KR100255410B1 - 금속 접점 및 베이스 영역으로의 증가된 용량성 결합을 갖는바이폴라계 능동 화소 센서 셀 - Google Patents

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Abstract

동작 범위가 증가되며 잡음 레벨이 셀의 베이스 영역 및 필드 산화물 영역의 일부에서 커패시터를 형성함으로서 용량적으로 결합된 베이스 영역을 갖는 바이폴라계 능동 화소 센서 셀에서 감소된다. 또한, 잡음 레벨이 셀의 베이스 영역과 동일한 도전형을 갖는 커패시터의 하판의 일부를 형성하는 재료를 진하게 도핑하며, 베이스 영역과 직접 접촉하는 하판의 일부를 형성하는 물질을 배치함으로서 또한 감소된다.

Description

금속 접점 및 베이스 영역으로의 증가된 용량성 결합을 갖는 바이폴라계 능동 화소 센서 셀
본 발명은 바이폴라계 능동 화소 센서 셀에 관한 것이며, 더욱 상세하게는, 금속 접접 및 셀의 베이스 영역으로의 증가된 용량성 결합을 갖는 바이폴라계 능동 화소 센서 셀에 관한 것이다.
전하 결합 소자 (CCD) 는 주로 빛 에너지의 화소를 빛 에너지의 강도를 나타내는 전기 신호로 변환하는 종래 화상회로였다. 일반적으로, CCD 는 포토게이트를 활용하여 빛 에너지를 전하로 변환하며, 일련의 전극을 활용하여 포토 게이트에서 수집된 전하를 출력 감지 노드로 전달한다.
CCD 가 높은 감도 및 충전 계수를 포함하는 많은 장점을 갖지만, CCD 는 또한 많은 결점이 있다. 제한된 판독 레이트 및 동작 범위 제한을 포함하는 이러한 결점 중에서 가장 현저한 것은 CMOS 계 마이크로 프로세서와 CCD 를 통합하는 것이 곤란하다는 것이다.
CCD 계 화상회로의 제한을 극복하기 위해, 최근의 화상회로는 바이폴라계 능동 화소 센서 셀을 사용하여 빛 에너지의 화소를 전기신호로 변환한다. 도 1 은 용량적으로 결합된 베이스 영역을 갖는 종래 바이폴라계 능동 화소 센서 셀 (10) 의 일예를 도시한다.
도 1 에 도시된 바와 같이, 셀 (10) 은 p 형 기판 (12) 에서 형성된, 콜렉터로서 작용하는 n 형 웰 (14), 콜렉터 영역 (14) 에서 형성되며, 베이스로서 작용하는 p 형 영역 (16), 및 베이스 영역 (16) 에서 형성되며, 에미터로서 작용하는 n+영역 (18) 을 포함한다.
또한, 셀 (10) 은 베이스 영역 (16) 에 인접하는 콜렉터 영역 (14) 에서 형성된 필드 산화물 영역 (FOX), 베이스 영역 (16) 및 에미터 영역 (18) 의 외부상에 형성된 게이트 산화층 (20) 및 필드 산화물 영역 (FOX) 및 베이스 영역 (16) 상에 형성된 게이트 산화층 (20) 의 일부상에 형성된 n+폴리실리콘 (폴리) 라인 (22) 을 또한 포함한다.
폴리 라인 (22) 은 부가적인 마스크 단계가 p 형 물질로 폴리 라인 (22) 을 도핑하기 위해 요구되기 때문에, 종래의 p+ 보다는 n+ 로 도핑된다. 또한 폴리 라인 (22) 으로 진하게 주입된 p 형 물질은 게이트 산화층 (20) 으로 쉽게 확산되어 손상을 입힐 수 있다.
또한 도 1 에 도시된 바와 같이, 셀 (10) 은 폴리실리콘 라인 (22) 및 게이트 산화층 (20) 의 일부상에 형성된 산화층 (24) 및 산화층 (24) 에 인접하는 에미터 영역 (18) 의 중앙영역에 형성된 금속 접점 (26) 을 또한 포함한다.
능동 화소 센서 셀 (10) 의 동작은 두 단계, 광 에너지가 수집되며 전기 신호로 변환되는 화상 집적 단계, 및 신호가 판독되는 신호 판독 단계로 실행된다.
화상 집적 단계의 초기에, 고정 전압을 폴리 라인 (22) 에 인가시킴으로서 베이스 에미터 접합이 역 바이어스된다. 폴리 라인 (22) 에 인가된 전압은 상판으로서 폴리 라인 (22) 을, 유전체로서 게이트 산화층 (20) 을, 하판으로서 베이스 영역 (16) 을 이용하는 결합 커패시터에 의해 베이스 영역 (16) 에 용량적으로 결합된다. 또한, VCC와 같은 고정 전압을 콜렉터 영역 (14) 에 인가시킴으로서, 콜렉터 베이스 접합이 또한 역 바이어스 된다.
화상 집적 단계 동안, 광자의 형태로 빛 에너지가 셀 (10) 에 충동하여, 약간의 전자 정공쌍을 형성한다. 이러한 상태 하에서, 베이스 영역 (16) 에서 형성된 정공은 베이스 영역 (16) 에 남아 있으며, 콜렉터 영역 (14) 및 에미터 영역 (18) 에서 형성된 정공은 베이스 영역(16) 으로 확산되며, 베이스 영역 (16) 내의 각각의 부가적인 정공은 베이스 영역 (16) 상의 전하를 증가시킨다.
집적 단계의 말기에, 베이스 영역 (16) 상에서 전압을 차례로 증가시키는 양 전압으로 폴리 라인 (22) 을 펄싱함으로서 셀 (10) 이 판독된다. 베이스 영역 (16) 에서 증가된 전압은 수집된 정공으로 인하여 증가된 전하와 결합하여, 수집된 정공의 수에 비례하는 증폭된 전류를 에미터 영역 (18) 으로부터 금속 접점 (26) 으로 흐르게 하는 베이스 에미터 접합을 순방향 바이어스 한다.
하지만, 셀 (10) 의 한 가지 문제점은 결합 커패시터의 용량이 커패시터를 형성할 수 있는 제한된 영역으로 인해 비교적 낮다는 것이다. 결국, 베이스 영역 (16) 상에 존재하는 고정되며 펄스된 전압이 폴리 라인 (22) 에 인가된 고정 및 펄스 전압 보다 거의 낮게 되어, 셀 (10) 의 동작 범위를 제한한다.
셀 (10) 이 갖는 또다른 문제점은 폴리 라인 (22) 상에서의 전압이 베이스 영역 (16) 의 표면을 변환시켜, 에미터 영역 (18) 의 크기를 실질적으로 증가시킨다는 것이다. 에미터 영역 (18) 의 유효 크기를 증가시킴으로서, p-n 접합에 관련된 누설 전류가 또한 증가하여, 잡음 레벨을 증가시킨다.
즉, 셀의 동작 범위를 증가시키며, 셀과 관련된 잡음을 감소시키는 바이폴라계 능동 화소 센서 셀이 필요하게 된다.
종래, 용량적으로 결합된 베이스 영역을 갖는 바이폴라계 능동 화소 센서 셀의 동작 범위는 부분적으로, 화상 수집 동안 베이스 에미터 접합을 역방향 바이어스 시키기 위해 사용된 결합 커패시터의 용량에 의해 제한되었다. 또한, 종래 베이스 결합 셀은 베이스 에미터 접합이 역 바이어스 될 경우 반전하는 베이스 영역의 표면의 경향으로 인해 증가된 잡음 레벨을 갖는다는 단점이 있다.
도 1 은 종래 바이폴라계 능동 화소 센서 셀 (10) 의 단면도.
도 2 는 본 발명에 따른 바이폴라계 능동 화소 센서 셀 (100) 의 단면도.
도 3a-3d 는 본 발명에 따른 셀 (100) 의 형성을 도시하는 단면도.
도 4 는 희생층 (130) 의 형성 이후에 셀의 형성을 도시하는 평면도.
도 5 는 ONO 층 (136) 및 폴리실리콘층 (134) 의 에칭 이후에 셀 (100) 을 형성하여 적층된 ONO/폴리 p 구조물 (144) 을 형성하는 것을 도시하는 평면도.
도 6 은 ONO 층 (136) 및 폴리실리콘층 (134) 의 에칭 이후에 셀 (100) 을 형성하여 적층된 ONO/폴리 p 구조물 (146) 을 형성하는 것을 도시하는 평면도.
도 7 은 폴리실리콘층 (152) 의 에칭 이후에 셀 (100) 의 형성을 도시하는 평면도.
도 8 은 폴리실리콘층 (152) 의 자기 정렬된 에칭 이후에 셀 (100) 의 형성을 도시하는 평면도.
도 9 는 본 발명에 따른 p-n-p 바이폴라 셀 (200) 의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 셀 112 : p 형 기판
114 : n 형 웰 116 : p 형 영역
118 : n+영역 120 : p 형 폴리실리콘층 (폴리 p 층)
122 : 유전체층 124 : n 형 폴리실리콘 라인 (폴리 n 라인)
126 : 산화층 128 : 금속 접점
본 발명은 면적을 증가시켜서, 결합 커패시터의 용량을 증가시켜 베이스 결합 능동 화소 센서 셀의 동작 범위를 증가시킨다. 본 발명에 있어서, 결합 커패시터의 크기는 셀의 베이스 영역 및 필드 산화물 영역의 일부상에 커패시터를 형성함으로서 증가된다. 또한, 잡음 레벨은 셀의 베이스 영역과 동일한 도전형을 갖는 커패시터의 하판의 일부를 형성하는 물질을 진하게 도핑시키며, 베이스 영역과 직접 접촉하는 하판의 일부를 형성하는 물질을 배치함으로서 또한 감소된다.
본 발명에 있어서, 제 1 도전형의 기판에서 형성된 바이폴라계 능동 화소 센서 셀은 기판에서 형성된 제 2 도전형의 콜렉터 영역, 콜렉터 영역에서 형성된 제 1 도전형의 베이스 영역 및 베이스 영역에서 형성된 제 2 도전형의 에미터 영역을 포함한다. 또한, 셀은 베이스 영역에 인접하는 콜렉터 영역에서 형성된 필드 산화물 영역을 또한 포함한다.
본 발명에 따라, 셀은 또한 필드 산화물 영역과 베이스 영역의 일부상에 형성된 제 1 도전재료 영역, 제 1 도전재료 영역상에 형성된 유전재료층, 및 유전재료층 및 필드 산화물 영역의 일부상에 형성된 도전 라인을 포함한다.
본 발명의 특징 및 장점은 이하의 상세한 설명 및 본 발명의 원리가 활용되는 바람직한 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참조하여 더 잘 이해된다.
도 2 는 본 발명에 따라 베이스 영역으로의 증가된 용량성 결합을 갖는 바이폴라계 능동 화소 센서 셀을 도시하는 단면도이다. 도 2 에 도시된 바와 같이, 셀 (100) 은 p 형 기판 (112) 상에 형성되며 콜렉터로서 작용하는 n 형 웰 (114), 콜렉터 영역 (114) 에서 형성되며 베이스로서 작용하는 p 형 영역 (116), 및 베이스 영역 (116) 에서 형성되며 에미터로서 작용하는 n+영역 (118) 을 포함한다. 또한, 셀 (100) 은 베이스 영역 (116) 에 인접하는 콜렉터 영역 (114) 에서 형성된 필드 산화물 영역 (FOX) 을 또한 포함한다.
본 발명에 따라, 셀 (100) 은 또한 필드 산화물 영역 (FOX) 및 베이스 영역 (116) 의 일부상에 형성된 진하게 도핑된 p 형 폴리실리콘 (폴리 p) 층 (120), 폴리 p 층 (120) 상에 형성된 인터폴리 유전체층 (122), 및 인터폴리 유전체층 (122) 과 필드 산화물 영역 (FOX) 의 일부에 형성된 진하게 도핑된 n 형 폴리실리콘 (폴리 n) 라인 (124) 을 포함한다. 또한, 폴리 n 라인 (124) 은 n 형 재료 대신에 P 형 재료를 가지고 도핑될 수 있다.
도 2 에 도시된 바와 같이, 셀 (100) 은 폴리 n 라인 (124), 베이스 영역 (116) 의 일부 및 에미터 영역 (118) 의 외부상에 형성된 산화층 (126) 및 산화층 (126) 에 인접하는 에미터 영역 (118) 의 중앙영역상에 형성된 금속 접점 (128) 을 또한 포함한다.
셀 (100) 의 동작은 폴리 라인 (22) 에 인가된 고정 펄스 전압이 폴리 n 라인 (124) 에 대신 인가되는 것을 제외하고 도 1 의 셀 (10) 과 동일하다. 폴리 n 라인 (124) 에 인가된 전압은 상판으로서 폴리 n 라인 (124) 을, 유전체로서 인터폴리 유전체층 (122) 을, 하판으로서 폴리 p층 (120) 및 베이스 영역 (116) 을 이용하는 결합성 커패시터에 의해 베이스 영역 (116) 으로 용량적으로 결합된다.
본 발명에 의해 제공된 장점 중 한 가지는 결합 커패시터의 면적, 즉 용량이 필드 산화물 영역 (FOX) 의 일부상에 결합 커패시터를 형성함으로서 현저하게 증가된다는 것이다. 결합 커패시터의 용량을 증가시킴으로서, 셀 (100) 의 동작 범위도 또한 현저하게 증가된다. 또한, 결합 커패시터의 크기는 DRAM 구조물에서 사용되는 것과 유사한 다층 구조물을 사용함으로서 또한 증가될 수 있다.
또다른 장점은, 도 2 에 도시된 바와 같이, 폴리 p층 (120) 을 진하게 도핑함으로서, 셀 (100) 을 형성하기 위해 사용되는 열처리 단계 동안, p+도핑물의 일부가 베이스 영역 (116) 으로 확산되어, 베이스 영역 (116) 의 표면에서 p+영역을 형성한다는 것이다.
베이스 영역 (116) 의 표면에서 p+영역을 형성함으로서, 베이스 영역 (116) 의 표면이 동작동안 축적되어 남아있으므로, 에미터 영역 (118) 의 실질적인 증가를 억제하며, 계속해서, 누설 전류를 증가시킨다. 또한, 게이트 산화층이 셀 (100) 로부터 제거되기 때문에, 게이트 산화층을 손상시키는 붕소와 관련된 문제점이 본 발명에서는 제거된다.
또다른 장점은 본 발명이 한 개의 추가적인 마스크 단계만을 부가하여 종래 CMOS 이중 폴리 제조공정과 합쳐질 수 있다는 것이다. 도 3a-3d 는 본 발명에 따른 셀 (100) 의 형성을 도시하는 단면도이다.
도 3a 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 공정은 종래의 p 형 기판 (112) 에서 n형 웰 영역 (114) 및 p 형 웰 영역 (도시하지 않음) 을 형성함으로서 시작되어서, 그 후에 공지된 실리콘의 국부산화 (LOCOS) 공정에 의해 필드 산화물 영역 (FOX) 의 형성이 행해진다. 이후에, 두께가 대략 400 Å 인 산화 희생층 (130) 이 웰 및 기판 (112) 의 노출영역 상에 형성된다. 도 4 는 희생층 (130) 의 형성 이후에, 셀 (100) 의 형성을 도시하는 평면도이다.
다음에, 도 3b 에 도시된 바와 같이, 베이스 마스크 (132) 가 형성되며 패터닝되어 n 형 웰 (114) 을 노출시킨다. 이를 뒤따라, 붕소가 1013-1014㎝-2의 선량 및 40-100 KeV 의 주입 에너지에서 n 형 웰 (114) 에 주입되어 베이스 영역 (116) 을 형성한다. 주입 선량 및 에너지는 바이폴라 트랜지스터의 베타를 차례로 정의하는 베이스의 깊이를 결정한다. 일단 베이스 영역 (116) 이 형성되면, 마스크 (132) 및 산화층 (130) 이 제거된다.
다음에, 도 3c 에 도시된 바와 같이, 제 1 폴리실리콘 (폴리) 층 (134) 이 붕소로 증착 및 도핑된다. 또한, n 형 재료를 갖는 커패시터의 하판과 같은 다른 구조물에 대응하는 폴리실리콘층 (134) 의 영역을 도핑하는 동안, 부가적인 마스크 단계가 p 형 재료를 갖는 폴리 p층 (120) 에 대응하는 폴리실리콘층 (134) 의 영역을 도핑하기 위해 사용될 수 있다.
일단 폴리층 (134) 이 증착 및 도핑되면, 산소 질소 산소 (ONO) 층 (136) 이 폴리실리콘층 (134) 상에 증착된다. 다음에, 폴리 마스크 (138) 가 ONO 층 (136) 상에 형성 및 패터닝되어 폴리층 (134) 및 ONO 층 (136) 으로부터 형성된 구조물을 한정한다.
마스크 (138) 가 형성된 후에, ONO 층 (136) 의 비마스크 영역 및 하부에 놓이는 폴리층 (134) 이 제거되어 적층된 ONO/폴리 p 구조물 (144) 또는 적층된 ONO/폴리 p 스트립 (146), 커패시터 유전층 (142) 및 CMOS 회로와 관련된 커패시터 (Cap) 의 하층의 저부 커패시터 판 (140) 을 형성한다.
도 5 는 적층된 ONO/폴리 구조물 (144) 의 형성 이후의 셀 (100) 형성을 도시하는 평면도이다. 도 6 은 적층된 ONO/폴리 스트립 (146) 의 형성 이후의 셀 (100) 의 형성을 도시하는 평면도이다.
본 공정의 한가지 장점은 적층된 ONO/폴리 p 구조물 (144) 및 스트립 (146) 의 형성이 오정렬 오차에 영향을 받지 않는다는 것이다. 도 5 및 도 6 에 도시된 바와 같이, 적층된 ONO/폴리 p 구조물 (144-A) 또는 스트립 (146-A) 이 오정렬 오차에 의해 우측으로 이동되어, 베이스 영역 (116) 의 우측과 접촉하는 폴리 p층 (120) 의 양을 감소시킨다면, 적층된 ONO/폴리 p 구조물 (144-B) 또는 스트립 (146-B) 이 또한 우측으로 이동되어, 동일한 양 만큼 베이스 영역 (116) 의 좌측과 접촉하는 폴리 p층 (120) 의 양을 증가시킨다. 결국, 임의의 오정렬 오차에 관계없이, 동일한 양의 폴리 p층 (120) 이 베이스 영역 (116) 과 접촉하여 존재한다.
적층된 ONO/폴리 p 구조물 (144) 또는 스트립 (146) 이 형성된 후에, p 채널 임계 전압 마스크 (도시하지 않음) 가 형성되며 패터닝되어 기판 (112) 의 p 채널 영역을 노출시킨다. 이를 뒤따라, 붕소가 p 채널 영역에 주입되어 형성될 p 채널 CMOS 소자의 임계 전압을 설정한다. p 채널 임계 전압 마스크가 제거되며 공정이 반복되어 n 채널 CMOS 소자의 임계 전압을 설정한다.
다음에, 도 3d 에 도시된 바와 같이, 게이트 산화층 (150) 이 n 및 p 채널 영역에서의 기판 (112) 및 베이스 영역 (114) 의 노출 영역상에서 성장된다. 게이트 산화층 (150) 에 부가하여, 이러한 산화 단계는 또한 폴리 p 층 (120) 및 폴리층 (140) 의 측부를 밀봉한다. 또한, ONO 층 (136) 이 폴리층 (134) 이 한정된 이후에 피착되어 폴리 p층 (120) 및 폴리층 (140) 의 측부를 밀봉한다. ONO 층 (136) 은 더 잘 밀봉하지만, 부가적인 마스크 단계를 필요로 한다.
결합 커패시터의 인터폴리 유전체층 (122) 을 형성하기 위해 종래의 경우에서처럼 게이트 산화층이 아닌 ONO 층 (136) 을 활용하는 것의 한 가지 장점은 게이트 산화층 (150) 의 두께가 CMOS 소자의 요구에 더 최적화 될 수 있다는 것이다.
도 3d 를 다시 참조하면, 게이트 산화층 (150) 이 형성된 후에, 제 2 폴리실리콘 (폴리) 층 (152) 이 증착되며 도핑된다. 이를 뒤따라, 폴리 마스크 (154) 가 형성 및 패터닝되어 폴리층 (152) 으로부터 형성된 구조물을 한정한다. 다음에, 폴리실리콘층 (152) 의 비마스크 영역이 제거되어, 폴리 n 라인 (124), n 및 p 채널 CMOS 소자의 게이트 (156) 및 CMOS 회로와 관련된 커패시터 (Cap) 의 상판 (158) 을 형성한다.
도 7 은 폴리 n 라인 (152) 의 에칭을 뒤따르는 셀 (100) 의 평면도이다. 도 7 에 도시된 바와 같이, 폴리층 (152) 은 베이스/에미터로 도포된 게이트 산화 영역 보다 약간 더 큰 개구 (162) 와 함께 형성된다. 약간 더 큰 개구를 이용함으로서, 폴리층 (152) 은 또한 오정렬 오차에 영향을 받지 않게 된다. 또한, 다른 크기의 개구가 폴리층 (152) 에서 형성될 수 있다.
적층된 ONO/폴리 p 스트립 (146) 이 이용된다면, 마스크 (154) 는 경화되며, 제 2 마스크 (도시하지 않음) 가 형성되고 패터닝되어 주변부를 보호한다. 경화된 마스크 (154) 및 제 2 마스크는 자기정렬된 마스크로서 사용되어 도 8 에 도시된 바와 같이 적층된 ONO/폴리 p 구조물을 한정한다. 이를 뒤따라, 제 2 마스크 및 마스크 (154) 가 제거된다.
일단 마스크가 제거되면, 산화층 (도시하지 않음) 이 형성되어, 폴리 n층 (124), 게이트 (156) 및 상판 (158) 이 측벽을 밀봉한다. 이후에, 종래 리어 엔드 (rear-end) 공정 단계가 접촉과 함께 형성을 통해, 예를 들면, pldd, nldd, p+및 n+주입 (에미터 영역 (118) 이 n+주입동안 형성됨) 을 뒤따른다.
즉, 공정은 한 개의 부가적인 마스크 단계, 베이스 영역 (116) 의 주입 동안 베이스 마스크 (132) 의 사용만을 필요로 하는 CMOS 공정 흐름에서 셀 (100) 을 형성하기 위해 기술되었다.
n-p-n 바이폴라 셀의 사용에 부가하여, p-n-p 바이폴라 셀도 또한 사용될 수 있다. 도 9 는 본 발명에 따른 p-n-p 바이폴라 셀 (200) 의 단면도를 도시한다.
도 9 에서 도시된 바와 같이, 셀 (200) 은 콜렉터 영역으로서 작용하는 p 형 기판 (212) 에서 형성되며 베이스 영역으로서 작용하는 n 형 웰 (214), 및 베이스 영역 (214) 에서 형성되며 에미터 영역으로서 작용하는 p 형 영역 (216) 을 포함한다.
또한, 셀 (200) 은 필드 산화물 영역 (FOX), 진하게 도핑된 n 형 폴리실리콘 (폴리 n1) 층 (220), 폴리 n1 층 (220) 상에 형성된 인터폴리 유전체층 (222), 인터폴리 유전체층 (222) 및 필드 산화물 영역 (FOX) 의 일부에 형성된 진하게 도핑된 n 형 폴리실리콘 (폴리 n2) 라인 (224), 폴리 n2 라인 (224), 베이스 영역 (216) 및 에미터 영역 (218) 의 외부상에 형성된 산화층 (226), 및 산화층 (226) 에 인접한 에미터 영역 (218) 의 중앙영역 상에 형성된 금속 접점 (218) 을 또한 포함한다.
즉, p-n-p 바이폴라 셀로, 셀이 표준 CMOS 공정 (에미터 영역 (216) 이 CMOS 소자의 p+소오스 및 드레인 영역을 형성하기 위하여 사용되는 동일한 단계 동안 형성됨) 에 본질적으로 존재하는 모든 특징을 사용하여 형성될 수 있다. 결국, 셀 (200) 이 임의의 부가적인 마스크 단계를 사용하지 않으면서 표준 2 중 폴리 CMOS 공정으로 구현될 수 있다.
하지만, 셀 (200) 을 사용하는 것에 대한 단점은 n 형 웰 (214) 이 셀 (100) 의 베이스 영역 (116) 보다 약간 더 깊다는 것이다. 결국, 셀 (200) 은 낮은 베타, 즉 더 낮은 전류 증폭을 갖게 된다. 셀 (200) 은 또한 n-p-n 으로부터 p-n-p 바이폴라 셀로 변환하기 위해 조절되는, 도 3a-3d 에 대하여 논의된 공정 단계와 함께 형성될 수 있다.
상술한 본 발명의 실시예에 대한 다양한 변형이 본 발명을 실행하는데 채용될 수 있다고 이해된다. 즉, 이하의 특허청구범위는 본 발명의 분야를 정의하며, 이러한 특허청구범위의 분야 내에서의 방법 및 구조물과 그의 동등물이 그에 의해 포함된다.

Claims (18)

  1. 기판에서 형성된 제 2 도전형의 콜렉터 영역,
    콜렉터 영역에서 형성된 제 1 도전형의 베이스 영역,
    베이스 영역에서 형성된 제 2 도전형의 에미터 영역,
    베이스 영역에 인접하는 콜렉터 영역에서 형성된 필드 산화물 영역 (FOX),
    필드 산화물 영역 및 베이스 영역의 제 1 부분에 형성된 제 1 도전재료 영역,
    제 1 도전재료 영역상에 형성된 유전재료층, 및
    유전재료층 및 필드 산화물 영역의 일부 상에 형성된 도전 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 제 1 도전형의 기판에서 형성된 능동 화소 센서 셀.
  2. 제 1 항에 있어서, 필드 산화물 영역 및 베이스 영역의 제 2 부분에 형성된 제 2 도전재료 영역을 또한 구비하며, 유전재료층은 또한 제 2 도전재료 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 도전재료 영역은 제 1 도전형을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  4. 제 1 항에 있어서, 제 1 도전재료 영역은 진하게 도핑되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  5. 제 2 항에 있어서, 제 2 도전재료 영역은 제 1 도전형을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  6. 제 2 항에 있어서, 제 2 도전재료 영역은 진하게 도핑되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  7. 제 1 항에 있어서, 제 1 도전재료 영역은 폴리실리콘을 함유하는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  8. 제 2 항에 있어서, 제 2 도전재료 영역은 폴리실리콘을 함유하는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  9. 제 1 항에 있어서, 도전 라인은 폴리실리콘을 함유하는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  10. 기판에서 형성된 제 2 도전형의 베이스 영역,
    베이스 영역에서 형성된 제 1 도전형의 에미터 영역,
    베이스 영역에 인접하는 기판에서 형성된 필드 산화물 영역 (FOX),
    필드 산화물 영역 및 베이스 영역의 제 1 부분에 형성된 제 1 도전재료 영역,
    제 1 도전재료 영역상에 형성된 유전재료층, 및
    유전재료층 및 필드 산화물 영역의 일부 상에 형성된 도전 라인을 구비하는 것을 특징으로 하는 제 1 도전형의 기판에서 형성된 능동 화소 센서 셀.
  11. 제 10 항에 있어서, 필드 산화물 영역 및 베이스 영역의 제 2 부분에 형성된 제 2 도전재료 영역을 또한 구비하며, 유전재료층은 또한 제 2 도전재료 영역 상에 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  12. 제 10 항에 있어서, 제 1 도전재료 영역은 제 1 도전형을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  13. 제 10 항에 있어서, 제 1 도전재료 영역은 진하게 도핑되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  14. 제 11 항에 있어서, 제 2 도전재료 영역은 제 1 도전형을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  15. 제 11 항에 있어서, 제 2 도전재료 영역은 진하게 도핑되는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀.
  16. 기판에 제 2 도전형의 웰 영역을 형성하는 단계,
    웰 영역에 필드 산화물 영역을 형성하는 단계,
    웰 영역에 제 1 도전형의 베이스 영역을 형성하는 단계,
    필드 산화물 영역 및 베이스 영역 상에 제 1 도전재료층을 형성하는 단계,
    제 1 도전재료층상에 유전재료층을 형성하는 단계,
    필드 산화물 영역 및 베이스 영역의 일부에 도전재료 영역을 형성하고, 도전재료 영역의 상층에 유전체 영역을 형성하도록 유전재료층 및 하층의 제 1 도전재료층을 에칭하는 단계,
    필드 산화물 영역 및 유전체 영역 상에 제 2 도전재료 영역을 형성하는 단계, 및
    유전체 영역 및 필드 산화물 영역의 일부상에 도전 라인을 형성하도록 제 2 도전재료 층을 에칭하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 제 1 도전형의 기판에 능동 화소 센서 셀을 형성하는 방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 베이스 영역을 형성하는 단계는 웰 영역을 노출하도록 마스크를 형성하는 단계, 및
    웰 영역을 주입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀 형성 방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 유전 재료층을 에칭하는 단계는 유전 재료 및 도전재료의 스트립을 형성하는 것을 특징으로 하는 능동 화소 센서 셀 형성 방법.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5786623A (en) * 1996-10-22 1998-07-28 Foveonics, Inc. Bipolar-based active pixel sensor cell with metal contact and increased capacitive coupling to the base region
US5994162A (en) * 1998-02-05 1999-11-30 International Business Machines Corporation Integrated circuit-compatible photo detector device and fabrication process
US6259145B1 (en) * 1998-06-17 2001-07-10 Intel Corporation Reduced leakage trench isolation
US6246043B1 (en) * 1998-09-22 2001-06-12 Foveon, Inc. Method and apparatus for biasing a CMOS active pixel sensor above the nominal voltage maximums for an IC process
US6624850B1 (en) 1998-12-30 2003-09-23 Eastman Kodak Company Photogate active pixel sensor with high fill factor and correlated double sampling
US6218656B1 (en) 1998-12-30 2001-04-17 Eastman Kodak Company Photodiode active pixel sensor with shared reset signal row select
US6657665B1 (en) 1998-12-31 2003-12-02 Eastman Kodak Company Active Pixel Sensor with wired floating diffusions and shared amplifier
US8648287B1 (en) 2005-05-27 2014-02-11 Rambus Inc. Image sensor using single photon jots and processor to create pixels
US10553633B2 (en) * 2014-05-30 2020-02-04 Klaus Y.J. Hsu Phototransistor with body-strapped base

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4785341A (en) * 1979-06-29 1988-11-15 International Business Machines Corporation Interconnection of opposite conductivity type semiconductor regions
JPS6146063A (ja) * 1984-08-10 1986-03-06 Hitachi Ltd 半導体装置の製造方法
US5309013A (en) * 1985-04-30 1994-05-03 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device
JPH0760888B2 (ja) * 1985-06-12 1995-06-28 キヤノン株式会社 光電変換装置
US4740482A (en) * 1985-11-13 1988-04-26 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Method of manufacturing bipolar transistor
CA1289242C (en) * 1985-11-13 1991-09-17 Shigetoshi Sugawa Device and method of photoelectrically converting light into electrical signal
JPH07120767B2 (ja) * 1986-09-19 1995-12-20 キヤノン株式会社 光電変換装置
US4772566A (en) * 1987-07-01 1988-09-20 Motorola Inc. Single tub transistor means and method
US5262850A (en) * 1988-09-20 1993-11-16 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric converting device having reduced line sensor space
FR2638042A1 (fr) * 1988-10-14 1990-04-20 Thomson Csf Procede pour reduire la remanence d'un phototransistor, notamment de type nipin
US5227317A (en) * 1989-04-21 1993-07-13 Hitachi, Ltd. Method of manufacturing semiconductor integrated circuit bipolar transistor device
JPH0817180B2 (ja) * 1989-06-27 1996-02-21 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US5241169A (en) * 1989-11-21 1993-08-31 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric conversion device having an improved control electrode structure and apparatus equipped with same
JPH03206621A (ja) * 1990-01-09 1991-09-10 Oki Electric Ind Co Ltd 半導体集積回路装置の製造方法
US5182624A (en) * 1990-08-08 1993-01-26 Minnesota Mining And Manufacturing Company Solid state electromagnetic radiation detector fet array
US5283428A (en) * 1990-11-27 1994-02-01 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric converting device and information processing apparatus employing the same
US5244533A (en) * 1991-01-07 1993-09-14 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing bipolar transistor operated at high speed
US5260592A (en) * 1991-02-19 1993-11-09 Synaptics, Incorporated Integrating photosensor and imaging system having wide dynamic range with varactors
US5097305A (en) * 1991-02-19 1992-03-17 Synaptics Corporation Integrating photosensor and imaging system having wide dynamic range
US5324958A (en) * 1991-02-19 1994-06-28 Synaptics, Incorporated Integrating imaging systgem having wide dynamic range with sample/hold circuits
JPH04312082A (ja) * 1991-04-10 1992-11-04 Sony Corp 固体撮像装置
JP2768453B2 (ja) * 1992-03-03 1998-06-25 キヤノン株式会社 固体撮像装置及びそれを用いた装置
US5406332A (en) * 1992-03-06 1995-04-11 Canon Kabushiki Kaisha Photoelectric converting device
JP3356816B2 (ja) * 1992-03-24 2002-12-16 セイコーインスツルメンツ株式会社 半導体光電気変換装置
JPH0786296A (ja) * 1993-09-10 1995-03-31 Toshiba Corp 高速バイポーラトランジスタの製造方法
US5501998A (en) * 1994-04-26 1996-03-26 Industrial Technology Research Institution Method for fabricating dynamic random access memory cells having vertical sidewall stacked storage capacitors
US5429980A (en) * 1994-10-05 1995-07-04 United Microelectronics Corporation Method of forming a stacked capacitor using sidewall spacers and local oxidation
US5593905A (en) * 1995-02-23 1997-01-14 Texas Instruments Incorporated Method of forming stacked barrier-diffusion source and etch stop for double polysilicon BJT with patterned base link
US5552619A (en) * 1995-05-10 1996-09-03 National Semiconductor Corporation Capacitor coupled contactless imager with high resolution and wide dynamic range
US5566044A (en) * 1995-05-10 1996-10-15 National Semiconductor Corporation Base capacitor coupled photosensor with emitter tunnel oxide for very wide dynamic range in a contactless imaging array
US5734191A (en) * 1996-08-13 1998-03-31 National Semiconductor Corporation Contactless capacitor-coupled bipolar active pixel sensor with integrated electronic shutter
US5786623A (en) * 1996-10-22 1998-07-28 Foveonics, Inc. Bipolar-based active pixel sensor cell with metal contact and increased capacitive coupling to the base region

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Publication number Publication date
US5786623A (en) 1998-07-28
KR19980032342A (ko) 1998-07-25
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DE19737771A1 (de) 1998-05-28
DE19737771C2 (de) 2002-06-20

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