KR100772891B1 - 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents

이미지 센서 및 그 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100772891B1
KR100772891B1 KR1020050093103A KR20050093103A KR100772891B1 KR 100772891 B1 KR100772891 B1 KR 100772891B1 KR 1020050093103 A KR1020050093103 A KR 1020050093103A KR 20050093103 A KR20050093103 A KR 20050093103A KR 100772891 B1 KR100772891 B1 KR 100772891B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
conductivity type
deep well
active pixel
pixel sensor
substrate
Prior art date
Application number
KR1020050093103A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20070037934A (ko
Inventor
박영훈
송재호
박원제
박진형
배정훈
박정호
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020050093103A priority Critical patent/KR100772891B1/ko
Priority to US11/542,340 priority patent/US7687837B2/en
Publication of KR20070037934A publication Critical patent/KR20070037934A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100772891B1 publication Critical patent/KR100772891B1/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/1463—Pixel isolation structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14603—Special geometry or disposition of pixel-elements, address-lines or gate-electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

이미지 센서(image sensor)가 제공된다. 이미지 센서는 액티브 픽셀 센서 영역이 정의된 기판, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 형성된 다수의 제1 도전형의 포토다이오드들, 및 액티브 픽셀 센서 영역 내에 제1 도전형의 포토다이오드들을 제외한 영역에 형성되고, 양전압과 전기적으로 연결된 제1 도전형의 제1 깊은 웰을 포함한다.
이미지 센서, 깊은 웰, 드레인, 크로스토크

Description

이미지 센서 및 그 제조 방법{Image sensor and fabricating method thereof}
도 1은 크로스토크를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이와 가드링을 개략적으로 도시한 레이아웃도이다.
도 4는 도 3의 IV-IV′를 따라 절단한 단면도이다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 회로도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 일부 레이아웃도이고, 도 7은 도 6의 VII-VII′를 따라 절단한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다.
도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 각 제조 공정 중간 단계별 단면도들이다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템을 나타내는 개략도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
20 : 타이밍 발생기 30 : 행 디코더
40 : 행 드라이버 50 : 상관 이중 샘플러
60 : 아날로그 디지털 컨버터 70 : 래치부
80 : 열 디코더 100 : 액티브 픽셀 센서 어레이
101 : 기판 110 : 포토다이오드
120 : 분리웰 130 : 제1 깊은 웰
140 : 가드링
본 발명은 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 픽셀간 크로스토크를 개선한 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다
이미지 센서(image sensor)는 광학 영상을 전기 신호로 변환시킨다. 최근 들어, 컴퓨터 산업과 통신 산업의 발달에 따라 디지털 카메라, 캠코더, PCS(Personal Communication System), 게임 기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라, 로보트 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서의 수요가 증대되고 있다.
MOS 이미지 센서는 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝(scanning) 방식으로 구현 가능하다. 또한, 신호 처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능하며, MOS 공정 기술을 호환하여 사용할 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있다. 전력 소모 또한 매우 낮아 배터리 용량이 제한적인 제품에 적용이 용이하다. 따라서, MOS 이미지 센서는 기술 개발과 함께 고해상도가 구현 가능함에 따라 그 사용이 급격히 늘어나고 있다.
그런데, MOS 이미지 센서의 픽셀은 입사광을 광전 변환하여 광량에 대응하는 전하를 포토다이오드에 축적한 후, 읽기 동작(read-out operation)을 통해서 영상 신호를 재생하게 된다. 그러나, 입사광에 의해 생성된 전하는 해당 픽셀의 포토다이오드에 축적되지 않고 인접 픽셀의 포토다이오드로 이동, 축적되어 픽셀간 크로스토크(crosstalk)가 유발될 수 있다.
픽셀간 크로스토크는 도 1에서와 같이 마이크로 렌즈 및/또는 컬러 필터(도면 미도시)를 통과하여 입사된 광이 서로 다른 굴절율을 갖는 층간 절연막(3, 4, 5)으로 이루어진 다층 구조 또는 불균일한 막의 표면에서 굴절되어 형성되는 굴절광, 금속 배선(M1, M2, M3)의 상면 또는 측면에서 반사되어 형성된 반사광(6)에 의해 해당 픽셀이 아닌 인접한 픽셀의 포토다이오드(2)로 전달되는 광학적 크로스토크(optical crosstalk; A)와, 파장이 긴 입사광(7)에 의해 포토다이오드의 하부나 측부에서 생성된 전하가 인접한 픽셀의 포토다이오드(2)로 전달되는 전기적 크로스토크(electrical crosstalk; B)로 구분할 수 있다.
크로스토크가 발생하면, 흑백 이미지 센서의 경우에는 해상도가 떨어지므로 화상의 왜곡이 발생될 수 있다. 또한, 레드(red), 그린(green), 블루(blue)에 의한 컬러 필터 어레이(Color Filter Array; CFA)를 사용하는 컬러 이미지 센서의 경우 에는, 파장이 긴 레드 입사광에 의한 크로스토크의 가능성이 크고, 이에 따라 색조(tint) 불량이 나타날 수 있다. 또한, 화면상의 인접 픽셀이 뿌옇게 번지는 블루밍(blooming) 현상이 나타날 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 픽셀간 크로스토크를 개선한 이미지 센서를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는, 픽셀간 크로스토크를 개선한 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 액티브 픽셀 센서 영역이 정의된 기판, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 형성된 다수의 제1 도전형의 포토다이오드들, 및 액티브 픽셀 센서 영역 내에 제1 도전형의 포토다이오드들을 제외한 영역에 형성되고, 양전압과 전기적으로 연결된 제1 도전형의 제1 깊은 웰을 포함한다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서는 액티브 픽셀 센서 영역과 주변 영역이 정의된 기판, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 형성되고 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제1 도전형의 포토다이오드를 포함 하는 액티브 픽셀 센서 어레이, 주변 영역 내에 액티브 픽셀 센서 어레이를 써라운딩하도록 형성된 제1 도전형의 가드링, 및 액티브 픽셀 센서 영역 내에 형성되되, 포토다이오드를 제외한 영역에 형성되고, 가드링과 연결되어 가드링을 통해서 양전압을 인가받는 제1 도전형의 제1 깊은 웰을 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 액티브 픽셀 센서 영역이 정의된 기판을 제공하고, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 제1 도전형의 제1 깊은 웰을 형성하되, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 형성될 다수의 제1 도전형의 포토다이오드들을 제외한 영역에 형성하고, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 다수의 포토다이오드들을 형성하는 것을 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 액티브 픽셀 센서 영역과 주변 영역이 정의된 기판을 제공하고, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 제1 도전형의 제1 깊은 웰을 형성하되, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 매트릭스 형태로 배열될 다수의 제1 도전형의 포토다이오드들을 제외한 영역에 형성하고, 주변 영역 내에 액티브 픽셀 센서 어레이를 써라운딩하고, 제1 도전형의 제1 깊은 웰과 연결된 제1 도전형의 가드링을 형성하고, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제1 도전형의 포토다이오드를 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이를 형성하는 것을 포함한다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참고하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발 명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.
이하 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 및/또는 은 언급된 아이템들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하 본 발명의 실시예들에서는 이미지 센서의 일 예로 CMOS 이미지 센서를 예시할 것이다. 그러나, 본 발명에 따른 이미지 센서는 NMOS 또는 PMOS 공정만을 적용하거나 NMOS와 PMOS 공정을 모두 사용하는 CMOS 공정을 적용하여 형성한 이미지 센서를 모두 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 2를 참고하면, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 포토다이오드를 포함하는 픽셀들이 이차원적으로 배열된 액티브 픽셀 센서(APS) 어레이(100), 타이 밍 발생기(timing generator; 20), 행 디코더(row decoder; 30), 행 드라이버(row driver; 40), 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS; 50), 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter, ADC; 60), 래치부(latch; 70), 열 디코더(column decoder; 80) 등을 포함한다.
액티브 픽셀 센서 어레이(100)는 이차원적, 예를 들어 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀들을 포함한다. 다수의 픽셀들은 광학 영상을 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. 액티브 픽셀 센서 어레이(100)는 행 드라이버(40)로부터 픽셀 선택 신호(SEL), 리셋 신호(RX), 전하 전송 신호(TX) 등 다수의 구동 신호를 수신하여 구동된다. 또한, 변환된 전기적 신호는 수직 신호 라인를 통해서 상관 이중 샘플러(50)에 제공된다.
타이밍 발생기(20)는 행 디코더(30) 및 열 디코더(80)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공한다.
행 드라이버(40)는 행 디코더(30)에서 디코딩된 결과에 따라 다수의 픽셀들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호를 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 제공한다. 일반적으로 행렬 형태로 픽셀이 배열된 경우에는 각 행별로 구동 신호를 제공한다.
상관 이중 샘플러(50)는 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 형성된 전기 신호를 수직 신호 라인을 통해 수신하여 유지(hold) 및 샘플링한다. 즉, 특정한 잡음 레벨(noise level)과 형성된 전기적 신호에 의한 신호 레벨을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력한다.
아날로그 디지털 컨버터(60)는 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지 털 신호로 변환하여 출력한다.
래치부(70)는 디지털 신호를 래치(latch)하고, 래치된 신호는 컬럼 디코더(80)에서 디코딩 결과에 따라 순차적으로 영상 신호 처리부(도면 미도시)로 출력된다.
도 3은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이와 가드링을 개략적으로 도시한 레이아웃도이다. 도 4는 도 3의 IV-IV′를 따라 절단한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서는 기판(101), 액티브 픽셀 센서 어레이(100), 제1 도전형(예를 들어, N형)의 제1 깊은 웰(130), 가드링(140)을 포함한다.
기판(101)은 도 4에서와 같이 제2 도전형(예를 들어, P형)의 반도체 기판(101a)과, 제2 도전형의 반도체 기판(101a) 상에 형성된 제2 도전형의 에피층(epitaxial layer)(101b)을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 기판(101)은 제2 도전형의 반도체 기판과 제2 도전형의 반도체 기판 상에 형성된 제1 도전형의 에피층을 포함할 수도 있고, 제1 도전형의 반도체 기판과 제1 도전형의 반도체 기판 상에 형성된 제1 또는 제2 도전형의 에피층을 포함할 수 있다.
또한, 기판(101) 내에는 소자 분리막(106)이 형성되어 액티브 영역을 정의한다. 소자 분리막(106)으로는 도 4와 같이 STI(Shallow Trench Isolation)를 사용하거나, LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)방법을 이용한 FOX(Field OXide)가 사용 될 수 있다.
소자 분리막(106)의 하부에는 제2 도전형(예를 들어, P형)의 분리웰(isolation well)(120)이 형성될 수 있다. 분리웰(120)은 다수의 포토다이오드(110)를 서로 분리하는 역할을 한다. 포토다이오드(110)간 수평 방향의 크로스토크를 줄이기 위해, 분리웰(120)은 포토다이오드(110)의 생성 깊이와 실질적으로 동일하거나 보다 더 깊게 생성될 수 있다.
한편, 기판(101)은 액티브 픽셀 센서 영역(102)과 주변 영역(104)으로 구분할 수 있다. 즉, 액티브 픽셀 센서 영역(102)에는 액티브 픽셀 센서 어레이(100)가 형성되고, 주변 영역(104)에는 액티브 픽셀 센서 어레이(100) 이외의 주변 회로들이 형성되는 영역으로, 예를 들어 행 디코더(도 1의 30), 행 드라이버(도 1의 40), 상관 이중 샘플러(도 1의 50), 아날로그 디지털 컨버터(도 1의 60), 래치부(도 1의 70), 열 디코더(도 1의 80) 등이 형성될 수 있다.
액티브 픽셀 센서 어레이(100)는 액티브 픽셀 센서 영역(102) 내에 형성되고, 매트릭스 형태로 배열된 다수의 픽셀들은 제1 도전형의 포토다이오드(110)를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 있어서 액티브 픽셀 센서 어레이(100)를 구성하는 픽셀의 형태는 특정한 형태에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다수의 포토다이오드 각각이 독출 소자를 구비하는 개별 픽셀, 독출 소자를 공유하는 2개의 포토다이오드를 포함하는 2 공유 픽셀(2 shared pixel), 독출 소자를 공유하는 4개의 포토다이오드를 포함하는 4 공유 픽셀(4 shared pixel)일 수 있다. 이와 같이 공유 픽셀은 독출 소자의 면적을 줄이고, 감소된 독출 소자의 면적을 포토다이오드의 크 기 증대에 사용할 수 있으므로 수광 효율을 증가시킬 수 있으며, 광감도, 포화 신호량 등을 향상시킬 수 있다. 다만, 본 발명의 자세한 이해를 위해서, 본 명세서의 설명(특히, 도 5내지 도 9)에서는 2 공유 픽셀을 예를 들어 설명하도록 한다.
제1 도전형의 포토다이오드(110)는 입사광에 대응하여 생성된 전하가 축적되고, 제1 도전형의 포토다이오드(110) 상부에 선택적으로 형성된 피닝층(112)은 기판(101)에서 열적으로 생성된 EHP(Electron-Hole Pair)를 줄임으로써 암전류를 방지하는 역할을 한다. 구체적으로, 기판(101)의 표면의 댕글링 본드에서 열적으로 생성된(thermally generated) EHP 중에서, 양전하는 P형의 피닝층(112)을 통해서 접지된 기판으로 확산되고, 음전하는 피닝층(112)을 확산하는 과정에서 양전하와 재결합하여 소멸된다. 한편, 파장이 긴 입사광, 예를 들어 레드 영역의 입사광 등은 기판(101)의 표면에서부터 깊게 입사되므로, 포토다이오드(110)의 하부의 기판 영역에서도 광전 변환이 일어난다.
제1 도전형(예를 들어, N형)의 제1 깊은 웰(130)은 액티브 픽셀 센서 영역(102) 내에 형성되되, 제1 도전형의 포토다이오드(110)를 제외한 영역에 형성된다. 구체적으로, 도 3에서와 같이, 제1 깊은 웰(130)은 매트릭스 형태로 배열된 액티브 픽셀 센서 어레이(100)의 일축과 평행하게 연장된 다수의 제1 서브 제1 깊은 웰(130a)과, 일축과 수직인 타축과 평행하게 연장된 제2 서브 제1 깊은 웰(130b)이 서로 교차하여 그물 형태를 이룰 수 있다.
또한, 제1 도전형의 제1 깊은 웰(130)은 양전압과 연결된다. 양전압은 예를 들어 전원 전압(VDD)일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
이러한 제1 도전형의 제1 깊은 웰(130)은 광이 입사되어 생성된 음전하가, 광이 입사된 해당 픽셀의 포토다이오드(110)가 아닌 인접한 픽셀의 포토다이오드(110)로 전달되는 전기적 크로스토크를 줄일 수 있다. 구체적으로, 파장이 긴 입사광, 예를 들어 레드 영역의 입사광 등은 기판(101)의 표면에서부터 깊게 입사되므로 포토다이오드(110)뿐만 아니라, 포토다이오드(110) 하부의 기판(101)에서도 EHP가 생성될 수 있고, 파장이 긴 입사광에 의해 생성된 음전하들은 해당 픽셀이 아닌 인접한 픽셀의 포토다이오드(110)로 이동될 가능성 또한 높다. 그런데, 본 발명의 실시예들에서는 양전압과 전기적으로 연결된 제1 깊은 웰(130)은 음전하가 인접한 포토다이오드(110)로 이동하는 경로에 위치하고 있고 주변에 비해 포텐셜(potential)이 높기 때문에 음전하를 끌어당겨 드레인(drain)할 수 있으므로(도 4의 포텐셜도 및 도면부호 C 참조), 전기적 크로스토크를 줄일 수 있다. 이에 따라, 화상 왜곡, 색조 불량, 블루밍 현상이 감소되므로, 화상 재현 특성이 개선된다.
뿐만 아니라, 제1 깊은 웰(130)은 포토다이오드(110)의 하부에는 위치하지 않기 때문에, 입사광에 의해 EHP를 생성하는 광전 변환 영역을 충분히 확보할 수 있다. 전술하였듯이, 파장이 긴 입사광은 기판(101)의 표면에서부터 깊게 입사되므로, 포토다이오드(110) 하부의 기판(101)에서 EHP가 생성될 가능성이 높다. 따라서, 제1 깊은 웰(130)이 포토다이오드(110) 하부에도 위치하게 되면, 파장이 긴 입사광에 의해 EHP가 생성될 영역이 줄어든다. 또한, 생성된 대부분의 음전하는 제1 깊은 웰(130)을 통해서 드레인될 수 있기 때문에 파장이 긴 입사광에 의한 감도가 떨어지게 된다.
제1 깊은 웰(130)은 기판의 표면으로부터 약 1~5㎛에 형성되고, 피크 도핑 농도(peak doping concentration)은 약 1×10E12원자/cm3 ~ 1×10E14원자/cm3로 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 깊은 웰(130)은 기판의 표면으로부터 약 1.5㎛에서 피크 도핑 농도 1×10E13원자/cm3를 가질 수 있다. 다만, 깊이와 피크 도핑 농도로 제시된 범위는 제1 깊은 웰(130)이 적용되는 이미지 센서에 따라 변경될 수 있으므로, 본 명세서가 제시된 범위를 벗어나는 경우를 배제하는 것은 아니다.
가드링(140)은 주변 영역(104) 내에 액티브 픽셀 센서 어레이(100)를 써라운딩하도록 형성되고, 제1 깊은 웰(130)과 같이 제1 도전형, 예를 들어 N형일 수 있다. 가드링(140)은 제1 깊은 웰(130)과 전기적으로 연결되어 제1 깊은 웰(130)에 양전압, 예를 들어 전원 전압(VDD)을 제공하게 된다. 즉, 도면에 도시하지 않았으나 가드링(140)은 양전압을 전달하는 메탈 라인과 연결된 다수의 컨택이 접속되어 있어, 양전압이 가드링(140)을 통해서 제1 깊은 웰(130)에 제공되게 된다. 가드링(140)이 형성된 기판(101)의 표면에는 컨택과 가드링(140) 사이의 접촉 특성이 좋게 하기 위해 오믹 컨택층(140a)이 형성될 수 있다.
가드링(140)은 제1 깊은 웰(130)과 연결되어야 하므로, 기판(101) 표면에서부터 제1 깊은 웰(130)이 형성되는 깊이까지 형성되어야 한다. 구체적으로, 가드링(140)은 약 1~5㎛까지 형성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 주변 영역(104) 내에 위치한 가드링(140)은, 주변 영역(104) 내에 위치한 제1 도전형의 연결 웰(136)을 통해서 액티브 픽셀 센서 영역(102) 내에 위치 한 제1 깊은 웰(130)과 연결될 수 있다. 연결 웰(136)은 도 3에서와 같이, 다수의 제1 서브 제1 깊은 웰(130a)과 각각 연결된 다수의 제1 서브 연결 웰(136a)과 다수의 제2 서브 제1 깊은 웰(130b)과 각각 연결된 다수의 제2 서브 연결 웰(136b)을 포함할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 명확한 이해를 돕기 위해 도 5 내지 도 9를 참조하여, 2 공유 픽셀이 액티브 픽셀 센서 어레이에 배열된 경우를 예로 들어 설명한다.
도 5은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 회로도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 일부 레이아웃도이고, 도 7은 도 6의 VII-VII′를 따라 절단한 도면이다.
우선 도 5를 참조하면, 2 공유 픽셀(P)이 매트릭스 형태로 배열되어 액티브 픽셀 센서 어레이(도 2의 100)를 구성한다. 2 공유 픽셀(P)은 2개의 포토다이오드가 독출 소자를 공유한다. 본 명세서에서 사용하는 독출 소자는 포토다이오드에 입사된 광 신호를 독출하기 위한 소자로, 예컨대 드라이브 소자(drive element), 리셋 소자(reset element) 및/또는 선택 소자(select element)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 2 공유 픽셀(P)은 2개의 포토다이오드(110a, 110b)를 포함한다. 포토다이오드(110a, 110b)는 입사광을 흡수하여 광량에 대응하는 전하를 축적한다. 포토다이오드(110a, 110b)는 입사광에 대응하는 전하를 축적할 수 있는 소자이면 무엇이로든 대체될 수 있으며, 예를 들어 포토 트랜지스터, 포토 게이트, 핀드 포토다이오드 또는 이들의 조합이 적용될 수 있다.
각 포토다이오드(110a, 110b)는 축적된 전하를 플로팅 확산 영역(Floating Diffusion region)(FD)(152)으로 전송하는 각 전하 전송 소자(150a, 150b)와 전기적으로 연결된다. 플로팅 확산 영역(152)은 전하를 전압으로 전환하는 영역으로, 기생 커패시턴스를 갖고 있기 때문에, 전하가 누적적으로 저장된다.
2 공유 픽셀(P)은 2개의 포토다이오드(110a, 110b)가 독출 소자인 드라이브 소자(170), 리셋 소자(160) 및 선택 소자(180)를 공유한다. 이들의 기능에 대해서는 i행 픽셀(P(i, j), P(i, j+1), … )을 예로 들어 설명한다.
소오스 팔로워 증폭기로 예시되어 있는 드라이브 소자(170)는 각 포토다이오드(110)에 축적된 전하를 전달받은 플로팅 확산 영역(152)의 전기적 포텐셜의 변화를 증폭하고 이를 출력 라인(Vout)으로 출력한다.
리셋 소자(160)는 플로팅 확산 영역(152)을 주기적으로 리셋시킨다. 리셋 소자(160)는 소정의 바이어스를 인가하는 리셋 라인(RX(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 구동되는 1개의 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다. 리셋 라인(RX(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 리셋 소자(160)가 턴 온되면 리셋 소자(160)의 드레인과 전기적으로 연결된 소정의 전기적 포텐셜, 예컨대 전원 전압(VDD)이 플로팅 확산 영역(152)으로 전달된다.
선택 소자(180)는 행 단위로 읽어낼 2 공유 픽셀(P)을 선택하는 역할을 한다. 선택 소자(180)는 행 선택 라인(SEL(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 구동되는 1개의 MOS 트랜지스터로 이루어질 수 있다. 행 선택 라인(SEL(i))에 의해 제공되는 바이어스에 의해 선택 소자(180)가 턴 온되면 선택 소자(180)의 드레인과 전기적으로 연결된 소정의 전기적 포텐셜, 예컨대 전원 전압(VDD)이 드라이브 소자 (170)의 드레인 영역으로 전달된다.
전하 전송 소자(150a, 150b)에 바이어스를 인가하는 전송 라인(TX(i)a, TX(i)b), 리셋 소자(160)에 바이어스를 인가하는 리셋 라인(RX(i)), 선택 소자(180)에 바이어스를 인가하는 행 선택 라인(SEL(i))은 행 방향으로 실질적으로 서로 평행하게 연장되어 배열될 수 있다.
도 6 및 도 7 참조하면, 2 공유 픽셀은 일축 병합 듀얼 로브(one axis merged dual lobes)형 액티브에 형성된다. 즉, 액티브는 듀얼 로브(lobe) 액티브(a)가 연결 액티브(c)를 통해서 하나의 축(axis) 액티브(b)에 병합된다. 듀얼 로브 액티브(a)는 축 액티브(b)를 중심으로 일 방향, 예를 들어 열 방향으로 대향한다. 따라서, 일축 병합 듀얼 로브형 액티브는 전체적인 외관이 어린 쌍자엽 식물의 배축(hypocotyls)과 배축으로부터 분기된 쌍자엽(a dual cotyledon)의 외관과 실질적으로 유사하다. 듀얼 로브 액티브(a)는 2개의 포토다이오드(110a, 110b)가 형성되는 액티브이고, 연결 액티브(c)는 플로팅 확산 영역(152)이 형성되는 액티브이다. 플로팅 확산 영역(152)이 2개의 포토다이오드(110a, 110b)에 공유되어 형성되면, 플로팅 확산 영역(152)이 형성될 연결 액티브(c)의 크기를 작게 할 수 있다. 크기를 작게하면 기생 커패시턴스를 감소시킬 수 있으므로 플로팅 확산 영역(152)으로 전달되는 전하를 충분한 양의 드라이브 소자 구동 전압으로 사용할 수 있다.
따라서, 2개의 전하 전송 소자(150a, 150b)의 전송 게이트들은 2개의 포토다이오드(110a, 110b)에 축적된 전하가 플로팅 확산 영역(152)에 각각 전달할 수 있도록, 일축 병합 듀얼 로브 액티브의 듀얼 로브 액티브(a)와 연결 액티브(c) 사이 에 각각 형성된다. 또한, 다수의 독출 소자(160, 170, 180)의 게이트들은 플로팅 확산 영역(152)에 전달된 전하를 독출할 수 있도록 연결 액티브(c)와 연결된 축 액티브(b) 상에 형성될 수 있다. 여기서, 다수의 다수의 독출 소자(160, 170, 180)의 게이트들은 각각 리셋 게이트, 드라이브 게이트, 선택 게이트일 수 있으며, 다수의 다수의 독출 소자(160, 170, 180)의 게이트들은 일 방향으로 평행하게 형성될 수 있다.
특히, 제1 깊은 웰(130)은 제1 도전형의 포토다이오드(110a, 110b)을 제외한 영역, 즉 플로팅 확산 영역(152) 및 독출 소자(160, 170, 180)가 형성되는 영역에 형성됨을 알 수 있다. 구체적으로, 듀얼 로브 액티브(a)에는 형성되지 않고, 축 액티브(c)에는 형성됨을 알 수 있다.
이와 같이 제1 깊은 웰(130)이 2 공유 픽셀(P)과 같이 다수의 포토다이오드(110a, 110b)가 하나의 플로팅 확산 영역(152) 및 독출 소자(160, 170, 180)를 공유하는 공유 픽셀에 사용될 때에는 다음과 같은 장점이 있다. 입사광이 2 공유 픽셀(P) 중 하나의 포토다이오드(110a)를 통해서 입사되어 생성된 음전하가 다른 포토다이오드(110b)에 직접 이동되어 크로스토크가 생기는 경우뿐만 아니라, 플로팅 확산 영역(152)으로 이동되어 다른 포토다이오드(110b)에 축적된 음전하를 정확하게 읽어내지 못하게 하는 것을 방지할 수 있다(도면 부호 D 참조).
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다. 도 7과 실질적으로 동일한 구성 요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 해당 구성 요소에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예가 일 실시예와 다른 점은 제1 도전형의 제1 깊은 웰(130)보다 깊은 위치에 제2 도전형의 제2 깊은 웰(132)이 형성된다는 점이다.
제2 깊은 웰(132)은 기판(101)의 깊은 곳에서 생성된 전하들이 포토다이오드(110)로 흘러 들어오지 않도록 포텐셜 배리어(potential barrier)를 형성하고, 전하와 홀의 재결합(recombination) 현상을 증가시키는 역할을 한다. 따라서, 전하들의 랜덤 드리프트(random drift)에 의한 픽셀간 크로스토크 현상을 줄일 수 있다.
제2 깊은 웰(132)은 예를 들어, 기판(101)의 표면으로부터 2 내지 12㎛ 일 수 있다. 여기서, 2 내지 12㎛는 실리콘 내에서 적외선 또는 근적외선의 흡수 파장의 길이(absorption length of red or near infrared region light)와 실질적으로 동일하다. 여기서, 제2 깊은 웰(132)은 기판(101)의 표면으로부터 얕을수록 확산 방지 효과가 크므로 크로스토크가 작아지나, 포토다이오드(110)의 영역 또한 얕아지므로 깊은 곳에서 광전 변환 비율이 상대적으로 큰 장파장(예를 들어, 레드 파장)을 갖는 입사광에 대한 감도가 낮아질 수 있다. 따라서, 입사광의 파장 영역에 따라 제2 깊은 웰(132)의 형성 위치는 조절될 수 있다.
도 9은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서를 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이미지 센서가 다른 실시예와 다른 점은 제2 도전형의 제2 깊은 웰(132)이 포토다이오드(110) 하부에만 형성된다는 점이다.
이하 도 10a 내지 도 10c, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이 미지 센서의 제조 방법을 설명한다. 도 10a 내지 도 10c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위한 각 제조 공정 중간 단계별 단면도들이다.
도 10a를 참조하면, 우선, 기판(101) 내에 소자 분리막(106)을 형성하여 액티브 영역을 정의한다. 액티브 영역은 액티브 픽셀 센서 어레이가 형성될 액티브 픽셀 센서 영역(102)과, 주변 회로들이 형성될 주변 영역(104)으로 구분할 수 있다.
이어서, 소자 분리막(106) 하부에 불순물을 이온 주입하여 수평 방향의 크로스토크를 줄이기 위한 제2 도전형의 분리웰(120)을 형성한다. 여기서, 분리웰의 생성 깊이는 포토다이오드의 생성 깊이와 실질적으로 동일하거나, 더 깊게 생성될 수 있다.
도 10b를 참조하면, 액티브 픽셀 센서 영역(102) 내에 제1 도전형의 제1 깊은 웰(130)을 형성하되, 액티브 픽셀 센서 영역 내에 매트릭스 형태로 배열될 다수의 제1 도전형의 포토다이오드(110)을 제외한 영역에 형성한다. 여기서, 제1 깊은 웰(130)은 기판의 표면으로부터 이온 주입하여 약 1~5㎛에 형성되고, 피크 도핑 농도(peak doping concentration)은 1×10E12원자/cm3 ~ 1×10E14원자/cm3로 형성될 수 있다.
도면에서는 표시하지 않았으나, 제1 깊은 웰(130)과 연결 웰(도 3의 136)은 동시에 만들어질 수 있다. 연결 웰(136)은 제1 깊은 웰(130)과 동일한 깊이와, 동 일한 피크 도핑 농도로 형성될 수 있다.
도 10c를 참조하면, 주변 영역(104) 내에 액티브 픽셀 센서 어레이를 써라운딩하는 제1 도전형의 가드링(140)을 형성한다. 가드링(140)은 예를 들어, 다수 회의 이온 주입을 통해서 형성하여 연결 웰(136)과 연결되도록 형성할 수 있다.
또한, 가드링(140)이 형성된 기판(101)의 표면 상에는 오믹 컨택층(140a)을 선택적으로 형성할 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 액티브 픽셀 센서 영역(102) 상에 불순물을 이온 주입하여 포토다이오드(110)와 피닝층(112)를 형성한다. 여기서, 포토다이오드(110)와 피닝층(112)은 2번의 서로 다른 이온 주입 공정을 통해서 형성된다. 즉, 주변의 소스, 드레인보다 더 깊게 제1 도전형의 불순물을 이온 주입하여 포토다이오드(110)를 형성하고, 포토다이오드(110) 상부에 제2 도전형의 불순물을 낮은 에너지, 높은 도즈(dose)를 이용하여 이온 주입하여 기판(101)의 표면 근처에 피닝층(112)을 형성한다. 여기서, 도핑되는 농도 및 위치는 제조 공정 및 설계에 따라서 달라질 수 있으므로 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 분리웰(120), 제1 깊은 웰(130), 가드링(140), 포토다이오드(110) 및 피닝층(112) 순으로 형성하였으나, 이는 제조 공정 및 설계 방식에 따라 달라질 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 11은 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 11을 참조하면, 프로세서 기반 시스템(201)은 CMOS 이미지 센서(210)의 출력 이미지를 처리하는 시스템이다. 시스템(201)은 컴퓨터 시스템, 카메라 시스템, 스캐너, 기계화된 시계 시스템, 네비게이션 시스템, 비디오폰, 감독 시스템, 자동 포커스 시스템, 추적 시스템, 동작 감시 시스템, 이미지 안정화 시스템 등을 예시할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.
컴퓨터 시스템 등과 같은 프로세서 기반 시스템(201)은 버스(205)를 통해 입출력(I/O) 소자(230)와 커뮤니케이션할 수 있는 마이크로프로세서 등과 같은 중앙 정보 처리 장치(CPU)(220)를 포함한다. CMOS 이미지 센서(210)는 버스(205) 또는 다른 통신 링크를 통해서 시스템과 커뮤니케이션할 수 있다. 또, 프로세서 기반 시스템(201)은 버스(205)를 통해 CPU(220)와 커뮤니케이션할 수 있는 RAM(240), 플로피디스크 드라이브(250) 및/또는 CD ROM 드라이브(255), 및 포트(260)을 더 포함할 수 있다. 포트(260)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등을 커플링하거나, 또 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있는 포트일 수 있다. CMOS 이미지 센서(210)는 CPU, 디지털 신호 처리 장치(DSP) 또는 마이크로프로세서 등과 함께 집적될 수 있다. 또, 메모리가 함께 집적될 수도 있다. 물론 경우에 따라서는 프로세서와 별개의 칩에 집적될 수도 있다.
이상 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같은 이미지 센서에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다. 장파장에 의해 형성될 수 있는 전기적 크로스토크 현상을 줄일 수 있다. 따라서, 화상 왜곡, 색조 불량, 블루밍 현상이 감소되므로, 화상 재현 특성이 개선된다. 또한, 장파장에 의해 생성된 전하들이 포토다이오드 영역에 축적될 수 있으므로, 장파장에 의한 감도가 증가되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (32)

  1. 액티브 픽셀 센서 영역이 정의된 기판;
    상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 형성된 다수의 제1 도전형의 포토다이오드들; 및
    상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 상기 제1 도전형의 포토다이오드들을 제외한 영역에 형성되고, 양전압과 전기적으로 연결된 제1 도전형의 제1 깊은 웰을 포함하는 이미지 센서.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 양전압은 전원 전압인 이미지 센서.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기판 내에 상기 다수의 포토다이오드들을 써라운딩하도록 형성되고, 상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰과 연결된 제1 도전형의 가드링을 더 포함하는 이미지 센서.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰의 형성 깊이는 상기 기판의 표면으로부터 1 내지 5㎛인 이미지 센서.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰의 피크 도핑 농도는 1×10E12 원자/cm3 내지 1×10E14 원자/cm3인 이미지 센서.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 상기 제1 깊은 웰보다 깊은 위치에 형성된 제2 도전형의 제2 깊은 웰을 더 포함하는 이미지 센서.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 제2 도전형의 제2 깊은 웰은 상기 포토다이오드들의 하부에 형성된 이미지 센서.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 제2 도전형의 반도체 기판 및 상기 제2 도전형의 반도체 기판 상에 형성된 제1 도전형 또는 제2 도전형의 에피층을 포함하는 이미지 센서.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 제1 도전형의 반도체 기판 및 상기 제1 도전형의 반도체 기판 상에 형성된 제1 도전형 또는 제2 도전형의 에피층을 포함하는 이미지 센서.
  10. 액티브 픽셀 센서 영역과 주변 영역이 정의된 기판;
    상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 형성되고 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제1 도전형의 포토다이오드를 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이;
    상기 주변 영역 내에 상기 액티브 픽셀 센서 어레이를 써라운딩하도록 형성된 제1 도전형의 가드링; 및
    상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 형성되되, 상기 포토다이오드를 제외한 영역에 형성되고, 상기 가드링과 연결되어 상기 가드링을 통해서 양전압을 인가받는 제1 도전형의 제1 깊은 웰을 포함하는 이미지 센서.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 깊은 웰과 상기 가드링은 상기 주변 영역 내에 형성된 연결 웰을 통해서 연결된 이미지 센서.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰은 상기 액티브 픽셀 센서 어레이의 일축과 평행하게 연장된 다수의 제1 서브 제1 깊은 웰과, 상기 일축과 수직인 타축과 평행하게 연장된 제2 서브 제1 깊은 웰이 서로 교차하여 그물 형태를 이루는 이미지 센서.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 깊은 웰과 상기 가드링은 상기 주변 영역 내에 형성된 연결 웰을 통해서 연결되고, 상기 연결 웰은 상기 다수의 제1 서브 제1 깊은 웰과 각각 연결된 다수의 제1 서브 연결 웰과, 상기 다수의 제2 서브 제1 깊은 웰과 각각 연결된 다수의 제2 서브 연결 웰을 포함하는 이미지 센서.
  14. 제 10항에 있어서,
    상기 양전압은 전원 전압인 이미지 센서.
  15. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰의 형성 깊이는 상기 기판의 표면으로부터 1 내지 5㎛인 이미지 센서.
  16. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰의 피크 도핑 농도는 1×10E12 원자/cm3 내지 1×10E14 원자/cm3인 이미지 센서.
  17. 액티브 픽셀 센서 영역이 정의된 기판을 제공하고,
    상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 제1 도전형의 제1 깊은 웰을 형성하되, 상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 형성될 다수의 제1 도전형의 포토다이오드들을 제외한 영역에 형성하고,
    상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 상기 다수의 포토다이오드들을 형성하는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰은 양전압과 전기적으로 연결되고, 상기 양전압은 전원 전압인 이미지 센서의 제조 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 깊은 웰을 형성한 후, 상기 기판 내에 상기 다수의 포토다이오드들을 써라운딩하고 상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰과 연결된 제1 도전형의 가드링을 더 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
  20. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰은 상기 기판의 표면으로부터 1 내지 5㎛의 깊이로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
  21. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰은 1×10E12 원자/cm3 내지 1×10E14 원자/cm3의 피크 도핑 농도로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
  22. 제 17항에 있어서,
    상기 제1 깊은 웰을 형성하기 전, 상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 상기 제1 깊은 웰보다 깊은 위치에 형성된 제2 도전형의 제2 깊은 웰을 더 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
  23. 제 22항에 있어서,
    상기 제2 도전형의 제2 깊은 웰은 상기 포토다이오드들의 하부에 형성된 이미지 센서의 제조 방법.
  24. 제 17항에 있어서,
    상기 기판은 제2 도전형의 반도체 기판 및 상기 제2 도전형의 반도체 기판 상에 형성된 제1 도전형 또는 제2 도전형의 에피층을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  25. 제 17항에 있어서,
    상기 기판은 제1 도전형의 반도체 기판 및 상기 제1 도전형의 반도체 기판 상에 형성된 제1 도전형 또는 제2 도전형의 에피층을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  26. 액티브 픽셀 센서 영역과 주변 영역이 정의된 기판을 제공하고,
    상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 제1 도전형의 제1 깊은 웰을 형성하되, 상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 매트릭스 형태로 배열될 다수의 제1 도전형의 포토다이오드들을 제외한 영역에 형성하고,
    상기 주변 영역 내에 상기 액티브 픽셀 센서 어레이를 써라운딩하고, 상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰과 연결된 제1 도전형의 가드링을 형성하고,
    상기 액티브 픽셀 센서 영역 내에 매트릭스 형태로 배열된 다수의 제1 도전형의 포토다이오드를 포함하는 액티브 픽셀 센서 어레이를 형성하는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  27. 제 26항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 포토다이오드들을 형성할 때, 상기 주변 영역 내에 상기 제1 깊은 웰과 상기 가드링을 연결하는 연결 웰을 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
  28. 제 26항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰은 상기 액티브 픽셀 센서 어레이의 일축과 평행하게 연장된 다수의 제1 서브 제1 깊은 웰과, 상기 일축과 수직인 타축과 평행하게 연장된 제2 서브 제1 깊은 웰이 서로 교차하여 그물 형태를 이루는 이미지 센서의 제조 방법.
  29. 제 28항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 포토다이오드들을 형성할 때 상기 주변 영역 내에 상기 제1 깊은 웰과 상기 가드링을 연결하는 연결 웰을 형성하되, 상기 연결 웰은 상기 다수의 제1 서브 제1 깊은 웰과 각각 연결되는 다수의 제1 서브 연결 웰과, 상기 다수의 제2 서브 제1 깊은 웰과 각각 연결되는 다수의 제2 서브 연결 웰을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  30. 제 26항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰은 양전압과 전기적으로 연결되고, 상기 양전압은 전원 전압인 이미지 센서의 제조 방법.
  31. 제 26항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰은 상기 기판의 표면으로부터 1 내지 5㎛의 깊이로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
  32. 제 26항에 있어서,
    상기 제1 도전형의 제1 깊은 웰은 1×10E12 원자/cm3 내지 1×10E14 원자/cm3의 피크 도핑 농도로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
KR1020050093103A 2005-10-04 2005-10-04 이미지 센서 및 그 제조 방법 KR100772891B1 (ko)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050093103A KR100772891B1 (ko) 2005-10-04 2005-10-04 이미지 센서 및 그 제조 방법
US11/542,340 US7687837B2 (en) 2005-10-04 2006-10-03 Image sensor and fabrication method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050093103A KR100772891B1 (ko) 2005-10-04 2005-10-04 이미지 센서 및 그 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20070037934A KR20070037934A (ko) 2007-04-09
KR100772891B1 true KR100772891B1 (ko) 2007-11-05

Family

ID=37907667

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050093103A KR100772891B1 (ko) 2005-10-04 2005-10-04 이미지 센서 및 그 제조 방법

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7687837B2 (ko)
KR (1) KR100772891B1 (ko)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4016919B2 (ja) * 2003-09-19 2007-12-05 セイコーエプソン株式会社 固体撮像装置及びその駆動方法
US7763913B2 (en) * 2006-12-12 2010-07-27 Aptina Imaging Corporation Imaging method, apparatus, and system providing improved imager quantum efficiency
US7388187B1 (en) * 2007-03-06 2008-06-17 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Cross-talk reduction through deep pixel well implant for image sensors
US7642608B2 (en) * 2007-03-09 2010-01-05 Aptina Imaging Corporation Dual isolation for image sensors
US7821046B2 (en) 2007-04-27 2010-10-26 Aptina Imaging Corporation Methods, structures and sytems for an image sensor device for improving quantum efficiency of red pixels
KR100904716B1 (ko) * 2007-06-13 2009-06-29 삼성전자주식회사 수광 효율이 향상된 이미지 센서
KR100936105B1 (ko) * 2007-12-28 2010-01-11 주식회사 동부하이텍 이미지센서 및 그 제조방법
KR101445661B1 (ko) * 2008-01-24 2014-11-03 삼성전자주식회사 피모스 트랜지스터를 사용하는 씨모스 이미지 센서
KR101503682B1 (ko) * 2008-04-18 2015-03-20 삼성전자 주식회사 공유 픽셀형 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR101458052B1 (ko) * 2008-06-12 2014-11-06 삼성전자주식회사 혼색 방지 구조를 갖는 시모스 이미지 센서 및 그 제조방법
US7833819B2 (en) * 2008-07-23 2010-11-16 Aptina Imaging Corporation Method and apparatus for decreasing storage node parasitic charge in active pixel image sensors
JP2010056402A (ja) * 2008-08-29 2010-03-11 Panasonic Corp 固体撮像素子
US7910961B2 (en) * 2008-10-08 2011-03-22 Omnivision Technologies, Inc. Image sensor with low crosstalk and high red sensitivity
GB201011640D0 (en) * 2010-07-12 2010-08-25 Univ Sheffield Radiation detection and method
TWI459547B (zh) * 2010-11-04 2014-11-01 Novatek Microelectronics Corp 影像感測器
GB201102478D0 (en) 2011-02-11 2011-03-30 Isdi Ltd Radiation detector and method
US9029750B1 (en) 2011-08-02 2015-05-12 Northrop Grumman Systems Corporation CMOS and CCD sensor R/O with high gain and no kTC noise
KR102025718B1 (ko) * 2012-05-15 2019-09-26 삼성전자주식회사 반도체 소자 및 그 제조 방법
KR101934864B1 (ko) * 2012-05-30 2019-03-18 삼성전자주식회사 관통 실리콘 비아 구조물 및 그 제조 방법, 이를 포함하는 이미지 센서 및 그 제조 방법
GB2524044B (en) * 2014-03-12 2019-03-27 Teledyne E2V Uk Ltd CMOS Image sensor
GB2525625B (en) 2014-04-29 2017-05-31 Isdi Ltd Device and method
KR20220086076A (ko) * 2020-12-16 2022-06-23 에스케이하이닉스 주식회사 이미지 센싱 장치
CN112578799B (zh) * 2021-02-25 2022-02-11 德鲁动力科技(成都)有限公司 四足机器人自主充电方法及自主充电四足机器人

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030090871A (ko) * 2002-05-22 2003-12-01 삼성전자주식회사 씨모스 이미지 센서의 및 그 제조방법

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3840203B2 (ja) * 2002-06-27 2006-11-01 キヤノン株式会社 固体撮像装置及び固体撮像装置を用いたカメラシステム
KR100492720B1 (ko) 2002-07-19 2005-06-07 동부아남반도체 주식회사 씨모스 이미지 센서의 핀 포토 다이오드 형성 방법
JP2004273781A (ja) 2003-03-10 2004-09-30 Seiko Epson Corp 固体撮像装置
JP2005005136A (ja) 2003-06-12 2005-01-06 Smk Corp フレキシブル板状電線接続用コネクタ
JP2005191362A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Seiko Epson Corp 固体撮像装置
US7151287B1 (en) * 2005-03-25 2006-12-19 Cypress Semiconductor Corporation Minimizing the effect of directly converted x-rays in x-ray imagers

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030090871A (ko) * 2002-05-22 2003-12-01 삼성전자주식회사 씨모스 이미지 센서의 및 그 제조방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20070037934A (ko) 2007-04-09
US20070075338A1 (en) 2007-04-05
US7687837B2 (en) 2010-03-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100772891B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR100642760B1 (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR102437162B1 (ko) 이미지 센서
KR100827445B1 (ko) Ｃｍｏｓ 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR100755666B1 (ko) 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법
JP4413940B2 (ja) 固体撮像素子、単板カラー固体撮像素子及び電子機器
KR100703987B1 (ko) 이미지 센서의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 이미지 센서
KR100809323B1 (ko) 크로스토크가 감소하고 감도가 증가한 이미지 센서
KR102638779B1 (ko) 이미지 센서
KR101458052B1 (ko) 혼색 방지 구조를 갖는 시모스 이미지 센서 및 그 제조방법
US10096632B2 (en) Image sensor
KR20180080469A (ko) 이미지 센서
JP2007020194A (ja) アクティブセンサーアレイを含むイメージセンサー
US8193600B2 (en) Shared-pixel-type image sensor and method of fabricating the same
US11631710B2 (en) Image sensors
KR20070006982A (ko) 수광 효율이 향상된 독출 소자 공유 이미지 센서
KR100688589B1 (ko) 필 팩터가 증대된 이미지 센서 및 그의 제조방법
KR20080100025A (ko) 이미지 센서의 제조 방법 및 이에 따라 제조된 이미지 센서
KR20090065980A (ko) 이미지 센서의 제조 방법 및 그에 의해 제조된 이미지 센서
KR20070118391A (ko) 크로스토크가 감소한 이미지 센서
KR102087112B1 (ko) 이미지 센서
US20090194835A1 (en) Image sensor
KR20080044440A (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법
KR20060108160A (ko) 이미지 센서
KR20090084168A (ko) 이미지 센서 및 그 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee