表面100a。例如，第一介电层221可以设置在第一衬底100的第一表面100a上，并且可以覆盖栅电极171和181。第二介电层223可以堆叠在第一介电层221上。第一介电层221和第二介电层223可以包括非导电材料。例如，第一介电层221和第二介电层223可以包括硅基介电材料，例如氧化硅、氮化硅和/或氮氧化硅。导电结构210和220可以设置在介电层221和223中。导电结构210和220可以包括接触插塞部分210和布线线路部分220。布线线路部分220可以包括例如线路图案和过孔图案。接触插塞部分210可以设置在第一介电层221中，并且可以电连接到第一栅电极171、第二栅电极181、第一杂质部111和第二杂质部112之一。导电结构210和220的布线线路部分220可以插入在两个相邻的介电层221和223之间。布线线路部分220可以连接到接触插塞部分210。导电结构210和220的过孔图案可以穿透第二介电层中的至少一个并且可以电连接到线路图案。导电结构210和220的接触插塞部分210可以包括与线路图案和过孔图案的材料不同的材料。线路图案和过孔图案可以包括诸如铜(Cu)之类的金属材料，并且接触插塞部分210可以包括钨。
光接收部分300可以设置在第一衬底100的第二表面100b上。例如，光接收部分300可以放置在第一衬底100的像素阵列区AR上。光接收部分300可以包括第一背面介电层310、抗反射层315、滤色器320、第二背面介电层330、微透镜340和透镜涂层350。光接收部分300可以在其上聚焦和过滤入射光，因此光电转换层10可以被提供有聚焦和过滤的光。
例如，滤色器320和微透镜340可以设置在第一衬底100的第二表面100b上。滤色器320可以设置在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4上。微透镜340可以设置在滤色器320上。抗反射层315可以设置在滤色器320和第一衬底100的第二表面100b之间。抗反射层315可以防止光的反射，以允许入射在第一衬底100的第二表面100b上的更大量的光到达第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d。第一背面介电层310可以设置在抗反射层315和第一衬底100的第二表面100b之间。第二背面介电层330可以设置在滤色器320和微透镜340之间。第二背面介电层330可以包括固定电荷层、粘合层和/或钝化层。在一些实施例中，第二背面介电层330可以包括多个层，并且可以包括金属氧化物(例如，氧化铝或氧化铪)或基于硅的介电材料(例如，氧化硅或氮化硅)。
滤色器320可以包括原色滤色器。滤色器320可以包括透过不同颜色的第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器。例如，第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器可以分别透过绿光、红光和蓝光。第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器可以以拜耳(Bayer)图案形式进行布置。在其他实施例中，第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器可以透过其他颜色，例如青色、品红色或黄色。
滤色器320可以对应于多个像素区域组PG。例如，第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器之一可以设置在一个像素区域组PG上。例如，第一滤色器、第二滤色器和第三滤色器之一可以设置在所有的第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4上，并且可以覆盖图4所示的像素区域组PG的所有的第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4。因此，第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以输出与绿光、红光和蓝光之一的强度相对应的信号。
微透镜340可以设置在滤色器320上。四个微透镜340可以放置在滤色器320之一上。例如，四个微透镜340可以与对应的第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4竖直重叠。微透镜340可以彼此连接。微透镜340可以透过可见光。微透镜340可以具有凸形状以会聚入射到第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4上的光。微透镜340可以包括有机材料。例如，微透镜340可以包括光刻胶材料和/或热固性树脂。
透镜涂层350可以设置在微透镜340的表面上。透镜涂层350可以共形地覆盖微透镜340的凸表面。透镜涂层350可以包括介电材料并且可以透过可见光。透镜涂层350可以保护微透镜340。
图8示出了与图2的部分A相对应的平面图，其显示了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器。图9示出显示了根据本发明构思的一些实施例的图像传感器的平面图。图10示出沿图8的线IV-IV’截取的截面图。图11示出沿图8的线V-V’截取的截面图。图8至图10中的组件可以与之前描述的对应组件相同或类似，并且在省略对元件的描述的程度上，可以理解该元件至少与说明书中的其他地方描述的对应元件类似。
参照图8至图10，根据一些实施例的图像传感器还可以包括辅助像素分隔结构160。
辅助像素分隔结构160可以设置在第一衬底100中。辅助像素分隔结构160可以从第二表面100b向第一衬底100的第一表面100a延伸。辅助像素分隔结构160可以具有从第一衬底100的第二表面100b到第一表面100a而减小的宽度。每个辅助像素分隔结构160的高度H2可以小于像素分隔结构150的高度H1。例如，每个辅助像素分隔结构160可以具有位于在第一衬底100的第一表面100a和第二表面100b之间的水平处的顶表面。每个辅助像素分隔结构160的底表面可以与第一衬底100的第二表面100b共面。
辅助像素分隔结构160可以与对应的第一杂质部111竖直重叠。当在平面图中观察时，每个辅助像素分隔结构160的顶表面可以具有十字形状，例如“+”。辅助像素分隔结构160可以与像素分隔结构150间隔开。辅助像素分隔结构160可以包括介电材料。例如，辅助像素分隔结构160可以包括硅基介电材料，例如氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种。
下面将讨论第一衬底100的光学阻挡区OB中的组件。
在光学阻挡区OB中，第一衬底100可以包括由像素分隔结构150(见图3)限定的第一参考像素区域RPX1和第二参考像素区域RPX2。第一参考像素区域RPX1可以设置在第二参考像素区域RPX2和像素阵列区AR之间。第一参考像素区域RPX1可以设置有第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d。第一参考像素区域RPX1中的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以具有与上文所述的在第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每一个中的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d的平面面积和体积相同的平面面积和体积。第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d可以不设置在第二参考像素区域RPX2上。第一参考像素区域RPX1和第二参考像素区域RPX2可以各自包括杂质部和栅电极171和181。杂质部和栅电极171和181可以与像素阵列区AR中讨论的那些相同。
在光学阻挡区ON中，可以在第一衬底100的第二表面100b上设置抗反射层315。抗反射层315可以从像素阵列区AR向光学阻挡区OB水平延伸，并覆盖第一衬底100和像素分隔结构150。
光学阻挡区OB可以包括设置在第一衬底100上的第一贯通结构70。第一贯通结构70可以包括第一导电图案71、第一贯通介电层73、第一掩埋图案75和第一封盖图案77。
第一通孔可以形成在第一衬底100的第二表面100b上，并且第一导电图案71可以设置在第一通孔中。第一通孔可以设置在接触焊盘91的第一侧。第一通孔可以设置在接触焊盘91和像素分隔结构150之间。第一通孔可以穿透第一衬底100、第一布线层20、以及第二布线层50的至少一部分。第一通孔可以具有第一底表面和第二底表面。例如，第一底表面可以比第二底表面设置得更高，例如更靠近第二表面100b。第一通孔的第一底表面可以暴露导电结构210和220的线路图案。第一通孔的第二底表面可以暴露第二布线层50中的下线路55。
第一导电图案71可以部分地覆盖第一衬底100的第二表面100b上的抗反射层315的顶表面，并且可以共形地覆盖第一通孔的内壁以及第一底表面和第二底表面。第一导电图案71可以穿透第一衬底100、第一布线层20、以及第二布线层50的至少一部分。例如，第一导电图案71可以与第一布线层20中的导电结构210和220的线路图案接触并电连接。第一导电图案71也可以与第二布线层50中的下线路55接触并电连接。第一导电图案71可以包括金属材料，例如铜、钨、铝或其任何合金。
第一导电图案71可以延伸到第一衬底100的在光学阻挡区OB中的第二表面100b上，并且可以用作遮光层。例如，第一导电图案71可以基本上阻挡可见光，并且可以延伸到抗反射层315上。第一导电图案71可以与像素阵列区AR上的滤色器320的侧表面水平接触。第一导电图案71可以不允许光进入光学阻挡区OB中的光电转换部110。在光学阻挡区OB中，第一参考像素区域RPX1和第二参考像素区域RPX2可以具有输出噪声信号而不输出光电信号的像素。例如，从第一参考像素区域RPX1和第二参考像素区域RPX2输出的信号可能不是由入射光产生的。噪声信号可以由通过热或暗电流产生的电子来产生。第一导电图案71可以不覆盖像素阵列区AR，因此光可以入射到像素阵列区AR上的第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d上。可以从自第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4输出的光电转换信号中去除从第一参考像素区域RPX1和第二参考像素区域RPX2产生的噪声信号。
第一贯通介电层73可以设置在第一导电图案71上。第一贯通介电层73可以竖直和/或水平延伸以覆盖第一通孔的内壁。第一贯通介电层73可以延伸到第一衬底100的第二表面100b上以覆盖偏置施加焊盘92，并且可以部分地覆盖将在下面讨论的第二导电图案81。第一贯通介电层73可以接触滤色器320的侧表面。第一贯通介电层73可以包括介电材料，例如氧化硅、氧化铝、氧化铪、氮化硅或氮氧化硅。
第一掩埋图案75可以设置在第一贯通介质层73上并填充第一通孔的其余部分。第一掩埋图案75可以不延伸到第一衬底100的第二表面100b上。第一掩埋图案75可以包括折射率低且具有介电特性的材料。第一掩埋图案75可以在其顶表面上具有凹陷。例如，第一掩埋图案75的顶表面可以具有位于比第一掩埋图案75的顶表面的边缘部分的水平低的水平(例如，距光入射的表面更远的水平)处的中心部分。
第一封盖图案77可以设置在第一掩埋图案75的顶表面上并且填充凹陷。第一封盖图案77可以具有基本平坦的顶表面。第一封盖图案77可以包括介电聚合物，例如光刻胶材料。
体滤色器93可以覆盖第一贯通介电层73和第一封盖图案77。体滤色器93可以是例如蓝色滤色器。体滤色器93可以与第一导电图案71竖直重叠。
下面将描述第一衬底100的焊盘区PAD上的组件。
可以在第一衬底100的焊盘区PAD上的第二表面100b上形成接触焊盘沟槽，并且可以在焊盘接触沟槽中设置接触焊盘91。接触焊盘91可以包括金属材料，例如铝。在图像传感器的操作期间，接触焊盘91可以用作图像传感器与外部之间(例如，图像传感器与电子设备中的其他组件之间)的电连接路径。例如，接触焊盘91可以向外部输出从第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4产生的电信号。
可以在第一衬底100的焊盘区PAD上设置第二贯通结构80。第二贯通结构80可以包括第二导电图案81、第二贯通介电层83、第二掩埋图案85和第二封盖图案87。
第二通孔可以形成在第一衬底100的第二表面100b上，并且第二导电图案81可以设置在第二通孔中。第二通孔可以设置在接触焊盘91的第二侧。接触焊盘91的第二侧可以与接触焊盘91的第一侧不同。例如，接触焊盘91的第二侧可以是比接触焊盘91的第一侧更靠近图像传感器的外围边缘的一侧。第二通孔可以穿透第一衬底100、第一布线层20、以及第二布线层50的至少一部分。第二通孔可以具有暴露第二布线层50中的下线路55的底表面。
在焊盘区PAD上，第二导电图案81可以设置在第一衬底100的第一表面100a上。第二导电图案81可以共形地覆盖接触焊盘沟槽的内侧壁和底表面。第二导电图案81还可以延伸到第二通孔中以共形地覆盖第二通孔的内壁和底表面。第二导电图案81可以电连接到接触焊盘91。第二导电图案81可以穿透第一衬底100、第一布线层20、以及第二布线层50的至少一部分。例如，第二导电图案81可以与第二布线层50中的下线路55接触并电连接。第二导电图案81可以包括金属材料，例如铜、钨或铝。
第二贯通介电层83可以设置在第二导电图案81上。第二贯通介电层83可以垂直和水平延伸以覆盖第二通孔的内壁。第二贯通介电层83可以延伸到第一衬底100的第二表面100b上。然而，第二贯通介电层83可以不覆盖接触焊盘91的顶表面。第二贯通介电层83可以包括介电材料，例如氧化硅、氧化铝、氧化铪、氮化硅或氮氧化硅。
第二掩埋图案85可以设置在第二贯通介电层83上以填充第二通孔的其余部分。第二掩埋图案85可以不延伸到第一衬底100的第二表面100b上。第二掩埋图案85可以包括与第一掩埋图案75的材料相同的材料。第二掩埋图案85可以在其顶表面上具有凹陷。例如，第二掩埋图案85的顶表面可以具有位于比第二掩埋图案75的顶表面的边缘部分的水平低的水平(例如，距光入射的图像传感器的表面更远的水平)处的中心部分。
第二封盖图案87可以设置在第二掩埋图案85的顶表面上并且填充凹陷。第二封盖图案87可以具有基本平坦的顶表面。第二封盖图案87可以包括介电聚合物，例如光刻胶材料。
在光学阻挡区OB和焊盘区PAD中，有机层95可以设置在第一衬底100的第一表面100a上。在光学阻挡区OB中，有机层95可以覆盖第一贯通介电层73的顶表面和体滤色器93的顶表面。在焊盘区PAD上，有机层95可以覆盖第二贯通介电层83和第二封盖图案87，但可以不覆盖接触焊盘91的顶表面。因此，接触焊盘91的顶表面可以暴露在外部。有机层95可以透过可见光。有机层95可以具有基本平坦的顶表面。有机层95可以包括例如聚合物。有机层95可以具有介电特性。在一些实施例中，有机层95可以连接到微透镜340。有机层95可以包括与微透镜340的材料相同的材料。
涂层97可以设置在有机层95上。涂层97可以共形地覆盖有机层95的顶表面。涂层97可以包括介电材料，并且可以透过可见光。涂层97可以包括与透镜涂层350的材料相同的材料。
返回参考图3，图像传感器可以包括电路芯片2000。电路芯片2000可以堆叠在传感器芯片1000上。电路芯片2000可以包括第二布线层50和第二衬底40。第二布线层50可以插入在第一布线层20和第二衬底40之间。集成电路TR可以设置在第二衬底40的顶表面上或第二衬底40中。集成电路TR可以包括逻辑电路、存储器电路或其任何组合。集成电路TR可以包括例如晶体管。第二布线层50可以包括下介电层和下线路55。下线路55可以设置在下介电层之间或下介电层中。下线路55可以电连接到集成电路TR，并且可以耦合到第一贯通结构70和第二贯通结构80。
图12至图16示出了沿图4的线II-II’截取的截面图，并且示出了根据本发明构思的一些实施例的制造图像传感器的方法。
参照图12，可以制备具有彼此相对的第一表面100a和第二表面100b的第一衬底100。第一衬底100可以包括第一导电类型(例如，p型)的杂质。例如，第一衬底100可以是在第一导电类型的体硅衬底上形成第一导电类型的外延层的衬底。在另一示例实施例中，第一衬底100可以是包括第一导电类型的阱的体衬底。
第一沟槽TR1可以形成在第一衬底100的第一表面100a上。形成第一沟槽TR1可以包括在第一衬底100的第一表面100a上形成第一掩模图案，并使用第一掩模图案对第一表面100a执行蚀刻工艺。
在形成第一沟槽TR1之后，可以形成初步介电图案151p以共形地覆盖第一沟槽TR1的内壁和第一衬底100的第一表面100a。可以通过在形成了第一沟槽TR1的第一衬底100上涂覆介电材料来形成初步介电图案151p。初步介电图案151p可以包括例如氧化硅、氮化硅和/或氮氧化硅。
初步半导体图案153p可以形成在初步介电图案151p上。可以通过在形成了初步介电图案151p的第一衬底100上执行沉积工艺来形成初步半导体图案153p。初步半导体图案153p可以填充第一沟槽TR1并覆盖第一沟槽TR1的内壁上的初步介电图案151p。初步半导体图案153p可以包括例如多晶硅。
参照图13，可以对初步半导体图案153p执行蚀刻工艺。在蚀刻工艺中，可以去除初步半导体图案153p的上部以形成半导体图案153。因此，初步介电图案151p的一部分可以被暴露。
初步封盖层155p可以形成在初步介电图案151p和半导体图案153上。形成初步封盖层155p可以包括在第一衬底100的第一表面100a上执行沉积工艺。初步封盖层155p可以包括氧化硅、氮化硅和/或氮氧化硅。
参照图14，可以形成介电图案151和封盖图案155。形成介电图案151和封盖图案155可以包括在第一衬底100的第一表面100a上执行平坦化工艺。平坦化工艺可以去除初步介电图案151p的上部和初步封盖层155p的上部。因此，第一衬底100的第一表面可以与封盖图案155的顶表面和介电图案151的顶表面共面。
参照图15，第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4中的每一个可以掺杂有杂质以形成第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d。第一光电转换部110a、第二光电转换部110b、第三光电转换部110c和第四光电转换部110d中的每一个可以具有与第一导电类型(例如，p型)不同的第二导电类型(例如，n型)。根据一些实施例，第一像素区域PX1、第二像素区域PX2、第三像素区域PX3和第四像素区域PX4可以掺杂有杂质以形成第三杂质部113。第三杂质部113可以具有第二导电类型(例如，n型)。
可以执行减薄工艺，其中去除第一衬底100的一部分以减小第一衬底100的竖直厚度。减薄工艺可以包括研磨或抛光第一衬底100的第二表面100b和/或各向异性或各向同性地蚀刻第一衬底100的第二表面100b。在制造期间，可以将第一衬底100倒置以减薄第一衬底100。可以执行研磨或抛光工艺以去除第一衬底100的一部分，然后可以执行各向异性或各向同性蚀刻工艺以去除残留在第一衬底100上的表面缺陷。
第一衬底100的第二表面100b上的减薄工艺可以暴露介电图案151的底表面和半导体图案153的底表面。介电图案151和半导体图案153的底表面可以与第一衬底100的第二表面100b共面。晶体管可以形成在第一衬底100的第一表面100a上。形成晶体管可以包括形成栅电极171和181，以及用杂质掺杂第一衬底100的第一表面100a以形成第一杂质部111、第二杂质部(见图4或图5的112)和第四杂质部114。第一杂质部111、第二杂质部112和第四杂质部114可以跨实施例在成分上变化，并且可以包括n型或p型杂质。
参照图16，第一布线层20可以形成在第一衬底100的第一表面100a上。形成第一布线层20可以包括：形成覆盖栅电极171和181的第一介电层221，该栅电极171和181形成在第一衬底100的第一表面100a上；形成穿透第一介电层221的导电结构210和220的接触插塞部分210；形成覆盖接触插塞部分210和第一介电层221的第二介电层223；以及形成设置在第二介电层223中的导电结构210与220的线路图案和过孔图案。可以通过在第一衬底100的第一表面100a上沉积介电材料来形成第一介电层221和第二介电层223。可以通过蚀刻第一介电层221或第二介电层223并沉积导电材料来形成导电结构210和220。
返回参考图6，第一背面介电层310、抗反射层315、滤色器320、第二背面介电层330和微透镜340可以形成在第一衬底100的第二表面100b上。有机层可以沉积在微透镜340上，从而形成透镜涂层350。因此，可以形成根据本发明构思的实施例的图像传感器。
根据本发明构思的一些实施例，包括第一像素区域至第四像素区域的像素区域组可以包括位于其中心部分的接地部。接地部可以由第一像素区域至第四像素区域共享。第一像素区域至第四像素区域中的每一个可以包括在其中心部分上的浮动扩散部。根据本发明构思的一些实施例的附着到本文所述的接地部和浮动扩散部的布置的图像传感器可以具有最大化的空间效率，从而具有增加的操作特性。
本发明构思的目的不限于上述内容，并且本领域技术人员将根据说明书和随附权利要求书清楚地理解上面未提及的其他目的。
尽管已经结合附图中示出的本发明构思的一些实施例描述了本发明构思，但是本领域技术人员应理解，可以在不脱离本发明构思的技术精神和基本特征的情况下进行各种改变和修改。对于本领域技术人员来说显而易见的是，在不脱离本发明构思的范围和精神的情况下可以对其进行各种替换、修改和改变。

Claims (20)

1.一种图像传感器，包括：
半导体衬底，包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域，其中所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每一个包括第一光电转换部、第二光电转换部、第三光电转换部和第四光电转换部；以及
像素分隔结构，设置在所述半导体衬底中，其中所述像素分隔结构将所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域彼此分开，
其中，所述第二像素区域在第一方向上与所述第一像素区域间隔开，
其中，所述第四像素区域在第二方向上与所述第一像素区域间隔开，其中所述第二方向与所述第一方向相交，
其中，所述半导体衬底包括：
多个第一杂质部，其中所述多个第一杂质部中的每个第一杂质部设置在所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每个像素区域的对应中心部分上；以及
第二杂质部，设置在所述第二像素区域和所述第四像素区域之间，以及
其中，所述第一杂质部的导电类型与所述第二杂质部的导电类型不同。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中，所述像素分隔结构包括：
多个第一像素分隔部分，所述多个第一像素分隔部分在所述第一方向上彼此间隔开，其中所述多个第一像素分隔部分中的每一个在所述第一方向上延伸；
多个第二像素分隔部分，其中所述多个第二像素分隔部分中的第二像素分隔部分在所述第二方向上延伸并且彼此间隔开，并且其中所述第二像素分隔部分与所述第一像素分隔部分相交，
其中，所述第二杂质部设置在两个相邻的第一像素分隔部分之间。
3.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述第二杂质部的顶表面具有X形状。
4.根据权利要求2所述的图像传感器，所述像素分隔结构还包括多个突出部分，其中所述多个突出部分中的每个突出部分从所述第一像素分隔部分和所述第二像素分隔部分中的每一个的中心部分向所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每一个的中心部分延伸，
其中，所述第一杂质部设置在所述多个突出部分中的相对的突出部分之间。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每一个的所述第一光电转换部、所述第二光电转换部、所述第三光电转换部和所述第四光电转换部由所述第一像素分隔部分、所述第二像素分隔部分和所述突出部分围绕，以及
其中，所述第一杂质部中的每一个与所述第一光电转换部、所述第二光电转换部、所述第三光电转换部和所述第四光电转换部中的每一个的一部分竖直重叠。
6.根据权利要求4所述的图像传感器，其中，所述第一杂质部中的每一个的顶表面具有X形状。
7.根据权利要求2所述的图像传感器，其中，所述半导体衬底还包括设置在所述半导体衬底中的多个第三杂质部，
其中，所述第三杂质部中的每一个与所述第一杂质部中的每一个竖直重叠，以及
其中，所述第三杂质部中的每一个将所述第一光电转换部、所述第二光电转换部、所述第三光电转换部和所述第四光电转换部彼此电连接。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括第一微透镜、第二微透镜、第三微透镜和第四微透镜，其中所述第一微透镜、所述第二微透镜、所述第三微透镜和所述第四微透镜分别设置在所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域上，
其中，所述第一微透镜、所述第二微透镜、所述第三微透镜和所述第四微透镜中的每一个与所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的对应像素区域的所述第一光电转换部、所述第二光电转换部、所述第三光电转换部和所述第四光电转换部竖直重叠。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中，所述半导体衬底具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中，所述第一表面与所述第一微透镜、所述第二微透镜、所述第三微透镜和所述第四微透镜相邻，以及
其中，所述像素分隔结构的宽度随着所述像素分隔结构从所述第二表面延伸到所述第一表面而减小。
10.一种图像传感器，包括：
半导体衬底，包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域，其中所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每一个包括第一光电转换部、第二光电转换部、第三光电转换部和第四光电转换部；
像素分隔结构，设置在所述半导体衬底中，并且将所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域彼此分开；以及
多个辅助像素分隔结构，设置在所述半导体衬底中，其中所述多个辅助像素分隔结构中的每个辅助像素分隔结构设置在所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每个像素区域的对应中心部分上，
其中，所述第二像素区域在第一方向上与所述第一像素区域间隔开，
其中，所述第四像素区域在第二方向上与所述第一像素区域间隔开，其中所述第二方向与所述第一方向相交，
其中，所述半导体衬底包括：
多个第一杂质部，其中所述多个第一杂质部中的每一个设置在所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每个像素区域的对应中心部分上；以及
第二杂质部，设置在所述第二像素区域和所述第四像素区域之间，
其中，所述多个辅助像素分隔结构与所述像素分隔结构间隔开，以及
其中，所述多个辅助像素分隔结构中的每个辅助像素分隔结构与所述第一杂质部中的每一个竖直重叠。
11.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述第二杂质部包括接地部，
其中，所述第一杂质部的导电类型与所述第二杂质部的导电类型不同。
12.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述像素分隔结构包括：
多个第一像素分隔部分，沿所述第一方向延伸并且彼此间隔开；
多个第二像素分隔部分，沿所述第二方向延伸并且彼此间隔开，所述第二像素分隔部分与所述第一像素分隔部分相交，
其中，所述多个第一像素分隔部分中的一个第一像素分隔部分的端部在所述第一方向上与所述多个第一像素分隔部分中的相邻的第一像素分隔部分的端部间隔开，以及
其中，所述第二杂质部设置在相邻第一像素分隔部分的间隔开的端部之间。
13.根据权利要求12所述的图像传感器，其中，所述像素分隔结构还包括多个突出部分，其中所述多个突出部分中的每个突出部分从所述第一像素分隔部分和所述第二像素分隔部分中的每一个的中心部分向所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每一个的中心部分延伸，
其中，所述第一杂质部设置在相邻的突出部分之间。
14.根据权利要求13所述的图像传感器，其中，所述辅助像素分隔结构中的每一个的顶表面具有十字形状。
15.根据权利要求13所述的图像传感器，其中，所述辅助像素分隔结构中的每一个设置在彼此相邻的突出部分之间，以及
其中，所述辅助像素分隔结构中的每一个设置在所述第一光电转换部、所述第二光电转换部、所述第三光电转换部和所述第四光电转换部之间。
16.根据权利要求10所述的图像传感器，还包括：第一微透镜、第二微透镜、第三微透镜和第四微透镜，分别设置在所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域上，
其中，所述半导体衬底具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面，其中所述第一表面与所述第一微透镜、所述第二微透镜、所述第三微透镜和所述第四微透镜相邻，以及
其中，所述辅助像素分隔结构中的每一个从所述第一表面向所述第二表面延伸。
17.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述辅助像素分隔结构中的每一个的高度小于所述像素分隔结构的高度。
18.根据权利要求10所述的图像传感器，其中，所述半导体衬底还包括设置在所述半导体衬底中的多个第三杂质部，
其中，所述第三杂质部中的每一个与所述辅助像素分隔结构中的每一个竖直重叠，以及
其中，所述第三杂质部中的每一个将所述第一光电转换部、所述第二光电转换部、所述第三光电转换部和所述第四光电转换部彼此电连接。
19.一种图像传感器，包括：
半导体衬底，包括第一像素区域、第二像素区域、第三像素区域和第四像素区域，其中所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每一个包括第一光电转换部、第二光电转换部、第三光电转换部和第四光电转换部，并且其中所述半导体衬底具有第一表面和与所述第一表面相对的第二表面；
像素分隔结构，设置在所述半导体衬底中，并且将所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域彼此分开；
多个栅电极，设置在所述第一表面上；
多条布线线路，设置在所述第一表面上；以及
第一微透镜、第二微透镜、第三微透镜和第四微透镜，设置在所述第二表面上并且分别设置在所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中，
其中，所述第二像素区域在第一方向上与所述第一像素区域间隔开，
其中，所述第四像素区域在第二方向上与所述第一像素区域间隔开，所述第二方向与所述第一方向相交，
其中，所述半导体衬底包括：
多个第一杂质部，位于所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域的对应中心部分上；
第二杂质部，位于所述第二像素区域和所述第四像素区域之间；以及
多个第三杂质部，将所述第一光电转换部、所述第二光电转换部、所述第三光电转换部和所述第四光电转换部彼此电连接，其中，所述像素分隔结构包括：
多个第一像素分隔部分，沿所述第一方向延伸并且彼此间隔开；
多个第二像素分隔部分，沿所述第二方向延伸并且彼此间隔开，所述第二像素分隔部分与所述第一像素分隔部分相交；以及
多个突出部分，其中所述多个突出部分中的每个突出部分从所述第一像素分隔部分和所述第二像素分隔部分中的每一个的中心部分向所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的每一个的中心部分延伸，以及
其中掺杂在所述第一杂质部中的杂质与掺杂在所述第二杂质部中的杂质不同。
20.根据权利要求19所述的图像传感器，还包括设置在所述半导体衬底中的多个辅助像素分隔结构，并且其中所述多个辅助像素分隔结构中的每个辅助像素分隔结构设置在所述第一像素区域、所述第二像素区域、所述第三像素区域和所述第四像素区域中的对应像素区域的对应中心部分上，
其中，所述多个辅助像素分隔结构与所述像素分隔结构间隔开，以及
其中，所述辅助像素分隔结构中的每一个与所述第一杂质部中的每一个竖直重叠。
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