CN115995475A - 图像传感器 - Google Patents

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赵寅成
金埈弘
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Abstract

一种图像传感器包括：基板；像素隔离图案，在基板中并在基板中限定多个单位像素区；多个滤色器，在基板上并分别对应于所述多个单位像素区；低折射率图案，在所述多个滤色器中的相邻的滤色器之间以使所述相邻的滤色器至少部分地隔开而不彼此直接接触；在基板和所述多个滤色器之间的绝缘结构；以及与像素隔离图案垂直地重叠的光阻挡图案。光阻挡图案在绝缘结构内并与低折射率图案隔开而不直接接触。

Description

图像传感器
技术领域
本发明构思涉及图像传感器，更具体地，涉及CMOS图像传感器。
背景技术
图像传感器可以是用于将光学图像转换成电信号的器件。图像传感器可以被分类为电荷耦合器件(CCD)图像传感器和互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感器中的任何一种。“CIS”是CMOS图像传感器的缩写。CIS可以包括二维排列的多个单位像素区。每个单位像素区可以包括光电二极管。光电二极管可以将入射光转换成电信号。
发明内容
本发明构思的一些示例实施方式可以提供具有改善的光学特性的图像传感器。
在一些示例实施方式中，一种图像传感器可以包括：基板；像素隔离图案，在基板中并在基板中限定多个单位像素区；多个滤色器，在基板上并分别对应于所述多个单位像素区；低折射率图案，在所述多个滤色器中的相邻的滤色器之间以使所述相邻的滤色器至少部分地隔开而不彼此直接接触；在基板和所述多个滤色器之间的绝缘结构；以及与像素隔离图案垂直地重叠的光阻挡图案。光阻挡图案可以在绝缘结构内并可以与低折射率图案隔开而不直接接触。
在一些示例实施方式中，一种图像传感器可以包括：基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面；像素隔离图案，穿透基板并在基板中限定多个单位像素区，每个单位像素区在基板中包括单独的光电转换区；在基板的第一表面上的绝缘结构；在绝缘结构上的多个滤色器；在绝缘结构上的低折射率图案，该低折射率图案使所述多个滤色器中的相邻的滤色器至少部分地彼此隔开；与像素隔离图案垂直地重叠的光阻挡图案；以及在基板的第二表面上的互连层。低折射率图案的底表面可以与绝缘结构的顶表面接触(例如，直接接触)，光阻挡图案可以通过绝缘结构与低折射率图案间隔开(例如，隔开而不直接接触)。
在一些示例实施方式中，一种图像传感器可以包括：基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面，基板包括像素阵列区、光学黑区和焊盘区；像素隔离图案，在基板中以在基板的像素阵列区中限定多个单位像素区，每个单位像素区具有单独的光电转换区，像素隔离图案包括第一隔离图案和第二隔离图案，第二隔离图案在第一隔离图案和基板之间；器件隔离图案，与基板的第一表面相邻，像素隔离图案穿透器件隔离图案；浮置扩散区，与基板的第一表面相邻，浮置扩散区与器件隔离图案的一侧相邻；在基板的第一表面上的栅电极；在栅电极和基板之间的栅极电介质层；在栅电极的侧表面上的栅极间隔物；在基板的第一表面上的互连层；在基板的第二表面上的多个滤色器；低折射率图案，在所述多个滤色器中的相邻的滤色器之间以使所述相邻的滤色器至少部分地彼此隔开而不直接接触；在基板和所述多个滤色器之间的绝缘结构，该绝缘结构包括依次堆叠在基板的第二表面上并包括不同材料的第一固定电荷层、第二固定电荷层和平坦化层；与像素隔离图案垂直地重叠的光阻挡图案；覆盖低折射率图案和绝缘结构的保护层；以及在滤色器上的微透镜部分。光阻挡图案可以被掩埋在绝缘结构内并可以与低折射率图案间隔开(例如，隔开而不直接接触)。
附图说明
从以下结合附图的简要描述，示例实施方式将被更清楚地理解。附图表示如这里所述的非限制性的示例实施方式。
图1是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的图像传感器的一部分的电路图。
图2是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的图像传感器的平面图。
图3是根据本发明构思的一些示例实施方式的沿着图2的线A-A'截取的截面图。
图4是根据本发明构思的一些示例实施方式的图2的区域“M”的放大平面图。
图5是根据本发明构思的一些示例实施方式的沿着图4的线A-A'截取的截面图。
图6是根据本发明构思的一些示例实施方式的图5的区域“N”的放大截面图。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E和图7F是沿着图4的线A-A'截取的截面图，以示出根据本发明构思的一些示例实施方式的制造图像传感器的方法。
图8A、图8B和图8C是沿着图4的线A-A'截取的截面图，以示出根据本发明构思的一些示例实施方式的图像传感器。
图9是沿着图4的线A-A'截取的截面图，以示出根据本发明构思的一些示例实施方式的图像传感器。
图10是根据本发明构思的一些示例实施方式的图9的区域“N”的放大截面图。
图11是沿着图4的线A-A'截取的截面图，以示出根据本发明构思的一些示例实施方式的制造图像传感器的方法。
具体实施方式
在下文，将详细描述本发明构思的一些示例实施方式，使得本领域技术人员将理解本发明构思的一些示例实施方式。然而，本发明构思可以以许多不同的形式来体现并且不被解释为限于这里阐述的示例实施方式。
在附图中，为了清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。将理解，当一元件诸如层、膜、区域或基板被称为“在”另一元件上时，它可以直接在所述另一元件上，或者也可以存在居间的元件使得该元件和所述另一元件通过一个或更多个插入的空间和/或结构隔开而不彼此直接接触。相反，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间的元件，使得该元件和所述另一元件彼此直接接触。如这里所述，在另一元件“上”的元件可以在所述另一元件之上、之下和/或与其水平地相邻。
将理解，可被称为关于另外的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)“垂直”、“平行”、“共面”等的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)可以关于所述另外的元件和/或其性质分别“垂直”、“平行”、“共面”等，或者可以关于所述另外的元件和/或其性质分别“基本上垂直”、“基本上平行”、“基本上共面”。
关于另外的元件和/或其性质“基本上垂直”的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差内关于所述另外的元件和/或其性质“垂直”，和/或关于所述另外的元件和/或其性质具有与“垂直”等的等于或小于10％的幅度和/或角度上的偏差(例如±10％的公差)。
关于另外的元件和/或其性质“基本上平行”的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差内关于所述另外的元件和/或其性质“平行”，和/或关于所述另外的元件和/或其性质具有与“平行”等的等于或小于10％的幅度和/或角度上的偏差(例如±10％的公差)。
关于另外的元件和/或其性质“基本上共面”的元件和/或其性质(例如，结构、表面、方向等)将被理解为在制造公差和/或材料公差内关于所述另外的元件和/或其性质“共面”，和/或关于所述另外的元件和/或其性质具有与“共面”等的等于或小于10％的幅度和/或角度上的偏差(例如±10％的公差)。
将理解，元件和/或其性质可以在这里被描述为与另外的元件“相同”或“相等”，并且还将理解，这里被描述为与另外的元件“等同”、“相同”或“相等”的元件和/或其性质可以与所述另外的元件和/或其性质“等同”、“相同”或“相等”，或者“基本上等同”、“基本上相同”或“基本上相等”。与另外的元件和/或其性质“基本上等同”、“基本上相同”或“基本上相等”的元件和/或其性质将被理解为包括在制造公差和/或材料公差内与所述另外的元件和/或其性质等同、相同或相等的元件和/或其性质。与另外的元件和/或其性质等同或基本上等同和/或相同或基本上相同的元件和/或其性质可以在结构上相同或基本上相同，在功能上相同或基本上相同，和/或在组成上相同或基本上相同。
将理解，这里被描述为“基本上”相同和/或等同的元件和/或其性质涵盖具有等于或小于10％的在幅度上的相对差异的元件和/或其性质。此外，无论元件和/或其性质是否被修饰为“基本上”，将理解，这些元件和/或其性质应当被解释为包括在所述元件和/或其性质附近的制造或操作公差(例如，±10％)。
尽管术语“相同”、“相等”或“等同”可以在一些示例实施方式的描述中使用，但是应当理解，可能存在一些不精确之处。因此，当一个元件被称为与另一元件相同时，应当理解，在期望的制造或操作公差范围(例如±10％)内，一元件或值与另一元件相同。
当术语“约”或“基本上”在本说明书中结合数值使用时，所意欲的是相关数值包括在所述数值附近的制造或操作公差(例如±10％)。此外，当词语“约”和“基本上”与几何形状结合使用时，所意欲的是不要求几何形状的精确性，而是该形状的范围在本公开的范围内。此外，不管数值或形状是否被修饰为“约”或“基本上”，将理解，这些数值和形状应当被解释为包括在所述数值或形状附近的制造或操作公差(例如±10％)。当指定范围时，该范围包括在其间的所有值，诸如0.1％的增量。
如这里所述，被描述为与其它元件接触的元件可以被理解为与其它元件“直接”接触。
图1是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的图像传感器的一部分的电路图。
参照图1，图像传感器的两个单位像素区可以包括光电转换区PD1和PD2、两个传输晶体管TX、源极跟随器晶体管SX、复位晶体管RX、双转换晶体管DCX和选择晶体管AX。两个传输晶体管TX、源极跟随器晶体管SX、复位晶体管RX、双转换晶体管DCX和选择晶体管AX可以分别包括传输栅极TG1和TG2、源极跟随器栅极SF、复位栅极RG、双转换栅极DCG和选择栅极SEL。
光电转换区PD1和PD2中的每个可以是包括n型掺杂剂区和p型掺杂剂区的光电二极管。浮置扩散区FD可以用作传输晶体管TX的漏极。浮置扩散区FD可以用作双转换晶体管DCX的源极。浮置扩散区FD可以电连接到源极跟随器晶体管SX的源极跟随器栅极SF。源极跟随器晶体管SX可以连接到选择晶体管AX。
在下文将参照图1描述图像传感器的操作。首先，在光被阻挡的状态下，电源电压VDD可以被施加到复位晶体管RX的漏极和源极跟随器晶体管SX的漏极，复位晶体管RX和双转换晶体管DCX可以导通以释放保留在浮置扩散区FD中的电荷。此后，复位晶体管RX可以关断，并且外部光可以入射到光电转换区PD1和PD2以在光电转换区PD1和PD2的每个中产生电子-空穴对。空穴可以运动到光电转换区PD1和PD2的每个的p型掺杂剂区中并在其中累积，电子可以运动到其n型掺杂剂区中并在其中累积。当传输晶体管TX导通时，诸如电子或空穴的电荷可以转移到浮置扩散区FD并在其中累积。源极跟随器晶体管SX的栅极偏置可以与所累积的电荷的量成比例地改变，因此源极跟随器晶体管SX的源极电位可以改变。在此时，选择晶体管AX可以导通，因此由电荷产生的信号可以通过列线读取。
互连线可以电连接到传输栅极TG1、TG2、源极跟随器栅极SF、双转换栅极DCG、复位栅极RG以及选择栅极SEL中的至少一个。互连线可以配置为将电源电压VDD施加到复位晶体管RX的漏极和/或源极跟随器晶体管SX的漏极。互连线可以包括连接到选择晶体管AX的列线。互连线可以包括随后将描述的互连线。
光电转换区PD1和PD2在图1中电共用单个浮置扩散区FD，但是本发明构思的实施方式不限于此。在一些示例实施方式中，单个单位像素区可以包括光电转换区PD1和PD2中的一个、浮置扩散区FD和四个晶体管TX、RX、AX和SX，并且复位晶体管RX、源极跟随器晶体管SX或选择晶体管AX可以由相邻的单位像素区共用。此外，电共用单个浮置扩散区FD的光电转换区的数量不限于此。因此，可以提高图像传感器的集成密度。
图2是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的图像传感器的平面图。图3是沿着图2的线A-A'截取的截面图。
参照图2和图3，图像传感器可以包括传感器芯片1000和逻辑芯片2000。传感器芯片1000可以包括光电转换层10、第一互连层20和透光层30。光电转换层10可以包括第一基板100、提供在第一基板100中的像素隔离图案150、器件隔离图案103和光电转换区110。从外部入射的光可以在光电转换区110中被转换为电信号。
当在平面图中观看时，第一基板100可以包括像素阵列区AR、光学黑区OB和焊盘区PAD。当在平面图中观看时，像素阵列区AR可以设置在第一基板100的中央部分。像素阵列区AR可以包括多个单位像素区PX。单位像素区PX可以输出从入射光转换的光电信号。单位像素区PX可以二维排列以构成列和行。列可以平行于第一方向D1。行可以平行于第二方向D2。在本说明书中，第一方向D1可以平行于第一基板100的第一表面100a。第二方向D2可以平行于第一基板100的第一表面100a并可以与第一方向D1相交。第三方向D3可以基本上垂直于第一基板100的第一表面100a。
当在平面图中观看时，焊盘区PAD可以提供在第一基板100的边缘部分中并可以围绕像素阵列区AR。第二焊盘端子83可以提供在焊盘区PAD上。从单位像素区PX产生的电信号可以通过第二焊盘端子83输出到外部装置。此外，外部电信号或电压可以通过第二焊盘端子83传输到单位像素区PX。由于焊盘区PAD设置在第一基板100的边缘部分中，所以第二焊盘端子83可以容易地连接到外部装置。
光学黑区OB可以设置在第一基板100的像素阵列区AR和焊盘区PAD之间。当在平面图中观看时，光学黑区OB可以围绕像素阵列区AR。光学黑区OB可以包括多个虚设区111。从虚设区111产生的信号可以用作用于去除工艺噪声的数据。在下文，将参照图4和图5更详细地描述图像传感器的像素阵列区AR。
图4是图2的区域“M”的放大平面图。图5是沿着图4的线A-A'截取的截面图。图6是图5的区域“N”的放大截面图。
参照图4和图5，图像传感器可以包括光电转换层10、栅极TG、RG、DCG、SEL和SF、第一互连层20和透光层30。光电转换层10可以包括第一基板100、像素隔离图案150和器件隔离图案103。
第一基板100可以具有彼此相反的第一表面100a和第二表面100b。光可以入射到第一基板100的第二表面100b。第一互连层20可以设置在第一基板100的第一表面100a上，透光层30可以设置在第一基板100的第二表面100b上。第一基板100可以是半导体基板或绝缘体上硅(SOI)基板。例如，半导体基板可以包括硅基板、锗基板或硅锗基板。第一基板100可以包括具有第一导电类型的掺杂剂。例如，具有第一导电类型的掺杂剂可以包括p型掺杂剂，诸如铝(Al)、硼(B)、铟(In)和/或镓(Ga)。
第一基板100可以包括由像素隔离图案150限定的所述多个单位像素区PX。像素隔离图案150可以穿透第一基板100并可以在第一基板100中限定所述多个单位像素区PX，每个单位像素区PX在第一基板100中包括单独的光电转换区110。所述多个单位像素区PX可以在彼此相交的第一方向D1和第二方向D2上以矩阵形式排列。第一基板100可以包括光电转换区110。光电转换区110可以提供在第一基板100中并可以分别提供在单位像素区PX中。光电转换区110可以执行与图1的光电转换区PD1和PD2相同的功能。光电转换区110可以是第一基板100的其中掺有具有第二导电类型的掺杂剂的区域。第二导电类型可以与第一导电类型相反。具有第二导电类型的掺杂剂可以包括n型掺杂剂，诸如磷、砷、铋和/或锑。在一些示例实施方式中，每个光电转换区110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。光电转换区110的第一区的掺杂剂浓度可以不同于光电转换区110的第二区的掺杂剂浓度。因此，光电转换区110可以在第一基板100的第一表面100a和第二表面100b之间具有电位梯度。在一些示例实施方式中，光电转换区110可以在第一基板100的第一表面100a和第二表面100b之间不具有电位梯度。
第一基板100和光电转换区110可以构成光电二极管。换言之，光电二极管可以由在具有第一导电类型的第一基板100和具有第二导电类型的光电转换区110之间的p-n结形成。形成光电二极管的光电转换区110可以与入射光的强度成比例地产生和累积光电荷。
参照图4，像素隔离图案150可以提供在第一基板100中并可以限定单位像素区PX。例如，像素隔离图案150可以提供在第一基板100的单位像素区PX之间。当在平面图中观看时，像素隔离图案150可以具有网格结构。当在平面图中观看时，像素隔离图案150可以完全围绕每个单位像素区PX。像素隔离图案150可以提供在第一沟槽TR1中。第一沟槽TR1可以从第一基板100的第一表面100a凹入。像素隔离图案150可以从第一基板100的第一表面100a朝向第一基板100的第二表面100b延伸。像素隔离图案150可以是深沟槽隔离(DTI)层。像素隔离图案150可以被提供为穿透第一基板100。像素隔离图案150的垂直高度可以基本上等于第一基板100的垂直厚度。例如，像素隔离图案150的宽度可以从第一基板100的第一表面100a朝向第一基板100的第二表面100b逐渐变小。在第一表面100a处的像素隔离图案150的宽度可以是第一宽度W1，在第二表面100b处的像素隔离图案150的宽度可以是第二宽度W2。换言之，第一宽度W1可以大于第二宽度W2。
像素隔离图案150可以包括第一隔离图案151、第二隔离图案153和覆盖图案155。第一隔离图案151可以沿着第一沟槽TR1的侧表面提供。例如，第一隔离图案151可以包括硅基绝缘材料(例如硅氮化物、硅氧化物和/或硅氮氧化物)和/或高k电介质材料(例如铪氧化物和/或铝氧化物)。在一些示例实施方式中，第一隔离图案151可以包括多个层，并且这些层可以包括不同的材料。第一隔离图案151可以具有比第一基板100的折射率低的折射率。因此，可以减少或防止在第一基板100的单位像素区PX之间的串扰现象。
第二隔离图案153可以提供在由第一隔离图案151围绕的空间中。例如，第二隔离图案153的侧表面可以被第一隔离图案151围绕。第一隔离图案151可以设置在第二隔离图案153和第一基板100之间。第二隔离图案153可以通过第一隔离图案151而与第一基板100间隔开(例如，隔开而不直接接触)。因此，当图像传感器操作时，第二隔离图案153可以与第一基板100电隔离。第二隔离图案153可以包括晶体半导体材料(例如多晶硅)。例如，第二隔离图案153还可以包括掺杂剂，并且掺杂剂可以包括具有第一导电类型的掺杂剂或具有第二导电类型的掺杂剂。例如，第二隔离图案153可以包括被掺杂的多晶硅。在一些示例实施方式中，第二隔离图案153可以包括未掺杂的晶体半导体材料。例如，第二隔离图案153可以包括未掺杂的多晶硅。在本说明书中，术语“未掺杂”可以表示没有执行有意的掺杂工艺。掺杂剂可以包括n型掺杂剂或p型掺杂剂。
覆盖图案155可以提供在第二隔离图案153的底表面上。覆盖图案155可以与第一基板100的第一表面100a相邻地设置。覆盖图案155的底表面可以与第一基板100的第一表面100a共面。覆盖图案155的顶表面可以与第二隔离图案153的底表面基本上相同。覆盖图案155可以包括非导电材料。例如，覆盖图案155可以包括硅基绝缘材料(例如硅氮化物、硅氧化物和/或硅氮氧化物)和/或高k电介质材料(例如铪氧化物和/或铝氧化物)。因此，像素隔离图案150可以防止由入射到每个单位像素区PX的光产生的光电荷通过随机漂移而运动到相邻的单位像素区PX中。换言之，像素隔离图案150可以防止在单位像素区PX之间的串扰现象。
器件隔离图案103可以提供在第一基板100中。例如，器件隔离图案103可以提供在第二沟槽TR2中。第二沟槽TR2可以从第一基板100的第一表面100a凹入。器件隔离图案103可以是浅沟槽隔离(STI)层。器件隔离图案103可以限定第一有源图案ACT1、第二有源图案ACT2和第三有源图案ACT3(见图4)。器件隔离图案103的顶表面可以提供在第一基板100中。器件隔离图案103的宽度可以从第一基板100的第一表面100a朝向第一基板100的第二表面100b逐渐变小。器件隔离图案103的顶表面可以与光电转换区110垂直地间隔开(例如，隔开而不直接接触)。像素隔离图案150可以与器件隔离图案103的一部分重叠。像素隔离图案150可以穿透器件隔离图案103。器件隔离图案103的至少一部分可以设置在像素隔离图案150的下部侧表面上并可以接触(例如，直接接触)像素隔离图案150的下部侧表面。器件隔离图案103的侧表面和顶表面以及像素隔离图案150的侧表面可以形成台阶结构。器件隔离图案103的深度可以小于像素隔离图案150的深度。器件隔离图案103可以包括硅基绝缘材料。例如，器件隔离图案103可以包括硅氮化物、硅氧化物和/或硅氮氧化物。在一些示例实施方式中，器件隔离图案103可以包括多个层，并且这些层可以包括不同的材料。
每个单位像素区PX可以包括由器件隔离图案103限定的第一有源图案ACT1。第一有源图案ACT1可以在平面图中具有L形。单位像素区PX中的至少一些的每个可以包括第二有源图案ACT2。第二有源图案ACT2可以具有在第二方向D2上延伸的线形。单位像素区PX中的至少另一些的每个可以包括第三有源图案ACT3。第三有源图案ACT3可以由器件隔离图案103限定。第三有源图案ACT3可以具有在第二方向D2上延伸的线形。然而，第一至第三有源图案ACT1、ACT2和ACT3的平面形状不限于图4所示的形状并可以被各种各样地修改。
以上参照图1描述的传输晶体管TX、源极跟随器晶体管SX、复位晶体管RX、双转换晶体管DCX和选择晶体管AX可以提供在第一基板100的第一表面100a上。传输晶体管TX可以提供在每个单位像素区PX的第一有源图案ACT1上。传输晶体管TX可以电连接到光电转换区110。传输晶体管TX可以包括在第一有源图案ACT1上的传输栅极TG和在第一有源图案ACT1中的浮置扩散区FD。传输栅极TG可以包括提供在第一基板100的第一表面100a上的第一部分TGa和从第一部分TGa延伸到第一基板100中的第二部分TGb。第一部分TGa在第二方向D2上的最大宽度可以大于第二部分TGb在第二方向D2上的最大宽度。浮置扩散区FD可以与传输栅极TG的一侧相邻。浮置扩散区FD可以位于第一有源图案ACT1中。浮置扩散区FD可以具有与第一基板100的第一导电类型相反的第二导电类型(例如n型)。
源极跟随器晶体管SX和选择晶体管AX可以提供在单位像素区PX的第二有源图案ACT2上。源极跟随器晶体管SX可以包括在第二有源图案ACT2上的源极跟随器栅极SF，选择晶体管AX可以包括在第二有源图案ACT2上的选择栅极SEL。复位晶体管RX和双转换晶体管DCX可以提供在单位像素区PX的第三有源图案ACT3上。复位晶体管RX可以包括在第三有源图案ACT3上的复位栅极RG，双转换晶体管DCX可以包括在第三有源图案ACT3上的双转换栅极DCG。栅极电介质层GI可以设置在第一基板100与传输栅极TG、选择栅极SEL、源极跟随器栅极SF、双转换栅极DCG和复位栅极RG中的每个之间。栅极间隔物GS可以提供在栅极TG、SEL、SF、DCG和RG中的每个的侧表面上。例如，栅极间隔物GS可以包括硅氮化物、硅碳氮化物和/或硅氮氧化物。
第一互连层20可以包括绝缘层221、222和223、互连线212和213、通路215和接触CT。绝缘层221、222和223可以包括第一绝缘层221、第二绝缘层222和第三绝缘层223。第一绝缘层221可以覆盖第一基板100的第一表面100a。第一绝缘层221可以覆盖栅极TG、SEL、SF、RG和DCG。第二绝缘层222可以提供在第一绝缘层221上。第三绝缘层223可以提供在第二绝缘层222上。第一至第三绝缘层221、222和223可以包括非导电材料。例如，第一至第三绝缘层221、222和223可以包括硅基绝缘材料，诸如硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物。
互连线212和213可以提供在第一绝缘层221上。互连线212和213中的一些可以通过接触CT中的一些垂直地连接到浮置扩散区FD。尽管没有在附图中示出，但是互连线212和213中的另一些也可以通过接触CT中的另一些垂直地连接到传输晶体管TX、源极跟随器晶体管SX、复位晶体管RX、双转换晶体管DCX和选择晶体管AX。接触CT可以穿透第一绝缘层221。在光电转换区110中转换的电信号可以在第一互连层20中被信号处理。互连线212和213可以与光电转换区110的布置无关地布置并可以与附图不同地进行各种各样的改变。互连线212和213可以包括第一互连线212和第二互连线213。第一互连线212可以提供在第二绝缘层222中。第二互连线213可以提供在第三绝缘层223中。通路215可以提供在第二绝缘层222中。通路215可以电连接第一互连线212和第二互连线213。第一互连线212和第二互连线213、通路215和接触CT可以包括金属材料。例如，第一互连线212和第二互连线213、通路215和接触CT可以包括铜(Cu)。
透光层30可以包括绝缘结构329、滤色器303和微透镜部分306。透光层30可以集中和过滤入射光并可以将所集中和过滤的光提供到光电转换层10。
滤色器303可以提供在第一基板100的第二表面100b上。滤色器303可以分别设置在单位像素区PX上。滤色器303可以包括原色滤色器。滤色器303可以包括具有不同颜色的第一至第三滤色器。对于一些示例，第一至第三滤色器可以分别包括绿色滤色器、红色滤色器和蓝色滤色器。第一至第三滤色器可以排列成拜耳图案类型。对于另一些示例，第一至第三滤色器可以具有其它颜色，诸如青色、品红色和黄色。
绝缘结构329可以设置在第一基板100的第二表面100b和滤色器303之间。绝缘结构329可以防止光的反射，使得入射到第一基板100的第二表面100b的光可以顺利地到达光电转换区110。绝缘结构329可以被称为抗反射结构。
绝缘结构329可以包括依次堆叠在第一基板100的第二表面100b上的第一固定电荷层321、第二固定电荷层323和平坦化层325。第一固定电荷层321、第二固定电荷层323和平坦化层325可以包括不同的材料。第一固定电荷层321可以包括铝氧化物、钽氧化物、钛氧化物和铪氧化物中的一种。第二固定电荷层323可以包括铝氧化物、钽氧化物、钛氧化物和铪氧化物中的另一种。例如，第一固定电荷层321可以包括铝氧化物，第二固定电荷层323可以包括铪氧化物，平坦化层325可以包括硅氧化物。尽管没有在附图中示出，但是在一些示例实施方式中，硅基抗反射层(未示出)可以设置在第二固定电荷层323和平坦化层325之间。硅基抗反射层可以包括硅氮化物。
微透镜部分306可以提供在滤色器303上。微透镜部分306可以包括与滤色器303接触(例如直接接触)的平坦部分305以及提供在平坦部分305上并分别设置在单位像素区PX上的微透镜307。对于一些示例，平坦部分305可以包括有机材料。对于另一些示例，平坦部分305可以包括硅氧化物或硅氮氧化物。微透镜307可以具有凸起形状以集中入射到单位像素区PX的光。每个微透镜307可以与光电转换区110垂直地重叠。
透光层30还可以包括低折射率图案311、保护层316和光阻挡图案315。光阻挡图案315可以被掩埋在绝缘结构329中。光阻挡图案315可以与像素隔离图案150垂直地重叠。换言之，光阻挡图案315可以具有网格结构。光阻挡图案315可以设置在第一固定电荷层321的顶表面上。光阻挡图案315可以通过第一固定电荷层321与像素隔离图案150间隔开(例如，隔开而不直接接触)。例如，光阻挡图案315可以包括金属(例如钛、钽或钨)和金属氮化物(例如钛氮化物)中的至少一种。光阻挡图案315可以设置在第一固定电荷层321和第二固定电荷层323之间。光阻挡图案315可以执行屏蔽从外部产生的静电的功能。
低折射率图案311可以设置在彼此相邻的滤色器303之间以将相邻的滤色器303彼此分隔开。例如，如至少图5和图6所示，低折射率图案311可以位于相邻的滤色器303之间，以使相邻的滤色器303至少部分地隔开而不彼此直接接触。低折射率图案311可以设置在绝缘结构329上。例如，低折射率图案311的宽度可以随着在第三方向D3上的水平的升高而逐渐减小。低折射率图案311可以具有网格结构。低折射率图案311可以通过绝缘结构329而与光阻挡图案315间隔开(例如，与光阻挡图案315隔开而不直接接触)。
低折射率图案311可以由具有比滤色器303的折射率低的折射率的材料形成。低折射率图案311可以由有机材料形成。例如，低折射率图案311可以是包括二氧化硅纳米颗粒的聚合物层。由于低折射率图案311具有低折射率，所以可以增加入射到光电转换区110的光的量，并且可以减少单位像素区PX之间的串扰。换言之，可以提高光电转换区110的光接收效率，并且可以提高光电转换区110的信噪比(SNR)特性。
保护层316可以覆盖低折射率图案311的表面并可以具有基本上均匀的厚度。保护层316可以进一步延伸到每个滤色器303的底表面上。例如，保护层316可以包括单层或多层，其包含铝氧化物层和硅碳氧化物层中的至少一种。保护层316可以保护滤色器303并可以执行吸收湿气的功能。
通常，光阻挡图案315可以提供在低折射率图案311的底表面上。在这种情况下，被光阻挡图案315吸收的入射光的量可能相对增加。因此，图像传感器的灵敏度可能降低，并且SNR特性可能劣化。
根据本发明构思的一些示例实施方式，光阻挡图案315可以被掩埋在绝缘结构329中(例如，位于由绝缘结构329的最外表面限定的体积空间内和/或与绝缘结构329的外部隔开而不直接暴露于绝缘结构329的外部，使得光阻挡图案315被理解为在绝缘结构329内)并且因此可以与低折射率图案311间隔开(例如，隔开而不直接接触)。因此，被光阻挡图案315吸收的入射光的量可以相对减少。此外，光阻挡图案315可以与像素隔离图案150垂直地重叠并可以更靠近像素隔离图案150。因此，光阻挡图案315可以执行屏蔽像素隔离图案150以减少由像素隔离图案150的多晶硅吸收的入射光的量的功能。因此，可以提高图像传感器的灵敏度，并且可以提高SNR特性。结果，可以改善图像传感器的光学特性。
再次参照图3，根据本发明构思的一些示例实施方式的图像传感器还可以包括逻辑芯片2000。逻辑芯片2000可以堆叠在传感器芯片1000上。逻辑芯片2000可以包括第二基板40和第二互连层45。第二互连层45可以设置在第一互连层20和第二基板40之间。
像素阵列区AR可以包括所述多个单位像素区PX。像素阵列区AR可以与以上参照图2至图5描述的相同。
第一连接结构50、第一焊盘端子81和体滤色器90可以提供在光学黑区OB的第一基板100上。第一连接结构50可以包括第一光阻挡图案51、第一绝缘图案53和第一覆盖图案55。第一光阻挡图案51可以提供在第一基板100的第二表面100b上。第一光阻挡图案51可以共形地覆盖第三沟槽TR3的内表面和第四沟槽TR4的内表面。第一光阻挡图案51可以穿透光电转换层10和第一互连层20以将光电转换层10和第一互连层20和/或第二互连层45彼此电连接。更具体地，第一光阻挡图案51可以连接到在第一互连层20和/或第二互连层45中的互连线和在光电转换层10中的像素隔离图案150。因此，第一连接结构50可以电连接到在第一互连层20和/或第二互连层45中的互连线。第一光阻挡图案51可以包括金属材料，例如钨。第一光阻挡图案51可以阻挡入射到光学黑区OB的光。
第一焊盘端子81可以提供在第三沟槽TR3中以填充第三沟槽TR3的剩余部分。第一焊盘端子81可以包括金属材料，例如铝。第一焊盘端子81可以连接到像素隔离图案150(具体地，第二隔离图案153)。因此，负电压可以通过第一焊盘端子81施加到像素隔离图案150。
第一绝缘图案53可以提供在第一光阻挡图案51上并可以填充第四沟槽TR4的剩余部分。第一绝缘图案53可以穿透光电转换层10和第一互连层20。第一覆盖图案55可以提供在第一绝缘图案53上。第一覆盖图案55可以包括与图5的覆盖图案155相同的材料。
体滤色器90可以提供在第一焊盘端子81、第一光阻挡图案51和第一覆盖图案55上。体滤色器90可以覆盖第一焊盘端子81、第一光阻挡图案51和第一覆盖图案55。第一保护层71可以提供在体滤色器90上以覆盖体滤色器90。
光电转换区110'和虚设区111可以提供在第一基板100的光学黑区OB中。例如，光电转换区110'可以掺有具有与第一导电类型不同的第二导电类型的掺杂剂。第二导电类型可以是例如n型。光电转换区110'可以具有与参照图5描述的光电转换区110的结构相似的结构，但是可以不执行接收光以产生电信号的操作。虚设区111可以是未掺有掺杂剂的区域。从光电转换区110'和虚设区111产生的信号可以用作用于去除工艺噪声的数据。
在焊盘区PAD中，第二连接结构60、第二焊盘端子83和第二保护层73可以提供在第一基板100上。第二连接结构60可以包括第二光阻挡图案61、第二绝缘图案63和第二覆盖图案65。
第二光阻挡图案61可以提供在第一基板100的第二表面100b上。更具体地，第二光阻挡图案61可以共形地覆盖第五沟槽TR5的内表面和第六沟槽TR6的内表面。第二光阻挡图案61可以穿透光电转换层10、第一互连层20、以及第二互连层45的一部分。更具体地，第二光阻挡图案61可以与第二互连层45中的互连线231和232接触(例如直接接触)。第二光阻挡图案61可以包括金属材料，例如钨。
第二焊盘端子83可以提供在第五沟槽TR5中。第二焊盘端子83可以提供在第二光阻挡图案61上以填充第五沟槽TR5的剩余部分。第二焊盘端子83可以包括金属材料，例如铝。第二焊盘端子83可以用作图像传感器和外部装置之间的电连接路径。第二绝缘图案63可以填充第六沟槽TR6的剩余部分。第二绝缘图案63可以完全或部分地穿透光电转换层10和第一互连层20。第二覆盖图案65可以提供在第二绝缘图案63上。第二覆盖图案65可以包括与图5的覆盖图案155相同的材料。第二保护层73可以覆盖第二光阻挡图案61的一部分和第二覆盖图案65。
通过第二焊盘端子83施加的电流可以通过第二光阻挡图案61、第二互连层45中的互连线231和232以及第一光阻挡图案51流动到像素隔离图案150。从光电转换区110和110'以及虚设区111产生的电信号可以通过第一互连层20的互连线、第二互连层45中的互连线231和232、第二光阻挡图案61和第二焊盘端子83传输到外部。
在下文，将参照图6更详细地描述绝缘结构329。光阻挡图案315可以通过绝缘结构329与低折射率图案311间隔开(例如，隔开而不直接接触)。因此，低折射率图案311的底表面311b可以与绝缘结构329的顶表面接触(例如直接接触)。光阻挡图案315可以被掩埋在绝缘结构329中。由于光阻挡图案315被掩埋在绝缘结构329中，所以被光阻挡图案315吸收的光的量可以减少。
第一固定电荷层321的厚度可以是第一厚度T1。第二固定电荷层323的厚度可以是第二厚度T2。平坦化层325的厚度可以是第三厚度T3。第一厚度T1可以小于第二厚度T2和第三厚度T3中的每个。例如，第一厚度T1可以在从5nm至30nm的范围内。第二厚度T2和第三厚度T3可以基本上彼此相等。可选地，第二厚度T2和第三厚度T3可以彼此不同。例如，第二厚度T2可以在从40nm至120nm的范围内，第三厚度T3可以在从45nm至200nm的范围内。在一些示例实施方式中，第二厚度T2可以小于第三厚度T3。
绝缘结构329的厚度可以是第四厚度T4。第四厚度T4可以基本上等于第一至第三厚度T1、T2和T3的总和。光阻挡图案315的厚度可以是第五厚度T5。例如，第五厚度T5可以在从5nm至10nm的范围内。第五厚度T5与第四厚度T4的比率可以在从1/70至1/9的范围内。
光阻挡图案315的宽度可以是第三宽度W3。第三宽度W3可以基本上等于与像素隔离图案150的最小宽度对应的第二宽度W2。例如，第三宽度W3与第二宽度W2的比率可以在从0.85至1.15的范围内。由于第三宽度W3基本上等于第二宽度W2，所以可以有效地防止入射光被像素隔离图案150的多晶硅吸收。
图7A、图7B、图7C、图7D、图7E和图7F是沿着图4的线A-A'截取的截面图，以示出根据本发明构思的一些示例实施方式的制造图像传感器的方法。
参照图4和图7A，可以制备具有彼此相反的第一表面100a和第二表面100b的第一基板100。第一基板100可以包括具有第一导电类型(例如p型)的掺杂剂。对于一些示例，第一基板100可以是其中具有第一导电类型的外延层形成在具有第一导电类型的体硅基板上的基板。对于另一些示例，第一基板100可以是包括具有第一导电类型的阱的体基板。
第二沟槽TR2可以形成在第一基板100的第一表面100a处。第二沟槽TR2的形成可以包括在第一基板100的第一表面100a上形成掩模图案MK以及通过使用掩模图案MK作为蚀刻掩模对第一表面100a执行蚀刻工艺。
参照图4和图7B，可以从第一基板100的第一表面100a形成第一沟槽TR1。在形成第一沟槽TR1之前，可以在第一基板100的第一表面100a上形成初始器件隔离图案103p。初始器件隔离图案103p可以通过在第一基板100的第一表面100a上执行沉积工艺来形成。初始器件隔离图案103p可以完全填充第二沟槽TR2并可以覆盖掩模图案MK。初始器件隔离图案103p的顶表面可以形成在比第一基板100的第一表面100a高的水平处。可以在初始器件隔离图案103p上形成掩模(未示出)，并且初始器件隔离图案103p和第一基板100可以被各向异性地蚀刻以形成第一沟槽TR1。第一沟槽TR1的底表面TR1b可以位于比第一基板100的第二表面100b高的水平处。初始器件隔离图案103p可以包括例如硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物。
在形成第一沟槽TR1之后，可以形成第一初始隔离图案151p以共形地覆盖第一沟槽TR1的内表面。第一初始隔离图案151p可以覆盖第一沟槽TR1的内表面和初始器件隔离图案103p的顶表面。第一初始隔离图案151p可以通过在具有第一沟槽TR1的第一基板100上沉积绝缘材料来形成。第一初始隔离图案151p可以包括例如硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物。
可以在第一初始隔离图案151p上形成第二初始隔离图案153p。第二初始隔离图案153p可以通过在具有第一初始隔离图案151p的第一基板100上执行沉积工艺来形成。第二初始隔离图案153p可以覆盖在第一沟槽TR1的内表面上的第一初始隔离图案151p并可以覆盖初始器件隔离图案103p的顶表面。第二初始隔离图案153p可以包括例如多晶硅。
参照图4和图7C，可以执行第一蚀刻工艺以去除第二初始隔离图案153p的上部，因此可以形成第二隔离图案153。因此，第一初始隔离图案151p的一部分可以暴露于外部。可以执行第一蚀刻工艺直到第二隔离图案153位于比初始器件隔离图案103p的底表面低的水平处。
根据一些示例实施方式，在第一蚀刻工艺之后，可以对第二隔离图案153执行掺杂工艺。例如，掺杂工艺可以是束线离子注入工艺或等离子体掺杂工艺(PLAD)。在等离子体掺杂工艺中，源材料可以在气体状态下被供应到工艺室中。源材料可以被离子化以形成等离子体，然后，高电压的偏置可以被施加到其上装载有第一基板100的静电卡盘(未示出)，从而将离子化的源材料注入到第二隔离图案153中。等离子体掺杂工艺可以在相对非常深的位置实现均匀的掺杂并可以提高掺杂工艺速度。另外，束线离子注入工艺可能难以沿着垂直深度均匀地掺杂第二隔离图案153，因为第一沟槽TR1相对深且窄。因此，当通过束线离子注入工艺执行掺杂工艺时，第二隔离图案153的掺杂剂浓度可以取决于垂直深度而改变。在图像传感器中，当负电压被施加到第二隔离图案153时，可以减少图像传感器的暗电流。
可以形成初始覆盖图案155p以覆盖第一基板100的整个顶表面并填充第一沟槽TR1的上部。初始覆盖图案155p的形成可以包括在第一基板100的第一表面100a上执行沉积工艺。初始覆盖图案155p可以包括硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物。
参照图4和图7D，可以形成覆盖图案155、第一隔离图案151和器件隔离图案103。覆盖图案155、第一隔离图案151和器件隔离图案103的形成可以包括对第一基板100的第一表面100a执行平坦化工艺。在一些示例实施方式中，掩模图案MK可以在平坦化工艺之后去除，因此可以防止第一基板100的第一表面100a的损坏。
参照图4和图7E，可以在第一基板100中掺入掺杂剂以形成光电转换区110。光电转换区110可以具有不同于第一导电类型(例如p型)的第二导电类型(例如n型)。可以执行去除第一基板100的一部分的减薄工艺以减小第一基板100的垂直厚度。减薄工艺可以包括研磨或抛光以及各向异性或各向同性地蚀刻第一基板100的第二表面100b。为了减薄第一基板100，可以将第一基板100倒置。可以通过研磨或抛光工艺去除第一基板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第一基板100的剩余表面缺陷。
由于对第一基板100的第二表面100b执行减薄工艺，所以可以暴露第一隔离图案151的底表面和第二隔离图案153的底表面。第一隔离图案151的底表面和第二隔离图案153的底表面可以位于与第一基板100的第二表面100b基本上相同的水平处。
接着，可以在每个单位像素区PX的第一有源图案ACT1上形成传输晶体管TX，可以在第二有源图案ACT2上形成源极跟随器晶体管SX和选择晶体管AX，可以在第三有源图案ACT3上形成复位晶体管RX和双转换晶体管DCX。
更具体地，传输晶体管TX的形成可以包括通过用掺杂剂掺杂第一有源图案ACT1来形成浮置扩散区FD以及在第一有源图案ACT1上形成传输栅极TG。源极跟随器晶体管SX和选择晶体管AX的形成可以包括通过用掺杂剂掺杂第二有源图案ACT2来形成掺杂剂区以及在第二有源图案ACT2上形成源极跟随器栅极SF和选择栅极SEL。复位晶体管RX和双转换晶体管DCX的形成可以包括通过用掺杂剂掺杂第三有源图案ACT3来形成掺杂剂区以及在第三有源图案ACT3上形成复位栅极RG和双转换栅极DCG。
可以在第一基板100的第一表面100a上形成第一绝缘层221。第一绝缘层221可以形成为覆盖传输晶体管TX、源极跟随器晶体管SX、复位晶体管RX、双转换晶体管DCX和选择晶体管AX(它们形成在第一基板100的第一表面100a上)。可以在第一绝缘层221中形成接触CT。可以在第一绝缘层221上形成第二绝缘层222，可以在第二绝缘层222上形成第三绝缘层223。可以在第二绝缘层222中形成第一互连线212。可以在第三绝缘层223中形成第二互连线213。可以在第二绝缘层222中形成连接第一互连线212和第二互连线213的通路215。
参照图4和图7F，可以将第一基板100翻转，并且可以在第一基板100的第二表面100b上形成第一固定电荷层321。第一固定电荷层321可以覆盖第一基板100的第二表面100b。例如，第一固定电荷层321可以包括铝氧化物。
可以在第一固定电荷层321上形成光阻挡图案315。光阻挡图案315可以与像素隔离图案150垂直地重叠。换言之，光阻挡图案315可以具有网格结构。例如，光阻挡图案315可以包括钛氮化物(TiN)。光阻挡图案315可以通过第一固定电荷层321与像素隔离图案150间隔开(例如，隔开而不直接接触)。
再次参照图4至图6，可以在第一固定电荷层321上依次形成第二固定电荷层323和平坦化层325。第二固定电荷层323可以覆盖光阻挡图案315。第一固定电荷层321、第二固定电荷层323和平坦化层325可以构成绝缘结构329。光阻挡图案315可以被掩埋在绝缘结构329中。
可以在绝缘结构329上形成低折射率图案311。可以形成保护层316以覆盖低折射率图案311。可以在由低折射率图案311围绕的空间中形成滤色器303。可以在滤色器303上形成微透镜部分306。
图8A、图8B和图8C是沿着图4的线A-A'截取的截面图，以示出根据本发明构思的一些示例实施方式的图像传感器。在本实施方式中，为了说明的容易和方便的目的，对于与参照图4至图6提及的特征相同的特征的描述将被省略，并且将主要描述本实施方式与图4至图6的一些示例实施方式之间的差异。
参照图4和图8A，像素隔离图案150可以提供在第一沟槽TR1中。第一沟槽TR1可以从第一基板100的第二表面100b凹入。第一沟槽TR1的宽度可以从第一基板100的第二表面100b朝向第一基板100的第一表面100a逐渐变小。
像素隔离图案150可以包括沿着第一沟槽TR1的内表面共形地提供的固定电荷层157以及提供在固定电荷层157上的填充绝缘图案159。固定电荷层157可以具有负的固定电荷。固定电荷层157可以由金属氧化物或金属氟化物形成，该金属氧化物或金属氟化物包含从包括铪(Hf)、锆(Zr)、铝(Al)、钽(Ta)、钛(Ti)、钇(Y)和镧系元素的组中选择的至少一种金属。例如，固定电荷层157可以是铪氧化物层或铝氧化物层。在固定电荷层157周围可以发生空穴积累。因此，可以有效地减少暗电流和白点。填充绝缘图案159可以包括具有优良台阶覆盖特性的绝缘材料。例如，填充绝缘图案159可以包括硅氧化物层。固定电荷层157可以延伸到第一基板100的第二表面100b上。填充绝缘图案159也可以延伸到第一基板100的第二表面100b上。
掺杂区130可以设置在第一基板100的第一表面100a和像素隔离图案150之间。掺杂区130可以具有第一导电类型(例如p型)。掺杂区130可以围绕像素隔离图案150的底表面。
第一钝化层322和第二钝化层324可以依次提供在填充绝缘图案159上。第一钝化层322和第二钝化层324中的每个可以包括无机氧化物。例如，第一钝化层322和第二钝化层324中的每个可以包括硅氧化物。
光阻挡图案315可以设置在填充绝缘图案159上。光阻挡图案315可以具有网格结构。光阻挡图案315可以设置在填充绝缘图案159的顶表面上。第一钝化层322可以覆盖光阻挡图案315。低折射率图案311可以设置在第二钝化层324上。低折射率图案311可以具有与光阻挡图案315垂直地重叠的网格结构。
参照图4和图8B，像素隔离图案150可以与图8A的像素隔离图案150基本上相同，器件隔离图案103可以提供在第一基板100的第一表面100a和像素隔离图案150之间。器件隔离图案103和像素隔离图案150可以彼此垂直地间隔开(例如，隔开而不直接接触)。换言之，第一基板100的一部分可以在器件隔离图案103和像素隔离图案150之间延伸。
参照图4和图8C，像素隔离图案150可以与图8A的像素隔离图案150基本上相同，器件隔离图案103可以与像素隔离图案150接触(例如，直接接触)。器件隔离图案103可以设置在第一基板100的第一表面100a和像素隔离图案150之间。
图9是沿着图4的线A-A'截取的截面图，以示出根据本发明构思的一些示例实施方式的图像传感器。图10是图9的区域“N”的放大截面图。在本实施方式中，为了说明的容易和方便的目的，对于与参照图4至图6提及的特征相同的特征的描述将被省略，并且将主要描述本实施方式与图4至图6的一些示例实施方式之间的差异。
参照图4、图9和图10，光阻挡图案315可以设置在第二固定电荷层323的顶表面上。光阻挡图案315可以设置在第二固定电荷层323和平坦化层325之间。平坦化层325可以覆盖光阻挡图案315。尽管没有在附图中示出，但是在一些示例实施方式中，可以在第二固定电荷层323和平坦化层325之间另外地设置抗反射层(未示出)。在这种情况下，抗反射层可以覆盖光阻挡图案315。
图11是沿着图4的线A-A'截取的截面图，以示出根据本发明构思的一些示例实施方式的制造图像传感器的方法。
参照图4和图11，可以将参照图7E描述的所得结构翻转，然后可以在第一基板100的第二表面100b上依次形成第一固定电荷层321和第二固定电荷层323。
可以在第二固定电荷层323上形成光阻挡图案315。光阻挡图案315可以与像素隔离图案150垂直地重叠。换言之，光阻挡图案315可以具有网格结构。
再次参照图4和图10，可以在第二固定电荷层323上形成平坦化层325。平坦化层325可以覆盖光阻挡图案315。第一固定电荷层321、第二固定电荷层323和平坦化层325可以构成绝缘结构329。光阻挡图案315可以被掩埋在绝缘结构329中。第一固定电荷层321、第二固定电荷层323和平坦化层325可以包括不同的材料。
可以在绝缘结构329上形成低折射率图案311。可以形成保护层316以覆盖低折射率图案311。可以在由低折射率图案311围绕的空间中形成滤色器303。可以在滤色器303上形成微透镜部分306。
根据本发明构思，光阻挡图案可以被掩埋在绝缘结构中，因此可以与低折射率图案间隔开。因此，可以减少被光阻挡图案吸收的入射光的量。此外，光阻挡图案可以与像素隔离图案垂直地重叠并可以更靠近像素隔离图案。因此，可以减少被像素隔离图案的多晶硅吸收的入射光的量。因此，可以提高图像传感器的灵敏度，并且可以提高SNR特性。结果，可以改善图像传感器的光学特性。
尽管已经具体示出和描述了本发明构思的一些示例实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不背离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在其中进行在形式和细节上的变化。
本申请要求于2021年10月20日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2021-0140408号的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

Claims (20)

1.一种图像传感器，包括：
基板；
像素隔离图案，在所述基板中并在所述基板中限定多个单位像素区；
多个滤色器，在所述基板上并分别对应于所述多个单位像素区；
低折射率图案，在所述多个滤色器中的相邻的滤色器之间以使所述相邻的滤色器至少部分地隔开而不彼此直接接触；
绝缘结构，在所述基板和所述多个滤色器之间；以及
光阻挡图案，与所述像素隔离图案垂直地重叠，
其中所述光阻挡图案在所述绝缘结构内并与所述低折射率图案隔开而不直接接触。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述低折射率图案具有网格结构。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述光阻挡图案的宽度与所述像素隔离图案的最小宽度的比率在从0.85至1.15的范围内。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述绝缘结构包括：依次堆叠在所述基板上并包括不同材料的第一固定电荷层、第二固定电荷层和平坦化层。
5.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述光阻挡图案在所述第一固定电荷层上从而与所述像素隔离图案隔开而不直接接触。
6.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述第一固定电荷层的厚度在从5nm至30nm的范围内。
7.根据权利要求4所述的图像传感器，其中所述光阻挡图案在所述第二固定电荷层上。
8.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述低折射率图案的底表面与所述绝缘结构直接接触。
9.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述光阻挡图案的厚度在从5nm至10nm的范围内。
10.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述光阻挡图案的厚度与所述绝缘结构的厚度的比率在从1/70至1/9的范围内。
11.一种图像传感器，包括：
基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面；
像素隔离图案，穿透所述基板并在所述基板中限定多个单位像素区，每个所述单位像素区在所述基板中包括单独的光电转换区；
在所述基板的所述第一表面上的绝缘结构；
在所述绝缘结构上的多个滤色器；
在所述绝缘结构上的低折射率图案，所述低折射率图案使所述多个滤色器中的相邻的滤色器至少部分地彼此隔开；
与所述像素隔离图案垂直地重叠的光阻挡图案；以及
在所述基板的所述第二表面上的互连层，
其中所述低折射率图案的底表面与所述绝缘结构的顶表面直接接触，以及
其中所述光阻挡图案通过所述绝缘结构与所述低折射率图案隔开而不直接接触。
12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中所述光阻挡图案在所述绝缘结构内。
13.根据权利要求11所述的图像传感器，其中
所述绝缘结构包括依次堆叠在所述基板的所述第一表面上并包括不同材料的第一固定电荷层、第二固定电荷层和平坦化层，以及
所述光阻挡图案在所述第一固定电荷层和所述第二固定电荷层之间。
14.根据权利要求13所述的图像传感器，其中
所述第一固定电荷层包括铝氧化物、钽氧化物、钛氧化物和铪氧化物中的一种，以及
所述第二固定电荷层包括铝氧化物、钽氧化物、钛氧化物和铪氧化物中的另一种。
15.根据权利要求13所述的图像传感器，其中所述第一固定电荷层的厚度小于所述第二固定电荷层的厚度。
16.一种图像传感器，包括：
基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面，所述基板包括像素阵列区、光学黑区和焊盘区；
像素隔离图案，在所述基板中以在所述基板的所述像素阵列区中限定多个单位像素区，每个所述单位像素区具有单独的光电转换区，所述像素隔离图案包括第一隔离图案和第二隔离图案，所述第二隔离图案在所述第一隔离图案和所述基板之间；
器件隔离图案，与所述基板的所述第一表面相邻，所述像素隔离图案穿透所述器件隔离图案；
浮置扩散区，与所述基板的所述第一表面相邻，所述浮置扩散区与所述器件隔离图案的一侧相邻；
在所述基板的所述第一表面上的栅电极；
在所述栅电极和所述基板之间的栅极电介质层；
在所述栅电极的侧表面上的栅极间隔物；
在所述基板的所述第一表面上的互连层；
在所述基板的所述第二表面上的多个滤色器；
低折射率图案，在所述多个滤色器中的相邻的滤色器之间以使所述相邻的滤色器至少部分地隔开而不彼此直接接触；
在所述基板和所述多个滤色器之间的绝缘结构，所述绝缘结构包括依次堆叠在所述基板的所述第二表面上并包括不同材料的第一固定电荷层、第二固定电荷层和平坦化层；
与所述像素隔离图案垂直地重叠的光阻挡图案；
覆盖所述低折射率图案和所述绝缘结构的保护层；以及
在所述滤色器上的微透镜部分，
其中所述光阻挡图案在所述绝缘结构内并与所述低折射率图案隔开而不直接接触。
17.根据权利要求16所述的图像传感器，其中所述光阻挡图案在所述第一固定电荷层的顶表面上。
18.根据权利要求16所述的图像传感器，其中所述光阻挡图案在所述第二固定电荷层的顶表面上。
19.根据权利要求16所述的图像传感器，其中所述低折射率图案的底表面与所述绝缘结构直接接触。
20.根据权利要求16所述的图像传感器，其中所述光阻挡图案包括钛、钽、钨和钛氮化物中的至少一种。
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