本公開涉及圖像傳感器，更具體地涉及將成對(duì)光電轉(zhuǎn)換器件用于自動(dòng)聚焦(AF)和其它功能的圖像傳感器。

背景技術(shù)：

圖像傳感器是將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件。隨著計(jì)算機(jī)和通信產(chǎn)業(yè)的日益發(fā)展，在諸如數(shù)碼相機(jī)、便攜式攝像機(jī)、個(gè)人通信系統(tǒng)、游戲機(jī)、監(jiān)控?cái)z像機(jī)、用于醫(yī)學(xué)應(yīng)用的微型攝像機(jī)和/或機(jī)器人的各種應(yīng)用中，有對(duì)高性能圖像傳感器的增長的需求。因此，對(duì)具有高性能的成像設(shè)備或圖像傳感器具有增長的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式提供具有改善的光學(xué)特性的圖像傳感器。

在一些實(shí)施方式中，一種圖像傳感器包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底和布置在半導(dǎo)體襯底中且在其中限定第一像素區(qū)和第二像素區(qū)的器件分隔層。圖像傳感器進(jìn)一步包括在各個(gè)第一像素區(qū)和第二像素區(qū)中布置在半導(dǎo)體襯底中的第二導(dǎo)電類型的相應(yīng)對(duì)第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)。在各第一像素區(qū)中，相應(yīng)第一隔離結(jié)構(gòu)被布置在半導(dǎo)體襯底中在第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)之間，以及在各第二像素區(qū)中，相應(yīng)第二隔離結(jié)構(gòu)被布置在半導(dǎo)體襯底中在第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)之間，第二隔離結(jié)構(gòu)在其折射率和/或形狀方面不同于第一隔離結(jié)構(gòu)。第一像素區(qū)和第二像素區(qū)沿正交的第一和第二方向布置成矩陣，以及第二像素區(qū)布置在第一像素區(qū)中的沿第一方向的相鄰第一像素區(qū)之間以及在第一像素區(qū)中的沿第二方向的相鄰第一像素區(qū)之間。

附加實(shí)施方式提供一種圖像傳感器，其包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底、以及在半導(dǎo)體襯底中且在其中限定第一像素區(qū)和第二像素區(qū)的器件分隔層。圖像傳感器進(jìn)一步包括在各個(gè)第一像素區(qū)和第二像素區(qū)中的第二導(dǎo)電類型的相應(yīng)對(duì)第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)。在各個(gè)第一像素區(qū)中，相應(yīng)第一隔離結(jié)構(gòu)被布置在半導(dǎo)體襯底中在第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)之間，第一隔離結(jié)構(gòu)包括絕緣材料。在各第二像素區(qū)中，相應(yīng)第二隔離結(jié)構(gòu)被布置在半導(dǎo)體襯底中在第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)之間，第二隔離結(jié)構(gòu)包括具有不同于第一隔離結(jié)構(gòu)的折射率的材料。第一像素區(qū)和第二像素區(qū)沿正交的第一和第二方向布置成矩陣，以及第二像素區(qū)布置在第一像素區(qū)中的沿第一方向的相鄰第一像素區(qū)之間以及在第一像素區(qū)中的沿第二方向的相鄰第一像素區(qū)之間。

在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體襯底可以在其對(duì)立的兩側(cè)具有第一表面和第二表面，器件分隔層和第一隔離結(jié)構(gòu)可以具有與半導(dǎo)體襯底的第二表面間隔開第一距離的底表面。第二隔離結(jié)構(gòu)可以具有與半導(dǎo)體襯底的第二表面隔開第二距離的底表面。第二距離可以與第一距離基本相同。

在一些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體襯底可以進(jìn)一步包括由器件分隔層限定的第三像素區(qū)。第三像素區(qū)可以被布置在第二像素區(qū)的對(duì)角線方向上在第一像素區(qū)中沿第一方向的相鄰第一像素區(qū)之間以及在第一像素區(qū)中沿第二方向的相鄰第一像素區(qū)之間，以及其中圖像傳感器進(jìn)一步包括在各第三像素區(qū)中在其第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)之間的相應(yīng)第三隔離結(jié)構(gòu)。

附加實(shí)施方式可以提供一種圖像傳感器，其包括第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底、以及在半導(dǎo)體襯底中且在其中限定第一像素區(qū)和第二像素區(qū)的器件分隔層。在各個(gè)第一像素區(qū)和第二像素區(qū)中，相應(yīng)對(duì)第二導(dǎo)電類型的第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)被布置。在各第一像素區(qū)中，相應(yīng)第一隔離結(jié)構(gòu)被布置在半導(dǎo)體襯底中于第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)之間，第一隔離結(jié)構(gòu)包括絕緣材料。在各第二像素區(qū)中，相應(yīng)第二隔離結(jié)構(gòu)被布置，第二隔離結(jié)構(gòu)包括絕緣材料并且包括布置在第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)之間的第一部分、以及橫過第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)的第二部分。第一像素區(qū)和第二像素區(qū)沿正交的第一和第二方向布置成矩陣。第二像素區(qū)布置在第一像素區(qū)中的沿第一方向的相鄰第一像素區(qū)之間以及在第一像素區(qū)中的在第二方向上的相鄰第一像素區(qū)之間。

進(jìn)一步的實(shí)施方式提供一種圖像傳感器，其包括：半導(dǎo)體襯底、在襯底的第一像素區(qū)中的第一對(duì)光電轉(zhuǎn)換區(qū)、以及在第一對(duì)光電轉(zhuǎn)換區(qū)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)之間的第一隔離結(jié)構(gòu)。所述傳感器進(jìn)一步包括：在襯底的鄰近于第一像素區(qū)的第二像素區(qū)中的第二對(duì)光電轉(zhuǎn)換區(qū)、以及在第二對(duì)光電轉(zhuǎn)換區(qū)的光電轉(zhuǎn)換區(qū)之間且具有與第一隔離結(jié)構(gòu)不同的光學(xué)性質(zhì)的第二隔離結(jié)構(gòu)。不同的第一和第二顏色濾光器可以被布置在第一像素區(qū)和第二像素區(qū)中各自的像素區(qū)上。

附圖說明

由以下結(jié)合附圖的簡要描述，示例實(shí)施方式將被更加清楚地理解。附圖代表如此處所述的非限制性示例實(shí)施方式。

圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的框圖。

圖2是概要示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的有源像素傳感器陣列的電路示意圖。

圖3是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的有源像素傳感器陣列的一示例的電路示意圖。

圖4A到4D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的顏色濾光器陣列的一些示例的俯視圖。

圖5A和5B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的俯視圖。

圖5C是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的一部分的示意圖。

圖6A和6B是剖視圖，其分別沿圖5A或5B的線I-I'和II-II'截取且示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器。

圖7A到7F是剖視圖，其沿圖5A或5B的線I-I'截取且示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器。

圖8A和8B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的俯視圖。

圖9和10是剖視圖，其分別沿圖8A或8B的線I-I'和II-II'截取且示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器。

圖11A和11B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的俯視圖。

具體實(shí)施方式

圖1是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的框圖。參考圖1，圖像傳感器可以包括有源像素傳感器陣列1、行解碼器2、行驅(qū)動(dòng)器3、列解碼器4、定時(shí)信號(hào)發(fā)生器5、相關(guān)雙采樣器(CDS)6、模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)7和輸入/輸出(I/O)緩沖器8。

有源像素傳感器陣列1可以包括二維排列并且可以將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的多個(gè)單位像素。有源像素傳感器陣列1可以由從行驅(qū)動(dòng)器3傳輸?shù)闹T如像素選擇信號(hào)、復(fù)位信號(hào)和電荷傳輸信號(hào)的多種驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)。被轉(zhuǎn)換的電信號(hào)可以被傳輸?shù)紺DS 6。

在一些示例實(shí)施方式中，圖像傳感器可以被配置為檢測(cè)入射到有源像素傳感器陣列1中的光的相位上的差異并且從而利用相差檢測(cè)執(zhí)行自動(dòng)聚焦操作。有源像素傳感器陣列1的單位像素中的每個(gè)可以被配置為由入射到一對(duì)光電轉(zhuǎn)換器件中的光的相位上的差異產(chǎn)生并輸出聚焦信號(hào)。聚焦信號(hào)可以被用來執(zhí)行用于調(diào)節(jié)成像設(shè)備的透鏡的位置的自動(dòng)聚焦操作。

行驅(qū)動(dòng)器3可以被配置為基于行解碼器2解碼的結(jié)果將用于驅(qū)動(dòng)多個(gè)單位像素的驅(qū)動(dòng)信號(hào)提供給有源像素傳感器陣列1。在單位像素按矩陣形狀布置的情況下，驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以被提供給相應(yīng)行單位像素。

定時(shí)信號(hào)發(fā)生器5可以被配置為將定時(shí)信號(hào)和控制信號(hào)提供到行解碼器2和列解碼器4。

CDS 6可以被配置為接收有源像素傳感器陣列1中產(chǎn)生的電信號(hào)并且對(duì)所接收的電信號(hào)執(zhí)行保持和采樣操作。例如，CDS 6可以對(duì)電信號(hào)的特定噪聲電平和信號(hào)電平執(zhí)行雙采樣操作從而輸出與噪聲電平和信號(hào)電平之間的差異相應(yīng)的差額電平(difference level)。

ADC 7可以被配置為將與從CDS 6輸出的差額電平相應(yīng)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，而后將所轉(zhuǎn)換的數(shù)字信號(hào)輸出到I/O緩沖器8。

I/O緩沖器8可以被配置為基于列解碼器4解碼的結(jié)果鎖存數(shù)字信號(hào)并且將被鎖存的數(shù)字信號(hào)相繼地輸出到圖像信號(hào)處理單元(未示出)。

圖2是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的有源像素傳感器陣列的概要電路示意圖。

參考圖2，有源像素傳感器陣列1可以包括按行和列二維排列的多個(gè)單位像素P。單位像素P中的每個(gè)可以被配置為由入射到其上的光產(chǎn)生電信號(hào)，并且單位像素P的操作可以通過經(jīng)像素選擇線SG、電荷傳輸線TG和復(fù)位線RG施加到單位像素P的驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制。單位像素P中產(chǎn)生的電信號(hào)可以通過輸出線Vout被傳輸?shù)叫盘?hào)處理電路(未示出)。

圖3是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的有源像素傳感器陣列的電路示意圖。

參考圖3，有源像素傳感器陣列1可以包括在行方向和列方向上布置以形成矩陣形布置的多個(gè)單位像素P。單位像素P可以包括第一光電轉(zhuǎn)換器件和第二光電轉(zhuǎn)換器件PD1和PD2、傳輸晶體管TX1和TX2、以及邏輯晶體管RX、SX和DX。邏輯晶體管可以包括復(fù)位晶體管RX、選擇晶體管SX和驅(qū)動(dòng)或源極跟隨晶體管DX。第一和第二傳輸晶體管TX1和TX2、復(fù)位晶體管RX和選擇晶體管SX的柵電極可以被分別連接到用以傳輸驅(qū)動(dòng)信號(hào)的線(例如TG1、TG2、RG、SG)。

第一傳輸晶體管TX1可以包括第一傳輸柵TG1和第一光電轉(zhuǎn)換器件PD1，第二傳輸晶體管TX2可以包括第二傳輸柵TG2和第二光電轉(zhuǎn)換器件PD2。第一和第二傳輸晶體管TX1和TX2可以共享電荷檢測(cè)節(jié)點(diǎn)FD(例如浮置擴(kuò)散區(qū))。

第一光電轉(zhuǎn)換器件和第二光電轉(zhuǎn)換器件PD1和PD2可以被配置為允許光電荷與外部入射光的量成比例地產(chǎn)生然后被累積在其中。第一光電轉(zhuǎn)換器件和第二光電轉(zhuǎn)換器件PD1和PD2中的每個(gè)可以按光電二極管、光電晶體管、光電閘(photo gate)、鉗卡光電二極管(pinned photo diode)(PPD)或它們的任意組合的形式設(shè)置。

第一和第二傳輸柵TG1和TG2可以控制將第一光電轉(zhuǎn)換器件和第二光電轉(zhuǎn)換器件PD1和PD2中積累的電荷傳輸?shù)诫姾蓹z測(cè)節(jié)點(diǎn)FD(例如浮置擴(kuò)散區(qū))的操作?；パa(bǔ)信號(hào)可以被施加到第一和第二傳輸柵TG1和TG2，即第一和第二傳輸柵TG1和TG2可以被操作以允許光電荷被選擇性地從第一光電轉(zhuǎn)換器件和第二光電轉(zhuǎn)換器件PD1和PD2中的一個(gè)傳輸?shù)诫姾蓹z測(cè)節(jié)點(diǎn)FD。

從第一光電轉(zhuǎn)換器件和第二光電轉(zhuǎn)換器件PD1和PD2傳輸?shù)墓怆姾煽梢员环e累地存儲(chǔ)在電荷檢測(cè)節(jié)點(diǎn)FD中。根據(jù)電荷檢測(cè)節(jié)點(diǎn)FD中存儲(chǔ)的光電荷的量，驅(qū)動(dòng)晶體管DX可以被控制。

復(fù)位晶體管RX可以被配置為周期性地釋放電荷檢測(cè)節(jié)點(diǎn)FD中存儲(chǔ)的光電荷。復(fù)位晶體管RX可以包括漏電極和源電極，其被分別連接到電荷檢測(cè)節(jié)點(diǎn)FD以及施加有電源電壓VDD的節(jié)點(diǎn)。如果復(fù)位晶體管RX被導(dǎo)通，則電源電壓VDD可以通過復(fù)位晶體管RX的源電極被施加到電荷檢測(cè)節(jié)點(diǎn)FD。因此，電荷檢測(cè)節(jié)點(diǎn)FD中存儲(chǔ)的光電荷可以通過復(fù)位晶體管RX被釋放到電源電壓VDD。

驅(qū)動(dòng)晶體管DX連同有源像素傳感器陣列1外部的靜電電流源(未示出)，可以用作源極跟隨緩沖放大器。換言之，驅(qū)動(dòng)晶體管DX可以用于放大電荷檢測(cè)節(jié)點(diǎn)FD的電勢(shì)中的變化并且將被放大的信號(hào)輸出到輸出線Vout。

選擇晶體管SX可以用來選擇單位像素P的將被讀取的行。如果選擇晶體管SX被導(dǎo)通，則電源電壓VDD可以通過驅(qū)動(dòng)晶體管DX被施加到選擇晶體管SX的漏電極。

圖4A到4D是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的顏色濾光器陣列的一些示例的俯視圖。

參考圖4A，在一些實(shí)施方式中，有源像素傳感器陣列1可以包括分別與單位像素相應(yīng)的顏色濾光器。單位像素中的每個(gè)可以包括紅色、綠色和藍(lán)色濾光器R、G和B中的一個(gè)。換言之，單位像素可以包括包含紅色濾光器R的紅色像素、包含藍(lán)色濾光器B的藍(lán)色像素、以及包含綠色濾光器G的綠色像素。紅色像素的紅色濾光器R可以被配置為允許紅光穿過，在這種情況下，與紅光相應(yīng)的光電子可以在紅色像素的光電轉(zhuǎn)換器件中產(chǎn)生。藍(lán)色像素的藍(lán)色濾光器B可以被配置為允許藍(lán)光穿過，在這種情況下，與藍(lán)光相應(yīng)的光電子可以在藍(lán)色像素的光電轉(zhuǎn)換器件中產(chǎn)生。綠色像素的綠色濾光器G可以被配置為允許綠光穿過，在這種情況下，與綠光相應(yīng)的光電子可以在綠色像素的光電轉(zhuǎn)換器件中產(chǎn)生。在某些實(shí)施方式中，有源像素傳感器陣列1的單位像素可以被配置為包括品紅色(Mg)、黃色(Y)和青色(Cy)濾光器。

作為一示例，顏色濾光器R、G和B可以被布置為形成拜爾圖案，其中綠色濾光器G的數(shù)量是紅色濾光器R或藍(lán)色濾光器B的數(shù)量的兩倍。例如，拜爾圖案可以包括包含以2×2布局布置的四個(gè)顏色濾光器的顏色濾光器組，該顏色濾光器組可以包括在一個(gè)對(duì)角線方向上布置的兩個(gè)綠色濾光器G以及在另一對(duì)角線方向布置的藍(lán)色和紅色濾光器B和R。也就是，在顏色濾光器組中的每個(gè)中，紅色和藍(lán)色濾光器R和B中的每個(gè)可以被布置在一對(duì)綠色濾光器G之間。拜爾圖案的顏色濾光器組可以在彼此不平行的第一方向和第二方向D1和D2上重復(fù)布置。

參考圖4B，在一些實(shí)施方式中，有源像素傳感器陣列1的單位像素中的每個(gè)可以包括紅色、綠色、藍(lán)色和白色濾光器R、G、B和W中的一個(gè)。在一些示例實(shí)施方式中，白色濾光器W可以是透明顏色濾光器，允許可見光波長范圍內(nèi)的光穿過。紅色、綠色、藍(lán)色和白色濾光器R、G、B和W可以包括多個(gè)顏色濾光器組，所述多個(gè)顏色濾光器組在第一方向和第二方向D1和D2上被重復(fù)布置，所述多個(gè)顏色濾光器組中的每個(gè)包括以2×2布局布置的四個(gè)顏色濾光器。

參考圖4C，在另外的實(shí)施方式中，有源像素傳感器陣列1可以包括顏色像素和深度像素(depth pixel)。顏色像素中的每個(gè)可以包括紅色、綠色和藍(lán)色濾光器R、G和B中的一個(gè)。深度像素中的每個(gè)可以包括紅外線濾光器Z，允許紅外光穿過。

紅色、綠色和藍(lán)色濾光器R、G和B以及紅外線濾光器Z可以包括多個(gè)濾光器組，所述多個(gè)濾光器組在第一方向和第二方向D1和D2上被重復(fù)布置，并且所述多個(gè)濾光器組中的每個(gè)包括以2×2布局布置的四個(gè)顏色濾光器。在一些示例實(shí)施方式中，紅外線濾光器Z可以被布置在顏色濾光器R、G和B中相鄰的一對(duì)之間。濾光器R、G、B和Z可以基本上具有相同的面積。

在每個(gè)濾光器組中，顏色和紅外線濾光器R、G、B和Z可以被配置為允許具有不同波長的光穿過。如以上描述的，顏色像素可以被配置為由可見光產(chǎn)生光電子。深度像素的紅外線濾光器Z可以被配置為允許紅外光穿過，且深度像素的光電轉(zhuǎn)換器件可以被配置為由紅外光產(chǎn)生光電子。檢測(cè)紅外光的深度像素的使用可以使計(jì)算從成像設(shè)備到主體的距離從而獲得主體的三維圖像成為可能。

參考圖4D，在再一些另外的實(shí)施方式中，有源像素傳感器陣列1可以包括：顏色像素，顏色像素中的每個(gè)包括紅色、綠色和藍(lán)色濾光器R、G和B中的一個(gè)；以及深度像素，深度像素中的每個(gè)包括紅外線濾光器Z。顏色像素可以在第一方向D1和第二方向D2上布置以圍繞深度像素。紅外線濾光器Z可以具有比顏色濾光器R、G和B中的每個(gè)的面積更大的面積。

圖5A和5B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的俯視圖，圖5C是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的一部分的示意圖。圖6A和6B是剖視圖，其分別沿圖5A或5B的線I-I'和II-II'截取且示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器。

參考圖5A、5B、6A和6B，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器可以包括光電轉(zhuǎn)換層10、互連結(jié)構(gòu)20和光學(xué)透明層30，并且當(dāng)在垂直剖視圖中觀察時(shí)，光電轉(zhuǎn)換層10可以被布置在互連結(jié)構(gòu)20和光學(xué)透明層30之間。在一些示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體襯底100可以在其對(duì)立的兩側(cè)包括第一或前表面100a和第二或后表面100b?；ミB結(jié)構(gòu)20可以被布置在半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a上，光學(xué)透明層30可以被布置在半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b上。

光電轉(zhuǎn)換層10可以包括半導(dǎo)體襯底100以及被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底100中的第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b。第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以被配置為將外部入射光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。互連結(jié)構(gòu)20可以包括：邏輯晶體管(例如圖3的TX1、TX2、RX、DX和SX)，邏輯晶體管被電連接到第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b；以及互連線，所述互連線被連接到邏輯晶體管。第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b中轉(zhuǎn)換的電信號(hào)可以通過互連結(jié)構(gòu)20被傳輸?shù)狡渌娐?例如邏輯晶體管中的一個(gè))?；ミB結(jié)構(gòu)20可以包括堆疊在光電轉(zhuǎn)換層10上的層間絕緣層220、以及被插置在層間絕緣層220之間的互連線210，并且在一些示例實(shí)施方式中，互連線210的布置可以獨(dú)立于第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b的布置。例如，互連線210可以被布置為橫越第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b。光學(xué)透明層30可以包括顏色濾光器(例如綠色濾光器303G、紅色濾光器303R和藍(lán)色濾光器)以及微透鏡307。光學(xué)透明層30可以被配置為允許外部入射光被聚焦在光電轉(zhuǎn)換層10上。

在一些示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體襯底100可以由第一導(dǎo)電類型(例如p型)的體硅晶片形成，第一導(dǎo)電類型的外延層被形成在所述體硅晶片上。在某些實(shí)施方式中，體硅襯底可以在制造圖像傳感器的工藝期間被去除，在這種情況下，p型外延層可以被用作半導(dǎo)體襯底100。在某些實(shí)施方式中，半導(dǎo)體襯底100可以包括體半導(dǎo)體晶片，第一導(dǎo)電類型的阱被形成在其中。各種種類的襯底(例如n型外延層、體硅晶片和SOI晶片)可以被用作半導(dǎo)體襯底100。

在一些示例實(shí)施方式中，半導(dǎo)體襯底100可以包括由器件分隔層101限定的多個(gè)單位像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B。單位像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B可以在彼此交叉的第一方向和第二方向D1和D2上布置從而形成矩陣形布置。作為一示例，單位像素區(qū)可以包括第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B，所述第一到第三像素區(qū)中的每個(gè)被配置為接收特定波長范圍內(nèi)的光。例如，第一像素區(qū)P_G1和P_G2可以被配置為選擇性地接收具有第一波長范圍內(nèi)的波長的光，第二像素區(qū)P_R可以被配置為選擇性地接收具有比第一波長范圍更長的第二波長范圍內(nèi)的波長的光。第三像素區(qū)P_B可以被配置為選擇性地接收具有比第一波長范圍更短的第三波長范圍內(nèi)的波長的光。例如，單位像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B可以以綠光入射到第一像素區(qū)P_G1和P_G2中，紅光入射到第二像素區(qū)P_R中，且藍(lán)光入射到第三像素區(qū)P_B中這樣的方式配置。

在一些示例實(shí)施方式中，第一像素區(qū)P_G1和P_G2可以被布置為在第一方向和第二方向D1和D2上彼此間隔開。第二像素區(qū)P_R中的每個(gè)可以被布置在第一方向D1上彼此鄰近的第一像素區(qū)P_G1之間以及在第二方向D2上彼此鄰近的第一像素區(qū)P_G2之間。第三像素區(qū)P_B中的每個(gè)可以被布置在第一方向D1上彼此鄰近的第一像素區(qū)P_G1之間以及在第二方向D2上彼此鄰近的第一像素區(qū)P_G1之間，并且可以被布置為與第二像素區(qū)P_R呈對(duì)角。

在一些示例實(shí)施方式中，器件分隔層101可以被配置從而減小光電荷通過隨機(jī)漂移現(xiàn)象從第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的一個(gè)移動(dòng)到相鄰的像素區(qū)的可能性。換言之，器件分隔層101可以被配置為減少串?dāng)_現(xiàn)象在第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B之間出現(xiàn)。

例如，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，器件分隔層101可以圍繞第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)。作為一示例，如圖5C所示，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，器件分隔層101可以包括：第一部分P1，第一部分P1在第一方向D1延伸且在第二方向D2上彼此間隔開；以及第二部分P2，第二部分P2在第二方向D2延伸且在第一方向D1上彼此間隔開。第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)可以由一對(duì)第一部分P1和一對(duì)第二部分P2限定。

器件分隔層101可以由具有相比于半導(dǎo)體襯底100的(例如硅的)折射率更低的折射率的絕緣材料形成，并且可以包括一個(gè)或更多個(gè)絕緣層。例如，器件分隔層101可以由硅氧化物層、硅氮化物層、無摻雜多晶硅層、空氣和它們的組合中的至少一種形成，或可以包括硅氧化物層、硅氮化物層、無摻雜多晶硅層、空氣和它們的組合中的至少一種。器件分隔層101的形成可以包括去除半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a和/或第二表面100b的部分從而形成深溝槽、以及以絕緣材料填充深溝槽。

器件分隔層101可以從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b向第一表面100a垂直延伸，并且可以與半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a間隔開。換言之，器件分隔層101的垂直厚度可以小于半導(dǎo)體襯底100的垂直厚度。在某些實(shí)施方式中，器件分隔層101可以穿過半導(dǎo)體襯底100。換言之，器件分隔層101的垂直厚度可以基本上與半導(dǎo)體襯底100的垂直厚度相同。替換地，器件分隔層101可以從半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a向第二表面100b垂直延伸但是不穿過半導(dǎo)體襯底100，并且可以與半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b間隔開。

在一些示例實(shí)施方式中，器件分隔層101的鄰近于半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a的部分可以具有第一寬度，鄰近于半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b的部分可以具有大于第一寬度的第二寬度。例如，器件分隔層101的寬度在從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b朝向第一表面100a的方向上可以逐漸減小。在某些實(shí)施方式中，器件分隔層101可以以第二寬度小于第一寬度這樣的方式設(shè)置。例如，器件分隔層101的寬度在從半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a朝向第二表面100b的方向上可以逐漸減小。

在一些示例實(shí)施方式中，第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以被設(shè)置在第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)中。換言之，在像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)中可以設(shè)置一對(duì)第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b。第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以是以雜質(zhì)摻雜并且可以具有不同于半導(dǎo)體襯底100的導(dǎo)電類型的第二導(dǎo)電類型(例如n型)的雜質(zhì)區(qū)。在一些示例實(shí)施方式中，第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以鄰近于半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a，并且可以與第二表面100b間隔開。例如，第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以通過將第二導(dǎo)電類型(例如n型)的雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a內(nèi)來形成。第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以在鄰近于第一和第二表面100a和100b的區(qū)域之間具有摻雜濃度上的差異，因而半導(dǎo)體襯底100可以在第一表面100a和第二表面100b之間具有電勢(shì)差異。

在一些示例實(shí)施方式中，第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底100以及第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以形成成對(duì)的光電二極管。換言之，用作光電二極管的結(jié)可以被形成在第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底100和第一或第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a或110b之間。在光入射到光電二極管的第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b中的情況下，光電荷可以與入射光的強(qiáng)度成比例地產(chǎn)生和被存儲(chǔ)。此外，光電二極管可以進(jìn)一步包括p型雜質(zhì)區(qū)(未示出)，所述p型雜質(zhì)區(qū)以p型雜質(zhì)摻雜且在第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b的表面附近被淺淺地形成。

在一些示例實(shí)施方式中，在第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)中，在從第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b輸出的電信號(hào)之間可以有相位上的差異。圖像傳感器可以被配置為分析從所述對(duì)第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b輸出的電信號(hào)之間相位上的差異并且基于所述分析調(diào)節(jié)成像設(shè)備的焦點(diǎn)。

在一些示例實(shí)施方式中，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以被設(shè)置在第一像素區(qū)P_G1和P_G2中的每個(gè)中并且在第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b之間。當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以具有沿第二方向D2延伸的線形結(jié)構(gòu)。在半導(dǎo)體襯底100中，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以被連接到器件分隔層101。例如，如圖5C所示，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以被連接到器件分隔層101的沿第一方向D1延伸的部分(例如第一部分P1)。

當(dāng)在垂直剖視圖中觀察時(shí)，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以垂直地從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b向第一表面100a延伸。第一隔離結(jié)構(gòu)103可以基本上具有與器件分隔層101的垂直厚度相同的垂直厚度。換言之，從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b到第一隔離結(jié)構(gòu)103的底表面的距離d2可以基本等于從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b到器件分隔層101的底表面的距離d1。

在第一像素區(qū)P_G1和P_G2中的每個(gè)中，第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以通過第一隔離結(jié)構(gòu)103彼此間隔開。也就是，在第一像素區(qū)P_G1和P_G2中的每個(gè)中，第一隔離結(jié)構(gòu)103和器件分隔層101可以圍繞第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b中的每個(gè)。此外，第一像素區(qū)P_G1和P_G2的第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以與器件分隔層101和第一隔離結(jié)構(gòu)103的側(cè)壁接觸。

在一些示例實(shí)施方式中，第一隔離結(jié)構(gòu)103的形成可以包括圖案化半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b以在半導(dǎo)體襯底100中形成深溝槽以及以絕緣材料填充深溝槽。第一隔離結(jié)構(gòu)103的寬度在從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b向第一表面100a的方向上可以逐漸減小，并且第一隔離結(jié)構(gòu)103可以與半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a間隔開。在某些實(shí)施方式中，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以通過圖案化半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a形成，在這種情況下，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以與半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b間隔開。

作為一示例，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以在器件分隔層101形成時(shí)同時(shí)形成，因此第一隔離結(jié)構(gòu)103可以包括與器件分隔層101相同的絕緣材料。第一隔離結(jié)構(gòu)103可以由具有比半導(dǎo)體襯底100低的折射率的絕緣材料形成。例如，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以由硅氧化物層、硅氮化物層、無摻雜多晶硅層、空氣和它們的任意組合中的至少一種形成，或可以包括硅氧化物層、硅氮化物層、無摻雜多晶硅層、空氣和它們的任意組合中的至少一種。在第一像素區(qū)P_G1和P_G2中的每個(gè)中，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以使減少或防止串?dāng)_現(xiàn)象出現(xiàn)在第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b之間并且從而檢測(cè)自第一像素區(qū)P_G1和P_G2產(chǎn)生的電信號(hào)之間的相位差異成為可能。換言之，可以改善第一像素區(qū)P_G1和P_G2處的自動(dòng)聚焦特性。

在一些示例實(shí)施方式中，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以被設(shè)置在第二像素區(qū)P_R中的每個(gè)中并且在第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b之間。具有第二隔離結(jié)構(gòu)105的第二像素區(qū)P_R可以被配置為接收具有比入射到第一像素區(qū)P_G1和P_G2中的光的波長更長的波長的光。在一些示例實(shí)施方式中，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以由具有與第一隔離結(jié)構(gòu)103的折射率不同的折射率的材料形成，或者可以被形成為具有不同于第一隔離結(jié)構(gòu)103的形狀。此不同可以使抑制入射到第二像素區(qū)P_R中的長波長光被第二隔離結(jié)構(gòu)105無規(guī)律地反射并且從而減小第二像素區(qū)P_R與鄰近于其的第一像素區(qū)P_G1和P_G2之間的串?dāng)_現(xiàn)象成為可能。

詳細(xì)地，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以具有沿第二方向D2延伸的線形結(jié)構(gòu)，并且可以與器件分隔層101接觸。此外，當(dāng)在垂直剖視圖中觀察時(shí)，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以垂直地從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b向第一表面100a延伸。在第二像素區(qū)P_R中的每個(gè)中，第二隔離結(jié)構(gòu)105和器件分隔層101可以圍繞第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a，并且第二隔離結(jié)構(gòu)105和器件分隔層101可以圍繞第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110b。

在一些示例實(shí)施方式中，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以是形成在半導(dǎo)體襯底100中且具有第一導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)，并且可以通過將第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底100的第二像素區(qū)P_R內(nèi)形成。例如，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以通過將第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b內(nèi)形成，并且可以被形成為與半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a間隔開。在一些示例實(shí)施方式中，從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b到第二隔離結(jié)構(gòu)105的底表面的距離d3可以基本上等于從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b到器件分隔層101的底表面的距離d1。

在一些示例實(shí)施方式中，由于第二隔離結(jié)構(gòu)105包括第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)區(qū)，所以勢(shì)壘可以產(chǎn)生在第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b之間從而阻礙光電荷從第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a移動(dòng)到第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110b或者從第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110b移動(dòng)到第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a。此外，如同第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以由半導(dǎo)體材料形成，在這種情況下可能抑制串?dāng)_現(xiàn)象，在該串?dāng)_現(xiàn)象中，入射到第二像素區(qū)P_R中的光被沿第二方向D2延伸的第二隔離結(jié)構(gòu)105折射或反射并且入射到在第一方向D1上彼此相鄰的第一像素區(qū)P_G1和P_G2內(nèi)。例如，可能允許第二像素區(qū)P_R和與之相鄰的第一像素區(qū)P_G1和P_G2之間的串?dāng)_現(xiàn)象在第一方向和第二方向D1和D2之間按基本上相同的方式出現(xiàn)。換言之，盡管串?dāng)_現(xiàn)象出現(xiàn)在在第一方向D1上鄰近于第二像素區(qū)P_R的第一像素區(qū)P_G1中和在第二方向D2上鄰近于第二像素區(qū)P_R的第一像素區(qū)P_G2中，但是可能減小串?dāng)_現(xiàn)象的方向性差異。因此，可能抑制或防止噪聲電平因第一像素區(qū)P_G1和P_G2之間的位置差異被改變。

在一些示例實(shí)施方式中，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以被設(shè)置在第三像素區(qū)P_B中的每個(gè)中并且在第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b之間。具有第三隔離結(jié)構(gòu)107的第三像素區(qū)P_B可以被配置為接收具有比入射到第一像素區(qū)P_G1和P_G2中的光的波長更短的波長的光。

作為一示例，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以具有沿第二方向D2延伸的線形結(jié)構(gòu)，并且可以被連接到器件分隔層101。此外，當(dāng)在垂直剖視圖中觀察時(shí)，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以垂直地從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b向第一表面100a延伸。

在第三像素區(qū)P_B中的每個(gè)中，第三隔離結(jié)構(gòu)107和器件分隔層101可以圍繞第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110b中的每個(gè)。例如，第三像素區(qū)P_B的第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b可以與器件分隔層101和第三隔離結(jié)構(gòu)107的側(cè)壁接觸。

在一些示例實(shí)施方式中，第三隔離結(jié)構(gòu)107的形成可以包括圖案化半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b以在半導(dǎo)體襯底100中形成深溝槽以及以絕緣材料填充深溝槽。第三隔離結(jié)構(gòu)107的寬度可以在從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b向第一表面100a的方向上逐漸減小，并且第三隔離結(jié)構(gòu)107可以與半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a間隔開。在某些實(shí)施方式中，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以通過圖案化半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a形成，在這種情況下，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以與半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b間隔開。

作為一示例，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以在器件分隔層101被形成時(shí)同時(shí)被形成，因此第三隔離結(jié)構(gòu)107和器件分隔層101在它們的結(jié)構(gòu)和材料方面可以基本上相同。例如，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以由具有比半導(dǎo)體襯底100低的折射率的絕緣材料形成。此外，第三隔離結(jié)構(gòu)107的垂直厚度可以基本等于器件分隔層101的垂直厚度。換言之，半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b和第三隔離結(jié)構(gòu)107的底表面之間的距離可以基本等于半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b和器件分隔層101的底表面之間的距離。

參考圖5B，第三隔離結(jié)構(gòu)107和第二隔離結(jié)構(gòu)105在它們的結(jié)構(gòu)和材料方面可以基本相同。例如，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以是或包括為第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)區(qū)，與器件分隔層101接觸，且在俯視圖中在第二方向D2上延伸。例如，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以通過將第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b內(nèi)形成，并且可以形成為與半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a間隔開。

根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式，在第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)中，浮置擴(kuò)散層120可以被設(shè)置在第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b之間。在第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)中，浮置擴(kuò)散層120可以通過將第二導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a內(nèi)形成。

第一傳輸柵電極201a和第二傳輸柵電極201b可以被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a上。第一傳輸柵電極201a可以被設(shè)置在第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和浮置擴(kuò)散層120之間，第二傳輸柵電極201b可以被設(shè)置在第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110b和浮置擴(kuò)散層120之間。

互連線210和接觸插塞(未示出)可以被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a上并且可以被連接到邏輯晶體管。詳細(xì)地，互連線210可以被堆疊在半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a上，層間絕緣層可以被插置在互連線210之間或互連線210和半導(dǎo)體襯底100之間?；ミB線210的布置可以獨(dú)立于第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b的布置。換言之，互連線210可以橫越第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b。

顏色濾光器(例如綠色濾光器303G、紅色濾光器303R和藍(lán)色濾光器)以及微透鏡307可以被設(shè)置在半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b上。第一平坦化層301可以被布置在半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b與顏色濾光器(例如綠色濾光器303G、紅色濾光器303R和藍(lán)色濾光器)之間，第二平坦化層305可以被布置在顏色濾光器(例如綠色濾光器303G、紅色濾光器303R和藍(lán)色濾光器)與微透鏡307之間。顏色濾光器(例如綠色濾光器303G、紅色濾光器303R和藍(lán)色濾光器)中的每個(gè)以及微透鏡307中的每個(gè)可以被布置在第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的相應(yīng)的一個(gè)上。

顏色濾光器(例如綠色濾光器303G、紅色濾光器303R和藍(lán)色濾光器)中的每個(gè)可以包括紅色、綠色和藍(lán)色濾光器中的一個(gè)，如參考圖4A到4D所述。在某些實(shí)施方式中，顏色濾光器中的每個(gè)可以包括青色、品紅色和黃色濾光器中的一個(gè)。在一些示例實(shí)施方式中，綠色濾光器303G可以設(shè)置在第一像素區(qū)P_G1和P_G2上，紅色濾光器303R可以設(shè)置在第二像素區(qū)P_R上，藍(lán)色濾光器可以設(shè)置在第三像素區(qū)P_B上。

微透鏡307可以具有凸?fàn)?，允許入射光被集中到第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的相應(yīng)的一個(gè)上。在一些示例實(shí)施方式中，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，微透鏡307中的各個(gè)微透鏡可以與各對(duì)光電轉(zhuǎn)換區(qū)(例如第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b)重疊。

圖7A到7F是沿圖5A的線I-I'截取的剖視圖以示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器。為了簡明的描述，先前參考圖5A、5B、6A和6B描述的元件可以由類似或相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)，并且其重復(fù)的描述可以被省略。

根據(jù)圖7A所示的實(shí)施方式，在第二像素區(qū)P_R中的每個(gè)中，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以包括以第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻雜的多個(gè)雜質(zhì)區(qū)105。第二隔離結(jié)構(gòu)105可以通過在不同離子能量條件下執(zhí)行多個(gè)離子注入工藝形成，在這種情況下，可以在雜質(zhì)的注入深度或每個(gè)注入?yún)^(qū)的垂直位置上造成差異。此外，可以在與半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b正交的垂直方向上造成雜質(zhì)區(qū)105的摻雜濃度上的差異。

參考圖7B，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以是第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)區(qū)，并且鄰近于半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b形成。隔離結(jié)構(gòu)105的垂直深度小于器件分隔層101的垂直深度。換言之，從第二表面100b到第二隔離結(jié)構(gòu)105的底表面的距離可以小于從第二表面100b到器件分隔層101的底表面的距離。在某些實(shí)施方式中，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以是絕緣圖案，其垂直深度小于器件分隔層101的垂直深度。

器件分隔層101可以界定第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B，并且根據(jù)圖7C和7D所示的實(shí)施方式，器件分隔層101可以包括絕緣分隔層101a和摻雜分隔層101b。絕緣分隔層101a可以從半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b延伸但是可以與第一表面100a間隔開，并且摻雜分隔層101b可以從半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a延伸但是可以與第二表面100b間隔開。摻雜分隔層101b可以通過將第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a內(nèi)形成。作為一示例，摻雜分隔層101b可以包圍絕緣分隔層101a的一部分，如圖7C所示。在某些實(shí)施方式中，摻雜分隔層101b可以與絕緣分隔層101a間隔開，如圖7D所示。

第一隔離結(jié)構(gòu)103可以包括第一絕緣隔離層103a和第一摻雜隔離層103b。第一摻雜隔離層103b可以是雜質(zhì)區(qū)，其以第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)摻雜。第一摻雜隔離層103b可以包圍第一絕緣隔離層103a的一部分，如圖7C所示。替換地，第一摻雜隔離層103b可以與第一絕緣隔離層103a間隔開，如圖7D所示。

如參考圖5A所述，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以在第二方向D2延伸并且可以是第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)區(qū)。第二隔離結(jié)構(gòu)105可以通過將第一導(dǎo)電類型的雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a內(nèi)形成，并且可以被形成為與半導(dǎo)體襯底100的第二表面100b間隔開。

作為一示例，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以與器件分隔層101的摻雜分隔層101b以及第一隔離結(jié)構(gòu)和第三隔離結(jié)構(gòu)103和107的第一和第三摻雜隔離層103b同時(shí)形成。因此，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以基本具有與摻雜分隔層101b以及第一和第三摻雜隔離層103b相同的垂直深度。類似于第一隔離結(jié)構(gòu)103，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以包括第三絕緣隔離層和第三摻雜隔離層。

根據(jù)圖7E所示的實(shí)施方式，器件分隔層101可以包括絕緣分隔層101a和摻雜分隔層101b，摻雜分隔層101b是第一導(dǎo)電類型并且被形成為覆蓋絕緣分隔層101a的表面。摻雜分隔層101b可以被摻雜從而具有第一導(dǎo)電類型(例如p型)。摻雜分隔層101b可以與第一導(dǎo)電類型的半導(dǎo)體襯底100直接接觸。摻雜分隔層101b可以以其中的第一導(dǎo)電類型雜質(zhì)的摻雜濃度高于半導(dǎo)體襯底100中的摻雜濃度的方式形成。因此，摻雜分隔層101b可以用作圍繞第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b形成的勢(shì)壘。詳細(xì)地，圖案化工藝可以被執(zhí)行以在半導(dǎo)體襯底100中形成深溝槽，但是作為圖案化工藝的結(jié)果，表面缺陷可以形成在深溝槽的表面上。在一些示例實(shí)施方式中，用作勢(shì)壘的摻雜分隔層101b可以使減小暗電流成為可能，暗電流可以由表面缺陷導(dǎo)致。

在一些示例實(shí)施方式中，如同器件分隔層101，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以包括第一絕緣隔離層103a和被形成為覆蓋第一絕緣隔離層103a的表面的第一摻雜隔離層103b。第三隔離結(jié)構(gòu)107可以具有類似于第一隔離結(jié)構(gòu)103的結(jié)構(gòu)。

參考圖7F，器件分隔層101可以包括其折射率彼此不同的第一和第二分隔層101c和101d。第一分隔層101c可以與半導(dǎo)體襯底100接觸，第二分隔層101d可以設(shè)置在第一分隔層101c內(nèi)。在光傾斜入射到器件分隔層101中的情況下，由于第一和第二分隔層101c和101d的折射率之間的差異，光可以在第一和第二分隔層101c和101d之間的界面處被折射。例如，第一分隔層101c可以由絕緣材料(例如硅氧化物或硅氮化物)形成或可以包括絕緣材料(例如硅氧化物或硅氮化物)，第二分隔層101d可以由導(dǎo)電材料(例如多晶硅或金屬)形成或可以包括導(dǎo)電材料(例如多晶硅或金屬)。

在一些示例實(shí)施方式中，如同器件分隔層101，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以包括其折射率彼此不同的第一和第二隔離層103c和103d。

圖8A和8B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的俯視圖。圖9和10是剖視圖，其分別沿圖8A或8B的線I-I'和II-II'截取且示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器。為了簡明的描述，先前參考圖5A、5B、6A和6B描述的元件可以由類似或相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)并且其重復(fù)的描述可以被省略。

參考圖8A、8B、9和10，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，器件分隔層101可以限定第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B并且圍繞第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)。如參考圖5C所述，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，器件分隔層101可以包括：第一部分P1，其在第一方向D1延伸并且在第二方向D2上彼此間隔開；以及第二部分P2，其在第二方向D2上延伸并且在第一方向D1上彼此間隔開。第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)可以由一對(duì)第一部分P1和一對(duì)第二部分P2限定。如上所述，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以設(shè)置在第一像素區(qū)P_G1和P_G2中的每個(gè)中，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以設(shè)置在第二像素區(qū)P_R中的每個(gè)中，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以設(shè)置在第三像素區(qū)P_B中的每個(gè)中。

第一隔離結(jié)構(gòu)103可以與器件分隔層101在它們的結(jié)構(gòu)和材料方面基本相同，且當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以在第二方向D2上延伸從而被連接到器件分隔層101。

在一些示例實(shí)施方式中，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以具有不同于第一隔離結(jié)構(gòu)103的形狀。當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以包括沿第一方向D1延伸的第一部分105a和沿第二方向D2延伸的第二部分105b。例如，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第二隔離結(jié)構(gòu)105的第一部分105a可以橫跨第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b，第二隔離結(jié)構(gòu)105的第二部分105b可以被設(shè)置在第一和第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a和110b之間。此外，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以包括與器件分隔層101相同的絕緣材料。

在第二像素區(qū)P_R中的每個(gè)中，第一光電轉(zhuǎn)換區(qū)110a的一部分可以位于第二隔離結(jié)構(gòu)105的第一部分105a和半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a之間。類似地，在第二像素區(qū)P_R中，第二光電轉(zhuǎn)換區(qū)110b的一部分可以位于第二隔離結(jié)構(gòu)105的第一部分105a和半導(dǎo)體襯底100的第一表面100a之間。

在一些示例實(shí)施方式中，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以包括彼此交叉的第一部分105a和第二部分105b，因此即使入射到第二像素區(qū)P_R中的光被第二隔離結(jié)構(gòu)105無規(guī)律地反射，從第二像素區(qū)P_R向第一像素區(qū)P_G1和P_G2傳播的光的量在第一方向和第二方向D1和D2上可以相同。因此，可以抑制或防止噪聲電平因第一像素區(qū)P_G1和P_G2之間的位置差異而不同。

第三隔離結(jié)構(gòu)107可以包括與器件分隔層101相同的絕緣材料，并且當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，其可以在第二方向D2上延伸以被連接到器件分隔層101。如圖8A所示，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以基本上具有與第一隔離結(jié)構(gòu)103相同的結(jié)構(gòu)。換言之，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以在第二方向D2上延伸并且可以由與第一隔離結(jié)構(gòu)103相同的絕緣材料形成。在一些實(shí)施方式中，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以具有圖8A所示的布置，但包括包含第一導(dǎo)電類型的摻雜劑的雜質(zhì)區(qū)。在某些實(shí)施方式中，如圖8B所示，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以基本上具有與第二隔離結(jié)構(gòu)105相同的結(jié)構(gòu)。換言之，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以包括彼此交叉的第一部分107a和第二部分107b。

圖11A和11B是示出根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一些示例實(shí)施方式的圖像傳感器的俯視圖。為了簡明的描述，先前參考圖5A、5B、6A和6B描述的元件可以由類似或相同的附圖標(biāo)記標(biāo)識(shí)并且其重復(fù)的描述可以被省略。

參考圖11A和11B，如參考圖5C所述，當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，器件分隔層101可以包括：第一部分P1，其在第一方向D1上延伸并且在第二方向D2上彼此間隔開；以及第二部分P2，其在第二方向D2上延伸且在第一方向D1上彼此間隔開。第一到第三像素區(qū)P_G1、P_G2、P_R和P_B中的每個(gè)可以由一對(duì)第一部分P1和一對(duì)第二部分P2限定。如上所述，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以被設(shè)置在第一像素區(qū)P_G1和P_G2中的每個(gè)中，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以被設(shè)置在第二像素區(qū)P_R中的每個(gè)中，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以被設(shè)置在第三像素區(qū)P_B中的每個(gè)中。

根據(jù)圖11A所示的實(shí)施方式，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以包括與器件分隔層101相同的絕緣材料，且當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，其可以在第二方向D2上延伸從而被連接到器件分隔層101。

第二隔離結(jié)構(gòu)105可以包括不同于第一隔離結(jié)構(gòu)和第三隔離結(jié)構(gòu)103和107的材料，并且第三隔離結(jié)構(gòu)107可以具有不同于第一隔離結(jié)構(gòu)和第二隔離結(jié)構(gòu)103和105的形狀。例如，如圖11A所示，第二隔離結(jié)構(gòu)105可以是第一導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以包括沿第一方向D1延伸的第一部分107a和沿第二方向D2延伸的第二部分107b。

根據(jù)圖11B所示的實(shí)施方式，第一隔離結(jié)構(gòu)103可以是第一導(dǎo)電類型的摻雜區(qū)，且當(dāng)在俯視圖中觀察時(shí)，其可以在第二方向D2上延伸從而被連接到器件分隔層101。第二隔離結(jié)構(gòu)105可以包括沿第一方向D1延伸的第一部分105a和沿第二方向D2延伸的第二部分105b。類似地，第三隔離結(jié)構(gòu)107可以包括沿第一方向D1延伸的第一部分107a和沿第二方向D2延伸的第二部分107b。

本專利申請(qǐng)要求享有2015年10月12日在韓國知識(shí)產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請(qǐng)第10-2015-0142310號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。