KR100868643B1 - 이미지센서 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 이미지센서는 기판의 트렌치에 형성된 소자분리막; 상기 트렌치를 따라 형성된 대미지 회복층; 상기 대미지 회복층의 하측에 형성된 중수소 이온주입층; 및 상기 소자분리막의 일측에 형성된 포토다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이미지센서, 씨모스 이미지센서, 소자분리막
Description
도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 단면도.
도 2 내지 도 5는 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도.
실시예는 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게 전하결합소자(charge coupled device: CCD)와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스 트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.
종래기술에 의한 CIS소자는 빛 신호를 받아서 전기 신호로 바꾸어 주는 포토다이오드(Photo Diode) 영역(미도시)과, 이 전기 신호를 처리하는 트랜지스터 영 역(미도시)으로 구분할 수 있다.
한편, 종래기술에 의하면 소자분리막에 의해 액티브 영역이 설정되는 데, 이러한 소자분리막을 형성하기 위해 진행하는 식각공정 또는 이온주입공정 등에서 대미지(Damage)가 발생하며 이러한 대미지는 누설전류(Leakage Current)를 유발하게 된다.
또한, 종래기술에 의하면 소자분리막 형성공정 등의 열공정에 따른 영향을 많이 받는 등 공정 최적화에 많은 어려움이 있다.
실시예는 소자분리막을 형성공정 중에 발생하는 대미지(Damage)를 제거하여 누설전류(Leakage Current) 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 이미지센서는 기판의 트렌치에 형성된 소자분리막; 상기 트렌치를 따라 형성된 대미지 회복층; 상기 대미지 회복층의 하측에 형성된 중수소 이온주입층; 및 상기 소자분리막의 일측에 형성된 포토다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 기판의 소자분리영역에 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치를 포함하는 기판에 레이저 어닐링을 실시하는 단계; 상기 레이저 어닐링된 트렌치에 소자분리막을 형성하는 단계; 및 상기 소자분리막의 일측에 포토다이오드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면, 레이저 어닐링공정에 의해 소자분리막을 형성공정 중에 발생하는 대미지(Damage)를 제거하여 누설전류(Leakage Current) 방지할 수 있고, 또한, 실시예에 의하면 중수소이온 주입에 의해 소자분리막의 계면에 발생한 결함과 결합하여 이미지센서의 동작특성을 개선할 수 있는 장점이 있다.
이하, 실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시 예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
실시 예의 설명에 있어서 씨모스이미지센서(CIS)에 대한 구조의 도면을 이용하여 설명하나, 본 발명은 씨모스이미지센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 소자분리막을 채용하는 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
(실시예)
도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 단면도이다.
실시예에 따른 이미지센서는 기판(110)의 트렌치(T)에 형성된 소자분리막(160); 상기 트렌치를 따라 형성된 대미지 회복층(150); 및 상기 소자분리막(160)의 일측에 형성된 포토다이오드(170);를 포함할 수 있다.
또한, 실시예는 상기 대미지 회복층(150)의 하측에 형성된 중수소 이온주입층(140)을 더 포함할 수 있다.
실시예에 따른 이미지센서에 의하면, 레이저 어닐링공정에 의해 소자분리막(160) 하측에 대미지 회복층(150)을 형성함으로써, 소자분리막(160) 형성공정 중에 발생하는 대미지(Damage)를 제거하여 누설전류(Leakage Current) 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 중수소이온 주입에 의해 상기 대미지 회복층(150)의 하측에 중수소 이온주입층(140)을 형성함으로써 소자분리막(160)의 계면에 발생한 결함과 결합하여 이미지센서의 동작특성을 개선할 수 있다.
이하, 도 2 내지 도 5를 참조하여 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 설명한다.
우선, 도 2와 같이 기판(110)의 소자분리영역에 트렌치(T)를 형성한다.
예를 들어, 패드산화막(120)과 패드질화막(130)을 식각마스크로 하여 상기 기판(110)의 소자분리영역 상에 트렌치(T)를 형성한다. 상기 트렌치(T)를 형성하기 위한 식각공정(E)은 건식식각, 예를 들어 반응이온성식각(RIE)에 의할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
다음으로, 도 3과 같이 상기 트렌치(T) 표면에 중수소이온 주입공정(I)을 진행할 수 있다. 실시예에서 상기 중소수이온 주입공정(I)은 반드시 필수적인 공정은 아니다.
상기 중수소이온 주입공정(I)은 중수소 이온을 수직 주입각도가 20~45°이며, 4스텝 스캔으로 1~5KeV에 의해 이온주입될 수 있다.
예를 들어, 1E16 dose/cm2 이상의 높은 주입량으로 중수소 이온을 주입을 한다. 이때, 이온 주입각도는 20~45 degree의 각도로 이온 주입하되, 4step으로 스캔하며, 표면에 근접하여 분포할 수 있도록 낮은 에너지로 주입한다.
상기 중수소 이온은 듀테륨이온(D+)일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 상기 중수소 이온은 트리툼이온(T+) 일수 있다.
실시예에 따르면, 중수소이온 주입에 의해 중수소 이온주입층(140)을 형성함으로써 소자분리막(160)의 계면에 발생한 결함과 결합하여 이미지센서의 동작특성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 실시예에 의하면 중수소이온을 주입하여 향후 소자분리막(SiO2)(160)과 기판(110) 사이의 계면의 결함과 결합할 수 있도록 하여 이미지센서의 동작특성을 개선할 수 있다.
다음으로, 도 4와 같이 상기 트렌치(T)를 포함하는 기판(110)에 레이저 어닐링(A)을 실시한다.
상기 레이저 어닐링(A)을 실시하는 단계는 질소분위기에서 250~1000mJ/cm2의 에너지로 4방향 틸트어닐링과 수직방향 어닐링이 진행될 수 있다.
예를 들어, 실시예에 의하면 RIE 또는 이온주입(Ion Implantation)에 의하여 생긴 대미지(Damage)를 복구하기 위하여 레이저어닐을 수행할 수 있다.
상기 레이저 빔은 스캔 방식일 수 있으며, 소자분리막(160) 표면에 고르게 조사될 수 있도록 4방향 틸트(Tilt)와 수직방향에서 고르게 수행할 수 있다.
상기 틸트각(Tilt angle)은 레이저 빔이 트렌치 바텀(bottom) 코너(corner)에 도달할 수 있는 각도로 수행될 수 있다.
또한, 예를 들어 질소(N2) 분위기 하에서 250~1000mJ/cm2의 에너지로 표면과 코너(Corner)에 조사되어 대미지(Damage)가 제거될 수 있도록 레이저 어닐을 수행할 수 있다.
실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면, 레이저 어닐링공정(A)에 의해 상기 트렌치(T) 표면에 대미지 회복층(150)이 형성됨으로써, 소자분리막(160) 형성공정 중에 발생하는 대미지(Damage)를 제거하여 누설전류(Leakage Current) 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 상기 중수소이온 주입공정(I)에 의해 트렌치(T)의 코너가 라운딩(R) 됨으로써 이후 진행되는 소자분리막(160)의 코너 라운딩이 되어 리키지 커런트 소스 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
다음으로, 도 5와 같이 상기 패드산화막(120), 상기 패드질화막(130)을 제거하고, 상기 레이저 어닐링된 트렌치(T)에 개필(gap fill)하여 소자분리막(160)을 형성한다.
이후, 상기 소자분리막(160)의 일측에 이온주입에 의해 포토다이오드(170)를 형성할 수 있다.
본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 하기 된 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.
실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면, 레이저 어닐링공정에 의해 소자분리막을 형성공정 중에 발생하는 대미지(Damage)를 제거하여 누설전 류(Leakage Current) 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면, 중수소이온 주입에 의해 소자분리막의 계면에 발생한 결함과 결합하여 이미지센서의 동작특성을 개선할 수 있다.
Claims (7)
- 삭제
- 기판의 소자분리영역에 트렌치를 형성하는 단계;중수소이온 주입공정을 진행하여 상기 트렌치 표면에 중수소 이온주입층을 형성하는 단계;상기 중수소 이온주입층이 형성된 트렌치를 포함하는 기판에 레이저 어닐링을 실시하는 단계;상기 중수소 이온주입층이 형성되고 레이저 어닐링된 트렌치에 소자분리막을 형성하는 단계; 및상기 소자분리막의 일측에 포토다이오드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 삭제
- 제2 항에 있어서,상기 중수소이온 주입공정은,중수소 이온을 수직 주입각도가 20~45°이며, 4스텝 스캔으로 1~5KeV에 의해 이온주입되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제4 항에 있어서,상기 중수소 이온은듀테륨이온(D+)인 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제2 항, 4항 내지 제5 항 중 어느 하나의 항에 있어서,상기 레이저 어닐링을 실시하는 단계는,상기 레이저 어닐닝에 의해 상기 트렌치를 따라 대미지 회복층이 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제6 항에 있어서,상기 레이저 어닐링을 실시하는 단계는,질소분위기에서 250~1000mJ/cm2의 에너지로 4방향 틸트어닐링과 수직방향 어닐링이 진행되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3113224A3 (en) * | 2015-06-12 | 2017-08-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus, method of manufacturing the same, and camera |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020018549A (ko) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 | 반도체 장치 및 ｓｏｉ 기판 |
| KR20030058576A (ko) * | 2001-12-31 | 2003-07-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법 |
| KR20060123255A (ko) * | 2003-12-05 | 2006-12-01 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | 반도체 기판의 제조 방법 |
| KR20060127593A (ko) * | 2005-06-08 | 2006-12-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 트렌치 소자 분리막 형성 방법 |
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2007
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20020018549A (ko) * | 2000-09-01 | 2002-03-08 | 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시 | 반도체 장치 및 ｓｏｉ 기판 |
| KR20030058576A (ko) * | 2001-12-31 | 2003-07-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자의 소자 분리막 형성 방법 |
| KR20060123255A (ko) * | 2003-12-05 | 2006-12-01 | 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 | 반도체 기판의 제조 방법 |
| KR20060127593A (ko) * | 2005-06-08 | 2006-12-13 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 반도체 소자의 트렌치 소자 분리막 형성 방법 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3113224A3 (en) * | 2015-06-12 | 2017-08-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus, method of manufacturing the same, and camera |
| US10693023B2 (en) | 2015-06-12 | 2020-06-23 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus, method of manufacturing the same, and camera |
| US11355658B2 (en) | 2015-06-12 | 2022-06-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Imaging apparatus, method of manufacturing the same, and camera |
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