KR100718880B1 - 이미지 센서 픽셀 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
씨모스(CMOS) 이미지 센서의 픽셀을 구성하는 포토 다이오드의 새로운 구조와 그 제조방법이 제공된다. 포토 다이오드는 하나의 포토 마스크를 이용하여 제조할 수 있으므로 포토 마스크의 숫자가 줄어들고 제조공정이 보다 간단해 진다. 또한 포토 다이오드를 구성하는 두 개의 전도층은 모두 자기정렬(self-align)의 방법으로 이루어지므로 포토 다이오드와 전송 트랜지스터를 연결하는 부위를 만들기 위한 제조공정이 필요없게 된다. 이에 따라 전송 트랜지스터의 게이트 하부에 생기는 채널링 현상도 없어지게 되므로 보다 나은 특성을 가지는 픽셀을 제조할 수 있다.
Description
도 1은 4-TR 구조의 씨모스 이미지센서의 회로도를 도시한 것이다.
도 2는 종래의 핀(pinned) 포토 다이오드를 갖는 이미지 센서 픽셀의 평면 구조도이다.
도 3a는 도 2의 이미지 센서를 제조하기 위한 첫 번째 순서도이다.
도 3b는 도 2의 이미지 센서를 제조하기 위한 두 번째 순서도이다.
도 3c는 도 2의 이미지 센서를 제조하기 위한 세 번째 순서도이다.
도 3d는 도 2의 이미지 센서를 제조하기 위한 네 번째 순서도이다.
도 4는 종래 기술의 문제점을 설명하기 위한 픽셀의 단면도이다.
도 5a는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 첫 번째 순서도이다.
도 5b는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 두 번째 순서도이다.
도 5c는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 세 번째 순서도이다.
도 5d는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 네 번째 순서도이다.
도 5e는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 다섯 번째 순서도이다.
도 5f는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 여섯 번째 순서도이다.
도 5g는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 일곱 번째 순서도이다.
도 5h는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 여덟 번째 순서도이다.
도 5i는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 아홉 번째 순서도이다.
도 5j는 본 발명의 이미지 센서를 제조하기 위한 열 번째 순서도이다.
본 발명은 씨모스(CMOS: Complementary Metal Oxide Semiconductor) 이미지 센서(CMOS image sensor)에 관한 것으로서, 특히 픽셀을 구성하는 전송 트랜지스터의 자동정렬된 매몰 채널구조와 그 제조방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 외부의 에너지(예를 들면, 광자)에 반응하는 반도체 장치의 성질을 이용하여, 이미지를 포획하는(capture) 장치이다. 자연계에 존재하는 각 피사체에서 발생되는 빛은 파장 등에서 고유의 에너지 값을 가진다. 이미지 센서의 픽셀은 각 피사체에서 발생하는 빛을 감지하여, 전기적인 값으로 변환한다. 이와 같은 이미지 센서의 픽셀 중의 하나가 4-트랜지스터 씨모스 액티브 픽셀이다.
도 1은 네 개의 트랜지스터(110~140)와 하나의 포토 다이오드(190)로 구성된 이미지 센서의 회로도를 나타낸 것이다. 이미지 센서 회로의 대략적인 동작다음과 같다. 처음 리셋(RESET) 구간에서는 RX 신호와 TX 신호에 의해 포토 다이오드(190)가 리셋된 후, 포토 다이오드에 집광된 빛은 전기신호로 바뀌어 전송 트랜지스터(110), 드라이버 트랜지스터(130) 및 선택 트랜지스터(140)를 거쳐 출력 노드인 Vout에 전달된다.
이와 같은 씨모스 이미지 센서를 제조하기 위한 종래의 방법을 도 2에 나타낸 평면도를 참조하여 설명한다.
전송 트랜지스터(210)와 리셋 트랜지스터(220) 사이의 노드는 컨택 영역을 통한 금속층(225)에 의해 드라이버 트랜지스터(230)의 게이트에 연결된다.
제조 순서상 P-well 층(250)은 장차 포토 다이오드가 형성될 영역에는 P-well이 생기지 않도록 하기 위한 층이다.
PDN층(260)은 포토 다이오드(190, 도1)의 음극(cathode)으로 N형-불순물을 이온 주입하여 형성하고, PDP층(280)은 포토 다이오드(190)의 양극(anode)로 P형-불순물을 이온 주입하여 형성한다. PDN층(260)과 PDP층(280)이 서로 겹치는 영역이 PN접합 영역이 되어 포토 다이오드의 유효 면적이 된다.
이하, 도 3a 내지 도 3d를 참조로 하여 위에서 설명한 종래의 핀(pinned) 포토 다이오드를 갖는 이미지 센서를 제조하는 공정을 설명한다.
도 3a 내지 도 3d는 제조 과정을 설명하기 위하여 픽셀(100) 가운데 포토 다이오드(290)와 전송 트랜지스터(210)부분만 나타낸 공정 단면도이다.
도 3a는 일반적인 씨모스 트랜지스터의 제조과정과 유사하다. 다결정 실리콘(poly silicon)으로 전송 트랜지스터의 게이트 부분(210)을 형성한 후, 이온 주입 방법으로 전송 트랜지스터의 소오스(source)영역(315)을 형성한다. 이때 일반적인 씨모스 트랜지스터의 제조 방법과 다른 점은 소오스 영역(315)를 형성하기 위한 이온 주입를 N형으로 하되, N 이온주입층 마스크(285, 도 2)를 이용하여 소오스 영역만을 만든다는 점이다. 여기서 포토 레지스트(313)는 N 이온주입층 마스크(285, 도 2)를 이용한 포토 마스킹(photo masking) 작업으로 인해 생긴 것이다.
다음 공정은 포토 다이오드(190)의 음극(cathode, 160)을 만들기 위한 것으로 도 3b의 그림을 참조로 하여 설명한다. 포토 다이오드의 N형 마스크 층(260)을 이용한 포토 마스킹(310) 작업으로 N형 이온을 주입하여 포토 다이오드의 N극 (330)을 형성한다.
이번에는 도 3c에서 보듯이 전송 트랜지스터와 포토 다이오드를 연결하는 영역을 만들기 위해 같은 N형 마스크 층(260)을 이용하여 N형 이온 주입을 다시 한번 실행한다. 이때 주입되는 이온은 포토 다이오드의 N극 영역(330)보다 깊이는 얇도록 하되, 전송트랜지스터의 게이트(210)을 충분히 투과하여 실리콘 기판 내에 N형으로 연결 영역(340)이 만들어 지게 하여야 한다. 이 N형 연결 영역(340)으로 인해 전송 트랜지스터가 온(ON)되면 포토 다이오드의 N극 영역(330)과 전송트랜지스터는 서로 연결된다.
다음으론 소오스/드레인 이온 주입 마스크 층(미도시)를 이용하여 소오스 영역(351)을 만드는데 이는 일반적인 씨모스(CMOS) 공정과 유사하다. 이때 포토 다이오드의 전송 트랜지스터의 게이트 측벽(side wall)에 스페이서(353)를 미리 만듦으로 하여 전송 트랜지스터의 소오스 영역을 LDD(Lightly Doped Drain) 구조로 형성하기도 한다. 이러한 스페이서 공정은 씨모스 제조공정에서 일반적으로 잘 알려진 것이어서 상세한 설명은 생략한다.
다음으론 포토 다이오드의 P극 영역 (PDP)을 만들기 위해 포토 마스킹 과정을 거쳐 포토 레지스터(355)를 남겨놓은 다음 P형 이온을 주입하여 포토 다이오드의 P극(350)을 만든다. 스페이서(353)로 인해 P극 영역(350)은 N극 영역(330)에 의해 완전히 둘러싸이게 된다.
그러나 이러한 종래의 핀(pinned) 포토 다이오드를 만드는 공정에 있어서 다음과 같은 문제점이 발생한다. 종래 기술의 문제점은 포토 다이오드의 N극을 형성하는 공정 단면도 보다 상세하게 나타낸 도 4를 참조하여 설명한다.
N형 연결영역(340)을 만들기 위해 이온 주입을 실시하는데 이때 반도체 표면의 전송 트랜지스터의 게이트(210)을 투과하여 높은 에너지를 갖는 이온을 주입한다. 이때 포토 레지스트(310)은 이온 주입의 가로막는 역할을 하는 역할을 하여 게이트(210)의 일정 부분에는 이온이 주입되지 않도록 하고 이온 주입이 되지 않은 부분이 실질적으로 유효한 트랜지스터의 채널 길이 (channel length), Leff가 된다. 그러나 반도체 제조공정 가운데 포토 레지스터(310)를 형성하는 포토리쏘그래피(photo-lithography) 공정에 있어 어느 정도의 오정렬(mis-align)이 있게 된다.
예를 들어 도 4에서 포토 레지스트(310)의 정상적인 위치가 a1 이라면 왼쪽으로 오정렬이 있을 경우 포토 레지스터(310)가 a2의 위치에 있게 되고, 오른쪽으로 오정렬이 있을 경우 a3의 위치에 있게 된다. 이러한 오정렬에 따라 전송 트랜지스터의 유효적인 채널 길이 Leff는 원하는 값으로부터 변동이 발생하게 된다.
전송 트랜지스터의 역할은 포토 다이오드로부터의 전기신호를 충실하게 전달 하는데 있어야 하나 이러한 유효 채널 길이의 변동으로 인해 신호 전달특성 역시 변동이 있게 되는 문제점이 있다.
유효 채널 길이의 변동이 유발하는 이차적인 문제점은 전송 트랜지스터의 전류 변동을 원하지 않게 변동시킴으로써 노이즈의 원인이 되기도 한다.
또한 전송 트랜지스터의 게이트(210) 아래의 일부 영역에만 이온이 집중된 N형 연결 영역(340)이 존재하게 되므로 전하의 전달이 원활하게 이루어지지 못하는 이미지 지연 (image lag) 현상이 생길 뿐 아니라 다크 신호원(dark signal source)이 되기도 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 종래의 방법으로는 전송 트랜지스터 게이트의 채널 길이를 일정 길이 이상 유지할 수 있도록 채널 길이를 필요 이상으로 크게 하였다.
그러므로, 이미지 센서의 픽셀 가운데 전송트랜지스터의 유효 채널 길이를 항상 일정하게 할 수 있게 하는 제조공정이 요구되고 이와 동시에 포토 다이오드와 전송 트랜지스터를 연결할 수 있는 방법도 요구된다.
본 발명의 목적은 이미지 센서의 픽셀을 형성하는 전송 트랜지스터의 게이트의 유효 채널 길이를 일정하게 하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 이미지 지연이 발생하지 않도록 하는 픽셀의 전송 트랜지스터 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 이미지 센서의 제조공정을 보다 간단히 하여 경제성 있는 이미지 센서를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서의 픽셀은 반도체 기판;
반도체 기판 내부의 일부 영역에 형성된 트렌치 영역; 트렌치 영역을 통해 형성된 포토 다이오드를 포함하고, 상기 포토 다이오드는 적어도 두 단계 이상의 이온 주입으로 이루어지며, 상기 이온주입은 트랜지스터의 게이트가 형성되기 전에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서의 픽셀은 반도체 기판; 반도체 기판 내부의 일부 영역에 형성된 트렌치 영역; 트렌치 영역의 측벽부 영역의 적어도 일부를 포함하는 하나의 극이 형성된 포토 다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서의 픽셀은 반도체 기판; 반도체 기판 내부의 일부 영역에 형성된 트렌치; 트렌치의 하부 영역과, 트렌치의 측벽부 영역을 적어도 일부를 포함하여 형성된 하나의 극을 가지는 포토 다이오드를 포함하고, 상기 하나의 극은 두 단계 이상의 이온 주입을 통해 형성되고 상기 이온 주입은 트랜지스터의 게이트가 형성되기 전에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서의 픽셀은 반도체 기판; 반도체 기판의 일부 영역에 형성된 트렌치 영역; 트렌치 영역을 통해 형성된 하나의 극과 상기 트렌치 영역을 통해 형성된 다른 하나의 극을 가지는 포토 다이오드를 포함하고, 상기 하나의 극은 두 단계 이상의 이온 주입을 통해 형성되고 상기 이온 주입은 트랜지스터의 게이트가 형성되기 전에 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서 픽셀의 제조방법은
(a) 반도체 기판에 트렌치 영역을 형성하는 단계; (b) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 극을 형성하기 위해 이온을 주입하는 단계; 및 (c) 상기 (b)단계 이후에 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서 픽셀의 제조방법은 (a) 반도체 기판에 트렌치 영역을 형성하는 단계; (b) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 극을 형성하기 위해 이온을 주입하는 제 1 이온 주입단계; (c) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 다른 쪽 극을 형성하기 위해 이온을 주입하는 제2 이온 주입단계; 및 (d) 상기 (c)단계 이후에 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서 픽셀의 제조방법은 (a) 반도체 기판에 트렌치 영역을 형성하는 단계;(b) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 전도층을 형성하기 위해 기울임 이온 주입 (tilted ion implantation)하는 제 1 이온 주입단계; (c) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 다른 쪽 전도층을 형성하기 위해 이온을 주입하는 제2 이온 주입단계; 및 (d) 상기 (c)단계 이후에 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서 픽셀의 제조방법은 (a) 반도체 기판에 트렌치 영역을 형성하는 단계; (b) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 전도층을 형성하기 위해 기울임 이온 주입 (tilted ion implantation)하는 제 1 이온 주입단계;(c) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 다른 쪽 전도층을 형성하기 위해 이온을 주입하는 제2 이온 주입단계; 및 (d) 상기 (c)단계 이후에 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 이미지 센서 픽셀의 제조방법은 (a) 반도체 기판에 트렌치 영역을 형성하는 단계; (b) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 전도층을 형성하기 위해 기울임 이온 주입 (tilted ion implantation)하는 제 1 이온 주입단계; (c) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 전도층을 형성하기 위해 이온 주입하는 제 2 이온 주입단계; (d) 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 다른 쪽 전도층을 형성하기 위해 이온을 주입하는 제 3 이온 주입단계; 및 (e) 상기 (d)단계 이후에 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면 도 5a 내지 도5j를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
아래의 설명에서는 반도체 제조의 복잡한 공정순서를 빠짐없이 설명하는 것은 아니나 핵심적인 공정만을 설명함을 유의하여야 한다. 핵심적인 공정만을 설명하여도 해당분야의 통상의 지식을 가진 기술자들에게는 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
먼저 마련된 P-타입 실리콘 기판(500)에 패드옥사이드(501)를 형성하고 질화층(502)을 도포한 후 다음 반도체 기판(500)의 일부에 필드 마스크를 형성한 후 영역에 트렌치 영역(510)을 에칭(etching)해낸다.
반도체 기판(500)은 반도체 이미지 센서의 저누설 특성을 위해 대략 10 ~ 15 ohm-cm 의 특성을 가지는 에피택셜(Epitaxial) 웨이퍼를 이용하는 것이 무방하다. (도5a)
포토 다이오드의 형성을 위한 마스크(517)를 이용하여 에칭으로 형성된 트렌치 영역(510)에 리니어 옥시데이션(linear oxidation)으로 얇은 산화막(519)을 적절하게 형성한다. (도 5b)
포토 다이오드의 N극을 형성하기 위해 이온을 주입하되 두 단계로 나누어서 실시한다. 제1 단계의 이온주입은 기울임(tilt)없이 실시하여 트렌치 영역(510)의 바닥 방향으로 깊은 포토 다이오드 N형 영역(511)을 형성한다. 이때 주입 이온은 포스포러스(phosphorous)를 이용하며 주입 에너지는 300 KeV(킬로 일렉트론 볼트) 이상이 바람직하며 편의상 도 5c에는 수직 화살표로 표시하였다.
제2 단계의 이온 주입은 반도체 기판(500)의 표면의 수직선으로부터 기울여서 실시하되 트렌치 영역(510)과 전송 트랜지스터의 사이의 측벽에 이온이 잘 주입되도록 하기 위해 반드시 한쪽으로만 기울임을 갖도록 하여야 한다. 이때 기울임의 각도는 임의로 조절 가능하나 대략적으로 15도 이상 60도 이하가 적당하다. 주입 이온은 포스포러스(phosphorous)를 이용하며 주입 에너지는 100Kev(킬로 일렉트론 볼트) 정도이며 제2 단계의 이온주입은 편의상 도 5c에는 기울임 화살표로 표시 하였다.
제 2단계의 기울임 이온주입에 의해 트렌치 영역의 바닥과 측벽에도 N형 영역(512)이 적절히 형성되고 이는 깊은 N형 영역(511)과 더불어 이중으로 포토 다이오드의 N극이 된다.
전술하여 설명한 종래의 기술과는 달리 두 단계의 이온 주입은 게이트가 형성되기 이전이므로 이루어짐을 유의하여야 한다. 종래의 방식에서는 포토 다이오드의 N극을 형성하기 위한 이온 주입이 게이트가 만들어진 후에 행해짐으로써 오정렬(mis-align) 문제나 채널링(channeling) 문제가 발생하는데 비해 본 발명에서는 이같은 문제점이 최소화된다.
포토 다이오드의 P극을 형성하기 위해 P형 이온을 주입하되 주입을 실시하는 동안 네 방향으로 모두 기울임 이온 주입을 하여 P극(513)이 N극(511, 512)을 잘 덮도록 한다. 도 5d에는 이 같은 네 방향으로 기울어진 P형 이온주입을 나타내기 위해 기울임 화살표로 표시하였다.
다음으로 트렌치 영역 내부에 산화막(520)을 도포하여 필링(filling)한 후, 화학기계연마법(CMP법, Chemical Mechanical Polishing)을 실시하여 평탄화한 다음 P-well 마스크를 이용하여 포토 마스킹(525) 작업을 한 뒤 반도체 기판(500)에 이온 주입으로 P-well(530)을 형성한다. (도 5e)
기판에 N-well을 형성하기 위해 N-well 마스크를 이용하여 포토 마스킹(535) 작업을 한 뒤 반도체 기판(500)에 N 형 이온을 주입함으로써 N-well(540)을 형성한다. (도 5f)
폴리실리콘 층을 기판위에 덮은 후, 게이트 마스크를 이용한 포토 마스킹 과정을 거쳐 게이트(550) 부분만 남겨둔다. 이때 픽셀 영역에 남겨진 게이트 부분은 전송 트랜지스터의 게이트가 되고 NMOS 영역에 남겨진 게이트는 N-채널 트랜지스터의 게이트가 되고 PMOS 영역에 남겨진 게이트는 P-채널 게이트가 된다. (도 5g)
게이트(550)의 측벽에 스페이서(spacer) 산화막(560)을 형성한 다음 P형 이온 주입으로 P-채널 트랜지스터의 소오스/드레인(565)를 형성하고, N형 이온 주입으로 N-채널 트랜지스터의 소오스/드레인(570)을 형성한다. 이 때 N-채널 트랜지스터의 소오스/드레인은 두 단계로 나눠서 실시하여 LDD(Lightly Doped Drain)(570, 571) 구조로 만들어도 된다. (도 5h)
절연막으로 BPSG (Boro-Phosphorous Silicate Glass)막 (575)를 증착한 후, TEOS (Tetra-Ethyl Ortho-Silicate)막 (577)을 덮은 후, 금속 배선을 위한 마스크를 이용하여 컨택부위(580)을 형성하고 제 1층의 금속 배선(585)를 형성한다. (도 5i)
제 2층의 금속 배선을 할 경우, 제 2 금속 컨택 부위(590)을 만들고 제 2층의 금속(595)을 배선한다. (도 5j)
도 5e 내지 도 5j의 도면을 참조로 하여 설명한 반도체 제조 공정은 일반적으로 많이 사용되는 씨모스(CMOS) 제조 공정과 별반 다르지 않다.
도 5c와 도 5d를 참조로 하여 설명하였듯이 본 발명에 있어서는 픽셀의 포토 다이오드의 제조 공정은 종래의 기술보다는 간단하므로 보다 전기적 특성이 우수하고 제조 비용이 저감되는 픽셀을 제조할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 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.
본 발명에 의하면, 픽셀의 포토 다이오드를 형성할 때 하나의 포토 마스킹(517)층만으로도 포토 다이오드의 N측과 P극을 만들 수 있다.
본 발명의 다른 면에 의하면, 또한 포토 다이오드의 N극 형성시 이온 주입을 두 단계로 나눠서 실시하되 한 단계는 기울임을 갖는 이온 주입을 함으로써 포토 다이오드와 전송 트랜지스터의 연결을 위한 공정이 필요없게 되는 효과가 있다.
본 발명의 또 다른 면에 의하면, 픽셀 트랜지스터의 게이트가 형성되기 이전에 포토 다이오드의 N극과 P극을 형성하므로 포토 다이오드의 N극과 P극이 자동 정렬(self-align) 방식으로 만들 수 있을 뿐 아니라 종래의 문제점으로 지적된 오정렬로 인한 유효 채널 길이가 변동되는 문제점과 게이트 채널링(channeling) 문제가 동시에 해결되어 전기적으로 보다 우수한 픽셀을 제조할 수 있다.
본 발명의 더욱 다른 면에 의하면, 본 발명의 기울임 이온 주입에 의해 포토 다이오드와 전송 트랜지스터의 연결 부위를 만들기 위한 마스크 층과 그 제조 공정이 모두 필요없다는 데에 있다.
본 발명에 의하면, 픽셀의 제조 공정에 사용하는 마스크가 보다 작아져서 이미지 센서 제조시의 마스크 비용 및 공정 비용이 저감되는 효과가 나타난다.
Claims (32)
- 이미지 센서의 픽셀에 있어서,반도체 기판;상기 반도체 기판 내부의 일부 영역에 형성된 트렌치 영역; 및상기 트렌치 영역을 통해 형성된 포토 다이오드를 포함하고,상기 포토 다이오드는 적어도 두 단계 이상의 이온 주입으로 이루어지며, 상기 이온주입은 트랜지스터의 게이트가 형성되기 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,상기 포토 다이오드는 적어도 두 단계 이상의 이온 주입으로 이루어진 하나의 극과 또 다른 이온 주입으로 이루어진 다른 하나의 극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 제 1항에 있어서,상기 트렌치 영역은 식각에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 제 1항에 있어서,상기 포토 다이오드는 적어도 한번 이상의 기울임 이온주입으로 이루어진 하나의 극을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 제 5항에 있어서,상기 포토 다이오드의 적어도 하나의 극은 상기 트렌치 영역의 측벽에 위치한 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 제 6항에 있어서,상기 하나의 극은 N극인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀
- 삭제
- 삭제
- 이미지 센서의 픽셀에 있어서,반도체 기판;상기 반도체 기판 내부의 일부 영역에 형성된 트렌치;상기 트렌치의 하부 영역과, 상기 트렌치의 측벽부 영역을 적어도 일부를 포함하여 형성된 하나의 극을 가지는 포토 다이오드를 포함하고,상기 하나의 극은 두 단계 이상의 이온 주입을 통해 형성되고 상기 이온 주입은 트랜지스터의 게이트가 형성되기 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 삭제
- 제 10항에 있어서,상기 측벽부 영역의 적어도 일부에 존재하는 상기 하나의 극은 기울임 이온 주입을 통해 형성된 것임을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 이미지 센서의 픽셀에 있어서,반도체 기판;상기 반도체 기판의 일부 영역에 형성된 트렌치 영역;상기 트렌치 영역을 통해 형성된 하나의 극과 상기 트렌치 영역을 통해 형성된 다른 하나의 극을 가지는 포토 다이오드를 포함하고,상기 하나의 극은 두 단계 이상의 이온 주입을 통해 형성되고 상기 이온 주입은 트랜지스터의 게이트가 형성되기 전에 이루어지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 제 13항에 있어서,상기 하나의 극은 기울임 이온 주입을 통해 형성된 것임을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 삭제
- 제 13항에 있어서,상기 하나의 극은 상기 트렌치 영역의 측벽부를 포함하여 형성된 것임을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀.
- 이미지 센서의 픽셀 제조 방법에 있어서,(a) 반도체 기판에 트렌치 영역을 형성하는 단계;(b) 상기 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 극을 형성하기 위해 이온을 주입하는 단계; 및(c) 상기 (b)단계 이후에 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 17항에 있어서,상기 이온 주입 단계는 기울임 이온 주입을 포함하는 하나 이상의 이온 주입단계인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 이미지 센서의 픽셀 제조 방법에 있어서,(a) 반도체 기판에 트렌치 영역을 형성하는 단계;(b) 상기 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 극을 형성하기 위해 이온을 주입하는 제 1 이온 주입단계;(c) 상기 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 다른 쪽 극을 형성하기 위해 이온을 주입하는 제2 이온 주입단계; 및(d) 상기 (c)단계 이후에 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 19항에 있어서,상기 포토 다이오드의 상기 한쪽 극은 N극인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 19항에 있어서,상기 제 1 이온주입 단계는 기울임 이온 주입을 포함하는 하나 이상의 이온 주입단계로 이루어 진 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 21항에 있어서,상기 하나 이상의 이온 주입 단계는 동일한 마스크 층을 이용하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 이미지 센서의 픽셀 제조 방법에 있어서,(a) 반도체 기판에 트렌치 영역을 형성하는 단계;(b) 상기 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 전도층을 형성하기 위해 기울임 이온 주입 (tilted ion implantation)하는 제 1 이온 주입단계;(c) 상기 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 다른 쪽 전도층을 형성하기 위해 이온을 주입하는 제2 이온 주입단계; 및(d) 상기 (c)단계 이후에 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 23항에 있어서,상기 전도층은 상기 트렌치 영역의 측벽에 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 이미지 센서의 픽셀 제조 방법에 있어서,(a) 반도체 기판에 트렌치 영역을 형성하는 단계;(b) 상기 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 전도층을 형성하기 위해 기울임 이온 주입 (tilted ion implantation)하는 제 1 이온 주입단계;(c) 상기 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 한쪽 전도층을 형성하기 위해 이온 주입하는 제 2 이온 주입단계;(d) 상기 트렌치 영역을 통해 포토 다이오드의 다른 쪽 전도층을 형성하기 위해 이온을 주입하는 제 3 이온 주입단계; 및(e) 상기 (d)단계 이후에 트랜지스터의 게이트를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 25항에 있어서,상기 제 1 이온주입 단계는 상기 한쪽 전도층을 상기 트렌치 영역의 측벽의 반도체 기판 내부에 형성시키기 위한 것임을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 25항에 있어서,상기 제 2 이온주입 단계는 상기 한쪽 전도층을 상기 트렌치 영역의 하부의 반도체 기판 내부에 형성시키기 위한 것임을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 삭제
- 제 25항에 있어서,상기 제 1 이온주입 단계와, 상기 제 2 이온주입 단계와, 상기 제 3 이온주입 단계는 하나의 포토 마스크 층을 이용하는 것임을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 23항 또는 제 25항 가운데 어느 한 항에 있어서,상기 (b)단계의 상기 기울임 이온주입은 한쪽 방향으로만 기울어져 행해지는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 23항 또는 제 25항 가운데 어느 한 항에 있어서,상기 한쪽 전도층은 N형인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
- 제 23항 또는 제 25항 가운데 어느 한 항에 있어서,상기 한쪽 전도층은 상기 다른쪽 전도층을 포함하는 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 픽셀 제조방법.
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