KR100531241B1 - 고감도 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서 단위화소의 구조 및 고효율의 광검출특성에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광여기된 소수캐리어를 축적하기 위한 홀포켓을 이용하고, 게이트와 고농도 P형 도핑영역을 연결하여 다른 증폭장치 없이 고감도를 실현할 수 있는 고감도 고화소 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 상기 목적은 P형 반도체 기판의 일부영역에 형성된 저농도 N형 도핑영역, 상기 저농도 N형 도핑영역의 일부영역에 형성된 P형 도핑영역, 상기 P형 도핑영역의 일부영역에 고농도 N형 이온주입을 통하여 형성된 다수의 소오스 영역, 상기 P형 도핑영역의 일부영역에 고농도 N형 이온주입을 통하여 형성된 다수의 드레인 영역, 상기 P형 도핑영역의 일부영역에 상기 드레인 영역과 이격되어 고농도 P형 이온주입을 통하여 형성된 고농도 P형 도핑영역, 상기 일부 소오스 영역과 드레인 영역의 사이에 존재하며 외부 빛에 의하여 발생된 캐리어 중 정공이 외부에서 인가된 전계에 의하여 축적되는 홀포켓영역을 포함하는 채널영역, 상기 일부 채널 영역의 상부에 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상부에 형성된 게이트 및 상기 게이트와 상기 고농도 P형 도핑영역을 연결하는 연결부를 포함하여 이루어진 고감도 이미지 센서에 의해 달성된다.
따라서, 본 발명의 고감도 이미지 센서의 단위화소내 광검출부는 게이트 하부의 이온주입층 영역에 홀포켓을 형성함으로써 적은 빛이 수광되더라도 광여기된 소수캐리어가 홀포켓에 축적되어 광검출 트랜지스터의 문턱전압을 감소시켜 고감도의 광신호 출력을 얻을 수 있는 충분한 다이나믹 레인지를 확보할 수 있다.
또한, 광검출부가 자체 광신호 출력을 증폭할 수 있어 별도의 증폭소자를 화소내에 형성시키지 않으므로 단위화소의 크기를 대폭 줄일 수 있으며, 통상의 CMOS 공정을 사용하여 구동회로도 하나의 칩에 형성하여 최소사이즈의 이미지센서와 고감도를 실현할 수 있다.
또한, 바디부분의 고농도 n형 도핑영역과 게이트를 연결시켜줌으로써 외부전계의 추가공급없이 셀프 바이어스 효과를 기대할 수 있고, LBT에 의한 증폭으로 별도의 증폭소자를 줄일 수 있으므로 소자의 크기를 줄일 수 있으며, 트랜지스터와 다이오드를 하나의 칩에 형성하여 화소 사이즈를 최소화할 수 있다.
Description
본 발명은 이미지 센서 단위화소의 구조 및 고효율의 광검출특성에 관한 것으로, 보다 자세하게는 광여기된 소수캐리어를 축적하기 위한 홀포켓을 이용하고, 게이트와 고농도 P형 도핑영역을 연결하여 다른 증폭장치 없이 고감도를 실현할 수 있는 고감도 고화소 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지센서는 광학 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체장치로서, 전하결합소자(Charge Coupled Device; CCD)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS 이미지센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal Processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소(pixel)수 만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 순차적으로 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
통상적인 CMOS 이미지센서의 단위화소(Unit Pixel)는 하나의 포토다이오드(Photodiode; PD)와 네 개의 MOS트랜지스터(Tx, Rx, Sx, Dx)로 구성되며, 네 개의 MOS트랜지스터는 포토다이오드에서 집속된 광전하(Photo-generated charge)를 플로팅디퓨젼영역(Floating Diffusion; FD)으로 운송하기 위한 트랜스퍼트랜지스터(Transfer transistor; Tx), 원하는 값으로 노드의 전위를 세팅하고 전하(CPd)를 배출하여 플로팅디퓨젼영역을 리셋(Reset)시키기 위한 리셋트랜지스터(Reset transistor; Rx), 소오스팔로워-버퍼증폭기(Source Follower Buffer Amplifier) 역할을 하는 드라이브트랜지스터(Drive transistor; Dx), 스위칭으로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트트랜지스터(Select transistor; Sx)로 구성된다.
여기서 트랜스퍼트랜지스터 및 리셋트랜지스터는 네이티브트랜지스터(Native MOS)를 이용하고 드라이브트랜지스터 및 셀렉트트랜지스터는 일반적인 트랜지스터(Normal MOS)를 이용하며, 리셋트랜지스터는 CDS(Correlated Double Sampling)를 위한 트랜지스터이다.
상기와 같은 CMOS 이미지센서의 단위화소는 네이티브트랜지스터(Native Transistor)를 사용하여 포토다이오드영역에서 가시광선파장대역의 광을 감지한 후 감지된 광전하(Photo generated charge)를 플로우팅디퓨전영역으로, 즉 드라이브트랜지스터의 게이트로 전달한 양을 출력단(Vout)에서 전기적신호로 출력한다.
도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서를 도시한 단면도로서, 포토다이오드, 트랜스퍼트랜지스터 및 플로팅디퓨젼영역만을 도시하고 있다.
도 1을 참조하면, 기판(11)에 P형이 도핑된 P-웰층(12)이 형성되고, 상기 P-웰층에 소자간 격리를 위한 필드산화막(13)이 형성되며, 상기 필드산화막 하부에는 N-채널필드스톱(N-channel field stop layer)을 위한 필드스톱층(14)이 형성된다.
상기 필드스톱층은 필드산화막이 형성될 P-웰층에 틸트없이 이온을 주입하기 때문에 필드산화막 아래에만 위치한다. 따라서, 포토다이오드를 이루는 N-이온주입층(16)은 필드산화막의 에지와 경계를 이룰뿐 필드스톱층은 N-이온주입층의 면적에 영향을 미치지 않는다.
그리고, 상기 P-웰층상에 스페이서(17)가 양측벽에 형성된 트랜스퍼트랜지스터의 게이트전극(Tx, 15)이 형성되며, 상기 게이트전극의 일측 에지에 정렬되면서 P-웰층 내부에 깊은 N-이온주입층이 형성되고, 깊은 N-이온주입층 상부와 P-웰층 표면 하부에 게이트전극의 일측에 형성된 스페이서에 정렬되면서 얕은 P-이온주입층(18)이 형성된다. 상기 게이트전극 하부에 게이트산화막(도시 생략)이 형성된다.
결국, 깊은 N-이온주입층과 얕은 P-이온주입층으로 이루어진 포토다이오드가 형성된다.
상술한 종래기술에서는, 포토다이오드의 N-이온주입층과 P-영역(P-이온주입층, P-웰층) 간에 역바이어스가 걸리면, N-이온주입층과 P영역의 불순물 농도가 적절히 조절되었을 때 N-이온주입층이 완전공핍(Fully Depletion)되면서 N-이온주입층 하부에 존재하는 P-웰층과 N-이온주입층 상부에 존재하는 P-이온주입층으로 공핍영역이 확장되어 도펀트 농도가 상대적으로 낮은 P-웰층으로 보다 많은 공핍층 확장이 일어난다.
이러한 포토다이오드를 갖는 이미지센서에서는 포토다이오드에 저장되었던 전자(e)를 포토다이오드로부터 꺼내어 전기적 출력신호(전압 또는 전류)를 얻게 되어 최대 출력신호는 포토다이오드로부터 꺼낼 수 있는 전자의 수와 직접적으로 비례하기 때문에, 출력신호를 증가시키기 위해서는 빛에 의해 포토다이오드 내에서 생성 및 저장되는 전자의 수를 증가시켜야 한다.
상기와 같은 도 1의 CMOS 이미지센서는 입사광이 입사될 때, 공핍층인 N-이온주입층(16)에서 전자-홀 쌍(Electron Hole Pair; EHP)이 발생하는데 이중 홀(H)은 기판(11)으로 빠져나가게 되고 전자(e)가 축적되어 있다가 트랜스퍼트랜지스터(Tx)를 통하여 플로팅디퓨전영역(FD, 19)으로 이동하여 이미지 데이터화된다.
대한민국 특허공개공보 제 2002-22931호에는 광에 대한 감도 및 효율을 향상시키기 위하여 공핍영역 형성을 조절하는 CMOS 이미지 센서의 포토다이오드에 대하여 기재되어 있고, 미합중국 등록특허 제 5,965,875호와 미합중국 등록특허 제 6,127,697호에는 각각의 광의 파장이 흡수하기 쉬운 이온주입 영역을 형성하는 CMOS 이미지 센서와 트리플-웰 구조를 이용하여 각각의 광의 파장이 흡수하기 쉬운 이온주입 영역을 형성하여 액티브픽셀 셀 이미지 어레이에서 컬러분리를 분리할 수 있는 이미지 센서가 기술되어 있고, 일본 특허공개공보 2001-196570호와 2002-64749호에는 광발생 전하를 축적하는 고농도 매립층을 갖고 있는 것이 특징인 CMOS 이미지 센서에 대하여 기재되어 있다.
그러나 종래의 CMOS 이미지 센서는 감도 및 화소사이즈의 최소화가 광검출 포토다이오드의 물성적 한계에 이어지고, 증폭소자가 각각의 단위화소에 위치하여 전체적인 사이즈의 증가를 가져올 뿐만 아니라 증폭소자에 의하여 노이즈의 증가도 발생하여 이미지 센서의 특성을 저하시키는 원인이 되고 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 소수캐리어를 축적하여 광검출 트랜지스터의 문턱전압 변조를 위한 전위포켓을 이용하고, 게이트와 고농도 P형 도핑영역을 연결하여 별도의 증폭소자 없이 출력신호를 증폭할 뿐만 아니라, 입사하는 빛에 민감하게 반응할 수 있는 고감도 고화소 이미지센서를 제공함에 본 발명의 목적이 있다.
본 발명의 상기 목적은 P형 반도체 기판의 일부영역에 형성된 저농도 N형 도핑영역, 상기 저농도 N형 도핑영역의 일부영역에 형성된 P형 도핑영역, 상기 P형 도핑영역의 일부영역에 고농도 N형 이온주입을 통하여 형성된 다수의 소오스 영역, 상기 P형 도핑영역의 일부영역에 고농도 N형 이온주입을 통하여 형성된 다수의 드레인 영역, 상기 P형 도핑영역의 일부영역에 상기 드레인 영역과 이격되어 고농도 P형 이온주입을 통하여 형성된 고농도 P형 도핑영역, 상기 일부 소오스 영역과 드레인 영역의 사이에 존재하며 외부 빛에 의하여 발생된 캐리어중 정공이 외부에서 인가된 전계에 의하여 축적되는 홀포켓영역을 포함하는 채널영역, 상기 일부 채널 영역의 상부에 형성된 게이트 절연막, 상기 게이트 절연막 상부에 형성된 게이트 및 상기 게이트와 상기 고농도 P형 도핑영역을 연결하는 연결부를 포함하여 이루어진 고감도 이미지 센서에 의해 달성된다.
본 발명의 목적은 P형 반도체 기판상의 소정영역에 낮은 농도의 N형 불순물 이온을 주입하여 저농도 N형 도핑영역을 형성하는 단계, 상기 저농도 N형 도핑영역의 소정영역에 P형 불순물 이온을 주입하여 P형 도핑영역을 형성하는 단계, 절연막과, 폴리를 증착하고 포토공정으로 상기 절연막과 폴리를 식각하여 게이트 절연막과 게이트를 형성하는 단계, 상기 게이트를 포함한 기판에 포토레지스트를 형성하고, 고농도 N형 불순물 이온을 주입하여 고농도 N형 도핑영역을 형성하고 포토레지스트를 제거하는 단계, 상기 고농도 N형 도핑영역과 이격된 부분에 고농도 P형 불술문 이온을 주입하여 고농도 P형 도핑영역을 형성하는 단계 및 상기 게이트와 고농도 P형 도핑영역을 연결하는 연결부를 형성하는 단계를 포함하는 고감도 이미지 센서의 제조방법에 의해서도 달성된다.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예를 도시하고 있는 도면을 참조한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 이미지 센서의 단면도이다.
본 발명에 의한 이미지 센서는 P형 반도체 기판(21)의 일부영역에 형성된 저농도 N형 도핑영역(22), 상기 저농도 N형 도핑영역의 일부영역에 형성된 P형 도핑영역(23), 상기 P형 도핑영역의 일부영역에 고농도 N형 이온주입을 통하여 형성된 소오스 영역(26), 상기 P형 도핑영역의 일부영역에 고농도 N형 이온주입을 통하여 형성된 다수의 드레인 영역(26), 상기 P형 도핑영역의 일부영역에 상기 드레인 영역과 이격되어 고농도 P형 이온주입을 통하여 형성된 고농도 P형 도핑영역(27), 상기 소오스 영역과 드레인 영역의 사이에 존재하며 외부 빛에 의하여 발생된 캐리어중 정공이 외부에서 인가된 전계에 의하여 축적되는 홀포켓영역을 포함하는 채널영역, 상기 일부 채널 영역의 상부에 형성된 게이트 절연막(24), 상기 게이트 절연막 상부에 형성된 게이트(25), 상기 게이트와 고농도 P형 도핑영역을 연결하는 연결부(28) 및 상기 채널 영역과 게이트 전극의 상부에 형성된 차광막(28)을 포함한 단위화소로 구성된다.
빛이 기판의 개구부에 조사되면 기판의 표면에서 깊이 방향으로 청색, 녹색, 적색파장이 흡수되기 쉬운 영역에 형성된 공핍층에서 전자 및 정공이 발생한다. 이때 정공은 게이트 하부의 P형 홀포켓에 축적되며, 축적된 전하로 인하여 기판 표면의 전류가 축적된 정공의 양만큼 증가한다. 이는 광검출 트랜지스터의 문턱전압이 낮아지는 효과로도 설명된다. 또한 게이트 하부의 P형 도핑영역에 축적된 정공은 옆의 소오스 드레인과 NPN 기생 바이폴라 트랜지스터(lateral bypolar transister)를 구동하여 더욱 큰 광전류를 얻을 수 있다. 이러한 이미지 센서는 적은 양의 빛에도 민감하게 반응할 수 있다.
본 발명에 의한 이미지 센서의 동작은 수광부에 빛이 조사되면 전자와 정공이 발생한다. 상기 전자와 정공은 빛의 파장대에 따라 발생되는 지역이 구분되는데 표면부근의 고농도 P형 도핑영역(드레인 영역과 일부 소오스 영역)과 N형 도핑영역사이의 공핍영역에서 청색파장에 의한 전자와 정공이 발생하고, 드레인 영역의 밑부분과 N형 도핑영역 사이의 공핍영역에서 녹색파장에 의한 전자와 정공이 발생하고, N형 도핑영역과 저농도 P형 도핑영역 사이에서 적색파장에 의한 전자와 정공이 발생한다.
이 때 발생한 정공은 포텐셜의 차이에 의하여 게이트 하부의 P형 도핑영역(홀포켓)에 축적되며 전자는 고농도 P형 도핑영역으로 이동한다. 상기 정공이 홀포켓에 축적되면 광검출 트랜지스터의 문턱전압이 낮아져 트랜지스터를 동작시키게 되며, 광여기된 광전류에 의해 부가적으로 홀포켓에 축적되는 정공은 소오스와 드레인간의 전위장벽을 더욱 낮추어 전달 신호를 증폭시키는 기능을 하게 된다. 따라서 소오스에서 드레인으로 캐리어가 흘러 신호를 발생시킨다.
또한, 전자는 트랜지스터를 형성하는 드레인 영역과 소정거리 이격되어 형성된 고농도 P형 도핑영역으로 이동하며 상기 고농도 P형 도핑영역으로 이동된 전자는 연결부를 따라 게이트로 이동한다. 상기 전자가 게이트에 축적되면 전계효과를 일으켜 홀포켓에 정공의 축적속도가 빨라진다.
외부 빛에 의하여 발생된 캐리어중 정공이 외부에서 인가된 전계에 의하여 홀포켓으로 축적되는 현상은 도 3의 에너지 밴드 다이어그램을 나타낸 도면으로 설명이 가능하다.
광여기에 의하여 발생된 전자 및 정공은 에너지적으로 안정된 지역으로 이동을 하는데, 이 때 정공은 에너지적으로 안정된 홀포켓(31)으로 이동하여 축적되며 전자는 고농도 P형 도핑영역으로 이동한다.
상기 홀포켓에 축적된 정공은 홀포켓 지역의 에너지 장벽을 낮추어 트랜지스터를 동작시키며, 계속적으로 축적되는 정공은 소오스와 드레인간의 전위장벽을 더욱 낮추어 전달 신호를 증폭시키게 된다.
상기 소오스 영역과 드레인 영역 사이에 형성되는 홀포켓은 정공을 축적시키는 지역이며 홀포켓의 폭이 작고 좁을수록 광검출 트랜지스터의 문턱전압의 변조가 효율적이며 고감도를 구현하기가 용이해진다.
상기 홀포켓의 폭은 게이트의 폭에 따라 사이즈가 변화되며, 10~100nm의 크기가 바람직하다.
상기 P형 도핑영역은 적색파장이 흡수되는 1 내지 2㎛의 깊이까지 형성되는 것이 바람직하며, 상기 고농도 P형 도핑영역은 녹색파장이 흡수되는 0.3 내지 0.4㎛의 깊이까지 형성되는 것이 바람직하다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 따른 이미지 센서의 공정 단면도이다.
도 4a는 P형의 불순물로 도핑되어 있는 반도체 기판(41)상의 소정영역에 상기 P형 반도체 기판의 불순물 농도보다 낮은 농도의 N형 불순물 이온을 주입하여 저농도 N형 도핑영역(42)을 형성한다.
다음, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 저농도 N형 도핑영역의 소정영역에 P형 불순물 이온을 주입하여 P형 도핑영역(43)을 형성한다. 상기 P형 도핑영역은 1 내지 2㎛의 깊이까지 형성되는 것이 바람직하다.
다음, 도 4c에 도시된 바와 같이, 절연층과 도전층을 증착하고 포토공정으로 상기 절연층과 도전층을 식각하여 게이트 절연막(44)과 게이트(45)를 형성한다.
상기 게이트는 고농도 N형 불순물 이온이 주입된 폴리 실리콘이 바람직하다.
다음, 도 4d에 도시된 바와 같이, 상기 게이트를 포함한 기판에 포토레지스트를 형성하고, 고농도 N형 불순물 이온을 주입하여 고농도 N형 도핑영역(46)을 형성하고 포토레지스트를 제거한다.
상기 고농도 N형 도핑영역은 트랜지스터를 형성하는 소오스 영역 및 드레인 영역으로 녹색파장이 흡수되는 0.3 내지 0.4㎛의 깊이까지 형성되는 것이 바람직하다.
이어 포토레지스트를 형성하고, 고농도 P형 불순물 이온을 주입하여 상기 드레인 영역과 소정거리 이격된 지역에 고농도 P형 도핑영역(47)을 형성한다.
상기 트랜지스터를 형성하는 소오스 영역 및 드레인 영역은 상기 게이트를 마스크로 하여 형성하고, 상기 드레인 영역과 이격되어 형성된 고농도 P형 도핑영역은 별도의 마스크를 형성하여 형성한다.
다음, 도 4e에 도시된 바와 같이 고농도 P형 도핑영역 및 게이트를 연결(48)한다.
상기 고농도 P형 도핑영역 및 게이트를 연결하는 방법은 고농도 P형 도핑영역 및 게이트에 콘택을 형성하고 금속배선공정으로 상기 고농도 P형 도핑영역과 게이트에 금속배선을 형성하여 연결한다.
다음, 도 4f에 도시된 바와 같이 금속층을 형성하고 식각하여 차광막(49)을 형성한다.
상기 차광막은 소자의 수광부를 정의하는 부분으로 차광막이 형성되지 아니한 곳이 빛을 받아들이는 수광부이다. 상기 차광막은 게이트의 상부에 설치되어 채널부에 빛이 들어오지 않도록 한다.
상기 차광막은 높은 반사율을 갖는 물질이 바람직하며, 보다 바람직하게는 알루미늄이 바람직하다.
차광막이 없이 사용되는 수광 트렌지스터는 10nm 이하의 폴리 실리콘 게이트나 ITO 투명 게이트를 사용할 수 있다.
상기와 같이 형성된 단위화소는 광검출수광부와 신호증폭 및 전달용 트랜지스터가 일체화되어 이미지센서 사이즈를 최소화할 수 있고, 적은 빛이 수광되더라도 홀포켓에 의한 광신호 감지능력이 뛰어나고 큰 다이나믹레인지를 확보할 수 있다.
또한, 바디부분의 고농도 P형 도핑영역과 게이트를 연결시켜줌으로써 외부전계의 추가공급없이 자체적인 바이어스 효과를 기대할 수 있고, 기생 바이폴라 트랜지스터에 의한 증폭으로 별도의 증폭소자를 줄일 수 있으므로 소자를 크기를 줄일수 있다.
상세히 설명된 본 발명에 의하여 본 발명의 특징부를 포함하는 변화들 및 변형들이 당해 기술 분야에서 숙련된 보통의 사람들도게 명백히 쉬워질 것임이 자명하다. 본 발명의 그러한 변형들의 범위는 본 발명의 특징부를 포함하는 당해 기술 분야에 숙련된 통상의 지식을 가진 자들의 범위 내에 있으며, 그러한 변형들은 본 발명의 청구항의 범위 내에 있는 것으로 간주된다.
따라서, 본 발명의 고감도 이미지 센서의 단위화소내 광검출부는 게이트 하부의 이온주입층 영역에 홀포켓을 형성함으로써 적은 빛이 수광되더라도 광여기된 소수캐리어가 홀포켓에 축적되어 트랜지스터의 문턱전압을 선형적으로 감소시켜 광응답의 게인을 확보할 수 있다. 또한 탑 게이트에도 동일한 바이어스 효과가 작용하여 보다 큰 광응답을 얻을 수 있다.
또한, 광검출부가 자체 광신호 출력을 증폭할 수 있어 별도의 증폭소자를 화소내에 형성시키지 않으므로 단위화소의 크기를 대폭 줄일 수 있으며, 통상의 CMOS 공정을 사용하여 구동회로도 하나의 칩에 형성하여 최소사이즈의 이미지센서와 고감도를 실현할 수 있다.
또한, 바디부분의 고농도 n형 도핑영역과 게이트를 연결시켜줌으로써 외부전계의 추가공급없이 셀프 바이어스 효과를 기대할 수 있고, LBT에 의한 증폭으로 별도의 증폭소자를 줄일 수 있으므로 소자의 크기를 줄일 수 있으며, 트랜지스터와 다이오드를 하나의 칩에 형성하여 화소 사이즈를 최소화할 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지센서를 도시한 단면도.
도 2는 본 발명에 의한 이미지 센서의 단면도.
도 3은 본 발명에 의한 이미지 센서의 에너지 밴드 다이어그램.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명에 의한 이미지 센서의 공정단면도.
Claims (16)
- 이미지 센서에 있어서,P형 반도체 기판의 일부영역에 형성된 저농도 N형 도핑영역;상기 저농도 N형 도핑영역의 일부영역에 형성된 P형 도핑영역;상기 P형 도핑영역의 일부영역에 고농도 N형 이온주입을 통하여 형성된 다수의 소오스 영역;상기 P형 도핑영역의 일부영역에 고농도 N형 이온주입을 통하여 형성된 다수의 드레인 영역;상기 P형 도핑영역의 일부영역에 상기 드레인 영역과 이격되어 고농도 P형 이온주입을 통하여 형성된 고농도 P형 도핑영역;상기 일부 소오스 영역과 드레인 영역의 사이에 존재하며 외부 빛에 의하여 발생된 캐리어 중 정공이 외부에서 인가된 전계에 의하여 축적되는 홀포켓영역을 포함하는 채널영역;상기 일부 채널 영역의 상부에 형성된 게이트 절연막; 및상기 게이트 절연막 상부에 형성된 게이트를 포함하여 이루어진 고감도 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 게이트와 상기 고농도 P형 도핑영역을 연결하는 연결부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서.
- 제 1항에 있어서,상기 채널 영역과 게이트 전극의 상부에 형성된 차광막을 더 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서.
- 제 3항에 있어서,상기 차광막의 재료는 알루미늄임을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 홀포켓영역은 상기 소오스 영역 및 드레인 영역과 NPN 기생 바이폴라 트랜지스터를 형성하는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 홀포켓영역의 폭은 10 내지 100nm임을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 P형 도핑영역은 적색파장이 흡수되는 1 내지 2㎛의 깊이까지 형성된 것을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서.
- 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고농도 N형 도핑영역은 녹색파장이 흡수되는 0.3 내지 0.4㎛의 깊이까지 형성된 것을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서.
- 이미지 센서의 제조방법에 있어서,P형 반도체 기판상의 소정영역에 낮은 농도의 N형 불순물 이온을 주입하여 저농도 N형 도핑영역을 형성하는 단계;상기 저농도 N형 도핑영역의 소정영역에 P형 불순물 이온을 주입하여 P형 도핑영역을 형성하는 단계;절연막과, 폴리를 증착하고 포토공정으로 상기 절연막과 폴리를 식각하여 게이트 절연막과 게이트를 형성하는 단계;상기 게이트를 포함한 기판에 포토레지스트를 형성하고, 고농도 N형 불순물 이온을 주입하여 고농도 N형 도핑영역을 형성하고 포토레지스트를 제거하는 단계; 및상기 고농도 N형 도핑영역과 이격된 부분에 고농도 P형 불술문 이온을 주입하여 고농도 P형 도핑영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서의 제조방법.
- 제 9항에 있어서,상기 게이트와 고농도 P형 도핑영역을 연결하는 연결부를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서의 제조방법.
- 제 10항에 있어서,상기 연결부를 형성하는 단계 이후 차광막을 형성하는 단계를 더 포함하는 고감도 이미지 센서의 제조방법.
- 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 P형 도핑영역은 적색파장이 흡수되는 1 내지 2㎛의 깊이까지 형성하는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서의 제조방법.
- 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고농도 N형 도핑영역은 녹색파장이 흡수되는 0.3 내지 0.4㎛의 깊이까지 형성하는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서의 제조방법.
- 제 9항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,상기 고농도 N형 도핑영역은 소오스 영역 및 드레인 영역임을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서의 제조방법.
- 제 14항에 있어서,상기 소오스 영역 및 드레인 영역 사이에 존재하는 영역은 외부 빛에 의하여 발생된 캐리어 중 정공이 외부에서 인가된 전계에 의하여 축적되는 홀포켓영역을 포함하는 채널영역임을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서의 제조방법.
- 제 10항에 있어서,상기 연결부는 금속배선공정으로 형성됨을 특징으로 하는 고감도 이미지 센서의 제조방법.
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