KR100714604B1 - 이미지 센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 암전류 특성의 면역 특성을 충분히 확보하는 동시에 n- 확산층의 농도를 증가시키지 않고 포토다이오드의 정전용량을 확보하면서 포토다이오드에서 플로팅 확산영역으로의 전하 운송 특성을 개선시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 제1 도전형 에피층이 형성된 기판과, 상기 에피층 내에 형성된 제1 도전형 제1 확산층과, 상기 제1 확산층과 전기적으로 연결되도록 형성된 제1 도전형 채널 스탑영역과, 상기 제1 확산층 내에 형성된 제2 도전형 제2 확산층과, 상기 채널 스탑영역과 연결되도록 상기 제2 확산층 상부 표면에 형성된 제1 도전형 제3 확산층을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
이미지 센서, CMOS, CCD, 포토 다이오드
Description
도 1은 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 도시한 회로도.
도 2는 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 도시한 단면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서를 도시한 단면도.
도 4는 종래기술에 따른 이미지 센서와 본 발명에 따른 이미지 센서의 특성을 비교하기 위하여 p0 확산층까지 공정이 완료된 도핑 프로파일(doping profile)을 나타낸 도면.
도 5는 종래기술에 따른 이미지 센서와 본 발명에 따른 이미지 센서의 특성을 비교하기 위하여 트랜스퍼 트랜지스터의 턴-온(turn-on)된 상태에서의 공핍(depletion)영역 및 정전위(electrostatic pontential)의 분포를 나타낸 도면.
도 6은 종래기술에 따른 이미지 센서와 본 발명에 따른 이미지 센서의 특성을 비교하기 위하여 전하운송(charge transfer) 특성에 대한 시뮬레이션(simulation) 결과도.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방 법을 도시한 공정 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 110 : p++ 기판 11, 111 : p-에피층
12, 114 : n채널 스탑영역 13, 115 : 소자 분리막
14, 116 : 게이트 절연막 15, 117 : 폴리 실리콘막
17, 119 : n- 확산층 18, 120 : 스페이서
19, 121 : p0 확산층 20, 122 : n+ 확산층
113 : p- 확산층
본 발명은 반도체 제조 기술에 관한 것으로, 특히 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근들어 디지털 카메라(digital camera)는 인터넷을 이용한 영상통신의 발전과 더불어 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 더욱이, 카메라가 장착된 PDA(Personal Digital Assistant), IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000), CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기 등과 같 은 이동통신단말기의 보급이 증가됨에 따라 소형 카메라 모듈의 수요가 증가하고 있다.
카메라 모듈로는 기본적인 구성요소가 되는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서를 이용한 이미지 센서 모듈이 널리 보급되어 사용되고 있다. 이미지 센서는 칼라 이미지를 구현하기 위하여 외부로부터 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지부 상부에 칼라필터가 정렬되어 있다. 이러한 칼라필터 어레이(Color Filter Array, CFA)는 레드(Red; R), 그린(Green; G) 및 블루(Blue; B) 또는, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 칼라로 이루어진다. 통상적으로, CMOS 이미지 센서의 칼라필터 어레이에는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 3가지 칼라가 많이 사용된다.
이러한 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 전술한 바와 같이 CCD와 CMOS 이미지 센서가 개발되어 널리 상용화되어 있다. CCD는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이다. 반면, CMOS 이미지 센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고, 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자이다.
그러나, CCD는 구동방식이 복잡하고 전력소모가 많으며, 마스크 공정 수가 많이 필요하여 공정이 복잡하고, 시그날 프로세싱(signal processing) 회로를 CCD 칩 내에 구현할 수 없어 원칩(one chip)화가 곤란하다는 여러 단점이 있는 바, 최근에는 이러한 CCD의 단점을 극복하기 위하여 서브 마이크론(sub-micron) CMOS 제조기술을 이용한 CMOS 이미지 센서의 개발에 대한 연구가 열정적으로 이루어지고 있다.
CMOS 이미지 센서는 단위 화소(pixel) 내에 포토 다이오드(photo diode)와 MOS 트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 차례로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, CMOS 제조기술을 이용하므로 전력 소모도 적고, 마스크 수도 대략 2O개 정도로 30~40개의 마스크가 필요한 CCD 공정에 비해 공정이 매우 단순하며, 여러 신호 처리 회로와 원칩화가 가능하여 차세대 이미지 센서로 각광을 받고 있다.
보편적으로, CMOS 이미지 센서는 빛을 감지하는 광감지부와, 광감지부를 통해 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로부로 구성되어 있으며, 광감도를 높이기 위하여 전체 이미지 센서에서 광감지부의 면적이 차지하는 비율(Fill Facter)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있다. 하지만, 근본적으로 로직회로부를 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적 하에서 이러한 노력에는 한계가 있다. 따라서, 광감도를 높이기 위하여 광감지부 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 광감지부로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이러한 집광을 위하여 이미지 센서는 칼라필터 상에 마이크로 렌즈(microlens)를 형성하는 방법을 사용하고 있다.
도 1은 4개의 트랜지스터와 2개의 캐패시터 구조로 이루어지는 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소(pixel)를 도시한 회로도로서, 광감지 수단인 포토다이오드(PD)와, 4개의 NMOS 트랜지스터로 구성되는 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 보이고 있다.
도 1을 참조하면, 4개의 NMOS 트랜지스터 중 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 포토다이오드(PD)에서 생성된 광전하를 플로팅 확산영역(FD)으로 전송하는 신호를 전달하고, 리셋 트랜지스터(Rx)는 플로팅 확산영역(FD)을 공급전압(VDD) 레벨로 리셋시키는 신호를 전달하고, 드라이브 트랜지스터(Dx)는 소스 팔로워(source follower)로서 역할하며, 셀렉트 트랜지스터(Sx)는 화소 데이터 인에이블(pixel data enable) 신호를 인가받아 화소 데이터 신호를 출력으로 전송하는 역할을 한다.
이와 같이 구성된 이미지 센서의 단위 화소에 대한 동작은 다음과 같이 이루어진다.
먼저, 리셋 트랜지스터(Rx), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx) 및 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 턴-온(turn-ON)시켜 단위 화소를 리셋시킨다. 이때, 포토다이오드(PD)는 공핍되기 시작하여 전하축적(carrier charging)이 발생하고, 플로팅 확산영역(FD)은 공급전압(VDD)까지 전하가 축적된다. 그리고, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 턴-오프(turn-OFF)시키고, 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 턴-온시킨 다음, 리셋 트랜지스터(Rx)를 턴-오프시킨다. 이와 같은 동작 상태에서 단위 화소 출력단(SO)으로부터 출력전압(V1)을 독출하여 버퍼에 저장시킨 후 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 턴-온시켜 빛의 세기에 따라 변화된 포토다이오드(PD)의 전하들을 플로팅 확산영역(FD)으로 전달한 다음, 다시 출력단(Out)에서 출력전압(V2)을 독출하여 그 차 값(V1-V2)에 대한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변환시키므로써 단위 화소에 대한 동작 주기가 완료된다.
이러한 CMOS 이미지 센서의 단위 화소의 단면도가 도 2에 도시되었다. 도 2에는 설명의 편의를 위해 포토 다이오드와 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)만을 도시하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, CMOS 이미지 센서는 소자 분리막(13), 게이트 전극(16), 포토 다이오드를 구성하는 n- 확산층(17) 및 p0 확산층(19)을 포함한다. 또한, 소자 분리막(13)의 하부에는 단위 화소 간의 간섭(cross talk)을 방지하기 위해 격리 이온주입공정을 실시하여 n채널 스탑(n-type channel stop) 영역(12)이 형성된다.
이하, 이러한 구조를 갖는 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 설명하기로 한다.
도 2를 참조하면, p++ 실리콘 기판(10) 상에 저농도의 p-에피층(P-epi, 11)을 성장시킨 후 STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 트렌치(미도시)를 형성한다.
이어서, 트렌치의 내부면에 일정 깊이로 n채널 스탑 영역(12)를 형성한 후 트렌치 내부에 고립된 소자 분리막(13)을 형성한다.
이어서, p-에피층(11) 상부에 게이트 산화막(13) 및 폴리 실리콘막(14)을 순차적으로 증착한 후 식각하여 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 게이트 전극(16)을 형성한다.
이어서, n-이온주입 마스크를 이용한 n-이온주입공정을 실시하여 p-에피층(11) 내에 n- 확산층(17)을 형성한 후 게이트 전극(16)의 양측벽에 스페이서(18)를 형성한다.
이어서, pO 이온주입 마스크를 이용한 p0 이온주입공정을 실시하여 소자 분리막(13)과 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(Tx) 사이의 n-확산층(17) 내에 p0 확산층(19)을 형성한다.
이어서, n+ 이온주입 마스크를 이용한 n+ 이온주입공정을 실시하여 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(16)의 일측으로 노출된 p-에피층(11) 내에 플로팅 확산영역인 n+ 확산층(20)을 형성한다.
상기에서 설명한 바와 같은 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서에서 포토 다이오드(PD)는 이미지 센서의 화질 특성에 가장 큰 영향을 미치는 요소 중 하나이다.
단위 화소의 포화수준(saturation level)은 포토다이오드의 정전용량과 플로팅 확산영역의 정전용량의 비에 의해 결정되는데, 포화수준을 향상시키기 위해서는 포토다이오드의 정전용량이 플로팅 확산영역의 정전용량보다 커야 한다. 플로팅 확 산영역의 정전용량은 여러 트랜지스터의 특성에도 영향을 미치므로 그 크기를 변화시키는 것이 용이하지는 않다. 따라서, 포토다이오드의 정전용량을 변화시키는 방안이 필요하다.
포토다이오드의 정전용량을 증가시키기 위해서는 전체적으로 칩의 크기를 증가시켜야 한다. 이 때문에 고집적화되어 가는 단위 화소 구조에서는 어려운 실정이다.
일반적으로, 고집적화된 단위 화소 내에서 포토다이오드의 정전용량을 증가시키는 방법으로는 n- 이온주입공정을 고농도(high dose)로 낮은 이온주입에너지에서 실시하거나, 중간 농도(medium dose)로 중간 이온주입에너지에서 실시하는 방법이 있다.
전자의 경우, 포토다이오드의 정전용량 확보를 위하여 상대적으로 높은 도즈량이 필요하고, 포토다이오드의 표면 근방의 노출이 심하여 심각한 암전류(dark current)를 초래할 수 있다. 이에 반하여, 후자의 경우에는 암전류에 대한 면역(immunity) 특성은 뛰어나나, 포토다이오드의 정전용량을 증가시키기 위하여 추가적으로 높은 도즈를 사용할 경우 전송(transfer) 특성에 치명적인 문제를 초래할 수 있다.
이와 같이, 고집적화된 단위 화소 내에서 포토다이오드의 정전용량을 확보하기 위하여 n- 이온주입공정시 도즈량과 이온주입에너지를 조절하는 경우 전하 운송(charge transfer) 특성을 열화시키는 문제가 발생된다. 이러한 트레이드 오프(trade-off) 특성은 고집적화되는 화소의 포토다이오드의 구조를 설계하는데 많은 어려움을 주고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 암전류 특성의 면역 특성을 충분히 확보하는 동시에 n- 확산층의 농도를 증가시키지 않고 포토다이오드의 정전용량을 확보하면서 포토다이오드에서 플로팅 확산영역으로의 전하 운송 특성을 개선시킬 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은, 기판; 상기 기판 상에 형성된 제1 도전형 에피층; 상기 에피층 내에 상기 에피층보다 높은 농도로 도핑되어 형성된 제1 도전형 제1 확산층; 상기 제1 확산층과 전기적으로 연결되도록 형성된 제1 도전형 채널 스탑영역; 상기 제1 확산층 내에 형성된 제2 도전형 제2 확산층; 상기 채널 스탑영역과 연결되도록 상기 제2 확산층 상부 표면에 형성된 제1 도전형 제3 확산층을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.
삭제
바람직하게, 상기 제1 확산층은 1.0E11~1.0E12atoms/cm2의 도즈량으로 형성 된다.
바람직하게, 상기 제1 확산층은 BF2 또는 B를 이용하여 200~300KeV의 이온주입에너지에서 형성된다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은,
제1 도전형 에피층이 형성된 기판을 제공하는 단계;
상기 에피층 내에 상기 에피층보다 높은 농도로 도핑시켜 제1 도전형 제1 확산층을 형성하는 단계;
상기 제1 확산층과 전기적으로 연결되도록 상기 기판 내의 일정 부위에 제1 도전형 채널 스탑영역을 형성하는 단계;
상기 제1 확산층 내에 제2 도전형 제2 확산층을 형성하는 단계; 및
상기 채널 스탑영역과 전기적으로 연결되도록 상기 제2 확산층 상부 표면에 제1 도전형 제3 확산층을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법을 제공한다.
제1 도전형 에피층이 형성된 기판을 제공하는 단계;
상기 에피층 내에 상기 에피층보다 높은 농도로 도핑시켜 제1 도전형 제1 확산층을 형성하는 단계;
상기 제1 확산층과 전기적으로 연결되도록 상기 기판 내의 일정 부위에 제1 도전형 채널 스탑영역을 형성하는 단계;
상기 제1 확산층 내에 제2 도전형 제2 확산층을 형성하는 단계; 및
상기 채널 스탑영역과 전기적으로 연결되도록 상기 제2 확산층 상부 표면에 제1 도전형 제3 확산층을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법을 제공한다.
삭제
바람직하게, 상기 제1 확산층은 1.0E11~1.0E12atoms/cm2의 도즈량으로 형성한다.
바람직하게, 상기 제1 확산층은 BF2 또는 B를 이용하여 200~300KeV의 이온주입에너지에서 형성한다.
바람직하게, 상기 제1 확산층은 마스크없이 블랭켓으로 이온주입공정을 실시하여 형성한다.
또한, 상기 채널 스탑영역을 형성한 후 상기 기판 상부에 게이트 전극을 형 성하는 단계를 더 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
실시예
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위하여 도시한 단면도이다. 여기서는, 설명의 편의를 위해 CMOS 이미지 센서의 단위 화소 중에서 포토 다이오드(PD)와 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 게이트 전극만을 도시하였다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서는 기판(110)의 p-에피층(111)과 n-확산층(119) 사이에 p- 확산층(113)이 개재된 구조를 갖는다. 이때, p- 확산층(113)은 전기적으로 n 채널 스탑영역(114)과 p0 확산층 (121)과 연결된다.
이와 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서는 p- 확산층(113)을 n 채널 스탑영역(114)과 p0 확산층(121)과 연결시킴으로써 포토다이오드(PD)로부터 플로팅 확산영역(FD)으로의 전계 형성을 극대화하여 전하운송 특성을 개선시킬 수 있다.
도 4는 종래기술과 본 발명을 비교하기 위한 도면으로서, 도 4의 (a)는 도 2에 도시된 종래기술에 따른 이미지 센서의 포토다이오드의 프로파일(profile)을 도시한 도면이고, 도 4의 (b)는 도 3에 도시된 본 발명의 이미지 센서의 포토다이오드의 프로파일을 도시한 도면이다. 도 4의 (b)에 도시된 바와 같이, 본 발명의 경우에는 p- 확산층(113)(Deep P- 영역), n 채널 스탑영역(114) 및 p0 확산층(121) 간의 전기적인 연결을 강화시켜줌으로써 동일 동작 전압(operating voltage) 조건에서 포토다이오드(PD)의 공핍화가 수월하고, 공핍영역의 폭을 상대적으로 감소시킬 수 있다.
도 5는 종래기술과 본 발명에서 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)가 턴-온된 조건에서의 공핍영역 및 정전위(electrostatci potential)의 분포를 확인하기 위하여 도시한 도면으로서, 도 5의 (a)는 종래기술에 대한 도면이고, (b)는 본 발명에 대한 도면이다. 도 5의 시뮬레이션(simulation) 조건은 저조도(low illumination)를 나타내며, 종래기술과 본 발명에서의 저조도 운송 특성의 상대적인 비교가 이루어졌다.
구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 종래기술에 비해 동일 동작 전압 조건에서의 포토다이오드(PD)의 공핍 특성의 개선으로 포토다이오드(PD)로부터 플로팅 확산영역(FD)으로의 전하운송 특성이 상당 수준 개선된다. 또한, 상대적인 공핍영역의 폭의 감소효과를 가져와 포토다이오드(PD)의 포화수준(Qsat.level)의 증가(~1000e-)를 동시에 가져왔다. 이러한 결과는 종래기술에 따른 이미지 센서의 광특성과 관련하여 중요 트레이드 오프 효과인 전하운송 특성을 개선시키는 동시에 포토다이오드(PD)의 정전용량을 확보할 수 있는 효과를 가져온다는 점에서 또한 그 의미가 크다.
한편, 도 5에서 라인(line)은 등전위를 나타내는 것으로, 전하는 저전위(low potential)에서 고전위(high potential)로 이동한다.
도 6은 종래기술과 본 발명에서의 전하운송 특성을 비교하기 위한 시뮬레이션 결과도로서, 전하운송 커브(curve)를 이용하여 전하운송 특성을 상대적으로 비교한 도면이다. 도 6에서 'X'축은 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 턴-온시키는 시간(time)을 나타내고, 'Y'축은 포토다이오드(PD) 영역의 전하 밀도(electron density)를 나타낸다.
도 6의 'A'와 같이 종래기술에 비해 본 발명에서 생성된 전하의 수가 많은 것을 알 수 있으며, 'B'와 같이 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)가 턴-온되었을 때 전하의 운송 속도가 종래기술에 비해 빠른 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에서는 포토다이오드(PD)의 포화수준(Qsat.level)이 ~15% 정도 개선된 것을 알 수 있으며, 트랜스 퍼 트랜지스터(Tx)가 턴-오프되는 순간 전하의 운송 속도 및 그 효율도 크게 개선된 것을 알 수 있다.
한편, p- 확산층(113)으로 인해 깊은 n- 확산층(119)의 도핑영역이 감소될 수도 있으나, 사실상 p- 확산층(113)이 형성되는 영역은 n- 확산층(119) 영역 중 저농도로 확산된 영역으로서 포토다이오드(PD)의 정전용량에는 크게 영향을 미치지 않는다.
이하에서는 도 7a 및 도 7b를 참조하여 도 3에 도시된 구조를 갖는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 구체적으로 설명하기로 한다. 여기서는, 설명의 편의를 위해 포토다이오드(PD)와 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)만을 도시하였다.
먼저, 도 7a에 도시된 바와 같이, p++ 실리콘 기판(110) 상에 저농도의 p-에피층(P-epi, 111)을 성장시킨다.
이어서, 이온주입마스크(mask) 없이 블랭켓(blanket)으로 이온주입공정(112)을 실시하여 p- 에피층(111) 내에 p- 확산층(113)을 형성한다. 이때, 이온주입공정(112)은 BF2 또는 B를 이용하여 1.0E11~1.0E12atoms/cm2의 도즈량으로 200~300KeV의 이온주입에너지에서 실시한다. 이로써, p- 확산층(113)은 p- 에피층(111)보다 높은 농도로 형성된다.
이어서, STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 트렌치(미도시)를 형성한다.
이어서, 트렌치의 내부면에 일정 깊이로 p형 불순물 이온을 이용한 이온주입공정을 실시하여 n채널 스탑 영역(114)를 형성한다.
이어서, 상기 트렌치 내부에 고립된 소자 분리막(115)을 형성한다. 이때, 소자 분리막(115)은 매립특성이 우수한 HDP(High Density Plasma) 산화막으로 형성한다.
한편, 소자 분리막(115)은 STI 공정 대신에 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon) 공정으로도 형성할 수도 있다.
이어서, 도 7b에 도시된 바와 같이, 소자 분리막(115)까지 완료된 기판(110) 상부에 게이트 산화막(116) 및 폴리 실리콘막(117)을 순차적으로 증착한 후 식각한다. 이로써, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 게이트 전극(118)을 형성한다.
이어서, n-이온주입 마스크를 이용한 n-이온주입공정을 실시하여 p- 확산층(113) 내에 n- 확산층(119)을 형성한 후 게이트 전극(118)의 양측벽에 스페이서(120)를 형성한다.
이어서, pO 이온주입 마스크를 이용한 p0 이온주입공정을 실시하여 소자 분리막(115)과 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 게이트 전극(118) 사이의 n- 확산층(119) 내에 p0 확산층(121)을 형성한다. 이때, p0 확산층(121)은 n채널 스탑영역(114)을 통해 p- 확산층(113)과 전기적으로 연결된다.
이어서, n+ 이온주입 마스크를 이용한 n+ 이온주입공정을 실시하여 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(119)의 일측으로 플로팅 확산영역인 n+ 확산층(122)을 형성한다.
본 발명의 기술 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, p- 에피층과 n- 확산층 사이에 n-채널 스탑영역과 p0 확산층과 전기적으로 연결되는 p- 확산층을 개재시켜 포토다이오드로부터 플로팅 확산영역으로의 전계 형성을 극대화시켜 줌으로써 n- 확산층의 농도를 증가시키지 않고 포토다이오드의 정전용량을 확보하여 암전류 특성을 크게 개선시키면서 포토다이오드에서 플로팅 확산영역으로의 전하 운송 특성을 개선시킬 수 있다.
Claims (10)
- 기판;상기 기판 상에 형성된 제1 도전형 에피층;상기 에피층 내에 상기 에피층보다 높은 농도로 도핑되어 형성된 제1 도전형 제1 확산층;상기 제1 확산층과 전기적으로 연결되도록 형성된 제1 도전형 채널 스탑영역;상기 제1 확산층 내에 형성된 제2 도전형 제2 확산층;상기 채널 스탑영역과 연결되도록 상기 제2 확산층 상부 표면에 형성된 제1 도전형 제3 확산층을 포함하는 이미지 센서.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 제1 확산층은 1.0E11~1.0E12atoms/cm2의 도즈량으로 형성된 이미지 센서.
- 제 3 항에 있어서,상기 제1 확산층은 BF2 또는 B를 이용하여 200~300KeV의 이온주입에너지에서 형성된 이미지 센서.
- 제1 도전형 에피층이 형성된 기판을 제공하는 단계;상기 에피층 내에 상기 에피층보다 높은 농도로 도핑시켜 제1 도전형 제1 확산층을 형성하는 단계;상기 제1 확산층과 전기적으로 연결되도록 상기 기판 내의 일정 부위에 제1 도전형 채널 스탑영역을 형성하는 단계;상기 제1 확산층 내에 제2 도전형 제2 확산층을 형성하는 단계; 및상기 채널 스탑영역과 전기적으로 연결되도록 상기 제2 확산층 상부 표면에 제1 도전형 제3 확산층을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
- 삭제
- 제 5 항에 있어서,상기 제1 확산층은 1.0E11~1.0E12atoms/cm2의 도즈량으로 형성하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 제1 확산층은 BF2 또는 B를 이용하여 200~300KeV의 이온주입에너지에서 형성하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 제1 확산층은 마스크없이 블랭켓으로 이온주입공정을 실시하여 형성하는 이미지 센서의 제조방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 채널 스탑영역을 형성한 후 상기 기판 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
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| KR1020050120489A KR100714604B1 (ko) | 2005-12-09 | 2005-12-09 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
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| KR100714604B1 true KR100714604B1 (ko) | 2007-05-07 |
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| KR (1) | KR100714604B1 (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8143142B2 (en) | 2009-03-13 | 2012-03-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Method of fabricating epi-wafer, epi-wafer fabricated by the method, and image sensor fabricated using the epi-wafer |
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| KR20020058439A (ko) * | 2000-12-30 | 2002-07-12 | 박종섭 | 광감도 및 전하전송 특성을 향상시킬 수 있는 이미지 센서 |
| KR20030089740A (ko) * | 2002-05-18 | 2003-11-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | 이미지 센서 제조 방법 |
| KR20050093159A (ko) * | 2004-03-18 | 2005-09-23 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 씨모스 이미지 센서의 얕은 트렌치 절연막 형성방법 |
-
2005
- 2005-12-09 KR KR1020050120489A patent/KR100714604B1/ko not_active IP Right Cessation
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