KR100936103B1 - 이미지센서 및 그 제조방법 - Google Patents
이미지센서 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100936103B1 KR100936103B1 KR1020070139392A KR20070139392A KR100936103B1 KR 100936103 B1 KR100936103 B1 KR 100936103B1 KR 1020070139392 A KR1020070139392 A KR 1020070139392A KR 20070139392 A KR20070139392 A KR 20070139392A KR 100936103 B1 KR100936103 B1 KR 100936103B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- ion implantation
- device isolation
- implantation region
- region
- isolation ion
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 113
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims abstract description 91
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 8
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 7
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 5
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010893 electron trap Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
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
- H01L27/1463—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
- H01L27/14601—Structural or functional details thereof
- H01L27/14636—Interconnect 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)
Abstract
실시예에 따른 이미지센서는 기판에 형성된 소자분리막과 액티브영역; 상기 액티브영역에 형성된 트랜지스터와 포토다이오드; 상기 포토다이오드에 형성된 소자분리 이온주입영역; 및 상기 소자분리 이온주입영역 상에 형성된 컨택플러그;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이미지센서, 크로스 토크(cross talk)
Description
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.
일반적인 4T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소(PX)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 액티브 영역이 정의되어 상기 액티브 영역을 제외한 부분에 소자 분리막(64)이 형성된다.
상기 액티브 영역 중 폭이 넓은 부분에 1개의 포토다이오드(PD)가 형성되고, 상기 나머지 부분의 액티브 영역에 각각 오버랩되는 트랜스퍼 트랜지스터(23), 리 셋 트랜지스터(33), 드라이브 트랜지스터(43) 및 셀렉트 트랜지스터(53)가 형성된다.
여기서, 상기 각 트랜지스터의 액티브 영역의 트랜지스터 영역 하측을 제외한 부분에 불순물 이온이 주입되어 각 트랜지스터의 소스/드레인 영역(S/D)이 형성된다.
상기 소자 분리막(64)이 STI 방법 등으로 형성될 경우에, 상기 소자분리막(64)과 인접한 포토 다이오드의 경계 부분(A)에서, 트렌치 구조를 형성하기 위한 식각 공정시의 손상에 의하여 실리콘 격자구조의 오정렬(dislocation)이 많이 발생한다.
이와 같은 실리콘 격자구조의 오정렬 부분(A)은 전자들을 포획하는 전자 함정(electron trap) 역할을 하기 때문에, 씨모스 이미지 센서의 저조도 특성을 악화시키는 원천요인(main source)으로 작용하고 있다. 즉, 저조도 환경에서는 포토 다이오드로 입사하는 빛의 양이 적기 때문에 그 만큼 포토 다이오드에서 광전변환되는 전하의 양도 적어야 하지만, 전술한 바와 같은 전자함정에 포획된 전자들이 트랜스퍼 트랜지스터(23)를 경유하여 이미지 재현에 사용됨으로써 저조도 환경에서 이미지 센서의 특성이 저하되는 것이다.
결국, 종래기술에 의하면 소자분리막(64)과 인접한 포토 다이오드의 경계 부분(A)에서 STI 형성 시 발생하는 결정결함으로 인해 포토다이오드(Photodiode)의 암전류(Dark Current)의 원인이 되는 지역이 발생한다.
또한, 종래기술에 의한 픽셀 레이아웃(Pixel Layout)에서는 기판(Si Sub)에 서 발생하는 전기적 간섭(Electrical Crosstalk) 및 빛에 의한 광학적 간섭(Optical Crosstalk)을 방지하기 어려운 문제가 있다.
실시예는 소자분리막에 의한 결정결함으로 인해 발생하는 암전류(Dark Current)를 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
또한, 실시예는 기판(Si Sub)에서 발생하는 전기적 간섭(Electrical Crosstalk) 및 빛에 의한 광학적 간섭(Optical Crosstalk)을 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 이미지센서는 기판에 형성된 소자분리막과 액티브영역; 상기 액티브영역에 형성된 트랜지스터와 포토다이오드; 상기 포토다이오드에 형성된 소자분리 이온주입영역; 및 상기 소자분리 이온주입영역 상에 형성된 컨택플러그;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 기판에 소자분리막에 의해 액티브영역을 정의하는 단계; 상기 액티브영역의 일측에 트랜지스터를 형성하는 단계; 상기 액티브영역의 타측에 포토다이오드를 형성하는 단계; 상기 포토다이오드에 소자분리 이온주입영역을 형성하는 단계; 및 상기 소자분리 이온주입영역 상에 컨택플러그를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면, 결정결함을 유발하는 STI 공정을 사용하지 않고 이온주입 공정 및 Bias 인가할 수 있는 컨택플러 그(Contact Plug) 형성을 통해 공핍층(Depletion Region)에 의한 절연(Isolation) 방법에 의해 결정 결함 구역인 소자분리막에 둘러싸이는 픽셀영역(Pixel Area)을 감소시킴으로써 이미지센서의 저조도 특성 향상이 가능하다.
또한, 실시예에 의하면 공핍층(Depletion Region)에 의해 기판(Si Sub)에서 발생하는 전기적 간섭(Electrical Crosstalk)을 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 컨택플러그(Contact Plug)를 픽셀 경계면에 배치함으로써 인접 픽셀(Pixel)간 광학적 간섭(Optical Crosstalk)을 방지할 수 있다.
이하, 실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
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.
실시예의 설명에 있어서 씨모스이미지센서(CIS)에 대한 구조의 도면을 이용하여 설명하나, 본 발명은 씨모스이미지센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
(실시예)
도 2는 실시예로서, 4T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소들을 나타낸 레이아웃이다.
실시예에서는 4개의 트랜지스터가 채용된 4 Tr CIS에 대해 예를 들고 있으 나, 본 발명이 4 Tr CIS에 한정되는 것이 아니며 트랜지스터와 포토다이오드가 채용되는모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
도 2와 같이, 4T형 단위화소들, 제 1 내지 제 4 단위화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)이 서로 인접하여 있다. 실시예는 4개의 단위화소의 포토다이오드가 인접하는 예를 들었으나 이에 한정되는 것이 아니며 단일의 단위화소에 대한 적용도 가능하며, 2개의 화소인접, 3개의 화소인접 등 복수의 단위화소가 인접한 경우에 적용이 가능하다.
실시예에 따른 이미지센서는 기판에 형성된 소자분리막(164)과 액티브영역; 상기 액티브영역에 형성된 트랜지스터와 포토다이오드; 상기 포토다이오드에 형성된 소자분리 이온주입영역(170); 및 상기 소자분리 이온주입영역(170) 상에 형성된 컨택플러그(183);를 포함할 수 있다.
실시예의 상기 소자분리 이온주입영역(170)은 단위 픽셀로 분리된 포토다이오드의 외측에 형성될 수 있다.
또는, 실시예의 상기 소자분리 이온주입영역(170)은 복수의 픽셀이 인접한 포토다이오드의 경계에 형성될 수 있다.
실시예의 상기 소자분리 이온주입영역(170)은 상기 포토다이오드에 형성된 제2 도전형 제1 소자분리 이온주입영역(171); 및 상기
제2 도전형 제1 소자분리 이온주입영역(171) 내에 형성된 제1 도전형 제2 소자분리 이온주입영역(173);을 포함할 수 있다.
실시예의 상기 컨택플러그(183)는 상기 제1 도전형 제2 소자분리 이온주입영 역(173) 상에 형성될 수 있다.
실시예의 상기 컨택플러그(183)는 상기 제1 도전형 제2 소자분리 이온주입영역(173) 상에 라인 형태로 형성될 수 있다.
씨모스 이미지 센서는, 입사하는 빛을 감지하여 전기적인 신호로 변환하는 화소 어레이부와 화소 어레이부의 출력을 신호처리하여 이미지를 재현해 내는 신호처리부로 크게 나눌 수 있다.
또한, 상기 화소 어레이부는 복수개의 단위화소가 모여서 어레이(array)된 구조를 갖고 있는데, 실시예에서 사용되는 소자분리 이온주입영역은 화소 어레이부에서 포토다이오드 경계에서 주로 사용되며, 신호처리부에서 사용되는 소자 분리막은 LOCOS 내지 STI 소자분리막(164)을 사용할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
여기서, 상기 제 1 내지 제 4 단위화소들(PX1, PX2, PX3, PX4)의 포토다이오드영역이 서로 인접하게 배치되어 있으나, 이에 한정된 것을 아니며 이는 실시예에 의해 포토 다이오드 영역 간의 소자 분리가 잘 이루어짐을 보여주기 위한 레이아웃이다.
이하, 상기 제 1 내지 제 4 단위화소들(PX1, PX2, PX3, PX4) 중에서 제 1 및 제 2 단위화소(PX1, PX2)를 선택하여 구체적으로 설명하도록 한다.
상기 제 1 단위픽셀(PX1)의 제 1 포토 다이오드 영역(PD1)과 상기 제 2 단위픽셀(PX2)의 제 2 포토 다이오드 영역(PD2)은 소자분리 이온주입영역(170)에 의해 분리되어 있다.
상기 제 1 단위 화소(PX1) 및 제 2 단위 화소(PX2)는 광전 변환부로서의 포토 다이오드(photo diode)(PD1, PD2)와, 4개의 트랜지스터들(Rx, Dx, Tx, Sx)을 포함하여 각각 구성될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 4개의 트랜지스터들의 각각은 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)(120a, 120b), 리셋 트랜지스터(Rx)(130a, 130b), 드라이브 트랜지스터(Dx)(140a, 140b) 및 셀렉트 트랜지스터(Sx)(150a, 150b)이다.
그리고, 반도체 기판 상에 STI(Shallow Trench Isolation)공정으로 소자 분리막(164)이 형성되어 액티브 영역을 정의하며, 상기 액티브 영역은 상기 4개의 트랜지스터들(Rx, Dx, Tx, Sx)의 액티브 영역을 포함한다.
일반적인 4T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소는, 액티브 영역이 정의되어 상기 액티브 영역을 제외한 부분에 소자 분리막(164)이 형성되며, 상기 포토 다이오드 영역의 경계에는 소자분리 이온주입영역(170)이 형성되어 있다.
상기 제 1 단위픽셀(PX1)에서, 상기 액티브 영역 중 폭이 넓은 부분에 1개의 제 1 포토다이오드(PD1)가 형성되고, 상기 나머지 부분의 액티브 영역에 각각 오버랩되는 4개의 트랜지스터(120a, 130a, 140a, 150a)가 형성된다.
상기 제 2 단위픽셀(PX2)에서, 상기 액티브 영역 중 폭이 넓은 부분에 1개의 제 2 포토다이오드(PD2)가 형성되고, 상기 나머지 부분의 액티브 영역에 각각 오버랩되는 4개의 트랜지스터(120b, 130b, 140b, 150b)가 형성된다.
상기 제 1 및 제 2 단위픽셀(PX1, PX2)에서, 상기 각 트랜지스터의 액티브 영역에는 각 게이트 전극 하측부를 제외한 부분에 불순물 이온이 주입되어 각 트랜 지스터의 소스/드레인 영역(S/D)이 형성된다.
상기 소자분리 이온주입영역(170)은 포토 다이오드 영역(PD1, PD2)의 경계에 불순물이 주입되어 형성될 수 있다.
상기 소자분리 이온주입영역(170)은 제 1 소자분리이온주입영역(171)과 제 2 소자분리이온주입영역(173)을 포함할 수 있다.
상기 제 1 소자분리 이온주입영역(171)은 깊게 형성된 저농도 p형 확산영역(Po)일 수 있고, 상기 제 2 소자분리이온주입영역(173)은 상기 제 1 소자분리 이온주입영역(171) 내에 얕게 형성된 고농도 n형 확산영역(N+)일 수 있다.
즉, 상기 제 2 소자분리이온주입영역(173)은 상기 제 1 소자분리이온주입영역(171)이 둘러싸고 있는 형상일 수 있다.
그리고, 상기 제 2 소자분리이온주입영역(173)은 콘택플러그(183)에 연결되어 리버스 바이어스 전압(reverse bias voltage)이 인가되거나, 전원(VDD)과 연결될 수 있다.
한편, 실시예의 제2 소자분리 이온주입영역(173173)은 콘택 임플란트에 의해 형서될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 소자분리 이온주입영역(171)을 형성 후 절연층(180)을 형성하고, 상기 절연층(180)에 상기 제1 소자분리 이온주입영역(171)을 일부 노출하는 콘택홀(미도시)을 형성한다. 이후, 상기 콘택홀을 통해 상기 제1 소자분리 이온주입영역(171)에 이온주입하여 상기 제2 소자분리 이온주입영역(173173)을 형성할 수 있다.
상기 리버스 바이어스 전압 또는 전원과 연결되어 리버스 전압이 인가된 소 자분리 이온주입영역(170)은 공핍층(175)이 에피층 하부로 깊고 두껍게 형성되므로 아이솔레이션이 잘 이루어질 수 있다.
상기 제 2 소자분리이온주입영역(173)은 고농도 n형 확산영역이고, 상기 제 1 소자분리이온주입영역(171)은 저농도 p형 확산영역이고, 상기 에피층(111)은 p-웰인 경우 상기 공핍층(175)은 상기 고농도 n형 확산 영역쪽에는 얇게 형성되고, 상기 제 1 소자분리이온주입영역(171)에서 상기 에피층 방향으로 깊게 형성된다.
상기 소자분리 이온주입영역(170)의 양쪽에는 제 1 및 제 2 포토다이오드 영역(PD1, PD2)이 형성되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 포토다이오드 영역(PD1, PD2)은 저농도 n형 확산 영역이 형성되어 있으므로 상기 공핍층(175)은 상기 제 1 소자분리이온주입영역(171)에서 포토 다이오드 영역으로 퍼지지 않고 더욱 상기 에피층(175) 하부 방향으로 깊게 형성될 수 있다.
실시예에서 콘택플러그(183)는 상기 소자분리 이온주입영역(170) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 소자분리이온주입영역(173) 상에 콘택플러그(183)가 라인 형태로 형성될 수 있다.
실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면, 결정결함을 유발하는 STI 공정을 사용하지 않고 이온주입 공정 및 Bias 인가할 수 있는 컨택플러그(Contact Plug) 형성을 통해 공핍층(Depletion Region)에 의한 절연(Isolation) 방법에 의해 결정 결함 구역인 소자분리막에 둘러싸이는 픽셀영역(Pixel Area)을 감소시킴으로써 이미지센서의 저조도 특성 향상이 가능하다.
또한, 실시예에 의하면 공핍층(Depletion Region)에 의해 기판(Si Sub)에서 발생하는 전기적 간섭(Electrical Crosstalk)을 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 컨택플러그(Contact Plug)를 픽셀 경계면에 배치함으로써 인접 픽셀(Pixel)간 광학적 간섭(Optical Crosstalk)을 방지할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 Ⅰ-Ⅰ'선을 따라 절단한 단면도이다.
도 3a는 실시예로서, 상기 소자분리 이온주입영역(170)에 전압이 인가되지 않았을 경우를 보여주는 단면도이고, 도 3b는 상기 소자분리 이온주입영역(170)에 전원 전압이 인가되었을 경우를 보여주는 단면도이다.
도 3a를 보면, 소자분리 이온주입영역(170)이 제 1 포토 다이오드 영역(PD1)과 제 2 포토 다이오드 영역(PD2)의 경계에 형성되어 있다.
고농도의 p형 반도체 기판(미도시)과, 상기 반도체 기판상에 형성된 저농도의 p형 에피층 또는 p형 웰(111)과, 상기 p형 에피층 또는 p형 웰(111)에 형성되며 액티브 영역을 정의하는 소자분리 이온주입영역(170)과, 상기 p형 웰(111) 상에 저농도 n형 불순물이 주입되어 저농도 n형 확산영역(N-)으로 제 1 포토 다이오드 영역(128a)과 제 2 포토 다이오드 영역(128b)이 형성되어 있다.
그리고, 상기 반도체 기판상에 절연막(180)이 형성되고, 상기 절연막(180)은 상기 소자분리 이온주입영역(170)의 제 2 소자분리이온주입영역(173)을 소정 노출시키는 콘택홀에 형성된 콘택플러그(183)가 형성되어 있다.
상기 콘택플러그(183)는 상기 소자분리 이온주입영역(170) 상에 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제 2 소자분리이온주입영역(173) 상에 콘택플러그(183)가 라인 형태로 형성될 수 있다.
도 3b를 보면, 상기 콘택플러그(183)는 상기 제 2 소자분리이온주입영역(173)에 리버스 바이어스 전압 또는 전원이 인가될 수 있도록 해준다.
상기 소자분리 이온주입영역(170)은 상기 제 1 및 제 2 포토 다이오드 영역(PD1, PD2)의 경계에 불순물이 주입되어 형성된다.
상기 소자분리 이온주입영역(170)은 제 1 소자분리이온주입영역(171)과 제 2 소자분리이온주입영역(173)으로 이루어진다.
상기 제 1 소자분리이온주입영역(171)은 깊게 형성된 저농도 p형 확산영역이고, 상기 제 2 소자분리이온주입영역(173) 내에 얕게 형성된 고농도 n형 확산영역이다.
즉, 상기 제 2 소자분리이온주입영역(173)은 상기 제 1 소자분리이온주입영역(171)이 둘러싸고 있는 형상이다.
그리고, 상기 제 2 소자분리이온주입영역(173)은 콘택 연결되어 리버스 바이어스 전압(reverse bias voltage)이 인가되거나, 전원(VDD)과 연결될 수 있다.
상기 리버스 바이어스 전압 또는 전원과 연결되어 리버스 전압이 인가된 소자분리 이온주입영역(170)은 공핍층(175)이 에피층(111) 하부로 깊고 두껍게 형성되므로 아이솔레이션이 잘 이루어질 수 있다.
상기 제 2 소자분리이온주입영역은 고농도 n형 확산영역이고, 상기 제 1 소자분리이온주입영역은 저농도 p형 확산영역이고, 상기 에피층은 p-웰이므로 상기 공핍층은 상기 고농도 n형 확산 영역쪽에는 얇게 형성되고, 상기 제 1 소자분리이온주입영역에서 상기 에피층 방향으로 깊게 형성된다.
상기 소자분리 이온주입영역(170)의 양쪽에는 제 1 및 제 2 포토다이오드 영역이 형성되어 있으며, 상기 제 1 및 제 2 포토다이오드 영역은 저농도 n형 확산 영역이 형성되어 있으므로 상기 공핍층(175)은 상기 제 1 소자분리이온주입영역(171)에서 포토 다이오드 영역으로 퍼지지 않고 더욱 상기 에피층(111) 하부 방향으로 깊게 형성된다.
즉, 실시예에 의하면 N+ 영역(173)에 형성한 컨택플러그(183)를 통해 Positive Bias 인가할 경우, 도 3b와 같이 A-A' 방향으로는 N-(128a)/P0(171)/N+(173) 구조의 Dual Junction이 형성된 상태에서, N+(173) Side에서 Reverse Bias가 인가되고 또한 포토다이오드(Photodiode) Reset 시 N-(128a) Side에도 Reverse Bias가 인가되게 된다. 따라서 디플리션에지(Deletion Edge)가 Pinning 되어 P0 영역(171) 전체가 공핍층(Depletion Region)(175)으로 형성되게 될 것이다.
또한, B-B' 방향으로는 N+(173)/P0(71) 구조의 Junction이 형성된 상태에서 Reverse Bias가 인가되므로 도핑(Doping) 농도가 낮은 P형 영역으로 공핍층(175)이 크게 확장될 것이다.
실시예에 따른 이미지센서 및 그 제조방법에 의하면, 결정결함을 유발하는 STI 공정을 사용하지 않고 이온주입 공정 및 Bias 인가할 수 있는 컨택플러그(Contact Plug) 형성을 통해 공핍층(Depletion Region)에 의한 절연(Isolation) 방법에 의해 결정 결함 구역인 소자분리막에 둘러싸이는 픽셀영역(Pixel Area)을 감소시킴으로써 이미지센서의 저조도 특성 향상이 가능하다.
또한, 실시예에 의하면 공핍층(Depletion Region)에 의해 기판(Si Sub)에서 발생하는 전기적 간섭(Electrical Crosstalk)을 방지할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 컨택플러그(Contact Plug)를 픽셀 경계면에 배치함으로써 인접 픽셀(Pixel)간 광학적 간섭(Optical Crosstalk)을 방지할 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.
도 1는 일반적인 4T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소를 나타낸 레이아웃.
도 2은 실시예로서, 4T형 CMOS 이미지 센서의 단위화소들을 나타낸 레이아웃
도 3a 및 도 3b는 실시예로서, 소자분리 이온주입영역에 전압이 인가되지 않았을 경우와 상기 소자분리 이온주입영역에 전압이 인가되었을 경우를 보여주는 단면도들.
Claims (10)
- 기판에 형성된 소자분리막과 액티브영역;상기 액티브영역에 형성된 트랜지스터와 포토다이오드;상기 포토다이오드에 형성된 소자분리 이온주입영역; 및상기 소자분리 이온주입영역 상에 형성된 컨택플러그;를 포함하고,상기 소자분리 이온주입영역은 단위 픽셀로 분리된 포토다이오드의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
- 삭제
- 제1 항에 있어서,상기 소자분리 이온주입영역은,상기 포토다이오드에 형성된 제2 도전형 제1 소자분리 이온주입영역; 및상기 제2 도전형 제1 소자분리 이온주입영역 내에 형성된 제1 도전형 제2 소자분리 이온주입영역;을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
- 제3 항에 있어서,상기 컨택플러그는,상기 제1 도전형 제2 소자분리 이온주입영역 상에 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
- 제4 항에 있어서,상기 컨택플러그는,상기 제1 도전형 제2 소자분리 이온주입영역 상에 라인 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서.
- 기판에 소자분리막에 의해 액티브영역을 정의하는 단계;상기 액티브영역 상의 일부 영역에 트랜지스터를 형성하는 단계;상기 액티브영역 상의 나머지 영역에 포토다이오드를 형성하는 단계;상기 포토다이오드에 소자분리 이온주입영역을 형성하는 단계; 및상기 소자분리 이온주입영역 상에 컨택플러그를 형성하는 단계;를 포함하고,상기 소자분리 이온주입영역은 단위 픽셀로 분리된 포토다이오드의 외측에 형성된 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 삭제
- 제6 항에 있어서,상기 포토다이오드에 소자분리 이온주입영역을 형성하는 단계는,상기 포토다이오드에 제2 도전형 제1 소자분리 이온주입영역을 형성하는 단계; 및상기 제2 도전형 제1 소자분리 이온주입영역 내에 제1 도전형 제2 소자분리 이온주입영역을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제8 항에 있어서,상기 소자분리 이온주입영역 상에 컨택플러그를 형성하는 단계는,상기 제1 도전형 제2 소자분리 이온주입영역 상에 컨택플러그를 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
- 제9 항에 있어서,상기 소자분리 이온주입영역 상에 컨택플러그를 형성하는 단계는,상기 제1 도전형 제2 소자분리 이온주입영역 상에 라인 형태로 컨택플러그를 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070139392A KR100936103B1 (ko) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020070139392A KR100936103B1 (ko) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20090071169A KR20090071169A (ko) | 2009-07-01 |
| KR100936103B1 true KR100936103B1 (ko) | 2010-01-11 |
Family
ID=41322610
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020070139392A KR100936103B1 (ko) | 2007-12-27 | 2007-12-27 | 이미지센서 및 그 제조방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR100936103B1 (ko) |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060024133A (ko) * | 2004-09-13 | 2006-03-16 | 동부아남반도체 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그의 제조방법 |
| KR20070064998A (ko) * | 2005-12-19 | 2007-06-22 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서 구조 |
| KR20070071039A (ko) * | 2005-12-29 | 2007-07-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 이의 제조 방법 |
-
2007
- 2007-12-27 KR KR1020070139392A patent/KR100936103B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20060024133A (ko) * | 2004-09-13 | 2006-03-16 | 동부아남반도체 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 그의 제조방법 |
| KR20070064998A (ko) * | 2005-12-19 | 2007-06-22 | 매그나칩 반도체 유한회사 | 이미지 센서 구조 |
| KR20070071039A (ko) * | 2005-12-29 | 2007-07-04 | 동부일렉트로닉스 주식회사 | 씨모스 이미지 센서 및 이의 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20090071169A (ko) | 2009-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100819711B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| JP5100988B2 (ja) | イメージセンサー及びその製造方法 | |
| US7939859B2 (en) | Solid state imaging device and method for manufacturing the same | |
| US20140191290A1 (en) | Solid-state imaging element | |
| KR100869743B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| US20090065829A1 (en) | Image Sensor and Method for Manufacturing the Same | |
| US6566722B1 (en) | Photo sensor in a photo diode on a semiconductor wafer | |
| KR100898473B1 (ko) | 이미지센서 | |
| KR100922924B1 (ko) | 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| KR100720505B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR100749098B1 (ko) | 높은 감도 및 전송 특성을 갖는 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR100521807B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| KR100936103B1 (ko) | 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| KR101135791B1 (ko) | 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| KR20040065332A (ko) | 이온주입영역을 소자분리막으로 사용한 시모스 이미지센서및 그 제조방법 | |
| KR100326267B1 (ko) | 큰정전용량의포토다이오드를갖는이미지센서및그제조방법 | |
| KR20110070075A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR20070071018A (ko) | 이미지 센서 및 그 제조방법 | |
| KR100644523B1 (ko) | 암신호를 감소시킬 수 있는 이미지센서의 제조 방법 | |
| KR100898472B1 (ko) | 이미지센서의 제조방법 | |
| KR100935764B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| KR100670510B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서의 제조 방법 | |
| KR101163817B1 (ko) | 이미지 센서 및 그 제조 방법 | |
| KR101002104B1 (ko) | 이미지센서 및 그 제조방법 | |
| KR20100079384A (ko) | 이미지센서의 단위픽셀 및 그 제조방법 |
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 | ||
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |