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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023164283
(43)【公開日】2023-11-10
(54)【発明の名称】クロストーク低減のためのイメージセンサ構造
(51)【国際特許分類】
H01L 27/146 20060101AFI20231102BHJP
【ＦＩ】
H01L27/146 A
H01L27/146 D
【審査請求】有
【請求項の数】10
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2023015754
(22)【出願日】2023-02-06
(31)【優先権主張番号】63/336,851
(32)【優先日】2022-04-29
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(31)【優先権主張番号】17/892,820
(32)【優先日】2022-08-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(71)【出願人】
【識別番号】500262038
【氏名又は名称】台湾積體電路製造股▲ふん▼有限公司
【氏名又は名称原語表記】Ｔａｉｗａｎ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｌｔｄ．
【住所又は居所原語表記】Ｎｏ．８， Ｌｉ－Ｈｓｉｎ Ｒｄ．６， Ｈｓｉｎｃｈｕ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｐａｒｋ， Ｈｓｉｎｃｈｕ， ＴＡＩＷＡＮ
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100164448
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 雄輔
(72)【発明者】
【氏名】黄 偉志
(72)【発明者】
【氏名】蔡 雙吉
(72)【発明者】
【氏名】林 杏芝
(72)【発明者】
【氏名】劉 人誠
(72)【発明者】
【氏名】楊 敦年
【テーマコード（参考）】
4M118
【Ｆターム（参考）】
4M118AA05
4M118AB01
4M118BA14
4M118CA02
4M118CA25
4M118CB01
4M118CB02
4M118CB03
4M118FA06
4M118FA27
4M118FA28
4M118GA02
4M118GB04
4M118GB11
4M118GC07
4M118GD04
4M118GD07
(57)【要約】 （修正有）
【課題】イメージセンサ構造において光ノイズがより好適に遮断され、大きなフォトダイオードの小さなフォトダイオードとの間のクロストークが低減されたイメージセンサ構造を提供する。
【解決手段】イメージセンサ２００は、１つの方向に沿って第２フォトダイオード２０８Ｌと第３フォトダイオードと２０８Ｌの間に設けられた第１フォトダイオード２０８Ｓと、第１フォトダイオード周囲に設けられた第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴２４０Ｄと、第２フォトダイオードと第３フォトダイオード側壁に沿って設けられた第２ＤＴＩ特徴２４０と、を含む。第１ＤＴＩ特徴の深さは第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深い。第２フォトダイオードの量子効率は、第１フォトダイオードの量子効率よりも低い。
【選択図】図１７
【解決手段】イメージセンサ２００は、１つの方向に沿って第２フォトダイオード２０８Ｌと第３フォトダイオードと２０８Ｌの間に設けられた第１フォトダイオード２０８Ｓと、第１フォトダイオード周囲に設けられた第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴２４０Ｄと、第２フォトダイオードと第３フォトダイオード側壁に沿って設けられた第２ＤＴＩ特徴２４０と、を含む。第１ＤＴＩ特徴の深さは第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深い。第２フォトダイオードの量子効率は、第１フォトダイオードの量子効率よりも低い。
【選択図】図１７
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１つの方向に沿って第２フォトダイオードと第３フォトダイオードとの間に設けられた第１フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードとの間に設けられた第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴と、
前記第１フォトダイオードと前記第３フォトダイオードとの間に設けられた第２ＤＴＩ特徴と
を含み、
前記第１ＤＴＩ特徴の深さが前記第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深く、
前記第２フォトダイオードの量子効率が前記第１フォトダイオードの量子効率よりも低い、
イメージセンサ。
前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードとの間に設けられた第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴と、
前記第１フォトダイオードと前記第３フォトダイオードとの間に設けられた第２ＤＴＩ特徴と
を含み、
前記第１ＤＴＩ特徴の深さが前記第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深く、
前記第２フォトダイオードの量子効率が前記第１フォトダイオードの量子効率よりも低い、
イメージセンサ。
【請求項2】
前記第３フォトダイオードの量子効率が前記第１フォトダイオードの量子効率と同一である、
請求項１に記載のイメージセンサ。
請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項3】
前記第１フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第１の幅を有し、
前記第２フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第２の幅を有し、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも広い、
請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第２フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第２の幅を有し、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも広い、
請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記第１フォトダイオード、前記第２フォトダイオード、及び前記第３フォトダイオードの上方に設けられたパッシベーション層と、
前記パッシベーション層に埋め込まれて前記第１フォトダイオード、前記第２フォトダイオード、及び前記第３フォトダイオードの上方にまたがる金属グリッドと
を更に含む、
請求項１に記載のイメージセンサ。
前記パッシベーション層に埋め込まれて前記第１フォトダイオード、前記第２フォトダイオード、及び前記第３フォトダイオードの上方にまたがる金属グリッドと
を更に含む、
請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項5】
前記パッシベーション層に埋め込まれて前記金属グリッドと前記第２フォトダイオードとの間に設けられた金属フィルム
を更に含む、
請求項４に記載のイメージセンサ。
を更に含む、
請求項４に記載のイメージセンサ。
【請求項6】
前記第１フォトダイオード、前記第２フォトダイオード、及び前記第３フォトダイオードの下方に設けられた第１誘電体層と、
前記第１誘電体層に埋め込まれた第１金属構造と
を更に含み、
前記第１金属構造が、垂直方向に沿って前記第１ＤＴＩ特徴と整列している、
請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第１誘電体層に埋め込まれた第１金属構造と
を更に含み、
前記第１金属構造が、垂直方向に沿って前記第１ＤＴＩ特徴と整列している、
請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項7】
前記第１金属構造が環形状を有し、前記第２フォトダイオードの直下の前記第１誘電体層の一部を完全に囲んで延伸する、
請求項６に記載のイメージセンサ。
請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項8】
前記第１誘電体層の下方に設けられた第２誘電体層と、
前記第２誘電体層に埋め込まれて前記第２フォトダイオードの直上に設けられた第２金属構造と
を更に含み、
前記第１金属構造が前記第２金属構造と直接接触する、
請求項６に記載のイメージセンサ。
前記第２誘電体層に埋め込まれて前記第２フォトダイオードの直上に設けられた第２金属構造と
を更に含み、
前記第１金属構造が前記第２金属構造と直接接触する、
請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項9】
前記第１金属構造が金属柱のアレイを含む、
請求項６に記載のイメージセンサ。
請求項６に記載のイメージセンサ。
【請求項10】
第１フォトダイオードと、
１つの方向に沿って前記第１フォトダイオードと隣接する第２フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオード及び前記第２フォトダイオードの上方に設けられた第１パッシベーション層と、
前記第１パッシベーション層の上方に設けられた金属グリッドと、
前記第１パッシベーション層に埋め込まれ、前記第１フォトダイオードの直上に設けられるが、前記第２フォトダイオードの上方に延伸しない金属フィルムと
を含み、
前記第１フォトダイオードの量子効率が前記第２フォトダイオードの量子効率とは異なる、
イメージセンサ。
１つの方向に沿って前記第１フォトダイオードと隣接する第２フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオード及び前記第２フォトダイオードの上方に設けられた第１パッシベーション層と、
前記第１パッシベーション層の上方に設けられた金属グリッドと、
前記第１パッシベーション層に埋め込まれ、前記第１フォトダイオードの直上に設けられるが、前記第２フォトダイオードの上方に延伸しない金属フィルムと
を含み、
前記第１フォトダイオードの量子効率が前記第２フォトダイオードの量子効率とは異なる、
イメージセンサ。
【請求項11】
前記第１フォトダイオードの前記量子効率が前記第２フォトダイオードの前記量子効率よりも低い、
請求項１０に記載のイメージセンサ。
請求項１０に記載のイメージセンサ。
【請求項12】
前記第１フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第１の幅を有し、
前記第２フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第２の幅を有し、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも狭い、
請求項１０に記載のイメージセンサ。
前記第２フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第２の幅を有し、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも狭い、
請求項１０に記載のイメージセンサ。
【請求項13】
前記第１フォトダイオードの周囲の第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴と、
前記第２フォトダイオードの側壁に沿った第２ＤＴＩ特徴
を更に含み、
前記第１ＤＴＩ特徴の深さが前記第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深い、
請求項１０に記載のイメージセンサ。
前記第２フォトダイオードの側壁に沿った第２ＤＴＩ特徴
を更に含み、
前記第１ＤＴＩ特徴の深さが前記第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深い、
請求項１０に記載のイメージセンサ。
【請求項14】
前記金属フィルムが、スズ、アルミニウム銅、又はタングステンを含む、
請求項１０に記載のイメージセンサ。
請求項１０に記載のイメージセンサ。
【請求項15】
前記第１パッシベーション層及び前記金属グリッドの上方に設けられた第２パッシベーション層と、
前記第２パッシベーション層に埋め込まれて前記第１フォトダイオードの直上に設けられた第１カラーフィルタ素子と、
前記第２パッシベーション層に埋め込まれて前記第２フォトダイオードの直上に設けられた第２カラーフィルタ素子と
を更に含み、
前記第１カラーフィルタ素子と前記第２カラーフィルタ素子が、前記第２パッシベーション層の一部によって間隔が空けられる、
請求項１０に記載のイメージセンサ。
前記第２パッシベーション層に埋め込まれて前記第１フォトダイオードの直上に設けられた第１カラーフィルタ素子と、
前記第２パッシベーション層に埋め込まれて前記第２フォトダイオードの直上に設けられた第２カラーフィルタ素子と
を更に含み、
前記第１カラーフィルタ素子と前記第２カラーフィルタ素子が、前記第２パッシベーション層の一部によって間隔が空けられる、
請求項１０に記載のイメージセンサ。
【請求項16】
前記第１パッシベーション層が、１００Å～１０００Åの間の厚さを含む、
請求項１５に記載のイメージセンサ。
請求項１５に記載のイメージセンサ。
【請求項17】
１つの方向に沿って第２フォトダイオード領域と第３フォトダイオード領域との間に設けられた第１フォトダイオード領域と、
前記第１フォトダイオード領域の上方に設けられた第１トランジスタと、
前記第２フォトダイオード領域の上方に設けられた第２トランジスタと、
前記第３フォトダイオード領域の上方に設けられた第３トランジスタと、
前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、及び前記第３トランジスタの上方に設けられた第１誘電体層と
を含む基板を受け取ることと、
前記第２トランジスタを完全に囲んで延伸するよう環状トレンチを前記第１誘電体層に形成することと、
第１金属構造を形成するため、前記環状トレンチに第１金属充填層を堆積することと
を含み、
前記第１金属構造の第１部分が前記第１フォトダイオード領域と前記第２フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列し、前記第１金属構造の第２部分が前記第２フォトダイオード領域と前記第３フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列する、
イメージセンサの形成方法。
前記第１フォトダイオード領域の上方に設けられた第１トランジスタと、
前記第２フォトダイオード領域の上方に設けられた第２トランジスタと、
前記第３フォトダイオード領域の上方に設けられた第３トランジスタと、
前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、及び前記第３トランジスタの上方に設けられた第１誘電体層と
を含む基板を受け取ることと、
前記第２トランジスタを完全に囲んで延伸するよう環状トレンチを前記第１誘電体層に形成することと、
第１金属構造を形成するため、前記環状トレンチに第１金属充填層を堆積することと
を含み、
前記第１金属構造の第１部分が前記第１フォトダイオード領域と前記第２フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列し、前記第１金属構造の第２部分が前記第２フォトダイオード領域と前記第３フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列する、
イメージセンサの形成方法。
【請求項18】
前記第１誘電体層及び前記第１金属構造の上方に第２誘電体層を堆積することと、
前記第２フォトダイオード領域の垂直投影領域と整列するよう開口を前記第２誘電体層に形成することと、
第２金属構造を形成するため、前記開口に第２金属充填層を堆積することと
を更に含む、
請求項１７に記載のイメージセンサの形成方法。
前記第２フォトダイオード領域の垂直投影領域と整列するよう開口を前記第２誘電体層に形成することと、
第２金属構造を形成するため、前記開口に第２金属充填層を堆積することと
を更に含む、
請求項１７に記載のイメージセンサの形成方法。
【請求項19】
前記基板を反転することと、
前記第２フォトダイオード領域を完全に囲むディープトレンチを形成することで、前記第１フォトダイオード領域と前記第３フォトダイオード領域が前記１つの方向に沿って前記ディープトレンチによって前記第２フォトダイオード領域から間隔が空けられることと、
を更に含み、
前記ディープトレンチが前記第２フォトダイオード領域の全高さを貫通して延伸する、
請求項１７に記載のイメージセンサの形成方法。
前記第２フォトダイオード領域を完全に囲むディープトレンチを形成することで、前記第１フォトダイオード領域と前記第３フォトダイオード領域が前記１つの方向に沿って前記ディープトレンチによって前記第２フォトダイオード領域から間隔が空けられることと、
を更に含み、
前記ディープトレンチが前記第２フォトダイオード領域の全高さを貫通して延伸する、
請求項１７に記載のイメージセンサの形成方法。
【請求項20】
前記ディープトレンチの上方にライナーをコンフォーマルに堆積することと、
前記ライナーをコンフォーマルに堆積した後、前記ディープトレンチの上方に誘電体材料を堆積することと
を更に含む、
請求項１９に記載のイメージセンサの形成方法。
前記ライナーをコンフォーマルに堆積した後、前記ディープトレンチの上方に誘電体材料を堆積することと
を更に含む、
請求項１９に記載のイメージセンサの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
半導体集積回路（ＩＣ）産業は指数関数的な成長を経験している。ＩＣ材料及び設計における技術進歩は、各世代が前世代よりも小型で複雑な回路を有するというＩＣの世代を生み出してきた。ＩＣの進化の過程で、機能密度（即ち、チップ面積あたりの相互接続されたデバイスの数）は一般的に増加してきたが、ジオメトリサイズ（即ち、製造プロセスを用いて作成できる最小コンポーネント（又はライン））は減少してきた。この微細化プロセスは、一般的に、生産効率の向上及び関連コストの削減という利点をもたらす。このような微細化により、ＩＣの処理及び製造の複雑さも増加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0002】
特許文献１：米国特許公報第１０，７７０，５０２Ｂ２号
特許文献２：米国特許公報第１０，４７５，８４７Ｂ２号
特許文献３：米国特許公報第１１，１７２，１４２Ｂ２号
特許文献２：米国特許公報第１０，４７５，８４７Ｂ２号
特許文献３：米国特許公報第１１，１７２，１４２Ｂ２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサ（ＣＩＳ）といったイメージセンサは、近代の消費者電子機器において頻繁に見られる。例えば、ＣＩＳは自動車産業において自動化及び感知機能を実現するために多用されている。画像検知感度を向上させるため、異なるサイズのフォトダイオードがアレイに実装される。異なるサイズのフォトダイオードは異なる量子効率（ＱＥ）レベルを有するため、大きなフォトダイオードからのクロストークは隣接する小さなフォトダイオードに大きなノイズをもたらす。このため、既存のイメージセンサ構造が一般的に意図された目的に適切である一方、全ての面で満足できるものではない。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明は、いくつかの実施形態においてイメージセンサを提供する。該イメージセンサは、１つの方向に沿って第２フォトダイオードと第３フォトダイオードとの間に設けられた第１フォトダイオードと、第１フォトダイオードと第２フォトダイオードとの間に設けられた第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴と、第１フォトダイオードと第３フォトダイオードとの間に設けられた第２ＤＴＩ特徴とを含む。第１ＤＴＩ特徴の深さは第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深く、第２フォトダイオードの量子効率は第１フォトダイオードの量子効率よりも低い。
【0005】
本発明はまた、いくつかの実施形態においてイメージセンサを提供する。該イメージセンサは、第１フォトダイオードと、１つの方向に沿って第１フォトダイオードと隣接した第２フォトダイオードと、第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードの上方に設けられた第１パッシベーション層と、第１パッシベーション層の上方に設けられた金属グリッドと、第１パッシベーション層に埋め込まれ、第１フォトダイオードの直上に設けられるが第２フォトダイオードの上方に延伸しない金属フィルムとを含む。第１フォトダイオードの量子効率は第２フォトダイオードの量子効率とは異なる。
【0006】
本発明は、いくつかの実施形態においてイメージセンサの形成方法を更に提供する。該イメージセンサの形成方法は、１つの方向に沿って第２フォトダイオード領域と第３フォトダイオード領域との間に設けられた第１フォトダイオード領域と、第１フォトダイオード領域の上方に設けられた第１トランジスタと、第２フォトダイオード領域の上方に設けられた第２トランジスタと、第３フォトダイオード領域の上方に設けられた第３トランジスタと、第１トランジスタ、第２トランジスタ、及び第３トランジスタの上方の第１誘電体層とを含む基板を受け取ることを含む。該方法は、第１誘電体層に環状トレンチ形成することで、環状トレンチが第２トランジスタを完全に囲んで延伸することと、第１金属構造を形成するため、環状トレンチに第１金属充填層を堆積することとを更に含む。第１金属構造の第１部分は、第１フォトダイオード領域と第２フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列し、第１金属構造の第２部分は、第２フォトダイオード領域と第３フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列する。
【発明の効果】
【0007】
本発明によると、イメージセンサ構造において光ノイズがより好適に遮断され、大きなフォトダイオードの小さなフォトダイオードとの間のクロストークが低減されたイメージセンサ構造が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本発明の態様は、添付図面と共に以下の詳細な説明を読むことで最もよく理解される。本業界の標準的な慣行に従い、様々な機能は縮尺どおりに描かれていないことを強調しておく。実際、添付図面に示される様々な機能の寸法は、説明を明確にするために任意に拡大又は縮小されている可能性がある。また、添付図面は本発明の典型的な実施形態のみを示しており、本発明は他の実施形態にも同様に適用できるため、範囲を限定するものと見なされるべきではないことも強調しておく。
【0009】
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下の実施形態は、提供される主題の異なる特徴を実装するための多くの異なる実施形態又は実施例を提供する。本発明を単純化するため、要素及び配置の特定の実施例を以下に説明する。当然ながら、これらは例示であり、限定することを意図していない。例えば、以下の説明における、第２の特徴の上方又は第２の特徴上の第１の特徴の形成は、第１及び第２の特徴が直接的に接触して形成される実施形態を含んでよく、また第１及び第２の特徴が直接的に接触しないように、第１と第２の特徴の間に追加的な特徴が形成された実施形態であってもよい。加えて、本発明は様々な実施例において参照符号及び／又は文字を繰り返す可能性がある。この繰り返しは単純化及び明確化の目的のためであり、それ自体は言及される様々な実施形態及び／又は構成の間の関係性を規定するものではない。
【0011】
更に、「下」、「下方」、「低い」、「上方」、「上部」等といった空間的相対語は、図に表される１つの要素又は特徴の別の要素又は特徴に対する関係性を説明するための記述を容易にするために用いられ得る。空間的相対語は、図示された方向に加え、使用中又は操作中の装置の異なる方向を包含することを意図している。装置は他に方向付けられてもよく（９０度又は他の方向に回転）、ここで使用される空間的相対記述語は同様にそのように解釈されてよい。
【0012】
また更に、ある数、又は数のある範囲が、「約」、「およそ」等を用いて説明されるとき、該用語は、当業者によって理解されるように、製造中に本質的に生じる変動を考慮した妥当な範囲内の数値を包含することを意図している。例えば、数又は数の範囲は、数に関連付けられた特性を持つ機能の製造に関連付けられた既知の製造公差に基づき、述べられた数字のプラス又はマイナス１０％といった、述べられた値を含む妥当な範囲を包含する。例えば、「約５ｎｍ」の厚さを有する材料層は、材料層の堆積に関連する製造公差が当業者にプラス又はマイナス１５％であることが知られているとき、４．２５ｎｍ～５．７５ｎｍの寸法範囲を包含する。更に、本発明は様々な実施例において参照符号及び／又は文字を繰り返す可能性がある。この繰り返しは、単純化及び明確化を目的のためであり、それ自体は説明される様々な実施形態及び／又は構成の間の関係を規定するものではない。
【0013】
相補型金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）イメージセンサ（ＣＩＳ）は近年人気を博している。例えば、ＣＩＳは自動車産業において自動化及び感知機能を実現するために用いられている。これら機能を果たすとき、ＣＩＳは人間の視覚を補助又は置き換えるマシンビジョンを提供する。当該産業が直面する１つの挑戦は発光ダイオード（ＬＥＤ）のちらつきであり、これはマシンビジョンにとって非常に悩ましいものであり得る。１つの解決策は、大きなフォトダイオードと小さなフォトダイオードの両方を実装する分割ピクセル技術である。大きなフォトダイオードは小さなフォトダイオードよりも高い量子効率（ＱＥ）を有する。大きなフォトダイオードは、比較的高いＱＥを有するために、比較的大きなサイズか、異なる注入ドーパントを有する。つまり、大きなフォトダイオードは必ずしも小さなフォトダイオードよりも大きいわけではない。大きなフォトダイオードは短い露光時間でシーンをキャプチャするよう構成され、小さなフォトダイオードは長い露光時間で ＬＥＤ信号をキャプチャするよう構成される。分割ピクセル技術又は類似の技術が採用されるとき、大きなフォトダイオードと小さなフォトダイオードは互いに隣り合うよう設けられる。隣接した大きなフォトダイオードからの光は、小さなフォトダイオードにおいてノイズを引き起こす可能性がある。大きなフォトダイオードからの光はディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴の間隙、配線工程の金属特徴からの反射、又はマイクロレンズとカラーフィルタを介して、小さなフォトダイオード内へ横切る可能性がある。
【0014】
本発明は、大きなフォトダイオードと小さなフォトダイオードとの間のクロストークを低減させるイメージセンサ構造を提供する。１つの様態において、本発明のイメージセンサ構造は、隣接した大きなフォトダイオードからの光ノイズを好適に遮断するため、小さなフォトダイオードの周囲に比較的深い又は拡張されたディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴を実装する。もう１つの様態において、本発明のイメージセンサ構造は、上を覆うマイクロレンズ及びカラーフィルタからの光ノイズを遮断するため、小さなフォトダイオードの上方のパッシベーション構造に埋め込まれた金属フィルムを含む。更にもう１つの様態において、本発明のイメージセンサ構造は、金属特徴から反射された光ノイズを遮断するための、配線工程（ＢＥＯＬ）構造における接点構造を含む。本発明の様々な特徴は、小さなフォトダイオードへのクロストークを低減するため、単独で又は組合せで機能する。
【0015】
本発明の様々な様態を、図面を参照してより詳細に説明する。これに関し、図１は本発明の実施形態によるワーク２００上にイメージセンサを形成する方法１００を表すフロー図である。方法１００は単に例示であり、本発明を方法１００に明示的に表されるものに限定することを意図していない。追加的なステップが方法１００の前、間、及び後に提供されてよく、説明されるいくつかのステップは該方法の追加的な実施形態のために、置き換え、排除、移動されてよい。簡略化のため、全てのステップをここで詳細に説明することはない。方法１００を、方法１００の実施形態による製造の様々な段階でのワーク２００の断片的な断面図である図２～１９と併せて以下に説明する。ワーク２００が製造プロセスの終わりにイメージセンサ又はイメージセンサ構造に製造されるため、ワーク２００は内容によってイメージセンサ２００又はイメージセンサ構造２００とも呼称する可能性がある。加えて、本願を通して、特記しない限り同様の符号は同様の特徴を示す。図２～１６においてＸ、Ｙ、Ｚ方向を一貫して用い、これらは互いに直交する。
【0016】
図１と２を参照し、方法１００は、小さなフォトダイオード（ＳＰＤ）領域２０２Ｓと大きなフォトダイオード（ＬＰＤ）領域２０２Ｌとを含むワーク２００を受け取る、ブロック１０２を含む。図２に示すように、ワーク２００は、小さなフォトダイオード（ＳＰＤ）領域２０２Ｓと大きなフォトダイオード（ＬＰＤ）領域２０２Ｌとに分割された基板２０２を含む。ワーク２００は、ＬＰＤ領域２０２Ｌの上方に製造されたＬＰＤトランジスタ２０８Ｌと、ＳＰＤ領域２０２Ｓの上方に製造されたＳＰＤトランジスタ２０８Ｓとを更に含む。ＬＰＤトランジスタ２０８ＬとＳＰＤトランジスタ２０８Ｓは、分離特徴２０４によって互いに分離される。ワーク２００は、分離特徴２０４の上方の第１エッチストップ層２０６と、第１層間誘電体（ＩＬＤ）層２１０とを更に含む。基板２０２は、バルクシリコン（Ｓｉ）基板であってよい。或いは、基板２０２は、ゲルマニウム（Ｇｅ）といった元素半導体、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、リン化インジウム（ＩｎＰ）、ヒ化インジウム（ＩｎＡｓ）、及び／又はアンチモン化インジウム（ＩｎＳｂ）といった化合物半導体、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）、ガリウムヒ素リン（ＧａＡｓＰ）、ヒ化インジウムアルミニウム（ＡｌＩｎＡｓ）、ヒ化ガリウムアルミニウム（ＡｌＧａＡｓ）、ヒ化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＡｓ）、リン化ガリウムインジウム（ＧａＩｎＰ）、及び／又はヒ化リン化インジウムガリウム（ＧａＩｎＡｓＰ）といった合金半導体、又はそれらの組合せであってよい。
【0017】
基板２０２にＳＰＤ領域２０２ＳとＬＰＤ領域２０２Ｌを形成するため、基板２０２は、ｐ型ドープ領域、ｎ型ドープ領域、又はそれらの組合せといった、様々なドープ領域（未図示）を含んでよい。１つの実施形態において、基板２０２は、ホウ素（Ｂ）、二フッ化ホウ素（ＢＦ２）、又は他のｐ型ドーパントといったｐ型ドーパント、並びにリン（Ｐ）、ヒ素（Ａｓ）、又は他のｎ型ドーパントといったｎ型ドーパントを含んでよい。本実施形態において、基板２０２は、フォトダイオードとも呼ばれるイメージセンサを形成するために基板２０２の特定領域に導入されたｐ型ドーパント及びｎ型ドーパントを有する市販のシリコン基板であってよい。
【0018】
ＳＰＤトランジスタ２０８Ｓ及びＬＰＤトランジスタ２０８Ｌのそれぞれは、ソースと、ドレインと、ソースとドレインとの間に設けられたチャネル領域と、チャネル領域の上方に設けられたゲート構造とを含む。図２に示したＳＰＤトランジスタ２０８Ｓ及びＬＰＤトランジスタ２０８Ｌは、異なる構成のトランジスタを表し得ることに注意されたい。例えば、これらはプレーナトランジスタ、フィン型電界効果トランジスタ（ＦｉｎＦＥＴ）、マルチブリッジチャネル（ＭＢＣ）トランジスタ、全周ゲート型（ＧＡＡ）トランジスタ、ナノワイヤトランジスタ、ナノシートトランジスタ、ナノ構造を有するトランジスタ、又はゲート構造がチャネル領域の複数の表面に係合する他のマルチゲートトランジスタであってよい、。ＳＰＤトランジスタ２０８Ｓ及びＬＰＤトランジスタ２０８Ｌのアクティブ領域は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）特徴であってよい分離特徴２０４によって互いに分離される。ＳＰＤトランジスタ２０８Ｓ及びＬＰＤトランジスタ２０８Ｌの構成によって、これらのアクティブ領域には、分離特徴２０４を埋め込んでよい。又は、ＳＰＤトランジスタ２０８Ｓ及びＬＰＤトランジスタ２０８Ｌの構成によって、これらのアクティブ領域は、シート状、フィン状を有するしてよい。又は、ＳＰＤトランジスタ２０８Ｓ及びＬＰＤトランジスタ２０８Ｌの構成によって、これらのアクティブ領域は、互いに垂直に間隔が空けられた複数のチャネルメンバを含んでよい。分離構造２０４は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸窒化ケイ素、フッ素でドープされたケイ酸塩ガラス（ＦＳＧ）、ｌоｗ－ｋ誘電体、それらの組合せ、及び／又は他の適切な材料を含んでよい。第１エッチストップ層２０６は、窒化ケイ素又は酸窒化ケイ素を含んでよい。第１ＩＬＤ層２１０は、オルトケイ酸テトラエチル（ＴＥＯＳ）酸化物、ドープされていないケイ酸塩ガラス、又は、ボロホスホシリケートガラス（ＢＰＳＧ）、溶融シリカガラス（ＦＳＧ）、リンケイ酸ガラス（ＰＳＧ）、ホウ素でドープされたシリコンガラス（ＢＳＧ）といったドープされたシリコン酸化物、及び／又は他の適切な誘電体材料といった材料を含んでよい。
【0019】
図１と３を参照し、方法１００は、少なくとも１つの開口２１２がワーク２００の上方の第１ＩＬＤ層２１０に形成される、ブロック１０４を含む。ブロック１０４で、少なくとも１つの開口２１２を形成するため、フォトリソグラフィプロセス及びエッチングプロセスが用いられる。１つの例示的なプロセスにおいて、フォトレジスト層がワーク２００の上方に堆積される。フォトレジスト層は、パターン化フォトレジスト層を形成するため、露光前のベークプロセス、フォトマスクから反射された又はフォトマスクを透過した放射線への露光、露光後のベークプロセス、及び現像プロセスを経る。次いで、パターン化フォトレジスト層は、第１ＩＬＤ層２１０における少なくとも１つの開口２１２をエッチングするため、エッチングマスクとして適用される。第１ＩＬＤ層２１０のエッチングは、不活性ガス（例えばＡｒ）、フッ素含有ガス（例えば、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６、ＳＦ６、又はＮＦ３）、他の適切なガス及び／又はプラズマ、及び／又はそれらの組合せの使用を含むドライエッチングプロセスを用いて実施されてよい。少なくとも１つの開口２１２は、ＳＰＤ領域２０２Ｓの垂直投影領域を囲んで延伸するか、延伸するよう配置される。少なくとも１つの開口２１２は、異なる形状及び構成であってよい。図１８に表したいくつかの実施形態において、少なくとも１つの開口２１２は、ＳＰＤ領域２０２Ｓの垂直投影領域を完全に囲んで延伸する単一の連続した開口であってよい。図２２における単一の連続した開口２１２は、約０．０５μｍ～約０．２μｍの間のトレンチ幅を有するトレンチに類似する。単一の連続した開口２１２はＳＰＤ領域２０２Ｓの垂直投影領域を完全に囲んで延伸するため、環状と呼ぶことができる。図２３に表したいくつかの他の実施形態において、図３の少なくとも１つの開口２１２は、ＳＰＤ領域２０２Ｓの垂直投影領域の縁部に沿って配置された複数の分離した開口２１２Ｓを含む。複数の分離した開口２１２Ｓは、所定の間隔によって互いに間隔が空けられてよく、互いに流体連通していない。複数の分離した開口２１２Ｓのそれぞれは実質的に円形で、約０．０５μｍ～約０．２μｍの間の直径を有してよい。分離した開口２１２Ｓの隣接するものの間の間隔は、約０．１１μｍ～約０．５μｍの間であってよい。図３を参照し、Ｘ－Ｙ面上で、少なくとも１つの開口２１２はＳＰＤトランジスタ２０８Ｓを囲む。Ｚ方向に沿って、少なくとも１つの開口２１２はＳＰＤ領域２０２Ｓと隣接するＬＰＤ領域２０２Ｌとの間の境界と実質的に整列していることに注意されたい。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの開口２１２は第１ＩＬＤ層２１０と第１エッチストップ層２０６を通って延伸する。いくつかの実施形態において、少なくとも１つの開口２１２は分離特徴２０４内に部分的に延伸してよい。
【0020】
図１、４、５を参照し、方法１００は、金属吸収体特徴２１５が少なくとも１つの開口２１２に設けられる、ブロック１０６を含む。金属吸収体特徴２１５を形成するため、先ず、金属充填層２１４が図４に示すようにワーク２００の上方、そして少なくとも１つの開口２１２に堆積され、次いで、図５に示すように誘電体層２１０の上方の余分な金属充填層２１４が、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスといった平坦化プロセスにより除去される。金属充填層２１４は、銅（Ｃｕ）、アルミニウ銅（ＡｌＣｕ）、タングステン（Ｗ）、又は適切な金属又は合金を含んでよい。金属充填層２１４は、物理蒸着（ＰＶＤ）又は電解めっきを用いて堆積されてよい。金属充填層２１４が電解めっきを用いて形成されるとき、先ずシード層がＣＶＤを用いて少なくとも１つの開口２１２の上方に堆積される。シード層の堆積の後、金属充填層２１４が電解めっきを用いて堆積される。シード層は、銅（Ｃｕ）又はチタン（Ｔｉ）を含んでよい。図４に図示したいくつかの実施形態において、金属充填層２１４は少なくとも１つの開口２１２を充填するのみならず、第１ＩＬＤ層２１０の頂面上にも堆積される。次いで、金属吸収体特徴２１５を形成するため、ワーク２００は余分な金属充填層２１４を除去するため平坦化される。少なくとも１つの開口２１２が異なる実施形態において単一の連続した開口２１２（図２２に図示）又は複数の分離した開口２１２Ｓ（図２３に図示）であってよいことから、金属吸収体特徴２１５は単一の連続した金属構造物であるか、柱状の分離した金属吸収体特徴のアレイであってよい。
【0021】
図１と６を参照し、方法１００は、保護金属層２１６がＳＰＤ領域２０２Ｓの直上に形成される、ブロック１０８を含む。保護金属層２１６を形成するため、第２エッチストップ層２１８と第２ＩＬＤ層２２０が第１ＩＬＤ層２１０の上方に順に堆積される。第２エッチストップ層２１８は、組成及び形成プロセスにおいて第１エッチストップ層２０６に類似する。第２ＩＬＤ層２２０は、組成及び形成プロセスにおいて第１ＩＬＤ層２１０に類似する。保護金属層２１６のための開口が、第２エッチストップ層２１８と第２ＩＬＤ層２２０を通って形成される。次いで、金属充填層が該開口に堆積される。余分な金属充填層が平坦化プロセスにより除去された後、保護金属層２１６が第２エッチストップ層２１８と第２ＩＬＤ層２２０に形成される。保護金属層２１６のための金属充填層は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）、タングステン（Ｗ）、又は適切な金属又は合金を含んでよい。保護金属層２１６は、光ノイズがＳＰＤ領域２０２Ｓに進入することを低減するよう機能し、ＳＰＤ領域２０２Ｓの直上に設けられる。ＳＰＤ領域２０２Ｓの囲い込みを確実にするため、保護金属層２１６はＳＰＤ領域２０２Ｓの垂直投影領域よりも大きくてよい。Ｚ方向に沿って見たとき保護金属層２１６とＳＰＤ領域２０２Ｓの両方が実質的に正方形である実施形態において、保護金属層２１６はＳＰＤ領域２０２Ｓの垂直投影領域よりも大きく作られてよい。ただし、相互接続構造においてスペースを過度に占めることを避けるため、囲いのマージンは全ての縁部に沿って約１μｍ未満であってよい。金属吸収体特徴２１５と保護金属層２１６との間の電気接続は要さないため、保護金属層２１６は金属吸収体特徴２１５と直接接触してもしなくてもよい。保護金属層２１６が金属吸収体特徴２１５と絶縁されるとき、保護金属層２１６のための開口は第２エッチストップ層２１８において終結し、残りの第２エッチストップ層２１８は保護金属層２１６及び金属吸収体特徴２１５から間隔が空けられる。
【0022】
図１と６を参照し、方法１００は、更なる金属層が保護金属層２１６の上方に形成される、ブロック１１０を含む。金属吸収体特徴２１５と保護金属層２１６の形成は、イメージセンサ２００における様々なデバイスを機能的に相互接続するために相互接続構造２２９を形成するための配線工程（ＢＥＯＬ）の部分と見なされてよい。ブロック１１０は、保護金属層２１６の上方に金属層を形成するためＢＥＯＬに続く。図６を参照し、ブロック１１０は、第２ＩＬＤ層２２０と保護金属層２１６の上方に第３エッチストップ層２２２を堆積してよい。次いで、第３ＩＬＤ層２２４が第３エッチストップ層２２２の上方に堆積される。次いで、複数のコンタクトビア２３０が、金属吸収体特徴２１５と保護金属層２１６を形成するために用いたものと類似のプロセスを用いて、第３エッチストップ層２２２と第３ＩＬＤ層２２４に形成される。同様に、第４エッチストップ層２２６と第４ＩＬＤ層２２８が第３ＩＬＤ層２２４の上方に順に堆積される。次いで、導電線２３１が第４エッチストップ層２２６と第４ＩＬＤ層２２８に形成される。コンタクトビア２３０と導電線２３１は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）、タングステン（Ｗ）、又は適切な金属又は合金を含んでよい。第３エッチストップ層２２２と第４エッチストップ層２２６は、第１エッチストップ層２０６に類似してよい。第３ＩＬＤ層２２４と第４ＩＬＤ層２２８は、第１ＩＬＤ層２１０に類似してよい。後述するように、保護金属層２１６なしでは、ＬＰＤ領域２０２Ｌからの光はコンタクトビア２３０及び導電線２３１によってＳＰＤ領域２０２Ｓ内に反射される可能性がある。参照を容易にするため、ＩＬＤ層、エッチストップ層、コンタクトビア、及び導電線を含むＢＥＯＬ特徴は、集合的に相互接続構造２２９と呼称する可能性がある。
【0023】
図１と７を参照し、方法１００は、拡張ディープトレンチ２３２Ｄが小さなフォトダイオード領域の境界に沿って形成される、ブロック１１２を含む。ＢＥＯＬ構造が形成された後、基板２０２が上でＢＥＯＬ構造が下となるようワーク２００は上下に反転される。ワーク２００の反転を示すため、図７におけるＺ方向矢印は下を向いている。ワーク２００を上下に反転するため、キャリア基板（明示的に図示しない）が基板２０２に接合される。いくつかの実施形態において、キャリア基板は、融着により、粘着層の使用により、又はそれらの組合せにより、ワーク２００に接合されてよい。いくつかの例において、キャリア基板は、半導体材料（例えばシリコン）、サファイア、ガラス、高分子材料、又は他の適切な材料で形成されてよい。融着が用いられる実施形態において、キャリア基板は第１酸化物層を含み、ワーク２００は第２酸化物層を含む。第１酸化物層と第２酸化物層の両方が処理された後、これらは室温又は高温での直接接合のために互いに密接に接触して配置される。キャリア基板がワーク２００に接合されると、ワーク２００は図７に示すように反転される。
【0024】
ワーク２００が上下に反転された後、ディープトレンチ２３２と拡張ディープトレンチ２３２Ｄが基板２０２に形成される。図７に示すように、ディープトレンチ２３２は２つの隣接するＬＰＤ領域２０２Ｌの間に形成され、拡張ディープトレンチ２３２ＤはＳＰＤ領域２０２ＳとＬＰＤ領域２０２Ｌとの境界で形成される。名称が示唆するように、拡張ディープトレンチ２３２Ｄは基板２０２内により深く延伸する。図７に示すように、ディープトレンチ２３２は第１の深さＤ１を有し、拡張ディープトレンチ２３２Ｄは第２の深さＤ２を有する。第２の深さＤ２は第１の深さＤ１よりも深い。いくつかの例において、第１の深さＤ１は約１．０μｍ～約９μｍの間であり、第２の深さＤ２は約１．５μｍ～約１０μｍの間である。第２の深さＤ２に対する第１の深さＤ１の比は、約５５％～約９０％の間であってよい。拡張ディープトレンチ２３２のエッチングは、より広いトレンチ幅ももたらす。図７に示すように、各ディープトレンチ２３２は第１のトレンチ幅Ｗ１を含んでよく、各拡張ディープトレンチ２３２Ｄは第２のトレンチ幅Ｗ２を含んでよい。第２のトレンチ幅Ｗ２は第１のトレンチ幅Ｗ１よりも広い。いくつかの例において、第１のトレンチ幅Ｗ１は約１０ｎｍ～約３００ｎｍの間であってよく、第２のトレンチ幅Ｗ２は第１のトレンチ幅Ｗ１の約１１０％～約２００％であってよい。
【0025】
１つの例示的なプロセスにおいて、ハードマスク（明示的に図示しない）が基板２０２の上方に形成される。ハードマスクは、単一層又は複数層であってよい。１つの実施形態において、ハードマスクは、窒化ケイ素層と、窒化ケイ素層の上方の酸化ケイ素層とを含んでよい。次いで、ハードマスクをパターン形成するため、フォトリソグラフィプロセスとエッチングプロセスが実行される。例えば、フォトレジスト層（明示的に図示しない）がハードマスクの上方に形成され、適切なフォトリソグラフィ放射線源に露光され、パターン化フォトレジスト層を形成するため現像される。次いで、パターン化フォトレジスト層が、ハードマスクをパターン形成するためエッチングマスクとして用いられる。次いで、基板２０２はパターン化ハードマスクをエッチングマスクとして用いられて異方性エッチングされ、これによりディープトレンチ２３２が形成される。異方性エッチングは、六フッ化硫黄（ＳＦ６）、四フッ化炭素（ＣＦ４）、三フッ化窒素（ＮＦ３）、他のフッ素含有ガス、酸素（Ｏ２）、又はそれらの混合物で実施するドライエッチングプロセスであってよい。ディープトレンチ２３２が形成された後、ＳＰＤ領域２０２Ｓの境界に沿ったディープトレンチ２３２を選択的に露出するため、もう１つのパターンフィルム又はもう１つのパターン化フォトレジスト層がワーク２００の上方に形成される。次いで、ＳＰＤ領域２０２Ｓの境界に沿ったディープトレンチ２３２は基板２０２内に更に延伸するようエッチングされ、拡張ディープトレンチ２３２Ｄが形成される。
【0026】
図１と８を参照し、方法１００は、ライナー２３４が、ディープトレンチ２３２と拡張ディープトレンチ２３２Ｄとを含むワーク２００の上方にコンフォーマルに堆積される、ブロック１１４を含む。ライナー２３４は金属を含んでよい。いくつかの実施形態において、ライナー２３４は、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、又は銅（Ｃｕ）を含む。ライナー２３４は、ＣＶＤ又は原子層蒸着（ＡＬＤ）を用いて堆積されてよい。
【0027】
図１と９を参照し、方法１００は、ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴２４０と拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄとを形成するため、充填材料２３６がディープトレンチ２３２と拡張ディープトレンチ２３２Ｄに堆積される、ブロック１１６を含む。充填材料２３６は、半導体酸化物や金属酸化物といった誘電体材料を含んでよい。例えば、充填材料２３６は、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、チタン酸バリウム、酸化ジルコニウム、酸化ランタン、酸化バリウム、酸化ストロンチウム、酸化イットリウム、又はそれらの組合せを含んでよい。１つの実施形態において、充填材料２３６は酸化ケイ素を含んでよい。充填材料２３６は、原子層蒸着（ＡＬＤ）又は化学蒸着（ＣＶＤ）を用いて堆積されてよい。ディープトレンチ２３２及び拡張ディープトレンチ２３２Ｄ内への充填材料２３６の堆積は、それぞれＤＴＩ特徴２４０及び拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄを形成する。一般的に、ＤＴＩ特徴２４０と拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄは、量子効率（ＱＥ）を向上させるためＳＰＤ領域２０２Ｓ及びＬＰＤ領域２０２Ｌに向けて光を反射するリフレクタとして機能することができる。換言すれば、ＤＴＩ特徴２４０と拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄは、入射光が分散、吸収、又は逃れる前に、ＳＰＤ領域２０２Ｓ及びＬＰＤ領域２０２Ｌを跳ね回ることを可能とする。
【0028】
図１、１０、１１を参照し、方法１００は、金属フィルム２４４が充填材料２３６の上方に堆積される、ブロック１１８を含む。金属フィルム２４４は、斜めの入射光を隣接するＬＰＤ領域２０２Ｌの上方から回折又は偏向させるため、ＳＰＤ領域２０２Ｓの直上（又はワーク２００が上下に反転されるとき直下）に形成される。図１０と１１に表した１つの例示的なプロセスにおいて、図１０に示すように、グローバル金属層２４２が充填材料２３６の上方に約１００Å～約１０００Åの間の厚さまでブランケット堆積される。グローバル金属層２４２は、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）、又はタングステン（Ｗ）を含んでよい。次いで、図１１に示すように、堆積されたグローバル金属層２４２は金属フィルム２４４を形成するためパターン形成される。図１１に示すように、金属フィルム２４４はＳＰＤ領域２０２Ｓ及びＳＰＤ領域２０２Ｓ周囲の拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄの直上にあり、金属フィルム２４４はＳＰＤ領域２０２Ｓと拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄの垂直投影領域と重複する。図２１、２２、２３と併せて更に説明するように、拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄは、単一のＳＰＤ領域２０２Ｓ又は複数のＳＰＤ領域２０２Ｓのアレイを完全に囲んで延伸することができる。本発明によると、拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄは、ＳＰＤ領域２０２Ｓと隣接するＬＰＤ領域２０２Ｌとの間の境界に沿って形成される。少なくともいくつかの実施形態において、金属フィルム２４４はＳＰＤ領域２０２Ｓの量子効率（ＱＥ）を低減させ、ＳＰＤ領域２０２ＳがＬＰＤ領域２０２Ｌよりも低いＱＥを有する少なくとも１つの理由である。他の理由は、ＳＰＤ領域２０２ＳとＬＰＤ領域２０２Ｌの寸法に関わりがあり得る。
【0029】
図１と１２を参照し、方法１００は、第１パッシベーション層２４６が金属フィルム２４４の上方に形成される、ブロック１２０を含む。第１パッシベーション層２４６は酸化ケイ素を含んでよく、ＣＶＤを用いてワーク２００の上方に堆積されてよい。第１パッシベーション層２４６は、充填材料２３６と同一の組成を共有してよい。
【0030】
図１、１３、１４を参照し、方法１００は、金属グリッド２５０が第１パッシベーション層２４６の上方に形成される、ブロック１２２を含む。名称が示唆するように、金属グリッド２５０は、ＳＰＤ領域２０２ＳとＬＰＤ領域２０２Ｌのうちの、全てでなければいくつかの上方に延伸するグリッド状構造又はフレームワークである。より具体的には、金属グリッド２５０は、ＳＰＤ領域２０２ＳとＬＰＤ領域２０２Ｌへの光路開口を定義するようＳＰＤ領域２０２ＳとＬＰＤ領域２０２Ｌの境界に対応する。いくつかの実施形態において、金属グリッド２５０は、スズ（Ｓｎ）、アルミニウム銅（ＡｌＣｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ルテニウム（Ｒｕ）、コバルト（Ｃｏ）、又は銅（Ｃｕ）を含んでよい。１つの実施形態において、金属グリッド２５０はスズ（Ｓｎ）で形成されてよい。金属グリッド２５０は、隣接するフォトダイオード領域（即ち、ＳＰＤ領域２０２ＳとＬＰＤ領域２０２Ｌ）間の光反射を物理的に遮断し、隣接するフォトダイオード間のクロストークを防止する。金属グリッド２５０を形成するための１つの例示的なプロセスにおいて、金属層が第１パッシベーション層２４６の上方に堆積される。次いで、金属層を金属グリッド２５０にパターン形成するため、フォトリソグラフィプロセス及びエッチングプロセスが用いられる。図示した実施形態において、金属グリッド２５０は、形成プロセスにおけるエッチング様態のため、面取りされた又は丸みを帯びた上部角部を有する。図１５に示したワーク２００の上面図に示すように、その形成プロセスにおけるエッチング様態のため、金属グリッド２５０はシャープな正方形開口ではなく丸みを帯びた正方形開口を形成してよい。ここで用いられるとき、丸みを帯びた正方形開口は、丸みを帯びた角部を有する実質的に正方形のグリッド開口を指す。
【0031】
図１と１６を参照し、方法１００は、第２パッシベーション層２５２が金属グリッド２５０の上方に堆積される、ブロック１２４を含む。第１パッシベーション層２４６のように、第２パッシベーション層２５２は酸化ケイ素を含んでよく、ＣＶＤを用いて堆積されてよい。ＳＰＤ領域２０２ＳとＬＰＤ領域２０２Ｌの上方の充填材料２３６の部分と、第１パッシベーション層２４６と、第２パッシベーション層２５２は、集合的にパッシベーション構造と見なされてよい。金属グリッド２５０と金属フィルム２４４は、そのようなパッシベーション構造に埋め込まれる。本発明によると、パッシベーション構造の厚さは、ＬＰＤ領域２０２Ｌの上方からＳＰＤ領域２０２Ｓへの光ノイズの経路を減少させるため最小化される。図１６を参照し、パッシベーション構造は、金属グリッド２５０の頂面から測定した頂部厚さＴ１と、金属グリッドの底面から基板２０２の頂面へ測定された底部厚さＴ２とを含む。頂部厚さＴ１は、金属グリッド２５０により遮断されていない頂部隔たりを表し、底部厚さＴ２は金属グリッド２５０により遮断されていない底部の隔たりを表す。いくつかの実施形態において、頂部厚さＴ１と底部厚さＴ２はそれぞれ約１００Å～約１０００Åの間であってよい。
【0032】
図１と１７を参照し、方法１００は、更なるプロセスが実行される、ブロック１２６を含む。そのような更なるプロセスには、第２パッシベーション層２５２の上方のカラーフィルタアレイ２６０の形成と、カラーフィルタアレイ２６０の上方のマイクロレンズ特徴２７０の形成を含んでよい。カラーフィルタアレイ２６０は、ポリマー材料又は着色顔料を含む樹脂で形成されてよい。ブロック２６で、カラーフィルタアレイ２６０は第２パッシベーション層２５２の上方に形成される。カラーフィルタアレイ２６０は、特定の波長の範囲を有する放射線（例えば光）の透過を可能とし、特定の範囲外の波長の光を遮断する、複数のフィルタを含む。図１７を参照し、マイクロレンズ特徴２７０はカラーフィルタアレイ２６０の上方に形成される。マイクロレンズ特徴２７０は、高透過率のアクリルポリマーといった、パターン形成してレンズを形成できる任意の材料で形成されてよい。１つの実施形態において、マイクロレンズ層は液状の材料及びスピンオン技術を用いて形成されてよい。この方法は、実質的に平坦な表面及び実質的に均一な厚さを有するマイクロレンズ層を生成することが分かっており、これによりマイクロレンズ特徴２７０のより高い均一性を提供する。ＣＶＤ、ＰＶＤ等といった他の方法も用いられてよい。マイクロレンズ層のための平坦な材料は、該平坦な材料をフォトダイオード領域（即ち、ＳＰＤ領域２０２ＳとＬＰＤ領域２０２Ｌ）のアレイに対応するマイクロレンズ特徴２７０にパターン形成するため、フォトリソグラフィ及びエッチング技術を用いてパターン形成されてよい。次いで、平坦な材料は、マイクロレンズ特徴２７０のための適切な湾曲面を形成するためリフローされてよい。マイクロレンズ特徴２７０は、紫外線（ＵＶ）処理を用いて硬化されてよい。
【0033】
ブロック１２６での動作が完了すると、図１７に示したイメージセンサ２００が実質的に形成される。当業界の慣習として、ＬＰＤトランジスタ２０８ＬとＳＰＤトランジスタ２０８Ｓが形成されている基板２０２の側は表面と呼ばれ、パッシベーション構造２５４が形成されている反対側は裏面と呼ばれる。イメージセンサ２００は入射光が裏側から到来することを可能とするため、図１７のイメージセンサ２００は裏面照射型（ＢＳＩ）構造を含み、ＢＳＩイメージセンサ２００と呼称されてよい。
【0034】
いくつかの代替的な実施形態において、カラーフィルタアレイ２６０は、パッシベーション構造２５４の完全な上方に設けられるのではなく、パッシベーション構造２５４に部分的に埋め込まれる。図１８を参照されたい。これら代替的な実施形態において、第２パッシベーション層２５２は図１６のものよりも厚く形成される。次いで、図１８における、より厚い第２パッシベーション層２５２は、カラーフィルタ開口を形成するためパターン形成される。次いで、カラーフィルタアレイ２６０を形成するため、カラーフィルタ素子がカラーフィルタ開口内に形成される。図１７のカラーフィルタアレイとは異なり、図１９に示したカラーフィルタアレイにおけるカラーフィルタ素子は第２パッシベーション層２５２により互いに分離される。
【0035】
図１７に示したＢＳＩイメージセンサ２００は、周辺領域によって囲まれた画素領域に設けられてよい。それらの名称が示唆するように、画素領域は入射光によって照射されるＢＳＩ画像センサ２００を含み、周辺領域は照射されない基準構造を含む。図２０は、例示的な基準構造３００を表す。図１７のＢＳＩイメージセンサ２００とは異なり、基準構造３００は金属シールド２５００を含む。金属グリッド２５０のようなグリッド開口を有さず、金属シールド２５００は入射光を遮断するよう機能する。いくつかの実装において、基板構造３００の上方の金属シールド２５００とＢＳＩイメージセンサ２００の上方の金属グリッド２５０は、同一の材料を用いて同時に形成される。１つの例示的なプロセスにおいて、金属層が画素領域及び周辺領域の上方に堆積され、次いで画素領域における金属層のみが金属グリッド２５０を形成するためパターン形成プロセスを経る。実装において、金属シールド２５００と金属グリッド２５０は、Ｚ方向に沿って同一の厚さを有してよい。金属シールド２５００の厚さは、金属フィルム２４４のものよりも厚い。図示した実施形態において、周辺領域への入射光は金属シールド２５００により完全に遮断されるため、基準構造３００は金属フィルム２４４を含まない。基準構造３００は、黒状態の背景レベルを提供するよう機能する。基準構造３００からの背景レベルは、感度を高める黒レベル補正（ＢＬＣ）を可能とする。
【0036】
図２１は、より薄いパッシベーション構造、金属フィルム２４４、拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄ、金属吸収体特徴２１５、及び保護金属層２１６が、ＬＰＤ領域２０２ＬからＳＰＤ領域２０２Ｓへの迷光ノイズを如何にして低減するかを表す。入射光Ａは、ＬＰＤ領域２０２Ｌの上方からカラーフィルタアレイ２６０及びマイクロレンズ特徴２７０を透過した、及び／又は、それらに反射された光を表す。図２１は、ある角度で到来する入射光Ａが金属フィルム２４４により遮断又は反射されることを概略的に示している。より薄いパッシベーション構造２５４もここでの役割を果たすことに注意されたい。頂部の隔たり（金属グリッド２５０の上）と底部の隔たり（金属グリッド２５０の下）が大きすぎるとき、浅い角度の（即ち、イメージセンサ２００の法線方向に対して９０°に近い入射角を有する）入射光Ａは金属フィルム２４４を避けてＳＰＤ領域２０２Ｓに進入する可能性がある。入射光Ｂは、ＬＰＤ領域２０２Ｌの周囲のＤＴＩ特徴２４０のライナー２３４によって反射された光を表す。拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄは基板を実質的に貫通して延伸するため、拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄは入射光Ｂを遮断又は反射するよう対処し、ＳＰＤ領域２０２Ｓに進入することを防止する。拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄにより反射された入射光Ｂは、ＬＰＤ領域２０２Ｌにおいて、より多くの光子電子を生成し、その量子効率を増加させる。
【0037】
続けて図２１を参照されたい。入射光Ｃは、ＬＰＤ領域２０２Ｌを貫通して相互接続構造２２９に進入する光を表す。金属吸収体特徴２１５と保護金属層２１６なしには、入射光Ｃは相互接続構造２９９において金属特徴により反射されてＳＰＤ領域２０２Ｓのノイズとなる可能性がある。図２１に代表的に示すように、金属吸収体特徴２１５は入射光Ｃを遮断し反射する。入射光Ｄは、相互接続構造２９９において金属特徴により反射される光を表す。入射光Ｄは、入射光Ｃに類似の光に由来し得るが、入射光Ｃのように隣接するＬＰＤ領域２０２Ｌに由来しない。図２１に示すように、保護金属層２１６は入射光Ｄを遮断し反射するよう機能する。
【0038】
図２～２０においてＳＰＤ領域２０２Ｓが二つのＬＰＤ領域２０２Ｌ間に挟まれるよう示しているが、本発明はこれに限定されず、少なくとも１つのＳＰＤ領域２０２ＳがＬＰＤ領域２０２Ｌに隣接する他の設計も含むと理解されるべきである。本発明によるイメージセンサ２００の例示的な設計を図２４、２５、２６、２７に示す。図２４は、矩形に配置された１つのＳＰＤ領域２０２Ｓと３つのＬＰＤ領域２０２Ｌを含む第１のイメージセンサ２００－１の概略上面図を表す。ＳＰＤ領域２０２Ｓは矩形の左上角に設けられ、３つのＬＰＤ領域２０２Ｌが他の３つの角を占める。図２４に表す実施形態において、ＳＰＤ領域２０２Ｓは拡張ＤＴＩ特徴２４０ＤによりＬＰＤ領域２０２Ｌから分離され、ＬＰＤ領域２０２ＬはＤＴＩ特徴２４０又は拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄによって互いに間隔が空けられてはいない。ＳＰＤ領域２０２Ｓと３つのＬＰＤ領域２０２Ｌとを含む第１のイメージセンサ２００－１は、ＤＴＩ特徴２４０により囲まれる。
【0039】
図２５は、１つのＳＰＤ領域２０２Ｓと、矩形に配置されてＳＰＤ領域を囲む８つのＬＰＤ領域２０２Ｌとを含む第２のイメージセンサ２００－２の概略上面図を表す。ＳＰＤ領域２０２Ｓは矩形の地理的中心に設けられ、８つのＬＰＤ領域２０２ＬはＳＰＤ領域２０２Ｓを囲むよう縁部に沿って設けられる。図２５に表す実施形態において、ＳＰＤ領域２０２Ｓは拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄにより８つのＬＰＤ領域２０２Ｌから分離され、８つのＬＰＤ領域２０２ＬはＤＴＩ特徴２４０又は拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄによって互いに間隔が空けられてはいない。ＳＰＤ領域２０２Ｓと８つのＬＰＤ領域２０２Ｌとを含む第２のイメージセンサ２００－２は、ＤＴＩ特徴２４０により囲まれる。
【0040】
図２６は、矩形に配置された、４つのＳＰＤ領域２０２Ｓと、１２個のＬＰＤ領域２０２Ｌとを含む第３のイメージセンサ２００－３の概略上面図を表す。４つのＳＰＤ領域２０２Ｓは矩形の地理的中心に設けられ、１２個のＬＰＤ領域２０２Ｌは４つの中心のＳＰＤ領域２０２Ｓを一周するよう縁部に沿って設けられる。図２６に表した実施形態において、４つのＳＰＤ領域２０２Ｓは拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄにより１２個のＬＰＤ領域２０２Ｌから分離されており、ＬＰＤ領域２０２ＬはＤＴＩ特徴２４０又は拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄによって互いに間隔が空けられてはいない。加えて、４つのＳＰＤ領域２０２ＳはＤＴＩ特徴２４０又は拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄのいずれによっても互いに間隔が空けられてはいない。４つのＳＰＤ領域２０２Ｓと１２個のＬＰＤ領域２０２Ｌとを含む第３のイメージセンサ２００－３はＤＴＩ特徴２４０によって囲まれる。
【0041】
図２７は、八角形のＬＰＤ領域２０２Ｌと、八角形のＬＰＤ領域２０２Ｌの間隙に設けられたＳＰＤ領域２０２Ｓとを含む第４のイメージセンサ２００－４の概略上面図を表す。各ＳＰＤ領域２０２Ｓは正方形状又は矩形状を有してよい。各ＳＰＤ領域２０２Ｓは、拡張ＤＴＩ特徴２４０Ｄによって囲まれる。ＳＰＤ領域２０２Ｓとの境界縁部を除き、各ＬＰＤ領域２０２ＬはＤＴＩ特徴２４０によって囲まれる。つまり、各ＬＰＤ領域２０２ＬはＤＴＩ特徴２４０と拡張ＤＴＩ特徴２４０によって囲まれる。
【0042】
よって、いくつかの実施形態において、本発明はイメージセンサを提供する。該イメージセンサは、１つの方向に沿って第２フォトダイオードと第３フォトダイオードとの間に設けられた第１フォトダイオードと、第１フォトダイオードと第２フォトダイオードとの間に設けられた第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴と、第１フォトダイオードと第３フォトダイオードとの間に設けられた第２ＤＴＩ特徴とを含む。第１ＤＴＩ特徴の深さは第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深く、第２フォトダイオードの量子効率は第１フォトダイオードの量子効率よりも低い。
【0043】
いくつかの実施形態において、第３フォトダイオードの量子効率は第１フォトダイオードの量子効率と実質的に同一である。いくつかの実装において、第１フォトダイオードは前記１つの方向に沿って第１の幅を有し、第２フォトダイオードは前記１つの方向に沿って第２の幅を有し、第１の幅は第２の幅よりも広い。いくつかの例において、該イメージセンサは、第１フォトダイオード、第２フォトダイオード、及び第３フォトダイオードの上方に設けられたパッシベーション層と、パッシベーション層に埋め込まれて第１フォトダイオード、第２フォトダイオード、及び第３フォトダイオードの上方にまたがる金属グリッドとを更に含む。いくつかの実施形態において、該イメージセンサは、パッシベーション層に埋め込まれて金属グリッドと第２フォトダイオードとの間に設けられた金属フィルムを更に含む。いくつかの実装において、該イメージセンサは、第１フォトダイオード、第２フォトダイオード、及び第３フォトダイオードの下方に設けられた第１誘電体層と、第１誘電体層に埋め込まれた第１金属構造とを更に含む。第１金属構造は、垂直方向に沿って第１ＤＴＩ特徴と実質的に整列している。いくつかの実施形態において、第１金属構造は環形状を有し、第２フォトダイオードの直下の第１誘電体層の一部を完全に囲んで延伸する。いくつかの実施形態において、該イメージセンサは、第１誘電体層の下方に設けられた第２誘電体層と、第２誘電体層に埋め込まれて第２フォトダイオードの直上に設けられた第２金属構造とを更に含む。第１金属構造は、第２金属構造と直接接触する。いくつかの実施形態において、第１金属構造は金属柱のアレイを含む。
【0044】
本発明のもう１つの様態はイメージセンサに関する。該イメージセンサは、第１フォトダイオードと、１つの方向に沿って第１フォトダイオードと隣接する第２フォトダイオードと、第１フォトダイオード及び第２フォトダイオードの上方に設けられた第１パッシベーション層と、第１パッシベーション層の上方に設けられた金属グリッドと、第１パッシベーション層に埋め込まれ、第１フォトダイオードの直上に設けられるが、第２フォトダイオードの上方に延伸しない金属フィルムとを含み。第１フォトダイオードの量子効率は、第２フォトダイオードの量子効率とは異なる。
【0045】
いくつかの実施形態において、第１フォトダイオードの量子効率は第２フォトダイオードの量子効率よりも低い。いくつかの実装において、第１フォトダイオードは前記方向に沿って第１の幅を有し、第２フォトダイオードは前記方向に沿って第２の幅を有し、第１の幅は第２の幅よりも狭い。いくつかの実装において、該イメージセンサは、第１フォトダイオードの周囲の第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴と、第２フォトダイオードの側壁に沿った第２ＤＴＩ特徴とを更に含む。第１ＤＴＩ特徴の深さは、第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深い。いくつかの実施形態において、金属フィルムは、スズ、アルミニウム銅、又はタングステンを含む。いくつかの実施形態において、該イメージセンサは、第１パッシベーション層及び金属グリッドの上方に設けられた第２パッシベーション層と、第２パッシベーション層に埋め込まれて第１フォトダイオードの直上に設けられた第１カラーフィルタ素子と、第２パッシベーション層に埋め込まれて第２フォトダイオードの直上に設けられた第２カラーフィルタ素子とを更に含む。第１カラーフィルタ素子と第２カラーフィルタ素子は、第２パッシベーション層の一部によって間隔が空けられる。いくつかの実施形態において、第１パッシベーション層は、約１００Å～約１０００Åの間の厚さを含む。
【0046】
本発明の更にもう１つの様態は方法に関する。該方法は、１つの方向に沿って第２フォトダイオード領域と第３フォトダイオード領域との間に設けられた第１フォトダイオード領域と、第１フォトダイオード領域の上方に設けられた第１トランジスタと、第２フォトダイオード領域の上方に設けられた第２トランジスタと、第３フォトダイオード領域の上方に設けられた第３トランジスタと、第１トランジスタ、第２トランジスタ、及び第３トランジスタの上方に設けられた第１誘電体層とを含む基板を受け取ることを含む。該方法は、第２トランジスタを完全に囲んで延伸するよう環状トレンチを前記第１誘電体層に形成すること、第１金属構造を形成するため、環状トレンチに第１金属充填層を堆積することを更に含む。第１金属構造の第１部分は第１フォトダイオード領域と第２フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列し、第１金属構造の第２部分は第２フォトダイオード領域と第３フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列する。
【0047】
いくつかの実施形態において、該方法は、第１誘電体層及び第１金属構造の上方に第２誘電体層を堆積し、第２フォトダイオード領域の垂直投影領域と実質的に整列するよう開口を第２誘電体層に形成し、第２金属構造を形成するため、開口に第２金属充填層を堆積することを更に含む。いくつかの実装において、該方法は、基板を反転すること、第２フォトダイオード領域を完全に囲むディープトレンチを形成することで、第１フォトダイオード領域と第３フォトダイオード領域が前記１つの方向に沿ってディープトレンチによって第２フォトダイオード領域から間隔が空けられることと、を更に含む。該ディープトレンチは、実質的に第２フォトダイオード領域の全高さを貫通して延伸する。いくつかの例において、該方法は、ディープトレンチの上方にライナーをコンフォーマルに堆積し、ライナーをコンフォーマルに堆積した後、ディープトレンチの上方に誘電体材料を堆積することを更に含む。
【0048】
上記は、当業者が本発明の態様をより好ましく理解できるように、いくつかの実施形態の特徴を概説している。当業者は、ここで紹介した実施形態と同一の目的を実行するため、及び／又は同一の利点を達成するため、他の処理及び構造を設計又は改変するための基礎として、本開示を容易に用いることができることを理解すべきである。当業者はまた、そのような均等な構造は本発明の精神及び範囲から逸脱せず、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく様々な改変、置き換え、及び変更を行うことができることを理解すべきである。
【産業上の利用可能性】
【0049】
本発明は、大きなフォトダイオードと小さなフォトダイオードとの間の低減されたクロストークを有するイメージセンサ構造を提供する。
【符号の説明】
【0050】
１００：方法
１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６：ブロック
２００：イメージセンサ
２００－１：第１のイメージセンサ
２００－２：第２のイメージセンサ
２００－３：第３のイメージセンサ
２００－４：第４のイメージセンサ
２０２：基板
２０２Ｌ：大きなフォトダイオード（ＬＰＤ）領域
２０２Ｓ：小さなフォトダイオード（ＳＰＤ）領域
２０４：アイソレーション特徴
２０６：第１エッチストップ層
２０８Ｌ：大きなフォトダイオード（ＬＰＤ）トランジスタ
２０８Ｓ：小さなフォトダイオード（ＳＰＤ）トランジスタ
２１０：第１層間誘電体（ＩＬＤ）層
２１２、２１２Ｓ：開口
２１４：金属充填層
２１５：金属吸収体特徴
２１６：保護金属層
２１８：第２エッチストップ層
２２０：第２層間誘電体（ＩＬＤ）層
２２２：第３エッチストップ層
２２４：第３層間誘電体（ＩＬＤ）層
２２６：第４エッチストップ層
２２８：第４層間誘電体（ＩＬＤ）層
２２９：相互接続構造
２３０：コンタクトビア
２３１：導電線
２３２：ディープトレンチ
２３２Ｄ：拡張ディープトレンチ
２３４：ライナー
２３６：充填材料
２４０：ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴
２４０Ｄ：拡張ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴
２４２：グローバル金属層
２４４：金属フィルム
２４６：第１パッシベーション層
２５０：金属グリッド
２５２：第２パッシベーション層
２５４：パッシベーション構造
２６０：カラーフィルタアレイ
２７０：マイクロレンズ特徴
３００：基準構造
２５００：金属シールド
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：入射光
Ｄ１：第１の深さ
Ｄ２：第２の深さ
Ｔ１：頂部厚さ
Ｔ２：底部厚さ
Ｗ１：第１のトレンチ幅
Ｗ２：第２のトレンチ幅
Ｘ、Ｙ、Ｚ：方向
１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０、１２２、１２４、１２６：ブロック
２００：イメージセンサ
２００－１：第１のイメージセンサ
２００－２：第２のイメージセンサ
２００－３：第３のイメージセンサ
２００－４：第４のイメージセンサ
２０２：基板
２０２Ｌ：大きなフォトダイオード（ＬＰＤ）領域
２０２Ｓ：小さなフォトダイオード（ＳＰＤ）領域
２０４：アイソレーション特徴
２０６：第１エッチストップ層
２０８Ｌ：大きなフォトダイオード（ＬＰＤ）トランジスタ
２０８Ｓ：小さなフォトダイオード（ＳＰＤ）トランジスタ
２１０：第１層間誘電体（ＩＬＤ）層
２１２、２１２Ｓ：開口
２１４：金属充填層
２１５：金属吸収体特徴
２１６：保護金属層
２１８：第２エッチストップ層
２２０：第２層間誘電体（ＩＬＤ）層
２２２：第３エッチストップ層
２２４：第３層間誘電体（ＩＬＤ）層
２２６：第４エッチストップ層
２２８：第４層間誘電体（ＩＬＤ）層
２２９：相互接続構造
２３０：コンタクトビア
２３１：導電線
２３２：ディープトレンチ
２３２Ｄ：拡張ディープトレンチ
２３４：ライナー
２３６：充填材料
２４０：ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴
２４０Ｄ：拡張ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴
２４２：グローバル金属層
２４４：金属フィルム
２４６：第１パッシベーション層
２５０：金属グリッド
２５２：第２パッシベーション層
２５４：パッシベーション構造
２６０：カラーフィルタアレイ
２７０：マイクロレンズ特徴
３００：基準構造
２５００：金属シールド
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ：入射光
Ｄ１：第１の深さ
Ｄ２：第２の深さ
Ｔ１：頂部厚さ
Ｔ２：底部厚さ
Ｗ１：第１のトレンチ幅
Ｗ２：第２のトレンチ幅
Ｘ、Ｙ、Ｚ：方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【手続補正書】
【提出日】2023-02-06
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
１つの方向に沿って第２フォトダイオードと第３フォトダイオードとの間に設けられた第１フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードとの間に設けられた第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴と、
前記第１フォトダイオードと前記第３フォトダイオードとの間に設けられた第２ＤＴＩ特徴と
を含み、
前記第１ＤＴＩ特徴の深さが前記第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深く、
前記第２フォトダイオードの量子効率が前記第１フォトダイオードの量子効率よりも低い、
イメージセンサ。
前記第１フォトダイオードと前記第２フォトダイオードとの間に設けられた第１ディープトレンチアイソレーション（ＤＴＩ）特徴と、
前記第１フォトダイオードと前記第３フォトダイオードとの間に設けられた第２ＤＴＩ特徴と
を含み、
前記第１ＤＴＩ特徴の深さが前記第２ＤＴＩ特徴の深さよりも深く、
前記第２フォトダイオードの量子効率が前記第１フォトダイオードの量子効率よりも低い、
イメージセンサ。
【請求項2】
前記第３フォトダイオードの量子効率が前記第１フォトダイオードの量子効率と同一である、
請求項１に記載のイメージセンサ。
請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項3】
前記第１フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第１の幅を有し、
前記第２フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第２の幅を有し、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも広い、
請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第２フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第２の幅を有し、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも広い、
請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項4】
前記第１フォトダイオード、前記第２フォトダイオード、及び前記第３フォトダイオードの下方に設けられた第１誘電体層と、
前記第１誘電体層に埋め込まれた第１金属構造と
を更に含み、
前記第１金属構造が、垂直方向に沿って前記第１ＤＴＩ特徴と整列している、
請求項１に記載のイメージセンサ。
前記第１誘電体層に埋め込まれた第１金属構造と
を更に含み、
前記第１金属構造が、垂直方向に沿って前記第１ＤＴＩ特徴と整列している、
請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項5】
第１フォトダイオードと、
１つの方向に沿って前記第１フォトダイオードと隣接する第２フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオード及び前記第２フォトダイオードの上方に設けられた第１パッシベーション層と、
前記第１パッシベーション層の上方に設けられた金属グリッドと、
前記第１パッシベーション層に埋め込まれ、前記第１フォトダイオードの直上に設けられるが、前記第２フォトダイオードの上方に延伸しない金属フィルムと
を含み、
前記第１フォトダイオードの量子効率が前記第２フォトダイオードの量子効率とは異なる、
イメージセンサ。
１つの方向に沿って前記第１フォトダイオードと隣接する第２フォトダイオードと、
前記第１フォトダイオード及び前記第２フォトダイオードの上方に設けられた第１パッシベーション層と、
前記第１パッシベーション層の上方に設けられた金属グリッドと、
前記第１パッシベーション層に埋め込まれ、前記第１フォトダイオードの直上に設けられるが、前記第２フォトダイオードの上方に延伸しない金属フィルムと
を含み、
前記第１フォトダイオードの量子効率が前記第２フォトダイオードの量子効率とは異なる、
イメージセンサ。
【請求項6】
前記第１フォトダイオードの前記量子効率が前記第２フォトダイオードの前記量子効率よりも低い、
請求項５に記載のイメージセンサ。
請求項５に記載のイメージセンサ。
【請求項7】
前記第１フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第１の幅を有し、
前記第２フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第２の幅を有し、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも狭い、
請求項５に記載のイメージセンサ。
前記第２フォトダイオードが前記１つの方向に沿って第２の幅を有し、
前記第１の幅が前記第２の幅よりも狭い、
請求項５に記載のイメージセンサ。
【請求項8】
１つの方向に沿って第２フォトダイオード領域と第３フォトダイオード領域との間に設けられた第１フォトダイオード領域と、
前記第１フォトダイオード領域の上方に設けられた第１トランジスタと、
前記第２フォトダイオード領域の上方に設けられた第２トランジスタと、
前記第３フォトダイオード領域の上方に設けられた第３トランジスタと、
前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、及び前記第３トランジスタの上方に設けられた第１誘電体層と
を含む基板を受け取ることと、
前記第２トランジスタを完全に囲んで延伸するよう環状トレンチを前記第１誘電体層に形成することと、
第１金属構造を形成するため、前記環状トレンチに第１金属充填層を堆積することと
を含み、
前記第１金属構造の第１部分が前記第１フォトダイオード領域と前記第２フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列し、前記第１金属構造の第２部分が前記第２フォトダイオード領域と前記第３フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列する、
イメージセンサの形成方法。
前記第１フォトダイオード領域の上方に設けられた第１トランジスタと、
前記第２フォトダイオード領域の上方に設けられた第２トランジスタと、
前記第３フォトダイオード領域の上方に設けられた第３トランジスタと、
前記第１トランジスタ、前記第２トランジスタ、及び前記第３トランジスタの上方に設けられた第１誘電体層と
を含む基板を受け取ることと、
前記第２トランジスタを完全に囲んで延伸するよう環状トレンチを前記第１誘電体層に形成することと、
第１金属構造を形成するため、前記環状トレンチに第１金属充填層を堆積することと
を含み、
前記第１金属構造の第１部分が前記第１フォトダイオード領域と前記第２フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列し、前記第１金属構造の第２部分が前記第２フォトダイオード領域と前記第３フォトダイオード領域との間の界面と垂直に整列する、
イメージセンサの形成方法。
【請求項9】
前記第１誘電体層及び前記第１金属構造の上方に第２誘電体層を堆積することと、
前記第２フォトダイオード領域の垂直投影領域と整列するよう開口を前記第２誘電体層に形成することと、
第２金属構造を形成するため、前記開口に第２金属充填層を堆積することと
を更に含む、
請求項８に記載のイメージセンサの形成方法。
前記第２フォトダイオード領域の垂直投影領域と整列するよう開口を前記第２誘電体層に形成することと、
第２金属構造を形成するため、前記開口に第２金属充填層を堆積することと
を更に含む、
請求項８に記載のイメージセンサの形成方法。
【請求項10】
前記基板を反転することと、
前記第２フォトダイオード領域を完全に囲むディープトレンチを形成することで、前記第１フォトダイオード領域と前記第３フォトダイオード領域が前記１つの方向に沿って前記ディープトレンチによって前記第２フォトダイオード領域から間隔が空けられることと、
を更に含み、
前記ディープトレンチが前記第２フォトダイオード領域の全高さを貫通して延伸する、
請求項８に記載のイメージセンサの形成方法。
前記第２フォトダイオード領域を完全に囲むディープトレンチを形成することで、前記第１フォトダイオード領域と前記第３フォトダイオード領域が前記１つの方向に沿って前記ディープトレンチによって前記第２フォトダイオード領域から間隔が空けられることと、
を更に含み、
前記ディープトレンチが前記第２フォトダイオード領域の全高さを貫通して延伸する、
請求項８に記載のイメージセンサの形成方法。
【外国語明細書】