KR100781544B1 - 이미지 센서의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
이미지 센서의 제조 방법이 제공된다. 이미지 센서의 제조 방법은 반도체 기판에 광전 변환부를 형성하고, 광전 변환부 상에 SiN막을 형성하고, 반도체 기판 상에 수소를 포함하는 가스의 플라즈마를 형성하여 SiN막의 수소의 함량을 높이고, 반도체 기판을 열처리하여 광전 변환부의 댕글링 본드를 제거하는 것을 포함한다.
반도체 집적 회로 장치, 이미지 센서
Description
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 화소의 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이의 개략적인 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 화소의 단면도로, 도 3의 Ⅳ- Ⅳ′를 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템을 나타내는 개략도이다.
(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)
10: 액티브 픽셀 센서 어레이 20: 타이밍 제너레이터
30: 로우 디코더 40: 로우 드라이버
50: 상관 이중 샘플러 60: 아날로그 디지털 컨버터
70: 래치부 80: 컬럼 디코더
100: 단위 화소 101: 반도체 기판
101a: 하부 기판 영역 101b: 상부 기판 영역
107: 깊은 웰 108: 분리웰
109: 소자 분리 영역 110: 광전 변환부
112: 포토 다이오드 114: 피닝층
120: 전하 검출부 130: 전하 전송부
132: 불순물 영역 134: 게이트 절연막
136: 게이트 전극 138: 스페이서
140: 리셋부 150: 증폭부
160: 선택부 210: 산화막
220a: SiN막 220: H rich-SiN막
300: 프로세서 기반 시스템 305: 버스
310: CMOS 이미지 센서 320: 중앙 정보 처리 장치
330: I/O 소자 340: RAM
350: 플로피디스크 드라이브 355: CD ROM 드라이브
360: 포트
본 발명은 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 신뢰성이 향상된 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
이미지 센서(image sensor)는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 소자이다. 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.
이미지 센서의 단위 화소는 광전 변환부 및 광전 변환부에서 입사광을 광전 변환하여 생성된 전하를 전하 검출부로 전송하는 전하 전송부를 포함한다.
이미지 센서를 제조하는 공정에서는 식각 공정, 이온 주입 공정 등이 반복적으로 진행되게 되는데, 이러한 공정에 의해 반도체 기판의 표면의 실리콘과 산소의 결합이 손상되어 (-Si-O-), (-Si-) 등의 댕글링 본드(dangling bond)가 발생하게 된다. 댕글링 본드는 광전 변환부에서 전하 전송부로 흐르는 암전류(dark current)를 악화시켜 이미지 센서의 신뢰성을 저하시킨다.
댕글링 본드를 제거하기 위하여, 반도체 기판에 수소를 확산시키는 방법을 사용할 수 있다. 이 때, PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; 이하, PECVD의 방법으로 형성한 절연막 증착한 후 열처리를 통해 수소를 확산시킬 수 있다. PECVD 방법으로 형성한 절연막은 수소의 함량이 비교적 높기 때문에, 반도체 기판에 수소를 공급하는 막질로 사용하기에 적합하다. 그러나, 절연막을 PECVD 방법으로 형성하면, 일정 두께 이하로 막질의 두께를 줄이기 어려운 문제가 있다.
따라서, 보다 얇은 두께로 형성이 가능한 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; 이하, LPCVD) 방법으로 절연막을 형성할 수도 있는데, LPCVD 방법으로 형성한 절연막은 수소의 함량이 적어, 수소를 확산시키는 막질로 사용하기 어려운 문제가 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 신뢰성이 향상된 이미지 센서의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제로 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 센서의 제조 방법은 반도체 기판에 광전 변환부를 형성하고, 상기 광전 변환부 상에 SiN막을 형성하고, 상기 반도체 기판 상에 수소를 포함하는 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 SiN막의 수소의 함량을 높이고, 상기 반도체 기판을 열처리하여 상기 광전 변환부의 댕글링 본드를 제거하는 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 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태 로 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. 나아가, n형 또는 p형은 예시적인 것이며, 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참고 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 CCD(Charge Coupled Device)와 CMOS 이미지 센서를 포함한다. 여기서, CCD는 CMOS 이미지 센서에 비해 잡음(noise)이 적고 화질이 우수하지만, 고전압을 요구하며 공정 단가가 비싸다. CMOS 이미지 센서는 구동 방식이 간편하고 다양한 스캐닝(scanning) 방식으로 구현 가능하다. 또한, 신호 처리 회로를 단일칩에 집적할 수 있어 제품의 소형화가 가능하며, CMOS 공정 기술을 호환하여 사용할 수 있어 제조 단가를 낮출 수 있다. 전력 소모 또한 매우 낮아 배터리 용량이 제한적인 제품에 적용이 용이하다. 따라서, 이하에서는 본 발명의 이미지 센서로 CMOS 이미지 센서를 예시하여 설명한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상은 그대로 CCD에도 적용될 수 있음은 물론이다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들에 따른 이미지 센서를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 액티브 픽셀 센서 어레이(active pixel sensor array, APS arrray)(10), 타이밍 제너레이터(timing generator)(20), 로우 디코더(row decoder)(30), 로우 드라이버(row driver)(40), 상관 이중 샘플러(Correlated Double Sampler, CDS)(50), 아날로그 디지털 컨버터(Analog to Digital Converter, ADC)(60), 래치부(latch)(70) 및 컬럼 디코더(column decoder)(80) 등을 포함한다.
액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 2차원적으로 배열된 다수의 단위 화소를 포함한다. 다수의 단위 화소들은 광학 영상을 전기 신호로 변환하는 역할을 한다. 액티브 픽셀 센서 어레이(10)는 로우 드라이버(40)로부터 화소 선택 신호(ROW), 리셋 신호(RST), 전하 전송 신호(TG) 등 다수의 구동 신호를 수신하여 구동된다. 또한, 변환된 전기적 신호는 수직 신호 라인를 통해서 상관 이중 샘플러(50)에 제공된다.
타이밍 제너레이터(20)는 로우 디코더(30) 및 컬럼 디코더(80)에 타이밍(timing) 신호 및 제어 신호를 제공한다.
로우 드라이버(40)는 로우 디코더(30)에서 디코딩된 결과에 따라 다수의 단위 화소들을 구동하기 위한 다수의 구동 신호를 액티브 픽셀 센서 어레이(10)에 제공한다. 일반적으로 매트릭스 형태로 단위 화소가 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 기준 전압 레벨(이하, '잡음 레벨(noise level)')과 형성된 전기적 신호에 의한 전압 레벨(이 하, '신호 레벨')을 이중으로 샘플링하여, 잡음 레벨과 신호 레벨의 차이에 해당하는 차이 레벨을 출력한다.
아날로그 디지털 컨버터(60)는 차이 레벨에 해당하는 아날로그 신호를 디지털 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 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 화소의 회로도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 액티브 픽셀 센서 어레이의 개략적인 평면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 화소(100)는 광전 변환부(110), 전하 검출부(120), 전하 전송부(130), 리셋부(140), 증폭부(150) 및 선택부(160)를 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 단위 화소(100)가 도 2에서와 같이 4개의 트랜지스터 구조로 이루어진 경우를 도시하고 있으나, 5개의 트랜지스터 구조로 이루어질 수도 있다.
광전 변환부(110)는 입사광을 흡수하여, 광량에 대응하는 전하를 축적하는 역할을 한다. 광전 변환부(110)는 포토 다이오드(photo diode), 포토 트랜지스터(photo transistor), 포토 게이트(photo gate), 핀드 포토 다이오드(Pinned Photo Diode; PPD) 및 이들의 조합이 가능하다.
전하 검출부(120)는 플로팅 확산 영역(FD; Floating Diffusion region)이 주 로 사용되며, 광전 변환부(110)에서 축적된 전하를 전송받는다. 전하 검출부(120)는 기생 커패시턴스를 갖고 있기 때문에, 전하가 누적적으로 저장된다. 전하 검출부(120)는 증폭부(150)의 게이트에 전기적으로 연결되어 있어, 증폭부(150)를 제어한다.
전하 전송부(130)는 광전 변환부(110)에서 전하 검출부(120)로 전하를 전송한다. 전하 전송부(130)는 일반적으로 1개의 트랜지스터로 이루어지며, 전하 전송 신호(TG)에 의해 제어된다.
리셋부(140)는 전하 검출부(120)를 주기적으로 리셋시킨다. 리셋부(140)의 소스는 전하 검출부(120)에 연결되고, 드레인은 Vdd에 연결된다. 또한, 리셋 신호(RST)에 응답하여 구동된다.
증폭부(150)는 단위 화소(100) 외부에 위치하는 정전류원(도면 미도시)과 조합하여 소스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하며, 전하 검출부(120)의 전압에 응답하여 변하는 전압이 수직 신호 라인(162)으로 출력된다. 소스는 선택부(160)의 드레인에 연결되고, 드레인은 Vdd에 연결된다.
선택부(160)는 행 단위로 읽어낼 단위 화소(100)를 선택하는 역할을 한다. 선택 신호(ROW)에 응답하여 구동되고, 소스는 수직 신호 라인(162)에 연결된다.
또한, 전하 전송부(130), 리셋부(140), 선택부(160)의 구동 신호 라인(131, 141, 161)은 동일한 행에 포함된 단위 화소들이 동시에 구동되도록 행 방향(수평 방향)으로 연장된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 화소의 단면도로, 도 3의 Ⅳ- Ⅳ′를 따라 절단한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서는 반도체 기판(101), 깊은 웰(deep well; 107), 분리웰(isolation well; 108), 소자 분리 영역(109), 광전 변환부(110), 전하 검출부(120), 전하 전송부(130)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 광전 변환부(110)로 핀드 포토다이오드(Pinned Photo Diode; PPD)를 사용하여 설명한다.
반도체 기판(101)은 제1 도전형(예를 들어, N형)이고, 반도체 기판(101) 내의 소정 깊이에 형성되는 제2 도전형(예를 들어, P형)의 깊은 웰(107)에 의해 하부 및 상부 기판 영역(101a, 101b)으로 정의된다. 여기서, 반도체 기판(101)은 N형을 예로 들어 설명하였으나, 이에 제한되지 않는다.
깊은 웰(107)은 하부 기판 영역(101a)의 깊은 곳에서 생성된 전하들이 광전 변환부(110)로 흘러 들어오지 않도록 포텐셜 베리어(potential barrier)를 형성하고, 전하와 홀의 재결합(recombination) 현상을 증가시키는 역할을 한다. 따라서, 전하들의 랜덤 드리프트(random drift)에 의한 화소간 크로스토크를 줄일 수 있다.
깊은 웰(107)은 예를 들어, 반도체 기판(101)의 표면으로부터 3 내지 12㎛ 깊이에서 최고 농도를 가지며 1 내지 5㎛의 층 두께를 형성하도록 형성될 수 있다. 여기서, 3 내지 12㎛는 실리콘 내에서 적외선 또는 근적외선의 흡수 파장의 길이(absorption length of red or near infrared region light)와 실질적으로 동일하다. 여기서, 깊은 웰(107)의 깊이는 반도체 기판(101)의 표면으로부터 얕을수록 확산 방지 효과가 크므로 크로스토크가 작아지나, 광전 변환부(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 깊은 웰(107)의 형성 위치는 조절될 수 있다.
소자 분리 영역(109)은 상부 기판 영역(101b) 내에 형성되어 활성 영역을 정의한다. 소자 분리 영역(109)은 일반적으로 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon)방법을 이용한 FOX(Field OXide) 또는 STI(Shallow Trench Isolation)가 될 수 있다.
또한, 소자 분리 영역(109)의 하부에는 제2 도전형(예를 들어, P형)의 분리웰(108)이 형성될 수 있다. 분리웰(108)은 다수의 포토 다이오드(112)를 서로 분리하는 역할을 한다. 포토 다이오드(112)간 수평 방향의 크로스토크를 줄이기 위해, 분리웰(108)은 포토 다이오드(112)의 형성 깊이보다 더 깊게 형성될 수 있고, 도 4에서와 같이 깊은 웰(107)과 연결되도록 형성될 수 있다.
광전 변환부(110)는 반도체 기판(101) 내에 형성되어 N형의 포토 다이오드(112), P+형의 피닝층(pinning layer; 114), 포토 다이오드(112) 하부의 상부 기판 영역(101b)을 포함한다.
포토 다이오드(112)는 입사광에 대응하여 생성된 전하가 축적되고, 피닝층(114)은 상부 기판 영역(101b)에서 열적으로 생성된 EHP(Electron-Hole Pair)를 줄임으로써 암전류를 줄이는 역할을 한다.
또한, 포토 다이오드(112)는 깊은 웰(107)로부터 소정 거리 이격되어 형성되므로, 포토 다이오드(112) 하부의 상부 기판 영역(101b)을 광전 변환하는 영역으로 사용할 수 있다. 따라서, 실리콘에서의 침투 깊이(penetration depth)가 큰 장파장(예를 들어, 레드 파장)에 대한 색감도가 향상될 수 있다.
또한, 포토 다이오드(112)의 최대 불순물 농도는 1×1015 내지 1×1018 원자/cm3일 수 있고, 피닝층(114)의 불순물 농도는 1×1017 내지 1×1020 원자/cm3 일 수 있다. 다만, 도핑되는 농도 및 위치는 제조 공정 및 설계에 따라서 달라질 수 있으므로 이에 제한되지 않는다.
전하 검출부(120)는 반도체 기판(101) 내에 형성되어, 광전 변환부(110)에서 축적된 전하를 전하 전송부(130)를 통해서 전송받는다. 전하 전송부(130)는 불순물 영역(132), 게이트 절연막(134), 게이트 전극(136), 스페이서(138)를 포함한다.
불순물 영역(132)은 전하 전송부(130)가 턴오프 상태에서 센싱되는 이미지와 무관하게 발생되는 암전류를 방지하는 역할을 한다. 불순물 영역(132)은 상부 기판 영역(101b)의 표면에 가깝게 형성하여 암전류를 방지하며, 예를 들어 2000Å 이내의 깊이에서 형성할 수 있다.
게이트 절연막(134)은 SiO2, SiON, SiN, Al2O3, Si3N4, GexOyNz, GexSiyOz 또는 고유전율 물질 등이 사용될 수 있다. 여기서, 고유전율 물질은 HfO2, ZrO2, Al2O3, Ta2O5, 하프늄 실리케이트, 지르코늄 실리케이트 또는 이들의 조합막 등을 원자층 증착법으로 형성할 수 있다. 또한, 게이트 절연막(134)은 예시된 막질들 중에서 2종 이상의 선택된 물질을 복수 층으로 적층하여 구성될 수도 있다. 게이트 절연 막(134)은 두께는 5 내지 100Å으로 형성할 수 있다.
게이트 전극(136)은 도전성 폴리실리콘막, W, Pt, 또는 Al과 같은 금속막, TiN과 같은 금속 질화물막, 또는 Co, Ni, Ti, Hf, Pt와 같은 내화성 금속(refractory metal)으로부터 얻어지는 금속 실리사이드막, 또는 이들의 조합막으로 이루어질 수 있다. 또는, 게이트 전극(136)은 도전성 폴리실리콘막과 금속 실리사이드막을 차례대로 적층하여 형성하거나, 도전성 폴리실리콘막과 금속막을 차례대로 적층하여 형성할 수도 있으나, 이에 제한되지 않는다.
스페이서(138)는 게이트 전극(136) 양 측벽에 형성되며, 질화막(SiN)으로 형성될 수 있다.
이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도들이다.
우선, 도 5 및 도 6을 참조하면, 반도체 기판 상에 산화막을 형성한다(S110).
즉, 포토 다이오드(112)와 피닝층(114)을 포함하는 광전 변환부(110)가 형성되어 있고, 전하 검출부(120) 및 전하 전송부(130), 리셋부(도 2의 140 참조), 증폭부(도 2의 150 참조) 및 선택부(도2의 160 참조)에 해당하는 트랜지스터가 형성된 반도체 기판(101)에 산화막(210)을 컨포말하게 형성한다. 여기서, 산화막(210)은 후속 공정에서 버퍼막으로 사용될 수 있다.
이어서, 도 5 및 도 7을 참조하면, 산화막 상에 SiN막을 형성한다(S120).
여기서, SiN막(220a)은 LPCVD 방법을 사용하여 형성한다. SiN막(220a)의 두께는 예를 들어, 약 50-400Å일 수 있다.
SiN막(220a)을 LPCVD 방법으로 형성하면, PECVD 방법으로 형성했을 때보다 얇은 두께로 SiN막(220a)을 형성할 수 있다. 즉, 이미지 센서를 제조할 때에 SiN막(220a)의 두께를 두껍게 하기가 용이하지 않은 경우, LPCVD의 방법으로 SiN막(220a)을 형성한다.
SiN막(220a)의 두께를 두껍게 하기가 용이하지 않은 경우로 예를 들어, SiN막(220a)이 실리사이드 블로킹막인 경우가 있다. 즉, 실리사이드블로킹막인 SiN막(220a)을 수소 확산을 위한 막으로 사용하는 경우이다. 이러한 경우, 수소 확산을 위한 절연막을 따로 형성하지 않아도 되는 이점이 있다. 이 때, SiN막(220a)은 반도체 기판(101)의 일부 영역에 형성될 수 있다. 즉, 반도체 기판(101)을 실리사이드 블로킹막이 형성되는 제1 영역과 실리사이드 블로킹막이 형성되지 않는 제2 영역으로 구분하면, SiN막(220a)은 반도체 기판(101)의 제1 영역 상에만 형성될 수 있다. 여기서, 제1 영역은 예를 들어, 액티브 픽셀 센서 어레이(도 1의 10)가 형성되는 영역일 수 있고, 제2 영역은 로직 영역 등일 수 있다. SiN막(220a)이 실리사이드 블로킹막인 경우, SiN막(220a)의 두께를 얇게 형성하기 위하여 LPCVD 방법으로 SiN막(220a)을 형성할 수 있다. LPCVD 방법을 사용하여 SiN막(220a)을 형성한 경우, 약 100-300Å의 두께로 형성할 수 있다.
이어서, 도 5 및 도 8을 참조하면, 반도체 기판 상에 수소를 포함하는 가스 의 플라즈마를 형성하여 SiN막의 수소의 함량을 높인다(S130).
우선, 반도체 기판(101) 상에 수소를 포함하는 가스를 공급한다. 수소를 포함하는 가스는 예를 들어, H2, NH3 또는 이들의 조합일 수 있다. 이어서, 플라즈마 파워를 공급하여 수소를 포함한 가스의 플라즈마를 형성한다. 그러면, SiN막(도 7의 220a) 상에 수소가 결합하게 되고, 수소의 함량이 높아진 H rich-SiN막(220)이 형성된다. 반도체 기판(101) 상에 수소를 포함하는 가스의 플라즈마를 형성하면, 수소를 포함하는 가스를 플라즈마 없이 공급하는 것보다, SiN막(220a)에 결합하는 수소의 함량을 월등히 높일 수 있다. 플라즈마가 SiN막(220a)의 표면의 (Si-N) 결합을 보다 느슨하게 하고, 수소의 결합을 수월하게 하기 때문이다.
이어서, 도 5 및 도 9를 참조하면, 반도체 기판을 열처리하여 광전 변환부의 댕글링 본드를 제거한다(S140).
즉, 반도체 기판(101)을 열처리하면, H rich-SiN막(220)의 수소가 광전 변환부(110)로 확산된다. 광전 변환부(110)로 확산된 수소는 댕글링 본드에 결합하여 댕글링 본드를 제거한다. 이 때, 열처리는 퍼니스(furnace), 어닐 공정 또는 RTP 공정을 통해 수행할 수 있다. 또한, 열처리 온도는 약 400-900℃일 수 있다.
이 때, H rich-SiN막(220)이 실리사이드 블로킹막이면, 실리사이드 블로킹막이 형성된 영역 전체의 반도체 기판 내부로 수소가 확산된다. 확산된 수소는 댕글링 본드에 결합하여 댕글링 본드를 제거한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법에 따르면, 수소를 포 함한 가스의 플라즈마를 형성한 후, 반도체 기판(101)을 열처리 함으로써, 댕글링 본드를 효과적으로 제거한다. 즉, 수소를 포함한 가스의 플라즈마를 형성하여, 수소의 함량을 보다 높아진 H rich-SiN막(220)을 형성할 수 있고, 열처리를 통해 H rich-SiN막(220)의 수소를 광전 변환부로 이동시켜 댕글링 본드를 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, LPCVD로 형성한 SiN막(220a)을 사용함으로써, 보다 얇은 두께의 막질을 형성할 수 있다.
따라서, 얇은 두께의 SiN막(220a)을 형성함과 동시에, 댕글링 본드로 인한 암전류를 예방할 수 있어, 이미지 센서의 신뢰성을 높일 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 프로세서 기반 시스템을 나타내는 개략도이다.
도 10를 참조하면, 프로세서 기반 시스템(300)은 CMOS 이미지 센서(310)의 출력 이미지를 처리하는 시스템이다. 시스템(300)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(300)은 버스(305)를 통해 입출력(I/O) 소자(330)와 커뮤니케이션할 수 있는 마이크로프로세서 등과 같은 중앙 정보 처리 장치(CPU)(320)를 포함한다. CMOS 이미지 센서(310)는 버스(305) 또는 다른 통신 링크를 통해서 시스템과 커뮤니케이션할 수 있다. 또, 프로세서 기반 시 스템(300)은 버스(305)를 통해 CPU(320)와 커뮤니케이션할 수 있는 RAM(340), 플로피디스크 드라이브(350) 및/또는 CD ROM 드라이브(355), 및 포트(360)을 더 포함할 수 있다. 포트(360)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등을 커플링하거나, 또 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있는 포트일 수 있다. CMOS 이미지 센서(310)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 센서 및 그 제조 방법에 따르면 다음과 같은 효과가 하나 혹은 그 이상 있다.
첫째, 수소를 포함한 가스의 플라즈마를 형성한 후, 반도체 기판을 열처리 함으로써, 댕글링 본드를 효과적으로 제거할 수 있다.
둘째, LPCVD로 형성한 SiN막을 사용함으로써, 보다 얇은 두께의 막질을 형성할 수 있다.
셋째, 얇은 두께의 SiN막을 형성함과 동시에, 댕글링 본드로 인한 암전류를 예방할 수 있어, 이미지 센서의 신뢰성을 높일 수 있다.
Claims (21)
- 반도체 기판에 광전 변환부 및 전하 전송부를 형성하고,상기 광전 변환부 및 상기 전하 전송부 상에 컨포멀하게 SiN막을 형성하고,상기 반도체 기판 상에 수소를 포함하는 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 SiN막의 수소의 함량을 높이고,상기 반도체 기판을 열처리하여 상기 광전 변환부의 댕글링 본드를 제거하는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 SiN막은 LPCVD 방법으로 형성한 LP-SiN막인 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 SiN막은 약 50-400Å의 두께로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 3항에 있어서,상기 SiN막은 약 100-300Å의 두께로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 삭제
- 제 1항에 있어서,수소를 포함하는 가스의 플라즈마를 형성하는 것은,상기 반도체 기판 상에 수소를 포함하는 가스를 공급하고,플라즈마 파워를 공급하여 플라즈마를 형성하는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 반도체 기판을 열처리하면 상기 SiN막의 수소가 상기 광전 변환부로 확산되는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 열처리는 퍼니스(furnace), 어닐 공정 또는 RTP 공정을 통해 수행하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 8항에 있어서,상기 열처리는 약 400-900℃의 온도에서 수행하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 1항에 있어서,상기 SiN막을 형성하기 전에, 상기 반도체 기판 전면에 산화막을 더 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 반도체 기판에 광전 변환부를 형성하고,상기 반도체 기판 상에 실리사이드 블로킹막을 형성하고,상기 반도체 기판 상에 수소를 포함하는 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 실리사이드 블로킹막의 수소의 함량을 높이고,상기 반도체 기판을 열처리하여 상기 광전 변환부의 댕글링 본드를 제거하는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 실리사이드 블로킹막은 LPCVD 방법으로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 실리사이드 블로킹막은 SiN막인 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 11항에 있어서,상기 SiN막은 약 50-400Å의 두께로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 삭제
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- 반도체 기판에 광전 변환부를 형성하고,상기 광전 변환부 상에 LPCVD 방법으로 컨포멀하게 SiN막을 형성하고,상기 반도체 기판 상에 수소를 포함하는 가스의 플라즈마를 형성하여 상기 SiN막에 수소를 공급하고,상기 반도체 기판을 열처리하여 상기 SiN막의 수소를 상기 광전 변환부로 확산시키는 것을 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 18항에 있어서,상기 SiN막은 약 50-400Å의 두께로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 19항에 있어서,상기 SiN막은 약 100-300Å의 두께로 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
- 제 18항에 있어서,상기 SiN막을 형성하기 전에, 상기 반도체 기판 전면에 산화막을 더 형성하는 이미지 센서의 제조 방법.
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