JP2010263207A - Cmosイメージセンサー及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】フォトダイオード上にトランスファトランジスタが形成され、残りのリセットトランジスタ、ソースフォロワートランジスタ及び選択トランジスタは、他の層に形成されるCMOSイメージセンサーである。これにより、単位画素内でフォトダイオードの面積を広げたため、単位画素のサイズを減らすと同時に、画素の感度を向上させうる。また、前記多数のフォトダイオードは、2つずつ一対をなし、一対をなす隣接した2つのフォトダイオードの間にフローティング拡散領域が配されている。
【選択図】図1
Description
102 フォトダイオード
103 トランスファゲート
104 トランスファトランジスタ
105 フローティング拡散領域
110 第1絶縁層
120 第1金属層
121 出力ライン
122 第2絶縁層
123 第1プラグ
130 第3絶縁層
140 酸化物半導体トランジスタ層
141 リセットトランジスタ
142 ソースファロワートランジスタ
143 選択トランジスタ
145 電源ライン
146 配線
147 第4絶縁層
148 第2プラグ
150 第5絶縁層
160 第2金属層
161 選択ライン
162 第3プラグ
163 トランスファライン
164 第4プラグ
165 第6絶縁層
166 リセットライン
Claims (31)
- 2次元アレイに配列された多数のフォトダイオード上の層間絶縁膜と、
前記多数のフォトダイオードのエッジに沿って、多層構造で相互に重畳して配された多数のトランジスタ及び多数の配線を備える、前記層間絶縁膜上の酸化物半導体トランジスタ層と、を備えるCMOSイメージセンサー。 - 前記層間絶縁膜上の第1金属層と、
前記第1金属層上の第1金属間絶縁膜と、
前記第1金属間絶縁膜上の前記酸化物半導体トランジスタ層と、
前記酸化物半導体トランジスタ層上の第2金属間絶縁膜と、
前記第2金属間絶縁膜上の第2金属層と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。 - 前記酸化物半導体トランジスタ層上の第1金属間絶縁膜と、
前記第1金属間絶縁膜上の第1金属層と、
前記第1金属層上の第2金属間絶縁膜と、
前記第2金属間絶縁膜上の第2金属層と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。 - 前記層間絶縁膜上の第1金属層と、
前記第1金属層上の第1金属間絶縁膜と、
前記第1金属間絶縁膜上の第2金属層と、
前記第2金属層上の第2金属間絶縁膜と、
前記第2金属間絶縁膜上の前記酸化物半導体トランジスタ層と、をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。 - 前記多数のフォトダイオードは、2つずつ一対をなし、一対をなす隣接した2つのフォトダイオードの間にフローティング拡散領域が配されていることを特徴とする請求項1に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記フォトダイオードは、n−ウェル及びn−ウェルの表面に形成されたp型不純物領域を備えることを特徴とする請求項5に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記フォトダイオード対内で、それぞれのフォトダイオードとフローティング拡散領域との間の表面上にトランスファゲートがそれぞれ形成されており、前記フォトダイオードのn−ウェル、フローティング拡散領域及びトランスファゲートは、トランスファトランジスタを形成することを特徴とする請求項6に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記酸化物半導体トランジスタ層は、多数のリセットトランジスタ、ソースフォロワートランジスタ及び選択トランジスタを備え、前記リセットトランジスタ、ソースフォロワートランジスタ及び選択トランジスタは、透明な酸化物半導体トランジスタであることを特徴とする請求項7に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記第1金属層は、前記選択トランジスタから信号を出力するための出力ラインを備え、前記出力ラインは、垂直に形成された第1プラグを通じて前記選択トランジスタのソース領域と連結されることを特徴とする請求項8に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記出力ラインは、2つの隣接したフォトダイオードのエッジに沿ってフローティング拡散領域上を横切って形成されていることを特徴とする請求項9に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記ソースフォロワートランジスタのソース領域と選択トランジスタのドレイン領域とが相互に電気的に連結されており、
前記リセットトランジスタのソースは、垂直に形成された第2プラグを通じて前記フローティング拡散領域に連結されることを特徴とする請求項8に記載のCMOSイメージセンサー。 - 前記酸化物半導体トランジスタ層は、前記リセットトランジスタのソース領域と前記ソースフォロワートランジスタのゲートとを連結するものであって、前記フォトダイオード上を横切って形成された配線をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記酸化物半導体トランジスタ層は、前記リセットトランジスタのドレイン領域とソースフォロワートランジスタのドレイン領域とに入力電圧を印加するための電源ラインをさらに備えることを特徴とする請求項9に記載のCMOSイメージセンサー。
- 一つの同じフォトダイオードに連結されたリセットトランジスタとソースフォロワートランジスタとは、異なる電源ラインからそれぞれ入力電圧を供給されることを特徴とする請求項13に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記電源ラインは、2つの隣接したフォトダイオードのエッジに沿ってフローティング拡散領域上を横切って形成されており、前記出力ラインと電源ラインとは、水平方向から見た時、相互に重畳される位置に配されており、垂直方向に形成された高さが異なることを特徴とする請求項13に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記リセットトランジスタは、前記フローティング拡散領域の上側に配されていることを特徴とする請求項13に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記ソースフォロワートランジスタと選択トランジスタとは、前記フォトダイオードを中心に、前記リセットトランジスタの反対側で前記フォトダイオードのエッジに沿って一列に配されることを特徴とする請求項16に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記電源ラインと出力ラインとの方向は、前記ソースフォロワートランジスタと選択トランジスタとの整列方向と垂直であることを特徴とする請求項14に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記選択トランジスタのゲートと連結される選択ラインと、
前記トランスファトランジスタのトランスファゲートと連結されるトランスファラインと、
前記リセットトランジスタのゲートと連結されるリセットラインと、をさらに備えることを特徴とする請求項8に記載のCMOSイメージセンサー。 - 前記選択ラインは、垂直に形成された第3プラグを通じて選択トランジスタのゲートと連結されることを特徴とする請求項19に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記選択ラインは、前記ソースフォロワートランジスタ及び選択トランジスタの上において、
水平方向から見た時、前記選択ライン、ソースフォロワートランジスタ及び選択トランジスタは、相互に重畳して位置することを特徴とする請求項20に記載のCMOSイメージセンサー。 - 前記トランスファラインは、垂直に形成された第4プラグを通じてトランスファトランジスタのトランスファゲートと連結されることを特徴とする請求項20に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記リセットラインの両側に2つのトランスファラインが配されており、それぞれのトランスファラインは、トランスファゲート上を横切って配されることを特徴とする請求項22に記載のCMOSイメージセンサー。
- 水平方向から見た時、前記リセットラインは、下部のリセットトランジスタと相互に重畳して位置し、
前記選択ライン、トランスファライン及びリセットラインは、相互に平行したことを特徴とする請求項19に記載のCMOSイメージセンサー。 - 前記第2金属層上に順次に配された第3金属間絶縁膜、カラーフィルタ及びマイクロレンズをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のCMOSイメージセンサー。
- 前記フォトダイオードの下部に順次に配された第3金属間絶縁膜、カラーフィルタ及びマイクロレンズをさらに備えることを特徴とする請求項2に記載のCMOSイメージセンサー。
- 2次元アレイに配列された多数のフォトダイオード上に層間絶縁膜を形成するステップと、
前記多数のフォトダイオードのエッジに沿って多層構造で相互に重畳して配された多数のトランジスタ及び多数の配線を備える酸化物半導体トランジスタ層を前記層間絶縁膜上に形成するステップと、を含むCMOSイメージセンサーの製造方法。 - 前記層間絶縁膜を形成するステップは、前記多数のフォトダイオードが対をなすように前記多数のフォトダイオードを形成するステップを含み、一対をなす前記フォトダイオードの間にフローティング拡散領域が形成されることを特徴とする請求項27に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。
- 前記層間絶縁膜を形成するステップは、n−ウェル及びn−ウェルの表面に形成されたp型不純物領域を備える前記多数のフォトダイオードを形成するステップを含むことを特徴とする請求項28に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。
- 前記フォトダイオードの対を形成するステップは、それぞれのフォトダイオードとフローティング拡散領域との間の表面上にトランスファゲートを形成するステップを含み、ここで、前記n−ウェル、フローティング拡散領域及びトランスファゲートは、トランスファトランジスタを形成することを特徴とする請求項29に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。
- 前記多数のトランジスタを形成するステップは、多数のリセットトランジスタ、多数のソースフォロワートランジスタ及び多数の選択トランジスタを形成するステップを含み、前記リセットトランジスタ、ソースフォロワートランジスタ及び選択トランジスタは、透明な酸化物半導体トランジスタであることを特徴とする請求項30に記載のCMOSイメージセンサーの製造方法。
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