KR100612423B1 - Cmos image sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명의 씨모스 이미지 센서는, 화상을 감지하는 화소부에 형성되는 소자분리막과 반도체 기판의 경계면의 면적을 감소시킨 것이다. 이로 인하여 상기 소자분리막에서 발생되어 화상 특성을 저하시키는 원인이 되었던 전하의 발생량을 최소화할 수 있다. 또한 소자분리막과 반도체 기판의 경계면의 면적을 감소시키는 수단으로는, 소자분리막의 깊이를 감소하는 방법을 적용하여, 종전의 각 소자간 배치 상태 등 전체적인 구조는 동일하게 유지한다. The CMOS image sensor of the present invention is to reduce the area of the interface between the device isolation film and the semiconductor substrate formed in the pixel portion for sensing the image. As a result, the amount of charge generated in the device isolation layer, which may cause deterioration of image characteristics, may be minimized. In addition, as a means for reducing the area of the interface between the device isolation film and the semiconductor substrate, a method of reducing the depth of the device isolation film is applied, so that the overall structure, such as the arrangement state between the elements, is kept the same.
이미지 센서, 씨모스, 포토 다이오드 Image Sensors, CMOS, Photodiodes
Description
도 1은 전형적인 씨모스 이미지 센서 화소부의 단위화소를 설명하기 위한 등가회로도, 1 is an equivalent circuit diagram illustrating a unit pixel of a typical CMOS image sensor pixel portion;
도 2는 전형적인 씨모스 이미지 센서의 화소부에 대한 평면도,2 is a plan view of a pixel portion of a typical CMOS image sensor;
도 3은 도 2의 A-A' 라인에 따라 취해진 단면도,3 is a cross-sectional view taken along the line AA ′ of FIG. 2,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단면도, 4 is a cross-sectional view of the CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention,
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 씨모스 이미지 센서에 대한 제조방법을 도시한 공정 단면도이다.5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the CMOS image sensor of FIG. 4.
♧ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♧♧ description of symbols for the main parts of the drawing
100 -- 반도체 기판 200 -- 포토 다이오드100-semiconductor substrate 200-photodiode
400 -- 소자분리막 401, 412 -- 트렌치400-
본 발명은 이미지 센서에 관한 것으로, 보다 상세하게는 화소부에 불필요한 전하들이 축적되는 것을 방지한 씨모스형 이미지 센서에 관한 것이다. The present invention relates to an image sensor, and more particularly to a CMOS image sensor that prevents the accumulation of unnecessary charges in the pixel portion.
일반적으로, 이미지 센서란 빛에 반응하는 반도체의 성질을 이용하여 광학적 이미지를 전기적 신호로 변환하는 장치이다. 현재 시판되는 이미지 센서는, 크게 전하 결합 소자(CCD; Charge Coupled Device)와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Semiconductor) 방식으로 구분된다. 상기 씨모스 이미지 센서는 화소(Pixel)수 만큼 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 광학적 영상을 전기 신호로 출력하는 방식을 적용한 것이다. 이는 전하 결합 소자(CCD)에 비하여 구동 방식이 간편하고, 신호처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 소형화가 가능하고 전력 소모 또한 낮아 배터리를 오래 사용할 수 있는 장점이 있다. 특히 1990년대 후반에 들어서 씨모스 공정 기술의 발달과 신호처리 알고리즘 등의 개선으로 기존 제품에 내재되었던 단점들이 극복되었고 최근에는 모바일 폰이나 카메라 등 다양한 제품에 널리 사용되면서 그 수요가 크게 증가하고 있다. In general, an image sensor is a device that converts an optical image into an electrical signal using a property of a semiconductor that responds to light. Currently available image sensors are largely classified into a charge coupled device (CCD) and a complementary metal oxide semiconductor (CMOS) method. The CMOS image sensor adopts a method of making photodiodes and MOS transistors by the number of pixels and outputting an optical image as an electrical signal using the same. Compared to the charge coupled device (CCD), the driving method is simpler, and the signal processing circuit can be integrated on a single chip, thereby miniaturizing and lowering power consumption. Particularly, in the late 1990s, the disadvantages inherent in the existing products were overcome by the development of CMOS process technology and the improvement of signal processing algorithms, and recently, the demand is greatly increased as it is widely used in various products such as mobile phones and cameras.
이러한 씨모스 이미지 센서는 단위 화소(pixel)에 포함된 트랜지스터의 갯수에 따라, 1-트랜지스터 구조, 3-트랜지스터 구조 및 4-트랜지스터 구조로 구분된다. 상기 1-트랜지스터 구조는 높은 필-팩터(fill-factor)를 갖지만, 노이즈가 큰 것이 단점이다. 이에 따라, 최근의 씨모스 이미지 센서로는 3-트랜지스터 구조 또는 4-트랜지스터 구조가 일반적으로 사용된다. Such CMOS image sensors are classified into 1-transistor structures, 3-transistor structures, and 4-transistor structures according to the number of transistors included in a unit pixel. The 1-transistor structure has a high fill-factor, but has a disadvantage of high noise. Accordingly, as a recent CMOS image sensor, a three-transistor structure or a four-transistor structure is generally used.
씨모스 이미지 센서는 반도체 기판상에 형성되는 각종 소자들과 각 소자들을 전기적으로 분리시키는 소자분리막으로 이루어지며, 이들은 이미지를 감지하는 화소부와 상기 화소부의 출력 신호를 처리하는 주변회로부로 구분된다. 도 1은 전형적인 4-트랜지스터 구조의 씨모스 이미지 센서 화소부의 단위화소를 설명하기 위한 등가회로도이다.The CMOS image sensor is composed of various elements formed on a semiconductor substrate and an element isolation layer electrically separating the elements, which are divided into a pixel unit for sensing an image and a peripheral circuit unit for processing an output signal of the pixel unit. 1 is an equivalent circuit diagram illustrating a unit pixel of a CMOS image sensor pixel unit of a typical four-transistor structure.
도 1을 참조하면, 화소부는 포토 다이오드, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 선택 트랜지스터(Sx) 및 액세스 트랜지스터(Ax) 등의 소자를 포함한다. 상기 포토 다이오드에는 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)와 상기 리셋 트랜지스터(Rx)가 직렬로 접속된다. 상기 리셋 트랜지스터(Rx)의 드레인에는 인가전압(Vdd)이 접속된다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인(리셋 트랜지스터의 소오스)은 부유확산층(F/D; floating diffusion)에 해당하고, 상기 부유확산층(F/D)은 상기 선택 트랜지스터(Sx)의 게이트에 접속된다. 상기 선택 트랜지스터(Sx) 및 상기 액세스 트랜지스터(Ax)는 직렬로 접속되고, 상기 선택 트랜지스터(Sx)의 드레인에 인가전압(Vdd)이 접속된다.Referring to FIG. 1, the pixel unit includes devices such as a photo diode, a transfer transistor Tx, a reset transistor Rx, a selection transistor Sx, and an access transistor Ax. The transfer transistor Tx and the reset transistor Rx are connected in series to the photodiode. An applied voltage Vdd is connected to the drain of the reset transistor Rx. The drain (source of the reset transistor) of the transfer transistor Tx corresponds to a floating diffusion layer (F / D), and the floating diffusion layer F / D is connected to a gate of the selection transistor Sx. The selection transistor Sx and the access transistor Ax are connected in series, and an applied voltage Vdd is connected to the drain of the selection transistor Sx.
위와 같이 구성된 씨모스 이미지 센서의 단위화소에 대한 동작 과정은 다음과 같다. The operation process for the unit pixel of the CMOS image sensor configured as described above is as follows.
먼저 상기 리셋 트랜지스터(Rx)가 턴-온하여 상기 부유확산층(F/D)에 정전압(Vdd)을 인가한다. 이어서 리셋 트랜지스터(Rx)를 턴-오프한 후, 외부에서 포토 다이오드에 빛이 입사하여 전자-정공 쌍(EHP;electron-hole pair)이 생성되면 신호 전하가 포토 다이오드에 축적된다. 이 후 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)가 턴-온되면 축적된 신호전하는 상기 부유확산층(F/D)으로 전달되어 상기 부유확산층(F/D)의 전위가 변화됨과 동시에 상기 선택 트랜지스터(Sx)의 게이트 전위가 변화된다. 이 때, 선택 신호(Row)에 의해 상기 액세스 트랜지스터(Ax)가 턴-온되면 데이터가 출력단(Out)으로 출력된다. First, the reset transistor Rx is turned on to apply a constant voltage Vdd to the floating diffusion layer F / D. Subsequently, after turning off the reset transistor Rx, when light is incident on the photodiode from the outside to generate an electron-hole pair (EHP), signal charges are accumulated in the photodiode. Thereafter, when the transfer transistor Tx is turned on, the accumulated signal charges are transferred to the floating diffusion layer F / D to change the potential of the floating diffusion layer F / D, and at the same time, the gate of the selection transistor Sx. The potential is changed. At this time, when the access transistor Ax is turned on by the selection signal Row, data is output to the output terminal Out.
도 2는 전형적인 씨모스 이미지 센서의 화소부에 대한 평면도이다.2 is a plan view of a pixel portion of a typical CMOS image sensor.
도 2를 참조하면, 씨모스 이미지 센서는 반도체 기판(10)에 형성되어 포토 다이오드(20) 영역 및 활성영역(30)을 한정하는 소자분리막(40) 패턴을 포함한다. 통상적으로 상기 포토 다이오드(20) 영역은 광효율을 높이기 위하여 넓게 형성되고, 상기 활성영역(30)은 상기 포토 다이오드(20) 영역의 일측에서 연장되어 형성된다. 상기 활성영역(30) 상에 트랜스퍼 게이트(32), 리셋 게이트(34) 및 선택 게이트(36)가 순차적으로 소정간격 이격되어 형성된다. 도시하지는 않았지만, 상기 활성영역(30)에 상기 선택 게이트(36)와 소정간격 이격되어 액세스 게이트가 형성된다. 상기 트랜스퍼 게이트(32)는 상기 포토 다이오드(20) 영역에 인접하여 있으며, 상기 트랜스퍼 게이트(32) 및 상기 리셋 게이트(34) 사이의 활성영역(30) 내에 부유확산층(50)이 형성된다. Referring to FIG. 2, the CMOS image sensor includes a
도 3은 도 2의 A-A' 라인에 따라 취해진 전형적인 씨모스 이미지 센서 화소부에 대한 단면도이다. 3 is a cross-sectional view of a typical CMOS image sensor pixel portion taken along line AA ′ of FIG. 2.
도 3을 참조하면, 반도체 기판상에 소자분리막(40)이 형성되고 상기 소자분리막(40)에 의해 한정된 영역에 포토 다이오드(20)나 트랜스퍼 게이트(32), 부유확산층(50) 등이 형성된다. 그런데 상기 소자분리막(40)을 구성하는 입자 중에는 반도체 기판(10)과의 경계면에서 약한결합이나 현수결합(dangling bond) 등 불완전한 결합 상태로 존재할 수 있다. 따라서 상기한 불완전한 결합으로 인하여 불필요한 전하들이 분리되어 생성되면서 축적된다. 이러한 전하 축적 현상은, 화소부 이외의 주변회로부에서도 소자분리막이 형성된 영역에서는 불가피하게 발생되지만, 주변회로부에서는 소자분리막 부근에서 발생하는 전하들에 의하여 그 동작 특성에 큰 영 향을 받지 않는데 비하여 화소부의 경우에는 그렇지 않다. 즉, 화소부는 입사된 빛에 따라 포토 다이오드(20)에서 생성되는 전자-정공 쌍에 따라 이미지를 감지하기 때문에, 불필요하게 축적된 전하들로 인하여 화상 특성이 현저히 저하된다. 따라서 화소부에서는 불필요하게 축적되는 전하를 감소시킬 필요가 있다. Referring to FIG. 3, an
본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이를 해소하고자 제안되었으며, 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 화소부에 불필요한 전하들이 축적되는 것을 방지할 수 있는 씨모스 이미지 센서를 제공하는 것이다.The present invention has been proposed to solve the above-described situation, and the technical problem to be achieved by the present invention is to provide a CMOS image sensor that can prevent the accumulation of unnecessary charges in the pixel portion.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 씨모스 이미지 센서는, 반도체 기판상에 형성되며 광학적 영상을 감지하는 화소부와 상기 화소부의 출력 신호를 처리하는 주변회로부를 포함하며; 상기 반도체 기판상에는 반도체 소자들과 이들을 분리시키는 소자분리막이 형성되되; 상기 화소부의 소자분리막과 반도체 기판이 접하여 형성되는 경계면의 면적은, 상기 주변회로부의 소자분리막과 반도체 기판이 접하여 형성되는 경계면의 면적에 비하여 작게 형성된 것을 특징으로 한다. 위와 같이 화소부에서 소자분리막간 경계면의 면적을 줄이면, 소자분리막과 반도체 기판의 경계에서 현수 결합 등에 의하여 불필요한 전하를 발생시키는 원인을 감소시킬 수 있다. The CMOS image sensor of the present invention for achieving the above technical problem comprises a pixel portion formed on a semiconductor substrate for sensing an optical image and a peripheral circuit portion for processing the output signal of the pixel portion; A semiconductor device and an isolation layer for separating the semiconductor devices are formed on the semiconductor substrate; The area of the interface formed by contacting the device isolation film and the semiconductor substrate of the pixel part may be smaller than the area of the interface formed by contacting the device isolation film and the semiconductor substrate of the peripheral circuit part. As described above, if the area of the interface between the device isolation layers in the pixel portion is reduced, the cause of unnecessary charges due to suspension bonding at the boundary between the device isolation layer and the semiconductor substrate may be reduced.
상기 소자분리막과 반도체 기판의 경계 면적을 감소시키기 위하여, 상기 화소부의 소자분리막만은 주변회로부의 소자분리막에 비하여 얕은 깊이로 형성할 수 있다. 다만 소자분리막은 반도체 기판상의 소자를 분리하는 역할을 수행하므로 그 깊이를 얕게 하더라도 일정한 한계가 있고, 대략 종래의 절반 깊이의 범위에서 선정함이 바람직하다.In order to reduce the boundary area between the device isolation film and the semiconductor substrate, only the device isolation film of the pixel portion may be formed to have a shallower depth than the device isolation film of the peripheral circuit portion. However, since the device isolation film serves to separate devices on the semiconductor substrate, there is a certain limit even if the depth thereof is shallow, and it is preferable that the device isolation film be selected in the range of about half the depth of the conventional art.
본 발명은 화소부에 있어서 소자분리막과 반도체 기판과의 경계 면적을 감소시키면 충분하므로, 소자분리막을 형성하는 방법에 대해서는 특별한 제한은 없으며, 로코스(LOCOS; LOCal Oxidation of Silicon) 공정 얕은 트렌치 분리(STI; Shallow Trench Isolation) 공정 등이 적용될 수 있다. In the present invention, it is sufficient to reduce the boundary area between the device isolation film and the semiconductor substrate in the pixel portion, and thus there is no particular limitation on the method of forming the device isolation film, and LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) process shallow trench isolation ( Shallow Trench Isolation (STI) may be applied.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 살펴보기로 한다. 다만 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다양한 형태로 응용되어 변형될 수도 있다. 오히려 아래의 실시예들은 본 발명에 의해 개시된 기술 사상을 보다 명확히 하고 나아가 본 발명이 속하는 분야에서 평균적인 지식을 가진 당업자에게 본 발명의 기술 사상이 충분히 전달될 수 있도록 제공되는 것일 뿐이므로, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들로 인해 한정되는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다. 또한 하기 실시예와 함께 제시된 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 크기는 명확한 설명을 강조하기 위해서 간략화되거나 다소 과장되어진 것이며, 도면상에 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be applied and modified in various forms. Rather, the following embodiments are provided only to clarify the technical spirit disclosed by the present invention and furthermore, to sufficiently convey the technical spirit of the present invention to those skilled in the art having an average knowledge in the field to which the present invention belongs. The scope of should not be construed as limited by the embodiments described below. In addition, in the drawings presented in conjunction with the following examples, the size of layers and regions are simplified or somewhat exaggerated to emphasize clarity, and like reference numerals in the drawings indicate like elements.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단면도이다. 4 is a cross-sectional view of the CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.
씨모스 이미지 센서는, 화상을 감지하는 화소부와 상기 화소부의 출력 신호 를 처리하는 주변회로부를 포함하며, 도 4에서는 본 발명의 기술 사상을 분명히 할 수 있도록, 상기 화소부와 주변회로부를 동시에 도시하였다. 또한 도 4에 있어서, 본 발명과 직접적으로 상관이 없는 화소부와 주변회로부의 상세한 구성은 생략하였다.The CMOS image sensor includes a pixel unit for sensing an image and a peripheral circuit unit for processing an output signal of the pixel unit, and FIG. 4 simultaneously illustrates the pixel unit and the peripheral circuit unit to clarify the technical idea of the present invention. It was. 4, detailed configurations of the pixel portion and the peripheral circuit portion which are not directly related to the present invention are omitted.
도 4를 참조하면, 반도체 기판(100)상에 소자분리막(400, 410)이 형성되고 상기 소자분리막(400, 410)에 의해 한정되는 영역상에는 각종 반도체 소자(200, 320, 420)가 형성된다. 화소부에는, 입사된 빛에 따라 전자-정공 쌍을 생성하는 포토 다이오드(200)와 상기 포토 다이오드(200)가 형성된 영역의 일측으로 연장되어 트랜스퍼 게이트(320), 부유확산층(500) 등이 순차적으로 형성된다. 도 4에 도시하지는 않았지만, 상기 트랜스퍼 게이트(320) 외에 리셋 게이트, 선택 게이트, 액세스 게이트 등이 형성되며 이들은 상기 포토 다이오드(200)로 입사된 빛에 대한 전기적 출력 신호를 발생한다. 한편 상기 주변회로부는, 화소부의 출력 신호에서 노이즈를 제거하는 상관 더블 샘플링(CDS; correlated double sampling)부와 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지탈 컨버터(ADC; analog digital converter) 등을 포함한다. Referring to FIG. 4,
도 4에 도시된 바와 같이, 화소부나 주변회로부에는 반도체 소자(200, 320, 420)를 전기적으로나 물리적으로 격리시키는 소자분리막(400, 410)이 형성된다. 그런데 상기 소자분리막(400, 410)을 구성하는 입자의 일부는, 반도체 기판과의 경계면에서 약한결합이나 현수결합(dangling bond) 등 불완전한 결합 상태로 존재한다. 상기한 불완전한 결합으로 인하여 전하들이 분리되어 축적되면서 화소부에 악영향 을 미치게 되는데, 본 발명은 이러한 축적 전하들의 발생 원천이 소자분리막(400)과 반도체 기판(100)과의 경계면이 됨에 착안한 것이다. 즉, 상기한 소자분리막(400)과 반도체 기판(100)간 경계면의 면적이 감소되도록 소자분리막(400)을 형성한다면, 상기 경계면의 소자분리막(400)에서 분리되는 전하도 감소할 것이며, 이로 인하여 화소부에 축적되는 전하의 양을 최소로 할 수 있다. 상기 소자분리막(400)과 반도체 기판(100) 경계면의 면적을 감소시키기 위해, 가령 소자분리막(400)의 표면적이 작아지도록 형상을 변경하는 등 여러가지 방법을 고려할 수 있고, 도 4에서는 소자분리막(400)의 깊이를 앝게 형성하는 기술이 도시되어 있다.As shown in FIG. 4,
도 4에 도시된 바와 같이, 화소부와 주변회로부의 소자분리막(400, 410)의 깊이는 상이하여, 상기 화소부의 소자분리막(400)은 주변회로부의 소자분리막(410)에 비하여 얕게 형성되어 있다. 위와 같이 소자분리막(400)의 깊이가 감소하면 반도체 기판(100)과 소자분리막 경계면 면적이 감소한다. 여기서 주변회로부의 소자분리막(410) 깊이는 종래와 같이 변화가 없는데, 이는 주변회로부에서는 전하가 축적됨으로 인하여 특별히 큰 영향을 받는 것도 아니고, 오히려 소자분리막(410)의 깊이가 감소하면서 각 소자들을 물리적으로나 전기적으로 겪리시키는 기능이 약화될 수 있기 때문이다. 이러한 점을 감안하여, 화소부에 있어서도 소자분리막(400)의 깊이를 무한정 감소시킬 수는 없으며, 얕아진 소자분리막(400) 깊이는 주변회로부 소자분리막(410)의 절반 정도 깊이의 범위에서 정해져야 한다. 통상 주변회로부 소자분리막(410)의 깊이는 4000 Å 정도이므로, 화소부의 소자분리막(400)은 1500 ~ 2500 Å 정도가 바람직하다. As shown in FIG. 4, the depths of the device isolation layers 400 and 410 of the pixel unit and the peripheral circuit unit are different from each other, and the
본 발명은 화소부에 있어서 소자분리막과 반도체 기판과의 경계 면적을 감소시키는 조건만 충족시키면 되므로, 소자분리막을 형성하는 방법에 대해서는 특별한 제한이 없다. 따라서 로코스 또는 얕은 트렌치 분리 등 어떠한 공정이라도 적용될 수 있으며, 다만 영역별로 상이한 깊이를 갖는 소자분리막을 형성해야 하므로 이를 위한 단계가 추가될 수 있다. Since the present invention only needs to satisfy the condition of reducing the boundary area between the device isolation film and the semiconductor substrate in the pixel portion, there is no particular limitation on the method of forming the device isolation film. Therefore, any process such as LOCOS or shallow trench isolation may be applied. However, since a device isolation layer having a different depth for each region needs to be formed, a step for this may be added.
이하 도면을 참조하여, 얕은 트렌치 분리 공정을 적용하여 소자분리막을 형성하는 경우를 예로서 본 발명의 씨모스 이미지 센서의 제조 과정을 살펴본다.Hereinafter, a manufacturing process of the CMOS image sensor of the present invention will be described as an example of forming a device isolation layer by applying a shallow trench isolation process.
도 5a 내지 도 5d는 도 4의 씨모스 이미지 센서에 대한 제조방법을 도시한 공정 단면도이다. 5A through 5D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing the CMOS image sensor of FIG. 4.
도 5a를 참조하면, 반도체 기판상에 산화막(111)과 질화막(112)으로 이루어진 패드절연막(110)을 순차적으로 형성하고, 이어서 상기 질화막(112)상에 포토레지스트를 도포하여 감광막(120)을 형성한다. 상기 산화막(111)은 반도체기판(100)과 질화막(112) 사이의 응력(stress)을 감소시키며, 상기 질화막(112)은 소자분리막이 형성될 트렌치 영역을 위한 식각 마스크로 사용된다. Referring to FIG. 5A, a
도 5b를 참조하면, 활성영역을 한정하는 감광막 패턴을 형성한 후, 상기 감광막 패턴을 마스크로 한 식각 방법으로 패드절연막(110)을 패터닝하여 산화막 패턴(111a)과 질화막 패턴(112a)으로 된 패드절연막 패턴(110a)을 형성한다. 이 때 상기 패드절연막 패턴(110a)으로 노출되는 부분은 트렌치가 형성될 모든 영역이 아니며, 화소부를 제외한 나머지 영역으로 한정된다. 이어서 상기 패드절연막 패턴 (110a)에 따라 반도체 기판(100)을 식각하되 소자분리막 깊이의 절반 정도로만 트렌치(411)를 형성한다. 예컨대 4000 Å 깊이의 소자분리막을 형성한다면, 대략 1500 ~ 2500 Å 정도의 트렌치(411)를 형성한다. Referring to FIG. 5B, after forming a photoresist pattern defining an active region, the
도 5c를 참조하면, 상기 패드절연막 패턴(110a)을 제거한 후, 감광막을 이용하여 재차 산화막 패턴(116a)과 질화막 패턴(117a)으로 된 패드절연막 패턴(115a)을 형성하되, 본 단계에서는 화소부를 포함하여 트렌치(401)가 형성될 전 영역의 반도체 기판(100)을 노출시킨다. 이어서 재차 형성된 패드절연막 패턴(115a)에 따라 반도체 기판(100)을 식각하면, 도 4c에 도시된 바와 같이, 상이한 깊이를 갖는 트렌치(401, 412) 가 형성된다. Referring to FIG. 5C, after the pad insulating
도 5d를 참조하면, 깊이가 다른 트렌치(401, 412) 내부를 절연막(450)으로 매립한다. 상기 절연막(450)으로는 USG(Undoped Silicate Glass)막, HDP(High Density Plasma) 산화막 등이 있다. 이 중 상기 HDP 산화막은 CVD와 스퍼터링 식각 방법이 결합된 것으로, 절연막(450)을 증착하기 위한 증착과 스퍼터링 식각이 동시에 진행되므로, 본 발명과 같이 깊이가 다른 트렌치(401, 412)를 매립하는 경우 보이드 방지에 유용하다. Referring to FIG. 5D,
이어서 상기 트렌치(401, 412)를 매립한 절연막(450)을 화학기계적연마(CMP; Chemical Mechanical Polishing) 등을 이용하여 패드절연막 패턴(115a)의 상부표면과 동일한 레벨까지 평탄화하고, 패드절연막 패턴(115a)을 제거하면 소자분리막이 형성된다. 이 후 상기 소자분리막에 의해 한정된 영역에 포토 다이오드나 트랜지스터와 같은 소자를 형성하면 도 4와 같은 이미지 센서가 완성된다. Subsequently, the insulating
본 발명의 씨모스 이미지 센서는 예시된 방법 외에도, 화소부와 주변회로부의 트렌치를 각각 별도의 마스크를 이용하여 형성하는 방법으로 제조될 수도 있으며, 유사한 방법으로 로코스 공정에서도 마스크를 추가하여 깊이가 다른 트렌치를 형성할 수 있다. In addition to the illustrated method, the CMOS image sensor of the present invention may be manufactured by forming trenches of the pixel portion and the peripheral circuit portion using separate masks. Other trenches may be formed.
이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명 씨모스 이미지 센서에 의하면 화소부에서 소자분리막과 반도체 기판간 경계 면적을 줄여 상기 경계에서 발생하는 전하를 감소시킴으로써, 상기 전하가 축적되어 화상 특성이 저하되는 것을 방지할 수 있다. As described above, according to the CMOS image sensor of the present invention, by reducing the boundary area between the device isolation layer and the semiconductor substrate in the pixel portion, the charge generated at the boundary is reduced, thereby preventing the charge from accumulating and deteriorating image characteristics. can do.
또한 소자분리막의 깊이를 감소하는 방법을 적용하여, 종전의 각 소자간 배치 상태 등 전체적인 구조를 변경시키지 않고도 간단하게 소자분리막과 반도체 기판간 경계 면적을 감소시킬 수 있다. In addition, by applying a method of reducing the depth of the device isolation film, it is possible to simply reduce the boundary area between the device isolation film and the semiconductor substrate without changing the overall structure such as the conventional arrangement state between each device.
Claims (5)
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KR1020050015494A KR100612423B1 (en) | 2005-02-24 | 2005-02-24 | Cmos image sensor |
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Family Applications (1)
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2005
- 2005-02-24 KR KR1020050015494A patent/KR100612423B1/en not_active IP Right Cessation
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