JP5219346B2 - イメージセンサ - Google Patents

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Description

本発明はイメージセンサ及びその製造方法に関する。さらに詳細には、暗電流(dark current)発生を減らすことができる構造を有するCMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor)イメージセンサと前記CMOSイメージセンサを製造することができる方法に関する。
イメージセンサは光学映像を電気的信号に変換させる装置である。代表的にCCD(Charge Coupled Device)とCMOSイメージセンサがある。前記CCDは多数個のMOSキャパシタを含み、前記MOSキャパシタは光によって生成される電荷を移動させることによって動作する。また、前記CMOSイメージセンサは多数の単位ピクセル及び前記単位ピクセルの出力信号を制御するCMOS回路によって駆動される。
前記CCDはその駆動方式及び製造工程が複雑で電力消費が大きく、シグナルプロセッシング回路を前記CCDチップ内に集積させにくくて一チップに製造しにくいという短所がある。一方、前記CMOSイメージセンサは既存に常用されているCMOS技術によって製作可能であるため、現在では製造が容易なCMOSイメージセンサに対する研究開発が主に進行されている。
一方、従来のCMOSイメージセンサではノイズまたは暗電流によって電荷伝送効率の低下及び電荷貯蔵能力が減少して画像不良が惹起されることが大きい問題点として指摘されてきた。暗電流はイメージセンサの感光素子で光の入力なしに蓄積された電荷を意味し、既存にはシリコーン基板表面に存在する各種の欠陥やシリコンダングリングボンド(dangling bond)から発生されると知られていたが、最近ではホットキャリア(Hot Carrier)も前記暗電流発生の主要原因の一つとして明らかになる。
非特許文献1によれば、アクティブピクセルセンサ内のトランジスタ、特にソースフォロワートランジスタのピンチオフ(pinch off)領域で発生したホットキャリアが基板電圧(potential)を高めるようになり、これによって、前記トランジスタのドレイン−ソース間の電流Idsが高くなるようになり、このように高くなった電流によって前記ホットキャリアはより多く発生する。
なお、前記ホットキャリアがフォトダイオードやフローティングディフュージョン領域に流入するようになれば、前記フローティングディフュージョンの電圧が降下し、これによって、前記ソースフォロワートランジスタのドレイン−ソース間の電圧Vdsは増加する。このように増加した前記ドレイン−ソース間の電圧はより多いホットキャリアを発生させる悪循環を繰り返す。
このようなホットキャリアによって発生された暗電流はイメージセンサの画質に悪影響を及ぼす。
Chin−Chun Wang、MIT、"The Effect of Hot Carrier on the operation of CMOS Active Pixel Sensor"、(米国)、IEDM Technical Digest、2001年、p.563−566
本発明の課題はホットキャリアによる暗電流の発生を減らすことができる新規な構造を有するイメージセンサを提供することにある。
本発明の他の課題は上記したイメージセンサを製造するのに適するイメージセンサの製造方法を提供することにある。
前記本発明の目的を解決するために本発明の一実施形態に係るイメージセンサは、光感知素子と、前記光感知素子に連結され、各々がゲート及びその両側に低濃度領域と高濃度領域からなる不純物領域を有する複数個のトランジスタとを含み、前記複数のトランジスタのうちの少なくとも一つ以上のトランジスタはそのゲートの両側に互いに幅が異なる低濃度領域を具備する。
一実施形態において、前記低濃度領域のうち相対的に高い電圧が印加される低濃度領域の幅が大きい。
一実施形態において、前記幅が異なる低濃度領域の間にソースフォロワーゲートまたはリセットゲートが位置する。
一実施形態において、前記複数個のトランジスタはトランスファトランジスタ、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セレクトトランジスタを含み、前記リセットトランジスタ及びソースフォロワートランジスタのうちの少なくとも一つ以上は幅が互いに異なる低濃度領域を具備する。
一実施形態において、前記複数個のトランジスタの各々はゲート側壁にスペーサをさらに含む。
一実施形態において、前記互いに異なる幅の低濃度領域を有するトランジスタの高濃度領域のうち幅が狭い低濃度領域に結合した高濃度領域はそのゲート側壁のスペーサに自己整列され、幅が広い低濃度領域に結合した高濃度領域はそのゲート側壁のスペーサで離隔されて形成される。
一実施形態において、前記低濃度領域の各々は前記ゲートに自己整列(Self−align)されて形成される。
前記本発明の課題を解決するために本発明の他の実施形態に係るイメージセンサは、半導体基板に形成されたフォトダイオードと、前記フォトダイオードの一側に所定の間隔を置いて形成されたトランスファトランジスタ、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セレクトトランジスタと、前記トランジスタは低濃度領域と高濃度領域からなるソース領域とドレイン領域とを含み、少なくとも一つ以上の前記トランジスタは前記ドレイン領域で前記低濃度領域の幅が前記ソース領域で前記低濃度領域の幅より大きいことを特徴とする。
一実施形態において、前記少なくとも一つ以上の前記トランジスタは前記ソースフォロワートランジスタまたは、リセットトランジスタをさらに含む。
なお、前記トランジスタは前記ソース領域と前記ドレイン領域との間の基板表面に形成されたゲート酸化膜と、前記ゲート酸化膜上に形成されたゲートパターンと、前記ゲートパターンの両側壁に形成されたスペーサとを含むことを特徴とする。
前記少なくとも一つ以上の前記トランジスタでは、前記ソース領域で前記高濃度領域は前記スペーサに自己整列されて形成され、前記ドレイン領域で前記高濃度領域は前記スペーサから離隔されて形成されたことを特徴とし、前記ソース領域及び前記ドレイン領域で各々の前記低濃度領域は前記ゲートパターンに自己整列されて形成されることを特徴とする。
上記した本発明の他の課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るイメージセンサの製造方法において、半導体基板の表面にゲートパターンを形成して、前記ゲートパターンの一側面の前記半導体基板にフォトダイオードを形成して、前記ゲートパターンの間の前記半導体基板に低濃度領域を形成して、前記ゲートパターンの両側面にスペーサを形成して、少なくとも一つの高濃度領域は前記スペーサと離隔されて形成して、残りの高濃度領域は前記スペーサに自己整列されるように高濃度領域を形成することを含む。
一実施形態において、前記ゲートパターンはトランスファゲート、リセットゲート、ソースフォロワーゲート及びセレクトゲートを含む。
前記方法で、前記フォトダイオードは前記ゲートを覆う第1イオン注入マスクを用いるイオン注入工程により形成され、前記低濃度領域は前記フォトダイオードを覆い、前記ゲート及びその間の基板を露出させる第2イオン注入マスクを用いるイオン注入工程により形成され、前記高濃度領域は第3イオン注入マスクを用いるイオン注入工程により形成されることができる。
一実施形態において、前記第2イオン注入マスクは前記フォトダイオードに隣接した前記トランスファゲート上部の一部を覆う。
一実施形態において、前記第3イオン注入マスクは前記フォトダイオード及び前記ソースフォロワーゲートの一側の前記スペーサと前記スペーサから所定の距離を有する前記半導体基板上に形成される。
一実施形態において、前記第3イオン注入マスクは前記ソースフォロワーゲート上部の一部にさらに形成されている。
一実施形態において、前記第3イオン注入マスクは前記リセットゲートの一側の前記スペーサと前記スペーサから所定の距離を有する前記半導体基板上にさらに形成される。
一実施形態において、前記第3イオン注入マスクは前記リセットゲート上部の一部にさらに形成される。
一実施形態において、前記フォトダイオード上部の前記半導体基板の表面に形成されたHAD領域をさらに含む。
前記フォトダイオードは燐(P)またはヒ素 (As)からなるN型の導電層であり、前記HADはホウ素(B)またはフッ化ホウ素(BF)からなるP型の導電層であることを特徴とする。
前記低濃度領域は燐(P)またはヒ素(As)からなるN型の導電層であり、約1E13(atoms/cm)から約5E14(atoms/cm)の間の濃度を有することを特徴とし、前記高濃度領域は燐(P)またはヒ素(As)からなるN型の導電層であり、約1E15(atoms/cm)から約9E15(atoms/cm)の間の濃度を有することを特徴とする。
また、前記スペーサ形成の時、前記フォトダイオードの上部にブロッキング層を同時に形成することを特徴とする。
前記スペーサ及び前記ブロッキング層はシリコン窒化膜であることを特徴とする。
本発明に係るイメージセンサは、ドレインでの低濃度領域の幅がソース領域での低濃度領域の幅より大きい少なくとも一つ以上のトランジスタを備えて暗電流を減少させて、イメージセンサの性能が向上する。
本発明の利点と特徴、及びそれらを達成する方法は添付の図と共に詳細に後述されている実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は以下で開示される実施形態に限定されず、互いに異なる多様な形態に実現され、ただ本実施形態は本発明の開示が完全になるように、通常の知識を有する者に発明のカテゴリを完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は請求項のカテゴリによって定義されるだけである。よって、様々な実施形態において、よく知られている工程段階、素子構造及び技術は本発明が曖昧に解釈されることを避けるために具体的に説明されない。ここに説明されて例示される各実施形態はそれの相補的な実施形態も含む。明細書の全体にわたって同一の参照符号は同一構成要素を指称する。
本発明はCCD、CMOSなどのイメージセンサに関するものであって、特にCMOSイメージセンサ及びその形成方法に関するものである。CMOSイメージセンサのピクセル構造は光感知素子及び前記光感知素子で発生した電荷を伝送及び出力するためのトランジスタで構成される。用いられたトランジスタの個数に応じてCMOSイメージセンサのピクセル構造は多様な形態を示すことができる。CMOSイメージセンサのピクセルは例えば、トランジスタを1個、3個、4個、5個、6個含むことができる。以下ではただ例示的な側面でピクセルが4個のトランジスタを備えるCMOSイメージセンサを例にとって説明する。したがって、本発明は説明される実施形態に限定されてはならず、1個、3個、5個、6個などのトランジスタを含むピクセルを有するCMOSイメージセンサでも適用されることは当然である。また、本発明は光感知素子及びトランジスタを含むピクセルを有するどのような形態のイメージセンサでも適用可能である。
図1は本発明の一実施形態に係る単位ピクセルの等価回路図である。図1を参照すれば、単位ピクセル100は光感知素子として一つのフォトダイオードPD、トランスファトランジスタTx、リセットトランジスタRx、ソースフォロワートランジスタDx及びセレクトトランジスタSxで構成された4個のトランジスタからなっている。また、トランスファトランジスタTxの一側面にフローティングディフュージョン領域FDを有している。
図2は図1の等価回路図に対する単位ピクセルの例示的なレイアウト図である。
図2を参照すれば、基板200は素子分離領域によって画定されたフォトダイオードPDが形成された第1アクティブパターン及びトランジスタが形成される第2アクティブパターンを含む。第2アクティブパターンは第1アクティブパターンに連結されている。第2アクティブパターンには第1アクティブパターンに近い順に、トランスファゲート230、リセットゲート250、ソースフォロワーゲート260、セレクトゲート270が配列される。各ゲートの間の第2アクティブパターンに不純物拡散領域240、255、265、275が形成される。トランスファゲート(Tg)230とリセットゲート(Rg)250の間の不純物拡散領域がフローティングディフュージョン領域(FD)240を構成する。各ゲート及びその両側の不純物拡散領域がトランジスタを構成する。各トランジスタのゲート両側の不純物拡散領域は印加される電圧に応じてソースまたはドレインと呼ばれる。通常n型のチャネルを有するトランジスタの場合、高い電圧が印加される不純物拡散領域をドレインと呼ぶ。したがって、例えばソースフォロワーゲート(Dg)260及びセレクトゲート(Sg)270の間の不純物拡散領域はその所に印加される電圧に応じてドレインまたはソースとして作用できる。フローティングディフュージョン領域(FD)240とソースフォロワーゲート(Dg)260は局所配線によって互いに電気的に連結される。
図1と図2を参照してCMOSイメージセンサの動作を示せば、まずリセットゲート(Rg)250にゲートオン電圧を印加して、リセットトランジスタRxを作動(on)させてフローティングディフュージョン領域(FD)240をリセットして初期化させ、トランスファゲート(Tg)230にゲートオン電圧を印加して、トランスファトランジスタTxを作動(on)させて外部光によって生成された信号電荷をフォトダイオード(PD)から前記フローティングディフュージョン領域(FD)240に伝達する。前記フローティングディフュージョン領域(FD)240の電荷量による電圧がソースフォロワートランジスタDxのソースフォロワーゲート(Dg)260に印加され、外部印加電圧Vddが前記ソースフォロワートランジスタDxのドレイン255に印加されれば、前記ソースフォロワーゲート(Dg)260の電圧による値が前記ソースフォロワートランジスタのソース265に増幅して伝達される。したがって、該当のピクセルを選択して駆動する場合、セレクトゲート(Sg)270にゲートオン電圧を印加すれば、セレクトトランジスタSxが作動してソースフォロワートランジスタDxのソース265に伝達された信号電荷がセレクトトランジスタSxのドレイン275に出力される。
第1実施形態
図3乃至図8は本発明の実施形態1に係るイメージセンサを製造する方法を説明するために図2のA-A'に沿って切断した断面図である。
図3を参照すれば、半導体基板200を準備する。例えば、シャロートレンチ隔離(STI:Shallow Trench Isolation)工程を進行して光感知素子及びトランジスタが形成されるアクティブパターン200A、200Bを画定するフィールド酸化膜210を形成する。アクティブパターン200Aはフォトダイオードが形成される領域であり、アクティブパターン200Bはトランジスタが形成される領域である。
前記基板200のアクティブパターン200B上にゲート絶縁膜220を形成して導電膜を形成した後、パターニング工程を進行してゲートパターン230、250、260、270を形成する。このようにされたゲートパターンはトランスファゲート(Tg)230、リセットゲート(Rg)250、ソースフォロワーゲート(Dg)260及びセレクトゲート(Sg)270を含む。
図4を参照すれば、アクティブパターン200Aにフォトダイオード320とHAD領域340を形成するための第1イオン注入マスク300を形成する。
前記第1イオン注入マスク300はフォトダイオードが形成されるアクティブパターン200Aを露出させ、トランジスタが形成されるアクティブパターン200Bを覆うように形成され、たとえばフォトレジスト膜を利用して形成されることができる。例えば前記第1イオン注入マスク300は半導体基板に形成されるフォトダイオード320部位とトランスファゲート230上部の一部を除いた部分に形成される。燐(P)またはヒ素(As)の不純物イオン310を注入してN型の導電層を有するフォトダイオード320を半導体基板200のアクティブパターン200Aに所定の深さで形成する。
このようにされた前記フォトダイオード320の表面にホウ素(B)またはフッ化ホウ素(BF)のイオン330を注入してP型の導電層を有するHAD(hole accumulation diode)領域340を形成する。この時、別途のイオン注入マスクを用いることができるが、第1イオン注入マスク300を利用して工程を進行することが望ましい。
図5を参照すれば、低濃度領域を形成するための第2イオン注入マスク400を形成する。前記第2イオン注入マスク400はフォトダイオード320が形成されたアクティブパターン200Aを覆い、トランジスタが形成されるアクティブパターン200Bを露出させるように形成される。例えば前記第2イオン注入マスク400は前記フォトダイオード320と前記トランスファゲート(Tg)230上部の一部を覆うように形成され、たとえばフォトレジスト膜を利用して形成されることができる。
約1E13(atoms/cm)から約5E14(atoms/cm)の間の濃度を有する燐(P)またはヒ素(As)の不純物イオン410を注入してN型の導電層を有する低濃度領域420tr、420rd、420ds、420soをゲートパターンの外側のアクティブパターン200Bに形成する。
前記低濃度領域420tr、420rd、420ds、420soは前記ゲートパターンの間のアクティブパターン200Aに形成され、前記ゲートパターンに自己整列されて形成される。
図6を参照すれば、シリコン窒化膜(図示しない)を半導体基板200の全面に覆ってエッチングして、前記ゲートパターンの両側面にスペーサ500t、500r1、500r2、500d1、500d2、500s1、500s2を形成する。
この時、前記フォトダイオード320と前記トランスファゲート230の上部の一部にマスクパターン(図示しない)を形成して、前記スペーサ500t、500r1、500r2、500d1、500d2、500s1、500s2形成の時、同時に金属イオンなどの不純物が前記フォトダイオード320に流入されることを防止するためのブロッキング層510を前記フォトダイオード320を保護するように形成することが望ましい。
図7を参照すれば、高濃度領域を形成するための第3イオン注入マスク600A、600B、600Cを形成する。前記第3イオン注入マスク600Aはフォトダイオード320を覆う。また、ソースフォロワーゲート(Dg)260の両側で非対称的な、例えば互いに異なる幅の低濃度不純物領域が画定されるように、前記第3イオン注入マスク600B、600Cは前記ソースフォロワーゲート(Dg)260及び前記リセットゲート(Rg)250の間の低濃度不純物領域420rdのうち前記ソースフォロワーゲート(Dg)260に隣接した部分または前記リセットゲート(Rg)250に隣接した部分またはこれら二つの部分の全部を覆うように前記ソースフォロワーゲート(Dg)260または/そしてリセットゲート(Rg)250上に形成される。
例えば、前記第3イオン注入マスク600Aは前記フォトダイオード320と前記トランスファゲート230上部の一部に形成される。
前記第3イオン注入マスク600Cは前記ソースフォロワーゲート260の一側のスペーサ500d1及び前記スペーサ500d1から所定の距離を有する前記半導体基板200上に形成する。この時、前記第3イオン注入マスク600Cは前記ソースフォロワーゲート260上部の一部にさらに形成することが望ましい。
前記第3イオン注入マスク600Bは前記リセットゲート250の一側のスペーサ500r2及び前記スペーサ500r2から所定の距離を有する前記半導体基板200上に形成する。この時、前記第3イオン注入マスク600Bは前記リセットゲート250上部の一部にさらに形成することが望ましい。
次に、約1E15(atoms/cm)から約9E15(atoms/cm)の間の濃度を有する燐(P)またはヒ素(As)の不純物イオン610を注入してN型の導電層を有する高濃度領域620TR、620RD、620DS、620SOを形成する。前記高濃度領域はゲートスペーサ500t、500r1、500d2、500s1、500s2または第3イオン注入マスク600B、600Cに自己整列されて形成される。例えば、前記ソースフォロワーゲート260の一側の前記高濃度領域620RDと前記リセットゲート250の一側の前記高濃度領域620RDは各々のスペーサ500r2、500d1と離隔されて形成され、残りの前記高濃度領域620TR、620DS、620S0は各々のスペーサに自己整列(Self−align)されて形成される。低濃度不純物領域420tr、420rd、420ds、420soは高濃度不純物領域620TR、620RD、620DS、620SOによって各々二つの部分420tr1、420tr2、420rd1、420rd2、420ds1、420ds2、420so1に区別される。
また、前記第3イオン注入マスク600B、600Cによってソースフォロワーゲート(Dg)260の両側の低濃度不純物領域420rd2、420ds1の幅は互いに異なるように形成される。低濃度不純物領域420rd2の幅x1が低濃度不純物領域420ds1の幅x2より広く形成される。同様に、リセットゲートRg・250の両側の低濃度不純物領域420tr2、420rd1の幅は互いに異なるように形成される。低濃度不純物領域420rd1の幅x3が低濃度不純物領域420tr2の幅x4より広く形成される。
図8を参照すれば、層間絶縁膜720を形成してコンタクトホール工程、金属物質蒸着及びパターニング工程を進行して金属配線740、742、744、746、748を形成する。金属配線740はトランスファゲート230に電気的に連結され、金属配線742はフローティングディフュージョン領域620TRとソースフォロワーゲート260を互いに電気的に連結して、金属配線744はリセットゲート250及びソースフォロワーゲート260の間の高濃度不純物領域620RDに電気的に連結され、金属配線746はセレクトゲート270に電気的に連結され、金属配線748はセレクトゲート270の高濃度不純物領域620S0に電気的に連結される。これら金属配線は同一の工程段階で形成されることができ、または他の工程段階で形成されることができる。
図9は本発明の第1実施形態に係るイメージセンサの断面図である。図9を参照すれば、アクティブピクセルセンサ部(図示しない)と周辺回路部(図示しない)とを有する半導体基板200にアクティブ領域と素子分離領域とを区別するフィールド酸化膜210を形成する。前記フィールド酸化膜210の一側の半導体基板にフォトダイオード320を形成する。前記フォトダイオード320はN型の導電層であり、燐(P)またはヒ素(As)不純物イオンからなっている。また、前記フォトダイオード320の上部の前記半導体基板200の表面にHAD領域340をさらに形成する。この時、前記HAD領域340はP型の導電層であり、ホウ素(B)またはフッ化ホウ素(BF)不純物イオンからなっている。各ゲートパターン、すなわちトランスファゲート230、リセットゲート250、ソースフォロワーゲート260及びセレクトゲート270の一側または両側にスペーサ500が形成されている。
前記フォトダイオード320の表面と前記トランスファゲート230の上部の一部に金属イオンなどによる前記フォトダイオード320の不良を防止するためのブロッキング層510が形成されている。この時、前記ブロッキング層510は前記スペーサ500と同時に形成され、シリコン窒化膜からなることが望ましい。
各々のトランジスタはソースとドレインとを含み、各々のソース領域とドレイン領域は低濃度領域(Lightly doped region)と高濃度領域(Highly doped region)からなっている。
図2と図9を参照すれば、効率的なレイアウトのために各々のソース領域とドレイン領域は同一のアクティブ領域を共有しながら形成することができる。
例えば、前記トランスファトランジスタTxのドレイン領域700、すなわちフローティングディフュージョン領域700と前記リセットトランジスタRxのソース領域700は同一のアクティブ領域を共有する。また、前記リセットトランジスタRxのドレイン領域710と前記ソースフォロワートランジスタDxのドレイン領域710は同一のアクティブ領域を共有する。また、前記ソースフォロワートランジスタDxのソース領域720と前記セレクトトランジスタSxのドレイン領域720も同一のアクティブ領域を共有する構造を有する。
図9を参照すれば、少なくとも一つ以上の前記トランジスタは前記ドレイン領域での前記低濃度領域の幅が前記ソース領域での前記低濃度領域の幅と互いに異なるように形成される。
具体的に、前記ドレイン領域で前記低濃度領域の幅が前記ソース領域で前記低濃度領域の幅より大きい少なくとも一つ以上のトランジスタを有する。
例えば、前記ソースフォロワートランジスタDxの前記ドレイン領域710で前記低濃度領域710cの幅が前記ソース領域720で前記低濃度領域720a幅より大きい。また、前記リセットトランジスタRxの前記ドレイン710で前記低濃度領域710aの幅が前記ソース領域700で前記低濃度領域700cの幅より大きく形成する。
図7で説明したように、前記ソースフォロワートランジスタDxの前記ドレイン領域710と前記リセットトランジスタRxの前記ドレイン710の前記高濃度領域710bを形成する時、イオン注入マスク600B、600Cによって各々の前記スペーサ500d1、500r2から離隔されて形成されたため、前記ドレイン領域710で各々の低濃度領域の幅710a、710cが各々の前記ソース領域700、720での低濃度領域700c、720aの幅より大きく形成される。
また、前記トランジスタは前記ソース領域で前記高濃度領域は前記スペーサに自己整列されて形成され、前記ドレイン領域で前記高濃度領域は前記スペーサから離隔されて形成されることが望ましい。
特に、前記ソース領域及び前記ドレイン領域で各々の前記低濃度領域は前記ゲートパターンに自己整列されて形成されたことを特徴とする。
第2実施形態
図10は本発明の第2実施形態に係るイメージセンサを製造する方法を説明するために図2のA-A'に沿って切断した断面図である。
高濃度領域を形成するための第3イオン注入マスクを除いては第1実施形態のイメージセンサと同一であるため、同一の部材に対しては同一の参照符号を用いて、これ以上の説明は略する。
図10を参照すれば、高濃度領域を形成するための第3イオン注入マスク800A、800Bを形成する。前記第3イオン注入マスク800Aはフォトダイオード320を覆う。また、ソースフォロワーゲート(Dg)260の両側で非対称的な、例えば互いに異なる幅の低濃度不純物領域が画定されるように、前記第3イオン注入マスク800Bは前記ソースフォロワーゲート(Dg)260及び前記リセットゲート(Rg)250の間の低濃度不純物領域420rdのうち前記ソースフォロワーゲート(Dg)260に隣接した部分を覆うように前記ソースフォロワーゲートDg上に形成される。
例えば、前記第3イオン注入マスク800Aは前記フォトダイオード320と前記トランスファゲート230上部の一部に形成される。前記第3イオン注入マスク800Bは前記ソースフォロワーゲート260の一側のスペーサ500d1及び前記スペーサ500d1から所定の距離を有する前記半導体基板200上に形成する。この時、前記第3イオン注入マスク800Bは前記ソースフォロワーゲート260の上部の一部にさらに形成することが望ましい。
次に、約1E15(atoms/cm)から約9E15(atoms/cm)の間の濃度を有する燐(P)またはヒ素(As)の不純物イオン810を注入してN型の導電層を有する高濃度領域820TR、820RD、820DS、820SOを形成する。前記高濃度領域はゲートスペーサ500または第3イオン注入マスク800に自己整列されて形成される。
例えば、前記ソースフォロワーゲート260の一側の前記高濃度領域820RDは前記スペーサ500d1と離隔されて形成され、残りの前記高濃度領域820TR、820DS、820SOは各々のスペーサに自己整列されて形成される。
低濃度不純物領域420tr、420rd、420ds、420soが高濃度不純物領域820TR、820RD、820DS、820SOによって各々二つの部位420tr1、420tr2、420rd1、420rd2、420ds1、420ds2、420so1、420so2に区別される。
前記第3イオン注入マスク800Bによってソースフォロワーゲート(Dg)260の両側の低濃度不純物領域420rd2、420ds1の幅は互いに異なるように形成される。低濃度不純物領域420rd2の幅x1が低濃度不純物領域420ds1の幅x2より広く形成される。
図11は本発明の第2実施形態に係るイメージセンサの断面図である。図11を参照すれば、少なくとも一つ以上の前記トランジスタは前記ドレイン領域で前記低濃度領域の幅が前記ソース領域で前記低濃度領域の幅と互いに異なるように形成される。
具体的に、前記ドレイン領域での前記低濃度領域の幅が前記ソース領域での前記低濃度領域の幅より大きい少なくとも一つ以上のトランジスタを有する。
例えば、前記ソースフォロワートランジスタDxの前記ドレイン領域910での前記低濃度領域910cの幅が前記ソース領域920での前記低濃度領域920a幅より大きい。
図10で説明したように、前記ソースフォロワートランジスタDxの前記ドレイン領域910の前記高濃度領域910bを形成する時、前記スペーサ800Bから離隔されて形成されたため、前記ドレイン領域910での前記低濃度領域の幅910cが前記ソース領域920での低濃度領域920aの幅より大きく形成される。
また、前記トランジスタDxは前記ソース領域920での前記高濃度領域920bは前記スペーサに自己整列され、前記ドレイン領域910での前記高濃度領域910bは前記スペーサから離隔されて形成されることが望ましい。
特に、前記ソース領域及び前記ドレイン領域で各々の前記低濃度領域は前記ゲートパターンに自己整列されたことを特徴とする。
以上、添付の図を参照して本発明の実施形態を説明したが、本明細書で用いられた用語及び表現は説明の目的として用いられたものであり、どのような制限を有することではなく、このような用語及び表現の使用は図示され、記述された構成要素またはその一部分の等価物を排除しようとするのではなく、請求された発明のカテゴリ中で多様な変形が可能であることは勿論である。したがって、以上で記述した実施形態はすべての面で例示的なことであり、限定的ではないと理解しなければならない。
単位アクティブピクセルセンサの等価回路図である。 図1の等価回路図に対する単位アクティブピクセルのレイアウト図である。 本発明の第1実施形態に係るイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態に係るイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態に係るイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態に係るイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態に係るイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態に係るイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。 本発明の第1実施形態に係るイメージセンサの断面図である。 本発明の第2実施形態に係るイメージセンサを製造する方法を説明するための断面図である。 本発明の第2実施形態に係るイメージセンサの断面図である。
符号の説明
100 単位ピクセル
200 半導体基板
200A、200B アクティブパターン
210 フィールド酸化膜
220 ゲート絶縁膜
230 トランスファゲート(Tg)
240 フローティングディフュージョン領域(FD)
250 リセットゲート(Rg)
260 ソースフォロワーゲート(Dg)
270 セレクトゲート(Sg)
300 第1イオン注入マスク
310、410、610、810 不純物イオン
320 フォトダイオード
330 イオン
340 HAD領域
400 第2イオン注入マスク
420tr、420rd、420ds、420so 低濃度領域
500t、500r1、500r2、500d1、500d2、500s1、500s2 スペーサ
510 ブロッキング層
600A、600B、600C、800A、800B 第3イオン注入マスク
620TR、620RD、620DS、620SO、820TR、820RD、820DS、820SO 高濃度領域
720 層間絶縁膜
740、742、744、746、748 金属配線

Claims (3)

  1. 光感知素子と、
    ゲート、及び、その片側が前記光感知素子に連結され、他の片側に前記ゲートに近接した低濃度領域と前記低濃度領域の外側に配置された高濃度領域からなる不純物領域を有し、前記他の片側のゲート側壁にスペーサが形成されたトランスファトランジスタと、
    前記トランスファトランジスタに連結され、各々がゲート及びその両側に前記ゲートに近接した低濃度領域と前記低濃度領域の外側に配置された高濃度領域からなる不純物領域を有し、ゲート側壁にスペーサが形成された、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セレクトトランジスタを含み、
    前記トランスファトランジスタのゲート片側の高濃度領域、及び、前記リセットトランジスタ及びセレクトトランジスタのゲート両側の高濃度領域はスペーサに自己整列され、
    前記ソースフォロワートランジスタはそのゲート両側に互いに幅が異なる低濃度領域を備え、幅が狭い低濃度領域に結合した高濃度領域はスペーサに自己整列され、幅が広い低濃度領域に結合した高濃度領域はそのゲート側壁のスペーサから離隔されて形成され、
    前記高濃度領域に配線が接続されることを特徴とするイメージセンサ。
  2. 前記ソースフォロワートランジスタのゲート両側の前記低濃度領域のうち相対的に高い電圧が印加される低濃度領域の幅が大きいことを特徴とする請求項1に記載のイメージセンサ。
  3. 前記低濃度領域の各々は前記ゲートに自己整列されて形成されたことを特徴とする請求項1または2に記載のイメージセンサ。
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