KR100670606B1 - 크로스 토크를 감소시키는 이미지 센서의 소자 분리 구조체및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
이미지 센서의 크로스토크를 효과적으로 감소시키는 소자 분리 구조체 및 그 제조방법이 개시된다. 본 발명의 소자 분리 구조체는 반도체 기판 상의 소정의 영역에 깊은 트렌치를 형성하고 상기 트렌치의 내부에 광차단막을 매립한다. 그리고 상기 트렌치의 외측벽에 채널 스탑 영역을 형성하여 이미지 센서의 픽셀 간의 분리 영역을 형성한다. 따라서, 깊은 트렌치를 형성하여 이웃하는 픽셀영역으로 광전자가 용이하게 이동하는 것을 현저히 줄일 수 있다. 또한 트렌치 내부에 매립되는 광차단막에 의해 강한 사광이 이웃하는 픽셀 영역에 조사되는 것을 효과적으로 차단할 수 있다.
소자 분리, 트렌치, STI(shallow Trench Isolation), 광차단막, 크로스 토크(cross-talk)
Description
본 발명의 상세한 설명에서 사용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여, 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 종래기술에 따른 이미지 센서의 소자 분리 구조체를 간략히 나타낸 단면도이다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서의 소자 분리 구조체를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3a 내지 도 3k은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소자 분리 구조체의 제조 방법을 공정 순서에 따라 개략적으로 도시한 단면도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100: 반도체 기판 102: 제 1 불순물 영역
104: 제 2 불순물 영역 200: 소자 분리 구조체
210: 트렌치 220: 완충 산화막
230: 제 1 광차단막 240: 제 2 광차단막
250: 채널 스탑 영역
본 발명은 이미지 센서(Image Sensor)에 관한 것으로서, 특히 픽셀 간의 크로스 토크(cross-talk)를 효과적으로 감소시키는 이미지 센서의 소자 분리 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이미지 센서는 광학 영상(optical image)를 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자이다. 이미지 센서는 단위 픽셀 내에 빛을 감지하는 포토 다이오드를 구비하고 있으며, 포토 다이오드에 의해 감지된 빛을 전기적 신호로 변환하는 주변회로 등으로 구성되어 있다. 즉, 이미지 센서는 외부로부터 입사광이 포토 다이오드로 조사되는 경우, 광전효과에 의한 광전자를 생성시키고 이를 주변회로 영역으로 전송하여 소정의 데이터로 변환시킨다.
한편, 이미지센서의 제조공정이 점차 고집적화 되어감에 따라 많은 문제점을 야기하고 있다. 특히, 픽셀 간의 간격이 좁아짐에 따라 단위 픽셀에서 생성된 광전자가 이웃하는 단위 픽셀로 용이하게 이동하는 크로스 토크(cross-talk)현상이 빈번하게 발생한다. 이러한 크로스 토크를 막기 위하여, 종래에는 통상의 반도체 집적회로에서 사용되는 소자 분리 기술이 픽셀 영역 간의 분리 기술로 사용되고 있 다. 가장 널리 사용되고 있는 소자 분리 기술은 로코스 (Lcoal Oxidation of Silicon; LOCOS)기술과, STI(Shawllow Trench Isolation; 이하 'STI' 칭함)기술이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 이미지 센서의 소자 분리 구조체를 간략히 나타낸 단면도이다. 도 1을 참조하면, 반도체 기판(100)은 P-Epi층이 적층된 구조로 형성되며, 얕은 트렌치(STI)의 절연막(110)이 형성되어 있다. 그리고, 절연막(110)의 양쪽에는 P+영역과 그 하부에 N-영역이 적층된 포토 다이오드(PDa)가 각각 형성되어 있다. 광전효과에 의하면, 포토 다이오드(PDa)의 N-영역으로 입사된 광은 N-영역에서 전자를 탈리시켜 전자가 비어있는 전자 정공 쌍을 생성한다. 즉, EHP(Electron Hole Pair: EHP)를 형성한다. 이때 형성된 광전자는 포토 다이오드 영역에 포획되어 이웃하는 픽셀영역으로의 이동이 불가능하여 크로스 토크를 발생시키지 않는다.
그런데, 포토 다이오드의 하부 즉, N-영역 하부로 입사한 광은 P-Epi층의 실리콘 격자에서 광전자(α)를 탈리시켜 전자가 비어있는 정공을 생성한다. 즉, EHP를 형성한다. 이때, N-영역의 하부에서 생성된 광전자(α)는 얕은 트렌치(STI)의 하부를 통해 드리프트(drift) 및 확산(diffusion)에 의해 이웃하는 픽셀영역으로 용이하게 이동한다. 따라서, 이웃하는 픽셀영역에는 포토 다이오드(PDb)의 정해진 정전용량을 초과하는 양만큼의 광전하가 생성되어 데이터 믹스(data mix)가 발생한다. 즉, 전기적 크로스 토크(electrical cross-talk)가 발생한다.
그리고, 외부로부터 강한 사광(oblique light)이 포토 다이오드로 입사되는 경우, 반도체 기판 내부의 매질이 다른 물질 간의 굴절 및 트렌치 절연막을 투과하는 일부 사광에 의하여 이웃하는 픽셀 영역에 광전자(β)가 생성되는 광학적 크로스 토크(optical cross-talk)가 발생한다.
결과적으로 STI구조를 채용한 종래의 소자분리기술은 전기적 및 광학적 크로스 토크를 막는데 한계가 있다. 따라서, 이미지센서의 동작특성을 저하시키는 전기적 크로스 토크(Electrical Cross-talk) 및 광학적 크로스 토크(Optical Cross-talk)를 효과적으로 감소시킬 수 있는 방안이 요구된다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 전기적 크로스 토크 및 광학적 크로스 토크를 효과적으로 감소시킬 수 있는 이미지 센서의 소자 분리 구조체 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 이미지 센서의 소자 분리 구조체에 관한 것이다. 본 발명의 소자 분리 구조체는 반도체 기판 상의 소정 영역에 소정의 깊이로 형성되는 트렌치, 상기 트렌치의 내벽에 형성되는 완충 산화막, 상기 완충 산화막이 형성된 상기 트렌치의 내벽에 형성되는 제1 광차단막, 상기 제 1 광차단막이 형성된 상기 트렌치의 내벽에 형성되는 제2 광차단막 및 상기 트렌치의 외측벽에 형성되는 소정의 도전형의 채널 스탑 영역을 구비하는 것을 특징으로 한다.
바람직하기로는, 상기 트렌치는 후술하게 될 제 1 불순물 영역이 반도체 기판 상에 도핑되는 깊이보다 충분히 깊게 형성되고, 제 1 광차단막은 일반적으로 빛의 반사율이 높은 물질로 구성된다. 그리고 상기 제 2 광차단막은 일반적으로 빛의 투과성이 낮은 물질로 구성된다.
상기와 같은 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일면은 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 소자 분리 구조체의 제조방법은 반도체 기판 상의 소정의 영역에 소정의 깊이로 트렌치를 형성하는 (A) 단계, 상기 트렌치 내벽에 완충 산화막을 형성하는 (B) 단계, 상기 완충 산화막이 형성된 상기 트렌치 내벽에 제 1 광차단막을 형성하는 (C) 단계, 상기 제 1 광차단막이 형성된 상기 트렌치 내벽에 제 2 광차단막을 형성하는 (D) 단계 및 상기 트렌치의 외측벽에 채널 스탑 영역을 형성하는 (E) 단계로 이루어진다.
바람직하기로는, 상기 제 1 광차단막은 폴리 실리콘막으로 형성하고, 상기 제 2 광차단막은 티타늄 계열의 금속물질로 형성한다. 그리고 상기 채널 스탑 영역은 BSG(boron silicate glass)를 이용한 열확산 공정, GPD(gas phase doping)공정, PLAD(plasma doping)공정에 의해 형성된다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다. 각 도면을 이해함에 있어서, 층 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 또한, 층이 다른 층 또는 기판 '상'에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 층이 개재될 수 있음을 유념해야 한다. 동일한 부재는 가능한 한 동일한 참조부호로 도시한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명의 이미지 센서의 소자 분리 구조체 및 그 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 2은 본 발명의 일실시예에 따른 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 단면구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
먼저, 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 도 2에는 반도체 기판 상에 본 발명의 소자 분리 구조체(200)가 도시되어 있다. 상기 소자 분리 구조체(200)의 일측벽에는 제1 도전형의 제 1 불순물 영역(N-: 102)과 제 2 도전형의 제 2 불순물 영역(P+:104)이 순차적으로 적층된 광감지 수단의 포토 다이오드(102, 104)가 도시되어 있다. 본 발명의 실시예에서는 제 1 도전형을 N형, 제 2 도전형을 P형으로 설명하기로 한다. 또한, 상기 반도체 기판(100)은 실리콘 웨이퍼 기판만이 아니라 내부에 특정한 도전층을 포함하고 있는 다른 물질의 층일 수도 있다. 예컨대, 상기 반도체 기판 상에는 P형 에피택셜층(epitaxial layer)이 적층될 수 있다. 또한, 도 2에는 도시되지 않았으나, 상기 포토 다이오드의 주변영역에는 드라이브 트랜지스터(drive transitor), 셀렉트 트랜지스터(select transitor), 플로팅 확산영역(floating diffusion) 등의 통상의 이미지 센서를 구성하는 구성요소들이 형성될 수 있다.
본 발명의 소자 분리 구조체(200)는 트렌치(210), 완충 산화막(220), 제 1 광차단막(230), 제 2 광차단막(240), 및 채널 스탑 영역(250)을 구비한다. 상기 트렌치(200)는 상기 반도체 기판(100) 상의 소정의 영역에 소정의 깊이로 형성되고, 이웃하는 픽셀 간의 전기적인 분리영역을 제공한다. 또한, 상기 완충 산화막(220), 제 1 광차단막(230) 및 제 2 광차단막(240)이 매립될 수 있는 공간을 제공한다. 특히 도 2에 도시된 바와 같이 상기 트렌치(210)는 제 1 깊이(X)로 도핑된 N형의 상기 제 1 불순물 영역(102)보다 충분히 깊은 제 2 깊이(X')의 트렌치 구조(Deep Trench Isolation; 이하 'DTI'라 칭함)로 형성된다.
상기 완충 산화막(220)은 상기 트렌치(210)의 내벽에 형성되며, 제 1 광차단막(230)과 제 2 광차단막(240)을 매립하는 과정에서 발생되는 스트레스(stress)를 완화하며, 소정의 트렌치 식각공정에 따른 트렌치(210) 측벽의 실리콘 격자 결함을 제거한다.
상기 제 1 광차단막(230)은 상기 완충 산화막(220)이 형성된 상기 트렌치(210) 내측벽에 형성되며, 상기 반도체 기판(100)의 외부로부터 입사되는 사광(oblique light)을 반사한다. 상기 제 1 광차단막(230)은 에어갭, 유전체, 티타늅 계열의 단일막 또는 이들 막들을 조합한 복합막 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게는 일반적으로 빛의 반사율이 높은 보론(boron)이 도핑된 폴리 실리콘막(poly silicon)으로 형성된다.
상기 제 2 광차단막(240)은 상기 제 1 광차단막(230)이 형성된 상기 트렌치(210) 내벽에 형성되며, 상기 제 1 광차단막(230)을 투과한 일부 사광을 충분히 차단한다. 상기 제 2 광차단막(240)은 에어갭, 유전체 및 금속 등으로 구성된 단일막 및 이들의 조합으로 형성된 복합막 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 광차단막(240) 빛의 투과율이 낮은 Ti, TiN, TiSi2 중의 어느하나의 단일막으로 형성될 수 있으며, 또한, 상기 Ti 및 TiN의 복합막으로 형성될 수도 있다.
상기 채널 스탑 영역(250)은 상기 트렌치(210)의 외측벽에 형성되어 픽셀과 이웃하는 픽셀 사이를 전기적으로 분리시킨다. 상기 채널 스탑 영역(250)은 고농도의 제 3 불순물 영역(p++)으로 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 소자 분리 구조체의 제조 방법을 상세히 설명한다.
도 3a 내지 도 3k은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소자 분리 구조체의 제조 방법을 공정 순서에 따라 개략적으로 도시한 단면도들이다.
도 3a를 참조하면, P형 에피택셜층(epitaxial layer)을 성장시킨 반도체 기판(100)의 전면에는 패드 산화막(112)과 패드 질화막(114)을 순차적으로 증착한다. 도 3b를 참조하면, 포토 레지스트 패턴의 마스크(PR)가 형성되고, 이를 식각 마스크(PR)로하여 패드 질화막(114)을 식각하여 패드 산화막(112)을 노출시킨다. 이후, 상기 소자분리 마스크(PR)가 제거된다. 여기서, 포토 레지스트의 마스크(PR)를 제거하는 공정은 건식공정이 통상적으로 사용된다.
도 3c를 참조하면, 상기 식각된 패드 질화막(114)을 식각 마스크(etching mask)로하여 노출된 상기 패드 산화막(112)과 반도체 기판(100)을 순차적으로 식각하여 트렌치(trench: 210)를 형성한다. 바람직하게는, 상기 트렌치(210)는 이방성 건식 식각(anisotropic dry etching)공정에 의해 형성된다. 본 명세서에 첨부한 전체 도면에서는 트렌치(210)의 측벽을 수직적으로 도시하였으나, 그 형태는 다양한 슬로우프를 가질 수 있다. 한편, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 트렌치(210)는 상기 트렌치에 접하거나 또는 근접하는 제 1불순물 영역(102)이 도핑되는 깊이(X)보다 충분히 깊게 형성한다. 바람직하게는 상기 트렌치(210)의 깊이(도 2에 도시된 'X')는 2㎛ 내지 3㎛ 깊이의 DTI구조로 형성한다.
도 3d를 참조하면, 트렌치(210) 내부를 포함한 반도체 기판(100)의 전면에 완충 산화막(220)을 증착한다. 그리고, 도 3e를 참조하면, 반도체 기판(100) 상의 전면과 트렌치 영역의 바닥에 형성된 상기 완충 산화막을 제거한다.
여기서, 상기 완충 산화막(220)은 열산화막 내지 흐름성 산화막(flowable oxide)으로 형성될 수 있다. 상기 열산화막은 열공정을 통해 트렌치(210) 측벽(side wall)을 산화시키어 형성될 수 있다. 상기 흐름성 산화막은 통상 400℃ 내지 450℃에서 BSG막(Boron Silicate Glass)을 화학기상증착법(CVD: Cheimical Vapor Deposition)으로 증착한 후에 상기 BSG막을 통상 800℃ 내지 900℃에서 플로우시킴으로써 형성할 수 있다. 이어서, 플라즈마 건식 식각에 의해 상기 반도체 기판(100)의 전면과 트렌치(210)의 바닥에 형성된 상기 완충 산화막(220)을 제거한다.
도 3f를 참조하면, 제 1 광차단막(230)을 트렌치(210) 내부를 포함하는 반도체 기판(100) 상의 전면에 증착한다. 그리고, 도 3g를 참조하면, 제 1 광차단막(230)이 증착된 상기 트렌치(210) 내부를 제 2 광차단막(240)으로 증착한다. 그리고, 도 3h을 참조하면, 트렌치의 외측벽에 채널 스탑 영역(250)을 형성한 후, 패드 질화막(114)이 노출될 때까지 평탄화 공정을 실시한다.
여기서, 상기 제 1 광차단막(230) 및 제 2 광차단막(240)은 CVD법에 의해 순 차적으로 증착한다. 바람직하게는, 상기 제 1 광차단막(230)은 에어갭, 폴리 실리콘, 유전체, 금속계열의 단일막 또는 이들의 막을 조합한 복합막 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게는 일반적으로 빛의 반사율이 높은 보론(boron)이 도핑된 폴리 실리콘막(poly silicon)으로 형성한다.
상기 제 2 광차단막(240)은 에어갭, 폴리실리콘, 유전체, 금속 계열의 단일막 또는 이들의 막들을 조합한 복합막 중에서 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. 바람직하게는, 빛의 투과율이 낮은 Ti, TiN, TiSi2 등의 티타늄 계열의 물질로 형성한다.
이어서, 트렌치(210)의 외측벽에 채널 스탑 영역(250)을 형성한다. 여기서, 상기 채널 스탑 영역(250)은 이온주입법, 열확산법 및 이온 도핑법 등을 이용하여 형성될 수 있다. 예컨대, 열확산법에 의하면, 완충 산화막(220)에 도핑된 보론과 같은 도펀트(dopant)들의 측면 확산(lateral diffusion)에 의해 형성된다. 바람직하게는 BSG(Boron Silicate Glass)를 이용한 열처리 공정, GPD(Gas Phase Doping)공정 및 PLAD(Plasma Doping)공정 중에서 어느 하나의 공정으로 수행될 수 있으며, 상기 채널 스탑 영역의 두께는 1000Å 이하로 형성하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 채널 스탑 영역(250)을 트렌치(210) 내부에 제 1 광차단막(240)과 제 2 광차단막(240)을 완전히 매립한 이후에 형성하였으나, 트렌치의 형성과 동시에 상기 채널 스탑 영역(250)을 형성할 수도 있다. 예컨대, 이온 주입법에 따르며, 도 3c에 도시된 패드 질화막(114)을 이온주입 마스크로 하여 고농도의 제 3 불순물(P++)을 이온주입 함으로써, 트렌치(210) 측벽을 뚫고 반 도체 기판의 내부로 채널 스탑 영역(250)을 형성할 수도 있다.
이어서, 어닐링(annealing) 공정을 실시하여, 상기 채널 스탑 영역(250)을 형성하는 과정에서 발생되는 실리콘 격자의 물리적 손상을 회복시킨다. 바람직하게는 급속 열처리 공정(RTA; rapid thermal annealing)에 의해 실시한다. 상기 어닐링 공정은 퍼니스(furnace)공정에 따라 실시할 수도 있다.
이어서, 패드 질화막(114)이 노출될 때까지 상기 제 2 광차단막(240) 및 제 1 광차단막(230)을 평탄화(planarizationn)공정에 의해 순차적으로 제거한다. 여기서 상기 평탄화 공정은 에치 백(etch back) 공정 내지 CMP(Chemical Mechanical Polishing)공정을 이용한다.
도 3i를 참조하면, 상기 평탄화 공정에 의해 노출되는 패드 질화막(114)을 제거한다. 도 3j를 참조하면, 반도체 기판(100) 전면에 소정의 절연막을 증착한다. 그리고, 도 3k를 참조하면, 평탄화 공정을 다시 실시하여 소자 분리 구조체(200)를 형성한다.
여기서, 상기 패드 질화막(114)은 플라즈마 에칭 방법을 이용해 제거한다. 바람직하게는, 이온 에칭 공정(RIE: Reactive Ion Etching)에 의해 제거한다. 이어서, 반도체 기판 전면에 소정의 절연막(116)을 증착한다. 여기서, 상기 절연막(116)은 통상의 산화막으로서, 상술한 패드 산화막(112) 내지 완충 산화막(220)과 동일한 물질로 구성할 수도 있다. 이어서, 에치백 공정 내지 CMP 공정에 따른 평탄화 공정을 실시하여 소자 분리 구조체(200)를 형성한다.
결론적으로, 본 발명의 소자 분리 구조체(200) 및 그 제조방법에 의하면, 본 발명의 소자 분리 구조체는 깊은 트렌치(DTI)를 형성함으로써, 강한 입사광에 의해 제 1 불순물 영역(102)의 하부에서 생성되는 광전자가 이웃하는 픽셀영역으로 용이하게 이동하는 것을 막을 수 있다. 또한 트렌치(210) 외측벽에 채널 스탑 영역(250)을 형성함으로써, 이웃하는 픽셀 영역과 전기적 분리가 확실히 이루지도록 하였다. 따라서, 전기적 크로스토크(electrical cross-talk)에 따른 이미지 센서의 동작 특성의 저하를 효과적으로 막을 수 있다.
그리고, 트렌치의 내부에 제 1 광차단막(230)과 제 2 광차단막(240)을 형성함으로써, 외부로부터 입사되는 강한 사광(oblique light)이 이웃하는 픽셀 영역으로 조사되는 것을 막을 수 있다. 즉, 상기 사광은 상기 제 1 광차단막(230)에 의해 반사되어 1차적으로 차단된다. 그리고 비투과성 물질로 구성된 제 2 광차단막(240)에 의해 상기 제 1 광차단막(230)을 투과한 일부 사광을 완전히 차단한다. 이웃하는 픽셀 영역으로 상기 사광이 입사되는 광학적 크로스토크(optical cross-talk)에 따른 이미지 센서의 동작 특성의 저하를 효과적으로 막을 수 있다.
상기와 같은 본 발명의 소자 분리 구조체에 의하면, 깊은 트렌치 구조와 트렌치 외벽에 채널 스탑 영역을 형성함으로써, 전기적 크로스토크를 현저히 감소 시킬수 있다. 그리고 트렌치의 내부에 제 1 광차단막과 제 2 광차단막을 형성함으로써, 사광(oblique light)에 따른 광학적 크로스토크를 현저히 감소시킬 수 있다. 따라서, 전기적 및 광학적 크로스 토크에 의해 발생하는 이미지 센서의 동작 특성 의 저하를 효과적으로 막을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
Claims (15)
- 이미지 센서의 소자 분리 구조체에 있어서,반도체 기판 상의 소정영역에 소정의 깊이로 형성되는 트렌치;상기 트렌치의 내벽에 형성되는 완충 산화막;상기 완충 산화막이 형성된 상기 트렌치의 내벽에 형성되는 제1 광차단막으로서, 상기 반도체 기판의 외부로부터 입사하는 입사광을 흡수하기 위한 상기 제1 광차단막;상기 제 1 광차단막이 형성된 상기 트렌치의 내벽에 형성되는 제2 광차단막으로서, 상기 제 1 광차단막을 투과한 입사광을 차단하기 위한 비투과성의 상기 제2 광차단막; 및상기 트렌치의 외측벽에 형성되는 소정의 도전형의 채널 스탑 영역을 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체.
- 제 1항에 있어서, 상기 제 1 광차단막 및 제 2 광차단막은에어갭(air gap), 보론(boron)이 도핑된 폴리 실리콘(poly silicon), 유전체, 티타늄 계열의 금속물질 및 이들의 조합으로 형성된 물질 중에서 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체.
- 제 2항에 있어서, 상기 제 1 광차단막은보론(boron)이 도핑된 폴리 실리콘(poly silicon)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체.
- 반도체 기판에 소정의 제 1 깊이로 도핑 되는 제 1 도전형의 제 1 불순물 영역과 상기 제 1 불순물 영역의 상부에 형성되는 제 2 도전형의 제 2 불순물 영역으로 구성되는 포토 다이오드를 가지는 픽셀소자들을 전기적으로 분리시키기 위한 이미지 센서의 소자 분리 구조체에 있어서,소정의 제 2 깊이로 형성되는 트렌치;상기 트렌치 내벽에 형성되는 완충 산화막;상기 완충 산화막이 형성된 상기 트렌치의 내벽에 형성되는 광차단막; 및상기 트렌치의 외측벽에 형성되는 제 2 도전형의 제 3 불순물로 구성된 채널 스탑 영역을 포함하며,상기 제 2 깊이는상기 제 1 깊이보다 깊은 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체.
- 제 4항에 있어서,제 1 도전형은 N형이며, 제2 도전형은 P형인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체.
- 제 4항에 있어서, 상기 제 2 깊이는2㎛ 내지 3㎛인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체.
- 제 4항 내지 제 6항 중의 어느 하나의 항에 있어서,상기 광차단막은상기 완충 산화막이 형성된 상기 트렌치의 내벽에 형성되는 제 1 광차단막으로서, 상기 반도체 기판의 외부로부터 입사하는 입사광을 흡수하기 위한 상기 제 1 광차단막; 및상기 제 1 광차단막이 형성된 상기 트렌치의 내벽에 형성되는 제 2 광차단막으로서, 상기 제 1 광차단막을 투과한 입사광을 차단하기 위한 비투과성의 상기 제 2 광차단막을 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체.
- 이미지 센서의 소자 분리 구조체 제조방법에 있어서,반도체 기판 상의 소정의 영역에 소정의 깊이로 트렌치를 형성하는 (A) 단계;상기 트렌치 내벽에 완충 산화막을 형성하는 (B) 단계;상기 완충 산화막이 형성된 상기 트렌치 내벽에 제 1 광차단막을 형성하는 (C) 단계로서, 상기 제 1 광차단막은 상기 반도체 기판의 외부로부터 입사하는 입사광을 흡수하기 위한 물질인 상기 (C) 단계;상기 제 1 광차단막이 형성된 상기 트렌치 내벽에 제2 광차단막을 형성하는 (D) 단계로서, 상기 제 2 광차단막은 상기 제 1 광차단막을 투과하는 입사광을 차단하는 위한 비투과성인 상기 (D) 단계; 및상기 트렌치의 외측벽에 채널 스탑 영역을 형성하는 (E)단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 제 1 광차단막 및 제 2 광차단막은에어갭(air gap), 보론(boron)이 도핑된 폴리 실리콘(poly silicon), 유전체, 티타늄 계열의 금속물질 및 이들의 조합으로 형성된 물질 중에서 적어도 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 제조방법.
- 제 9항에 있어서, 상기 제 1 광차단막은보론(boron)이 도핑된 폴리 실리콘(poly silicon)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 제조방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 (E) 단계는BSG를 이용한 열확산 공정, GPD공정 및 PLAD공정 중에서 어느 하나의 공정을 수행하며,상기 채널 스탑 영역의 두께는 1000Å 이하인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 제조방법.
- 반도체 기판에 소정의 제 1 깊이로 도핑되는 제 1 도전형의 제 1 불순물 영역과 상기 제1 불순물 영역의 상부에 형성되는 제 2 도전형의 제 2 불순물 영역으로 구성되는 포토 다이오드를 가지는 픽셀소자들을 전기적으로 분리시키기 위한 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 제조방법에 있어서,반도체 기판 상의 소정의 영역에 소정의 제 2 깊이로 트렌치를 형성하는 (A) 단계;상기 트렌치 내벽에 완충 산화막을 형성하는 (B) 단계;상기 완충 산화막이 형성된 상기 트렌치의 내벽에 광차단막을 형성하는 (C) 단계; 및상기 트렌치의 외측벽에 제 2 도전형의 채널 스탑 영역을 형성하는 (D) 단계를 구비하며,상기 제 2 깊이는상기 제 1 깊이보다 깊은 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체 제조방법.
- 제 12항에 있어서,제 1 도전형은 N형이며, 제 2 도전형은 P형인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 제조방법.
- 제 12항에 있어서, 상기 제 2 깊이는2㎛ 내지 3㎛인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 제조방법.
- 제 12항 내지 제14 항 중의 어느 하나의 항에 있어서, 상기 (C) 단계는상기 완충 산화막이 형성된 상기 트렌치 내벽에 제 1 광차단막을 형성하는 (C1) 단계로서, 상기 제 1 광차단막은 상기 반도체 기판의 외부로부터 입사하는 입사광을 흡수하기 위한 물질인 상기 (C1)단계; 및상기 제 1 광차단막이 형성된 상기 트렌치 내벽에 제 2 광차단막을 형성하는 (C2) 단계로서, 상기 제 2 광차단막은 상기 제 1 광차단막을 투과하는 입사광을 차단하는 위한 비투과성인 상기 (C2) 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 소자 분리 구조체의 제조방법.
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