CMOS图像传感器的制作方法

cmos图像传感器
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2022年3月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2022-0035888的优先权，该韩国专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文中。
技术领域
3.本发明构思的示例性实施例涉及互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。


背景技术：

4.图像传感器可以将光学图像转换为电信号。随着计算机和通信产业的发展，各种领域(诸如数码相机、摄像机、个人通信系统(pcs)、游戏主机、安全相机、医疗微型相机等)对高性能图像传感器的需求日益增长。
5.图像传感器可以被归类为电荷耦合器件(ccd)图像传感器或互补金属氧化物半导体(cmos)图像传感器。cmos图像传感器可以被驱动和实现为集成了信号处理电路和图像传感部分的单个芯片。因此，cmos图像传感器的尺寸可以减小。另外，cmos图像传感器可以具有低功耗，并且可以容易地应用于具有有限电池容量的产品。此外，可以使用cmos工艺技术来制造cmos图像传感器，从而降低了cmos图像传感器的制造成本。因此，通过使用cmos工艺技术cmos图像传感器可以具有高分辨率。


技术实现要素：

6.本发明构思的示例性实施例提供了一种能够防止串扰和提高量子效率(qe)的cmos图像传感器。
7.根据本发明构思的示例性实施例，一种cmos图像传感器包括：衬底，其包括多个单元像素区域。衬底包括：第一表面，其被配置为接收光；第二表面，其与第一表面相对；深器件隔离部，其设置在衬底中并且被配置为将多个单元像素区域彼此隔离，其中，深器件隔离部从第一表面朝向第二表面延伸并且具有从第一表面测量的第一深度；光电转换部，其在多个单元像素区域中的每一个中形成在衬底中；以及第一垂直反射结构，其设置在衬底的多个单元像素区域中的每一个中，并且在平面图中被深器件隔离部围绕，其中，第一垂直反射结构从第一表面朝向第二表面延伸并且具有从第一表面测量的第二深度，其中，第二深度等于或大于第一深度，并且其中，相对于第一表面，第一垂直反射结构的最低的表面高于光电转换部的最上面的部分。
8.根据本发明构思的示例性实施例，一种cmos图像传感器包括：衬底，其包括多个单元像素区域。衬底包括：第一表面；第二表面，其与第一表面相对并且被配置为接收光；深器件隔离部，其设置在衬底中并且被配置为将多个单元像素区域彼此隔离；光电转换部，其在多个单元像素区域中的每一个中形成在衬底中；第一垂直反射结构，其设置在衬底中的多个单元像素区域中的每一个中，并且在平面图中被深器件隔离部围绕；以及第二垂直反射结构，其设置在多个单元像素区域中的每一个中，并且在平面图中被第一垂直反射结构围
绕，其中，深器件隔离部与第一表面间隔开，并且其中，当在平面图中查看时，第一垂直反射结构和第二垂直反射结构设置在光电转换部内部。
9.根据本发明构思的示例性实施例，一种cmos图像传感器包括：衬底，其包括多个单元像素区域。衬底包括：第一表面；第二表面，其与第一表面相对并且被配置为接收光；深器件隔离部，其设置在衬底中并且被配置为将多个单元像素区域彼此隔离；光电转换部，其在多个单元像素区域中的每一个中形成在衬底中；第一垂直反射结构，其设置在衬底中，并且在平面图中被深器件隔离部围绕；第二垂直反射结构，其设置在衬底中，并且在平面图中被第一垂直反射结构围绕；转移栅极和浮置扩散区，转移栅极和浮置扩散区设置在第一表面上；层间绝缘层，其设置在第一表面上，其中，层间绝缘层覆盖第一表面、转移栅极、以及浮置扩散区；以及互连线，其设置在层间绝缘层中，其中，深器件隔离部从第二表面朝向第一表面延伸，并且具有从第二表面测量的第一深度，其中，第一垂直反射结构从第二表面朝向第一表面延伸，并且具有从第二表面测量的第二深度，其中，第二深度等于或大于第一深度，并且其中，第一垂直反射结构的最低的表面的水平和第二垂直反射结构的最低的表面的水平高于光电转换部的最上面的部分的水平。
附图说明
10.图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的像素电路的电路图。
11.图2是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。
12.图3a和图3b是沿着图2的线a-a’截取的示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的截面图。
13.图4是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。
14.图5a和图5b是沿着图4的线a-a’截取的示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的截面图。
15.图6是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。
16.图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。
17.图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。
18.图9a和图9b是沿着图8的线a-a’截取的示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的截面图。
19.图10、图11和图12是示出制造具有图3a中示出的截面的cmos图像传感器的方法的截面图。
20.图13a和图13b是沿着图2的线a-a’截取的示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的截面图。
具体实施方式
21.现在将参照附图对本发明构思的示例性实施例进行更全面的描述。贯穿说明书和附图，相同的参考编号或相同的参考标志符可以表示相同的元素或组件。
22.图1是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的像素电路的电路图。
23.参照图1，图像传感器的每个像素可以包括光电转换部分pd、转移晶体管t
x
、源极跟随器晶体管s
x
、复位晶体管r
x
和选择晶体管a
x
。转移晶体管t
x
、源极跟随器晶体管s
x
、复位晶体管r
x
和选择晶体管a
x
可以分别包括转移栅极tg、源极跟随器栅极sf、复位栅极rg和选择栅极sel。
24.光电转换元件pd可以是包括n型掺杂剂区域和p型掺杂剂区域的光电二极管。浮置扩散区fd可以用作转移晶体管t
x
的漏极。浮置扩散区fd也可以用作复位晶体管r
x
的源极。浮置扩散区fd可以电连接到源极跟随器晶体管s
x
的源极跟随器栅极sf。换句话说，浮置扩散区fd可以直接连接到复位晶体管r
x
、转移晶体管t
x
和源极跟随器晶体管s
x
中的每一个。源极跟随器晶体管s
x
可以连接到选择晶体管a
x
。
25.在下文中，将参照图1来描述图像传感器的操作。首先，可以导通复位晶体管r
x
以对浮置扩散区fd中剩余的电荷放电。此后，当关断复位晶体管r
x
并且导通转移晶体管t
x
时，可以将由光电转换单元中的光产生的电荷转移到浮置扩散区fd中。源极跟随器晶体管s
x
的栅极偏压可以与转移的电荷的量成比例地改变，并因此可以改变源极跟随器晶体管s
x
的源极电势。改变后的电势(例如，vout)可以通过由通过行线提供的信号导通的选择晶体管a
x
被转移到列线。
26.图2是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。图3a和图3b是沿着图2的线a-a’截取的示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的截面图。
27.参照图2、图3a和图3b，可以提供包括单元像素区域up的衬底1。衬底1可以包括彼此相对的第一表面1a和第二表面1b。光可以通过第二表面1b入射。浅装置隔离层stl可以设置在第一表面1a中以限定有源区。可替换地，可以设置掺杂有掺杂剂的装置隔离区域来代替浅装置隔离层stl。衬底1可以是单晶硅衬底、绝缘体上硅(soi)衬底、或硅外延层。衬底1可以掺杂有具有第一导电类型的掺杂剂。例如，第一导电类型可以是p型。
28.在本发明构思中，第一方向x可以意指与衬底1的表面(例如，第一表面1a)平行的方向。第二方向y可以意指与衬底1的表面(例如，第一表面1a)平行并且与第一方向x垂直相交的方向。第三方向z可以意指与衬底1的表面(例如，第一表面1a)垂直的方向。
29.在每个单元像素区域up中，光电转换部pd可以设置在衬底1中(例如，在衬底1的第一表面1a和第二表面1b之间)。光电转换部pd可以是掺杂有具有与第一导电类型相反的第二导电类型的掺杂剂的区域。例如，第二导电类型可以是n型。掺杂在光电转换部pd中的n型掺杂剂可以与掺杂在其周围的衬底1中的p型掺杂剂形成pn结，从而构成光电二极管。光电转换部pd的最上面的部分可以是衬底1和光电转换部pd彼此相邻的、在第三方向z上位于顶部的边界部分。
30.转移栅极tg、浮置扩散区fd和地区域12可以设置在衬底1的第一表面1a。转移栅极tg可以具有包括延伸到衬底1中的部分的垂直型栅极形状。换句话说，转移栅极tg可以包括衬底1中的第一部分和从衬底1的第一表面1a突出的第二部分。可替换地，转移栅极tg可以具有设置在衬底1的第一表面1a上的扁平型栅极形状。栅极绝缘层10可以设置在转移栅极tg和衬底1之间。浮置扩散区fd可以掺杂有例如n型掺杂剂。地区域12可以掺杂有例如p型掺杂剂。地区域12的掺杂浓度可以高于衬底1的p型掺杂剂的掺杂浓度。
31.光可以通过衬底1的第二表面1b入射到衬底1中。可以通过入射光ld在pn结处产生
电子-空穴对。产生的电子可以积累在光电转换部pd中。当向转移栅极tg施加电压时，可以导通包括转移栅极tg的晶体管以将电子转移至浮置扩散区fd中。可以通过构成图1的像素的其他晶体管(例如，源极跟随器晶体管s
x
、复位晶体管r
x
和选择晶体管a
x
)和互连线将积累在浮置扩散区fd中的电子转移至单元像素区域up的外部。多层的层间绝缘层20和互连线22可以设置在衬底1的第一表面1a上。层间绝缘层20可以被钝化层28覆盖。反射部分25可以设置在层间绝缘层20中。当在平面图中查看时，反射部分25可以具有占据每个单元像素区域up的一部分的板形状。反射部分25可以由互连线22的一部分形成，或可以由额外的金属层形成。
32.深器件隔离部dti可以设置在衬底1中，以将单元像素区域up彼此隔离。深器件隔离部dti可以从衬底1的第二表面1b朝向衬底1的第一表面1a延伸，并且可以具有从衬底1的第二表面1b测量的第一深度d1。换句话说，深器件隔离部dti在第三方向z上的长度可以是第一深度d1。在一些实施例中，深器件隔离部dti可以与第一表面1a间隔开。当在平面图中查看时，深器件隔离部dti可以具有网形状或网格形状。深器件隔离部dti可以包括氧化物基材料或氮化物基材料。例如，深器件隔离部dti可以包括绝缘材料(诸如氧化硅层、氮化硅层和/或氮氧化硅层)。另外，深器件隔离部dti可以在其中包括多晶硅图案。可以向多晶硅图案施加电压以减少暗电流和白点。在特定实施例中，深器件隔离部dti可以在其中包括高k介电材料而不是多晶硅图案。高k介电材料可以是氧化铪(hfo2)、氧化钽(ta2o5)、或氧化铝(al2o3)。
33.在平面图中，第一垂直反射结构32可以设置在衬底1中，并且被深器件隔离部dti围绕。当在平面图中查看时，第一垂直反射结构32可以设置在光电转换部pd的内部。第一垂直反射结构32可以在第三方向z上与光电转换部pd间隔开。当在平面图中查看时，第一垂直反射结构32可具有圆环形状、椭圆环形状、或者多边形环形状。
34.第一垂直反射结构32可以从衬底1的第二表面1b朝向衬底1的第一表面1a延伸，并且可以具有从衬底1的第二表面1b测量的第二深度d2。换句话说，第一垂直反射结构32在第三方向z上的长度可以是第二深度d2。第二深度d2可以等于或大于第一深度d1。第一垂直反射结构32的最低的表面的水平可以高于光电转换部的最上面的部分的水平。
35.第一垂直反射结构32可以包括具有低于衬底1的折射率的折射率的材料。第一垂直反射结构32可以包括氧化物基材料或氮化物基材料。例如，第一垂直反射结构32可以包括绝缘材料(诸如氧化硅层、氮化硅层和/或氮氧化硅层)。另外，第一垂直反射结构32可以在其中包括高k介电材料。高k介电材料可以是氧化铪(hfo2)、氧化钽(ta2o5)、或氧化铝(al2o3)。第一垂直反射结构32可以包括与深器件隔离部dti相同的材料。可替换地，第一垂直反射结构32的材料可以与深器件隔离部dti的材料不同。
36.在平面图中，第二垂直反射结构34可以设置在每个单元像素区域up中，并且可以被第一垂直反射结构32围绕。在平面图中，第二垂直反射结构34可以基本上设置在每个单元像素区域up的中心。当在平面图中查看时，第二垂直反射结构34可以设置在第一垂直反射结构32的内部。当在平面图中查看时，第二垂直反射结构34可以设置在光电转换部pd的内部。第二垂直反射结构34可以在第三方向z上与光电转换部pd间隔开。当在平面图中查看时，第二垂直反射结构34可具有圆形形状、椭圆形形状、或者多边形形状。第二垂直反射结构34可以与第一垂直反射结构32同轴。
37.第二垂直反射结构34可以从衬底1的第二表面1b朝向衬底1的第一表面1a延伸，并可以具有从衬底1的第二表面1b测量的第三深度d3。换句话说，第三深度d3可以是第二垂直反射结构34在第三方向z上的长度。第三深度d3可以小于第一深度d1。可替换地，如图3b所示，第三深度d3可以等于或大于第一深度d1。第二垂直反射结构34的最低的表面的水平可以高于光电转换部pd的最上面的部分的水平。
38.第二垂直反射结构34可以包括具有低于衬底1的折射率的折射率的材料。具体地，第二垂直反射结构34可以包括氧化物基材料或氮化物基材料。例如，第二垂直反射结构34可以包括绝缘材料(诸如氧化硅层、氮化硅层和/或氮氧化硅层)。另外，第二垂直反射结构34可以在其中包括高k介电材料。高k介电材料可以是氧化铪(hfo2)、氧化钽(ta2o5)、或氧化铝(al2o3)。第二垂直反射结构34可以包括与深器件隔离部dti和/或第一垂直反射结构32相同的材料。可替换地，第二垂直反射结构34的材料可以与深器件隔离部dti的材料和/或第一垂直反射结构32的材料不同。
39.抗反射层42可以设置在衬底1的第二表面1b上。抗反射层42可以覆盖衬底1的第二表面1b、深器件隔离部dti的顶表面、第一垂直反射结构32的顶表面和第二垂直反射结构34的顶表面。例如，抗反射层42可以由氮化硅层形成。抗反射层42可以直接接触深器件隔离部dti、第一垂直反射结构32的顶表面、第二垂直反射结构34的顶表面和衬底1的第二表面1b中的每一个。
40.滤色器44可以设置在抗反射层42上。换句话说，抗反射层42可以设置在滤色器44和衬底1的第二表面1b之间。滤色器44可以设置在每个单元像素区域up上。滤色器44可以被配置为透射入射光ld中的具有特定波长的光。在一些实施例中，网格结构可以设置在滤色器44内，并且可以与深器件隔离部dti垂直对齐。在一些实施例中，网格结构可以包括具有被介电材料围绕的金属框架的堆叠网格。在一些实施例中，介电材料的层和堆叠网格可以具有相同的介电材料(例如，氧化硅(sio
x
))。
41.微透镜46可以设置在滤色器上。换句话说，滤色器44可以设置在微透镜46和抗反射层42之间。微透镜46可以设置在每个单元像素区域up上。在一些实施例中，微透镜46可以具有弯曲的上表面。微透镜46可以具有与滤色器44相邻的基本上平坦的底表面和弯曲的上表面。当在平面图中查看时，弯曲的上表面可以被配置为将入射光ld聚焦于每个单元像素区域up的中心。
42.入射光ld可以聚焦于第二垂直反射结构34的上部。入射光ld可以穿透第二垂直反射结构34并可以通过多条路径散射。散射的入射光ld可以在第一垂直反射结构32的内侧表面处被多次反射。可替换地，散射的入射光ld可以如图3b所示在第一垂直反射结构32的内侧表面和第二垂直反射结构34的侧表面处被多次反射。
43.由于当在平面图中查看时第一垂直反射结构32和第二垂直反射结构34设置在光电转换部pd的内部，因此入射光ld可以集中于设置在每个单元像素区域up中的光电转换部pd。
44.在根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器100中，第一垂直反射结构32和/或第二垂直反射结构34的深度可以大于深器件隔离部dti的深度，并且第一垂直反射结构32和第二垂直反射结构34可以位于光电转换部pd上。因此，可以导致散射的入射光ld的多次反射以增加光程，并因此提高入射光ld的量子效率和防止串扰。当散射的入射光ld
泄漏到相邻的其它单元像素区域up中时发生串扰。因此，本发明构思的示例性实施例可以改进感测光(例如，红外光)的灵敏度。
45.另外，本发明构思的示例性实施例可以消除增加深器件隔离部dti的深度的需要，从而可以降低工艺难度和工艺成本。
46.图4是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。图5a和图5b是沿着图4的线a-a’截取的示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的截面图。在下文中，为了轻松和方便地解释的目的，将省略对与参照图2、图3a和图3b提到的相同的组件和特征的描述。
47.参照图4、图5a和图5b，当在平面图中查看时，第二垂直反射结构34可具有圆环形状、椭圆环形状、或者多边形环形状。换句话说，在平面图中查看时，衬底1的第二表面1b可以在第二垂直反射结构34的内部的中心部分中暴露。第二垂直反射结构34可以与第一垂直反射结构32同轴。
48.图6是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。在下文中，为了轻松和方便地解释的目的，将省略对与参照图2、图3a和图3b提到的相同的组件和特征的描述。
49.参照图6，当在平面图中查看时，第二垂直反射结构34可以在每个单元像素区域up的中心区域中具有十字形状或x形状。另外，第一垂直反射结构32可以具有方形形状并围绕第二垂直反射结构34。沿着图6的线a-a’截取的截面图可以与图3a或图3b相似。在一些情况下，在沿着图6的线a-a’截取的截面图中，第二垂直反射结构34在第一方向x上的长度可以大于图3a和图3b中所示的第二垂直反射结构34在第一方向x上的长度。
50.图7是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。在下文中，为了轻松和方便地解释的目的，将省略对与参照图2、图3a和图3b提到的相同的组件和特征的描述。
51.参照图7，可以在每个单元像素区域up中设置多个第一垂直反射结构32。第一垂直反射结构32可以彼此间隔开。换句话说，第一垂直反射结构32可以不彼此连续地连接。第二垂直反射结构34可以被多个第一垂直反射结构32围绕。但是，第二垂直反射结构34的一部分可以被多个第一垂直反射结构32暴露。沿着图7的线a-a’截取的截面图可以与图3a或图3b相似。在一些情况下，在沿着图7的线a-a’截取的截面图中，第二垂直反射结构34在第一方向x上的长度可以大于图3a和图3b中所示的第二垂直反射结构34在第一方向x上的长度。
52.图8是示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的平面图。图9a和图9b是沿着图8的线a-a’截取的示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的截面图。在下文中，为了轻松和方便地解释的目的，将省略对与参照图2、图3a和图3b提到的相同的组件和特征的描述。
53.参照图8、图9a和图9b，当在平面图中查看时，第一垂直反射结构32可以在每个单元像素区域up中具有网格状结构。当在平面图中查看时，多个第二垂直反射结构34中的每一个可以分别设置在网格状的第一垂直反射结构32的开口中的每一个中。设置在网格状结构的中心区域中的第二垂直反射结构34可以被第一垂直反射结构32围绕。设置在网格状的第一垂直反射结构32的外部区域中的第二垂直反射结构34可以被第一垂直反射结构32和深器件隔离部dti围绕。
54.在一些实施例中，当在平面图中查看时，衬底1的第二表面1b可以设置在第一垂直反射结构32和第二垂直反射结构34之间。换句话说，衬底1可以设置在第一垂直反射结构32和第二垂直反射结构34之间。类似地，当设置在网格状的第一垂直反射结构32的外部区域中的第二垂直反射结构34被第一垂直反射结构32和深器件隔离部dti围绕时，当在平面图中查看时，衬底1可以设置在第二垂直反射结构34与第一垂直反射结构32和深器件隔离部dti之间。
55.图10、图11和图12是示出制造具有图3a中示出的截面的cmos图像传感器的方法的截面图。
56.参照图10，可以通过离子注入工艺将掺杂剂注入到每个单元像素区域up的衬底中，以形成光电转换部pd。浅装置隔离层stl可以被形成为与衬底1的第一表面1a相邻，以限定有源区。可以去除衬底1的一部分以形成浅沟槽，并且可以用填充绝缘层填充浅沟槽以形成浅装置隔离层stl。
57.参照图11，可以蚀刻通过浅装置隔离层sti暴露的衬底1的一部分以形成凹陷区域。可以执行热氧化工艺或沉积工艺以形成共形地覆盖凹陷区域的内表面和衬底1的第一表面1a的一部分的栅极绝缘层10。可以堆叠导电层以填充凹陷区域，然后可以图案化导电层以形成转移栅极tg。当形成转移栅极tg时，也可以形成具有其它功能的栅极。可以执行离子注入工艺以形成浮置扩散区fd和地区域12。可以在层间绝缘层20中设置多层的互连线22、接触插塞、以及反射部分25。可以在衬底1的第一表面1a上形成层间绝缘层20。另外，可以在层间绝缘层20上形成钝化层28。钝化层28可以由氮化硅层或聚酰亚胺形成。
58.参照图12，可以按照使衬底1的第二表面1b面朝上的方式翻转衬底1。可以在衬底1中形成从衬底1的第二表面1b朝向衬底1的第一表面1a延伸的深器件隔离部dti以将单元像素区域up彼此隔离。因此，深器件隔离部dti可以与衬底的第一表面1a间隔开一段距离。可以蚀刻衬底1以形成深沟槽，并且可以形成绝缘材料以填充深沟槽。因此，可以对绝缘材料执行平坦化工艺以形成深器件隔离部dti。
59.可以在衬底1的第二表面1b上形成第一光致抗蚀剂图案，并且可以执行蚀刻工艺以蚀刻衬底1的其中可以形成第一垂直反射结构32的部分。此后，可以通过剥离工艺去除第一光致抗蚀剂图案，并且然后，可以执行沉积工艺。随后，可以执行平坦化工艺以形成第一垂直反射结构32。接下来，可以在衬底1的第二表面1b上形成第二光致抗蚀剂图案，并且可以执行蚀刻工艺以蚀刻衬底1的其中将形成第二垂直反射结构34的部分。此后，可以通过剥离工艺去除第二光致抗蚀剂图案，然后，可以执行沉积工艺。随后，可以执行平坦化工艺以形成第二垂直反射结构34。在一些实施例中，可以首先形成第二垂直反射结构34，然后，可以形成第一垂直反射结构32。可替换地，在一些实施例中，可以同时形成第一垂直反射结构32和第二垂直反射结构34。例如，蚀刻工艺可以是干法蚀刻工艺。例如，可以使用原子层沉积(ald)方法、化学气相沉积(cvd)方法或物理气相沉积(pvd)方法来执行沉积工艺。
60.返回参照图3a，可以在衬底1的第二表面1b上顺序地形成抗反射层42、滤色器44和微透镜46。滤色器44可以形成在抗反射层42上。微透镜46可以形成在滤色器44上。因此，可以制造cmos图像传感器100。
61.图13a和图13b是沿着图2的线a-a’截取的示出根据本发明构思的示例性实施例的cmos图像传感器的截面图。在下文中，为了轻松和方便地解释的目的，将省略对与参照图2、
图3a和图3b提到的相同的组件和特征的描述。
62.参照图13a和图13b，深器件隔离部dti的第一深度d1可以大于第一垂直反射结构32的第二深度d2和第二垂直反射结构34的第三深度d3。在一些实施例中，深器件隔离部dti的底表面可以与衬底1的第一表面1a接触。换句话说，深器件隔离部dti的第一深度d1可以从衬底1的第二表面1b延伸到衬底1的第一表面1a。在一些实施例中，深器件隔离部dti的顶表面可以与衬底1的第二表面1b间隔开。
63.根据本发明构思的cmos图像传感器，第一垂直反射结构和第二垂直反射结构的深度可以大于深器件隔离部的深度，并且当在平面图中查看时，第一垂直反射结构和第二垂直反射结构可以位于光电转换部分的内部。因此，可以导致散射光的多次反射以增加光程，从而提高量子效率，并防止当入射光或散射光泄漏到相邻的其它单元像素区域中时发生的串扰。因此，本发明构思的示例性实施例改进了光(例如，红外光)的感测灵敏度。
64.另外，由于不需要增加深器件隔离部的深度，因此可以降低工艺难度和工艺成本。
65.尽管已经具体地示出和描述了本发明构思的示例性实施例，但是本领域的普通技术人员之一将理解，可在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下进行形式和细节上的变化。

技术特征：
1.一种互补金属氧化物半导体图像传感器，包括：衬底，其包括多个单元像素区域，所述衬底包括：第一表面，其被配置为接收光；第二表面，其与所述第一表面相对；深器件隔离部，其设置在所述衬底中并且被配置为将所述多个单元像素区域彼此隔离，其中，所述深器件隔离部从所述第一表面朝向所述第二表面延伸并且具有从所述第一表面测量的第一深度；光电转换部，其在所述多个单元像素区域中的每一个中形成在所述衬底中；以及第一垂直反射结构，其设置在所述衬底的所述多个单元像素区域中的每一个中，并且在平面图中被所述深器件隔离部围绕，其中，所述第一垂直反射结构从所述第一表面朝向所述第二表面延伸，并且具有从所述第一表面测量的第二深度，其中，所述第二深度等于或大于所述第一深度，并且其中，相对于所述第一表面，所述第一垂直反射结构的最低的表面高于所述光电转换部的最上面的部分。2.根据权利要求1所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，还包括：第二垂直反射结构，其设置在所述多个单元像素区域中的每一个中，并且在所述平面图中被所述第一垂直反射结构围绕，其中，相对于所述第一表面，所述第二垂直反射结构的最低的表面高于所述光电转换部的所述最上面的部分。3.根据权利要求2所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，当在所述平面图中查看时，所述第一垂直反射结构具有圆环形状、椭圆环形状、或者多边形环形状，其中，当在所述平面图中查看时，所述第二垂直反射结构具有圆形形状、椭圆形形状、或者多边形形状。4.根据权利要求2所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，所述第二垂直反射结构从所述第一表面朝向所述第二表面延伸，并且具有从所述第一表面测量的第三深度，并且其中，所述第三深度等于或大于所述第一深度。5.根据权利要求2所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，当在所述平面图中查看时，所述第一垂直反射结构和所述第二垂直反射结构中的每一个具有相同的圆环形状、椭圆环形状、或者多边形环形状。6.根据权利要求5所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，所述第二垂直反射结构具有从所述第一表面起的第三深度，并且其中，所述第三深度等于或大于所述第一深度。7.根据权利要求1所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，当在所述平面图中查看时，所述第一垂直反射结构具有网格状结构。8.根据权利要求7所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，还包括：多个第二垂直反射结构，其中，当在所述平面图中查看时，所述多个第二垂直反射结构中的每一个设置在所述第一垂直反射结构的每个开口中。
9.根据权利要求1所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，还包括：多个第一垂直反射结构，其设置在所述衬底的所述多个单元像素区域中的每一个中；第二垂直反射结构，当在所述平面图中查看时，其被所述多个第一垂直反射结构围绕；其中，所述多个第一垂直反射结构彼此间隔开。10.根据权利要求1所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，所述第一垂直反射结构包括具有低于所述衬底的折射率的折射率的材料。11.根据权利要求10所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，所述第一垂直反射结构包括氧化硅层、氮化硅层、或者氮氧化硅层。12.一种互补金属氧化物半导体图像传感器包括：衬底，其包括多个单元像素区域，所述衬底包括：第一表面；第二表面，其与所述第一表面相对，并且被配置为接收光；深器件隔离部，其设置在所述衬底中并且被配置为将所述多个单元像素区域彼此隔离；光电转换部，其在所述多个单元像素区域中的每一个中形成在所述衬底中；第一垂直反射结构，其设置在所述衬底中的所述多个单元像素区域中的每一个中，并且在平面图中被所述深器件隔离部围绕；以及第二垂直反射结构，其设置在所述多个单元像素区域中的每一个中，并且在所述平面图中被所述第一垂直反射结构围绕，其中，所述深器件隔离部与所述第一表面间隔开，并且其中，当在所述平面图中查看时，所述第一垂直反射结构和所述第二垂直反射结构设置在所述光电转换部内部。13.根据权利要求12所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，所述深器件隔离部具有从所述第二表面测量的第一深度，其中，所述第一垂直反射结构具有从所述第二表面测量的第二深度，并且其中，所述第二深度等于或大于所述第一深度。14.根据权利要求13所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，当在所述平面图中查看时，所述第一垂直反射结构具有圆环形状、椭圆环形状、或者多边形环形状，并且其中，当在所述平面图中查看时，所述第二垂直反射结构具有圆形形状、椭圆形形状、或者多边形形状。15.根据权利要求14所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，所述第二垂直反射结构具有从所述第二表面测量的第三深度，并且其中，所述第三深度等于或大于所述第一深度。16.根据权利要求13所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，当在所述平面图中查看时，所述第一垂直反射结构和所述第二垂直反射结构中的每一个具有相同的圆环形状、椭圆环形状、或者多边形环形状。17.根据权利要求16所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，所述第二垂直反射结构具有从所述第二表面测量的第三深度，并且其中，所述第三深度等于或大于所述第一深度。
18.根据权利要求12所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，所述第一垂直反射结构和所述第二垂直反射结构包括具有低于所述衬底的折射率的折射率的材料。19.一种互补金属氧化物半导体图像传感器，包括：衬底，其包括多个单元像素区域，所述衬底包括：第一表面；第二表面，其与所述第一表面相对，并且被配置为接收光；深器件隔离部，其设置在所述衬底中并且被配置为将所述多个单元像素区域彼此隔离；光电转换部，其在所述多个单元像素区域中的每一个中形成在所述衬底中；第一垂直反射结构，其设置在所述衬底中，并且在平面图中被所述深器件隔离部围绕；第二垂直反射结构，其设置在所述衬底中，并且在所述平面图中被所述第一垂直反射结构围绕；转移栅极和浮置扩散区，所述转移栅极和所述浮置扩散区设置在所述第一表面上；层间绝缘层，其设置在所述第一表面上，其中，所述层间绝缘层覆盖所述第一表面、所述转移栅极、以及所述浮置扩散区；以及互连线，其设置在所述层间绝缘层中，其中，所述深器件隔离部从所述第二表面朝向所述第一表面延伸，并且具有从所述第二表面测量的第一深度，其中，所述第一垂直反射结构从所述第二表面朝向所述第一表面延伸，并且具有从所述第二表面测量的第二深度，其中，所述第二深度等于或大于所述第一深度，并且其中，所述第一垂直反射结构的最低的表面的水平和所述第二垂直反射结构的最低的表面的水平高于所述光电转换部的最上面的部分的水平。20.根据权利要求19所述的互补金属氧化物半导体图像传感器，其中，所述第二垂直反射结构从所述第二表面朝向所述第一表面延伸，并且具有从所述第二表面测量的第三深度，并且其中，所述第三深度等于或大于所述第一深度。

技术总结
一种CMOS图像传感器包括：包括多个单元像素区域的衬底。衬底包括：被配置为接收光的第一表面；与第一表面相对的第二表面；设置在衬底中并且被配置为将多个单元像素区域彼此隔离的深器件隔离部，其中，深器件隔离部从第一表面朝向第二表面延伸并且具有从第一表面测量的第一深度；在多个单元像素区域中的每一个中形成在衬底中的光电转换部；以及设置在衬底的多个单元像素区域中的每一个中并且在平面图中被深器件隔离部围绕的第一垂直反射结构。图中被深器件隔离部围绕的第一垂直反射结构。图中被深器件隔离部围绕的第一垂直反射结构。


技术研发人员：陈暎究 李承炫 金永灿
受保护的技术使用者：三星电子株式会社
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/9/26