KR100776150B1 - 이미지센서 제조 방법 - Google Patents

이미지센서 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR100776150B1
KR100776150B1 KR1020010065454A KR20010065454A KR100776150B1 KR 100776150 B1 KR100776150 B1 KR 100776150B1 KR 1020010065454 A KR1020010065454 A KR 1020010065454A KR 20010065454 A KR20010065454 A KR 20010065454A KR 100776150 B1 KR100776150 B1 KR 100776150B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
ion implantation
field insulating
image sensor
photodiode
forming
Prior art date
Application number
KR1020010065454A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20030034499A (ko
Inventor
오세중
권경국
Original Assignee
매그나칩 반도체 유한회사
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 매그나칩 반도체 유한회사 filed Critical 매그나칩 반도체 유한회사
Priority to KR1020010065454A priority Critical patent/KR100776150B1/ko
Publication of KR20030034499A publication Critical patent/KR20030034499A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100776150B1 publication Critical patent/KR100776150B1/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
    • H01L27/14601—Structural or functional details thereof
    • H01L27/14609—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements
    • H01L27/1461—Pixel-elements with integrated switching, control, storage or amplification elements characterised by the photosensitive area
    • 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
    • H01L27/14683—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

본 발명은 이미지센서에 관한 것으로, 특히 공정 단순화를 기할 수 있으며, 암전류를 최소화할 수 있는 이미지센서 제조 방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 반도체층 상에 국부적으로 필드절연막을 형성하는 단계; 이온주입을 실시하여 상기 필드절연막에 인접하도록 포토다이오드를 형성하는 단계; 및 상기 필드절연막 하부에 상기 필드절연막과 실질적으로 동일한 폭으로 채널스탑영역을 형성하며, 상기 포토다이오드에 인접한 상기 필드절연막의 에지와 상기 포토다이오드를 격리시키기 위해 이온주입을 실시하는 단계를 포함하여 이루어지는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.
PSD 마스크, CMOS 이미지센서, 암전류, PD, FD, LDD.

Description

이미지센서 제조 방법{A fabricating method of image sensor}
도 1은 통상적인 CMOS 이미지센서의 단위 화소 회로도,
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도,
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
30 : 반도체층
31 : 필드 절연막
32, 33 : 게이트전극
34 : 스페이서
P+ : 채널스탑영역
P0, n- : 포토다이오드(PD)
n+ : 소스/드레인
본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로 특히, 이미지센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 암전류 감소를 위한 이미지센서 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 이중 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 커패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 커패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS(Complementary MOS; 이하 CMOS) 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.
이러한 다양한 이미지센서를 제조함에 있어서, 이미지센서의 감광도(Photo sensitivity)를 증가시키기 위한 노력들이 진행되고 있는 바, 그 중 하나가 집광기술이다. 예컨대, CMOS 이미지센서는 빛을 감지하는 포토다이오드와 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직회로부분으로 구성되어 있는 바, 광감도를 높이기 위해서는 전체 이미지센서 면적에서 포토다이오드의 면적이 차지하는 비율(이를 통상 Fill Factor"라 한다)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있다.
도 1은 통상적인 CMOS 이미지센서의 단위 화소(Unit Pixel) 회로도로서, 광 감도(Sensitivity)를 높이고, 단위 화소간의 크로스 토크 효과를 줄이기 위하여 서브미크론 CMOS Epi 공정을 적용하였다.
단위 화소 내에는 1개의 저전압 베리드 포토 다이오드(Buried Photodiode)와 4개의 NMOS 트랜지스터로 구성되어 있는데, 저전압 베리드 포토 다이오드 구조는 기존의 포토 게이트 구조와 달리 광감지 영역(Light Sensing Region)이 폴리실리콘으로 덮여있지 않아 단파장의 청색광에 대한 광감도가 우수할 뿐 만아니라 광감지영역에서의 공핍층 깊이(Depletion Depth)를 증가시킬 수 있어 장파장의 적색광 또는 적외선에 대한 광감도 또한 우수한 특성을 갖는다. 한편, 저전압 베리드 포토 다이오드 구조를 사용하면 광감지영역에 모인 광전하(Photogenerated Charge)를 플로팅 센싱 노드(Floating Sensing Node)로 완전히 운송할 수 있어서 전하 운송 효율(Charge Transfer Efficiency)을 현저하게 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
그리고 4개의 트랜지스터 중에서 광전하를 운송하는 역할을 하는 트랜스퍼 게이트(Transfer Gate, Tx) 즉, 게이트전극과 리셋 게이트(Reset Gate, Rx)는 양의 문턱 전압(Positive Threshold Voltage)으로 인한 전압 강하로 전자가 손실되어 전하 운송 효율이 저하되는 현상을 방지하기 위하여 음의 문턱 전압을 갖는 Native NMOS 트랜지스터로 구성하며 아울러 이와같이 하면 N-LDD 이온 주입을 생략함으로써 게이트전극 및 리셋 게이트와 플로팅 센싱 노드와의 오버랩 캐패시턴스(Overlap Capacitance)를 저하시킬 수 있어 운송되는 전하량에 따른 플로팅 센싱 노드의 전위 변화량을 증폭시킬 수 있다.(△ V-△Q/C)
한편, 소스 팔로워(Source Follower) 역할을 하는 드라이브 게이트(Drive Gate, Sx)는 일반적인 서브미크론 NMOS 트랜지스터로 이루어져 있다. 이와같은 구조는 서브미크론 CMOS Epi 공정을 최소한으로 바꾸면서 구성되었고, 특히 열공정(Thermal Cycle)은 전혀 변화가 없도록 고안되었다. 한편, 칼라 이미지 구현을 위해서 이와같은 단위 화소 배열(Unit Pixel Array)위에 레드(Red), 그린(Green), 블루(Blue) 또는 엘로우(Yellow), 마젠타(Magenta), Cyan등으로 구성된 칼라 필터 배열(Color Filter Array) 형성 공정을 진행한다.
이러한 단위 화소로부터 출력을 얻어내는 동작원리를 살펴보면 다음과 같다.
가. Tx, Rx, Sx를 오프 시킨다. 이때 저전압 베리드 포토 다이오드는 완전한 공핍(Fully depletion) 상태이다.
나. 광전하(Photogenerated Charge)를 저전압 Buried 포토 다이오드에 모은다.
다. 적정 인터그레이션(Integration) 시간후에 Rx를 온시켜 플로팅 센싱 노드(Floating Sensing Node)를 1차 리셋(Reset) 시킨다.
라. Sx를 온시켜 단위 화소를 온시킨다.
마. 소스 팔로워 버퍼(Source Follower Buffer)의 출력전압(V1)을 측정한다. 이 값은 단지 플로팅 센싱 노드(Floating Sensing Node)의 직류 전위 변화(CD level shift)를 의미한다.
바. Tx를 온 시킨다.
사. 모든 광전하(Photogenerated Charge)는 플로팅 센싱 노드(Floating Sensing Node)로 운송된다.
아. Tx를 오프 시킨다.
자. 소스 팔로워 버퍼(Source Follower Buffer)의 출력전압(V2)을 측정한다.
차. 출력신호(V1-V2)는 V1과 V2 사이의 차이에서 얻어진 광전하 운송의 결과이며, 이느 노이즈(Noise)가 배제된 순수 시그날 값이 된다. 이러한 방법을 CDS(Corelated Double Sampling)라고 한다.
카. '가' ∼ '차' 과정을 반복한다. 단, 저전압 베리드 포토 다이오드는 '사' 과정에서 완전한 공핍상태(Fully Depletion)로 되어 있다.
도 2a 내지 도 2c는 종래기술에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도이다.
먼저, 이후 열공정에 의한 측면 확산(Lateral Diffusion)을 통해 소스 팔로워(Source Follower) 역할을 하는 드라이브 게이트(Drive Gate, Dx)와 스위칭(Switching) 역할로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트 게이트(Select Gate, Sx)를 내포할 수 있도록 P-well(도시하지 않음)을 형성시키는 공정을 실시한다.
이어서, 도 2a에 도시된 바와 같이, 이후 필드 절연막(Field Oxide) 영역과 활성영역(Active Region)을 구분하기 위하여 패드산화막(Pad Oxide, 11)/버퍼 폴리실리콘막(Buffer Polysilicon, 도시하지 않음)/질화막(Nitride, 12) 등을 연속적으로 도포한 후 감광막(PR)을 코팅하고 소자분리(ISO) 마스크를 사용하여 노광 및 현상을 실시하고 건식식각을 통해 필드절연막 예정 영역을 식각한다.
다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이, N 채널 필드 스탑(Field stop)을 위한 P+ 이온 주입을 실시한 다음, 열공정을 통하여 필드 절연막(13)을 형성시킨 다음, 이후 활성영역 위의 패드 산화막(11)과 질화막(12) 등은 식각을 통해 제거한다.
다음으로 도 2c에 도시된 바와 같이, 단위 화소 내 4개의 NMOS 트랜지스터의 게이트전극을 형성하기 위해 폴리실리콘막과 텅스텐 실리사이드막을 연속적으로 도포하고 감광막(도시하지 않음)을 도포한 후 게이트전극 형성 용 마스크를 사용하여 노광 및 현상을 실시한다. 이때, 이후 형성되는 트랜스터 게이트(Transfer Gate, Tx)의 한쪽면에서의 저전압 베리드 포토다이오드의 도핑 프로파일(Doping profile)이 전하 운송 효율(Charge Transfer Efficience)을 결정하게 되므로 게이트 전극의 두께를 충분히 두껍게 하여 저전압 베리드 포토 다이오드를 형성하기 위한 고에너지 N-type 이온주입과 저에너지 P-type 이온주입을 게이트전극 한쪽면에서 자기 정렬(Self Alignment)할 수 있도록 한다.(Thick Polycide 공정)
만일 게이트 전극의 두께를 충분히 두껍게 하지 않으면 고에너지 N-type 이온주입시 도스인 인(P31)이 게이트전극을 뚫고 들어가 고에너지 P-type 이온주입과 저에너지 P-type 이온주입을 게이트전극의 한쪽면에서 자기 정렬(self Alignment)할 수 없게 되어 전하 운송 효율(Charge Transfer Efficience)이 저하된다.
이어서, 건식식각을 통해 게이트 전극 이외의 부분의 폴리사이드층을 제거하여 게이트전극(14, 15)을 형성한 다음, 저전압 베리드 포토다이오드를 형성하기 위하여 감광막(도시하지 않음)을 도포한 후 고에너지 N-type 이온주입을 실시하는 바, 이때 고에너지 N-type 이온주입용 마스크의 한쪽 면은 게이트전극의 중앙에 정렬(Align)되고 다른 한쪽 면은 필드 산화막과 활성영역의 경계면에 정렬(Align)되 는데 그 일부는 반드시 활성영역 안으로 들어오게 된다. 즉, 저전압 베리드 포토 다이오드는 이후 진행될 저에너지 P-type 이온주입은 실시되고 고에너지 N-type 이온주입은 실시되지 않는 영역을 반드시 포함하여야만 한다.(Connection Window 구조)
그 이유는 저에너지 P-type 이온주입에 의해 형성된 영역이 고에너지 N-type 이온주입에 의해 형성된 영역에 의해 P-Epi층과 전기적으로 분리되어서는 안되고 반드시 연결되어야 하기 때문이다. 만일 저에너지 P-type 영역이 P-epi층과 전기적으로 연결되지 않으며 전압 베리드 포토 다이오드는 정상적으로 동작하지 않고 단순한 PN 접합과 같이 동작할 것이다. 이와같은 공정을 통해 저농도의 P-epi층에 첫 번째 딥(Deep) 베리드 PN 접합을 형성시킨후 감광막을 제거한다.
이어서, 저전압 베리드 포토 다이오드를 형성하기 위하여 감광막(도시하지 않음)을 도포한 후 저에너지 P-type 이온주입용 마스크를 사용하여 저에너지 P-type 이온주입을 실시하는 바, 이때 저에너지 P-type 이온주입용 마스크의 한쪽 면은 게이트전극의 중앙에 정렬(Align)되고 다른 한쪽면은 필드 산화막과 활성영역의 경계면에 정렬(Align)되며 활성영역 안으로 들어오는 부분은 없다. 따라서, 저에너지 P-type 이온주입 영역은 고에너지 N-type 이온주입이 되지 않은 필드 절연막(13)과 활성영역의 경계면에서 저농도의 P-epi 층과 전기적으로 반드시 연결되어 저전압 베리드 포토 다이오드 동작시 항상 등가전위(Equpotential)를 갖는다. 이와같은 공정을 통해 고에너지 N-type 이온주입층과 두 번째 앝은(Shallow) PN 접합을 형성시킨후 감광막(도시하지 않음)을 제거한다.
한편, 상기한 바와 같은 종래의 포토다이오드는 다음과 같은 문제점이 발생한다.
즉, 암전류의 생성 원인은 PD의 전하공핍영역(Depletion layer)에 위치하는 댕글링 본드(Dangling bond), 전위(Dislocation) 등의 결함에서 형성된 전자-정공쌍(Electron Hole Pair; 이하 EHP라 함) 중 전기장에 의하여 PD로 유입된 전자에 의해서 생성되는 성분이 지배적인 것으로 알려져 있으며, 이러한 결함은 PD에서 필드절연막의 경계 및 실리콘 등의 기판과 산화막 계면에 존재하게 된다.
특히, 화소(Pixel)의 사이즈가 줄어들게 되면 N채널의 필드스탑영역(P형의 채널스탑영역) 형성을 위한 이온주입시 측면 확산(Side diffusion)에 의한 PD의 용량(Capacitance)을 줄이는 효과를 고려하여야 하기 때문에 필드절연막 형성 후 적용할 수 밖에 없는 바, 이 경우 N채널 필드스탑영역의 측면 확산이 작기때문에 PD가 필드절연막 경계와 만나게 되는 구조로 형성되며, 이는 일정 온도에서 암신호의 증가 및 온도에 따른 암신호 특성을 열화시키게 된다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 공정 단순화를 기할 수 있으며, 암전류를 최소화할 수 있는 이미지센서 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 반도체층 상에 국부적으로 필드절연막을 형성하는 단계; 이온주입을 실시하여 상기 필드절연막에 인접하도록 포토다이오드를 형성하는 단계; 및 상기 필드절연막 하부에 상기 필드절연막과 실질적으로 동일한 폭으로 채널스탑영역을 형성하며, 상기 포토다이오드에 인접한 상기 필드절연막의 에지와 상기 포토다이오드를 격리시키기 위해 이온주입을 실시하는 단계를 포함하여 이루어지는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.
바람직하게, 본 발명의 상기 채널스탑영역을 형성하기 위한 이온주입 단계에서 P형 소스/드레인 형성을 위한 이온주입마스크와 동일 마스크를 이용하는 것을 특징으로 하며,
상기 채널스탑영역을 형성하기 위한 이온주입 단계에서 상기 포토다이오드와 인접한 필드절연막 상부 만을 오픈시키는 별도의 마스크를 이용하는 것을 특징으로 한다.
일반적인 포토다이오드 구조는 N웰/P형 기판 구조이거나, P/N/P 구조를 사용하고 있는 바, 필드 에지와 격리가 되어야 하는 부분은 두 포토다이오드에서 모두 N 영역이다. 이는 PN 다이오드 구조에서 전기장이 N 영역 쪽으로 향하게 되어 EHP가 형성될 경우 전자는 N형 쪽으로 모이게 되기 때문이다.
따라서, 본 발명에서는 필드절연막 에지를 N영역과 격리하기 위하여 필드절연막 에지에 PSD 이온주입을 적용하였는 바, 일반적으로 PSD 이온주입은 BF2 소스로 1.5E15 농도와 40KeV의 에너지를 이용하여 진행하는데, 이를 필드 에지에 적용할 경우 N영역으로 전하공핍영역이 확장하게 되어 전하가 많이 감소하게 된다. 본 발명에서는 PSD 이온주입을 이중으로 적용하여 BF2와 B11 소스로 동시에 진행하면서 PD와 만나는 필드절연막 에지에서 소자분리용 마스크(ISO mask)와 동일한 사이즈로 적용을 한다. 필드절연막의 버즈비크(Bird's beak) 때문에 PSD 이온주입은 필드절연막 위에 이온주입된다. 이 때, 고농도의 도스(Dose)인 BF2 소스의 이온주입은 Rp(Penetration Range; 이하 Rp라 함)가 낮기 때문에 필드절연막에 의하여 블록킹되고, 저농도의 도스인 B11 소스는 Rp값이 높기 때문에 필드절연막 아래로 확산되어 포토다이오드의 N영역과 필드절연막 에지를 격리하게 되어 암신호를 줄일 수 있도록 한다.
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 설명하기로 한다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도이다.
이하, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정을 살펴보는 바, 여기서 반도체층(30)은 고농도인 P++ 층 및 P-Epi층이 적층된 것을 이용하며, 이하 도면의 간략화를 위해 반도체층(30)으로 칭한다.
먼저, 이후 열공정에 의한 측면 확산(Lateral Diffusion)을 통해 소스 팔로워(Source Follower) 역할을 하는 드라이브 게이트(Drive Gate, Dx)와 스위칭(Switching) 역할로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트 게이트(Select Gate, Sx)를 내포할 수 있도록 P-well(도시하지 않음)을 형성시키는 공정을 실시한다.
이어서, 도 3a에 도시된 바와 같이, 반도체층(30)에 국부적으로 필드 절연막(31)을 형성한 다음, 필드 절연막(31)과 떨어진 영역에 게이트전극(32, 33) 예컨대, 트랜스퍼 게이트(Transfer gate)를 형성하는 바, 이는 PD에서 플로팅 센싱 노드(Floating sensing node; 이하 FD라 함)로 광전자를 운반하기 위한 역할을 한다.
이어서, 이온주입 마스크(도시하지 않음)를 이용하여 필드 절연막(31)과 게이트전극(32, 33)에 접하는 PD용 불순물 영역(n-)을 반도체층(30) 내부에 소정의 깊이로 형성하는 바, 높은 에너지 예컨대, 120KeV 내지 160KeV의 에너지를 이용하여 1.0E16/㎤ 내지 1.0E17/㎤ 농도의 Ph 소스 등의 저농도 불순물을 이용한다.
계속해서, 피알 스트립(PR strip)을 통해 이온주입 마스크를 제거한 다음, 질화막 등을 전면에 증착한 후 전면식각을 통해 게이트전극(32, 33) 측벽에 스페이서(34)를 형성한다. 여기서, 스페이서(34)는 후속 이온주입을 통한 얕은 드레인 접합(Lightly Doped Drain; 이하 LDD라 함)을 형성하여 핫 캐리어(Hot carrier) 효과 등을 억제하기 위한 것이다. 이어서, FD 형성을 위한 고농도의 N형 불순물을 이온주입하여 n+(소스/드레인)를 형성한 후, 어닐(Anneal)공정을 실시하여 n+(소스/드 레인)이 확산되도록 한다.
이어서, 이온주입 마스크(도시하지 않음)를 이용하여 깊은 레벨로 형성된 PD용 N형 불순물 영역(n-) 내에 PD용 P형 불순물 영역(P0)을 형성하는 바 예컨대, 20KeV 내지 40KeV의 에너지를 이용하여 5.0E16/㎤ 내지 5.0E17/㎤ 농도의 불순물을 이용한다.
상기한 도 3a의 공정까지 PD용 n-영역 아래의 P층은 반도체층(30)이 그 역할을 하는 것으로, 이러한 PNP 구조에서 n-영역은 고에너지를 이용한 이온주입 과정을 거치기 때문에 ISO의 버즈비크에서는 채널링(Channeling)이 발생하게 되어 결함 소스가 있는 필드절연막(31) 에지와 n-영역이 만나게 되므로, 이 경우 필드절연막(31) 에지에서 발생한 EHP에서 전자는 PD로 유입되어 암전류가 된다
일반적으로 ISO(필드절연막(31)) 하부에는 채널스탑영역이 있어, 필드절연막(31) 에지와 PD의 n-영역이 0.5㎛ 까지의 공정 기술에서는 만나지 않으나, 0.35㎛ 및 그 이하의 공정 기술에서는 트랜지스터 특성을 고려하여 열경비(Thermal budget)를 많이 줄 수 없으므로 채널스탑영역 형성을 위해 이온주입된 불순물이 확산되지 않아 PD와 필드절연막(31) 에지에서 직접적으로 만나게 되는 바, 도 3a에서는 필드절연막(31) 에지와 n-영역이 만나는 구조로 되어 있다.
따라서, 이후의 공정을 통해 필드절연막(31) 에지와 n-영역을 분리시키도록 하는 바, 구체적으로 살펴 본다.
즉, 도 3b에 도시된 바와 같이 P형 소스/드레인(이하, PSD라 함) 형성을 위한 마스크를 이용하여 필드절연막(31)과 n-영역이 이격(격리)되도록 채널스탑영역 형성을 위한 이온주입을 실시한다.
구체적으로, 이미지센서의 단위 화소 뿐만이 아니라 그 주변영역은 동일한 칩상에 집적되는 바, 단위화소 및 주변영역의 N형 소스/드레인은 상기한 과정을 통해 이루어지며, 그 확산을 위한 어닐 공정을 거친 후 PSD 공정을 실시하게 된다.
따라서, 본 발명은 이러한 PSD 공정시 채널스탑영역 형성을 동시에 형성하기 위한 것으로 공정의 단순화 및 마스크 제작에 따른 경비 절감을 거둘 수 있게 된다.
PSD 마스크는 PD에서 버즈비크를 고려하여 원래의 ISO 마스크와 동일하게 정의하여 이온주입 공정을 진행한다. 이렇게 마스크를 정의한 후 이온주입 공정을 진행하게 되면, 필드절연막(31) 상에서 이온주입이 이루어진다.
일반적인 PSD 이온주입을 위한 소스는 BF2로 35KeV 내지 45KeV 에너지와 1.0E19/㎤ 내지 1.0E21/㎤ 농도의 불순물을 이용하므로 필드절연막(31) 하부에는 이온주입이 되지 않는다. 따라서, 본 발명에서는 PSD 이온주입 소스를 종래의 트랜지스터 특성을 맞추기 위한 BF2 소스는 그대로 두고 추가적으로 B11 소스를 이용하여 보론(Boron) 이온주입을 실시한 다음 확산을 위한 열공정을 실시한다.
이 때, 보론 이온주입 에너지는 25KeV 내지 35KeV) 정도로 하고 그 농도는 1.0E17/㎤ 내지 1.0E18/㎤로 설정하는 바, 이정도의 에너지는 Rp가 1300Å 정도이고, 필드절연막(31)의 두께는 3000Å 정도이다. 이렇게 되면 보론 소스로 필드절연막(31)에 Rp가 위치하나 3Rp까지는 일반적으로 확산이 되므로 최종적으로는 필드절 연막(31) 하부에 저농도 도스로 보론이 위치하게 되어 필드절연막(31)과 PD가 격리된다.
도 3c는 상기한 과정을 통해 채널스탑영역(P+)이 필드절연막(31)과 실질적으로 동일한 폭으로 필드절연막(31) 하부에 형성되며, 필드절연막(31)과 PD가 격리된 구조를 도시한다.
따라서, 필드절연막(31) 내에서의 확산에 의한 효과로 필드절연막(31) 하부를 격리할 경우 PD의 전하 용량은 저하시키지 않으면서 암전류를 줄일 수 있게 된다.
한편, 상기한 바와 같이 PSD와 동시에 채널스탑영역을 형성함으로써, 암전류를 최소화함은 물론 공정의 단순화및 제조 비용의 절감을 추구할 수 있으나, PSD 마스크의 경우 일반적인 트랜지스터의 조건을 설정하여야 하므로 조건 변경이 쉽지 않은 경우가 있으므로, 이 경우 PD와 근접한 필드절연막 에지에만 이온주입 형성을 위한 마스크를 추가로 형성할 수 있다.
또한, 상기한 필드절연막 에지와 PD의 n-영역과의 격리를 위해서는 최초 n-영역 형성을 위한 이온주입시 필드절연막과 일정 거리를 이격할 수도 있다.
상기한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, PSD 형성시 채널스탑영역 형성을 동시에 실시하여 PD와 필드절연막 에지를 격리시킴으로써 암전류를 최소화할 수 있을 뿐만아니라, PSD 형성용 마스크를 이용하여 공정을 진행할 수 있어 공정의 단순화 및 제조 비용의 절감을 기대할 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
상술한 본 발명은, 포토다이오드의 용량을 저하시키지 않으면서 암전류를 최소화할 수 있으며, 더불어 공정의 단순화를 기대할 수 있어, 궁극적으로 이미지센서의 성능 및 가격 경쟁력 향상을 기대할 수 있는 탁월한 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 반도체층 상에 국부적으로 필드절연막을 형성하는 단계;
    상기 필드절연막과 이격되도록 상기 반도체층 상에 트랜스퍼 게이트를 형성하는 단계;
    상기 트랜스퍼 게이트의 일측과 접하도록 상기 반도체층 내에 포토다이오드용 제1 불순물 영역을 형성하는 단계
    상기 제1 불순물 영역 상에 포토다이오드용 제2 불순물 영역을 형성하는 단계;
    상기 필드절연막 형성시 사용된 마스크와 동일하게 정의된 이온주입마스크를 이용한 제1 이온주입공정을 실시하여 상기 제1 불순물 영역과 서로 다른 도전형의 불순물을 주입하는 단계;
    상기 제1 이온주입공정보다 낮은 도즈로 상기 이온주입마스크를 이용한 제2 이온주입공정을 실시하여 상기 제1 불순물 영역과 서로 다른 도전형의 불순물을 주입하는 단계; 및
    열처리 공정을 통해 상기 제2 이온주입공정시 주입된 불순물을 상기 필드절연막과 상기 제1 불순물 영역이 접하는 부위로 확산시켜 상기 필드절연막과 상기 포토다이오드를 분리시키는 단계
    를 포함하는 이미지센서 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 이온주입공정은, 1.0E19/㎤ 내지 1.0E21/㎤ 농도의 불순물을 이용하여 35KeV 내지 45KeV의 에너지를 이용하여 실시하고, 상기 제2 이온주입공정은 1.0E17/㎤ 내지 1.0E18/㎤ 농도의 불순물을 이용하여 25KeV 내지 35KeV의 에너지를 이용하여 실시하는 이미지센서 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제1 이온주입공정은 BF2를 소스로 하며, 상기 제2 이온주입공정은 B11을 소스로 하여 실시하는 이미지센서 제조 방법.
  7. 삭제
KR1020010065454A 2001-10-23 2001-10-23 이미지센서 제조 방법 KR100776150B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010065454A KR100776150B1 (ko) 2001-10-23 2001-10-23 이미지센서 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020010065454A KR100776150B1 (ko) 2001-10-23 2001-10-23 이미지센서 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20030034499A KR20030034499A (ko) 2003-05-09
KR100776150B1 true KR100776150B1 (ko) 2007-11-15

Family

ID=29566003

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020010065454A KR100776150B1 (ko) 2001-10-23 2001-10-23 이미지센서 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100776150B1 (ko)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11251569A (ja) * 1998-01-08 1999-09-17 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 接地ボディ・コンタクトを有するｓｏｉアクティブ・ピクセル・セル設計
KR20000041462A (ko) * 1998-12-22 2000-07-15 김영환 핀드 포토다이오드를 갖는 이미지센서 제조방법
KR20000041443A (ko) * 1998-12-22 2000-07-15 김영환 깊은 필드스탑층을 갖는 씨모스이미지센서
JP2000353801A (ja) * 1999-06-14 2000-12-19 Mitsubishi Electric Corp 固体撮像素子を有する半導体装置およびその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11251569A (ja) * 1998-01-08 1999-09-17 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 接地ボディ・コンタクトを有するｓｏｉアクティブ・ピクセル・セル設計
KR20000041462A (ko) * 1998-12-22 2000-07-15 김영환 핀드 포토다이오드를 갖는 이미지센서 제조방법
KR20000041443A (ko) * 1998-12-22 2000-07-15 김영환 깊은 필드스탑층을 갖는 씨모스이미지센서
JP2000353801A (ja) * 1999-06-14 2000-12-19 Mitsubishi Electric Corp 固体撮像素子を有する半導体装置およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20030034499A (ko) 2003-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7595210B2 (en) Method of manufacturing complementary metal oxide semiconductor image sensor
KR20030060601A (ko) 이미지센서 및 그 제조 방법
KR100562668B1 (ko) 암신호 감소를 위한 이미지센서 제조 방법
KR100293718B1 (ko) 개선된 이미지센서 제조방법
US6566722B1 (en) Photo sensor in a photo diode on a semiconductor wafer
KR100748323B1 (ko) 이미지센서 제조 방법
KR100748324B1 (ko) 이미지센서의 제조 방법
KR100893054B1 (ko) 크로스토크를 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조 방법
KR100776150B1 (ko) 이미지센서 제조 방법
KR100776151B1 (ko) 고집적 이미지센서 제조 방법
KR100873288B1 (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
KR100440775B1 (ko) 이미지센서 제조 방법
KR100748314B1 (ko) 이미지센서 및 그 제조 방법
KR100535911B1 (ko) 시모스 이미지 센서 및 그 제조방법
KR100790287B1 (ko) 이미지센서 제조 방법
KR100766675B1 (ko) 암신호 감소를 위한 이미지센서 제조 방법
KR100851497B1 (ko) 저조도 특성을 향상시킬 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법
KR100838466B1 (ko) 고집적 이미지센서 제조 방법
KR100873812B1 (ko) 전하용량을 향상시키기 위한 이미지센서 및 그 제조 방법
KR100700266B1 (ko) 이미지센서 제조 방법
KR100870823B1 (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
KR100677045B1 (ko) 이미지센서 제조 방법
KR100790286B1 (ko) 이미지센서 제조 방법
KR20030056060A (ko) 전하용량을 향상시키기 위한 이미지센서 및 그 제조 방법
KR100841208B1 (ko) 암신호 감소를 위한 이미지센서 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
N231 Notification of change of applicant
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
G170 Publication of correction
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121030

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131030

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141030

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150930

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161028

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170929

Year of fee payment: 11

LAPS Lapse due to unpaid annual fee