KR100904828B1 - Image Sensor and Method for Manufacturing thereof - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 이미지센서는 기판에 형성된 회로(circuitry); 높이가 서로 다르게 상기 기판상에 형성된 제1 플러그와 제2 플러그; 상기 제1 플러그와 제2 플러그 상에 각각 형성된 제1 하부전극과 제2 하부전극; 및 상기 제1 하부전극과 제2 하부전극 상에 형성된 포토다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The image sensor according to the embodiment includes a circuit (circuitry) formed on the substrate; First and second plugs having different heights formed on the substrate; First and second lower electrodes respectively formed on the first plug and the second plug; And a photodiode formed on the first lower electrode and the second lower electrode.

이미지센서, 포토다이오드, 크로스토크 Image sensor, photodiode, crosstalk

Description

이미지센서 및 그 제조방법{Image Sensor and Method for Manufacturing thereof}Image sensor and method for manufacturing

실시예는 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. Embodiments relate to an image sensor and a manufacturing method thereof.

일반적으로, 이미지 센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로써, 크게 전하결합소자(charge coupled device: CCD) 이미지센서와 씨모스(CMOS; Complementary Metal Oxide Silicon) 이미지 센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and is mainly a charge coupled device (CCD) image sensor and a CMOS (Complementary Metal Oxide Silicon) It is divided into an image sensor (CIS).

한편, CCD 이미지센서는 구동 방식이 복잡하고, 전력 소비가 클 뿐만 아니라, 다단계의 포토 공정이 요구되므로 제조 공정이 복잡한 단점이 있으므로, 최근에는 상기 전하 결합 소자의 단점을 극복하기 위한 차세대 이미지 센서로서 씨모스 이미지 센서가 주목을 받고 있다.On the other hand, the CCD image sensor has a complex driving method, a large power consumption, and requires a multi-stage photo process, so that the manufacturing process is complicated. CMOS image sensors are getting attention.

씨모스 이미지센서는 단위 화소 내에 포토다이오드와 모스트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다.The CMOS image sensor implements an image by sequentially detecting an electrical signal of each unit pixel by a switching method by forming a photodiode and a MOS transistor in the unit pixel.

종래기술에 의한 씨모스 이미지센서는 빛 신호를 받아서 전기 신호로 바꾸어 주는 포토다이오드(Photo Diode) 영역(미도시)과, 이 전기 신호를 처리하는 트랜지스터 영역(미도시)으로 구분할 수 있다.The CMOS image sensor according to the related art may be divided into a photo diode region (not shown) for receiving a light signal and converting the light signal into an electrical signal, and a transistor region (not shown) for processing the electrical signal.

그런데, 종래기술에 따른 씨모스 이미지센서는 포토다이오드가 트랜지스터와 수평으로 배치되는 구조이다.However, the CMOS image sensor according to the related art has a structure in which a photodiode is horizontally disposed with a transistor.

물론, 종래기술에 의한 수평형의 씨모스 이미지센서에 의해 CCD 이미지센서의 단점이 해결되기는 하였으나, 종래기술에 의한 수평형의 씨모스 이미지센서에는 여전히 문제점들이 있다.Of course, although the disadvantages of the CCD image sensor are solved by the horizontal CMOS image sensor according to the prior art, there are still problems in the horizontal CMOS image sensor according to the prior art.

즉, 종래기술에 의한 수평형의 씨모스 이미지센서에 의하면 포토다이오드와 트랜지스터가 기판상에 상호 수평으로 인접하여 제조된다. 이에 따라, 포토다이오드를 위한 추가적인 영역이 요구되며, 이에 의해 필팩터(fill factor) 영역을 감소시키고 또한 레졀류션(Resolution)의 가능성을 제한하는 문제가 있다.That is, according to the horizontal CMOS image sensor of the prior art, a photodiode and a transistor are manufactured to be adjacent to each other horizontally on a substrate. Accordingly, an additional area for the photodiode is required, thereby reducing the fill factor area and limiting the possibility of resolution.

또한, 종래기술에 의하면 어느 픽셀에서 발생한 전자가 다른 픽셀로 들어가는 크로스토크(corsstalk)가 발생하는 문제가 있다.In addition, according to the related art, there is a problem in that crosstalk occurs in which electrons generated in one pixel enter another pixel.

또한, 종래기술에 의한 수평형의 씨모스 이미지센서에 의하면 포토다이오드와 트랜지스터를 동시에 제조하는 공정에 대한 최적화를 달성하는 점이 매우 어려운 문제가 있다. 즉, 신속한 트랜지스터 공정에서는 작은 면저항(low sheet resistance)을 위해 샐로우 졍션(shallow junction)이 요구되나, 포토다이오드에는 이러한 샐로우 졍션(shallow junction)이 적절하지 않을 수 있다.In addition, according to the horizontal CMOS image sensor according to the prior art there is a problem that it is very difficult to achieve optimization for the process of manufacturing the photodiode and the transistor at the same time. That is, in a fast transistor process, a shallow junction is required for low sheet resistance, but such shallow junction may not be appropriate for a photodiode.

또한, 종래기술에 의한 수평형의 씨모스 이미지센서에 의하면 추가적인 온칩(on-chip) 기능들이 이미지센서에 부가되면서 단위화소의 크기가 이미지센서의 센서티버티(sensitivity)를 유지하기 위해 증가되거나 또는 포토다이오드를 위한 면적이 픽셀사이즈를 유지하기 위해 감소되야한다. 그런데, 픽셀사이즈가 증가되면 이미지센서의 레졀류션(Resolution)이 감소하게되며, 또한, 포토다이오드의 면적이 감소되면 이미지센서의 센서티버티(sensitivity)가 감소하는 문제가 발생한다.In addition, according to the horizontal CMOS image sensor according to the prior art, the size of the unit pixel is increased to maintain the sensor sensitivity of the image sensor as additional on-chip functions are added to the image sensor. The area for the photodiode must be reduced to maintain the pixel size. However, when the pixel size is increased, the resolution of the image sensor is reduced, and when the area of the photodiode is reduced, the sensor sensitivity of the image sensor is reduced.

실시예는 회로(circuitry)와 포토다이오드의 새로운 집적을 제공할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.Embodiments provide an image sensor and a method of manufacturing the same that can provide a new integration of a circuit and a photodiode.

또한, 실시예는 레졀류션(Resolution)과 센서티버티(sensitivity)가 함께 개선될 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the embodiment is to provide an image sensor and a method of manufacturing the same that can be improved with the resolution (Resolution) and sensor sensitivity (sensitivity).

또한, 실시예는 수직형의 포토다이오드를 채용하면서 크로스토크(crosstalk)를 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, an embodiment is to provide an image sensor and a method of manufacturing the same that can prevent crosstalk while employing a vertical photodiode.

또한, 실시예는 수직형의 포토다이오드를 채용하면서 포토다이오드 내에 디펙트를 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.In addition, the embodiment is to provide an image sensor and a manufacturing method thereof that can prevent the defect in the photodiode while employing a vertical photodiode.

실시예에 따른 이미지센서는 기판에 형성된 회로(circuitry); 높이가 서로 다르게 상기 기판상에 형성된 제1 플러그와 제2 플러그; 상기 제1 플러그와 제2 플러그 상에 각각 형성된 제1 하부전극과 제2 하부전극; 및 상기 제1 하부전극과 제2 하부전극 상에 형성된 포토다이오드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The image sensor according to the embodiment includes a circuit (circuitry) formed on the substrate; First and second plugs having different heights formed on the substrate; First and second lower electrodes respectively formed on the first plug and the second plug; And a photodiode formed on the first lower electrode and the second lower electrode.

또한, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 기판에 회로(circuitry)를 형성하는 단계; 높이가 서로 다른 제1 플러그와 제2 플러그를 상기 기판상에 형성하는 단계; 상기 제1 플러그와 제2 플러그 상에 각각 제1 하부전극과 제2 하부전극을 형성하는 단계; 및 상기 제1 하부전극과 제2 하부전극 상에 포토다이오드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the manufacturing method of the image sensor according to the embodiment comprises the steps of forming a circuit (circuitry) on the substrate; Forming a first plug and a second plug having different heights on the substrate; Forming a first lower electrode and a second lower electrode on the first plug and the second plug, respectively; And forming a photodiode on the first lower electrode and the second lower electrode.

실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면, 회로(circuitry)와 포토다이오드의 수직형 집적을 제공할 수 있다.According to the image sensor and the manufacturing method thereof according to the embodiment, it is possible to provide a vertical integration of the circuit (circuitry) and the photodiode.

또한, 실시예에 의하면 회로(circuitry)와 포토다이오드의 수직형 집적에 의해 필팩터(fill factor)를 100%에 근접시킬 수 있다.In addition, according to the embodiment, the fill factor may be approached to 100% by vertical integration of the circuit and the photodiode.

또한, 실시예에 의하면 픽셀에 따른 포토다이오드의 높이를 달리하여 크로스토크를 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to prevent crosstalk by changing the height of the photodiode according to the pixel.

또한, 실시예에 의하면 종래기술보다 수직형 집적에 의해 같은 픽셀 사이즈에서 높은 센서티버티(sensitivity)를 제공할 수 있다.Further, according to the embodiment, it is possible to provide higher sensitivity at the same pixel size by vertical integration than in the prior art.

또한, 실시예에 의하면 종래기술보다 같은 레졀류션(Resolution)을 위해 공정비용을 감축할 수 있다.In addition, according to the embodiment it is possible to reduce the process cost for the same resolution (Resolution) than the prior art.

또한, 실시예에 의하면 각 단위 픽셀은 센서티버티(sensitivity)의 감소 없이 보다 복잡한 회로(circuitry)를 구현할 수 있다.In addition, according to the exemplary embodiment, each unit pixel may implement a more complicated circuit without reducing the sensitivity.

또한, 실시예에 의해 집적될 수 있는 추가적인 온칩 회로(on-chip circuitry)는 이미지센서의 퍼포먼스(performance)를 증가시키고, 나아가 소자의 소형화 및 제조비용을 절감을 획득할 수 있다.In addition, the additional on-chip circuitry that can be integrated by the embodiment can increase the performance of the image sensor and further reduce the size and manufacturing cost of the device.

또한, 실시예에 의하면 수직형의 포토다이오드를 채용하면서 포토다이오드 내에 디펙트를 방지할 수 있다.Further, according to the embodiment, it is possible to prevent defects in the photodiode while employing a vertical photodiode.

이하, 실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an image sensor and a method of manufacturing the same according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

실시예의 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.In the description of the embodiments, where it is described as being formed "on / under" of each layer, it is understood that the phase is formed directly or indirectly through another layer. It includes everything.

실시예의 설명에 있어서 씨모스이미지센서(CIS)에 대한 구조의 도면을 이용하여 설명하나, 본 발명은 씨모스이미지센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.In the description of the embodiment will be described with reference to the structure of the CMOS image sensor (CIS), the present invention is not limited to the CMOS image sensor, it is applicable to all image sensors, such as CCD image sensor.

(실시예)(Example)

도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of an image sensor according to an embodiment.

실시예에 따른 이미지센서는 기판(110)에 형성된 회로(circuitry); 상기 기판(110)상에 형성된 높이가 서로 다른 제1 플러그(151)와 제2 플러그(152); 상기 제1 플러그(151)와 제2 플러그(152) 상에 각각 형성된 제1 하부전극(161)과 제2 하부전극(162); 및 상기 제1 하부전극(161)과 제2 하부전극(162) 상에 형성된 포토다이오드(170);를 포함할 수 있다.The image sensor according to the embodiment includes a circuit (circuitry) formed on the substrate 110; First and second plugs 151 and 152 having different heights formed on the substrate 110; A first lower electrode 161 and a second lower electrode 162 formed on the first plug 151 and the second plug 152, respectively; And a photodiode 170 formed on the first lower electrode 161 and the second lower electrode 162.

상기 회로는 트랜지스터(120)와 제1 이온주입영역(131), 제2 이온주입영역(133)을 포함할 수 있다.The circuit may include a transistor 120, a first ion implantation region 131, and a second ion implantation region 133.

상기 제1 플러그(151)는 제1 층간절연층(141)에 형성되고, 제2 플러그(152)는 제2 층간절연층(142)에 형성되어 상호간에 높이가 다르게 형성된다. 이에 따라 제1 하부전극(161)과 제2 하부전극(162)의 높이가 달라진다.The first plug 151 is formed on the first interlayer insulating layer 141, and the second plug 152 is formed on the second interlayer insulating layer 142 to have different heights. Accordingly, the heights of the first lower electrode 161 and the second lower electrode 162 are changed.

또한, 제1 하부전극(161)에 형성되는 포토다이오드와 제2 하부전극(162) 상 에 형성되는 포토다이오드의 높이가 다르게 형성된다. 이에 따라 실시예에 의하면 픽셀에 따른 포토다이오드의 높이를 달리하여 제1 픽셀에서 발생된 전자가 인접픽셀인 제2 픽셀의 하부전극으로 이동할 확률을 낮춤으로써 크로스토크를 방지할 수 있다.In addition, the heights of the photodiode formed on the first lower electrode 161 and the photodiode formed on the second lower electrode 162 are different. Accordingly, according to the exemplary embodiment, crosstalk can be prevented by lowering the probability that electrons generated in the first pixel move to the lower electrode of the second pixel that is the adjacent pixel by changing the height of the photodiode according to the pixel.

실시예에서의 포토다이오드(170)는 제1 도전형 전도층(171), 진성층(173), 제2 도전형 전도층(175)을 포함할 수 있다.The photodiode 170 in the embodiment may include a first conductivity type conductive layer 171, an intrinsic layer 173, and a second conductivity type conductive layer 175.

실시예는 상기 포토다이오드(170) 상에 형성된 평탄화층(180)을 더 포함할 수 있으며, 컬러필터층(190)를 포함할 수 있다.An embodiment may further include a planarization layer 180 formed on the photodiode 170, and may include a color filter layer 190.

또한, 실시예는 상기 포토다이오드(170) 상에 상부전극(미도시)을 형성할 수 있으며, 상부전극은 투명전극에 의해 형성될 수 있다.In addition, the embodiment may form an upper electrode (not shown) on the photodiode 170, the upper electrode may be formed by a transparent electrode.

이하, 도 2 내지 도 7을 참조하여 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a manufacturing method of an image sensor according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 2 to 7.

우선, 도 2와 같이 기판(110)에 회로(circuitry)를 형성한다. 예를 들어, 기판(110) 상에 트랜지스터(120)를 형성하고, 트랜지스터(120)의 양측에 이온주입에 의해 제1 이온주입영역(131), 제2 이온주입영역(133)을 형성할 수 있다. 상기 제1 이온주입영역(131)은 고농도 N형 이온주입영역(N+)으로서 포토다이오드에서 생성된 전자를 저장하여 전달하는 역할을 할 수 있다. 상기 제2 이온주입영역(133)은 고농도 N형 이온주입영역(N+)으로서 플로팅디퓨젼영역(FD)으로 역할할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.First, as shown in FIG. 2, a circuit is formed on the substrate 110. For example, the transistor 120 may be formed on the substrate 110, and the first ion implantation region 131 and the second ion implantation region 133 may be formed on both sides of the transistor 120 by ion implantation. have. The first ion implantation region 131 may serve to store and transfer electrons generated by the photodiode as a high concentration N-type ion implantation region (N +). The second ion implantation region 133 may serve as a floating diffusion region FD as the high concentration N type ion implantation region N +, but is not limited thereto.

이후, 회로가 형성된 기판(110)상에 제1 층간절연층(141)을 형성하고, 상기 제1 층간절연층(141)을 선택적으로 식각한 후 제1 플러그(151)를 형성한다. 제1 플러그(151) 형성전에는 제1 메탈(M1), 제2 메탈(M2) 등이 형성될 수 있다.Thereafter, a first interlayer insulating layer 141 is formed on the substrate 110 on which the circuit is formed, and the first interlayer insulating layer 141 is selectively etched to form a first plug 151. Before forming the first plug 151, the first metal M1, the second metal M2, and the like may be formed.

이후, 제1 플러그(151)가 형성된 제1 층간절연층(141) 상에 제2 층간절연층(142)을 형성한다.Thereafter, a second interlayer insulating layer 142 is formed on the first interlayer insulating layer 141 on which the first plug 151 is formed.

이후, 제2 픽셀에 대응하는 제2 층간절연층(142)을 선택적으로 식각하여 트렌치(미도시) 후 상기 제1 플러그(151)와 연결되는 제2 플러그(152)를 형성한다. 상기 제1 플러그(151)와 제2 플러그(152) 사이에는 제3 메탈(M3)이 더 형성될 수 있다.Thereafter, the second interlayer insulating layer 142 corresponding to the second pixel is selectively etched to form a second plug 152 connected to the first plug 151 after the trench (not shown). A third metal M3 may be further formed between the first plug 151 and the second plug 152.

이후, 제1 픽셀에 대응하는 제2 층간절연층(142)을 노출하는 감광막 패턴(210)을 상기 제2 층간절연층(142) 상에 형성한다.Thereafter, a photosensitive film pattern 210 exposing the second interlayer insulating layer 142 corresponding to the first pixel is formed on the second interlayer insulating layer 142.

다음으로, 도 3과 같이, 상기 감광막 패턴(210)을 식각마스크로 하여 상기 제2 층간절연층(142)을 선택적으로 식각하여 제1 픽셀에 대응하는 제1 플러그(151)를 노출시킨다. 상기 제1 픽셀은 그린컬러에 대응하는 픽셀일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.Next, as shown in FIG. 3, the second interlayer insulating layer 142 is selectively etched using the photoresist pattern 210 as an etching mask to expose the first plug 151 corresponding to the first pixel. The first pixel may be a pixel corresponding to the green color, but is not limited thereto.

다음으로, 도 4와 같이 상기 감광막 패턴(210)을 제거하고, 상기 제1 플러그(151)와 제2 플러그(152) 상에 각각 제1 하부전극(161)과 제2 하부전극(162)을 형성한다. 예를 들어, 하부전극용 금속(미도시)을 전면에 형성 후, 선택적으로 식각하여 제1 하부전극(161)과 제2 하부전극(162)을 형성할 수 있다. 상기 제1, 제2 하부전극(161, 162)은 금속, 합금 또는 실리사이드를 포함한 다양한 전도성 물질로 형성할 수 있다. 예를 들어, 알루미늄, 구리, 코발트, 타이타늄 등으로 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 4, the photoresist layer pattern 210 is removed, and the first lower electrode 161 and the second lower electrode 162 are respectively disposed on the first plug 151 and the second plug 152. Form. For example, the lower electrode metal (not shown) may be formed on the entire surface, and then selectively etched to form the first lower electrode 161 and the second lower electrode 162. The first and second lower electrodes 161 and 162 may be formed of various conductive materials including metals, alloys, or silicides. For example, it can form with aluminum, copper, cobalt, titanium.

다음으로, 도 5와 같이 상기 제1 하부전극(161)과 제2 하부전극(162) 상에 포토다이오드(170)를 형성한다.Next, as shown in FIG. 5, a photodiode 170 is formed on the first lower electrode 161 and the second lower electrode 162.

상기 포토다이오드(170)는 제1 도전형 전도층(171), 진성층(173), 제2 도전형 전도층(175)을 포함할 수 있다.The photodiode 170 may include a first conductivity type conductive layer 171, an intrinsic layer 173, and a second conductivity type conductive layer 175.

먼저, 상기 제1, 제2 하부전극(161, 162) 상에 제1 도전형 전도층(171)을 형성한다. 한편, 경우에 따라서는 상기 제1 도전형 전도층(171)이 형성되지 않고 이후의 공정이 진행될 수도 있다. 상기 제1 도전형 전도층(171)은 실시예에서 채용하는 PIN 다이오드의 N층의 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 제1 도전형 전도층(171)은 N 타입 도전형 전도층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.First, a first conductive type conductive layer 171 is formed on the first and second lower electrodes 161 and 162. In some cases, the first conductive type conductive layer 171 may not be formed, and subsequent processes may be performed. The first conductivity type conductive layer 171 may serve as the N layer of the PIN diode employed in the embodiment. That is, the first conductivity type conductive layer 171 may be an N type conductivity type conductive layer, but is not limited thereto.

상기 제1 도전형 전도층(171)은 N 도핑된 비정질 실리콘(n-doped amorphous silicon)을 이용하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 즉, 제1 도전형 전도층(171)은 비정질 실리콘에 게르마늄, 탄소, 질소 또는 산소 등을 첨가하여 a-Si:H, a-SiGe:H, a-SiC, a-SiN:H a-SiO:H 등으로 형성될 수도 있다.The first conductivity type conductive layer 171 may be formed using N-doped amorphous silicon, but is not limited thereto. That is, the first conductivity type conductive layer 171 is a-Si: H, a-SiGe: H, a-SiC, a-SiN: H a-SiO by adding germanium, carbon, nitrogen or oxygen to amorphous silicon. : H may be formed.

상기 제1 도전형 전도층(171)은 화학기상증착(CVD) 특히, PECVD 등에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 전도층(171)은 실란가스(SiH4)에 PH3, P2H5 등을 혼합하여 PECVD에 의해 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다.The first conductivity type conductive layer 171 may be formed by chemical vapor deposition (CVD), in particular, PECVD. For example, the first conductivity type conductive layer 171 may be formed of amorphous silicon by PECVD by mixing PH 3 , P 2 H 5, and the like with silane gas (SiH 4 ).

다음으로, 제1 도전형 전도층(171) 상에 진성층(intrinsic layer)(173)을 형성한다. 상기 진성층(173)은 실시예에서 채용하는 PIN 다이오드의 I층의 역할을 할 수 있다. 상기 진성층(173)은 비정질 실리콘(n-doped amorphous silicon)을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 진성층(173)은 화학기상증착(CVD) 특히, PECVD 등에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 진성층(173)은 실란가스(SiH4) 등을 이용하여 PECVD에 의해 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다.Next, an intrinsic layer 173 is formed on the first conductivity type conductive layer 171. The intrinsic layer 173 may serve as the I layer of the PIN diode employed in the embodiment. The intrinsic layer 173 may be formed using n-doped amorphous silicon. The intrinsic layer 173 may be formed by chemical vapor deposition (CVD), in particular, PECVD. For example, the intrinsic layer 173 may be formed of amorphous silicon by PECVD using silane gas (SiH 4 ).

이후, 상기 진성층(173) 상에 제2 도전형 전도층(175)을 형성한다. 상기 제2 도전형 전도층(175)은 상기 진성층(173)의 형성과 연속공정으로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 전도층(175)은 실시예에서 채용하는 PIN 다이오드의 P층의 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 제2 도전형 전도층(175)은 P 타입 도전형 전도층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. Thereafter, a second conductivity type conductive layer 175 is formed on the intrinsic layer 173. The second conductivity type conductive layer 175 may be formed in a continuous process with the formation of the intrinsic layer 173. The second conductivity type conductive layer 175 may serve as the P layer of the PIN diode employed in the embodiment. That is, the second conductivity type conductive layer 175 may be a P type conductivity type conductive layer, but is not limited thereto.

상기 제2 도전형 전도층(175)은 P 도핑된 비정질 실리콘(p-doped amorphous silicon)을 이용하여 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 제2 도전형 전도층(175)은 화학기상증착(CVD) 특히, PECVD 등에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 전도층(175)은 실란가스(SiH4)에 보론 등을 혼합하여 PECVD에 의해 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다.The second conductivity type conductive layer 175 may be formed using P-doped amorphous silicon, but is not limited thereto. The second conductivity type conductive layer 175 may be formed by chemical vapor deposition (CVD), in particular, PECVD. For example, the second conductivity type conductive layer 175 may be formed of amorphous silicon by PECVD by mixing boron or the like with silane gas (SiH 4 ).

그 다음으로, 도 6과 같이 상기 포토다이오드(170) 상에 평탄화층(180)을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 절연막 등에 의해 평탄화층(180)을 형성함으로써 이후 형성되는 컬러필터층(190)에 대한 평탄화층(PL) 역할을 할 수 있다.Next, as shown in FIG. 6, the method may further include forming the planarization layer 180 on the photodiode 170. For example, the planarization layer 180 may be formed of an insulating layer or the like to serve as the planarization layer PL for the color filter layer 190 formed thereafter.

실시예는 상기 포토다이오드(170) 상에 상부전극(미도시)을 더 형성할 수 있 다. 상기 상부전극은 빛의 투과성이 높고 전도성이 높은 투명전극으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 투명전극은 ITO(indium tin oxide) 또는 CTO(cardium tin oxide) 등으로 형성될 수 있다.In an embodiment, an upper electrode (not shown) may be further formed on the photodiode 170. The upper electrode may be formed of a transparent electrode having high light transmittance and high conductivity. For example, the transparent electrode may be formed of indium tin oxide (ITO) or cardium tin oxide (CTO).

다음으로, 도 7과 같이 평탄화층(180) 상에 컬러필터층(190)을 더 형성할 수 있다.Next, as shown in FIG. 7, the color filter layer 190 may be further formed on the planarization layer 180.

실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면 회로(circuitry)와 포토다이오드의 수직형 집적에 의해 필팩터(fill factor)를 100%에 근접시킬 수 있다.According to the image sensor and the method of manufacturing the same according to the embodiment, the fill factor can be approximated to 100% by vertical integration of the circuit and the photodiode.

또한, 실시예에 의하면 픽셀에 따른 포토다이오드의 높이를 달리하여 크로스토크를 방지할 수 있다.In addition, according to the embodiment, it is possible to prevent crosstalk by changing the height of the photodiode according to the pixel.

또한, 실시예에 의하면 종래기술보다 수직형 집적에 의해 같은 픽셀 사이즈에서 높은 센서티버티(sensitivity)를 제공할 수 있다.Further, according to the embodiment, it is possible to provide higher sensitivity at the same pixel size by vertical integration than in the prior art.

또한, 실시예에 의하면 종래기술보다 같은 레졀류션(Resolution)을 위해 공정비용을 감축할 수 있다.In addition, according to the embodiment it is possible to reduce the process cost for the same resolution (Resolution) than the prior art.

또한, 실시예에 의하면 각 단위 픽셀은 센서티버티(sensitivity)의 감소 없이 보다 복잡한 회로(circuitry)를 구현할 수 있다.In addition, according to the exemplary embodiment, each unit pixel may implement a more complicated circuit without reducing the sensitivity.

또한, 실시예에 의해 집적될 수 있는 추가적인 온칩 회로(on-chip circuitry)는 이미지센서의 퍼포먼스(performance)를 증가시키고, 나아가 소자의 소형화 및 제조비용을 절감을 획득할 수 있다.In addition, the additional on-chip circuitry that can be integrated by the embodiment can increase the performance of the image sensor and further reduce the size and manufacturing cost of the device.

또한, 실시예에 의하면 수직형의 포토다이오드를 채용하면서 포토다이오드 내에 디펙트를 방지할 수 있다.Further, according to the embodiment, it is possible to prevent defects in the photodiode while employing a vertical photodiode.

본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.The present invention is not limited to the described embodiments and drawings, and various other embodiments are possible within the scope of the claims.

도 1은 실시예에 따른 이미지센서의 단면도.1 is a cross-sectional view of an image sensor according to an embodiment.

도 2 내지 도 7은 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도.2 to 7 is a process cross-sectional view of the manufacturing method of the image sensor according to the embodiment.

Claims (10)

트랜지스터를 포함하면서 기판에 형성된 회로(circuitry);A circuit formed on the substrate, including the transistor; 높이가 서로 다르게 상기 기판상에 형성되며, 상기 회로와 전기적으로 연결된 제1 플러그와 제2 플러그;A first plug and a second plug formed on the substrate to have different heights and electrically connected to the circuit; 상기 제1 플러그와 상기 제2 플러그 상에 각각 형성된 제1 하부전극과 제2 하부전극; 및First and second lower electrodes formed on the first plug and the second plug, respectively; And 상기 제1 하부전극과 상기 제2 하부전극 상에 형성된 포토다이오드;를 포함하고,And a photodiode formed on the first lower electrode and the second lower electrode, 상기 제1 하부전극에 형성되는 포토다이오드와 상기 제2 하부전극 상에 형성되는 포토다이오드는 서로 높이가 다르되 서로 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지센서.The photodiode formed on the first lower electrode and the photodiode formed on the second lower electrode have different heights, but are connected to each other. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 포토다이오드 상에 형성된 평탄화층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.And a planarization layer formed on the photodiode. 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 제1 하부전극과 상기 제2 하부전극은The first lower electrode and the second lower electrode 서로 높이가 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.Image sensors, characterized in that formed in different heights. 삭제delete 제1 항에 있어서,According to claim 1, 상기 포토다이오드는The photodiode 상기 제1 하부전극과 상기 제2 하부전극 상에 형성되는 제1 도전형 전도층;A first conductivity type conductive layer formed on the first lower electrode and the second lower electrode; 상기 제1 도전형 전도층 상에 형성되는 진성층; 및An intrinsic layer formed on the first conductivity type conductive layer; And 상기 진성층 상에 형성되는 제2 도전형 전도층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.And a second conductivity type conductive layer formed on the intrinsic layer. 기판에 트랜지스터를 포함하는 회로(circuitry)를 형성하는 단계;Forming a circuit including a transistor in the substrate; 높이가 서로 다른 제1 플러그와 제2 플러그를 상기 회로와 전기적으로 연결되도록 상기 기판상에 형성하는 단계;Forming a first plug and a second plug having different heights on the substrate to be electrically connected to the circuit; 상기 제1 플러그와 상기 제2 플러그 상에 각각 제1 하부전극과 제2 하부전극을 형성하는 단계; 및Forming a first lower electrode and a second lower electrode on the first plug and the second plug, respectively; And 상기 제1 하부전극과 상기 제2 하부전극 상에 포토다이오드를 형성하는 단계;를 포함하며,Forming a photodiode on the first lower electrode and the second lower electrode; 상기 제1 하부전극에 형성되는 포토다이오드와 상기 제2 하부전극 상에 형성되는 포토다이오드는 서로 높이가 다르되 서로 연결되어 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.The photodiode formed on the first lower electrode and the photodiode formed on the second lower electrode have different heights, but are connected to each other. 제6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 포토다이오드를 형성하는 단계 후에,After forming the photodiode, 상기 포토다이오드 상에 평탄화층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.And forming a planarization layer on the photodiode. 제6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 높이가 서로 다른 제1 플러그와 제2 플러그를 상기 기판상에 형성하는 단계는,Forming the first plug and the second plug having a different height on the substrate, 상기 기판상에 제1 층간절연층을 형성하는 단계;Forming a first interlayer dielectric layer on the substrate; 각 픽셀에 대응하도록 상기 제1 층간절연층에 제1 플러그를 형성하는 단계;Forming a first plug on the first interlayer insulating layer so as to correspond to each pixel; 상기 제1 층간절연층 상에 제2 층간절연층을 형성하는 단계;Forming a second interlayer dielectric layer on the first interlayer dielectric layer; 제2 픽셀에 대응하는 제2 층간절연층에 트렌치를 형성한 후 상기 트렌치에 상기 제1 플러그와 연결되는 제2 플러그를 형성하는 단계;Forming a trench in a second interlayer insulating layer corresponding to a second pixel, and then forming a second plug connected to the first plug in the trench; 제1 픽셀에 대응하는 제2 층간절연층을 노출하는 감광막 패턴을 상기 제2 층간절연층 상에 형성하는 단계; 및Forming a photoresist pattern on the second interlayer insulating layer, the photosensitive film pattern exposing a second interlayer insulating layer corresponding to a first pixel; And 상기 감광막 패턴을 식각마스크로 하여 상기 제2 층간절연층을 선택적으로 식각하여 제1 픽셀에 대응하는 제1 플러그를 노출하는 단계;를 포함하며,Selectively etching the second interlayer insulating layer using the photoresist pattern as an etch mask to expose a first plug corresponding to a first pixel; 상기 제2 픽셀에서는 상기 제1 플러그와 상기 제2 플러그가 적층구조를 이루며, 상기 제1 픽셀에서는 상기 제1 플러그만으로 형성되어 상기 기판으로부터의 전체 높이가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.In the second pixel, the first plug and the second plug form a stacked structure, and in the first pixel, only the first plug is formed so that the total height from the substrate is different from each other. Manufacturing method. 제6 항 내지 제8 항 중 어느 하나의 항에 있어서,The method according to any one of claims 6 to 8, 상기 제1 하부전극과 상기 제2 하부전극은The first lower electrode and the second lower electrode 서로 높이가 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.Method of manufacturing an image sensor, characterized in that the height is formed different from each other. 제9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 포토다이오드를 형성하는 단계는,Forming the photodiode, 상기 제1 하부전극과 상기 제2 하부전극 상에 제1 도전형 전도층을 형성하는 단계;Forming a first conductive type conductive layer on the first lower electrode and the second lower electrode; 상기 제1 도전형 전도층 상에 진성층을 형성하는 단계; 및Forming an intrinsic layer on the first conductivity type conductive layer; And 상기 진성층 상에 제2 도전형 전도층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.And forming a second conductive type conductive layer on the intrinsic layer.
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