KR20040003988A - 이미지센서 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지센서에 관항 것으로 특히, 포토다이오드 형성 영역의 인접영역으로의 확산에 의한 전하 효율의 하락을 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 제1도전형의 반도체층; 상기 반도체층에 국부적으로 배치된 필드절연막; 상기 필드절연막과 이격된 상기 반도체층 상에 배치된 게이트전극; 상기 필드절연막과 상기 게이트전극의 일측에 접하는 상기 반도체층에 배치된 포토다이오드; 상기 게이트전극의 타측에 접하는 제2도전형의 센싱확산노드; 및 상기 포토다이오드의 확산으로부터 상기 센싱확산노드의 특성 열화를 방지하기 위해 상기 게이트전극의 하부에 상기 센싱확산노드와 접하도록 배치된 제1도전형의 확산방지영역을 포함하는 이미지센서를 제공한다.

또한, 본 발명은, 이미지센서 제조방법에 있어서, 제1도전형의 반도체층에 국부적으로 필드절연막을 형성하는 단계; 상기 반도체층 상에 상기 필드절연막과 간격을 두고 게이트전극을 형성하는 단계; 이온주입을 실시하여 상기 게이트전극의 일측 및 상기 필드절연막에 접하는 포토다이오드를 형성하는 단계; 상기 포토다이오드의 확산으로부터 센싱확산노드의 특성 열화를 방지하기 위해 상기 게이트전극의 타측에 틸트 이온주입을 실시하여 제1도전형의 확산방지영역을 형성하는 단계; 및 이온주입을 실시하여 확산방지영역에 접하는 제2도전형의 센싱확산노드를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조방법을 제공한다.

Description

이미지센서 및 그 제조방법{Imase sensor and method for fabricating of the same}

본 발명은 이미지센서에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 토다이오드에서 생성된 전하의 효율을 향상시킬 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로, 이미지센서라 함은 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 이중 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이며, CMOS(Complementary MOS; 이하 CMOS) 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수만큼 MOS트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.

이러한 다양한 이미지센서를 제조함에 있어서, 이미지센서의 감광도(Photo sensitivity)를 증가시키기 위한 노력들이 진행되고 있는 바, 그 중 하나가 집광기술이다. 예컨대, CMOS 이미지센서는 빛을 감지하는 포토다이오드와 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직회로부분으로 구성되어 있는 바, 광감도를 높이기 위해서는 전체 이미지센서 면적에서 포토다이오드의 면적이 차지하는 비율(이를 통상 Fill Factor"라 한다)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있다.

도 1a 내지 도 1h는 종래기술에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도로서, 이를 참조하여 종래의 이미지센서 제조 공정을 살펴보는 바, 후술하는 반도체층(10)은 고농도인 P++ 층 및 P형 에피층 즉, P-Epi층이 적층된 것을 이용한다.

P-Epi층은 주지된 바와 같이 크로스토크 감소와 감광특성의 향상을 위해 사용하는 바, 이하 도면의 간략화를 위해 반도체층(10)으로 칭한다.

먼저, 이후 열공정에 의한 측면 확산(Lateral Diffusion)을 통해 소스 팔로워(Source Follower) 역할을 하는 드라이브 게이트(Drive Gate, Dx)와 스위칭(Switching) 역할로 어드레싱(Addressing)을 할 수 있도록 하는 셀렉트 게이트(Select Gate, Sx)를 내포할 수 있도록 P-well(도시하지 않음)을 형성시키는 공정을 실시한다.

이어서, 소자가 형성될 지역을 확보하고자 도 1a에 도시된 바와 같이 필드절연막을 형성한다.

구체적으로, 반도체층(10) 상에 패드산화막(도시하지 않음)을 증착한 다음, 패드산화막 상에 트렌치 형성용 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 이어서, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 패드산화막 및 반도체층(10)을 선택적으로 식각하여 트렌치를 형성한 다음, 산화막 또는 질화막 계열의 물질을 증착하여 트렌치를 충분히 매립하도록 한 다음, 반도체층(10) 표면이 노출될 때까지 화학 기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing; 이하 CMP라 함) 등을 이용하여 평탄화함으로써, 반도체층(10)에 국부적으로 STI 구조의 필드절연막(11)을 형성한다.

즉, 버즈비크(Bird's beak)가 거의 없어 소자의 고집적화에 따라 소자간에 전기적으로 분리시키는 영역을 축소시킬 수 있는 STI 공정기술을 적용하였다.

이어서 도 1b에 도시된 바와 같이, 이온주입 마스크(12)를 형성하고 이를 통해 게이트전극 즉, 트랜스터 게이트를 갖는 트랜스퍼 트랜지스터의 문턱전압(Vt) 조절 공정을 실시한다.

특정소자 즉, 문턱전압이 거의 "0"의 값을 갖는 네이티브 트랜지스터(Native trsnsistor) 소자를 구현하기 위해 P웰(P-well) 또는 문턱전압 조절용 이온주입 공정을 진행한다. 이 소자는 NMOSFET(N-type Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) 소자이며, 소자 옆에 형성되어 있는 포토다이오드에 생성된 전하를 손실없이 전달하는 역할을 하기에 문턱전압이 거의 "0"에 가깝게 만들어져야 한다. 따라서, 웰의 경우 대부분 기판농도(P-type)를 이용하며 추가로 매우작은 농도의 이온주입을 이용하여 문턱전압 및 숏채널효과(Short channel effect)를 최소화시키게 된다.

이어서, 필드 절연막(11)과 떨어진 영역에 게이트산화막(13)과 전도막(14)이 적층된 구조의 게이트전극 예컨대, 트랜스퍼 게이트를 형성하는 바, 이는 포토다이오드에서 센싱확산노드로 광전자를 운반하기 위한 역할을 한다.

구체적으로, 게이트산화막(13)과 폴리실리콘과 텅스텐 등을 단독 또는 적층하여 전도막(14)을 증착한 다음 패턴을 형성함으로써, MOSFET의 게이트로서 이용한다. 여기서, 게이트의 도핑은 후속 공정인 센싱확산노드 즉, 고농도 N형의 소스/드레인 접합 형성 공정시 동시에 도핑되거나 추가적인 도핑 필요시 게이트 패턴 형성 전에 이온주입하는 경우도 있다.

도 1d에서는 이온주입 마스크(15)를 이용하여 필드절연막(11)과 게이트전극에 접하는 포토다이오드용 N형 불순물영역(n-, 16)을 반도체층(10) 내부에 소정의깊이로 형성하는 바, 높은 에너지를 이용하여 저농도로 도핑한다. N형 불순물영역(n-, 16)은 빛의 조사에 의해 생성되는 전하를 집적시키는 역할을 하며, N형 불순물영역(n-, 16)의 깊이는 붉은색 계통의 빛에 대한 효율을 증가시킬 수 있도록 약 0.5㎛ ∼ 수㎛ 정도의 범위를 갖게 한다.

이어서, 피알 스트립을 통해 이온주입 마스크(15)를 제거한 다음, 도 1e에 도시된 바와 같이, 산화막 또는 질화막 등을 이용하여 전면에 증착한 후 전면식을 통해 게이트전극 측벽에 스페이서(17, 18)를 형성한다. 여기서, 스페이서(17, 18)는 후속 이온주입을 통한 LDD를 형성하여 핫 캐리어 효과를 억제하기 위한 것이다.

이어서 도 1f에 도시된 바와 같이, 센싱확산노드 형성을 위한 이온주입 마스크(19)를 형성한 다음, 고농도의 N형 불순물의 이온주입을 실시하여 센싱확산노드(n+, 20)를 형성한다.

센싱확산노드(n+, 20)는 포토다이오드에서 생성된 전하량 변화 정도를 그대로 전달해주는 역할을 하는 소자인 트랜스퍼 트랜지스터의 소스/드레인 접합이기도 하다.

이온주입 마스크(19)를 제거한 다음, 도 1g에 도시된 바와 같이 포토다이오드용 P형 전극 형성을 위한 이온주입을 실시하여 n- 영역(16)의 상부와 반도체층(10) 표면에 접하는 P형 불순물영역(P0, 22)을 형성함으로써, P/N/P 접합에 의해 공핍영역이 형성되면서 포토다이오드가 형성된다.

여기서, P형 불순물영역(P0, 22)의 깊이는 푸른색 계통의 파장이 짧은 빛에 대한 효율을 증가시킬 수 있도록 저에너지를 이용하여 0.5㎛ 이하의 깊이로 형성한다. 한편, 여기서는 별도의 이온주입 마스크(21)를 사용하였으나, P형 불순물영역(P0, 22)은 저에너지를 사용하므로 마스크없이 진행할 수도 있다.

다음으로, 도 1h에 도시된 바와 같이 이온주입마스크(21)를 제거하고 열처리를 통해 이온주입된 P형 불순물영역(P0, 22)의 불순물들이 확산되어 접합을 이루도록 한다.

한편, 전술한 바와 같이 이루어지는 종래의 이미지센서의 제조시 포토다이오드가 형성될 지역은 열처리를 통해 확산되는 바, 센싱확산노드의 경우 포토다이오드 영역과 매우 근접해 있어, 포토다이오드 영역의 불순물이 열확산에 의해 생성된 전하를 전달하거나 차단시키는 작용을 제대로 못하게 되는 현상이 발생하게 된다. 이러한 경우 포토다이오드 지역에 집적된 전하의 효율을 크게 감소시키는 결과를 갖게 된다. 따라서, 이의 문제점 해결이 시급하다.

상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 포토다이오드 형성 영역의 인접영역으로의 확산에 의한 전하 효율의 하락을 방지할 수 있는 이미지센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1h는 종래기술에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도.

도 3은 본 발명에 따른 이미지센서의 단위화소를 개략적으로 도시한 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

30 : 반도체층31: 필드절연막

33 : 게이트산화막34 : 전도막

37, 38 : 스페이서36 : 제1불순물영역

40 : 센싱확산노드40' : 확산방지영역

42 : 제2불순물영역

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 제1도전형의 반도체층; 상기 반도체층에 국부적으로 배치된 필드절연막; 상기 필드절연막과 이격된 상기 반도체층상에 배치된 게이트전극; 상기 필드절연막과 상기 게이트전극의 일측에 접하는 상기 반도체층에 배치된 포토다이오드; 상기 게이트전극의 타측에 접하는 제2도전형의 센싱확산노드; 및 상기 포토다이오드의 확산으로부터 상기 센싱확산노드의 특성 열화를 방지하기 위해 상기 게이트전극의 하부에 상기 센싱확산노드와 접하도록 배치된 제1도전형의 확산방지영역을 포함하는 이미지센서를 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 이미지센서 제조방법에 있어서, 제1도전형의 반도체층에 국부적으로 필드절연막을 형성하는 단계; 상기 반도체층 상에 상기 필드절연막과 간격을 두고 게이트전극을 형성하는 단계; 이온주입을 실시하여 상기 게이트전극의 일측 및 상기 필드절연막에 접하는 포토다이오드를 형성하는 단계; 상기 포토다이오드의 확산으로부터 센싱확산노드의 특성 열화를 방지하기 위해 상기 게이트전극의 타측에 틸트 이온주입을 실시하여 제1도전형의 확산방지영역을 형성하는 단계; 및 이온주입을 실시하여 확산방지영역에 접하는 제2도전형의 센싱확산노드를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조방법을 제공한다.

본 발명은 포토다이오드의 N형의 센싱확산노드와 포토다이오드 사이의 반도체층 특히, 센싱확산노드와 게이트전극이 접하는 영역에 틸트 이온주입에 의한 P형 불순물영역을 형성함으로써, 포토다이오드의 확산에 의한 근접한 소자의 특성 열화를 방지하고자 한다.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 이미지센서의 단위화소를 개략적으로 도시한 단면도인 바, 반도체층(30)은 고농도인 P++ 층 및 P-Epi층이 적층된 것을 이용하는 바, 이하 반도체층(30)으로 칭한다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 이미지센서는, P형의 반도체층(30)과, 반도체층(30)에 국부적으로 배치된 필드절연막(31)과, 필드절연막(31)과 이격된 반도체층(30) 상에 배치되며 게이트산화막(33)과 적층된 전도막(34) 및 그 측벽에 스페이서(37, 38)를 포함하는 게이트전극과, 반도체층(30) 배치되며, 게이트전극의 일측 및 필드절연막(31)에 접하는 포토다이오드용 N형의 제1불순물영역(n-, 36)과, 제1불순물영역(n-, 36)의 반도체층(30) 표면에 접하는 포토다이오드용 P형의 제2불순물영역(P0, 42)과, 게이트전극의 타측에 접하며 반도체층(30) 표면으로부터 확장되어 형성된 N형의 센싱확산노드(n+, 40)와, 포토다이오드의 확산으로부터 센싱확산노드(n+, 40)의 특성 열화를 방지하기 위해 게이트전극의 하부에 센싱확산노드(n+, 40)와 접하도록 배치된 P형의 확산방지영역(40')을 구비하여 구성된다.

여기서, P형의 확산방지영역(40')은 포토다이오드의 각 불순물영영역과 센싱확산노드의 확산에 의한 상호 작용을 방지하기 위한 것으로 센싱확산노드 형성 전에 틸트 이온주입을 통해 형성된다. 이를 통해 포토다이오드 전하의 전달 특성을 높여 전하의 효율을 극대화시킬 수 있다.

이하, 전술한 구성을 갖는 본 발명의 이미지센서 제조 공정을 살펴보는 바, 도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서 제조 공정을 도시한 단면도이다.

후술하는 반도체층(30)은 고농도인 P++ 층 및 P형 에피층 즉, P-Epi층이 적층된 것을 이용한다.

P-Epi층은 주지된 바와 같이 크로스토크 감소와 감광특성의 향상을 위해 사용하는 바, 이하 도면의 간략화를 위해 반도체층(30)으로 칭한다.

먼저, 이후 열공정에 의한 측면 확산을 통해 소스 팔로워 역할을 하는 드라이브 게이트와 스위칭 역할로 어드레싱을 할 수 있도록 하는 셀렉트 게이트를 내포할 수 있도록 P웰(도시하지 않음)을 형성시키는 공정을 실시한다.

이어서, 소자가 형성될 지역을 확보하고자 도 2a에 도시된 바와 같이 필드절연막을 형성한다.

구체적으로, 반도체층(30) 상에 패드산화막(도시하지 않음)을 증착한 다음, 패드산화막 상에 트렌치 형성용 포토레지스트 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 이어서, 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 패드산화막 및 반도체층(30)을 선택적으로 식각하여 트렌치를 형성한 다음, 산화막 또는 질화막 계열의 물질을 증착하여 트렌치를 충분히 매립하도록 한 다음, 반도체층(30) 표면이 노출될 때까지 CMP 등의 공정을 통해 평탄화함으로써, 반도체층(30)에 국부적으로 STI 구조의 필드절연막(31)을 형성한다.

즉, 버즈비크가 거의 없어 소자의 고집적화에 따라 소자간에 전기적으로 분리시키는 영역을 축소시킬 수 있는 STI 공정기술을 적용하였다.

이어서 도 2b에 도시된 바와 같이, 이온주입 마스크(32)를 형성하고 이를 통해 게이트전극 즉, 트랜스터 게이트를 갖는 트랜스퍼 트랜지스터의 문턱전압(Vt) 조절 공정을 실시한다.

특정소자 즉, 문턱전압이 거의 "0"의 값을 갖는 네이티브 트랜지스터 소자를 구현하기 위해 P웰 또는 문턱전압 조절용 이온주입 공정을 진행한다. 이 소자는 NMOSFET 소자이며, 소자 옆에 형성되어 있는 포토다이오드에 생성된 전하를 손실없이 전달하는 역할을 하기에 문턱전압이 거의 "0"에 가깝게 만들어져야 한다. 따라서, 웰의 경우 대부분 기판농도를 이용하며 추가로 매우작은 농도의 이온주입을 이용하여 문턱전압 및 숏채널효과를 최소화시키게 된다.

이어서, 필드 절연막(31)과 떨어진 영역에 게이트산화막(33)과 전도막(34)이 적층된 구조의 게이트전극 예컨대, 트랜스퍼 게이트를 형성하는 바, 이는 포토다이오드에서 센싱확산노드로 광전자를 운반하기 위한 역할을 한다.

구체적으로, 게이트산화막(33)과 폴리실리콘과 텅스텐 등을 단독 또는 적층하여 전도막(34)을 증착한 다음 패턴을 형성함으로써, MOSFET의 게이트로서 이용한다. 여기서, 게이트의 도핑은 후속 공정인 센싱확산노드 즉, 고농도 N형의 소스/드레인 접합 형성 공정시 동시에 도핑되거나 추가적인 도핑 필요시 게이트 패턴 형성 전에 이온주입하는 경우도 있다.

도 2d에서는 이온주입 마스크(35)를 이용하여 필드절연막(31)과 게이트전극에 접하는 포토다이오드용 N형의 제1불순물영역(n-, 36)을 반도체층(10) 내부에 소정의 깊이로 형성하는 바, 높은 에너지를 이용하여 저농도로 도핑한다. 제1불순물영역(n-, 36)은 빛의 조사에 의해 생성되는 전하를 집적시키는 역할을 하며, 제1불순물영역(n-, 36)의 깊이는 붉은색 계통의 빛에 대한 효율을 증가시킬 수 있도록 약 0.5㎛ ∼ 수㎛ 정도의 범위를 갖게 한다.

구체적으로, N형 불순물인 인(P)을 이용하여 이온주입 공정을 실시하는 바, 이 때 인의 농도를 1.0E11 atoms/㎠ ∼ 1.0E13 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 100KeV ∼ 180KeV 사용한다.

이 때, 이온주입시의 틸트(Tilt) 즉, 경사각은 0°∼ 60°의 범위로 하고, 트위스트(Twist)의 경우 0°∼ 360°의 범위로 진행하는 것이 바람직하다.

이어서, 피알 스트립을 통해 이온주입 마스크(35)를 제거한 다음, 도 2e에 도시된 바와 같이, 산화막 또는 질화막 등을 이용하여 전면에 증착한 후 전면식각을 통해 게이트전극 측벽에 스페이서(37, 38)를 형성한다. 여기서, 스페이서(37, 38)는 후속 이온주입을 통한 LDD를 형성하여 핫 캐리어 효과를 억제하기 위한 것이다.

이어서 도 2f에 도시된 바와 같이, 이온주입 마스크(39)를 형성한 다음, P형 불순물의 틸트 이온주입을 실시하여 게이트전극의 타측 하부에 P형의 확산방지영역(40')을 형성한 다음, 고농도의 N형 불순물의 이온주입을 실시하여 센싱확산노드(n+, 40)를 형성한다.

센싱확산노드(n+, 40)는 포토다이오드에서 생성된 전하량 변화 정도를 그대로 전달해주는 역할을 하는 소자인 트랜스퍼 트랜지스터의 소스/드레인 접합이기도 하다.

구체적으로, 확산방지영역의 형성은 P형 불순물인 보론(Boron)이나 BF₂를 이용하여 이온주입 공정을 실시하는 바, 이 때 도즈(Dose)량은 1.0E12 atoms/㎠ ∼ 1.0E13 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 보론의 경우 5KeV ∼ 30KeV, BF₂의 경우 50KeV ∼ 100KeV 사용한다.

이 때, 이온주입시의 틸트(Tilt)는 3°∼ 45°로하고, 트위스트의 경우 0°∼ 360°의 범위로 진행하는 것이 바람직하다. 따라서, 틸트에 의해 게이트전극 타측 하부 즉, 스페이서(38) 하부에 확산방지영역(40')을 형성하게 된다.

센싱확산노드(n+, 40)의 형성은 아세닉(Arsenic)과 인(P)을 연속적으로 이온주입하는 바, 반드시 아세닉을 먼저 이온주입한다,

아세닉을 이온주입하는 경우에 아세닉의 농도를 2.0E15 atoms/㎠ ∼ 5.0E15 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 20KeV ∼ 50KeV 사용하며, 인을 이온주입하는 경우 인의 농도를 1.0E13 atoms/㎠ ∼ 3.0E14 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 20KeV ∼ 50KeV 사용한다. 이 때, 이온주입시의 틸트 및 트위스트는 0°로 진행하는 것이 바람직하다.

이온주입 마스크(39)를 제거한 다음, 도 2g에 도시된 바와 같이 포토다이오드용 P형 전극 형성을 위한 이온주입을 실시하여 제1불순물영역(36)의 상부와 반도체층(30) 표면에 접하는 포토다이오드용 P형 제2불순물영역(P0, 42)을 형성함으로써, P/N/P 접합에 의해 공핍영역이 형성되면서 포토다이오드가 형성된다.

여기서, 제2불순물영역(P0, 42)의 깊이는 푸른색 계통의 파장이 짧은 빛에 대한 효율을 증가시킬 수 있도록 저에너지를 이용하여 0.5㎛ 이하의 깊이로 형성한다. 한편, 여기서는 별도의 이온주입 마스크(41)를 사용하였으나, 제2불순물영역(P0, 22)은 저에너지를 사용하므로 마스크없이 진행할 수도 있다.

구체적으로, P형 불순물인 보론(Boron)이나 BF₂를 이용하여 이온주입 공정을 실시하는 바, 이 때 도즈(Dose)량은 1.0E12 atoms/㎠ ∼ 5.0E13 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 보론의 경우 1KeV ∼ 10KeV, BF₂의 경우 10KeV ∼ 40KeV 사용한다.

이 때, 이온주입시의 틸트(Tilt)는 0°즉, 수직으로하고, 트위스트의 경우 0°∼ 360°의 범위로 진행하는 것이 바람직하다.

다음으로, 이온주입마스크(41)를 제거하고 열처리를 통해 이온주입된 제2불순물영역(P0, 42)의 불순물들이 확산되어 접합을 이루도록 하는 바, 도 3은 이러한 공정에 의해 완성된 이미지센서의 단면도이다.

전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 이미지센서의 포토다이오드 영역과 센싱확산노드 사이에 틸트를 이용한 이온주입을 통해 P형의 확산방지영역을 형성함으로써, 포토다이오드 영역과 센싱확산노드의 상호확산에 전하의 효율 저하를 방지할 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.

상술한 본 발명은, 이미지센서의 포토다이오드에서 생성되는 전하의 효율을 증가시킬 수 있어, 궁극적으로 이미지센서의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 탁월한 효과를 기대할 수 있다.

Claims (18)

1. 제1도전형의 반도체층;

   상기 반도체층에 국부적으로 배치된 필드절연막;

   상기 필드절연막과 이격된 상기 반도체층 상에 배치된 게이트전극;

   상기 필드절연막과 상기 게이트전극의 일측에 접하는 상기 반도체층에 배치된 포토다이오드;

   상기 게이트전극의 타측에 접하는 제2도전형의 센싱확산노드; 및

   상기 포토다이오드의 확산으로부터 상기 센싱확산노드의 특성 열화를 방지하기 위해 상기 게이트전극의 하부에 상기 센싱확산노드와 접하도록 배치된 제1도전형의 확산방지영역

   을 포함하는 이미지센서.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 포토다이오드는,

   상기 반도체층 내부에 배치되며, 상기 게이트전극의 일측 및 상기 필드절연막에 접하는 포토다이오드용 제2도전형의 제1불순물영역; 및

   상기 제1불순물영역의 상기 반도체층 표면에 접하는 포토다이오드용 제1도전형의 제2불순물영역

   을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 실리콘기판은 고농도 제1도전형의 실리콘층과, 상기 반도체층 상의 제1도전형의 에피층을 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1도전형은 P형이며, 상기 제2도전형은 N형인 것을 특징으로 하는 이미지센서.
5. 이미지센서 제조방법에 있어서,

   제1도전형의 반도체층에 국부적으로 필드절연막을 형성하는 단계;

   상기 반도체층 상에 상기 필드절연막과 간격을 두고 게이트전극을 형성하는 단계;

   이온주입을 실시하여 상기 게이트전극의 일측 및 상기 필드절연막에 접하는 포토다이오드를 형성하는 단계;

   상기 포토다이오드의 확산으로부터 센싱확산노드의 특성 열화를 방지하기 위해 상기 게이트전극의 타측에 틸트 이온주입을 실시하여 제1도전형의 확산방지영역을 형성하는 단계; 및

   이온주입을 실시하여 확산방지영역에 접하는 제2도전형의 센싱확산노드를 형성하는 단계

   를 포함하는 이미지센서 제조방법.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 확산방지영역을 형성하는 단계에서 3°내지 45°의 틸트로 이온주입하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
7. 제 6 항에 있어서.

   상기 확산방지영역을 형성하는 단계에서 보론(Boron) 또는 BF₂를 이온주입하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 확산방지영역을 형성하는 단계에서 상기 보론의 농도를 1.0E12 atoms/㎠ 내지 1.0E13 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 5KeV 내지 30KeV 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 확산방지영역을 형성하는 단계에서 상기 BF₂의 농도를 1.0E12 atoms/㎠ 내지 1.0E13 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 15KeV 내지 100KeV 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
10. 제 5 항에 있어서.

    상기 센싱확산노드을 형성하는 단계에서 아세닉(Arsenic)과 인(P)을 연속적으로 이온주입하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 아세닉을 이온주입하는 단계에서 상기 아세닉의 농도를 2.0E15 atoms/㎠ 내지 5.0E15 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 20KeV 내지 50KeV 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 인을 이온주입하는 단계에서 상기 인의 농도를 1.0E13 atoms/㎠ 내지 3.0E14 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 20KeV 내지 50KeV 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
13. 제 5 항에 있어서,

    상기 포토다이오드를 형성하는 단계는,

    이온주입을 실시하여 상기 게이트전극의 일측 및 상기 필드절연막에 접하는 포토다이오드용 제2도전형의 제1불순물영역을 형성하는 단계; 및

    이온주입을 실시하여 상기 제1불순물영역의 상기 반도체층 표면에 접하는 포토다이오드용 제1도전형의 제2불순물영역을 형성하는 단계

    를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 제1불순물영역을 형성하는 단계에서 인(P)을 이온주입하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 제1불순물영역을 형성하는 단계에서 상기 인의 농도를 1.0E11 atoms/㎠ 내지 1.0E13 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 100KeV 내지 180KeV 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
16. 제 13 항에 있어서,

    상기 제2불순물영역을 형성하는 단계에서 보론 또는 BF₂를 이온주입하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
17. 제 16 항에 있어서,

    상기 제2불순물영역을 형성하는 단계에서 상기 보론의 농도를 1.0E12 atoms/㎠ 내지 5.0E13 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 1KeV 내지 10KeV 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.
18. 제 16 항에 있어서,

    상기 제2불순물영역을 형성하는 단계에서 상기 BF₂의 농도를 1.0E12 atoms/㎠ 내지 5.0E13 atoms/㎠로 하고 이온주입 에너지를 10KeV 내지 40KeV 사용하는 것을 특징으로 하는 이미지센서 제조방법.