KR20060010892A - Image sensor with improved blue light sensitivity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 청색광에 대한 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지센서를 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 기판에 형성된 포토다이오드; 상기 포토다이오드 상에 형성된 보호막; 상기 보호막의 표면에서의 댕글링 본드를 큐어링하기 위한 질화막; 상기 질화막 상에 형성된 평탄화막; 상기 평탄화막 상에 형성된 각 RGB 색상의 칼라필터; 및 상기 칼라필터 상에 형성된 마이크로렌즈를 포함하며, 상기 B칼라필터 하부에서 상기 질화막이 선택적으로 제거된 것을 특징으로 하는 이미지센서를 제공한다.The present invention is to provide an image sensor that can improve the photosensitivity to blue light, the present invention comprises a photodiode formed on a substrate; A protective film formed on the photodiode; A nitride film for curing a dangling bond on the surface of the protective film; A planarization film formed on the nitride film; A color filter of each RGB color formed on the planarization film; And a microlens formed on the color filter, wherein the nitride film is selectively removed from the bottom of the B color filter.
또한, 본 발명은, 소정 공정이 완료된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막 상에 질화막을 형성하는 단계; 상기 보호막 표면에서의 댕글링 본드를 큐어링하기 위한 H2 분위기에서 어닐하는 단계; 후속 청색 칼라필터가 형성된 영역에서 상기 질화막을 선택적으로 제거하는 단계; 상기 질화막 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막 상에 각 RGB 색상의 칼라필터를 형성하는 단계; 및 상기 칼라필터 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.
In addition, the present invention comprises the steps of forming a protective film on the substrate is completed a predetermined process; Forming a nitride film on the protective film; Annealing in an H 2 atmosphere for curing a dangling bond on the surface of the protective film; Selectively removing the nitride film in a region where a subsequent blue color filter is formed; Forming a planarization film on the nitride film; Forming a color filter of each RGB color on the planarization layer; And forming a microlens on the color filter.
포토다이오드, 이미지센서, 단위화소, 칼라필터, 마이크로렌즈, 청색 광감도, PE-NIT, 댕글링 본드, 암신호, 보호막.Photodiode, image sensor, unit pixel, color filter, micro lens, blue light sensitivity, PE-NIT, dangling bond, dark signal, protective film.
Description
도 1은 CMOS 이미지센서를 개략적으로 도시한 단면도.1 is a cross-sectional view schematically showing a CMOS image sensor.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지센서를 개략적으로 도시한 단면도.2 is a cross-sectional view schematically showing a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.
도 3은 종래기술 및 본 발명의 빛의 파장대에 따른 주파수 응답 특성을 비교 도시한 그래프.Figure 3 is a graph showing a comparison of the frequency response characteristics according to the wavelength range of the light of the prior art and the present invention.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서의 백엔드 공정을 도시한 단면도.
4A to 4C are cross-sectional views illustrating a back end process of an image sensor according to an embodiment of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
SUB : 기판 FOX : 필드산화막SUB: Substrate FOX: Field Oxide
PD : 포토다이오드 Tx : 트랜스퍼 게이트PD: Photodiode Tx: Transfer Gate
PMD : 메탈라인 증착 전 절연막 M1 : 제1메탈라인PMD: Insulation film before metal line deposition M1: First metal line
M2 : 제2메탈라인 PL : 보호막M2: Second Metalline PL: Protective Film
PE-NIT : 질화막 OCL1 : 제1평탄화막 PE-NIT: nitride film OCL1: first planarization film
CFA : 칼라필터 어레이 OCL2 : 제2평탄화막CFA: color filter array OCL2: second planarization film
ML : 마이크로렌즈 IMD : 메탈라인 간 절연막
ML: Microlens IMD: Metal Line Insulator
본 발명은 이미지센서에 관한 것으로 특히, 청색 광감도를 향상시킬 수 있는 CMOS 이미지센서에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor, and more particularly, to a CMOS image sensor capable of improving blue light sensitivity.
이미지센서는 광학 영상(Optical image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자이다. 이 중에서 전하결합소자(CCD : Charge Coupled Device)는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이다.The image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. Among them, a charge coupled device (CCD) is a device in which charge carriers are stored and transported in capacitors while individual MOS (Metal-Oxide-Silicon) capacitors are located in close proximity to each other.
반면, CMOS(Complementary MOS; 이하 CMOS) 이미지센서는 제어회로(Control circuit) 및 신호처리회로(Signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하며, 화소 수 만큼 MOS 트랜지스터를 만들고 이것을 이용하여 차례차례 출력(Output)을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다.On the other hand, CMOS (Complementary MOS) image sensors use CMOS technology that uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits. It is a device that adopts a switching system that sequentially detects output.
이러한 다양한 이미지센서를 제조함에 있어서, 이미지센서의 감광도(Photo sensitivity)를 증가시키기 위한 노력들이 진행되고 있으며, 그 중 하나가 집광기술이다. 예컨대, CMOS 이미지센서는 빛을 감지하는 포토다이오드와 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 CMOS 로직회로부분으로 구성되어 있으며, 광 감도를 높이기 위해서는 전체 이미지센서 면적에서 포토다이오드의 면적이 차지하는 비율(이를 통상 "필팩터(Fill Factor)"라 한다)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있다.In manufacturing such various image sensors, efforts are being made to increase the photo sensitivity of the image sensor, and one of them is a light collecting technology. For example, CMOS image sensor is composed of photodiode for detecting light and CMOS logic part for processing the detected light as an electrical signal to make data.In order to increase the light sensitivity, the ratio of photodiode to total image sensor area Efforts have been made to increase the size (commonly referred to as "fill factor").
향후 이미지센서는 기술 개발에 따른 화소 수의 증가와 단위화소의 면적 감소(Shrink)로 인해 광특성의 열화가 불가피하다. 특히, 암신호(Dark signal)에 대한 문제가 증가하게 되는데, 이를 보상하기 위하여 포토다이오드 형성시 포토다이오드 형성을 위한 이온주입 후 낮은 에너지로 포토다이오드 표면에 P0 이온주입 고정 진행시 이를 더욱 강화한다. 즉, 표면 커버링(Surface covering) 효과를 얻기 위해 표면 P0 형성을 위한 이온주입시 고농도의 도즈(High dose)가 분포하도록 한다. 이러한 P0영역 형성을 위한 이온주입은 포토다이오드 표면애 고농도의 P형 불순물이 존재하도록 함으로써, 수광시 단파장대인 청색(Blue)광 특성을 열화시켜 화상 평가시 이미지 구현에 있어서 문제를 야기하게 된다.In the future, image sensor deterioration of optical characteristics is inevitable due to the increase in the number of pixels and the shrinkage of unit pixels due to technology development. In particular, the problem of the dark signal (Dark signal) is increased, in order to compensate for this, when the photodiode is implanted to form a photodiode at the low energy after the implantation of the P0 ion implantation on the photodiode surface to further strengthen it. That is, high doses are distributed during ion implantation to form the surface P0 in order to obtain a surface covering effect. The ion implantation for forming the P0 region causes a high concentration of P-type impurities on the surface of the photodiode, thereby degrading the blue light characteristic, which is a short wavelength band during light reception, causing problems in image realization during image evaluation.
도 1은 CMOS 이미지센서를 개략적으로 도시한 단면도이다.1 is a schematic cross-sectional view of a CMOS image sensor.
도 1을 참조하면, 고농도의 P형(P++) 영역과 에피층(P-epi)이 적층된 구조를 갖는 기판(SUB)에 필드산화막(FOX)이 형성되어 있으며, 기판(SUB) 상에는 트랜스퍼 게이트(Tx)를 포함한 복수의 게이트전극이 형성되어 있으며, 트랜스퍼 게이트(Tx)의 측면에 얼라인된 기판(SUB)의 표면 하부에 깊은 이온주입에 의한 N영 영역(DEEP N-)과 기판(SUB)의 표면과 접하는 영역에 위치한 P형 영역(P0)으로 이루어진 포토다이오드(PD)가 형성되어 있다. 포토다이오드(PD) 및 트랜스퍼 게이트(Tx)가 형성된 전면에 메탈라인 형성 전 절연막(Pre-Metal Dielectric; 이하 PMD라 함)이 형성되어 있으며, PMD 상에 제1메탈라인(M1)이 형성되어 있다. 제1메탈라인(M1) 상에는 메탈라인 간 절연막(Inter-Metal Dielectric; 이하 IMD라 함)이 형성되어 있으며, IMD 상에는 제2메탈라인(M2)이 형성되어 있다. 제2메탈라인(M2) 상에는 하부 구조의 보호(Passivation)를 위한 보호막(Passivation Layer; 이하 PL이라 함)이 형성되어 있으며, PL 상에는 PL의 댕글링 본드(Dangling bond)를 제거하여 암신호를 감소시키기 위해 플라즈마 화학기상증착(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition; 이하 PECVD라 함) 방식을 이용한 질화막(이하 PE-NIT이라 함)이 형성되어 있다.Referring to FIG. 1, a field oxide film FOX is formed on a substrate SUB having a structure in which a high concentration P-type (P ++) region and an epi layer (P-epi) are stacked, and a transfer gate is formed on the substrate SUB. A plurality of gate electrodes including Tx are formed, and the N-zero region DEEP N− and the substrate SUB are formed by deep ion implantation under the surface of the substrate SUB aligned to the side of the transfer gate Tx. A photodiode PD is formed, which is composed of a P-type region P0 located in the region in contact with the surface. The pre-metal dielectric (hereinafter referred to as PMD) is formed on the entire surface where the photodiode PD and the transfer gate Tx are formed, and the first metal line M1 is formed on the PMD. . An inter-metal dielectric (hereinafter, referred to as IMD) is formed on the first metal line M1, and a second metal line M2 is formed on the IMD. A passivation layer (hereinafter referred to as PL) is formed on the second metal line M2 to passivate the underlying structure, and the PL signal is removed on the PL to reduce dark signals. In order to achieve this, a nitride film (hereinafter referred to as PE-NIT) using a plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) method is formed.
PE-NIT 상에는 칼라필터 형성시 공정 마진 확보를 위한 제1평탄화막(오버코팅 레이어(Over Coating Layer); 이하 OCL1이라 함)이 형성되어 있고, OCL1 상에는 각 단위화소 별로 RGB 색상 구현을 위한 칼라필터 어레이(Color Filter Array; 이하 CFA라 함)가 형성되어 있고, CFA 상에는 마이크로렌즈 형성시 공정 마진 확보를 위한 제2평탄화막(이하 OCL2라 함)이 형성되어 있으며, OCL2 상에는 마이크로렌즈(Micro-Lens; 이하 ML이라 함)가 형성되어 있다.On the PE-NIT, a first flattening layer (over coating layer; referred to as OCL1) is formed to secure process margins when forming color filters, and color filters for realizing RGB colors for each unit pixel on OCL1. An array of color filters (hereinafter referred to as CFAs) is formed, a second flattening film (hereinafter referred to as OCL2) is formed on the CFA to secure process margins when forming microlenses, and a microlens (Micro-Lens) on the OCL2. (Hereinafter referred to as ML) is formed.
한편, PL로 산화막을 주로 사용하는 바, PL 표면에서의 댕글링 본드를 큐어링을 위해 PE-NIT를 약 8000Å 정도로 증착한 후 H2 분위가 어닐 공정을 실시하여 PL 표면의 댕글링 본드와 H2와의 결합을 유도함으로써, 암신호의 발생을 억제한다. 하지만, PL로 사용되는 산화막의 경우 굴절률(Refractive index)이 약 1.66인 반면, PE-NIT는 약 2.1의 굴절률을 갖는다. On the other hand, since PL is mainly used as an oxide film, a dangling bond on the surface of the PL is deposited to about 8000 Pa of PE-NIT for curing, and then an H 2 anneal process is performed to anneal the surface of the PL to form a dangling bond and H 2. By inducing coupling with, suppression of dark signal generation. However, the refractive index of the oxide film used as PL is about 1.66, while the PE-NIT has a refractive index of about 2.1.
또한, PE-NIT의 경우 광 흡수율이 높아서 이를 그대로 사용할 경우 광투과도를 낮춰 광감도를 저하시키게 된다. 특히, 포토다이오드 표면에 고농도의 P0영역을 형성할 경우 단파장대인 청색광에서의 광감도의 저하는 두드러지게 나타난다.
In addition, in the case of PE-NIT, the light absorption rate is high, and when it is used as it is, the light transmittance is lowered to decrease the light sensitivity. In particular, when a high concentration P0 region is formed on the surface of the photodiode, the decrease in light sensitivity in blue light, which is a short wavelength band, is remarkable.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 제안된 본 발명은, 청색광에 대한 광감도를 향상시킬 수 있는 이미지센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention proposed to solve the above problems of the prior art, an object thereof is to provide an image sensor and a method of manufacturing the same that can improve the photosensitivity to blue light.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 기판에 형성된 포토다이오드; 상기 포토다이오드 상에 형성된 보호막; 상기 보호막의 표면에서의 댕글링 본드를 큐어링하기 위한 질화막; 상기 질화막 상에 형성된 평탄화막; 상기 평탄화막 상에 형성된 각 RGB 색상의 칼라필터; 및 상기 칼라필터 상에 형성된 마이크로렌즈를 포함하며, 상기 B칼라필터 하부에서 상기 질화막이 선택적으로 제거된 것을 특징으로 하는 이미지센서를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, a photodiode formed on the substrate; A protective film formed on the photodiode; A nitride film for curing a dangling bond on the surface of the protective film; A planarization film formed on the nitride film; A color filter of each RGB color formed on the planarization film; And a microlens formed on the color filter, wherein the nitride film is selectively removed from the bottom of the B color filter.
또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 소정 공정이 완료된 기판 상에 보호막을 형성하는 단계; 상기 보호막 상에 질화막을 형성하는 단계; 상기 보호막 표면에서의 댕글링 본드를 큐어링하기 위한 H2 분위기에서 어닐하는 단계; 후속 청색 칼라필터가 형성된 영역에서 상기 질화막을 선택적으로 제거하는 단계; 상기 질화막 상에 평탄화막을 형성하는 단계; 상기 평탄화막 상에 각 RGB 색상의 칼라필터를 형성하는 단계; 및 상기 칼라필터 상에 마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하는 이미지센서 제조 방법을 제공한다.
In addition, to achieve the above object, the present invention comprises the steps of forming a protective film on a substrate is completed a predetermined process; Forming a nitride film on the protective film; Annealing in an H 2 atmosphere for curing a dangling bond on the surface of the protective film; Selectively removing the nitride film in a region where a subsequent blue color filter is formed; Forming a planarization film on the nitride film; Forming a color filter of each RGB color on the planarization layer; And forming a microlens on the color filter.
본 발명은 이미지센서의 단위화소의 사이즈 축소에 따른 P0 이온주입 공정으로 인한 청색광 응답(Blue response)의 광손실(Optical loss)을 보상하기 위하여 백엔드(Backend) 공정인 PL 형성 공정에서 청색광에 해당하는 단위화소의 PL 상부에서만 PE-NIT가 선택적으로 제거되도록 함으로써 청색광 영역에서의 광감도를 기존대비 15% 이상 개선할 수 있도록 한다.
The present invention corresponds to the blue light in the PL formation process, which is a backend process in order to compensate the optical loss of the blue response due to the P0 ion implantation process according to the size reduction of the unit pixel of the image sensor. The PE-NIT is selectively removed only at the upper part of the PL of the unit pixel to improve the light sensitivity in the blue light region by more than 15%.
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 설명한다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 CMOS 이미지센서를 개략적으로 도시한 단면도이다.2 is a cross-sectional view schematically showing a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 고농도의 P형(P++) 영역과 에피층(P-epi)이 적층된 구조를 갖는 기판(SUB)에 필드산화막(FOX)이 형성되어 있으며, 기판(SUB) 상에는 트랜스퍼 게이트(Tx)를 포함한 복수의 게이트전극이 형성되어 있으며, 트랜스퍼 게이트(Tx)의 측면에 얼라인된 기판(SUB)의 표면 하부에 깊은 이온주입에 의한 N영 영역 (DEEP N-)과 기판(SUB)의 표면과 접하는 영역에 위치한 P형 영역(P0)으로 이루어진 포토다이오드(PD)가 형성되어 있다. 포토다이오드(PD) 및 트랜스퍼 게이트(Tx)가 형성된 전면에 메탈라인 형성 전 절연막(이하 PMD라 함)이 형성되어 있으며, PMD 상에 제1메탈라인(M1)이 형성되어 있다. 제1메탈라인(M1) 상에는 메탈라인 간 절연막(이하 IMD라 함)이 형성되어 있으며, IMD 상에는 제2메탈라인(M2)이 형성되어 있다. M1과 M2는 신호라인 및 전원라인을 위해 사용한다.Referring to FIG. 2, a field oxide film FOX is formed on a substrate SUB having a structure in which a high concentration of P-type (P ++) region and an epi layer (P-epi) are stacked, and a transfer gate is formed on the substrate SUB. A plurality of gate electrodes including Tx are formed, and the N-zero region DEEP N− and the substrate SUB are formed by deep ion implantation under the surface of the substrate SUB aligned to the side of the transfer gate Tx. A photodiode PD is formed, which is composed of a P-type region P0 located in the region in contact with the surface. An insulating film (hereinafter referred to as PMD) is formed on the entire surface on which the photodiode PD and the transfer gate Tx are formed, and a first metal line M1 is formed on the PMD. An intermetallic insulating film (hereinafter referred to as IMD) is formed on the first metal line M1, and a second metal line M2 is formed on the IMD. M1 and M2 are used for signal and power lines.
제2메탈라인(M2) 상에는 하부 구조의 보호를 위한 보호막(이하 PL이라 함)이 형성되어 있으며, PL 상에는 PL의 댕글링 본드를 제거하여 암신호를 감소시키기 위해 PECVD 방식을 이용한 질화막(이하 PE-NIT이라 함)이 형성되어 있다.A protective film (hereinafter referred to as PL) is formed on the second metal line M2 to protect the underlying structure, and a nitride film using PECVD (hereinafter, referred to as PE) to reduce dangling bonds of the PL to reduce dark signals. NIT) is formed.
PE-NIT 상에는 칼라필터 형성시 공정 마진 확보를 위한 제1평탄화막(OCL1이라 함)이 형성되어 있고, OCL1 상에는 각 단위화소 별로 RGB 색상 구현을 위한 칼라필터 어레이(이하 CFA라 함)가 형성되어 있고, CFA 상에는 마이크로렌즈 형성시 공정 마진 확보를 위한 제2평탄화막(이하 OCL2라 함)이 형성되어 있으며, OCL2 상에는 마이크로렌즈(이하 ML이라 함)가 형성되어 있다.On the PE-NIT, a first flattening layer (called OCL1) is formed to secure a process margin when forming a color filter, and a color filter array (hereinafter referred to as CFA) is formed on each OCL1 to realize RGB color for each unit pixel. On the CFA, a second planarization film (hereinafter referred to as OCL2) is formed on the CFA to secure a process margin when forming the microlens, and a microlens (hereinafter referred to as ML) is formed on the OCL2.
PL로 실리콘산화막을 주로 사용하는 바, PL 표면에서의 댕글링 본드를 큐어링을 위해 PE-NIT를 4000Å ∼ 8000Å(바람직하게는 8000Å 정도)로 증착한 후 H2 분위가 어닐 공정을 실시하여 PL 표면의 댕글링 본드와 H2와의 결합을 유도함으로써, 암신호의 발생을 억제한다. 하지만, PL로 사용되는 산화막의 경우 굴절률이 약 1.66인 반면, PE-NIT는 약 2.1의 굴절률을 갖는다. Bars, often used a silicon oxide film to the PL, and then depositing the dangling bonds at the PL surface in a PE-NIT 4000Å ~ 8000Å (preferably about 8000Å) for curing subjected to H 2 bunwiga annealing step PL surface By inducing a bond between the dangling bond and H 2 , the suppression of the dark signal is suppressed. However, in the case of the oxide film used as PL, the refractive index is about 1.66, while the PE-NIT has a refractive index of about 2.1.
또한, PE-NIT의 경우 광 흡수율이 높아서 이를 그대로 사용할 경우 광투과도를 낮춰 광감도를 저하시키게 된다. 특히, 포토다이오드 표면에 고농도의 P0영역을 형성할 경우 단파장대인 청색광에서의 광감도의 저하는 두드러지게 나타난다.In addition, in the case of PE-NIT, the light absorption rate is high, and when it is used as it is, the light transmittance is lowered to decrease the light sensitivity. In particular, when a high concentration P0 region is formed on the surface of the photodiode, the decrease in light sensitivity in blue light, which is a short wavelength band, is remarkable.
따라서, 본 발명에서는 특히 청색 광감도 향상을 위해 청색의 단위화소 상부에서 도시된 'X'와 같이 PE-NIT가 선택적으로 제거되어 있다. 'X'와 같이 PE-NIT가 선택적으로 제거된 부분에서는 굴절률이 1.66 정도인 산화막으로 이루어진 OCL1이 채워지게 된다.Therefore, in the present invention, PE-NIT is selectively removed as 'X' shown above the blue unit pixel, in order to improve the blue light sensitivity. At the portion where PE-NIT is selectively removed, such as 'X', OCL1 is formed of an oxide film having a refractive index of about 1.66.
도 3은 종래기술 및 본 발명의 빛의 파장대에 따른 주파수 응답 특성을 비교 도시한 그래프이다. 여기서, 가로축은 빛의 파장(㎛)을 나타내고, 세로축인 그에 따른 강도(Intensity)를 나타낸다.Figure 3 is a graph showing a comparison of the frequency response characteristics according to the wavelength range of the light of the prior art and the present invention. Here, the horizontal axis represents the wavelength of light (μm) and the corresponding intensity (Intensity), which is the vertical axis.
도 3을 참조하면, 'Q'는 종래의 실제 응답 특성을 나타내고, 'P'는 본 발명의 실제 응답 특성을 나타낸다. 0.5㎛ 이상의 파장을 갖는 R과 G의 경우에서는 거의 특성 변하가 없는 반면, 0.4㎛ ∼ 0.5㎛의 파장을 갖는 B 칼라에서 두드러지게 그 강도가 증가되었음을 알 수 있다.Referring to FIG. 3, 'Q' represents a conventional actual response characteristic, and 'P' represents an actual response characteristic of the present invention. In the case of R and G having a wavelength of 0.5 mu m or more, there is almost no change in properties, while the intensity of B is markedly increased in the B color having a wavelength of 0.4 mu m to 0.5 mu m.
실제 테스트 결과 B 칼라에서 약 20% 이상의 감도 증가를 확인할 수 있다.Actual test results show a sensitivity increase of about 20% or more in the B color.
'R'과 'S'는 각각 본 발명과 종래기술의 강도를 평균화시킨 추세선으로서, 이 경우에도 본 발명 'R'의 경우 B칼라와 같이 낮은 파장대에서 의 감도 증가를 확인할 수 있으며, 실제 테스트 결과 전체적으로 5%의 감도 증가를 확인할 수 있다.'R' and 'S' are the trend lines averaging the strengths of the present invention and the prior art, respectively, and in this case, the 'R' of the present invention can confirm the increase in sensitivity at low wavelength bands, such as B color, and actual test results. Overall, a 5% increase in sensitivity can be seen.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명의 일실시예에 따른 이미지센서의 백엔드 공정(메탈라인 형성 이후의 공정)을 도시한 단면도로서, 이를 참조하여 전술한 구조를 갖는 이미지센서 제조 공정을 살펴 본다.4A to 4C are cross-sectional views illustrating a back end process (process after forming a metal line) of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention, and look at an image sensor manufacturing process having the above-described structure with reference to this.
먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이, 기판(400)에 이온주입 방식을 이용하여 깊은 n-영역과, 얕은 이온주입 방식을 이용하여 P0영역을 형성함으로써, 이를 포함하는 복수의 포토다이오드(PD)를 형성한다.First, as shown in FIG. 4A, a plurality of photodiodes PD are formed in the
이어서, 포토다이오드(PD)가 형성된 전면에 트랜지스터 및 플로팅 확산영역을 형성한 다음, PMD, M1, IMD, M2 등을 형성한다. 한편, 이러한 일련의 공정은 도면의 간략화를 위해 생략한다.Subsequently, a transistor and a floating diffusion region are formed on the entire surface where the photodiode PD is formed, and then PMD, M1, IMD, M2, and the like are formed. On the other hand, this series of steps are omitted for simplicity of the drawings.
이어서, 이러한 소정의 공정이 완료된 기판(400) 상에 보호막(402)을 형성한다.Subsequently, the
보호막(402)으로는 실리콘산화막을 사용하고, 그 두께는 4000Å ∼ 12000Å(바람직하게는, 8000Å) 정도로 한다.As the
이어서, 보호막(402) 상에 질화막(403)을 형성한다. 질화막(403)은 실리콘산화막을 사용하는 보호막(402)의 표면에서의 댕글링 본드를 큐어링하기 위해 사용하기 위한 것으로 실리콘질화막 특히, PECVD 방식으로 증착한 PE-NIT를 이용한다.Next, a
이어서, 보호막(402) 표면에서의 댕글링 본드를 큐어링하기 위한 H2 분위기에서 어닐(404) 공정을 실시한다.Next, an
이로 인해, 보호막(403) 표면의 댕글링 본드는 H2와의 본딩을 이루게 되며, 이러한 댕글링 본드의 큐어링으로 인해 암신호 소스가 제거된다.As a result, the dangling bond on the surface of the
이어서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 질화막(403) 상에 후속 청색 칼라필터가 형성된 영역에서 질화막(403)을 선택적으로 제거하기 위한 마스크 패턴(405)을 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4B, a
이어서, 마스크 패턴(405)을 식각마스크로 B 칼라 상부에서 질화막(403)을 '406'과 같이 선택적으로 제거한다. 이 때, 식각 방식으로는 습식 또는 건식 방식을 사용할 수 있다.Subsequently, the
이어서, 마스크 패턴(405)을 제거한다.Next, the
이어서, 도 4c에 도시된 바와 같이, B칼라 상부에서 질화막(403)이 선택적으로 제거된 전면에 제1평탄화막(407) 즉, OCL1을 형성한 다음, 제1평탄화막(407) 상에 각 RGB 색상의 칼라필터(408)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 4C, the
이어서, 칼라필터(408) 상에 제2평탄화막(409) 즉, OCL2를 형성한 다음, 그 상부에 마이크로렌즈를 형성한다.
Subsequently, a
전술한 바와 같이 이루어지는 본 발명은, 청색 칼라필터 영역 즉, 청색 광을 수광하기 위한 단위화소에서 보호막 상부에 형성하는 질화막이 선택적으로 제거된 구조를 갖도록 함으로써, 청색광의 광감도를 높일 수 있음을 실시예를 통해 알아 보았다.
The present invention made as described above has a structure in which the nitride film formed on the protective film is selectively removed from the blue color filter region, that is, the unit pixel for receiving blue light, thereby increasing the light sensitivity of the blue light. Learned through.
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. Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.
예컨대, 본 발명은 칼라 색상을 구현하는 CCD 또는 APS(Active Pixel Sensor) 등 모든 촬상 소자에 응용이 가능하다.
For example, the present invention can be applied to any imaging device such as a CCD or an active pixel sensor (APS) that implements color hue.
상술한 본 발명은, 광감도가 상대적으로 취약한 B 색상의 광감도를 개선할 수 있어, 궁극적으로 이미지센서의 성능을 크게 향상시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention described above can improve the light sensitivity of the B color light sensitivity is relatively weak, ultimately has the effect of greatly improving the performance of the image sensor.
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| KR1020040059481A KR20060010892A (en) | 2004-07-29 | 2004-07-29 | Image sensor with improved blue light sensitivity |
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| KR (1) | KR20060010892A (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100791337B1 (en) * | 2006-08-11 | 2008-01-03 | 삼성전자주식회사 | Image sensor and method for fabricating the same |
-
2004
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