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公開番号2025106192
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-15
出願番号2024205793
出願日2024-11-26
発明の名称イメージセンサ
出願人三星電子株式会社,Samsung Electronics Co.,Ltd.
代理人弁理士法人ITOH
主分類H10F 39/12 20250101AFI20250708BHJP()
要約【課題】イメージセンサを提供する。
【解決手段】本発明のイメージセンサは、フローティングディフュージョンノードと連結される第1 FD配線構造体、及び第1 FD配線構造体側に配置される第1シールド構造体を含む最上層;ソースフォロワゲート、ソースフォロワソース領域、第1 FD配線構造体及びソースフォロワゲートと連結される第2 FD配線構造体、第1シールド構造体及びソースフォロワソース領域と連結される第2シールド構造体、及び第2シールド構造体とソースフォロワソース領域との間に介在され、ソースフォロワゲートと離隔して配置されるソースフォロワランディングパッドを含む、最上層の下部に最上層とボンディングされた中間層;中間層の下部に中間層とボンディングされた最下層;を含み、最下層は、第3基板、及び第3基板上に配置されたトランジスタを含む。
【選択図】図3

特許請求の範囲【請求項１】
第１基板、前記第１基板内に配置されたフローティングディフュージョンノード、前記フローティングディフュージョンノードと連結される第１ＦＤ配線構造体、及び前記第１ＦＤ配線構造体側に配置される第１シールド構造体を含む最上層と、
第２基板、前記第２基板上に配置されたソースフォロワゲート、前記第２基板内に配置されたソースフォロワソース領域、前記第１ＦＤ配線構造体及び前記ソースフォロワゲートと連結される第２ＦＤ配線構造体、前記第１シールド構造体及び前記ソースフォロワソース領域と連結される第２シールド構造体、及び前記第２シールド構造体と前記ソースフォロワソース領域との間に介在され、前記ソースフォロワゲートと離隔して配置されるソースフォロワランディングパッドを含む、前記最上層の下部に前記最上層とボンディングされた中間層と、
前記中間層の下部に前記中間層とボンディングされた最下層と、を含み、前記最下層は、第３基板、及び前記第３基板上に配置されたトランジスタを含む、イメージセンサ。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第１シールド構造体は、前記第１ＦＤ配線構造体と水平方向に離隔されて前記第１ＦＤ配線構造体を取り囲み、
前記第２シールド構造体は、前記第２ＦＤ配線構造体と水平方向に離隔されて前記第２ＦＤ配線構造体を取り囲む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記第１ＦＤ配線構造体は、第１垂直レベルに配置される第１ＦＤ配線層及び前記第１垂直レベルと異なる第２垂直レベルに配置される第２ＦＤ配線層を含み、
前記第１シールド構造体は、前記第１垂直レベルまたは前記第２垂直レベルのうちいずれか１つにのみ第１シールド配線層を含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記第１シールド構造体は、第１垂直レベルに配置される第１シールド配線層及び前記第１垂直レベルと異なる第２垂直レベルに配置される第２シールド配線層を含み、
前記第１ＦＤ配線構造体から前記第１シールド配線層までの水平距離は、前記第１ＦＤ配線構造体から前記第２シールド配線層までの水平距離とは異なる、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記中間層は、前記第２基板内に配置され、ソースフォロワソース領域と接触する素子分離膜をさらに含み、
前記ソースフォロワランディングパッドの少なくとも一部が前記素子分離膜と接触する、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記第２ＦＤ配線構造体は、前記第１ＦＤ配線構造体に含まれた第１ＦＤボンディングパッドとボンディングされる第２ＦＤボンディングパッド、及び前記第２ＦＤボンディングパッドと連結され、前記第２基板を貫通する第１連結ビアプラグを含む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
前記ソースフォロワランディングパッドは、前記ソースフォロワゲートを取り囲む、請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項８】
第１基板、前記第１基板内に配置されたフローティングディフュージョンノード、前記フローティングディフュージョンノードと連結される第１ＦＤ配線構造体、及び前記第１ＦＤ配線構造体側に配置される第１シールド構造体を含む最上層と、
第２前面及び前記第２前面と対応する第２背面を有する第２基板、前記第２基板の前記第２前面上に配置されたソースフォロワゲート、前記第２基板内に配置されたソースフォロワソース領域、前記第１ＦＤ配線構造体及び前記ソースフォロワゲートと連結される第２ＦＤ配線構造体、及び前記第１シールド構造体及び前記ソースフォロワソース領域と連結される第２シールド構造体と、を含む、前記最上層の下部に前記最上層とボンディングされた中間層と、
前記中間層の下部に前記中間層とボンディングされた最下層と、を含み、前記最下層は、第３基板、及び前記第３基板上に配置されたトランジスタを含み、
前記第２シールド構造体は、前記第１シールド構造体に含まれた第１シールドボンディングパッドとボンディングする第２シールドボンディングパッド、及び前記第２基板内に配置され、前記第２シールドボンディングパッドと連結される不純物領域を含む、イメージセンサ。
【請求項９】
前記第２シールド構造体は、前記第２基板と離隔して配置される第２シールド配線層、前記不純物領域と前記第２シールドボンディングパッドを連結する第２シールドプラグ、及び前記不純物領域と前記第２シールド配線層を連結するシールド連結プラグをさらに含む、請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記中間層は、前記ソースフォロワソース領域と前記第２シールドプラグとの間に介在されるソースフォロワランディングパッドをさらに含み、
前記ソースフォロワランディングパッドの少なくとも一部は、前記ソースフォロワソース領域により取り囲まれる、請求項９に記載のイメージセンサ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、イメージセンサに係り、さらに詳細には、変換利得(Conversion Gain)を改善しうるイメージセンサに関する。
続きを表示（約 3,400 文字）【背景技術】
【０００２】
画像を撮影して電気信号に変換するイメージセンサは、デジタルカメラ、携帯電話用カメラ及び携帯用カムコーダのような一般消費者用電子機器だけではなく、自動車、保安装置及びロボットに装着されるカメラにも使用される。イメージセンサは、ピクセルが次第に小さくなっており、ピクセルの小型化につれて、フローティングディフュージョンのキャパシタンスが増加する。これにより、コンバーションゲイン(Conversion Gain)が小さくなる現象を改善することが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明が解決しようとする課題は、コンバーションゲイン(Conversion Gain)を改善しうるイメージセンサを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
前述した課題を解決するために、本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサは、第１基板、前記第１基板内に配置されたフローティングディフュージョンノード、前記フローティングディフュージョンノードと連結される第１ＦＤ配線構造体、及び前記第１ＦＤ配線構造体側に配置される第１シールド構造体を含む最上層；第２基板、前記第２基板上に配置されたソースフォロワゲート、前記第２基板内に配置されたソースフォロワソース領域、前記第１ＦＤ配線構造体及び前記ソースフォロワゲートと連結される第２ＦＤ配線構造体、前記第１シールド構造体及び前記ソースフォロワソース領域と連結される第２シールド構造体、及び前記第２シールド構造体と前記ソースフォロワソース領域との間に介在され、前記ソースフォロワゲートと離隔して配置されるソースフォロワランディングパッドと、を含む、前記最上層の下部に前記最上層とボンディングされた中間層；前記中間層の下部に前記中間層とボンディングされた最下層；を含み、前記最下層は、第３基板、及び前記第３基板上に配置されたトランジスタを含みうる。
【０００５】
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサは、第１基板、前記第１基板内に配置されたフローティングディフュージョンノード、前記フローティングディフュージョンノードと連結される第１ＦＤ配線構造体、及び前記第１ＦＤ配線構造体側に配置される第１シールド構造体を含む最上層；第２前面及び前記第２前面と対応する第２背面を有する第２基板、前記第２基板の前記第２前面上に配置されたソースフォロワゲート、前記第２基板内に配置されたソースフォロワソース領域、前記第１ＦＤ配線構造体及び前記ソースフォロワゲートと連結される第２ＦＤ配線構造体、及び前記第１シールド構造体及び前記ソースフォロワソース領域と連結される第２シールド構造体と、を含む、前記最上層の下部に前記最上層とボンディングされた中間層；前記中間層の下部に前記中間層とボンディングされた最下層；を含み、前記最下層は、第３基板、及び前記第３基板上に配置されたトランジスタを含み、前記第２シールド構造体は、前記第１シールド構造体に含まれた第１シールドボンディングパッドとボンディングする第２シールドボンディングパッド、及び前記第２基板内に配置され、前記第２シールドボンディングパッドと連結される不純物領域を含みうる。
【０００６】
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサは、第１基板、前記第１基板内に配置されてピクセルを定義するピクセル分離層、前記第１基板内に配置されてピクセルを構成するフォトダイオード、前記フォトダイオードで生成された電気信号を送るための伝送トランジスタ、前記第１基板内に配置され、前記伝送トランジスタと連結されるフローティングディフュージョンノード、前記フローティングディフュージョンノードと連結される第１ＦＤ配線構造体、及び前記第１ＦＤ配線構造体側に配置される第１シールド構造体、前記第１ＦＤ配線構造体及び前記第１シールド構造体と離隔して配置される第１配線層を含む最上層；第２基板、前記第２基板上に配置されたソースフォロワゲート、前記第２基板内に配置されたソースフォロワソース領域、前記第１ＦＤ配線構造体及び前記ソースフォロワゲートと連結される第２ＦＤ配線構造体、前記第１シールド構造体及び前記ソースフォロワソース領域と連結される第２シールド構造体、及び前記第２シールド構造体と前記ソースフォロワソース領域との間に介在され、前記ソースフォロワゲートを取り囲むソースフォロワランディングパッド、前記第２ＦＤ配線構造体及び前記第２シールド構造体と離隔して配置される第２配線層を含む、前記最上層の下部に前記最上層とボンディングされた中間層；前記中間層の下部に前記中間層とボンディングされた最下層；を含み、前記最下層は、第３基板、及び前記第３基板上に配置されたトランジスタ、前記トランジスタと連結される第３配線層、前記トランジスタ及び前記第３配線層の間に配置される第３ビアプラグを含みうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサを示すブロック図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの回路図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの構造を説明するための概略的な断面図である。
図３のＸ－Ｘ’線に沿って見た平面図である。
図３のＸ－Ｘ’線に沿って見た平面図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの構造を説明するための概略的な断面図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの構造を説明するための概略的な断面図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの構造を説明するための概略的な断面図である。
図８のＹ－Ｙ’線に沿って見た平面図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの構造を説明するための概略的な断面図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの構造を説明するための概略的な断面図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの構造を説明するための概略的な断面図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの構造を説明するための概略的な断面図である。
本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサの構造を説明するための概略的な断面図である。
本発明の一実施例によって図３のイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
本発明の一実施例によって図３のイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
本発明の一実施例によって図８のイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
本発明の一実施例によって図８のイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
本発明の一実施例によって図８のイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
本発明の一実施例によって図８のイメージセンサの製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、添付図面に基づいて本発明の望ましい実施例を詳細に説明する。以下の本発明の実施例は、いずれか１つによっても具現化され、１つ以上の組み合わせによっても具現化されうる。したがって、本発明の技術的思想は、１つの実施例に限って解釈されてはならない。
【０００９】
本明細書において、構成要素の単数形態は、文脈上、他の場合を確かに指摘するものではなければ、複数の形態を含みうる。本明細書では、発明をさらに明確に説明するために、図面を誇張して図示する。本明細書において、第１、第２などの順序は、説明の便宜のためのものであり、それに限定されない。
【００１０】
図１は、本発明の技術的思想の一実施例によるイメージセンサを示すブロック図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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