KR100728644B1 - Method for manufacturing the cmos image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 구조를 나타내는 단면도.1 is a cross-sectional view showing the structure of a CMOS image sensor according to the prior art.
도 2 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 구조를 나타내는 단면도.2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도.3A to 3F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명><Code Description of Main Parts of Drawing>
200: 반도체 기판 201: 소자분리막200: semiconductor substrate 201: device isolation film
202: 게이트 203: N-포토다이오드 영역202: gate 203: N-photodiode region
204: P0 영역 205: 공핍층204: P0 region 205: depletion layer
206: 플로팅 확산영역 207: 스페이서206: floating diffusion region 207: spacer
208: 버퍼 산화막 209: 질화막208: buffer oxide film 209: nitride film
210: 금속막 211: 식각정지막210: metal film 211: etch stop film
212: 제 1 절연막 213: 제 2 절연막212: first insulating film 213: second insulating film
214: 트렌치 215: 금속배선214: trench 215: metal wiring
216: 콘택홀 216: contact hole
본 발명은 CMOS 이미지 센서의 형성방법에 관한 것으로서, 특히, CMOS 이미지 센서의 플로팅 확산영역 노드의 정전용량을 증가시켜, 다이나믹 영역(dynamic range) 특성을 향상시킬 수 있는 CMOS 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of forming a CMOS image sensor, and more particularly, to a method of manufacturing a CMOS image sensor that can increase dynamic capacitance by increasing capacitance of a floating diffusion node of a CMOS image sensor. will be.
CMOS 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 빛을 감지하는 광감지 부분과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로 부분으로 구성되어 있으며, CMOS 기술을 이용하여 화소 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고, 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭(switching) 방식을 채용한다. CMOS image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. The CMOS image sensor is composed of a light sensing part that detects light and a logic circuit part that processes and converts the detected light into an electrical signal. A switching method is used in which MOS transistors are made by the number of pixels, and the outputs are sequentially detected using the MOS transistors.
이러한 CMOS 이미지 센서의 단위 픽셀(pixel)은 1개의 포토다이오드와 4개의 NMOS 트랜지스터로 구성되며, 4개의 NMOS 트랜지스터는 포토다이오드에서 모아진 광전하를 플로팅 노드로 운송하기 위한 트랜스퍼 트랜지스터와, 원하는 값으로 노드의 전위를 세팅하고 전하를 배출하여 플로팅 노드를 리셋시키기 위한 리셋 트랜지스터와, 소스 팔로워 퍼버 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하는 드라이브 트랜지스터, 및 스위칭 역할로 어드레싱(addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트 트랜지스터로 구성된다. The unit pixel of the CMOS image sensor is composed of one photodiode and four NMOS transistors, and four NMOS transistors are transfer transistors for transporting photocharges collected from the photodiodes to the floating node, and nodes at desired values. A reset transistor for setting the potential of and discharging the charge to reset the floating node, a drive transistor acting as a source follower buffer amplifier, and a select transistor addressing to the switching role It consists of.
최근 고성능 CMOS 이미지 센서에 대한 수요가 높아지면서, 픽셀의 특성향상에 대한 연구가 활발히 진행되고 있는데, 특히, 픽셀의 다이나믹 영역(dynamic range)을 향상시키는 방법에 관해 많은 연구가 진행되고 있다. Recently, as the demand for high-performance CMOS image sensors increases, studies on improving the characteristics of pixels have been actively conducted. In particular, many studies have been conducted on how to improve the dynamic range of pixels.
상기 다이나믹 영역이란, 얼마나 넓은 영역의 빛의 세기를 분별할 수 있느냐에 관한 것으로, 다이나믹 영역이 크다는 것은 약한 빛에서부터 강한 빛까지 넓은 영역에 걸친 빛의 세기를 분별할 수 있다는 것을 의미한다. The dynamic range refers to how much light intensity of a wide area can be discerned, and a large dynamic range means that light intensity can be discerned over a wide range from weak light to strong light.
한편, 플로팅 확산영역 노드의 정전용량이 클수록 빛에 의해 생성된 전자(electron) 들을 저장할 공간이 크기 때문에, 상기 다이나믹 영역은 플로팅 확산영역(floating diffusion) 노드의 정전용량(capacitance)와 밀접한 관련이 있다. On the other hand, since the larger the capacitance of the floating diffusion node, the larger the space for storing electrons generated by light, the dynamic region is closely related to the capacitance of the floating diffusion node. .
따라서, 상기 플로팅 확산영역 노드의 정전용량이 커지면, 강한 빛이 입사하더라도, 플로팅 확산영역 노드에 저장된 전하(charge)들이 포화(saturation)되지 않고, 전하들이 저장될 수 있으므로, 다이나믹 영역이 향상되어 CMOS 이미지 센서의 광특성을 향상시킬 수 있다.Therefore, when the capacitance of the floating diffusion region node is increased, even though strong light is incident, the charges stored in the floating diffusion region node are not saturated, and the charges can be stored. The optical characteristics of the image sensor can be improved.
이하, 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 구조 및 형성방법를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a structure and a method of forming a CMOS image sensor according to the prior art will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 구조를 나타내는 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the structure of a CMOS image sensor according to the prior art.
종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서 구조는, 도 1에 도시한 바와 같이, 소자분리막(101)이 구비된 실리콘 기판(100)을 포함한다. 상기 실리콘 기판(100) 상에 는 게이트(102)가 형성되어 있다. 상기 게이트(102) 일측의 기판(100) 내에는 그 상부에 P0 영역(104)이 형성된 N-포토다이오드 영역(103)이 형성되어 있고, 상기 게이트(102) 타측의 기판(100) 내에는 플로팅 확산영역(106)이 형성되어 있다. 이때, 상기 PN 접합에 의하여 공핍층(105)이 형성된다. The CMOS image sensor structure according to the related art includes a
또한, 상기 게이트(102)의 양측 벽에는 스페이서(107)가 형성되어 있고, 상기 게이트(102) 및 스페이서(107)를 포함한 기판(100) 상에는 버퍼산화막(108), 질화막(109), 제 1 절연막(110) 및 제 2 절연막(111)이 형성되어 있다. 그리고, 이들 막의 소정 부위에는 상기 플로팅 확산영역(106) 및 게이트(102) 상면의 일부분을 노출시키는 트렌치(112)가 각각 형성되어 있다. In addition,
또한, 상기 각각의 트렌치(112) 내에는 상기 게이트(102) 및 플로팅 확산영역(106)과 전기적으로 연결되는 금속배선(113)이 형성되어 있다. .In addition,
이와 같은, CMOS 이미지 센서는 다음과 같은 방법으로 형성될 수 있다.As such, the CMOS image sensor can be formed in the following manner.
즉, 상기 소자분리막(101)이 형성된 실리콘 기판(100)상에 게이트 전극막을 증착한 후, 상기 게이트 전극막을 선택적으로 식각하여 게이트(102)를 형성한다. That is, after the gate electrode film is deposited on the
그런 다음, N형 이온주입 공정을 통해 상기 게이트(102) 일측의 기판(100) 내에 N-포토다이오드 영역(103)을 형성한 후에, 상기 N-포토다이오드 영역(103) 상에 선택적으로 P형 이온주입공정을 실시하여, N-포토다이오드 영역(103)의 상부에 P0 영역(104)을 형성한다. 이때, 상기 PN 접합에 의하여 공핍층(105)이 형성된다. Then, after the N-
다음, 불순물 이온주입 공정을 통해 상기 게이트(102) 타측의 기판(100) 내 에 플로팅 확산영역(106)을 형성한다. 계속해서, 상기 게이트(102)를 포함한 실리콘 기판(100) 상에 게이트 스페이서 형성용 질화막을 형성한 후, 이를 전면 식각하여, 상기 게이트(102)의 양측벽에 게이트 스페이서(107)를 형성한다.Next, a
그런 다음, 그로부터 얻어지는 전체 구조상에 버퍼산화막(108), BLC(borderless contact) 질화막(109), 제 1 절연막(110) 및 제 2 절연막(111)을 차례로 증착한 후, 상기 제 2 절연막(111), 제 1 절연막(110), 질화막(109) 및 버퍼산화막(108)을 선택적으로 식각하여, 상기 게이트(102) 및 플로팅 확산영역(106) 상면의 일부분을 노출시키는 트렌치(112)을 형성한다. Then, a
다음으로, 상기 트렌치(112) 상에 금속막을 형성한 후 CMP(chemical mechanical polishing)하여, 상기 게이트(102) 및 플로팅 확산영역(106)과 전기적으로 연결되는 각각의 금속배선(113)을 형성한다.Next, a metal film is formed on the
그러나, 이와 같은 종래기술에 따라 형성되는 플로팅 확산영역(106) 노드의 접합용량(juction capacitance)을 증가시키는 데에는 한계가 있다. 따라서, 강한 빛이 입사하는 경우에는, 상기 플로팅 확산영역(106) 노드의 접합용량이 쉽게 포화될 수 있어서, 화면이 하얗게 되는 문제가 발생하게 되며, 광감도 특성이 저하되는 문제가 있었다.However, there is a limit in increasing the junction capacitance of the node in the
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 플로팅 확산영역 노드에 MIS(metal-insulator-silicon) 캐패시터를 추가함으로써, 플로팅 확산영역 노드의 정전용량을 증가시켜, 강한 빛이 입사하는 경우에도 플로팅 확산영역 노드의 정전용량이 포화되지 않는 CMOS 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to add a metal-insulator-silicon (MIS) capacitor to the floating diffusion node, thereby increasing the capacitance of the floating diffusion node, The present invention provides a method of manufacturing a CMOS image sensor in which the capacitance of the floating diffusion node is not saturated even when light is incident.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 게이트 형성된 실리콘 기판을 제공하는 단계와, 상기 게이트 일측 및 타측의 실리콘 기판 내에 포토다이오드 및 플로팅 확산영역을 각각 형성하는 단계와, 상기 게이트를 포함하는 실리콘 기판 상에 질화막을 증착하는 단계와, 상기 플로팅 확산영역의 일부와 대응하는 질화막 상에 금속막을 형성하는 단계와, 상기 결과물 상에 절연막을 증착하는 단계와, 상기 절연막 및 질화막을 선택적으로 식각하여, 게이트 및 플로팅 확산 영역 상면의 일부분을 노출시키는 각각의 트렌치 및 상기 금속막의 일부를 노출시키는 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 트렌치 및 콘택홀을 매립하는 구리배선을 형성하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지 센서 제조방법을 제공한다. In order to achieve the above object, the present invention is to provide a gated silicon substrate, forming a photodiode and a floating diffusion region in the silicon substrate on one side and the other side of the gate, respectively, and on the silicon substrate comprising the gate Depositing a nitride film on the nitride film, forming a metal film on the nitride film corresponding to a portion of the floating diffusion region, depositing an insulating film on the resultant, selectively etching the insulating film and the nitride film, and forming a gate and Forming a trench for exposing a portion of an upper surface of the floating diffusion region and a contact hole for exposing a portion of the metal film; and forming a copper wiring for filling the trench and the contact hole. to provide.
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또한, 상기 본 발명의 CMOS 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 트렌치 및 콘택홀을 형성하는 단계는, 상기 절연막 상에 상기 게이트 및 플로팅 확산 영역의 일부분과 대응하는 부분을 노출시키는 제 1 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막 패턴을 식각마스크로 상기 절연막 및 질화막을 식각하여 상기 게이트 및 플로팅 확산영역의 일부분을 노출시키는 각각의 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 제 1 감광막 패턴을 제거하는 단계와, 상기 결과물 상에 상기 금속막의 일부분과 대응하는 부분을 노출시키는 제 2 감광막 패턴을 형성하는 단계와, 상기 제 2 감광막 패턴을 식각마스크로 상기 절연막을 식각하여 콘택홀을 형성하는 단계 및 상기 제 2 감광막 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a CMOS image sensor of the present invention, the forming of the trench and the contact hole may include forming a first photoresist pattern on the insulating layer to expose a portion corresponding to a portion of the gate and the floating diffusion region. Forming respective trenches that expose portions of the gate and the floating diffusion region by etching the insulating layer and the nitride layer using the first photoresist pattern as an etch mask, and removing the first photoresist pattern; Forming a contact hole by forming a second photoresist layer pattern exposing a portion corresponding to a portion of the metal layer on the resultant, etching the insulating layer using the second photoresist pattern as an etch mask, and forming the contact hole; It is preferable to include the step of removing the photosensitive film pattern.
또한, 상기 본 발명의 CMOS 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 질화막을 형성하기 전에, 버퍼산화막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, in the method for manufacturing a CMOS image sensor of the present invention, it is preferable to further include forming a buffer oxide film before forming the nitride film.
또한, 상기 본 발명의 CMOS 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 금속막은 TaN 막 및 TiN막을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.In the method of manufacturing a CMOS image sensor of the present invention, the metal film is preferably formed using a TaN film and a TiN film.
또한, 상기 절연막은 BPSG막 및 TEOS막을 순차 적층하여 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the insulating film is preferably formed by sequentially stacking a BPSG film and a TEOS film.
이하 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 병기하였다. In the drawings, the thickness of layers, films, panels, regions, etc., are exaggerated for clarity. Like reference numerals designate like parts throughout the specification.
이제 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 및 그 제조방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다. Now, a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same according to an exemplary embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
CMOSCMOS 이미지 센서의 구조 Image sensor structure
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 구조를 나타내는 단면도이다.2 is a cross-sectional view illustrating a structure of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 소자분리막(201)이 구비된 실리콘 기판(200)을 포함한다. 상기 실리콘 기판(200) 상에는 게이트(202)가 형성되어 있다. As illustrated in FIG. 2, a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention includes a
상기 게이트(202) 일측의 기판(200) 내에는 N-포토다이오드 영역(203)이 형 성되어 있고, 상기 N-포토다이오드 영역(203) 상부에는 P0 영역(204)이 형성되어 있다. 이때, 상기 PN 접합에 의하여 공핍층(205)이 형성된다. An N-
또한, 상기 게이트(202) 타측의 기판(200) 내에는 플로팅 확산영역(206)이 형성되어 있고, 상기 게이트(202)의 양측 벽에 스페이서(207)가 형성되어 있다. In addition, a floating
상기 게이트(202) 및 스페이서(207)를 포함한 기판(200) 상에는 버퍼산화막(208), 질화막(209), 제 1 절연막(212) 및 제 2 절연막(213)이 차례로 형성되어 있고, 이들 막의 소정 부위에는 상기 게이트(202) 및 플로팅 확산영역(206) 상부의 일부를 노출시키는 각각의 트렌치(214)가 형성되어 있다. 이때, 상기 제 1 절연막(212)은 BPSG막으로 이루어져 있고, 상기 제 2 절연막(213)은 TEOS막으로 이루어져 있다. On the
또한, 상기 각각의 트렌치(214) 사이의 질화막(209) 상면의 일부분에는 금속막(210a)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 금속막(210a)은 TaN 막 또는 TiN막으로 이루어져 있다.In addition, a
즉, 본 발명의 실시예에 따르면, 플로팅 확산영역(206) 노드에, 상기 금속막(210a)과 그 하부의 절연체, 및 플로팅 확산 영역(206)이 형성된 실리콘 기판(200)으로 이루어진 MIS 캐패시터가 형성됨을 알 수 있다. 여기서, 상기 절연체는 버퍼 산화막(208) 및 질화막(209)의 이층 구조로 이루어질 수 있다. That is, according to the exemplary embodiment of the present invention, the MIS capacitor including the
또한, 상기 MIS 캐패시터의 금속막(210a)과 대응하는 제 1 및 제 2 절연막(212, 213) 내에는 상기 금속막(210a) 상부를 노출시키는 콘택홀(216)이 형성되어 있다. 한편, 도면에서 미설명한 도면 부호 211은 콘택홀(216)을 형성하기 위한 식 각공정시, 식각정지 역할을 하는 식각정지막으로써, 질화막으로 이루어질 수 있다.In addition, contact holes 216 are formed in the first and second insulating
그리고, 상기 각각의 트렌치(214) 및 콘택홀(216) 내에는 상기 게이트(202) 및 플로팅 확산영역(106)과 전기적으로 연결되는 금속배선(215)이 형성되어 있다.In each of the
CMOSCMOS 이미지 센서의 제조방법 Manufacturing Method of Image Sensor
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정 단면도이다.3A to 3F are cross-sectional views sequentially illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
도 3a에 도시한 바와 같이, 상기 소자분리막(201)이 형성된 실리콘 기판(200)상에 게이트 전극막을 증착한 후, 상기 게이트 전극막을 선택적으로 식각하여 게이트(202)를 형성한다. As shown in FIG. 3A, after the gate electrode film is deposited on the
그런 다음, N형 이온주입 공정을 통해 상기 게이트(202) 일측의 기판(200) 내에 N-포토다이오드 영역(203)을 형성한다. 다음, 상기 N-포토다이오드 영역(203) 상부에 선택적으로 P형 이온주입공정을 실시하여, N-포토다이오드 영역(203)의 상부에 P0 영역(204)을 형성한다. 이때, 상기 PN 접합에 의하여 공핍층(205)이 형성된다. 다음, 불순물 이온주입 공정을 통해 상기 게이트(202) 타측의 기판(200) 내에 플로팅 확산영역(206)을 형성한다. Then, an N-
다음으로, 상기 게이트(202)를 포함한 실리콘 기판(200) 상에 게이트 스페이서 형성용 질화막을 형성한 후, 이를 식각하여, 상기 게이트(202)의 양측벽에 게이트 스페이서(207)를 형성한다.Next, after the nitride film for forming the gate spacer is formed on the
계속해서, 그로부터 얻어지는 전체 구조상에 버퍼산화막(208) 및 질화막 (209)을 차례로 증착한다.Subsequently, the
그런 다음으로, 도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 질화막(209) 상에 금속막(210) 및 식각정지막(211)을 차례로 증착한다. 상기 금속막(210)은 TaN막 또는 TiN막으로 이루어져 있으며, 후속적으로 형성되는 MIS 캐패시터의 금속막 역할을 한다. 그리고, 상기 식각정지막(211)은 질화막으로 형성되어 있으며, 후속적으로 진행되는 콘택홀을 형성하기 위한 식각공정시 식각정지막의 역할을 한다.3B, the
그 다음, 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 플로팅 확산영역(206)의 일부를 제외한 나머지 영역과 대응하는 식각정지막(211) 및 금속막(210)을 선택적으로 식각한다. Next, as shown in FIG. 3C, the
이에 따라, 본 실시예에서는, 상기 식각된 금속막(210a), 절연체 및 플로팅 확산영역(206)이 형성된 실리콘 기판(200)으로 이루어진 MIS 캐패시터가 형성된다. Accordingly, in the present embodiment, an MIS capacitor formed of the
이때, 상기 절연체는 버퍼 산화막(208) 및 질화막(209)의 이층 구조로 형성되어 있다. 즉, 본 발명에 따른 MIS 캐패시터의 절연체는, 버퍼 산화막(208) 및 질화막(209)의 이층 구조로 형성되어 있기 때문에, 상기 버퍼 산화막(208) 및 질화막(209)의 두께를 조절하여 MIS 캐패시터의 정전용량을 필요에 맞게 조절할 수 있다.In this case, the insulator is formed in a two-layer structure of the
또한, 본 발명에서는, 플로팅 확산영역(206) 노드에 MIS 캐패시터가 추가됨에 따라, 플로팅 확산영역(206) 노드의 정전용량이 증가한다. 그러므로, 강한 빛이 입사하는 경우에도, 상기 플로팅 확산영역(206) 노드의 캐패시터가 쉽게 포화되지 않기 때문에, 다이나믹 영역 특성이 향상되어, CMOS 이미지 센서의 광특성이 향상되는 효과가 있다. In addition, in the present invention, as the MIS capacitor is added to the floating
그런 다음, 도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 결과물 상에 제 1 절연막(212) 및 제 2 절연막(213)을 차례로 증착한다. 여기서, 상기 제 1 절연막(212)으로 BPSG를 이용하고, 제 2 절연막(213)으로 TEOS를 이용할 수 있다. Then, as shown in FIG. 3D, the first insulating
그 후에, 도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 결과물 상에 상기 게이트(202) 및 플로팅 확산 영역(206)의 일부분을 노출시키는 트렌치 형성 영역을 정의하는 제 1 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. Thereafter, as shown in FIG. 3E, a first photoresist pattern (not shown) defining a trench formation region exposing a portion of the
상기 감광막 패턴을 식각 마스크로 상기 제 2 절연막(213), 제 1 절연막(212), 질화막(209) 및 버퍼산화막(208)을 선택적으로 식각하여, 상기 게이트(202) 및 플로팅 확산영역(206) 상면의 일부분을 노출시키는 트렌치(214)를 각각 형성한다. 그런 다음, 상기 제 1 감광막 패턴을 제거한다. The
계속해서, 상기 결과물 상에, 상기 각각의 트렌치(214) 사이의 질화막(209) 일부 상부에 형성된 금속막(210a)의 일부와 대응하는 영역을 노출시키는 제 2 감광막 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 제 2 감광막 패턴을 식각마스크로 이용하여, 상기 금속막(210a) 상에 형성된 제 2 절연막(213), 제 1 절연막(212) 및 식각정지막(211)을 식각하여, 상기 금속막(210a)의 일부분을 노출시키는 콘택홀(216)을 형성한다. 그런 다음, 상기 제 2 감광막 패턴을 제거하다.Subsequently, a second photoresist pattern (not shown) is formed on the resultant to expose a region corresponding to a portion of the
여기서, 상기한 바와 같이, 상기 트렌치(214) 및 콘택홀(216)을 각각의 식각마스크를 이용하여 따로 형성하는 대신에, 하나의 식각마스크를 이용하여 동시에 형성할 수도 있다. As described above, instead of separately forming the
다음, 도 3f에 도시한 바와 같이, 상기 트렌치(214) 및 콘택홀(216)을 매립 하도록 결과물 상에 금속막을 형성하고 이를 CMP하여, 상기 트렌치(214) 및 콘택홀(216) 내에 상기 게이트(202) 및 플로팅 확산영역(206)과 전기적으로 연결된는 각각의 금속배선(215)을 형성한다.Next, as shown in FIG. 3F, a metal film is formed on the resultant material to fill the
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 이에 한정되는 것이 아니고 다음의 청구 범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리 범위에 속하는 것이다. Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Accordingly, the scope of the present invention is not limited thereto, but various modifications and improvements of those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims are also within the scope of the present invention.
앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서 및 형성방법에 의하면, 플로팅 확산영역 노드에 MIS 캐패시터를 추가함으로써, 플로팅 확산 노드의 정전용량을 증가시킬 수 있다. As described above, according to the CMOS image sensor and the forming method according to the present invention, the capacitance of the floating diffusion node can be increased by adding an MIS capacitor to the floating diffusion region node.
이에 따라, 강한 빛이 들어오는 경우에도 플로팅 확산영역의 캐패시터가 쉽게 포화되지 않으므로, 다이나믹 영역 특성이 향상되고, CMOS 이미지 센서의 광감도 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. Accordingly, the capacitor of the floating diffusion region does not easily saturate even when strong light is input, so that the dynamic region characteristic is improved and the light sensitivity characteristic of the CMOS image sensor is improved.
또한, 버퍼 산화막 및 질화막의 이층 구조로 형성된 절연체의 두께를 조절함으로써, MIS 캐패시터의 정전용량을 조절할 수 있는 장점이 있다. In addition, by controlling the thickness of the insulator formed of the two-layer structure of the buffer oxide film and the nitride film, there is an advantage that the capacitance of the MIS capacitor can be adjusted.
Claims (9)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020050128178A KR100728644B1 (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Method for manufacturing the cmos image sensor |
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6204524B1 (en) | 1999-07-14 | 2001-03-20 | Micron Technology, Inc. | CMOS imager with storage capacitor |
KR20020067989A (en) * | 2001-02-19 | 2002-08-24 | 소니 가부시끼 가이샤 | Semiconductor device and process for fabrication thereof |
US20040099886A1 (en) * | 2002-11-26 | 2004-05-27 | Howard Rhodes | CMOS imager pixel designs |
KR20040093905A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-09 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Unit pixel for high sensitive cmos image sensor |
-
2005
- 2005-12-22 KR KR1020050128178A patent/KR100728644B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6204524B1 (en) | 1999-07-14 | 2001-03-20 | Micron Technology, Inc. | CMOS imager with storage capacitor |
KR20020067989A (en) * | 2001-02-19 | 2002-08-24 | 소니 가부시끼 가이샤 | Semiconductor device and process for fabrication thereof |
US20040099886A1 (en) * | 2002-11-26 | 2004-05-27 | Howard Rhodes | CMOS imager pixel designs |
KR20040093905A (en) * | 2003-04-30 | 2004-11-09 | 매그나칩 반도체 유한회사 | Unit pixel for high sensitive cmos image sensor |
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