KR100558528B1 - 시모스 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서의 액티브 영역과 필드 영역의 경계면이 서로 이격되어 상기 액티브 영역상에 불순물 이온 주입시, 상기 불순물 이온 주입에 의해 손상되지 않고, 또한 액티브 영역과 필드 영역이 경계면이 서로 접하여 증가하는 암전류(dark current) 및 누설전류(leakage current)를 저감시키는 CMOS 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서,
포토다이오드와 리셋 트랜지스터를 포함하여 구성되는 CMOS 이미지 센서의 제조방법에 있어서, 상기 리셋 트랜지스터의 게이트 전극과 필드 영역 사이의 액티브 영역상에 불순물 이온을 주입함에 있어 상기 필드 영역의 경계면이 상기 액티브 영역의 경계면과 서로 이격되어 불순물 이온이 주입되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
CMOS, 이미지, 센서, 포토다이오드
Description
도 1은 종래 기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 단위화소 구조를 개략적으로 나타낸 회로도.
도 2는 종래 기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 단위화소를 나타낸 레이아웃.
도 3a 내지 3c는 도 2의 A-A`선에 따른 공정 단면도.
도 3d는 도 2의 B-B`선에 따른 공정 단면도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 레이아웃.
도 5a 및 5b는 도 4의 C-C`선에 따른 단면에 대한 공정을 설명하기 위한 단면도.
도 6a 및 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 레이아웃.
도 7a 및 7b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 레이아웃.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 레이아웃.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
410 : 포토다이오드 420 : 리셋 트랜지스터
421 : 게이트 전극 422 : 소스 영역
423 : 드레인 영역 430 : 버퍼 트랜지스터
440 : 셀렉트 트랜지스터 450 : 불순물 이온 주입 영역
460 : 액티브 영역
본 발명은 CMOS 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이미지 센서의 액티브 영역과 필드 영역의 경계면이 서로 이격되어 상기 액티브 영역상에 불순물 이온 주입시, 상기 불순물 이온 주입에 의해 손상되지 않는 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 크게 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)와 CMOS(Complementary MOS) 이미지 센서로 구분된다. 상기 전하결합소자(CCD)는 각각의 MOS 캐패시터가 서로 매우 근접한 상태에서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장 및 이송되는 소자이며, CMOS 이미지 센서는 제어 회로 및 신호 처리 회로를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수 만큼의 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
상기 전하결합소자(CCD)는 구동 방식이 복잡하고 전력소모가 많으며, 마스크 공정 스텝 수가 많기 때문에 신호 처리 회로를 CCD 칩 내에 구현할 수 없는 등의 단점이 있는바, 최근 이러한 단점을 극복하기 위하여 서브 마이크론 CMOS 제조기술을 이용한 CMOS 이미지 센서의 개발이 많이 연구되고 있다.
상기 CMOS 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토다이오드와 모스(MOS) 트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, 상술한 바와 같이 CMOS 제조 기술을 이용하므로 전력 소모가 작으며 마스크의 수도 20개 정도로 30∼40개의 마스크가 필요한 CCD 공정에 비해 공정이 매우 단순하다. 이에 따라, 신호 처리 회로를 단일 칩 내에 집적할 수 있어 제품의 소형화를 통해 다양한 응용이 가능하다.
CMOS 이미지 센서의 구성을 회로도를 참고하여 설명하면 다음과 같다. 도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 단위화소 구조를 개략적으로 나타낸 회로도 및 레이아웃이다. 참고로, CMOS 이미지 센서를 구성하는 트랜지스터의 개수는 3개 이상의 다양한 형태이나 설명의 편의상 3개의 트랜지스터로 구성되는 CMOS 이미지 센서를 중심으로 기술하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시한 바와 같이, CMOS 이미지 센서의 단위 화소(100)는 광감지 수단인 포토다이오드(110)와 3개의 NMOS 트랜지스터로 구성된다. 상기 3개의 트랜지스터 중 리셋 트랜지스터(Rx)(120)는 포토다이오드(110)에서 생성된 광전하를 운송하는 역할 및 신호 검출을 위해 전하를 배출하는 역할을 하고, 버퍼 트랜지스터(Bx)(130)는 소스 팔로워(source follower)로서 역할하며, 셀렉트 트랜지스터(Sx)(140)는 스위칭 및 어드레싱(addressing)을 위한 것이다.
한편, 상기 단위 화소의 이미지 센서에 있어서, 전하의 이동을 원활하게 하기 위해 상기 포토다이오드(110)가 리셋 트랜지스터(Rx)(120)의 소스 역할을 수행하도록 하고 있으며, 이를 위해 단위 화소의 이미지 센서 제조 과정에서 도 2에 도시한 바와 같이 상기 포토 다이오드(110)의 일부분을 포함한 영역에 저농도 또는 고농도의 불순물 이온을 주입하는 공정을 적용하고 있다. 상기 도 2의 A-A`선에 따른 단면에 대한 제조 공정을 살펴보면 다음과 같다. 참고로, 도 2의 점선은 저농도 또는 고농도의 불순물 이온이 주입되는 영역(150)을 나타내고 실선은 액티브 영역(160)을 나타낸다.
먼저, 도 3a에 도시한 바와 같이 소자분리막(121) 형성이 완료된 p형 반도체 기판(101) 상에 게이트 절연막(122) 및 게이트 전극(123)을 순차적으로 형성하고, 상기 소자분리막(101)에 의해 정의되는 액티브 영역 상에 포토다이오드(110)를 이룰 저농도의 n형 불순물 이온 영역(n-)을 형성한다. 이어, 상기 저농도의 n형 불순물 이온 영역에 상응하는 위치의 상부에 p형 불순물 영역을 형성하여 포토다이오드(110)를 완성시킨다.
이와 같은 상태에서 도 3b에 도시한 바와 같이, LDD 구조를 위한 저농도의 n형 불순물 이온(n-)을 주입하기 위하여 상기 기판 상에 감광막(124)을 도포하고 선 택적으로 패터닝하여 상기 포토다이오드(110) 영역의 일부를 포함하여 기판(101)을 노출시킨다. 이어, 기판 전면을 대상으로 저농도의 n형 불순물 이온을 주입한다. 상기 포토다이오드 영역의 일부에 저농도의 n형 불순물 이온이 주입되는 이유는 전술한 바와 같이 상기 포토다이오드가 리셋 트랜지스터(Rx)의 소스 역할을 수행하도록 하기 위함이다.
이어, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 전극(132) 측벽 좌우에 스페이서(126)를 형성한다. 이 상태에서, 상기 LDD 구조의 저농도 불순물 이온 주입시와 마찬가지로 상기 기판 상에 동일한 영역에 해당하는 감광막 패턴(127)을 형성한 다음, 고농도의 n형 불순물 이온(n+)을 주입하여 소스/드레인 영역(128)을 형성하면 상기 도 2의 A-A`선에 따른 공정은 완료된다.
한편, 도 2의 B-B`선에 따른 공정을 살펴보면, 상기 LDD 구조를 위한 저농도의 n형 불순물 이온 주입 및 소스/드레인 형성을 위한 고농도의 n형 불순물 이온 주입시 이온주입 마스크인 감광막 패턴이 소자분리막의 일부를 노출시키도록 하고 있다(도 3d 참조).
종래의 CMOS 이미지 센서 제조방법에 있어서, 전하 이동 특성을 향상시키기 위해, 포토다이오드의 일부분이 CMOS 이미지 센서의 리셋 트랜지스터의 소스(source) 역할을 할 수 있도록 상기 포토다이오드의 일부 영역에 LDD 이온(n-) 또는 소스/드레인 영역 형성용 불순물 이온(n+)을 주입하였다. 그러나, 이 경우 도 2의 B-B`선에 따른 공정을 참고하여 볼 때, 상기 불순물 이온이 액티브 영역은 물론 소자분리막(121) 즉, 필드 영역을 어느 정도 겹치도록 주입되기 때문에 상기 액티브 영역과 필드 영역의 경계면에 있어서 이온 주입에 의한 결함 등이 발생하게 된다.
이러한 이온 주입에 의한 결함은 전하 또는 정공 캐리어의 발생을 야기하고 상기 전하 및 정공의 재결합 장소를 제공하게 되며 포토다이오드의 누설 전류를 증가시키게 된다. 즉, 빛이 전혀 없는 상태에서 포토다이오드에서 플로팅 확산 영역으로 전자가 이동되는 현상인 암전류가 발생하게 된다. 상기 암전류는 주로 실리콘 표면 근저, 소자분리막과 po 의 경계, 소자분리막과 n- 의 경계 또는 po와 n-의 경계 및 p 영역, n- 영역에 분포하는 각종 결함들이나 댕글링 본드에서 비롯되며 CMOS 이미지 센서의 저조도(low illumination) 특성을 악화시킨다.
한편, 한국 공개특허번호 2001-61349호, 한국 공개특허번호 2001-61353호, 한국 공개특허번호 2003-52639호는 시모스 이미지 센서의 암전류를 저감시키기 위한 방법들을 개시하고 있지만, 소자분리막과 포토다이오드를 위한 액티브 영역 사이의 경계부에 불순물이 이온주입되는 것을 방지함으로써 암전류의 증가를 억제할 수 잇는 해결책을 제시하지 못하고 있다.
또한, "ACTIVE PIXEL HAVING REDUCED DARK CURRENT IN A CMOS IMAGE SENSOR"라는 발명의 명칭으로 개시된 미국 특허 6,462, 365호는 포토다이오드의 표면 상에
소자분리막과 트랜스퍼 게이트를 보호막으로서 형성시킴으로써 포토다이오드 의 표면에서의 댕글링 본드에 의한 암전류의 증가를 억제시키는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 방법도 소자분리막과 포토다이오드를 위한 액티브 영역 사이의 경계면에 불순물이 이온주입되는 것을 방지함으로써 암전류의 증가를 억제할 수 있는 해결책을 제시하지 못하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 이미지 센서의 액티브 영역과 필드 영역의 경계면이 이온 주입에 의해 손상되지 않는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서의 제조방법은 포토다이오드와 리셋 트랜지스터를 포함하여 구성되는 CMOS 이미지 센서의 제조방법에 있어서, 상기 리셋 트랜지스터의 게이트 전극과 필드 영역 사이의 액티브 영역상에 불순물 이온을 주입함에 있어 상기 액티브 영역의 경계면이 상기 필드 영역의 경계면과 서로 이격되어 상기 액티브 영역상에 불순물 이온 주입시, 상기 불순물 이온이 상기 이격된 경계면에는 주입되지 않도록 하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 불순물 이온은 LDD 구조를 위한 저농도의 불순물 이온 또는 소스/드레인 형성을 위한 고농도의 불순물 이온 중 어느 하나이다.
바람직하게는, 상기 불순물 이온은 상기 포토다이오드의 일부분을 포함하여 주입될 수 있다.
바람직하게는, 상기 LDD 구조를 위한 저농도의 불순물 이온의 주입시 상기 소스 영역 주위의 필드 영역을 일정 부분 포함하여 주입하고 상기 소스/드레인 형성을 위한 고농도의 불순물 이온 주입시 상기 소스 영역을 벗어나지 않도록 이온 주입할 수 있다.
바람직하게는, 상기 LDD 구조를 위한 저농도의 불순물 이온의 주입시 상기 소스 영역 주위의 필드 영역을 일정 부분 포함하여 주입하고 상기 고농도의 불순물 이온 주입시 상기 게이트 전극을 기준으로 소스 영역의 반대쪽에만 이온이 주입되도록 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법은 포토다이오드와 리셋 트랜지스터를 포함하여 구성되는 CMOS 이미지 센서의 제조방법에 있어서, 필드 영역에 의해 액티브 영역을 정의함에 있어 상기 리셋 트랜지스터의 게이트 전극과 포토다이오드 사이의 소스 영역을 상기 게이트 전극으로부터 상기 포토다이오드를 향하여 그 폭이 확대되도록 형성하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 필드 영역의 하부 및 상기 필드 영역과 접하는 액티브 영역의 일정 부분의 하부에 소정 두께를 갖는 채널 스탑 영역을 더 형성할 수 있다.
바람직하게는, 상기 채널 스탑 영역은 p형 불순물 이온으로서 붕소(B) 이온을 80∼150KeV의 에너지와 0.5∼5E13 ion/cm2의 농도로 주입하여 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 포토다이오드와 리셋 트랜지스터를 포함하여 구성되는 CMOS 이미지 센서에 있어서, 상기 리셋 트랜지스터의 게이트 전극과 포토다이오드 사이의 소스 영역의 폭이 상기 게이트 전극으로부터 상기 포토다이오드를 향하여 확대되어 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 특징에 따르면, LDD 이온 또는 소스/드레인 형성용 불순물 이온 주입시 액티브 영역과 필드 영역의 경계면이 서로 이격되어 있어 상기 불순물 이온 주입시, 상기 불순물 이온에 의한 손상을 억제할 수 있으며, 또한 상기 액티브 영역과 필드 영역의 경계면이 서로 접하여 있어 증가하는 암전류(dark current) 및 누설전류(leakage current)를 저감시킬 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이미지 센서 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. 도 4는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 레이아웃이다.
먼저, 도 4에 도시한 바와 같이 본 발명의 제 1 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법의 핵심은 LDD 구조를 위한 저농도 불순물 이온 주입 및 소스/드레인 형성을 위한 고농도 불순물 이온 주입시 해당 이온 주입 영역의 경계선 설정에 있다. 도 4에 있어서 점선은 불순물 이온의 주입 영역(450)을 정의하고, 실선의 내측 영역은 액티브 영역(460)을 의미한다. 상기 불순물 이온 주입 영역(450)은 LDD 이온 또는 소스/드레인 영역을 형성하기 위한 n형 불순물 이온이 주입되는 영역을 의미한다.
상기 점선으로 정의되는 불순물 이온 주입 영역(450)의 형상을 보면 상기 리셋 트랜지스터(420)의 게이트 전극(421) 좌우의 소스(422) 및 드레인(423)의 영역 이 비대칭의 형상을 갖음을 알 수 있다. 즉, 포토다이오드(410)와 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(421) 사이의 소스 영역(422)의 폭(D2)이 실제 액티브 영역의 폭(D1)보다 작게 설정됨에 따라 리셋 트랜지스터(420)의 게이트 전극의 드레인 영역보다 협소하다(도 5a 참조).
이와 같이 소스 영역(422)과 드레인 영역(423)이 비대칭의 형상을 갖게되는 이유는 상기 소스 영역(422)의 형성시 이온주입 마스크 패턴(403)이 게이트 전극(421)과 필드 영역 사이의 액티브 영역 즉, 포토다이오드 영역(410)과 상기 소스 영역(422)이 정의된 영역의 경계면이 상기 필드 영역 즉, 소자분리막(411)의 경계면과 이격되도록 형성되었기 때문이다. 도면을 참조하여 부가하여 설명하면 다음과 같다.
도 5a 및 5b는 도 4의 C-C`선에 따른 단면에 대한 공정을 설명하기 위한 참고도이다. 도 5a에 도시한 바와 같이, 소자분리막(411)이 형성되고 상기 소자분리막(411)에 의해 액티브 영역(460)이 정의된 상태에서 이온주입 마스크로서 감광막 패턴(403)이 상기 소자분리막(411)과 상기 소자분리막의 경계를 포함하도록 하여 상기 액티브 영역(460)을 노출시키고 있다. 즉, 액티브 영역(460)의 일정 부분이 상기 감광막 패턴(403)에 의해 가려진다. 이 때, 상기 액티브 영역은 도 4의 포토다이오드와 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(421) 사이의 소스 영역(422)에 해당된다. 여기서, 상기 소자분리막(411)의 형성 후 상기 소자분리막의 하부 및 상기 소자분리막과 접하는 일정 부분의 액티브 영역의 하부에 채널 스탑(channel stop) 이온(p+)을 주입하여 소자간 격리를 기할 수도 있다. 이 때, 주입되는 채널 스탑 이 온(p+)은 후속의 불순물 이온과는 반대 도전형의 이온으로서 예를 들어, p형 불순물 이온으로서 붕소(B) 이온이 채널 스탑 이온으로 주입된다면 80∼150KeV의 에너지와 0.5∼5E13 ion/cm2의 농도로 주입될 수 있다.
이와 같은 상태에서, 도 5b에 도시한 바와 같이 LDD 구조를 위한 저농도 불순물 이온 주입 또는 소스/드레인 형성을 위한 고농도 불순물 이온 주입이 실시된다. 물론, 이 때의 상기 불순물 이온 주입 공정은 도 4에 도시된 포토다이오드(410) 및 리셋 트랜지스터(420)의 제조에 관련된 제반 단위 공정의 흐름에 속한다.
따라서, 상기 LDD 구조를 위한 저농도 불순물 이온 주입 공정은 상기 리셋 트랜지스터(420)의 게이트 전극(421) 형성 후 실시되고 상기 소스/드레인 형성을 위한 고농도 불순물 이온 주입 공정은 상기 게이트 전극(421)의 스페이서(도시하지 않음) 형성 완료 후 진행된다. 이 때, 상기 포토다이오드(410)는 상기 게이트 전극(421)의 형성 전 또는 형성 후에 완성될 수 있다.
도 5b에 도시한 바와 같이, 저농도 및 고농도의 불순물 이온이 주입되어 형성된 불순물 영역(500)이 상기 소자분리막과 소정 거리 이격된 위치에 형성됨에 따라 종래에 상기 경계면에의 불순물 이온 주입에 따른 문제점 즉, 이온 주입에 의한 기판 손상 및 이에 따른 전하 또는 정공 캐리어의 유발과 전하/정공의 재결합 등의 문제점을 미연에 방지할 수 있게 된다.
도 6a 및 6b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 레이아웃이다. 도 5의 본 발명의 제 1 실시예에서와 마찬가지로 도 6a 및 6b에서 점선은 불순물 이온 주입 영역(601, 602)을, 실선은 액티브 영역(410)을 정의한다. 이 때, 상기 도 6a에서의 점선은 LDD 구조를 위한 저농도 불순물 이온 주입 영역(601)을 나타내고 도 6b의 점선은 소스/드레인 형성을 위한 고농도 불순물 이온 주입 영역(602)을 한정한다. 즉, 본 발명의 제 2 실시예는 불순물 이온의 주입시 해당 이온 농도의 차이에 따라 이온 주입 마스크를 달리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 실시예 역시 본 발명의 제 1 실시예가 달성하고자 하는 목적 즉, 액티브 영역과 필드 영역 사이의 경계면의 이온 주입에 의한 손상을 방지함을 목적으로 한다. 이를 위해 비교적 저농도인 LDD 구조를 위한 불순물 이온 주입시에는 종래 기술과 마찬가지로 포토다이오드(410)와 게이트 전극(421) 사이의 소스 영역(422)에 있어서 필드 영역(411)을 일정 부분 포함함과 동시에 액티브 영역(410) 전체를 노출시킨 상태에서 저농도의 불순물 이온 주입을 실시하나, 소스/드레인 형성을 위한 고농도의 불순물 이온 주입시에는 상기 경계면 상의 기판 손상을 방지하기 위하여 본 발명의 제 1 실시예에서처럼 이온주입 마스크를 상기 필드 영역의 경계면만 포함하도록 형성하여 상기 필드 영역의 경계면이 불순물 이온주입시 노출되지 않도록 형성함을 특징으로 한다. 이와 같은 저농도와 고농도의 이온 주입시 해당 이온 주입 마스크의 형상을 달리함으로써 전술한 이온 주입에 의한 기판 손상의 목적을 달성할 수 있게 된다.
도 7a 및 7b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 레이아웃이다. 도 7a 및 7b 역시 제 1 및 제 2 실시예에서와 마찬가지로 점선은 불순물 이온 주입 영역(701, 702)을, 실선은 액티브 영역(410)을 정의한다. 또한, 상기 도 7a에서의 점선은 LDD 구조를 위한 저농도 불순물 이온 주입 영역(701)을 나타내고 도 7b의 점선은 소스/드레인 형성을 위한 고농도 불순물 이온 주입 영역(702)을 한정한다.
본 발명의 제 3 실시예는 제 2 실시예에서와 마찬가지로 불순물 이온의 주입시 해당 이온 농도의 차이에 따라 이온 주입 마스크를 달리하는 것을 특징으로 한다. 도 7a에 도시한 불순물 이온 주입 영역(701) 즉, 이온 주입 마스크에 의해 노출된 영역은 도 6a의 그것과 동일하다. 그러나, 도 7b의 불순물 이온 주입 영역(702) 즉, 고농도의 불순물 이온이 주입되는 영역은 도 6b와는 달리 리셋 트랜지스터(420)의 게이트 전극(421)을 중심으로 게이트 전극(421)과 포토다이오드(410) 사이의 소스 영역에는 이온이 주입되지 않도록 이온 주입 마스크를 형성함을 특징으로 하고 있다. 즉, 고농도의 불순물 이온이 게이트 전극과 포토 다이오드 사이의 소스 영역에 주입되는 것을 원천적으로 방지함으로써 소스 영역에서의 액티브 영역과 필드 영역 사이의 경계면에서 고농도의 이온 주입에 의한 기판 손상을 미연에 방지하고 있다.
도 8은 본 발명의 제 4 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 레이아웃이다. 도 8의 실선은 액티브 영역(801)을 정의한다. 도시된 바와 같이 도 8의 액티브 영역은 종래의 액티브 영역 또는 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에서의 액티브 영역과는 다른 형태를 갖는다. 즉, 본 발명의 제 4 실시예에 따르면 리셋 트랜지스터(420)의 게이트 전극(421)과 포토다이오드(410) 사이의 소스 영역(422)에 있어서 게이트 전극(421)에서 포토다이오드(410) 쪽으로 갈수록 액티브 영역(801)의 폭이 넓어지는 형태를 하고 있다. 이는 액티브 영역을 정의하는 소자분리막의 선택적 패터닝에 의해 구현될 수 있다.
이에 따라, LDD 구조 또는 소스/드레인 형성을 위하여 각각 저농도 또는 고농도의 불순물 이온을 주입할 때 해당 이온주입 마스크의 형상을 종래와 동일하게 적용하더라도 해당 이온주입 마스크가 필드 영역을 거의 노출시키지 않게 되어 소스 영역에서의 액티브 영역과 필드 영역의 경계면에 불순물 이온이 주입되는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 된다.
이와 같이, 본 발명의 제 4 실시예의 액티브 영역 구조를 적용하게 되면 상기 포토다이오드의 일부분이 리셋 트랜지스터의 소스 역할을 수행하도록 포토다이오드의 일부분에 불순물 이온을 주입하는 공정을 안정적으로 수행할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 제 4 실시예의 액티브 영역 구조에 덧붙여 본 발명의 제 1 내지 제 3 실시예에 적시한 불순물 이온 주입 방식을 적용하면 본 발명의 제 4 실시예가 구현하고자 하는 효과를 더욱 극대화할 수 있음을 물론이다.
한편, 본 발명의 실시예들은 3T형 CMOS 이미지 센서를 중심으로 설명하였으나, 액티브 영역과 필드 영역의 경계면에서의 이온 주입에 의한 기판 손상의 방지 라는 기술적 사상을 구현함에 있어서 3T형 이상의 모든 CMOS 이미지 센서로 동일하게 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 이미지 센서의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
LDD 이온 또는 소스/드레인 형성용 불순물 이온 주입시 액티브 영역과 필드 영역의 경계면을 서로 이격하여 상기 액티브 영역 상의 상기 불순물 이온 주입에 의한 손상을 억제할 수 있게 되어 이미지 센서의 고유 특성인 암전류(dark current) 및 누설전류(leakage current)를 최소화할 수 있게 된다.
Claims (11)
- 단위화소를 위한 필드 영역이 형성된 반도체 기판;상기 기판 위에 형성된 트랜지스터;상기 트랜지스터와 필드 영역 사이에 형성되며, 상기 필드 영역의 경계면으로부터 소정 부분 이격되어 형성된 액티브 영역; 및상기 필드 영역의 하부 및 상기 필드 영역과 접하는 액티브 영역의 일정 부분의 하부에 형성된 채널 스탑 영역;을 포함하는 CMOS 이미지 센서.
- 제 1 항에 있어서,상기 액티브 영역을 정의하기 위한 불순물 이온 주입시, 이온주입 방지 마스크가 상기 필드영역의 경계를 포함하며, 또한 상기 액티브 영역을 소정부분 포함하도록 형성된 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서.
- 반도체 기판 상에 단위화소를 위한 필드영역을 형성하는 단계;상기 필드 영역의 하부 및 상기 필드 영역과 접하는 액티브 영역의 일정 부분의 하부에 소정 두께를 갖는 채널 스탑 영역을 형성하는 단계;상기 필드 영역이 형성된 기판 상에 트랜지스터를 형성하는 단계; 및상기 트랜지스터와 상기 필드 영역 사이에 액티브 영역을 정의함에 있어, 상기 액티브 영역의 경계면이 상기 필드 영역의 경계면과 소정 부분 이격되도록 불순물 이온을 주입하는 단계;를 포함하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 액티브 영역은 소스 영역 및 포토다이오드 영역을 포함하여 형성하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 불순물 이온은 LDD 구조를 위한 저농도의 불순물 이온 또는 소스/드레인 형성을 위한 고농도의 불순물 이온 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법.
- 제 3 항 및 제 4 항에 있어서,상기 액티브 영역에 주입된 불순물 이온은 상기 포토다이오드의 일부분을 포함하여 주입되는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법.
- 제 3 항 및 제 5 항에 있어서,상기 LDD 구조를 위한 저농도의 불순물 이온의 주입시 상기 소스 영역 주위의 필드 영역을 일정 부분 포함하여 주입하고 상기 소스/드레인 형성을 위한 고농도의 불순물 이온 주입시 상기 소스 영역을 벗어나지 않도록 이온 주입하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법.
- 제 3 항 또는 제 5 항에 있어서,상기 LDD 구조를 위한 저농도의 불순물 이온의 주입시 상기 소스 영역 주위의 필드 영역을 일정 부분 포함하여 주입하고 상기 고농도의 불순물 이온 주입시 상기 게이트 전극을 기준으로 소스 영역의 반대쪽에만 이온이 주입되도록 하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 리셋 트랜지스터의 게이트 전극과 상기 포토다이오드 사이의 상기 소스 영역을 상기 게이트 전극으로부터 상기 포토다이오드를 향하여 그 폭이 확대되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법.
- 삭제
- 제 3 항에 있어서,상기 채널 스탑 영역은 p형 불순물 이온으로서 붕소(B) 이온을 80∼150KeV의에너지와 0.5∼5E13 ion/cm2의 농도로 주입하여 형성하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서의 제조방법.
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