KR100406596B1 - 엔피엔피 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법 - Google Patents
엔피엔피 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100406596B1 KR100406596B1 KR10-2000-0087542A KR20000087542A KR100406596B1 KR 100406596 B1 KR100406596 B1 KR 100406596B1 KR 20000087542 A KR20000087542 A KR 20000087542A KR 100406596 B1 KR100406596 B1 KR 100406596B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- type impurity
- impurity region
- image sensor
- type
- region
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- VMXJCRHCUWKQCB-UHFFFAOYSA-N NPNP Chemical compound NPNP VMXJCRHCUWKQCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 15
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 95
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 19
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000005380 borophosphosilicate glass Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 abstract description 30
- 230000008569 process Effects 0.000 description 21
- 239000010408 film Substances 0.000 description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 9
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 5
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 5
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 4
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 3
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
- H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14687—Wafer level processing
Abstract
본 발명은 암전류 특성을 개선할 수 있는 이미지 센서 제조 방법에 관한 것으로, 수광수단으로서 NPNP 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법에 있어서, 포토다이오드 영역의 p형의 반도체 기판 내에 n형 불순물을 이온주입하여 제 1 n형 불순물 영역을 형성하는 제 1 단계; 상기 제 1 n형 불순물 영역 상에 제 2 n형 불순물 영역을 형성하는 제 2 단계; 상기 제 2 n형 불순물 영역 상에 p형 불순물 영역을 형성하는 제 3 단계; 상기 반도체 기판 상부에 산화막과 BPSG 막을 적층형성하는 제 4 단계; 및 상기 p형 불순물 영역의 p형 불순물과 상기 제 2 n형 불순물 영역의 n형 불순물의 상기 산화막에 대한 용해도 차를 이용하여 상기 p형 불순물 영역 상에 제 3 n형 불순물 영역을 형성하는 제 5 단계를 포함하는 이미지 센서 제조 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 이미지 센서 제조 분야에 관한 것으로, 특히 NPNP 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법에 관한 것이다.
CMOS 이미지 센서(image sensor)는 CMOS 제조 기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기적신호로 변환시키는 소자로서, 빛에 반응하여 생성된 신호전자를 전압으로 변환하고 신호처리 과정을 거쳐 화상정보를 재현한다. CMOS 이미지 센서는 각종 카메라, 의료장비, 감시용 카메라, 위치확인 및 감지를 위한 각종 산업 장비, 장난감 등 화상신호를 재현하는 모든 분야에 이용 가능하며, 저전압 구동과 단일 칩화가 가능하여 점점 활용범위가 확대되고 있는 추세이다.
CMOS 이미지 센서는 화소수 만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하고 있다. CMOS 이미지 센서는, 종래 이미지센서로 널리 사용되고 있는 CCD 이미지센서에 비하여 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝 방식의 구현이 가능하며, 신호처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능할 뿐만 아니라, 호환성의 CMOS 기술을 사용하므로 제조 단가를 낮출 수 있고, 전력 소모 또한 크게 낮다는 장점을 지니고 있다.
도 1은 4개의 트랜지스터와 2개의 캐패시턴스 구조로 이루어지는 CMOS 이미지센서의 단위화소를 보이는 회로도로서, 광감지 수단인 포토다이오드(PD)와 4개의 NMOS트랜지스터로 구성되는 CMOS 이미지센서의 단위화소를 보이고 있다. 4개의 NMOS트랜지스터 중 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 포토다이오드(PD)에서 생성된 광전하를 플로팅 확산영역으로 운송하는 역할을 하고, 리셋 트랜지스터(Rx)는 신호검출을 위해 상기 플로팅 확산영역에 저장되어 있는 전하를 배출하는 역할을 하고, 드라이브 트랜지스터(Dx)는 소스팔로워(Source Follower)로서 역할하며, 셀렉트 트랜지스터(Sx)는 스위칭(Switching) 및 어드레싱(Addressing)을 위한 것이다. 도면에서 "Cf"는 플로팅 확산영역이 갖는 캐패시턴스를, "Cp"는 포토다이오드가 갖는 캐패시턴스를 각각 나타낸다.
이와 같이 구성된 이미지센서 단위화소에 대한 동작은 다음과 같이 이루어진다. 처음에는 리셋 트랜지스터(Rx), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx) 및 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 온(on)시켜 단위화소를 리셋시킨다. 이때 포토다이오드(PD)는 공핍되기 시작하여 캐패시턴스 Cp는 전하축적(carrier charging)이 발생하고, 플로팅 확산영역의 캐패시턴스 Cf는 공급전압 VDD 전압까지 전하축전된다. 그리고 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 오프시키고 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 온시킨 다음 리셋트랜지스터(Rx)를 오프시킨다. 이와 같은 동작 상태에서 단위화소 출력단(Out)으로부터 출력전압 V1을 읽어 버퍼에 저장시키고 난 후, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 온시켜 빛의 세기에 따라 변화된 캐패시턴스 Cp의 캐리어들을 캐패시턴스 Cf로 이동시킨 다음, 다시 출력단(Out)에서 출력전압 V2를 읽어들여 V1 - V2에 대한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변경시키므로 단위화소에 대한 한 동작주기가 완료된다.
CMOS 이미지 센서는 다양한 방법으로 제조될 수 있으나, 전술한 바와 같이 종래는 단위 화소 내에 4개의 트랜지스터와 광을 수감하는 1개의 포토다이오드를 사용하는 구조를 주로 이용한다. 이러한 구조는 플로팅 확산영역의 캐패시턴스를 조절함으로써 원하는 구동범위(dynamic range)를 조절하고 또한 타구조에 비해 캐패시턴스도 증가시킬 수 있다.
도 2와 같은 PN 다이오드에서 전위(Vp, Vn)는 n형 영역이 높고, 전기장은 p형 영역에서 n형 영역으로 향하고 있다. 즉, p형 영역에서 소수 캐리어인 전자는 n형 영역으로 드리프트(drift)되도록 되어 있다.
도 3은 종래 PNP 다이오드를 구비하는 이미지 센서의 구조를 보이는 단면도로서, 반도체 기판 표면 가까이 형성되는 상부 p형 불순물 영역(37)은 고농도로 얇게 형성하고 가운에 n형 불순물 영역(34)은 저농도로 형성되며, p형 반도체 기판(30)은 웨이퍼 상에 형성된 에피택셜층을 이용할 경우 6.0E14/cm3로 매우 낮은 도핑 농도이다.
n형 전하를 완전히 빼내는 리셋 상태에서 상부 p형 불순물 영역(37)에 의해서 n형 불순물 영역(34)이 대부분 공핍(depletion)되고, p형 반도체 기판(30)은 n형 불순물 영역(34) 영역에 의해서 공핍이 일어나게 된다. 이때, 전기장은 p형 불순물 영역(37)에서 n형 불순물 영역(34) 방향으로 형성되므로, 빛의 조사에 의해 생성되는 전자-정공쌍에서 전자가 n형 불순물 영역(34)으로 접속되고 정공은 p형 반도체 기판(30)으로 빠져 접지된다. 빛의 세기에 따라 생성되는 전자의 양이 달라짐으로 이미지를 구현할 수 있게된다.
위와 같은 이미지 생성원리에 따라 어두운 상태에서는 시그널이 전혀 나오지 않아야 하나 암전류(dark current)는 실제로는 측정이 되고 있다. 이 이유는 전자-정공 쌍이 생성되기 때문이며, 주로 에너지 밴드 갭 사이의 결함(defect)을 매개로 하여 발생한다. 상온에서는 노말 접합(normal junction)에서의 전자-정공쌍(EHP)의 생성은 극히 낮으며, 결함이 있는 곳에서만 EFP 가 생성된다고 생각해도 무방하다. 결함은 실리콘 표면과 필드산화막 가장자리에 주로 있으며, 암전류는 주로 이곳에서 발생한다.
온도가 높아지는 경우에는 암전류가 보다 많이 증가한다. 종래 CMOS 이미지 센서에서 암전류를 필드산화막 가장자리와 실피콘기판 표면 중에서, 표면 결함에 의한 EHP 생성으로 인한 암전류가 대부분을 차지하는 것으로 알려져 있다.
한편, PNP 구조의 포토다이오드는 p형 불순물층을 이용하여 전자를 모아두는 n층으로부터 실리콘 표면을 격리시킴으로써 암전류를 줄일 수 있는 장점이 있어 많이 사용되고 있다. 그러나 PNP 다이오드 구조에서도 실리콘 표면의 댕글링 본드(dangling bond)에 의해서 발생하는 전자-정공쌍 중 전자가 상부의 PN 다이오드에 의한 전기장에 의해서 포토다이오드의 n영역으로 집속이 되어 빛이 없는 상태에서도 신호가 나오는 암전류의 주된 성분으로 차지하고 있다.
암전류를 줄이기 위한 방법은 상부 p형 불순물 영역과 광이 접속되는 n 영역의 전기장을 감소시키거나, 즉 공핍 폭(depelection width)을 증가시키거나 또는 상부 p형 불순물을 고농도 고에너지로 형성하는 방법이 있다. 전기장을 낮추기 위해 공핍 폭을 증가시키는 경우 상부 p형 불순물 영역에 비해서 저농도인 n형 불순물의 농도를 보다 감소켜야 한다. 그러나 이 경우 CMOS 이미지 센서의 또 다른 특성인 포화수준(saturation level)이 감소되어 적용하기 어렵다. 그리고, 상부 p형 불순물 영역을 형성하기 위해 농도 및 에너지를 증가시키는 경우 전하전송시 전위장벽(type의 implant dose)이 발생하여 이 경우에도 CMOS 이미지 센서의 또 다른 중요 특성인 데드 존(dead zone) 특성을 열화시키게 되어 적용하기 힘들다.
따라서, 암전류, 데드존 및 포화수준과 연관되어 있는 암전류 특성을 근본적인 개선이 없이 위의 세가지 특성들이 적절하게 조화되는 조건으로 생산되고 있다.그러나 IMT 2000용 휴대폰에 사용되는 CMOS 이미지 센서는 암전류 감소가 요구되고 있으나, 이를 만족시키지 못하고 있는 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 암전류 특성을 개선할 수 있는 이미지 센서 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 CMOS 이미지센서의 단위화소를 보이는 회로도,
도 2는 PN 다이오드 및 그의 전기적 특성을 보이는 개략도,
도 3은 종래 PNP 다이오드를 구비하는 이미지 센서의 구조를 보이는 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 NPNP 다이오드를 구비하는 이미지 센서의 구조를 보이는 단면도,
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 제조 공정 단면도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
55: 제1 n형 불순물 영역 56: 제2 n형 불순물 영역
58: p형 불순물 영역 61: n형 불순물 영역
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 수광수단으로서 NPNP 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법에 있어서, 포토다이오드 영역의 p형의 반도체 기판 내에 n형 불순물을 이온주입하여 제 1 n형 불순물 영역을 형성하는 제 1 단계; 상기 제 1 n형 불순물 영역 상에 제 2 n형 불순물 영역을 형성하는 제 2 단계; 상기 제 2 n형 불순물 영역 상에 p형 불순물 영역을 형성하는 제 3 단계; 상기 반도체 기판 상부에 산화막과 BPSG 막을 적층형성하는 제 4 단계; 및 상기 p형 불순물 영역의 p형 불순물과 상기 제 2 n형 불순물 영역의 n형 불순물의 상기 산화막에 대한 용해도 차를 이용하여 상기 p형 불순물 영역 상에 제 3 n형 불순물 영역을 형성하는 제 5 단계를 포함하는 이미지 센서 제조 방법을 제공한다.본 발명은 PNP 포토다이오드를 대신하여 NPNP 포토다이오드를 형성하는데 그 특징이 있다. 이를 위해 반도체 기판 표면에 얇은 n형 불순물 영역을 형성한다. 이에 따라 전기장이 실리콘 기판 표면 쪽으로 향하여 표면의 댕글링 본드에 의해서 생성되는 전자-정공쌍 중 전자가 포토다이오드 내부로 유입되는 것을 근원적으로 차단하게 되어 표면에 의한 암전류를 제거할 수 있다.
본 발명에서는 NPNP 포토다이오드 구조에서 최상부의 N형 불순물 영역은 추가적인 이온주입 공정에 의해 형성하지 않고, 상부 p형 불순물 영역 내의 붕소(B) 등과 같은 p형 불순물과 그 하부 n형 불순물 영역 내의 인(P)등과 같은 n형 불순물의 산화막에 대한 용해도(solubility) 차이를 이용하여 형성한다. 이는, PNP 포토다이오드 형성시 n형 불순물을 이온주입할 때, 고에너지 이온주입과 저에너지 이온주입을 차례로 진행함으로써 형성할 수 있다. 이렇게 NPNP 구조의 포토다이오드로 CMOS 이미지 센서를 제조할 경우 종래 PNP 포토다이오드의 특성은 그대로 유지하면서 암전류를 감소시킬 수 있다.
이와 같이 본 발명은 암전류 성분의 대부분을 차지하는 표면 결함에 의한 EHP의 전자가 포토다이오드로 유입되지 않도록 포토다이오드 상부의 전기장을 반도체 기판 표면쪽으로 향하게 하여 원칙적으로 표면 암전류 성분을 제거하는 방법이다.
NPNP 다이오드를 형성하는 경우 주의할 점은, 인위적인 이온주입에 의해서 반도체 기판 표면에 가까운 최상부 n형 불순물 영역(46)을 형성할 경우, 전기장(E)은 도 4와 같이 형성되는 바, 도 4에서 도면부호 '46'과 '45'와 '44' 및 P형 기판(P+, 40)에 의해 NPNP 구조의 다이오드를 형성하게 된다. 즉, NPNP 다이오드를 형성하기 위해 인위적인 이온주입공정을 도입하여 최상부 n형 불순물 영역(46)을 형성하고자 하는 경우에는, 최상부 n형 불순물 영역(46)을 얇게 형성할 수 없기 때문에 도4에 도시된 바와같은 전기장이 형성된다. 이와같은 경우에, 파장이 짧기 때문에 주로 실리콘 표면에서 EHP를 발생하는 블루(blue)광에 대한 신호감소가 유발되며 또한 이미지센서의 포화레벨도 많이 감소할 것으로 판단되므로, 인위적인 이온주입으로 최상부 n형 불순물 영역(46)을 형성하는 방법은 적용할 수 없다.
본 발명에서는 NPNP 포토다이오드 형성시 이러한 문제가 유발되지 않도록 하기 위해서 산화막에 대한 인(P)과 붕소(B)의 산화막에 대한 용해도 차이을 이용하여 실리콘 표면에 100 Å 내지 300 Å 깊이의 n형 영역을 형성한다. 이에 따라, NPNP 다이오드 형성시 야기될 수 있는 문제점인 블루광 신호 감소와 포화레벨 감소를 방지할 수 있다.
이하 도 5a 내지 도 5c를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서 제조 방법을 설명한다.
먼저 도 5a에 도시한 바와 같이 p형 반도체 기판(50) 상에 p형 에피택셜층(51) 및 소자분리막(52)을 형성하고, 게이트 절연막(53) 및 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(54)을 형성한 다음, 포토다이오드 영역의 에피택셜층(51)을 노출시키는 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 형성하고, 1차 이온주입 공정을 실시하여 포토다이오드 영역의 반도체 기판(51)에 제1 n형 불순물 영역(55)을 형성하고, 이어서 1차 이온주입 공정 보다 낮은 에너지 조건 및 낮은 도즈(doze)로 2차 이온주입 공정을 실시하여 제1 n형 불순물 영역(55) 상에 제2 n형 불순물 영역(56)을 형성한다. 본 발명의 실시예에서 상기 1차 이온주입은 1.12E12 농도의 불순물을 180 KeV의 에너지를 가하여 실시하고, 상기 2차 이온주입 공정은 0.7E12 농도의 불순물을 80 KeV의 에너지를 가하여 실시한다. 이와 같이 2차 이온주입시 80 KeV로 주입된 P(Phos) 이온은 후속되는 열처리 공정에서 실리콘 표면에 쌓이게(pile up) 된다.
이어서 상기 제1 포토레지스트 패턴(PR1)을 제거하고, 도 5b에 보이는 바와 같이 게이트 전극(54) 측벽에 절연막 스페이서(57)를 형성하고, 포토다이오드 영역 및 트랜스퍼 트랜지스터 게이트 전극(54)의 일부를 노출시키는 제2 포토레지스트 패턴(PR2)을 형성한 다음, 이들을 이온주입 마스크로 이용하여 p형 불순물을 이온주입하는 3차 이온주입 공정을 실시하여 제2 n형 불순물 영역(56) 상에 p형 불순물 영역(58)을 형성한다. p형 불순물로는 Boron 이 사용된다. 이러한 3차 이온주입 공정직후에는 PNP 형태의 다이오드가 형성된다.
다음으로 상기 제2 포토레지스트 패턴(PR2)을 제거하고, 도 5c에 보이는 바와 같이 전체 구조 상에 절연막(59)을 형성한다. 본 발명의 일실시예에서는 절연막(59)으로 LPCVD(low pressure chemical vapor deposiktion)을 이용한 TEOS(teteraethyl orthosilicate) 산화막을 사용하였다. 이후, 절연막(59) 상에 PMD층(pre metal dielectric layer)인 BPSG(boro phosphosilicate glass)를 증착하고, BPSG 플로우(flow)를 위한 열처리를 실시한다. 이러한 열처리 과정에서, 포토다이오드의 접합 프로파일과, 인(P)과 보론(B)의 산화막(59)에 대한 용해도 차이에 의해 NPNP 다이오드가 형성된다. 이에 대해 상술하면 다음과 같다. 본 발명에서는 포토다이오드용 n형 불순물영역을 한번에 형성하지 않고, 두번에 걸쳐서 나누어 형성하였음은 전술한 바와같다. 즉, 1차 이온주입 공정을 이용하여 제1 n형 불순물 영역(55)을 먼저 형성한 후에, 1차 이온주입 공정 보다 낮은 에너지 조건 및 낮은 도즈(doze)로 2차 이온주입 공정을 실시하여 제2 n형 불순물 영역(56)을 제1 n형 불순물 영역(55) 상에 형성하였다. 따라서, 한번의 이온주입공정으로 포토다이오드용 n형 불순물영역을 형성하는 경우에 비하여, 에피층(51)의 표면 근처에 존재하는 n형 불순물의 농도가 높아진다. 이와같이 제1 n형 불순물 영역(55) 및 제2 n형 불순물 영역(56)을 차례로 형성한 이후에, p형 불순물을 이온주입하는 3차 이온주입 공정을 실시하여 제2 n형 불순물 영역(56) 상에 p형 불순물 영역(58)을 형성한다. 다음으로 TEOS 산화막(59)과 BPSG(60)막을 차례로 증착하고, BPSG 플로우(flow)를 위한 열처리를 실시하게 되면, 산화막(59)에 대한 용해도 차이에 의하여 p형 불순물 영역(58)의 p 이온은 산화막(59)으로 녹아들어가는 반면에, 제2 n형 불순물 영역(56)의 n형 이온은 산화막(59)으로 녹아들어가지 못하고 에피층(51)의 표면에 쌓이게 된다. 이러한 방법을 통해 최상부 n형 이온주입영역(61)을 형성하면 인위적인 이온주입공정에 비해 얇은 두께를 갖는 n형 이온주입영역(61)을 형성할 수 있다. 전술한 바와같이 에피택셜층(51) 표면에 형성되는 n형 불순물 영역(61)은 박막층으로 존재한다.
전술한 이미지 센서 제조 공정에서 p형 불순물 영역(58) 형성을 위한 이온주입 공정과 제1 n형 불순물 영역(55) 및 제2 n형 불순물 영역(56) 형성을 위한 이온주입시 에너지와 도즈량을 적절히 선정하여야 원하는 도핑 프로파일을 얻을 수 있다. 따라서 상기 제1 n형 불순물 영역(55) 형성시 고에너지 고농도 이온주입 공정을 실시하고, 상기 제2 n형 불순물 영역(56) 형성시에는 저에너지 저농도 이온주입 공정을 실시하는 체인 이온주입(chain implantation)을 실시한다. 이러한 순서로 진행하는 이유는 이온주입 공정에 의한 손상 및 결함이 있는 경우 용해도를 변화시켜 도핑 프로파일의 변화가 있게 되므로 이를 최소화하기 위하여 상기와 같은 순서로 이온주입 공정을 실시한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상기한 바와 같은 본 발명은, 암전류를 발생시키는 성분 중 거의 대부분을 차지하는 실리콘 기판 표면에서 댕글링 본드에 의한 암전류를 효과적으로 제거할 수 있어 암전류 특성을 획기적으로 개선할 수 있다. 이 경우 칩이 고온에서도 안정적인 동작을 보장할 수 있게 된다.
Claims (3)
- 수광수단으로서 NPNP 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법에 있어서,포토다이오드 영역의 p형의 반도체 기판 내에 n형 불순물을 이온주입하여 제 1 n형 불순물 영역을 형성하는 제 1 단계;상기 제 1 n형 불순물 영역 상에 제 2 n형 불순물 영역을 형성하는 제 2 단계;상기 제 2 n형 불순물 영역 상에 p형 불순물 영역을 형성하는 제 3 단계;상기 반도체 기판 상부에 산화막과 BPSG 막을 적층형성하는 제 4 단계; 및상기 p형 불순물 영역의 p형 불순물과 상기 제 2 n형 불순물 영역의 n형 불순물의 상기 산화막에 대한 용해도 차를 이용하여 상기 p형 불순물 영역 상에 제 3 n형 불순물 영역을 형성하는 제 5 단계를 포함하는 이미지 센서 제조 방법.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,용해도 차를 이용하여 상기 p형 불순물 영역 상에 제 3 n형 불순물 영역을 형성하는 단계는,열처리를 이용하며, 상기 열처리는 상기 BPSG 막을 플로우 시키는 열처리를 이용하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0087542A KR100406596B1 (ko) | 2000-12-30 | 2000-12-30 | 엔피엔피 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0087542A KR100406596B1 (ko) | 2000-12-30 | 2000-12-30 | 엔피엔피 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20020057250A KR20020057250A (ko) | 2002-07-11 |
| KR100406596B1 true KR100406596B1 (ko) | 2003-11-21 |
Family
ID=27690381
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR10-2000-0087542A KR100406596B1 (ko) | 2000-12-30 | 2000-12-30 | 엔피엔피 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100406596B1 (ko) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100485892B1 (ko) * | 2002-11-14 | 2005-04-29 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 시모스 이미지센서 및 그 제조방법 |
| KR100674917B1 (ko) * | 2004-11-04 | 2007-01-26 | 삼성전자주식회사 | Ｃｍｏｓ 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
| US7214974B2 (en) | 2004-06-04 | 2007-05-08 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensors for reducing dark current and methods of manufacturing the same |
| US7271430B2 (en) | 2004-06-04 | 2007-09-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensors for reducing dark current and methods of fabricating the same |
| DE102005026629B4 (de) | 2004-06-04 | 2014-07-10 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Bildsensor und zugehöriges Herstellungsverfahren |
| KR100790224B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2008-01-02 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Ｓｔｉ 기술로 구현된 고해상도 ｃｍｏｓ 이미지 센서를위한 성층형 포토다이오드 |
| US7633134B2 (en) | 2005-12-29 | 2009-12-15 | Jaroslav Hynecek | Stratified photodiode for high resolution CMOS image sensor implemented with STI technology |
| KR100780545B1 (ko) * | 2006-10-17 | 2007-11-30 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법 |
| KR100924047B1 (ko) * | 2007-12-27 | 2009-10-27 | 주식회사 동부하이텍 | 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07161958A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-06-23 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
| KR960009208A (ko) * | 1994-08-08 | 1996-03-22 | 스기야마 카즈히코 | 고체촬상장치 및 그 제조방법 |
| US5625210A (en) * | 1995-04-13 | 1997-04-29 | Eastman Kodak Company | Active pixel sensor integrated with a pinned photodiode |
| KR970054290A (ko) * | 1995-12-29 | 1997-07-31 | 김광호 | 고체 촬상 소자 |
| KR20000003401A (ko) * | 1998-06-29 | 2000-01-15 | 김영환 | 이미지센서의 핀드 포토다이오드 및 그 제조방법 |
-
2000
- 2000-12-30 KR KR10-2000-0087542A patent/KR100406596B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07161958A (ja) * | 1993-12-09 | 1995-06-23 | Nec Corp | 固体撮像装置 |
| KR960009208A (ko) * | 1994-08-08 | 1996-03-22 | 스기야마 카즈히코 | 고체촬상장치 및 그 제조방법 |
| US5625210A (en) * | 1995-04-13 | 1997-04-29 | Eastman Kodak Company | Active pixel sensor integrated with a pinned photodiode |
| KR970054290A (ko) * | 1995-12-29 | 1997-07-31 | 김광호 | 고체 촬상 소자 |
| KR20000003401A (ko) * | 1998-06-29 | 2000-01-15 | 김영환 | 이미지센서의 핀드 포토다이오드 및 그 제조방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20020057250A (ko) | 2002-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100381026B1 (ko) | 펀치전압과 포토다이오드의 집전양을 증가시킬 수 있는씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| KR100760913B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 이의 제조 방법 | |
| KR20040058776A (ko) | 이미지센서의 트렌치 소자분리막 형성방법 | |
| KR100558530B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| KR100406596B1 (ko) | 엔피엔피 포토다이오드를 구비하는 이미지 센서 제조 방법 | |
| US20080087924A1 (en) | Cmos image sensor and method for manufacturing the same | |
| KR20050029455A (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| KR20010061353A (ko) | 씨모스 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| KR20070071040A (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 이의 제조 방법 | |
| KR20020045165A (ko) | 전자운송 효율을 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그제조 방법 | |
| KR100558527B1 (ko) | 고감도 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR100672670B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서의 제조방법 | |
| KR100760914B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서의 제조 방법 | |
| KR20050039167A (ko) | 시모스 이미지센서 및 그 제조 방법 | |
| KR100776151B1 (ko) | 고집적 이미지센서 제조 방법 | |
| KR100390836B1 (ko) | 포토다이오드의 용량을 증가시키면서 전하운송을 향상시킬수 있는 이미지 센서 제조 방법 | |
| KR100813800B1 (ko) | 암전류 특성과 전하저장능력을 향상시킨 이미지센서 및 그제조방법 | |
| KR20040058692A (ko) | 포토다이오드의 표면을 보호하는 막을 구비한 시모스이미지센서 및 그 제조방법 | |
| KR20020017747A (ko) | 포토다이오드의 표면 특성을 향상시킬 수 있는 이미지센서 제조 방법 | |
| KR20040058697A (ko) | 포토다이오드의 표면결함을 치료하는 시모스 이미지센서및 그 제조방법 | |
| KR20040093295A (ko) | 시모스 이미지센서의 포토다이오드의 제조방법 | |
| KR20040065332A (ko) | 이온주입영역을 소자분리막으로 사용한 시모스 이미지센서및 그 제조방법 | |
| KR100749270B1 (ko) | 시모스 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| KR100388461B1 (ko) | 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| KR100714604B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20111028 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |