CN116646362A - 图像传感器 - Google Patents

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CN116646362A CN202310154302.3A CN202310154302A CN116646362A CN 116646362 A CN116646362 A CN 116646362A CN 202310154302 A CN202310154302 A CN 202310154302A CN 116646362 A CN116646362 A CN 116646362A
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conversion region
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白承起
李景镐
郑泰燮
郑胜基
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Abstract

一种图像传感器包括：基板，包括像素区，基板在第一方向和与第一方向交叉的第二方向上延伸；第一光电转换区和第二光电转换区，设置在像素区中并在第一方向上彼此相邻；深器件隔离图案，在与第一方向和第二方向垂直的第三方向上穿透基板，并围绕像素区，深器件隔离图案包括在第一光电转换区和第二光电转换区之间在第二方向上延伸的第一延伸部，第一延伸部在第二方向上彼此间隔开；多个第一传输栅电极，与第一光电转换区垂直地重叠；以及多个第二传输栅电极，与第二光电转换区垂直地重叠。第一光电转换区在所述多个第一传输栅电极下方在第二方向上延伸。

Description

图像传感器
技术领域
本公开涉及一种图像传感器，更具体地，涉及一种CMOS图像传感器。
背景技术
图像传感器是用于将光学图像转换为电信号的半导体器件。随着计算机产业和通信产业的发展，在各种领域(诸如数码相机、便携式摄像机、个人通信系统(PCS)、游戏主机、安防摄像头和医疗微型摄像头)中对高性能图像传感器的需求已经日益增长。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像素。每个像素可以包括光电二极管(PD)。光电二极管可以将入射光转换为电信号。所述多个像素可以由设置在其间的深器件隔离图案限定。
发明内容
本发明构思的实施方式可以提供能够改善单位像素的电荷传输特性的图像传感器。
本发明构思的实施方式还可以提供能够增大单位像素的电荷储存容量(或全阱容量)的图像传感器。
在一方面中，一种图像传感器可以包括：基板，包括像素区，基板在第一方向和与第一方向交叉的第二方向上延伸；第一光电转换区和第二光电转换区，设置在基板的像素区中并在第一方向上彼此相邻；深器件隔离图案，在与第一方向和第二方向垂直的第三方向上穿透基板，并围绕像素区，深器件隔离图案包括在第一光电转换区和第二光电转换区之间在第二方向上延伸的第一延伸部，第一延伸部在第二方向上彼此间隔开；多个第一传输栅电极，设置在基板的像素区上并在第三方向上与第一光电转换区垂直地重叠；以及多个第二传输栅电极，设置在基板的像素区上并在第三方向上与第二光电转换区垂直地重叠。第一光电转换区可以在所述多个第一传输栅电极下方在第二方向上延伸。
在一方面中，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，基板包括像素区，基板在第一方向和与第一方向交叉的第二方向上延伸；深器件隔离图案，在垂直于第一方向和第二方向的第三方向上穿透基板，深器件隔离图案沿着第一方向和第二方向围绕像素区；第一光电转换区和第二光电转换区，设置在基板的像素区中并在第一方向上彼此相邻，深器件隔离图案包括在第一光电转换区和第二光电转换区之间在第二方向上延伸的第一延伸部，第一延伸部在第二方向上彼此间隔开；多个第一传输栅电极，设置在基板的像素区上并且在第一光电转换区上；以及多个第二传输栅电极，设置在基板的像素区上并且在第二光电转换区上。第一光电转换区可以在第二方向上从第一延伸部中的一个的一侧延伸到第一延伸部中的另一个的一侧。第二光电转换区可以在第二方向上从第一延伸部中的所述一个的另一侧延伸到第一延伸部中的所述另一个的另一侧。
附图说明
图1是示意性地示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的框图。
图2是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的单位像素的电路图。
图3是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图4是其中省略图3的一些部件的平面图。
图5A和图5B是分别沿着图3的线A-A'和B-B'截取的剖视图。
图6是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图7是其中省略图6的一些部件的平面图。
图8A、图8B、图8C和图8D是分别沿着图6的线A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的剖视图。
图9是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图10是其中省略图9的一些部件的平面图。
图11是沿着图9的线C-C'截取的剖视图。
图12和图13是与图9的线C-C'对应以示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的剖视图。
图14是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图15是其中省略图14的一些部件的平面图。
图16是沿着图14的线C-C'截取的剖视图。
图17和图18是与图14的线C-C'对应以示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的剖视图。
图19A、图20A和图21A是与图3的线A-A'对应以示出根据本发明构思的一些实施方式的制造图像传感器的方法的剖视图。
图19B、图20B和图21B是与图3的线B-B'对应以示出根据本发明构思的一些实施方式的制造图像传感器的方法的剖视图。
图22是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图。
图23是沿着图22的线I-I'截取的剖视图。
具体实施方式
现在将参照附图更全面地描述本发明构思的示例实施方式。
图1是示意性地示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的框图。
参照图1，图像传感器可以包括有源像素传感器阵列1、行解码器2、行驱动器3、列解码器4、时序发生器5、相关双采样器(CDS)6、模数转换器(ADC)7和输入/输出(I/O)缓冲器8。
有源像素传感器阵列1可以包括二维排列的多个像素并可以将光学信号转换为电信号。像素或单位像素是指图像传感器的传感器元件，并可以指图像传感器的最小的可寻址感光元件。有源像素传感器阵列1可以由从行驱动器3提供的多个驱动信号(例如，像素选择信号、复位信号和电荷传输信号)驱动。此外，由有源像素传感器阵列1转换的电信号可以被提供给相关双采样器6。
行驱动器3可以响应于行解码器2中解码的信号向有源像素传感器阵列1提供用于驱动所述多个像素的所述多个驱动信号。当像素以矩阵形式排列时，驱动信号可以以矩阵形式的行为单位来提供。
时序发生器5可以向行解码器2和列解码器4提供时序信号和控制信号。
相关双采样器(CDS)6可以接收从有源像素传感器阵列1产生的电信号，并可以保持接收到的电信号并对其进行采样。相关双采样器6可以对电信号的特定噪声电平和信号电平进行双采样，并可以输出与噪声电平和信号电平之间的差异相对应的差异电平。
模数转换器(ADC)7可以将与从相关双采样器6输出的差异电平对应的模拟信号转换为数字信号，并可以输出该数字信号。
I/O缓冲器8可以锁存该数字信号，并可以响应于列解码器4中解码的信号将锁存的信号依次输出到图像信号处理单元(未示出)。
图2是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的单位像素的电路图。
参照图1和图2，有源像素传感器阵列1可以包括多个像素PX，像素PX可以以矩阵形式排列。每个像素PX可以包括第一光电转换元件PD1、第二光电转换元件PD2、第一传输晶体管TX1、第二传输晶体管TX2以及逻辑晶体管RX、SX和DX。逻辑晶体管RX、SX和DX可以包括复位晶体管RX、选择晶体管SX和驱动晶体管DX。第一传输晶体管TX1、第二传输晶体管TX2、复位晶体管RX和选择晶体管SX可以分别包括第一传输栅极TG1、第二传输栅极TG2、复位栅极RG和选择栅极SG。每个像素PX还可以包括浮置扩散区FD。
第一光电转换元件PD1和第二光电转换元件PD2可以产生和累积与从外部入射的光的量成比例的光电荷(或电荷)。第一光电转换元件PD1和第二光电转换元件PD2可以是光电二极管，每个光电二极管包括P型掺杂剂区域和N型掺杂剂区域。第一传输晶体管TX1可以将从第一光电转换元件PD1产生的电荷传输到浮置扩散区FD中，第二传输晶体管TX2可以将从第二光电转换元件PD2产生的电荷传输到浮置扩散区FD中。
浮置扩散区FD可以接收从第一光电转换元件PD1和第二光电转换元件PD2产生的电荷，并可以累积地储存所接收的电荷。驱动晶体管DX可以根据在浮置扩散区FD中累积的电荷量来控制。
复位晶体管RX可以周期性地复位在浮置扩散区FD中累积的电荷。复位晶体管RX的漏电极可以连接到浮置扩散区FD，复位晶体管RX的源电极可以连接到电源电压VDD。当复位晶体管RX导通时，连接到复位晶体管RX的源电极的电源电压VDD可以施加到浮置扩散区FD。因此，当复位晶体管RX导通时，在浮置扩散区FD中累积的电荷可以被释放以复位浮置扩散区FD。将理解，当一元件被称为“连接”或“联接”到另一元件或者“在”另一元件“上”时，它可以直接连接或联接到所述另一元件或者直接在所述另一元件上，或者可以存在居间的元件。相比之下，当一元件被称为“直接连接”或“直接联接”到另一元件或者被称为“接触”另一元件或“与”另一元件“接触”时，在接触的位置不存在居间的元件。
驱动晶体管DX可以用作源极跟随器缓冲放大器。驱动晶体管DX可以放大浮置扩散区FD中的电位变化并可以将放大的电位变化输出到输出线Vout。
选择晶体管SX可以以行为单位选择要读取的像素PX。当选择晶体管SX导通时，由驱动晶体管DX产生的输出电压可以传输到输出线Vout。
包括两个光电转换元件PD1和PD2以及五个晶体管TX1、TX2、RX、DX和SX的像素PX作为示例在图2中示出，但是本发明构思的实施方式不限于此。在某些实施方式中，复位晶体管RX、驱动晶体管DX和/或选择晶体管SX可以由相邻的像素PX共用。因此，可以提高图像传感器的集成密度。
图3是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图，图4是其中省略图3的一些部件的平面图。图5A和图5B是分别沿着图3的线A-A'和B-B'截取的剖视图。
参照图3、图4、图5A和图5B，图像传感器可以包括光电转换层10、互连层20和透光层30。透光层30也可以被称为光学转换层或光学处理层。光电转换层10可以设置在互连层20和透光层30之间。
光电转换层10可以包括基板100，基板100可以包括多个像素区PXR。基板100可以是半导体基板(例如，硅基板、锗基板、硅锗基板、II-VI族化合物半导体基板或III-V族化合物半导体基板)或绝缘体上硅(SOI)基板。基板100可以具有彼此相反的第一表面100a和第二表面100b。所述多个像素区PXR可以在平行于基板100的第一表面100a的第一方向D1和第二方向D2上二维排列。第一方向D1和第二方向D2可以彼此交叉。
光电转换层10还可以包括穿透基板100并设置在所述多个像素区PXR之间的深器件隔离图案150。深器件隔离图案150可以在垂直于基板100的第一表面100a的第三方向D3上穿透基板100。深器件隔离图案150可以从基板100的第一表面100a朝向基板100的第二表面100b延伸。基板100的第一表面100a可以暴露深器件隔离图案150的顶表面150U，基板100的第二表面100b可以暴露深器件隔离图案150的底表面150L。深器件隔离图案150的顶表面150U可以与基板100的第一表面100a基本上共面，深器件隔离图案150的底表面150L可以与基板100的第二表面100b基本上共面。深器件隔离图案150可以防止在彼此相邻的像素区PXR之间的串扰。如这里使用的诸如“相同”、“相等”、“平面”或“共面”的术语涵盖相同或近似相同(其包括可能例如由于制造工艺而发生的偏差)。术语“基本上”可以在这里用于强调这种含义，除非上下文或其它陈述另外地指示。
当在平面图中观看时，深器件隔离图案150可以围绕所述多个像素区PXR中的每个。深器件隔离图案150可以在第一方向D1和第二方向D2上延伸以围绕每个像素区PXR。深器件隔离图案150可以包括沿着第二方向D2延伸到每个像素区PXR中的第一延伸部150P1。在每个像素区PXR中，第一延伸部150P1可以在第二方向D2上彼此间隔开。每个第一延伸部150P1在第二方向D2上的长度L1可以大于第一延伸部150P1之间在第二方向D2上的距离DS1。例如，第一延伸部150P1可以在每个像素区PXR中在第二方向D2上彼此间隔开距离DS1。
深器件隔离图案150可以包括穿透基板100的至少一部分的半导体图案152和154、在半导体图案152和154上的填充绝缘图案158以及设置在半导体图案152和154与基板100之间的侧绝缘图案156。侧绝缘图案156可以从半导体图案152和154的侧表面延伸到填充绝缘图案158的侧表面上。半导体图案152和154可以包括穿透基板100的至少一部分的第一半导体图案152以及在第一半导体图案152和侧绝缘图案156之间的第二半导体图案154。第一半导体图案152可以覆盖第二半导体图案154的顶表面，并可以与侧绝缘图案156接触。填充绝缘图案158可以设置在第一半导体图案152上。第一半导体图案152可以在填充绝缘图案158和第二半导体图案154之间延伸，并可以与侧绝缘图案156接触。
第一半导体图案152和第二半导体图案154中的每个可以包括掺有掺杂剂的半导体材料。掺杂剂可以具有P型或N型。例如，第一半导体图案152和第二半导体图案154中的每个可以包括掺有硼的多晶硅。例如，侧绝缘图案156和填充绝缘图案158中的每个可以包括硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物，或者可以由硅氧化物、硅氮化物和/或硅氮氧化物形成。
第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以设置在每个像素区PXR中，并可以在每个像素区PXR中在第一方向D1上彼此相邻。深器件隔离图案150的第一延伸部150P1可以设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间。第一延伸部150P1可以在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间在第二方向D2上延伸，并可以在第二方向D2上彼此间隔开。第一光电转换区110a可以在第一延伸部150P1的一侧在第二方向D2上延伸，第二光电转换区110b可以在第一延伸部150P1的另一侧在第二方向D2上延伸。例如，第一光电转换区110a可以在第二方向D2上从第一延伸部150P1中的一个的一侧连续地延伸到第一延伸部150P1中的另一个的一侧，第二光电转换区110b可以在第二方向D2上从第一延伸部150P1中的所述一个的另一侧连续地延伸到第一延伸部150P1中的所述另一个的另一侧。
基板100可以具有第一导电类型，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以是掺有具有不同于第一导电类型的第二导电类型的掺杂剂的区域。例如，第一导电类型和第二导电类型可以分别是P型和N型。在这种情况下，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。第一光电转换区110a和第二光电转换区110b中的每个可以与基板100形成PN结以构成光电二极管。例如，第一光电转换区110a可以与基板100形成PN结以构成第一光电二极管(图2的PD1)，第二光电转换区110b可以与基板100形成PN结以构成第二光电二极管(图2的PD2)。每个像素区PXR可以对应于包括第一光电二极管(图2的PD1)和第二光电二极管(图2的PD2)的单位像素(图2的PX)。在一些实施方式中，深器件隔离图案150的半导体图案152和154可以包括掺有具有第一导电类型的掺杂剂(例如，P型掺杂剂)的半导体材料。
浅器件隔离图案105可以与基板100的第一表面100a相邻地设置。所述多个像素区PXR中的每个可以包括由浅器件隔离图案105限定的有源图案ACT。例如，浅器件隔离图案105可以包括硅氧化物层、硅氮化物层和硅氮氧化物层中的至少一个，或者可以由硅氧化物层、硅氮化物层和硅氮氧化物层中的至少一个形成。有源图案ACT可以在每个像素区PXR中彼此间隔开，并且浅器件隔离图案105可以设置在有源图案ACT之间。深器件隔离图案150可以穿透浅器件隔离图案105并可以延伸到基板100中。深器件隔离图案150的每个第一延伸部150P1可以穿透浅器件隔离图案105并可以延伸到每个像素区PXR中。第一组有源图案ACT可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠，第二组有源图案ACT可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。每个第一延伸部150P1可以在有源图案ACT中的对应有源图案ACT之间延伸。
深器件隔离图案150的填充绝缘图案158可以设置在浅器件隔离图案105中。填充绝缘图案158可以穿透浅器件隔离图案105并可以与半导体图案152和154接触。例如，填充绝缘图案158可以穿透浅器件隔离图案105并可以接触第一半导体图案152。深器件隔离图案150的侧绝缘图案156可以在浅器件隔离图案105和填充绝缘图案158之间延伸。
多个第一传输栅电极TG1、第一浮置扩散区FD1、多个第二传输栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以设置在每个像素区PXR上，并可以与基板100的第一表面100a相邻地设置。第一传输栅电极TG1和第一浮置扩散区FD1可以设置在有源图案ACT中的对应有源图案ACT上，并可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠。第一光电转换区110a可以在第一传输栅电极TG1和第一浮置扩散区FD1下方在第二方向D2上连续地延伸。第二传输栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以设置在有源图案ACT中的对应有源图案ACT上，并可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。第二光电转换区110b可以在第二传输栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2下方在第二方向D2上连续地延伸。为了易于描述，这里可以使用空间关系术语诸如“在……下方”、“在……之下”、“下”、“在……之上”、“上”等来描述例如位置关系(诸如附图中示出的)。将理解，除了附图中绘出的取向之外，空间关系术语还涵盖器件的不同取向。
第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2可以在第一方向D1上彼此间隔开，深器件隔离图案150的第一延伸部150P1中的一个插置在它们之间。第一传输栅电极TG1可以与第一浮置扩散区FD1相邻地设置，第二传输栅电极TG2可以与第二浮置扩散区FD2相邻地设置。在一些实施方式中，第二传输栅电极TG2可以在第一方向D1上与第一传输栅电极TG1间隔开，第一延伸部150P1中的所述一个插置在它们之间。
每个第一传输栅电极TG1的下部可以(例如，在第三方向D3上)朝向第一光电转换区110a延伸到基板100中，每个第一传输栅电极TG1的上部可以突出得高于对应有源图案ACT的顶表面(即基板100的第一表面100a)。每个第二传输栅电极TG2的下部可以(例如，在第三方向D3上)朝向第二光电转换区110b延伸到基板100中，每个第二传输栅电极TG2的上部可以突出得高于对应有源图案ACT的顶表面(即基板100的第一表面100a)。第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2可以是掺有具有不同于基板100的第一导电类型的第二导电类型的掺杂剂(例如，N型掺杂剂)的区域。
第一传输栅电极TG1和第一浮置扩散区FD1可以构成图2的第一传输晶体管TX1。第二传输栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以构成图2的第二传输晶体管TX2。
第一栅极电介质图案GI1可以设置在每个第一传输栅电极TG1和基板100(即对应有源图案ACT)之间，第二栅极电介质图案GI2可以设置在每个第二传输栅电极TG2和基板100(即对应有源图案ACT)之间。
多个栅电极GE和源极/漏极区SD可以设置在每个像素区PXR上并可以与基板100的第一表面100a相邻地设置。栅电极GE和源极/漏极区SD可以设置在有源图案ACT中的对应有源图案ACT上，并可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a或第二光电转换区110b垂直地重叠。例如，源极/漏极区SD可以是掺有具有不同于基板100的第一导电类型的第二导电类型的掺杂剂(例如，N型掺杂剂)的区域。栅电极GE和源极/漏极区SD可以构成图2的驱动晶体管DX、选择晶体管SX和复位晶体管RX。栅极电介质图案GI可以设置在每个栅电极GE和基板100(即对应有源图案ACT)之间。
互连层20可以设置在基板100的第一表面100a上。互连层20可以包括依次堆叠在基板100的第一表面100a上的第一层间绝缘层210和第二层间绝缘层240。第一层间绝缘层210可以设置在基板100的第一表面100a上以覆盖第一传输栅电极TG1和第二传输栅电极TG2以及栅电极GE。互连层20还可以包括接触插塞220和连接到接触插塞220的导电线230，接触插塞220分别连接到第一传输栅电极TG1和第二传输栅电极TG2、栅电极GE、第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2以及源极/漏极区SD。接触插塞220可以穿透第一层间绝缘层210从而分别连接到第一传输栅电极TG1和第二传输栅电极TG2、栅电极GE、第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2以及源极/漏极区SD。导电线230可以设置在第二层间绝缘层240中。接触插塞220中的至少一些可以延伸到第二层间绝缘层240中从而连接到导电线230。第一层间绝缘层210和第二层间绝缘层240可以包括绝缘材料，接触插塞220和导电线230可以包括导电材料。
透光层30可以设置在基板100的第二表面100b上。透光层30可以包括设置在基板100的第二表面100b上的滤色器阵列320和微透镜阵列330。滤色器阵列320可以设置在基板100的第二表面100b和微透镜阵列330之间。透光层30可以聚集并过滤从外部入射的光并可以将光提供给光电转换层10。
滤色器阵列320可以包括分别设置在所述多个像素区PXR上的多个滤色器。每个滤色器可以设置在每个像素区PXR上并可以(例如，在第三方向D3上)与每个像素区PXR的第一光电转换区110a和第二光电转换区110b垂直地重叠。微透镜阵列330可以包括分别设置在所述多个滤色器上的多个微透镜。每个微透镜可以设置在每个像素区PXR上并可以(例如，在第三方向D3上)与每个像素区PXR的第一光电转换区110a和第二光电转换区110b垂直地重叠。
抗反射层310可以设置在基板100的第二表面100b和滤色器阵列320之间。抗反射层310可以防止入射到基板100的第二表面100b的光的反射以允许光顺利到达第一光电转换区110a和第二光电转换区110b。第一绝缘层312可以设置在抗反射层310和滤色器阵列320之间，第二绝缘层322可以设置在滤色器阵列320和微透镜阵列330之间。
根据本发明构思的实施方式，每个像素区PXR可以包括在第一方向D1上彼此相邻的第一光电转换区110a和第二光电转换区110b，深器件隔离图案150可以包括设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间的第一延伸部150P1。在这种情况下，每个像素区PXR可以包括由第一光电转换区110a和第二光电转换区110b形成的两个光电二极管，因此每个像素区PXR的电荷储存容量(或全阱容量)可以增加。此外，所述多个第一传输栅电极TG1可以设置在第一光电转换区110a上以将第一光电转换区110a电连接到第一浮置扩散区FD1，所述多个第二传输栅电极TG2可以设置在第二光电转换区110b上以将第二光电转换区110b电连接到第二浮置扩散区FD2。由于至少两个第一传输栅电极TG1设置在第一光电转换区110a上并且至少两个第二传输栅电极TG2设置在第二光电转换区110b上，所以可以改善每个像素区PXR的电荷传输特性。
结果，可以提供能够改善单位像素的电荷传输特性和电荷储存容量(或全阱容量)的图像传感器。
图6是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图，图7是其中省略图6的一些部件的平面图。图8A、图8B、图8C和图8D是分别沿着图6的线A-A'、B-B'、C-C'和D-D'截取的剖视图。在下文，为了易于和便于说明，将主要描述本实施方式与图3、图4、图5A和图5B的以上实施方式之间的差异。
参照图6、图7和图8A至图8D，深器件隔离图案150还可以包括在第一方向D1上延伸到每个像素区PXR中的第二延伸部150P2。在每个像素区PXR中，第二延伸部150P2可以在第一方向D1上彼此间隔开。每个第二延伸部150P2在第一方向D1的长度L2可以等于或小于每个第一延伸部150P1在第二方向D2的长度L1。
第二延伸部150P2中的一个可以在第一方向D1上延伸到第一光电转换区110a中，第二延伸部150P2中的另一个可以在与第一方向D1相反的方向上延伸到第二光电转换区110b中。第二延伸部150P2中的所述一个可以设置在第一光电转换区110a的第一部分110a1和第二部分110a2之间，第二延伸部150P2中的所述另一个可以设置在第二光电转换区110b的第三部分110b1和第四部分110b2之间。第一光电转换区110a可以在第二延伸部150P2之间在第二方向D2上连续地延伸。例如，第一光电转换区110a的第一部分110a1和第二部分110a2可以在第二延伸部150P2之间彼此连续地连接。第二光电转换区110b可以在第二延伸部150P2之间在第二方向D2上连续地延伸。例如，第二光电转换区110b的第三部分110b1和第四部分110b2可以在第二延伸部150P2之间彼此连续地连接。
有源图案ACT可以在每个像素区PXR中彼此间隔开，浅器件隔离图案105可以设置在有源图案ACT之间。深器件隔离图案150可以穿透浅器件隔离图案105并可以延伸到基板100中。深器件隔离图案150的每个第一延伸部150P1可以穿透浅器件隔离图案105并可以延伸到每个像素区PXR中，深器件隔离图案150的每个第二延伸部150P2可以穿透浅器件隔离图案105并可以延伸到每个像素区PXR中。有源图案ACT中的至少一个可以设置在第一延伸部150P1之间并且在第二延伸部150P2之间。其它有源图案ACT可以(例如，在第三方向D3上)分别与第一光电转换区110a的第一部分110a1和第二部分110a2以及第二光电转换区110b的第三部分110b1和第四部分110b2垂直地重叠。
多个第一传输栅电极TG1、浮置扩散区FD和多个第二传输栅电极TG2可以设置在每个像素区PXR上并可以与基板100的第一表面100a相邻地设置。浮置扩散区FD可以在第一延伸部150P1之间和在第二延伸部150P2之间设置在对应有源图案ACT中。第一传输栅电极TG1和第二传输栅电极TG2可以与浮置扩散区FD相邻地设置并可以设置在对应有源图案ACT上。
第一传输栅电极TG1可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠。第一传输栅电极TG1中的一个可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a的第一部分110a1垂直地重叠，并可以将第一光电转换区110a的第一部分110a1电连接到浮置扩散区FD。第一传输栅电极TG1中的另一个可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a的第二部分110a2垂直地重叠，并可以将第一光电转换区110a的第二部分110a2电连接到浮置扩散区FD。第一传输栅电极TG1和浮置扩散区FD可以构成图2的第一传输晶体管TX1。第一光电转换区110a的第一部分110a1和第二部分110a2可以在第一传输栅电极TG1下方在第二方向D2上彼此连续地连接。例如，第一光电转换区110a可以在第一传输栅电极TG1下方在第二方向D2上连续地延伸。
第二传输栅电极TG2可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。第二传输栅电极TG2中的一个可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b的第三部分110b1垂直地重叠，并可以将第二光电转换区110b的第三部分110b1电连接到浮置扩散区FD。第二传输栅电极TG2中的另一个可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b的第四部分110b2垂直地重叠，并可以将第二光电转换区110b的第四部分110b2电连接到浮置扩散区FD。第二传输栅电极TG2和浮置扩散区FD可以构成图2的第二传输晶体管TX2。第二光电转换区110b的第三部分110b1和第四部分110b2可以在第二传输栅电极TG2下方在第二方向D2上彼此连续地连接。例如，第二光电转换区110b可以在第二传输栅电极TG2下方在第二方向D2上连续地延伸。
除了以上差异之外，根据本实施方式的图像传感器的其它部件和/或特征可以与参照图3、图4、图5A和图5B描述的图像传感器的对应部件和/或特征基本上相同。
根据本实施方式，每个像素区PXR可以包括在第一方向D1上彼此相邻的第一光电转换区110a和第二光电转换区110b，深器件隔离图案150可以包括设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间的第一延伸部150P1以及分别延伸到第一光电转换区110a和第二光电转换区110b中的第二延伸部150P2。在这种情况下，每个像素区PXR可以包括由第一光电转换区110a的第一部分110a1和第二部分110a2以及第二光电转换区110b的第三部分110b1和第四部分110b2形成的四个光电二极管，因此每个像素区PXR的电荷储存容量(或全阱容量)可以增加。此外，所述多个第一传输栅电极TG1可以设置在第一光电转换区110a上以将第一光电转换区110a电连接到浮置扩散区FD，所述多个第二传输栅电极TG2可以设置在第二光电转换区110b上以将第二光电转换区110b电连接到浮置扩散区FD。由于至少两个第一传输栅电极TG1设置在第一光电转换区110a上并且至少两个第二传输栅电极TG2设置在第二光电转换区110b上，所以可以改善每个像素区PXR的电荷传输特性。
图9是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图，图10是其中省略图9的一些部件的平面图。图11是沿着图9的线C-C'截取的剖视图。沿着图9的线A-A'、B-B'和D-D'截取的剖视图分别与图8A、图8B和图8D基本上相同。在下文，为了易于和便于说明，将主要描述本实施方式与图6、图7和图8A至图8D的以上实施方式之间的差异。
参照图9、图10和图11，第一传输栅电极TG1可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠。每个第一传输栅电极TG1可以将第一光电转换区110a电连接到浮置扩散区FD。在一些实施方式中，三个第一传输栅电极TG1可以设置在第一光电转换区110a上并可以将第一光电转换区110a电连接到浮置扩散区FD。第一传输栅电极TG1和浮置扩散区FD可以构成图2的第一传输晶体管TX1。第一光电转换区110a可以在第一传输栅电极TG1下方在第二方向D2上连续地延伸。
第二传输栅电极TG2可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。每个第二传输栅电极TG2可以将第二光电转换区110b电连接到浮置扩散区FD。在一些实施方式中，三个第二传输栅电极TG2可以设置在第二光电转换区110b上并可以将第二光电转换区110b电连接到浮置扩散区FD。第二传输栅电极TG2和浮置扩散区FD可以构成图2的第二传输晶体管TX2。第二光电转换区110b可以在第二传输栅电极TG2下方在第二方向D2上连续地延伸。
除了以上差异之外，根据本实施方式的图像传感器的其它部件和/或特征可以与参照图6、图7和图8A至图8D描述的图像传感器的对应部件和/或特征基本上相同。
图12和图13是与图9的线C-C'对应的剖视图以示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器。
参照图9、图12和图13，每个第一传输栅电极TG1的下部可以朝向第一光电转换区110a延伸到基板100中，每个第一传输栅电极TG1的上部可以突出得高于对应有源图案ACT的顶表面(即基板100的第一表面100a)。在一些实施方式中，第一传输栅电极TG1中的相邻的第一传输栅电极TG1的上部可以彼此连接。例如，如图12所示，第一传输栅电极TG1中的一个的上部可以与其它第一传输栅电极TG1的上部间隔开，并且所述其它第一传输栅电极TG1的上部可以彼此连接。在某些实施方式中，如图13所示，所有的第一传输栅电极TG1的上部可以彼此连接。
每个第二传输栅电极TG2的下部可以朝向第二光电转换区110b延伸到基板100中，每个第二传输栅电极TG2的上部可以突出得高于对应有源图案ACT的顶表面(即基板100的第一表面100a)。在一些实施方式中，第二传输栅电极TG2中的相邻的第二传输栅电极TG2的上部可以彼此连接。例如，类似于图12，第二传输栅电极TG2中的一个的上部可以与其它第二传输栅电极TG2的上部间隔开，并且所述其它第二传输栅电极TG2的上部可以彼此连接。在某些实施方式中，类似于图13，所有的第二传输栅电极TG2的上部可以彼此连接。
图14是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图，图15是其中省略图14的一些部件的平面图。图16是沿着图14的线C-C'截取的剖视图。沿着图14的线A-A'、B-B'和D-D'截取的剖视图分别与图8A、图8B和图8D基本上相同。在下文，为了易于和便于说明，将主要描述本实施方式与图6、图7和图8A至图8D的以上实施方式之间的差异。
参照图14、图15和图16，第一传输栅电极TG1可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠。每个第一传输栅电极TG1可以将第一光电转换区110a电连接到浮置扩散区FD。在一些实施方式中，四个第一传输栅电极TG1可以设置在第一光电转换区110a上并可以将第一光电转换区110a电连接到浮置扩散区FD。第一传输栅电极TG1和浮置扩散区FD可以构成图2的第一传输晶体管TX1。第一光电转换区110a可以在第一传输栅电极TG1下方在第二方向D2上连续地延伸。
第二传输栅电极TG2可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。每个第二传输栅电极TG2可以将第二光电转换区110b电连接到浮置扩散区FD。在一些实施方式中，四个第二传输栅电极TG2可以设置在第二光电转换区110b上并可以将第二光电转换区110b电连接到浮置扩散区FD。第二传输栅电极TG2和浮置扩散区FD可以构成图2的第二传输晶体管TX2。第二光电转换区110b可以在第二传输栅电极TG2下方在第二方向D2上连续地延伸。
除了以上差异之外，根据本实施方式的图像传感器的其它部件和/或特征可以与参照图6、图7和图8A至图8D描述的图像传感器的对应部件和/或特征基本上相同。
图17和图18是与图14的线C-C'对应的剖视图以示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器。
参照图14、图17和图18，每个第一传输栅电极TG1的下部可以朝向第一光电转换区110a延伸到基板100中，每个第一传输栅电极TG1的上部可以突出得高于对应有源图案ACT的顶表面(即基板100的第一表面100a)。在一些实施方式中，第一传输栅电极TG1中的相邻的第一传输栅电极TG1的上部可以彼此连接。例如，如图17所示，第一传输栅电极TG1中的一对第一传输栅电极TG1的上部可以彼此连接，并且第一传输栅电极TG1中的另一对第一传输栅电极TG1的上部可以彼此连接。所述一对第一传输栅电极TG1的上部可以与所述另一对第一传输栅电极TG1的上部间隔开。在某些实施方式中，如图18所示，所有的第一传输栅电极TG1的上部可以彼此连接。
每个第二传输栅电极TG2的下部可以朝向第二光电转换区110b延伸到基板100中，每个第二传输栅电极TG2的上部可以突出得高于对应有源图案ACT的顶表面(即基板100的第一表面100a)。在一些实施方式中，第二传输栅电极TG2中的相邻的第二传输栅电极TG2的上部可以彼此连接。例如，类似于图17，第二传输栅电极TG2中的一对第二传输栅电极TG2的上部可以彼此连接，第二传输栅电极TG2中的另一对第二传输栅电极TG2的上部可以彼此连接。所述一对第二传输栅电极TG2的上部可以与所述另一对第二传输栅电极TG2的上部间隔开。在某些实施方式中，类似于图18，所有的第二传输栅电极TG2的上部可以彼此连接。
图19A、图20A和图21A是与图3的线A-A'对应的剖视图以示出根据本发明构思的一些实施方式的制造图像传感器的方法。图19B、图20B和图21B是与图3的线B-B'对应的剖视图以示出根据本发明构思的一些实施方式的制造图像传感器的方法。在下文，为了易于和便于说明，将省略对与参照图3、图4、图5A和图5B提及的相同特征的描述。
参照图3、图4、图19A和图19B，可以提供具有彼此相反的第一表面100a和第二表面100b的基板100。基板100可以具有第一导电类型(例如，P型)。第一沟槽T1可以与基板100的第一表面100a相邻地形成。第一沟槽T1的形成可以包括在基板100的第一表面100a上形成第一掩模图案103以及使用第一掩模图案103作为蚀刻掩模来蚀刻基板100。第一沟槽T1可以在基板100中限定有源图案ACT。
可以在基板100的第一表面100a上形成器件隔离层105L。器件隔离层105L可以覆盖第一掩模图案103并可以填充第一沟槽T1。例如，器件隔离层105L可以包括硅氧化物层、硅氮化物层和/或硅氮氧化物层，或者可以由硅氧化物层、硅氮化物层和/或硅氮氧化物层形成。
可以在基板100中形成第二沟槽T2。第二沟槽T2的形成可以包括在器件隔离层105L上形成限定其中将形成第二沟槽T2的区域的第二掩模图案(未示出)以及使用第二掩模图案作为蚀刻掩模来蚀刻器件隔离层105L和基板100。
第二沟槽T2可以在基板100中限定多个像素区PXR。所述多个像素区PXR可以在第一方向D1和第二方向D2上排列。当在平面图中观看时，第二沟槽T2可以围绕每个像素区PXR。第二沟槽T2可以在第一方向D1和第二方向D2上延伸以围绕每个像素区PXR。所述多个像素区PXR中的每个可以包括由第一沟槽T1限定的有源图案ACT。第二沟槽T2可以包括延伸到每个像素区PXR中的第一延伸沟槽ET1。第一延伸沟槽ET1可以在每个像素区PXR中在第二方向D2上延伸，并可以在每个像素区PXR中在第二方向D2上彼此间隔开。在一些实施方式中，如参照图6所述，第二沟槽T2还可以包括延伸到每个像素区PXR中的第二延伸沟槽。第二延伸沟槽可以在每个像素区PXR中在第一方向D1上延伸，并可以在每个像素区PXR中在第一方向D1上彼此间隔开。
参照图3、图4、图20A和图20B，可以形成深器件隔离图案150以填充第二沟槽T2。深器件隔离图案150可以包括共形地覆盖第二沟槽T2的内表面的侧绝缘图案156、填充第二沟槽T2的下部的半导体图案152和154、以及在半导体图案152和154上的填充第二沟槽T2的剩余部分的填充绝缘图案158。半导体图案152和154可以包括填充第二沟槽T2的一部分的第一半导体图案152以及在第一半导体图案152和侧绝缘图案156之间的第二半导体图案154。深器件隔离图案150可以包括填充第一延伸沟槽ET1的第一延伸部150P1。在一些实施方式中，如参照图6所述，深器件隔离图案150还可以包括填充第二延伸沟槽的第二延伸部150P2。
例如，深器件隔离图案150的形成可以包括：在器件隔离层105L上形成共形地覆盖第二沟槽T2的内表面的侧绝缘层；在侧绝缘层上形成填充第二沟槽T2的一部分的第二半导体层；各向异性地蚀刻第二半导体层以形成第二半导体图案154；在第二半导体图案154上形成填充第二沟槽T2的第一半导体层；通过回蚀刻工艺蚀刻第一半导体层以形成第一半导体图案152；形成填充第二沟槽T2的剩余部分的填充绝缘层；以及平坦化填充绝缘层和侧绝缘层以形成填充绝缘图案158和侧绝缘图案156。例如，第二半导体图案154的形成还可以包括将具有第一导电类型的掺杂剂(例如，P型掺杂剂)注入到第二半导体图案154中。用于形成填充绝缘图案158和侧绝缘图案156的平坦化工艺可以包括平坦化填充绝缘层、侧绝缘层和器件隔离层105L以暴露基板100的第一表面100a。通过平坦化工艺，可以去除第一掩模图案103并且可以形成填充第一沟槽T1的浅器件隔离图案105。
可以在每个像素区PXR中形成第一光电转换区110a和第二光电转换区110b。在每个像素区PXR中，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b可以在第一方向D1上彼此相邻。深器件隔离图案150的第一延伸部150P1可以设置在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间。第一延伸部150P1可以在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间在第二方向D2上延伸，并可以在第一光电转换区110a和第二光电转换区110b之间在第二方向D2上彼此间隔开。在一些实施方式中，如参照图6和图7所述，深器件隔离图案150的第二延伸部150P2可以分别延伸到第一光电转换区110a和第二光电转换区110b中。第一光电转换区110a和第二光电转换区110b中的每个可以在第二延伸部150P2之间在第二方向D2上连续地延伸。
例如，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b的形成可以包括将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)的掺杂剂注入到基板100中。
可以对基板100的第二表面100b执行减薄工艺，基板100的部分和深器件隔离图案150的部分可以通过减薄工艺去除。例如，减薄工艺可以包括研磨或抛光和/或各向异性和/或各向同性蚀刻基板100的第二表面100b。深器件隔离图案150的下部可以通过减薄工艺去除，深器件隔离图案150的底表面150L可以与基板100的第二表面100b基本上共面。
参照图3、图4、图21A和图21B，多个第一传输栅电极TG1、第一浮置扩散区FD1、多个第二传输栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以形成在每个像素区PXR上，并可以与基板100的第一表面100a相邻地形成。第一传输栅电极TG1和第一浮置扩散区FD1可以形成在有源图案ACT中的对应有源图案ACT上，并可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠。第二传输栅电极TG2和第二浮置扩散区FD2可以形成在有源图案ACT中的对应有源图案ACT上，并可以(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。在一些实施方式中，如参照图6和图7所述，浮置扩散区FD可以在深器件隔离图案150的第一延伸部150P1之间和在深器件隔离图案150的第二延伸部150P2之间形成在对应有源图案ACT上，多个第一传输栅电极TG1可以形成为(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a垂直地重叠，多个第二传输栅电极TG2可以形成为(例如，在第三方向D3上)与第二光电转换区110b垂直地重叠。
第一传输栅电极TG1和第二传输栅电极TG2中的每个的下部可以穿透对应有源图案ACT并可以延伸到基板100中。第一传输栅电极TG1和第二传输栅电极TG2中的每个的上部可以突出得高于对应有源图案ACT的顶表面(即基板100的第一表面100a)。第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2(或浮置扩散区FD)可以通过将具有不同于基板100的第一导电类型的第二导电类型的掺杂剂(例如，N型掺杂剂)注入到对应有源图案ACT中而形成。
可以在每个第一传输栅电极TG1和基板100(即对应有源图案ACT)之间形成第一栅极电介质图案GI1，可以在每个第二传输栅电极TG2和基板100(即对应有源图案ACT)之间形成第二栅极电介质图案GI2。
多个栅电极GE和源极/漏极区SD可以形成在每个像素区PXR上，并可以与基板100的第一表面100a相邻地形成。栅电极GE和源极/漏极区SD可以形成在对应有源图案ACT上，并可以(例如，在第三方向D3上)与第一光电转换区110a或第二光电转换区110b垂直地重叠。源极/漏极区SD可以通过将具有第二导电类型的掺杂剂(例如，N型掺杂剂)注入到对应有源图案ACT中而形成。可以在每个栅电极GE和基板100(即对应有源图案ACT)之间形成栅极电介质图案GI。
第一层间绝缘层210可以形成在基板100的第一表面100a上并可以覆盖第一传输栅电极TG1和第二传输栅电极TG2以及栅电极GE。第一组接触插塞220可以形成在第一层间绝缘层210中并可以穿透第一层间绝缘层210从而分别连接到第一浮置扩散区FD1和第二浮置扩散区FD2(或浮置扩散区FD)以及源极/漏极区SD。可以在第一层间绝缘层210上形成第二层间绝缘层240。可以在第二层间绝缘层240中形成第二组接触插塞220和导电线230。第二组接触插塞220可以穿透第一层间绝缘层210和第二层间绝缘层240从而分别连接到第一传输栅电极TG1和第二传输栅电极TG2以及栅电极GE。导电线230可以连接到接触插塞220。
再次参照图3、图4、图5A和图5B，可以在基板100的第二表面100b上依次形成抗反射层310和第一绝缘层312。可以在第一绝缘层312上形成滤色器阵列320。滤色器阵列320可以包括多个滤色器，并且所述多个滤色器可以分别设置在所述多个像素区PXR上。所述多个滤色器中的每个可以形成为(例如，在第三方向D3上)与每个像素区PXR的第一光电转换区110a和第二光电转换区110b垂直地重叠。
可以在滤色器阵列320上形成第二绝缘层322，并且可以在第二绝缘层322上形成微透镜阵列330。微透镜阵列330可以包括分别设置在所述多个滤色器上的多个微透镜。所述多个微透镜中的每个可以形成为(例如，在第三方向D3上)与每个像素区PXR的第一光电转换区110a和第二光电转换区110b垂直地重叠。
图22是示出根据本发明构思的一些实施方式的图像传感器的平面图，图23是沿着图22的线I-I'截取的剖视图。在下文，为了易于和便于说明，将主要描述本实施方式与图3、图4、图5A和图5B的以上实施方式之间的差异。
参照图22和图23，图像传感器可以包括：基板100，包括像素阵列区AR、光学黑区OB和焊盘区PR；在基板100的第一表面100a上的互连层20；在互连层20上的基底基板40；以及在基板100的第二表面100b上的透光层30。互连层20可以设置在基板100的第一表面100a和基底基板40之间。互连层20可以包括与基板100的第一表面100a相邻的上互连层21以及在上互连层21和基底基板40之间的下互连层23。像素阵列区AR可以包括多个像素区PXR、设置在其间的深器件隔离图案150以及在深器件隔离图案150上的栅格315。像素阵列区AR可以与参照图1至图18描述的图像传感器中的至少一个基本上相同。
第一连接结构50、第一接触81和体滤色器90可以设置在基板100的光学黑区OB上。第一连接结构50可以包括第一遮光图案51、第一分隔图案53和第一盖图案55。第一遮光图案51可以设置在基板100的第二表面100b上。第一遮光图案51可以覆盖第一绝缘层312并可以共形地覆盖第三沟槽TR3和第四沟槽TR4中的每个的内表面。第一遮光图案51可以穿透光电转换层10和上互连层21。第一遮光图案51可以连接到光电转换层10的深器件隔离图案150的半导体图案152和154，并可以连接到上互连层21和下互连层23中的互连线(或导电线)。因此，第一连接结构50可以电连接光电转换层10和互连层20。第一遮光图案51可以包括金属材料(例如，钨)。第一遮光图案51可以阻挡入射到光学黑区OB的光。
第一接触81可以填充第三沟槽TR3的剩余部分。第一接触81可以包括金属材料(例如，铝)。第一接触81可以连接到深器件隔离图案150的半导体图案152和154。偏压可以通过第一接触81施加到半导体图案152和154。第一分隔图案53可以填充第四沟槽TR4的剩余部分。第一分隔图案53可以穿透光电转换层10，并可以穿透互连层20的一部分。第一分隔图案53可以包括绝缘材料。第一盖图案55可以设置在第一分隔图案53上。第一盖图案55可以包括与深器件隔离图案150的填充绝缘图案158相同的材料。
体滤色器90可以设置在第一连接结构50和第一接触81上。体滤色器90可以覆盖第一连接结构50和第一接触81。第一保护层71可以设置在体滤色器90上以密封或包封体滤色器90。
附加光电转换区110'和虚设区111可以提供在光学黑区OB的对应像素区PXR中。附加光电转换区110'可以是掺有具有不同于基板100的第一导电类型的第二导电类型的掺杂剂(例如，N型掺杂剂)的区域。附加光电转换区110'可以具有与像素阵列区AR的所述多个像素区PXR中的光电转换区110(例如，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b)的结构类似的结构，但是可以不执行与光电转换区110相同的操作(即，接收光以产生电信号的操作)。虚设区111可以不掺有掺杂剂。
第二连接结构60、第二接触83和第二保护层73可以设置在基板100的焊盘区PR上。第二连接结构60可以包括第二遮光图案61、第二分隔图案63和第二盖图案65。
第二遮光图案61可以设置在基板100的第二表面100b上。第二遮光图案61可以覆盖第一绝缘层312并可以共形地覆盖第五沟槽TR5和第六沟槽TR6中的每个的内表面。第二遮光图案61可以穿透光电转换层10和上互连层21。第二遮光图案61可以连接到提供在下互连层23中的互连线(或导电线)。因此，第二连接结构60可以电连接光电转换层10和互连层20。第二遮光图案61可以包括金属材料(例如，钨)。第二遮光图案61可以阻挡入射到焊盘区PR的光。
第二接触83可以填充第五沟槽TR5的剩余部分。第二接触83可以包括金属材料(例如，铝)。第二接触83可以用作图像传感器和外部器件之间的电连接路径。第二分隔图案63可以填充第六沟槽TR6的剩余部分。第二分隔图案63可以穿透光电转换层10并可以穿透互连层20的一部分。第二分隔图案63可以包括绝缘材料。第二盖图案65可以设置在第二分隔图案63上。第二盖图案65可以包括与深器件隔离图案150的填充绝缘图案158相同的材料。第二保护层73可以覆盖第二连接结构60。
通过第二接触83施加的电流可以通过第二遮光图案61、互连层20的互连线和第一遮光图案51流入深器件隔离图案150的半导体图案152和154中。从像素阵列区AR的所述多个像素区PXR中的光电转换区110(例如，第一光电转换区110a和第二光电转换区110b)产生的电信号可以通过互连层20的互连线、第二遮光图案61和第二接触83传输到外部器件。
根据本发明构思的实施方式，每个像素区可以包括彼此相邻的第一光电转换区和第二光电转换区，深器件隔离图案可以包括在第一光电转换区和第二光电转换区之间延伸的第一延伸部以及分别延伸到第一光电转换区和第二光电转换区中的第二延伸部。在这种情况下，每个像素区可以包括多个光电二极管，因此每个像素区的电荷储存容量(或全阱容量)可以增加。此外，多个第一传输栅电极可以设置在第一光电转换区上，多个第二传输栅电极可以设置在第二光电转换区上。因此，可以改善每个像素区的电荷传输特性。
结果，可以提供能够改善单位像素的电荷传输特性和电荷储存容量(或全阱容量)的图像传感器。
尽管已经具体示出和描述了本发明构思的示例实施方式，但是本领域普通技术人员将理解，在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以在其中进行形式和细节上的变化。
本申请要求分别于2022年2月24日和2022年5月9日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2022-0024283号和第10-2022-0056596号的优先权，这些韩国专利申请的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，包括像素区，所述基板在第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向上延伸；
第一光电转换区和第二光电转换区，设置在所述基板的所述像素区中并在所述第一方向上彼此相邻；
深器件隔离图案，在与所述第一方向和所述第二方向垂直的第三方向上穿透所述基板，并围绕所述像素区，所述深器件隔离图案包括在所述第一光电转换区和所述第二光电转换区之间在所述第二方向上延伸的第一延伸部，所述第一延伸部在所述第二方向上彼此间隔开；
多个第一传输栅电极，设置在所述基板的所述像素区上并在所述第三方向上与所述第一光电转换区垂直地重叠；以及
多个第二传输栅电极，设置在所述基板的所述像素区上并在所述第三方向上与所述第二光电转换区垂直地重叠，
其中所述第一光电转换区在所述多个第一传输栅电极下方在所述第二方向上延伸。
2.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述第二光电转换区在所述多个第二传输栅电极下方在所述第二方向上延伸。
3.根据权利要求1所述的图像传感器，其中每个所述第一延伸部在所述第二方向上的长度大于所述第一延伸部之间在所述第二方向上的距离。
4.根据权利要求1所述的图像传感器，还包括：
第一浮置扩散区和第二浮置扩散区，设置在所述像素区中并在所述第一方向上彼此间隔开，所述深器件隔离图案的所述第一延伸部中的一个插置在所述第一浮置扩散区和所述第二浮置扩散区之间，
其中所述多个第一传输栅电极与所述第一浮置扩散区相邻地设置，所述多个第二传输栅电极与所述第二浮置扩散区相邻地设置。
5.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述多个第一传输栅电极中的每个的下部在所述第三方向上朝向所述第一光电转换区延伸到所述基板中，以及
其中所述多个第二传输栅电极中的每个的下部在所述第三方向上朝向所述第二光电转换区延伸到所述基板中。
6.根据权利要求1所述的图像传感器，其中所述深器件隔离图案还包括在所述第一方向上延伸的第二延伸部，
其中所述第二延伸部在所述第一方向上彼此间隔开，以及
其中所述第二延伸部中的一个延伸到所述第一光电转换区中，所述第二延伸部中的另一个延伸到所述第二光电转换区中。
7.根据权利要求6所述的图像传感器，其中每个所述第二延伸部在所述第一方向上的长度等于或小于每个所述第一延伸部在所述第二方向上的长度。
8.根据权利要求6所述的图像传感器，还包括：
浮置扩散区，设置在所述像素区中并设置在所述第一延伸部之间和在所述第二延伸部之间，
其中所述多个第一传输栅电极和所述多个第二传输栅电极设置为与所述浮置扩散区相邻。
9.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述多个第一传输栅电极中的一个配置为将所述第一光电转换区的第一部分电连接到所述浮置扩散区，
其中所述多个第一传输栅电极中的另一个配置为将所述第一光电转换区的第二部分电连接到所述浮置扩散区，以及
其中所述第二延伸部中的所述一个在所述第一光电转换区的所述第一部分和所述第二部分之间延伸。
10.根据权利要求9所述的图像传感器，其中所述第一光电转换区的所述第一部分和所述第二部分在所述多个第一传输栅电极下方彼此连续地连接。
11.根据权利要求9所述的图像传感器，其中所述多个第二传输栅电极中的一个配置为将所述第二光电转换区的第三部分电连接到所述浮置扩散区，
其中所述多个第二传输栅电极中的另一个配置为将所述第二光电转换区的第四部分电连接到所述浮置扩散区，以及
其中所述第二延伸部中的所述另一个在所述第二光电转换区的所述第三部分和所述第四部分之间延伸。
12.根据权利要求11所述的图像传感器，其中所述第二光电转换区的所述第三部分和所述第四部分在所述多个第二传输栅电极下方彼此连续地连接。
13.根据权利要求8所述的图像传感器，其中所述多个第一传输栅电极中的每个包括：下部，在所述第三方向上朝向所述第一光电转换区延伸到所述基板中；和上部，突出得高于所述基板，以及
其中所述多个第一传输栅电极中的相邻的第一传输栅电极的所述上部彼此连接。
14.根据权利要求13所述的图像传感器，其中所述多个第二传输栅电极中的每个包括：下部，在所述第三方向上朝向所述第二光电转换区延伸到所述基板中；和上部，突出得高于所述基板，以及
其中所述多个第二传输栅电极中的相邻的第二传输栅电极的所述上部彼此连接。
15.一种图像传感器，包括：
基板，具有彼此相反的第一表面和第二表面，所述基板包括像素区，所述基板在第一方向和与所述第一方向交叉的第二方向上延伸；
深器件隔离图案，在垂直于所述第一方向和所述第二方向的第三方向上穿透所述基板，所述深器件隔离图案沿着所述第一方向和所述第二方向围绕所述像素区；
第一光电转换区和第二光电转换区，设置在所述基板的所述像素区中并在所述第一方向上彼此相邻，所述深器件隔离图案包括在所述第一光电转换区和所述第二光电转换区之间在所述第二方向上延伸的第一延伸部，所述第一延伸部在所述第二方向上彼此间隔开；
多个第一传输栅电极，设置在所述基板的所述像素区上并且在所述第一光电转换区上；以及
多个第二传输栅电极，设置在所述基板的所述像素区上并且在所述第二光电转换区上，
其中所述第一光电转换区在所述第二方向上从所述第一延伸部中的一个的一侧延伸到所述第一延伸部中的另一个的一侧，以及
其中所述第二光电转换区在所述第二方向上从所述第一延伸部中的所述一个的另一侧延伸到所述第一延伸部中的所述另一个的另一侧。
16.根据权利要求15所述的图像传感器，其中每个所述第一延伸部在所述第二方向上的长度大于所述第一延伸部之间在所述第二方向上的距离。
17.根据权利要求15所述的图像传感器，其中所述深器件隔离图案还包括：第二延伸部，在所述第一方向上延伸到所述像素区中并在所述第一方向上彼此间隔开，以及
其中所述第二延伸部中的一个延伸到所述第一光电转换区中，所述第二延伸部中的另一个延伸到所述第二光电转换区中。
18.根据权利要求17所述的图像传感器，其中所述基板还包括：浮置扩散区，设置在所述第一延伸部之间和在所述第二延伸部之间，以及
其中所述多个第一传输栅电极和所述多个第二传输栅电极设置为与所述浮置扩散区相邻。
19.根据权利要求18所述的图像传感器，其中所述多个第一传输栅电极中的一个设置在所述第一光电转换区的第一部分上，
其中所述多个第一传输栅电极中的另一个设置在所述第一光电转换区的第二部分上，
其中所述第二延伸部中的所述一个在所述第一光电转换区的所述第一部分和所述第二部分之间延伸，以及
其中所述第一光电转换区的所述第一部分和所述第二部分在所述多个第一传输栅电极下方彼此连续地连接。
20.根据权利要求19所述的图像传感器，其中所述多个第二传输栅电极中的一个设置在所述第二光电转换区的第三部分上，
其中所述多个第二传输栅电极中的另一个设置在所述第二光电转换区的第四部分上，
其中所述第二延伸部中的所述另一个在所述第二光电转换区的所述第三部分和所述第四部分之间延伸，以及
其中所述第二光电转换区的所述第三部分和所述第四部分在所述多个第二传输栅电极下方彼此连续地连接。
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