KR100776152B1 - Cmos image sensor and the method of manufacturing thereof - Google Patents

Cmos image sensor and the method of manufacturing thereof Download PDF

Info

Publication number
KR100776152B1
KR100776152B1 KR1020060081962A KR20060081962A KR100776152B1 KR 100776152 B1 KR100776152 B1 KR 100776152B1 KR 1020060081962 A KR1020060081962 A KR 1020060081962A KR 20060081962 A KR20060081962 A KR 20060081962A KR 100776152 B1 KR100776152 B1 KR 100776152B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensing node
photodiode
floating sensing
image sensor
cmos image
Prior art date
Application number
KR1020060081962A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박원효
Original Assignee
동부일렉트로닉스 주식회사
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 동부일렉트로닉스 주식회사 filed Critical 동부일렉트로닉스 주식회사
Priority to KR1020060081962A priority Critical patent/KR100776152B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100776152B1 publication Critical patent/KR100776152B1/en

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
    • 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
    • H01L27/14685—Process for coatings or optical 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
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00—Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40—Capacitors
    • H01L28/60—Electrodes
    • H01L28/82—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation
    • H01L28/90—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions
    • H01L28/91—Electrodes with an enlarged surface, e.g. formed by texturisation having vertical extensions made by depositing layers, e.g. by depositing alternating conductive and insulating layers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N25/00—Circuitry of solid-state image sensors [SSIS]; Control thereof
    • H04N25/70—SSIS architectures; Circuits associated therewith
    • H04N25/76—Addressed sensors, e.g. MOS or CMOS sensors

Abstract

A CMOS image sensor and a manufacturing method of the same are provided to increase an entire light receiving area of a photodiode within a unit pixel by using only two transistors, namely a transfer transistor and a select transistor. A CMOS image sensor includes a photodiode(300) for generating photoelectric charges, a floating sensing node(330) for receiving the photoelectric charges from the photodiode, a transfer transistor(320) connected to the photodiode in order to transfer the photoelectric charges generated from the photodiode to the floating sensing node according to a first control signal, a via type capacitor(340) connected to the floating sensing node, and a select transistor(350) connected to the floating sensing node in order to detect the photoelectric charges formed in the floating sensing node according to a second control signal.

Description

ＣＭＯＳ 이미지 센서 및 그 제조 방법 {CMOS image sensor and the method of manufacturing thereof}CMOS image sensor and method for manufacturing the same

도 1은 종래의 기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 나타내는 평면도이다.1 is a plan view illustrating a unit pixel of a CMOS image sensor according to the related art.

도 2는 종래의 기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 회로도이다.2 is a circuit diagram of a CMOS image sensor according to the prior art.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 회로의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a circuit of a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조 공정을 나타내는 도면이다.4A to 4D are views illustrating a manufacturing process of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 나타내는 평면도이다.5A through 5C are plan views illustrating unit pixels of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

300: 포토 다이오드 320: 트랜스퍼 트랜지스터300: photodiode 320: transfer transistor

330: 플로팅 센싱 노드 340: 비아형 커패시터330: floating sensing node 340: via capacitor

본 발명은 CMOS 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게 는 단위 화소당 조사되는 빛의 수광 면적이 넓어져 기능이 향상된 CMOS 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same having improved functions by widening a light receiving area irradiated per unit pixel.

CMOS 이미지 센서(image sensor)는 CMOS 제조 기술을 이용하여 광학적 이미지를 전기 적신호로 변환시키는 소자로서, 픽셀 수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하여 빛에 반응하여 생성된 신호 전자를 전압으로 변환하고 신호 처리 과정을 거쳐 화상 정보를 재현한다.CMOS image sensor is a device that converts an optical image into an electrical signal by using CMOS manufacturing technology.It creates a MOS transistor by the number of pixels and uses a switching method that detects the output sequentially by using it. The generated signal electrons are converted into voltages and subjected to signal processing to reproduce image information.

이러한 CMOS 이미지 센서는 종래의 이미지 센서로 널리 사용되고 있는 CCD 이미지 센서에 비하여 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝 방식의 구현이 가능하여 신호 처리 회로를 단일 칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능할 뿐만 아니라 호환성의 CMOS 기술을 사용하므로 제조 단가를 낮출 수 있고 전력 소모도 낮다는 장점이 있어 요즈음에는 각종 카메라, 의료 장비, 감시용 카메라, 위치 확인 및 감지를 위한 각종 산업 장비, 장난감, 휴대폰용 카메라 등 화상 신호를 재현하는 모든 분야에 이용 가능하며, 저 전압 구동과 단일칩화가 가능하여 점점 활용 범위가 확대되고 있는 추세이다This CMOS image sensor is simpler to drive than the CCD image sensor, which is widely used as a conventional image sensor, and can be implemented in various scanning methods. Therefore, the signal processing circuit can be integrated on a single chip. Has the advantage of lowering the manufacturing cost and low power consumption by using CMOS technology.In recent years, image signals such as various cameras, medical equipment, surveillance cameras, various industrial equipment for positioning and detection, toys, mobile phone cameras, etc. It can be used in all fields that reproduce the power supply, and the range of application is gradually increasing because of the low voltage driving and single chip.

일반적으로 4개의 트랜지스터 및 포토 다이오드로 구성된 CMOS 이미지 센서가 널리 이용되는 데 이하 도면을 이용하여 상세히 설명한다.In general, a CMOS image sensor composed of four transistors and a photodiode is widely used, which will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 종래의 기술에 따른 4개의 트랜지스터 구조를 갖는 CMOS 이미지 센서의 회로도이다.1 is a circuit diagram of a CMOS image sensor having four transistor structures according to the prior art.

도 1을 참조하면, 기존의 이미지 센서 공정으로 구현되는 소자의 화소구조는 칩 면적의 대부분을 차지하고 있으며 도 1과 같은 형태가 반복된다. 4개의 트랜지스터로 구성된 CMOS 이미지 센서의 단위 화소는 광 감지 수단인 포토 다이오드(PD)와, 4개의 NMOS 트랜지스터(Tx, Rx, Dx, Sx)로 이루어진다. 4개의 NMOS트랜지스터 중 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)는 포토다이오드(PD)에서 생성된 광전하를 플로팅 센싱 노드로 운송하는 역할을 하고, 리셋 트랜지스터(Rx)는 신호검출을 위해 상기 플로팅 센싱 노드에 저장되어 있는 전하를 배출하는 역할을 하고, 드라이브 트랜지스터(Dx)는 소스 팔로워(Source Follower)로서 역할하며, 셀렉트 트랜지스터(Sx)는 스위칭(Switching) 및 어드레싱(Addressing)을 위한 것이다. Referring to FIG. 1, a pixel structure of a device implemented by a conventional image sensor process occupies most of a chip area, and the same shape as that of FIG. 1 is repeated. The unit pixel of the CMOS image sensor composed of four transistors includes a photodiode (PD), which is a light sensing means, and four NMOS transistors (Tx, Rx, Dx, Sx). Of the four NMOS transistors, the transfer transistor Tx serves to transport the photocharge generated by the photodiode PD to the floating sensing node, and the reset transistor Rx is stored in the floating sensing node for signal detection. It serves to discharge charge, the drive transistor Dx serves as a source follower, and the select transistor Sx is for switching and addressing.

도 2는 이미지 센서의 회로도이다.2 is a circuit diagram of an image sensor.

도 2를 참조하여 상기 이미지 센서의 작동을 설명하면, 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx) 및 실렉트 트래지스터(Sx)를 턴 오프 시킨다. 이때 포토 다이오드는 완전히 공핍(depletion)되어 있다. 이후 빛에 의하여 생성되는 전하를 상기 포토 다이오드(PD)에 모은다. 적정 시간 후에 리셋 트랜지스터(Rx)를 하이로하여 플로팅 센싱 노드(ND)를 첫번째로 리셋 시킨다. 이후 실렉트 트랜지스터를 하이로 하여 화소 영역을 턴 온 시킨다. 이 후 소스 팔로우 영역의 제 1 출력 전압(V1)을 측정한다. 이 값은 단지 플로팅 센싱 노드의 전위값의 변화를 의미한다. Referring to FIG. 2, the operation of the image sensor will be described. The transfer transistor Tx, the reset transistor Rx, and the select transistor Sx are turned off. At this time, the photodiode is fully depleted. Thereafter, charges generated by light are collected in the photodiode PD. After a predetermined time, the reset transistor Rx is set high to reset the floating sensing node ND first. The select transistor is then turned high to turn on the pixel region. Thereafter, the first output voltage V1 of the source follower region is measured. This value only means a change in the potential value of the floating sensing node.

이후 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 하이로 하여 턴 온 시킨다. 모든 광 전하는 플로팅 센싱 노드(ND)로 이동된다. 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 로우로 하여 턴 오프 시킨다. 이후 제 2 출력 전압(V2)을 측정한다. 이때 얻어진 출력신호는 V1-V2이 며, 이는 V1과 V2 사이의 차이에서 얻어진 광 전하의 결과이며 이는 잡음 등이 배제된 순수 신호값이다. 이 과정을 반복함으로써 이미지 센서는 구동되며 잡음이 덜한, 즉 잡음이 배제된 값을 데이터로 얻을 수가 있다Thereafter, the transfer transistor Tx is turned high to turn on. All photocharge is transferred to the floating sensing node ND. The transfer transistor Tx is turned low to turn off. Thereafter, the second output voltage V2 is measured. The output signal obtained at this time is V1-V2, which is a result of the optical charge obtained from the difference between V1 and V2, which is a pure signal value without noise. By repeating this process, the image sensor is driven and can obtain data with less noise, ie noise free.

상기한 바와 같이 종래의 단위 화소는 4개의 트랜지스터를 필요로 하는데, 상기 트랜지스터들은 화소 영역의 상부에 형성되어 포토 다이오드의 수광 면적을 줄이고 이미지 센서의 집적도 향상을 저해한다.As described above, the conventional unit pixel requires four transistors, which are formed on the upper portion of the pixel area, thereby reducing the light receiving area of the photodiode and preventing the improvement of the integration degree of the image sensor.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 트랜지스터의 수를 줄여 포토 다이오드의 수광 면적 및 집적도가 향상된 CMOS 이미지 센서를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a CMOS image sensor having a reduced number of transistors and an improved light receiving area and integration degree of a photodiode.

본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 상기 CMOS 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing the CMOS image sensor.

상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 제시되는 CMOS 이미지 센서는 포토 다이오드와, 상기 포토 다이오드로부터 광전하를 전달받는 플로팅 센싱 노드와, 상기 포토 다이오드와 연결되며 제1 제어 신호에 따라 상기 포토 다이오드에서 생성된 광전하를 상기 플로팅 센싱 노드로 전달하는 트랜스퍼 트랜지스터와, 상기 플로팅 센싱 노드와 연결된 비아형 커패시터, 및 상기 플로팅 센싱 노드와 연결되어 제2 제어 신호에 따라 상기 플로팅 센싱 노드에 형성된 상기 광전하를 검출하는 실렉트 트랜지스터를 포함한다.In order to solve the above problems, a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention may include a photodiode, a floating sensing node receiving photocharges from the photodiode, and a photodiode in accordance with a first control signal. A transfer transistor configured to transfer the photocharges generated by the photodiode to the floating sensing node, a via capacitor connected to the floating sensing node, and a floating sensing node connected to the floating sensing node, and formed at the floating sensing node according to a second control signal. And a select transistor for detecting the photocharge.

상기 다른 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 바람직한 일 실시예에서 제시 되는 CMOS 이미지 센서의 제조 방법은 반도체 기판의 화소 영역에 식각 공정을 이용하여 비아홀을 형성하는 단계와, 상기 비아홀에 제 1 금속막을 적층하는 단계와, 상기 제 1 금속막 상에 절연막으로 적층하는 단계와, 상기 절연막 상에 제 2 금속막을 적층하는 단계와, 상기 기판을 평탄화하여 비아홀내에 순차적으로 적층된 제 1 금속막, 절연막, 제 2 금속막을 포함하는 비아형 커패시터를 완성하는 단계와, 상기 화소 영역 상에 형성되며 상기 비아형 커패시터와 연결되는 플로팅 센싱 노드 영역 및 포토 다이오드를 형성하는 단계, 및 상기 플로팅 센싱 노드 영역 상에 트랜스퍼 트랜지스터 및 실렉트 트랜지스터를 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a CMOS image sensor in which a via hole is formed in an area of a semiconductor substrate using an etching process, and a first metal layer is laminated on the via hole. Stacking an insulating film on the first metal film, stacking a second metal film on the insulating film, and planarizing the substrate to sequentially stack the first metal film, the insulating film, and the first metal film. Comprising: forming a via-type capacitor comprising a second metal film, forming a floating sensing node region and a photodiode formed on the pixel region and connected to the via-type capacitor, and a transfer transistor on the floating sensing node region And forming a select transistor.

상기 CMOS 이미지 센서의 단위 화소는 실렉트 트랜지스터와 트랜스퍼 트랜지스터, 2개의 트랜지스터와 포토 다이오드로 이루어지므로, 4개 트랜지스터를 포함하는 종래의 이미지 센서의 단위 화소에 비하여 포토 다이오드의 수광 면적이 넓어지는 장점이 있다. Since the unit pixel of the CMOS image sensor is composed of a select transistor, a transfer transistor, two transistors, and a photodiode, the light receiving area of the photodiode is wider than that of the unit pixel of the conventional image sensor including four transistors. have.

이하 도면을 이용하여 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서를 설명한다.Hereinafter, a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment will be described with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 회로도이다.3 is a circuit diagram of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 조사되는 빛과 반응하여 광전하를 생성시키는 포토 다이오드(300)는 트랜스퍼 트랜지스터(320)를 통하여 플로팅 센싱 노드(330)과 연결된다. Referring to FIG. 3, the photodiode 300, which reacts with the irradiated light to generate photocharges, is connected to the floating sensing node 330 through the transfer transistor 320.

상기 트랜스터 트랜지스터(320)는 게이트에 가해지는 제 1 제어 신호(S1)에 따라 상기 포토 다이오드(300)에서 발생한 광전하를 상기 플로팅 센싱 노드(330)로 전달한다.The transmitter transistor 320 transfers the photocharge generated in the photodiode 300 to the floating sensing node 330 according to the first control signal S1 applied to the gate.

상기 플로팅 센싱 노드(330)는 다시 실렉트 트랜지스터(350)의 일측에 연결되며, 상기 실렉트 트랜지스터(350)의 게이트에 가해지는 제 2 제어 신호(S2)에 따라 상기 플로팅 센싱 노드(330)에 축적된 광전하는 상기 실렉트 트랜지스터(350)를 거쳐 데이타 신호(data out)로 검출한다.The floating sensing node 330 is again connected to one side of the select transistor 350 and is connected to the floating sensing node 330 according to a second control signal S2 applied to the gate of the select transistor 350. The accumulated photocharge is detected as a data signal through the select transistor 350.

또한 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서는 상기 플로팅 센싱 노드(330)와 연결된 비아형 커패시터(340)를 포함한다. In addition, the CMOS image sensor according to the exemplary embodiment includes a via capacitor 340 connected to the floating sensing node 330.

상기 비아형 커패시터(340)는 데이타 신호의 검출 후 상기 플로팅 센싱 노드(330)에 잔류하는 전하를 그라운드로 자연 방출하는 기능을 수행한다. 이로써 상기 비아형 커패시터(340)는 종래의 CMOS 이미지 센서의 리셋 트랜지스터와 같은 기능을 수행하게 되고, 본 발명의 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서에서 종래의 이미지 센서에서 필수적인 리셋 트랜지스터를 제거할 수 있다.The via capacitor 340 naturally discharges the charge remaining in the floating sensing node 330 to the ground after the detection of the data signal. As a result, the via-type capacitor 340 performs the same function as the reset transistor of the conventional CMOS image sensor, and in the CMOS image sensor according to the exemplary embodiment of the present invention, it is possible to remove the reset transistor necessary in the conventional image sensor. .

상기 이미지 센서의 동작 과정을 상세히 설명하면, 포토 다이오드(300)가 빛을 받으면 상기 포토 다이오드(300)에서 광전 반응이 일어나 광 전하가 형성된다. 이때 포토 다이오드(300)로부터 광전하를 전달받는 플로팅 센싱 노드(330)는 상기 플로팅 센싱 노드(330)와 연결된 기능성 비아형 커패시터(340)에 의하여 잔류 전자가 제거된 상태이다. Referring to the operation of the image sensor in detail, when the photodiode 300 receives light, a photoelectric reaction occurs in the photodiode 300 to form a photo charge. In this case, the floating sensing node 330 that receives the photocharge from the photodiode 300 is in a state where residual electrons are removed by the functional via-type capacitor 340 connected to the floating sensing node 330.

이후 트랜스퍼 트랜지스터(320)가 제1 제어신호(S1)에 의하여 턴 온 되면 상기 포토 다이오드(300)에서 발생한 광 전하는 잔류 전하가 모두 제거된 상기 플로 팅 센싱 노드(330)로 전달되어 축적된다. Then, when the transfer transistor 320 is turned on by the first control signal S1, the photocharge generated in the photodiode 300 is transferred to and accumulated in the floating sensing node 330 from which residual charges are removed.

이후 실렉트 트랜지스터(350)는 제 2 제어신호에 의하여 턴 온 되고, 상기 플로팅 센싱 노드(330)에 축적된 상기 광 전하는 상기 실렉트 트랜지스터(350)을 통하여 데이타 신호(data out)로 검출되고 이후 다양한 출력회로를 통하여 이미지 형태로 구현된다.Thereafter, the select transistor 350 is turned on by the second control signal, and the photocharge accumulated in the floating sensing node 330 is detected as a data signal through the select transistor 350. It is implemented in the form of an image through various output circuits.

본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조 방법을 이하 도면을 이용하여 상세히 설명한다.A method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 4a 내지 도 4e는 본 발명의 일 실시예에 따라서 기능성 비아형 커패시터를 형성하는 공정을 나타내기 위한 CMOS 이미지 센서 단위화소의 단면도이다.4A through 4E are cross-sectional views of a CMOS image sensor unit pixel for illustrating a process of forming a functional via-type capacitor according to an embodiment of the present invention.

도 4a를 참조하면, 먼저 단위화소의 기판(410)에 대하여 식각 공정으로 비아홀(420)을 형성한다. 이때 상기 비아홀(420)의 너비는 0.4㎛ 내지 0.5㎛정도가 바람직한데 상기 범위보다 작은 경우 상기 비아홀에 형성되는 커패시터가 전하를 축적하는 용량이 떨어지고, 상기 범위보다 큰 경우 상기 커패시터가 플로팅 센싱 노드에 축적된 잔류 전하를 효율적으로 제거하지 못한다.Referring to FIG. 4A, first, a via hole 420 is formed through an etching process on a substrate 410 of a unit pixel. In this case, the width of the via hole 420 is preferably about 0.4 μm to 0.5 μm. When the width of the via hole 420 is smaller than the range, the capacitance of the capacitor formed in the via hole is reduced. Accumulated residual charge is not efficiently removed.

도 4b를 참조하면, 이후 상기 비아홀 및 기판 상에 제 1 금속막(430)이 적층된다. 상기 금속막은 이후 비아형 커패시터의 도전막으로 사용되는 데 일반적으로 텅스텐과 같은 물질이 사용된다. Referring to FIG. 4B, a first metal layer 430 is stacked on the via hole and the substrate. The metal film is then used as a conductive film of the via capacitor, and a material such as tungsten is generally used.

도 4c를 참조하면, 비아홀 (420)의 내부에 다시 절연막 (440)이 적층되는데, 상기 절연막(440)은 커패시터의 유전막 역할을 하게 되며 상기 절연막으로 TEOS와 같은 산화막이 사용된다.Referring to FIG. 4C, an insulating film 440 is stacked again inside the via hole 420. The insulating film 440 serves as a dielectric film of a capacitor, and an oxide film such as TEOS is used as the insulating film.

도 4d를 참조하면, 상기 절연막(440) 상에 다시 제 2 금속막(450)이 적층되는데, 이때 상기 제 2 금속막(450)은 비아홀 내부의 절연막(440)상에도 형성된다. 도 4e를 참조하면, 기판은 기계적 화학적 연마공정으로 평탄화된다. 이로써비아홀(420) 내부의 제 1 금속막(430), 절연막(440), 및 제 2 금속막(450)으로 구성된 비아형 커패시터가 형성된다.Referring to FIG. 4D, a second metal film 450 is further stacked on the insulating film 440. The second metal film 450 is also formed on the insulating film 440 in the via hole. Referring to FIG. 4E, the substrate is planarized by a mechanical chemical polishing process. As a result, a via capacitor including the first metal layer 430, the insulating layer 440, and the second metal layer 450 is formed in the via hole 420.

상기 비아형 커패시터가 형성된 후 다시 포토 다이오드를 포함하는 CMOS 이미지 센서의 소자를 형성하는 공정이 진행되는 데, 이하 도면을 이용하여 상기 공정을 상세히 설명한다.After the via-type capacitor is formed, a process of forming an element of a CMOS image sensor including a photodiode is performed again. Hereinafter, the process will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조 공정을 나타내는 단위 화소의 평면도이다.5A to 5C are plan views of unit pixels illustrating a manufacturing process of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5a를 참조하면, 상술한 공정에 따라 단위 화소의 기판에 비아형 커패시터(510)이 형성된다.Referring to FIG. 5A, a via capacitor 510 is formed on a substrate of a unit pixel according to the above process.

도 5b를 참조하면, 상기 비아형 커패시터(510)를 포함하는 단위 화소의 기판(500)에 이온 주입 공정으로 포토 다이오드(520) 및 상기 포토 다이오드(520)와 연결된 플로팅 센싱 노드 영역(530)이 형성된다.Referring to FIG. 5B, the photodiode 520 and the floating sensing node region 530 connected to the photodiode 520 may be formed in an ion implantation process on the substrate 500 of the unit pixel including the via capacitor 510. Is formed.

이때, 상기 비아형 커패시터(510)는 플로팅 센싱 노드 영역(530)과 연결된다.In this case, the via capacitor 510 is connected to the floating sensing node region 530.

도 5c를 참조하면, 상기 포토 다이오드(520)와 상기 플로팅 센싱 노드 영역(530)사이에 제공되는 트랜스퍼 트랜지스터(550) 및 상기 플로팅 센싱 노드 영역(530)상에 제공되는 실렉트 트랜지스터(540)가 형성된다.Referring to FIG. 5C, a transfer transistor 550 provided between the photodiode 520 and the floating sensing node region 530 and a select transistor 540 provided on the floating sensing node region 530 are provided. Is formed.

따라서 본 발명에 따른 단위 화소는 상기 트랜스퍼 트랜지스터(550)와 실렉트 트랜지스터(540) 두 개의 트랜지스터만을 필요로 하므로 단위 화소에 차지하는 포토 다이오드의 전체 수광 면적을 증가시킬 수 있다. Therefore, since the unit pixel according to the present invention requires only two transistors of the transfer transistor 550 and the select transistor 540, the total light receiving area of the photodiode occupying the unit pixel can be increased.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서는 포토 다이오드의 수광 면적이 종래의 기술에 따른 이미지 센서의 포토 다이오드에 비하여 넓어지게 되고, 그 결과 이미지 센서의 감도 및 집적도를 향상시킬 수 있다.In the CMOS image sensor according to the embodiment of the present invention as described above, the light receiving area of the photodiode becomes wider than that of the photodiode of the image sensor according to the prior art, and as a result, the sensitivity and the integration of the image sensor can be improved. .

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.The present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments, but the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications may be made by those skilled in the art within the scope of the technical idea of the present invention. It is possible.

Claims (5)

포토 다이오드; Photo diodes; 상기 포토 다이오드로부터 광전하를 전달받는 플로팅 센싱 노드;A floating sensing node receiving photocharge from the photodiode; 상기 포토 다이오드와 연결되며 제1 제어 신호에 따라 상기 포토 다이오드에서 생성된 광전하를 상기 플로팅 센싱 노드로 전달하는 트랜스퍼 트랜지스터;A transfer transistor connected to the photodiode and transferring the photocharge generated by the photodiode to the floating sensing node according to a first control signal; 상기 플로팅 센싱 노드와 연결된 비아형 커패시터; 및A via capacitor connected to the floating sensing node; And 상기 플로팅 센싱 노드와 연결되어 제2 제어 신호에 따라 상기 플로팅 센싱 노드에 형성된 상기 광전하를 검출하는 실렉트 트랜지스터를 포함하는 CMOS 이미지 센서.And a select transistor connected to the floating sensing node to detect the photocharges formed at the floating sensing node according to a second control signal. 반도체 기판의 화소 영역에 식각 공정을 이용하여 비아홀을 형성하는 단계;Forming via holes in the pixel region of the semiconductor substrate using an etching process; 상기 비아홀에 제 1 금속막을 적층하는 단계;Depositing a first metal film in the via hole; 상기 제 1 금속막 상에 절연막으로 적층하는 단계;Stacking an insulating film on the first metal film; 상기 절연막 상에 제 2 금속막을 적층하는 단계;Stacking a second metal film on the insulating film; 상기 기판을 평탄화하여 비아홀내에 순차적으로 적층된 제 1 금속막, 절연막, 제 2 금속막을 포함하는비아형 커패시터를 완성하는 단계;Planarizing the substrate to complete a via capacitor including a first metal film, an insulating film, and a second metal film sequentially stacked in a via hole; 상기 화소 영역 상에 형성되며 상기 비아형 커패시터와 연결되는 플로팅 센싱 노드 영역 및 포토 다이오드를 형성하는 단계; 및Forming a floating sensing node region and a photodiode formed on the pixel region and connected to the via capacitor; And 상기 플로팅 센싱 노드 영역 상에 트랜스퍼 트랜지스터 및 실렉트 트랜지스 터를 형성하는 단계를 포함하는 CMOS 이미지 센서 제조 방법.Forming a transfer transistor and a select transistor on the floating sensing node region. 제 2항에 있어서, 상기 비아홀의 직경은 0.4㎛ 내지 0.5㎛임을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 제조 방법.The method of claim 2, wherein the via hole has a diameter of 0.4 μm to 0.5 μm. 제 2항에 있어서, 상기 제 1 금속막은 텅스텐을 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 제조 방법.The method of claim 2, wherein the first metal film comprises tungsten. 제 2항에 있어서, 상기 절연막은 TEOS를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 센서 제조 방법The method of claim 2, wherein the insulating layer comprises TEOS.
KR1020060081962A 2006-08-28 2006-08-28 Cmos image sensor and the method of manufacturing thereof KR100776152B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060081962A KR100776152B1 (en) 2006-08-28 2006-08-28 Cmos image sensor and the method of manufacturing thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060081962A KR100776152B1 (en) 2006-08-28 2006-08-28 Cmos image sensor and the method of manufacturing thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR100776152B1 true KR100776152B1 (en) 2007-11-16

Family

ID=39079721

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060081962A KR100776152B1 (en) 2006-08-28 2006-08-28 Cmos image sensor and the method of manufacturing thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100776152B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10629644B1 (en) 2018-10-01 2020-04-21 Powerchip Technology Corporation Image sensor and method of manufacturing the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040093940A (en) * 2003-04-30 2004-11-09 매그나칩 반도체 유한회사 Unit pixel for cmos image sensor
KR20040093985A (en) * 2003-04-30 2004-11-09 매그나칩 반도체 유한회사 Unit pixel for cmos image sensor
KR20040093905A (en) * 2003-04-30 2004-11-09 매그나칩 반도체 유한회사 Unit pixel for high sensitive cmos image sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040093940A (en) * 2003-04-30 2004-11-09 매그나칩 반도체 유한회사 Unit pixel for cmos image sensor
KR20040093985A (en) * 2003-04-30 2004-11-09 매그나칩 반도체 유한회사 Unit pixel for cmos image sensor
KR20040093905A (en) * 2003-04-30 2004-11-09 매그나칩 반도체 유한회사 Unit pixel for high sensitive cmos image sensor

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10629644B1 (en) 2018-10-01 2020-04-21 Powerchip Technology Corporation Image sensor and method of manufacturing the same
TWI701823B (en) * 2018-10-01 2020-08-11 力晶積成電子製造股份有限公司 Image sensor and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7973346B2 (en) Image sensor with self-boosting transfer transistor gate and methods of operating and fabricating the same
KR20010061351A (en) CMOS image sensor having photodiode coupled capacitor
WO2007139255A1 (en) Image sensor active pixel and method for sensing signal thereof
KR20170111073A (en) Transistor and image sensor having the same
KR100298199B1 (en) A unit pixel of a CMOS image sensor having a PIN diode
KR100776152B1 (en) Cmos image sensor and the method of manufacturing thereof
KR20020045165A (en) Image sensor capable of improving electron transfer and method for forming the same
KR100345669B1 (en) Image sensor having nonsymmetric spacer on each side wall of transfer transistor gate electrode and method for forming the same
KR100477792B1 (en) CMOS image sensor with wide dynamic range
US8607424B1 (en) Reverse MIM capacitor
WO2007139254A1 (en) Image sensor and method for sensing signal thereof
KR100303773B1 (en) A unit pixel of a CMOS image sensor having a p &amp;lt; th &amp;gt;
US11652117B2 (en) Image sensing device
US20070080413A1 (en) CMOS image sensor and method for manufacturing the same
KR100298198B1 (en) A unit pixel of a CMOS image sensor having a Schottky diode
KR100388459B1 (en) Image sensor having trench in photodiode area and method for forming the same
KR20020017838A (en) Image sensor formation method capable of defining connection window structure by etching field oxide
KR20020058580A (en) Image sensor capable increasing area of photodiode and method for forming the same
KR100390843B1 (en) Method for fabricating image sensor capable of reducing capacitance of floating node
KR20020048705A (en) Image sensor capable of improving low light characteristics and method for forming the same
KR100388474B1 (en) Image sensor capable of increasing capacitance of photodiode and method for fabricating the same
KR20070071053A (en) Cmos image sensor, and method for fabricating the same
KR100321769B1 (en) Unit pixel with negative substrate voltage in CMOS image sensor
KR101580323B1 (en) Image sensor
KR100388461B1 (en) Image sensor capable of improving light sensitivity and method for forming the same

Legal Events

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

Payment date: 20111020

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121026

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee