KR20070017029A - Reduced crosstalk cmos image sensors - Google Patents

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KR20070017029A
KR20070017029A KR1020060073274A KR20060073274A KR20070017029A KR 20070017029 A KR20070017029 A KR 20070017029A KR 1020060073274 A KR1020060073274 A KR 1020060073274A KR 20060073274 A KR20060073274 A KR 20060073274A KR 20070017029 A KR20070017029 A KR 20070017029A
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epitaxial layer
image sensor
cmos image
substrate
layer
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KR1020060073274A
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산딥 알 바흘
프레데릭 피 라마스터
데이비드 더블유 비겔로우
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아바고 테크놀로지스 센서 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드
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Abstract

본 발명은 특히 원적외의 적외선 파장에서의, 높은 감응성와 낮은 혼신을 갖는 CMOS 이미지 센서와, 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다. CMOS 이미지 센서는 기판과, 기판 상의 에피택셜 층과, 수광하기 위해 에피택셜 층 내로 연장하는 다수의 픽셀들을 포함한다. 또한 이미지 센서는 기판 내에서 발생된 캐리어들이 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 기판과 에피택셜 층 사이의 적어도 하나의 수평의 배리어 층과, 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들을 포함한다.The present invention relates, in particular, to a CMOS image sensor with high sensitivity and low interference at far infrared wavelengths, and to a method of manufacturing the image sensor. The CMOS image sensor includes a substrate, an epitaxial layer on the substrate, and a plurality of pixels extending into the epitaxial layer for receiving light. The image sensor may also be adapted to prevent carriers generated within the substrate from moving to the epitaxial layer, at least one horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer, and to prevent lateral divergence of electrons in the epitaxial layer, It includes a plurality of transverse barrier layers between adjacent multiple pixels.

Description

CMOS 이미지 센서 및 CMOS 이미지 센서의 제조 방법{REDUCED CROSSTALK CMOS IMAGE SENSORS}Manufacturing method of a CMOS image sensor and a CMOS image sensor {REDUCED CROSSTALK CMOS IMAGE SENSORS}

도 1은 본 발명의 설명을 돕기 위한 종래 기술의 CMOS 이미지 센서의 일부의 개략적인 단면도를 도시한 도면,1 is a schematic cross-sectional view of a portion of a prior art CMOS image sensor to aid in the description of the present invention;

도 2a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 일부의 개략적인 단면도를 도시한 도면,2A illustrates a schematic cross-sectional view of a portion of a CMOS image sensor in accordance with an exemplary embodiment of the present invention;

도 2b는 본 발명을 설명을 돕기 위한 P-형 반도체 내의 도핑 배리어의 기능을 개략적으로 도시한 도면,2b schematically illustrates the function of a doping barrier in a P-type semiconductor to aid in explaining the present invention;

도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 일부의 개략적인 단면도를 도시한 도면,3 is a schematic cross-sectional view of a portion of a CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention;

도 4는 도 3에 도시된 CMOS 이미지 센서의 개략적인 평면도를 도시한 도면,4 is a schematic plan view of the CMOS image sensor shown in FIG. 3;

도 5 내지 도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조 방법의 단계를 개략적으로 도시한 도면,5 to 12 schematically illustrate the steps of a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention;

도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조 방법의 단계를 개략적으로 도시한 도면. 13-15 schematically illustrate the steps of a method of manufacturing a CMOS image sensor in accordance with another exemplary embodiment of the present invention.

CMOS(complementary metal-oxide semiconductor) 이미지 센서는 원적외의 적외선 파장 범위(far-red to infrared wavelength range)(약 700nm 내지 약 1mm)에서 감소된 감응성 및 증가된 혼신(crosstalk)으로 인해 손해를 입으며 이는 이러한 파장에서의 흡수 깊이(absorption depth)가 픽셀 깊이(pixel depth)보다 훨씬 깊기 때문이다. 이미지 센서와 충돌하는 광이 센서의 실리콘 표면보다 더 아래에 침투하기 때문에 혼신이 증가하며, 전자-홀 쌍은 기판 내 깊은 곳에서 발생된다. 이 깊이는 픽셀들의 수집 범위보다 더 아래이며, 그러므로 포토 발생 캐리어들(photo-generated carriers)은 모든 방향으로 자유롭게 발산할 수 있다. 통상적으로 사용되는 기판에서 전자의 발산 길이는 약 5㎛이며, 상대적으로 전자들이 인접한 픽셀로 발산하여 혼신을 발생시키기 쉽다. 약하게 도핑된(lower-doped) 에피택셜 층에서의 발산 길이는 훨씬 길 수도 있으며, 또한 이것은 부적절하게 설계된 이미지 센서에 심각한 혼신을 가져올 수 있다. 또한 원적외의 적외선 파장 범위에서의 CMOS 이미지 센서의 감응성은 깊은 곳에서 발생된 다수의 캐리어들이 기판 내에서 재결합하여 손실되기 때문에 감소된다. Complementary metal-oxide semiconductor (CMOS) image sensors suffer from reduced sensitivity and increased crosstalk in the far-red to infrared wavelength range (about 700 nm to about 1 mm). This is because the absorption depth at this wavelength is much deeper than the pixel depth. The interference increases because light impinging on the image sensor penetrates further below the silicon surface of the sensor, and electron-hole pairs occur deep within the substrate. This depth is further below the collection range of the pixels, so that photo-generated carriers can diverge freely in all directions. In a conventionally used substrate, the divergence length of electrons is about 5 mu m, and relatively electrons diverge to adjacent pixels to easily cause interference. The divergence length in the lower-doped epitaxial layer may be much longer, which can also result in severe interference with an improperly designed image sensor. In addition, the sensitivity of the CMOS image sensor in the far infrared wavelength range is reduced because a large number of deeply generated carriers are lost by recombination in the substrate.

CMOS 이미지 센서 내의 혼신을 감소시키는 구조는 전형적으로 가시 광선에 적합한 카메라 칩의 제조에 기초한다. 일반적으로, 이미지 센서의 도펀트 프로파일(dopant profile)은 고갈되지 않은 영역(undepleted region) 내의 준-전기장이 캐리어를 포토다이오드 내로 다시 밀도록 맞추어진다. 이미지 센서 내의 혼신을 감 소시키는 종래의 구조의 예들은 깊은 어레이 임플란트(array implant)를 제공하는 단계와, 기판의 상부 상에 얇고 약하게 도핑된 층을 제공하는 단계와, 빨간색 픽셀을 제외한, 파란색 및 녹색 픽셀 아래의 깊은 p+ 층을 임플란트하는 단계와, 임의의 형태의 멀티층 구조체를 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 구조체는, 특히 원적외의 적외선 파장에서, 혼신을 감소시키는 데에 어느 정도 효과를 갖는 반면, 이미지 센서의 감응성도 또한 감소시킨다. Structures that reduce interference in CMOS image sensors are typically based on the manufacture of camera chips suitable for visible light. In general, the dopant profile of an image sensor is tailored such that a quasi-electric field in an undepleted region pushes the carrier back into the photodiode. Examples of conventional structures that reduce interference in the image sensor include providing a deep array implant, providing a thin and lightly doped layer on top of the substrate, blue and white except red pixels. Implanting a deep p + layer under the green pixel and providing any type of multi-layer structure. Such structures have some effect on reducing interference, especially at far infrared wavelengths, while also reducing the sensitivity of the image sensor.

본 발명은 특히 원적외의 적외선 파장에서의, 높은 감응성와 낮은 혼신을 갖는 CMOS 이미지 센서와, 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 CMOS 이미지 센서는 기판과, 기판 상의 에피택셜 층과, 광을 획득하기 위해 에피택셜 층 내로 연장하는 다수의 픽셀들을 포함한다. 또한 이미지 센서는 기판 내에서 발생된 캐리어들이 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 기판과 에피택셜 층 사이의 적어도 하나의 수평의 배리어 층과, 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들을 포함한다.The present invention relates, in particular, to a CMOS image sensor with high sensitivity and low interference at far infrared wavelengths, and to a method of manufacturing the image sensor. The CMOS image sensor according to the present invention comprises a substrate, an epitaxial layer on the substrate, and a plurality of pixels extending into the epitaxial layer to obtain light. The image sensor may also be adapted to prevent carriers generated within the substrate from moving to the epitaxial layer, at least one horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer, and to prevent lateral divergence of electrons in the epitaxial layer, It includes a plurality of transverse barrier layers between adjacent multiple pixels.

본 발명은 전술된 바에 추가적인 또는 대신하는 실시예들과 다른 특성 및 장점을 제공한다. 이러한 다양한 특성 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 아래의 설명에서 보다 명백해질 것이다.The present invention provides other features and advantages than the above or other embodiments as described above. These various features and advantages will become more apparent from the following description with reference to the accompanying drawings.

본 발명에 따른 예시적인 실시예는, 특히 원적외의 적외선 파장(far-red to infrared wavelength)에서 높은 감응성과 낮은 혼신을 갖는 CMOS 이미지 센서와 이의 제조 방법을 제공한다. Exemplary embodiments according to the present invention provide a CMOS image sensor with high sensitivity and low interference, in particular at far-red to infrared wavelengths, and a method of manufacturing the same.

도 1은 본 발명의 기술을 돕기 위한 종래 기술에서의 CMOS 이미지 센서 일부의 개략적인 단면도이다. CMOS 이미지 센서는 참조 번호(100)로서 지정되며, 일반적으로 기판(102), 기판 상의 에피택셜 층(104) 및 어레이로 배열되며 에피택셜 층(104) 내로 연장되는 다수의 픽셀들(오직 두 개의 픽셀(110, 112)만이 도 1에 도시되었다)을 포함한다. 기판(102) 및 에피택셜 층(104)은 모두 실리콘 반도체 재료로 구성되나, 기판(102)은 P+ 반도체 재료(강하게 도핑된(doped) P형)로, 에피택셜 층(104)은 P- 반도체 재료(약하게 도핑된 P형)로 제조된다. 1 is a schematic cross-sectional view of a portion of a CMOS image sensor in the prior art to aid the techniques of the present invention. The CMOS image sensor, designated as reference numeral 100, is generally arranged in a substrate 102, an epitaxial layer 104 and an array on the substrate, and a plurality of pixels (only two extending into the epitaxial layer 104). Only pixels 110 and 112 are shown in FIG. 1). The substrate 102 and the epitaxial layer 104 are both made of silicon semiconductor material, but the substrate 102 is a P + semiconductor material (strongly doped P-type), and the epitaxial layer 104 is a P- semiconductor. It is made of a material (lightly doped P-type).

픽셀(110, 112)들은 픽셀로의 접촉을 향상시키기 위해, 포토다이오드 n-웰(114, 116)과, 포토다이오드 n-웰(114, 116) 상에 침착된 표면 임플란트 영역(surface implant region)(118, 120)을 각각 포함한다. 포토다이오드 n-웰(114, 116)은 N- 반도체 재료(약하게 도핑된 N형)로 제조되며, 표면 임플란트 영역(118, 120)은 N+ 반도체 재료(강하게 도핑된 N형)으로 제조된다. P형 반도체 재료(도 1에서 P-웰(122)로 지정됨)는 픽셀들(110, 112)을 서로 분리시키기 위해 제공된다.The pixels 110, 112 are photodiode n-wells 114, 116 and surface implant regions deposited on the photodiode n-wells 114, 116 to enhance contact with the pixels. 118 and 120, respectively. Photodiode n-wells 114 and 116 are made of N- semiconductor material (lightly doped N-type) and surface implant regions 118 and 120 are made of N + semiconductor material (strongly doped N-type). P-type semiconductor material (designated P-well 122 in FIG. 1) is provided to separate the pixels 110, 112 from each other.

도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, (이후로는 일반적으로 '적외선 파장'으로 기술될) 원적외의 적외선 파장에서의 광(130)이 픽셀 소자(110)에 충돌하면, 광은 이미지 센서(100)의 실리콘 표면의 아래에 침투하며, 기판(102) 내 깊은 곳에 서 전자-홀 쌍이 발생된다. 이 깊이는 픽셀들이 수집하는 범위보다 훨씬 깊으며, 그러므로 광-발생 캐리어(photo-generated carrier)는 모든 방향으로 자유롭게 발산할 수 있다. 강하게 도핑된 실리콘 기판(102)과 같은 통상적인 기판에서 전자의 발산 길이는 약 5㎛이며, 다수의 전자들이 픽셀(112)과 같은 인접한 픽셀로 발산하고 혼신을 일으키기가 상대적으로 쉽다. 또한, CMOS 이미지 센서(100)에서, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 자체의 픽셀을 갖는 에피택셜 층 내에서 발생된 캐리어들로부터 구분되는, 깊은 곳에서 발생된 다수의 캐리어들은 기판 내에서 재결합하여 손실되기 때문에 감응성이 감소된다.As schematically shown in FIG. 1, when light 130 at a far infrared infrared wavelength (hereinafter generally referred to as an 'infrared wavelength') impinges on the pixel element 110, the light is transferred to the image sensor 100. Penetrates below the silicon surface, and an electron-hole pair is generated deep within the substrate 102. This depth is much deeper than the pixels collect, so the photo-generated carrier can diverge freely in all directions. In a conventional substrate, such as a heavily doped silicon substrate 102, the divergence length of the electrons is about 5 [mu] m, and a large number of electrons are relatively easy to diverge and cause interference with adjacent pixels, such as pixel 112. In addition, in the CMOS image sensor 100, a plurality of deeply generated carriers recombined in the substrate, which are distinguished from the carriers generated in the epitaxial layer with its own pixels, as schematically shown in FIG. The loss of sensitivity is reduced.

도 2a는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 일부의 개략적인 단면도이다. 이미지 센서는 일반적으로 참조 번호(200)로서 지정되며, 도 1에 도시된 CMOS 이미지 센서와 유사하고, 기판(202), 에피택셜 층(204) 및 포토다이오드 n-웰(214, 216) 및 표면 임플란트 영역(218, 220)을 각각 포함하고 에피택셜 층(204) 내로 연장되는 픽셀들(210, 212)을 포함한다. 또한 도 1에 도시된 CMOS 이미지 센서(100)와 유사하게, 기판(202)은 P+ 실리콘 반도체 재료를 포함하고, 에피택셜 층(204)은 P- 실리콘 반도체 재료를 포함하며, 포토다이오드 n-웰들(214, 216)은 N- 반도체 재료로 형성되고, 표면 임플란트 영역(218, 220)은 N+ 반도체 재료로 형성된다. P형 반도체 재료(P-웰(222)로 지정됨)는 픽셀들(210, 212)을 서로 분리시키기 위해 제공된다. 2A is a schematic cross-sectional view of a portion of a CMOS image sensor in accordance with an exemplary embodiment of the present invention. The image sensor is generally designated as reference numeral 200 and is similar to the CMOS image sensor shown in FIG. 1, and has a substrate 202, epitaxial layer 204 and photodiode n-wells 214, 216 and a surface. Pixels 210, 212 including implant regions 218, 220, respectively, and extending into epitaxial layer 204. Also similar to the CMOS image sensor 100 shown in FIG. 1, the substrate 202 includes a P + silicon semiconductor material, the epitaxial layer 204 includes a P− silicon semiconductor material, and photodiode n-wells. 214 and 216 are formed of an N− semiconductor material, and the surface implant regions 218 and 220 are formed of an N + semiconductor material. P-type semiconductor material (designated P-well 222) is provided to separate pixels 210, 212 from each other.

도 2a의 CMOS 이미지 센서(200)는 에피택셜 층(204)이 에피택셜 층(104)보다 두꺼우며(예로서, 도 1의 이미지 센서(100)와 같은 전형적인 CMOS 이미지 센서에서 의 두께가 약 2㎛ 내지 6㎛인데 비해, 약 4㎛ 내지 20㎛의 두께를 갖는다), 에피택셜 층(204) 내에서 연장하는, 보다 깊은 포토다이오드 n-웰(214, 216)을 포함한다(예로서, 도 1의 이미지 센서(100)와 같은 전형적인 CMOS 이미지 센서에서의 깊이가 약 1㎛ 내지 2㎛인데 비해, 약 2㎛ 내지 10㎛의 깊이를 갖는다)는 점에서 도 1의 CMOS 이미지 센서(100)와 다르다. 보다 두꺼운 에피택셜 층과 보다 깊은 포토다이오드 n-웰은 픽셀의 표면보다 훨씬 낮은 고갈 깊이(depletion depth)로의 침투를 가능케 한다. The CMOS image sensor 200 of FIG. 2A has an epitaxial layer 204 thicker than the epitaxial layer 104 (eg, a thickness of about 2 in a typical CMOS image sensor such as the image sensor 100 of FIG. 1). And deeper photodiode n-wells 214, 216 extending within epitaxial layer 204 (eg, FIG. CMOS image sensor 100 of FIG. 1 in that a typical CMOS image sensor such as image sensor 100 of 1 has a depth of about 2 μm to 10 μm, whereas the depth is about 1 μm to 2 μm. different. Thicker epitaxial layers and deeper photodiode n-wells allow penetration into the depth of depletion much lower than the surface of the pixel.

에피택셜 층(204)은 약하게 도핑된 P형 재료이며, 고갈 깊이 아래에서, 도핑은 캐리어를 이동시키는 전기장을 제공할 수 있도록 구배된다. 또한, 수평의 배리어 층(224)은 에피택셜 층의 차별된 층의 아래, 기판(202)과 에피택셜 층(204)의 사이에 제공된다. 수평의 배리어 층(224)은 수평의 배리어 층 아래의 기판(202)에서 발생된 캐리어들이 근처의 픽셀을 향해 발산하여 혼신을 야기하는 것을 방지하는 기능을 한다. The epitaxial layer 204 is a lightly doped P-type material and below the depth of doping, the doping is gradientd to provide an electric field for moving the carrier. In addition, a horizontal barrier layer 224 is provided between the substrate 202 and the epitaxial layer 204 below the differentiated layer of the epitaxial layer. The horizontal barrier layer 224 serves to prevent carriers generated in the substrate 202 under the horizontal barrier layer from diverging toward nearby pixels causing interference.

CMOS 이미지 센서(200)의 포토다이오드 n-웰(214, 216)의 깊이가 증가하기 때문에, 다수의 캐리어들이 수집되어 이미지 센서의 감응성을 증가시킬 수 있다. 동시에, 수평의 배리어 층(224) 아래의 기판(202)에서 발생된 전자들은, 기판 내에 남아있으며 재결합된다. 따라서, CMOS 이미지 센서(200)는, 도 1의 이미지 센서(100)와 비교하여 적외선 파장에서 높은 감응성을 가지며 혼신도 감소된다. Because the depth of the photodiode n-wells 214, 216 of the CMOS image sensor 200 increases, multiple carriers can be collected to increase the sensitivity of the image sensor. At the same time, electrons generated in the substrate 202 below the horizontal barrier layer 224 remain in the substrate and recombine. Therefore, the CMOS image sensor 200 has a high sensitivity at the infrared wavelength compared to the image sensor 100 of FIG. 1 and the interference is reduced.

도 2b는 본 발명의 설명을 돕기 위해 P형 반도체 내의 도핑 배리어의 작용을 개략적으로 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 반도체는 일반적으로 참조 번 호(250)로서 지정되며, 사실상 전자(256)와 같은 전자들의 활동을 제어하기 위해, 배리어(254)를 생성하는 보다 강하게 도핑된 영역(252)을 포함한다. 특히, 화살(258)로 도시된 바와 같이, 전자(256)는 배리어(254)를 가로지를 수 없다. 이와 같이, 배리어(254)는 전자들이 이웃하는 픽셀로 발산하여 혼신을 야기하는 것을 방지하는 데에 사용될 수 있다.FIG. 2B is a diagram schematically illustrating the action of a doping barrier in a P-type semiconductor to help explain the present invention. As shown, the semiconductor is generally designated as reference number 250 and, in fact, controls the more heavily doped region 252 which creates barrier 254 to control the activity of electrons such as electron 256. Include. In particular, as shown by arrow 258, electrons 256 may not cross barrier 254. As such, the barrier 254 can be used to prevent electrons from diverging to neighboring pixels causing interference.

본 발명의 예시적인 실시예에 따라, 수평의 배리어 층(224)은 선택적인 수평 도핑에 의해 제공된다. 매우 효율적인 배리어를 제공하기 위해, 약 100Å 내지 약 1㎛의 두께를 가지며, 약 1019/㎤ 내지 1020/㎤의 범위로 도핑된, 매우 강하게 붕소로 도핑된 층이 사용된다. 또한 전형적인 열적 용량(thermal budget)은 상당한 붕소의 발산을 일으키며 따라서 붕소이 퍼져나가 이미지 센서의 포토다이오드 영역 내로 발산하여 감응성을 감소시키기 때문에 배리어 층(224)은 맞추기 힘든, 표준 CMOS 제조 프로세스의 열적 용량을 견딜 수 있어야 한다. 이러한 외부로의 발산은 배리어 층의 붕소의 양을 감소시킬 수 있으며 그것의 효율을 감소시킨다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 붕소의 발산은 3% 미만의 농도의 탄소 배리어 층을 사용함으로써 감소될 수 있다.In accordance with an exemplary embodiment of the present invention, the horizontal barrier layer 224 is provided by selective horizontal doping. In order to provide a very efficient barrier, very strongly boron doped layers having a thickness of about 100 kPa to about 1 μm and doped in the range of about 10 19 / cm 3 to 10 20 / cm 3 are used. In addition, the typical thermal budget causes significant boron divergence and thus boron spreads out into the photodiode region of the image sensor, reducing the sensitivity, so that barrier layer 224 is difficult to match the thermal capacitance of a standard CMOS fabrication process. Must be able to withstand This outward divergence can reduce the amount of boron in the barrier layer and reduce its efficiency. According to an exemplary embodiment of the invention, the divergence of boron can be reduced by using a carbon barrier layer at a concentration of less than 3%.

수평의 배리어 층(224)을 제공하는 데에 관련된 다른 문제는 붕소과 탄소의 추가는 실리콘의 격자 상수(lattice constant)를 감소시키며 이는 배리어 층의 두께를 제한할 것이라는 점이다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 붕소의 발산을 제한하면서 격자 스트레스를 감소시키기 위해, Ge를 추가하여 변형을 보 상(strain-compensating)함으로써 보다 두꺼운 배리어 층이 성장될 수 있다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 일반적으로 발산을 제한하고 격자 변형을 줄이기 위해, 수평의 배리어 층(224)은 붕소, 알루미늄, 인듐, 인, 비소, 안티몬, 게르마늄 및 탄소 중 하나 이상을 포함한다.Another problem associated with providing a horizontal barrier layer 224 is that the addition of boron and carbon reduces the lattice constant of silicon, which will limit the thickness of the barrier layer. According to an exemplary embodiment of the present invention, a thicker barrier layer can be grown by strain-compensating strains by adding Ge to reduce the lattice stress while limiting the divergence of boron. According to an exemplary embodiment of the present invention, the horizontal barrier layer 224 generally includes one or more of boron, aluminum, indium, phosphorus, arsenic, antimony, germanium, and carbon, in order to limit divergence and reduce lattice strain. do.

본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 얇은 탄소 함유 층의 한 측면 또는 양 측면 상에 수평의 배리어 층을 제공하는 강하게 붕소로 도핑된 Si 층으로 캡핑(capping) 또는 인캡슐레이팅(encapsulating) 함으로써 붕소의 발산을 제한함과 동시에 격자 스트레스가 감소될 수 있다. 또한, 고체 소스(solid-source) 발산 후에 탄소로 도핑된 Si 층을 이용해 캡핑할 수도 있다.According to another exemplary embodiment of the present invention, by capping or encapsulating with a layer of strongly boron doped Si which provides a horizontal barrier layer on one or both sides of the thin carbon containing layer Lattice stress can be reduced while limiting the divergence of boron. It may also be capped with a Si layer doped with carbon after solid-source divergence.

도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 일부의 개략적인 단면도를 도시한다. 이미지 센서는 일반적으로 참조 번호(300)로서 지정되며, 기판(302), 에피택셜 층(304), 기판과 에피택셜 층 사이의 수평 배리어 층(324), 포토다이오드 n-웰(314, 316) 및 표면 임플란트 영역(318, 320)을 각각 포함하는 픽셀(310, 312)을 포함한다는 점에서 도 2a의 CMOS 이미지 센서(200)와 유사하다. 또한 도 2a의 이미지 센서(200)와 유사하게, 기판(302)은 P+ 실리콘 반도체 재료를 포함하고, 에피택셜 층(304)은 P- 실리콘 반도체 층을 포함하며, 수평의 배리어 층(324)은 매우 강하게 붕소로 도핑된 층을 포함하고, 포토다이오드 n-웰(314, 316)은 N- 반도체 재료로 제조되며, 표면 임플란트 영역(318, 320)은 N+ 반도체 재료로 제조된다. P형 반도체 재료(P- 웰(322)로서 지정됨)는 픽셀(310, 312) 사이에 제공된다.3 shows a schematic cross-sectional view of a portion of a CMOS image sensor in accordance with another exemplary embodiment of the present invention. The image sensor is generally designated as reference number 300, and includes a substrate 302, an epitaxial layer 304, a horizontal barrier layer 324 between the substrate and the epitaxial layer, photodiode n-wells 314, 316. And pixels 310 and 312, each of which includes surface implant regions 318 and 320, similar to the CMOS image sensor 200 of FIG. 2A. Also similar to the image sensor 200 of FIG. 2A, the substrate 302 includes a P + silicon semiconductor material, the epitaxial layer 304 includes a P− silicon semiconductor layer, and the horizontal barrier layer 324 A layer heavily doped with boron, the photodiode n-wells 314, 316 are made of N- semiconductor material, and the surface implant regions 318, 320 are made of N + semiconductor material. P-type semiconductor material (designated as P-well 322) is provided between pixels 310 and 312.

CMOS 이미지 센서(300)는 인접한 픽셀(310, 312) 사이의 P-웰(322)이 도 2a의 P-웰(222)보다 훨씬 깊은 곳까지 연장되며(예로서, 도 1의 이미지 센서(100)와 같은 전형적인 CMOS 이미지 센서에서의 깊이가 약 1㎛ 내지 2㎛인데 비해, 표면 아래 약 2㎛ 내지 20㎛의 깊이), 또한 각각의 P-웰(322) 내에 깊은 트렌치(326)를 포함하고 있다는 점에서 CMOS 이미지 센서(200)와 다르다.The CMOS image sensor 300 extends to a point where the P-well 322 between adjacent pixels 310, 312 extends much deeper than the P-well 222 of FIG. 2A (eg, the image sensor 100 of FIG. 1). A depth of about 2 μm to 20 μm below the surface), and also includes a deep trench 326 in each P-well 322, while the depth in a typical CMOS image sensor is about 1 μm to 2 μm It is different from the CMOS image sensor 200 in that it is.

특히, CMOS 이미지 센서(200)에서 제공된 바와 같이, 보다 깊은 포토다이오드 수집 층으로 인해, 에피택셜 층 내에서의 횡방향 발산은 혼신을 증가시키는 효과를 가져올 것이다. 그러나, 이미지 센서(300)에서는, 트렌치(326)를 갖는 깊은 P-웰(322)이 픽셀들 사이의 횡방향 발산을 방지하기 위한 인접한 픽셀들 간의 횡방향 배리어 층으로서의 역할을 한다. 트렌치는 약 0.5㎛ 내지 5㎛의 두께를 가질 수 있으며, P-웰과 트렌치를 포함하는 횡방향 배리어 층은 약 1㎛ 내지 10㎛의 두께를 가질 수 있다. In particular, as provided in the CMOS image sensor 200, due to the deeper photodiode collection layer, lateral divergence within the epitaxial layer will have the effect of increasing interference. However, in image sensor 300, deep P-well 322 with trench 326 serves as a transverse barrier layer between adjacent pixels to prevent transverse divergence between the pixels. The trench may have a thickness of about 0.5 μm to 5 μm and the lateral barrier layer comprising the P-well and the trench may have a thickness of about 1 μm to 10 μm.

본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 깊은 트렌치(326)는 P-웰 차단(322)을 제공하기 전에 형성되는 것이 바람직하다. 이것은 붕소가 장치 깊숙이 주입되는 것을 허용한다. 이와는 달리, P-도핑된 폴리실리콘을 트렌치-충진물로서 침착시킨 다음, 폴리실리콘 내의 P-도펀트를 발산시킬 수 있다. 사용될 수 있는 다른 트렌치 충진물은 질화 실리콘 및 실리콘 다이옥사이드를 포함한다. 도핑된 SiO2(보로실리케이트 유리)는 붕소를 제공하는 데에 사용될 수 있다. According to an exemplary embodiment of the present invention, the deep trench 326 is preferably formed prior to providing the P-well isolation 322. This allows boron to be injected deep into the device. Alternatively, P-doped polysilicon may be deposited as a trench-fill, followed by the release of P-dopant in the polysilicon. Other trench fills that may be used include silicon nitride and silicon dioxide. Doped SiO 2 (borosilicate glass) can be used to provide boron.

이미지 센서(300)에서, p-n 접합 또는 n-웰로부터의 고갈 영역은 트렌치에 닿아서는 안된다. 이것은 트렌치의 표면이 표면 상태를 포함하기 때문이며, 만약 고갈 영역이 트렌치에 닿으면, 누설 전류의 흐름을 발생시킬 것이다. 사실, 이것은 붕소를 발산시키는 주요 원인이다. 붕소는 n-웰로부터의 고갈 영역이 트렌치에 닿는 것을 방지한다. 붕소는 또한 트렌치가 없을 경우의 실시예에서와 마찬가지로, 픽셀 분리를 돕는다.In the image sensor 300, the depletion region from the p-n junction or n-well should not touch the trench. This is because the surface of the trench contains a surface condition, and if the depleted area touches the trench, it will generate a flow of leakage current. In fact, this is the main cause of boron emissions. Boron prevents the depletion region from the n-well from reaching the trench. Boron also aids pixel separation, as in embodiments without trenches.

도 4는 도 3에 도시된 CMOS 이미지 센서 일부의 개략적인 평면도이다. 특히, 도 4는 인접한 픽셀들 사이에서의 횡방향 발산을 방지하는 횡방향 배리어 층을 형성하는 도 3의 트렌치(326)를 정의하는, CMOS 이미지 센서(300) 내 다수의 픽셀들(402) 사이에 제공된 마스크(404)를 도시한다. 4 is a schematic plan view of a portion of the CMOS image sensor shown in FIG. 3. In particular, FIG. 4 includes a plurality of pixels 402 in the CMOS image sensor 300, defining the trench 326 of FIG. 3 forming a lateral barrier layer that prevents lateral divergence between adjacent pixels. The mask 404 provided in FIG.

그러므로 CMOS 이미지 센서(300)는 적외선 파장에서의 높은 감응성과 감소된 혼신을 제공하기 위해 보다 두꺼운 에피택셜 층과 보다 깊은 포토다이오드 접합을 갖는 접속부 내의 수평의 배리어 층(324)과, 보다 깊은 포토다이오드 사이의 횡방향 발산을 감소시키기 위해 인접한 픽셀들 사이의 깊은 p-웰(324)과 트렌치(326)에 의해 정의되는 횡방향 배리어 층을 제공한다. Therefore, CMOS image sensor 300 has a horizontal barrier layer 324 in the connection with a thicker epitaxial layer and a deeper photodiode junction, and a deeper photodiode to provide high sensitivity and reduced interference at infrared wavelengths. Provides a transverse barrier layer defined by the deep p-well 324 and trench 326 between adjacent pixels to reduce transverse divergence therebetween.

그러므로, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 이미지 센서의 기판과 에피택셜 층 사이의 하나 이상의 수평의 배리어 층과 함께, 보다 두꺼운 에피택셜 층과 보다 깊은 포토다이오드 접합과, 인접한 픽셀들 사이의 횡방향의 배리어 층을 갖는 CMOS 이미지 센서는, 특히 원적외의 적외선 파장의 광에서 증가된 감응성과 감소된 혼신을 갖는 이미지 센서를 제공한다. 본 발명은 CMOS 이미지 센서를 780nm 또는 840nm의 AlGaAs/GaAs과 같은 적은 비용의 적외선 광원과 함께 사용하는, 특히 광마 우스와 같은 동작 탐지 장치와, 안구 감식 장치와 같은 적외선 이미지 장치에 적합하지만, 본 발명은 어떠한 특정 파장의 광 또는 어떠한 특정 장치의 사용에 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 적외선 광원은 망막에 의해 반사율이 개선되고 대상을 산란시키지 않으면서 안구의 감식을 가능케 하기 때문에 특히 눈 검출 장치에 적합하다.Therefore, according to an exemplary embodiment of the present invention, a thicker epitaxial layer and a deeper photodiode junction, along with one or more horizontal barrier layers between the substrate and the epitaxial layer of the image sensor, transverse between adjacent pixels. CMOS image sensors with a barrier layer in the direction provide an image sensor with increased sensitivity and reduced interference, especially in light of far infrared wavelengths. The present invention is suitable for motion detection devices such as optical mice and infrared imaging devices such as eye recognition devices, in particular using CMOS image sensors with low cost infrared light sources such as AlGaAs / GaAs of 780 nm or 840 nm, It will be appreciated that the light is not limited to the use of any particular wavelength of light or any particular device. Infrared light sources are particularly suitable for eye detection devices because the reflectance is improved by the retina and the eye can be recognized without scattering the object.

도 5 내지 도 12는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조 방법의 단계를 개략적으로 도시한 도면이다. 특히, 도 5 내지 도 12는 도 3에 도시된 이미지 센서(300)에 제공된 바와 같은 트렌치를 포함하지 않는, 픽셀 사이의 횡방향 배리어 층을 갖는 CMOS 이미지 센서의 제조 방법의 단계를 도시한다. 5 to 12 are schematic diagrams illustrating steps of a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. In particular, FIGS. 5-12 illustrate steps of a method of manufacturing a CMOS image sensor having a lateral barrier layer between pixels, which does not include trenches as provided in the image sensor 300 shown in FIG. 3.

먼저 도 5를 참조하면, 약 5E18 정도로 강하게 붕소로 도핑된 처음의 실리콘 블록(502)이 먼저 제공된다. 본 발명은 P형 도펀트인 붕소에 제한되지 않는다는 것을 이해할 것이다. 알루미늄, 갈륨 및 인듐을 포함하는 다른 P형 도펀트들이 사용될 수 있다. 유사하게, 인, 비소 및 안티몬을 포함하는 다른 N형 도펀트들 또한 사용될 수 있다. 그 다음 두께가 10,000Å인 열적 산화물 층(504)과 두께와 5,000Å의 LTO가 실리콘 상에 성장되며, 포토레지스트 층(506)이 산화물 층 상에 도포된다.Referring first to FIG. 5, an initial silicon block 502 is first provided doped with boron as strongly as about 5E18. It will be appreciated that the present invention is not limited to boron, which is a P-type dopant. Other P-type dopants may be used including aluminum, gallium and indium. Similarly, other N-type dopants may be used, including phosphorous, arsenic and antimony. Then, a thermal oxide layer 504 having a thickness of 10,000 Å and an LTO having a thickness of 5,000 Å are grown on the silicon, and a photoresist layer 506 is applied on the oxide layer.

도 6을 참조하면, 패턴(508)이 포토레지스트 층(506)에서 전개된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 산화물 층은 도시된 바와 같이 에칭되고(510), 그 다음 포토레지스트 층(506)은 도 7에 도시된 바와 같이 벗겨지게 된다. Referring to FIG. 6, pattern 508 develops in photoresist layer 506. As shown in FIG. 7, the oxide layer is etched 510 as shown, and the photoresist layer 506 is then stripped as shown in FIG. 7.

임플란트 산화물(512)은 도 8에 개략적으로 도시된 바와 같이 성장된다. 이 것은 에피택셜 층이 도포된 후에 따라서 실리콘 내부에 계단을 형성할 것이다. 그 다음 많은 양의 붕소가 복수의 에너지로 임플란트된다. 이것은 붕소가 서로 다른 깊이(514)로 침투하여, 그에 따라 횡방향 발산 배리어를 형성한다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 임플란트 양 및 에너지들은 다음과 같다:Implant oxide 512 is grown as shown schematically in FIG. 8. This will then form a step inside the silicon after the epitaxial layer has been applied. A large amount of boron is then implanted with a plurality of energies. This allows boron to penetrate at different depths 514, thus forming a transverse divergence barrier. Implant amounts and energies according to an exemplary embodiment of the present invention are as follows:

1. Energy 30 kev Dose 2.9E14Energy 30 kev Dose 2.9E14

2. Energy 60 kev Dose 5.8E14Energy 60 kev Dose 5.8E14

3. Energy 90 kev Dose 6.4E14Energy 90 kev Dose 6.4E14

4. Energy 120 kev Dose 7.7E14Energy 120 kev Dose 7.7E14

5. Energy 180 kev Dose 1.15E155.Energy 180 kev Dose 1.15E15

6. Energy 240 kev Dose 1.34E156.Energy 240 kev Dose 1.34E15

보다 높은 에너지 임플란트가 절반의 에너지 레벨에서 2배로 이온화된 붕소의 임플란트를 통해 행해질 수 있다는 점을 인식해야 한다. It should be appreciated that higher energy implants can be made through implants of boron ionized twice at half the energy level.

그 다음 도 9에 개략적으로 도시된 바와 같은 높은 온도의 가열 냉각 및 임플란트의 발산(516)이 실행된다. 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 매립 층의 유도 레서피는 다음과 같다:A high temperature heat cooling and implant divergence 516 is then performed as schematically shown in FIG. 9. The induction recipe of the buried layer according to an exemplary embodiment of the present invention is as follows:

1. 850℃에서 질소에 적재한다1. Load at nitrogen at 850 ℃

2. 질소 내에서 1000℃까지 일분당 5℃씩 상승시킨다2. Raise by 5 ℃ per minute to 1000 ℃ in nitrogen.

3. 질소 내에서 1000℃에서 90분간 어닐링시킨다(anneal)3. Anneal for 90 minutes at 1000 ° C in nitrogen

4. 질소 내에서 1125℃까지 일분당 3℃씩 상승시킨다4. Raise 3 ° C. per minute to 1125 ° C. in nitrogen.

5. 질소와 2.5%의 산소 내에서 1125℃로 220분간 구동한다5. Run for 220 minutes at 1125 ℃ in nitrogen and 2.5% oxygen

6. 질소 내에서 1000℃까지 일분당 3℃씩 상승시킨다6. Rise 3 ° C. per minute to 1000 ° C. in nitrogen

7. 질소 내에서 1000℃에서 240분간 어닐링시킨다7. Anneal for 240 minutes at 1000 ° C. in nitrogen.

8. 질소 내에서 850℃까지 일분당 3℃씩 상승시킨다8. Raise 3 ° C. per minute to 850 ° C. in nitrogen.

9. 웨이퍼들을 질소 내로 밀어넣는다9. Push wafers into nitrogen

그 다음 도 10에 도시된 바와 같이 산화물이 제거되며, p-에피택셜 층(518)은 도 11에 도시된 바와 같이 성장된다. 처리 후, 횡방향 배리어 층(횡방향 도핑 배리어)(520)은 도 12에 도시된 바와 같이 발산한다. 위를 향한 확장(522)은 전자의 속박을 돕는다.Oxides are then removed as shown in FIG. 10 and p-epitaxial layer 518 is grown as shown in FIG. After processing, the transverse barrier layer (lateral doping barrier) 520 diverges as shown in FIG. 12. Upward expansion 522 aids in the bondage of the former.

도 13 내지 도 15는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조 방법의 단계를 개략적으로 도시한 도면이다. 특히, 도 13 내지 도 15는 이미지 센서의 기판 및 에피택셜 층 사이의 수평의 배리어 층과, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 이미지 센서 내의 인접한 픽셀 사이의 횡방향 배리어 층을 모두 포함하는 CMOS 이미지 센서의 제조 방법의 단계를 개략적으로 도시한다. 13 to 15 are schematic diagrams illustrating steps of a method of manufacturing a CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention. In particular, FIGS. 13-15 illustrate a CMOS image comprising both a horizontal barrier layer between a substrate and an epitaxial layer of an image sensor and a lateral barrier layer between adjacent pixels in an image sensor according to an exemplary embodiment of the invention. The steps of the manufacturing method of the sensor are schematically shown.

먼저, 도 13에 도시된 바와 같이, 매우 강하게 도핑된 수평의 배리어 층(>1e19B)(604)이 강하게 도핑된 실리콘 기판(~5e18B)(602)의 상부 위에 형성된다. 그 다음 적절히 고정되거나 또는 차별된 도핑과 함께 에피택셜 층(606)은 수평의 배리어 층(604) 위에 제공된다. 차별된 도핑 프로파일은 캐리어들을 윗 방향으로 이동시키고 수집 효율을 향상시키기는 전기장을 제공할 것이다. First, as shown in FIG. 13, a very heavily doped horizontal barrier layer (> 1e19B) 604 is formed over the top of the heavily doped silicon substrate (˜5e18B) 602. An epitaxial layer 606 is then provided over the horizontal barrier layer 604 with appropriately anchored or differential doping. The differential doping profile will provide an electric field that moves the carriers upwards and improves collection efficiency.

도 5 내지 도 12를 참조하여 전술된 횡방향의 배리어 층이 있는 CMOS 이미지 센서의 제조 프로세스는 도 14에 도시된 바와 같이 에피택셜 층(606) 내의 횡방향 배리어 층(610)을 제공하기 위해 실행된다. 마지막으로, 약하게 도핑된 포토다이오드 에피택셜 층(612)이 도 15에 도시된 바와 같이 성장되어 이미지 센서가 완성된다.The fabrication process of the CMOS image sensor with the transverse barrier layer described above with reference to FIGS. 5-12 is performed to provide the transverse barrier layer 610 in the epitaxial layer 606 as shown in FIG. do. Finally, the lightly doped photodiode epitaxial layer 612 is grown as shown in FIG. 15 to complete the image sensor.

전술된 설명은 본 발명에 따른 예시적인 실시예를 구성하지만, 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않는 범위 내의 다양한 방법에서의 변경이 가능하다. 예로서, 본 발명에 따른 실시예에서 CMOS 이미지 센서의 제조 방법을 기술했지만, 본 발명에 따른 이미지 센서는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 다수의 서로 다른 방법들로 제조될 수 있다. 또한, 본 명세서에 기술된 CMOS 이미지 센서의 특정한 성질은 본 발명으로부터 벗어나지 않는 한 다양한 방식으로 변경될 수 있다. 예로서, 본 명세서에 기술된 이미지 센서는 반대되는 도핑 유형들, 즉 n+ 기판, n- 에피택셜 층, n-웰 차단, p-웰 픽셀들 및 p+ 콘택트를 사용하여 제조될 수 있다. 이와 같은 이미지 센서에서의 배리어 층은 n+이 될 것이다. 일반적으로, 본 명세서에 사용된 "CMOS 이미지 센서"라는 용어는 CMOS 전자공학과 양립할 수 있으며 집적될 수 있는 CMOS 프로세스에서 제조될 수 있는 모든 이미지 센서를 포함하는 것이다.While the foregoing description constitutes exemplary embodiments in accordance with the present invention, modifications may be made in various ways without departing from the scope of the present invention. By way of example, while a method of manufacturing a CMOS image sensor has been described in an embodiment according to the present invention, the image sensor according to the present invention may be manufactured in a number of different ways without departing from the scope of the present invention. In addition, certain properties of the CMOS image sensor described herein may be modified in various ways without departing from the present invention. By way of example, the image sensor described herein can be fabricated using the opposite doping types, namely n + substrate, n- epitaxial layer, n-well blocking, p-well pixels and p + contact. The barrier layer in such an image sensor will be n +. In general, the term "CMOS image sensor" as used herein is intended to include any image sensor that can be manufactured in a CMOS process that is compatible with CMOS electronics and can be integrated.

본 발명의 예시적인 실시예가 다양한 방법으로 변경될 수 있기 때문에, 본 발명은 후술될 청구범위의 범위에 의해 요구되는 바에 있어서는 제한된다는 것을 이해할 것이다.As the exemplary embodiments of the present invention can be modified in various ways, it is to be understood that the invention is limited as required by the scope of the claims set out below.

본 발명은 특히 원적외의 적외선 파장에서의, 높은 감응성와 낮은 혼신을 갖는 CMOS 이미지 센서를 제공한다.The present invention provides a CMOS image sensor with high sensitivity and low interference, especially at far infrared wavelengths.

Claims (22)

기판과, Substrate, 상기 기판 상의 에피택셜 층과,An epitaxial layer on the substrate, 수광하기 위해 상기 에피택셜 층 내로 연장하는 다수의 픽셀들과,A plurality of pixels extending into the epitaxial layer for receiving light, 상기 기판 내에서 발생된 캐리어들이 상기 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 상기 기판과 상기 에피택셜 층 사이의 적어도 하나의 수평의 배리어 층과, 상기 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들을 포함하는At least one horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer to prevent carriers generated within the substrate from moving to the epitaxial layer, and to prevent lateral divergence of electrons in the epitaxial layer. A plurality of transverse barrier layers between a plurality of adjacent pixels. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 내에서 발생된 캐리어들이 상기 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 상기 기판과 상기 에피택셜 층 사이의 적어도 하나의 수평의 배리어 층과, 상기 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들은, 최소한 수평의 배리어 층을 포함하는At least one horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer to prevent carriers generated within the substrate from moving to the epitaxial layer, and to prevent lateral divergence of electrons in the epitaxial layer. And the plurality of transverse barrier layers between the adjacent plurality of pixels comprises at least a horizontal barrier layer. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 수평의 배리어 층은 매우 강하게 도핑된 실리콘을 포함하는The horizontal barrier layer comprises very heavily doped silicon CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 수평의 배리어 층은 붕소, 알루미늄, 갈륨, 인듐, 인, 비소, 안티몬, 게르마늄 및 탄소 중 하나 이상을 포함하는The horizontal barrier layer comprises at least one of boron, aluminum, gallium, indium, phosphorus, arsenic, antimony, germanium and carbon CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 수평의 배리어 층은 한 측면 또는 양 측면 상에서 탄소 함유 층으로 인캡슐레이팅 되는(encapsulated)The horizontal barrier layer is encapsulated into a carbon containing layer on one or both sides. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 수평의 배리어 층은 약 100Å 내지 약 1㎛의 두께를 갖는The horizontal barrier layer has a thickness of about 100 microns to about 1 micron. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 에피택셜 층은 약 2㎛ 내지 약 20㎛의 두께를 갖고, 상기 다수의 픽셀들 각각은 약 1㎛ 내지 약 15㎛의 깊이로 상기 에피택셜 층 내부로 연장하는 웰 부분을 포함하는The epitaxial layer has a thickness of about 2 μm to about 20 μm, each of the plurality of pixels including a well portion extending into the epitaxial layer to a depth of about 1 μm to about 15 μm. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 에피택셜 층의 도핑은 캐리어들을 이동시키기 위한 전기장을 제공하기 위해 고갈 깊이(depletion depth) 아래에서 구배되는The doping of the epitaxial layer is gradient below the depth depth to provide an electric field for moving the carriers. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 기판 내에서 발생된 캐리어들이 상기 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 상기 기판과 상기 에피택셜 층 사이의 적어도 하나의 수평의 배리어 층과, 상기 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀 들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들은, 최소한 다수의 횡방향의 배리어 층들을 포함하는At least one horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer to prevent carriers generated within the substrate from moving to the epitaxial layer, and to prevent lateral divergence of electrons in the epitaxial layer. The plurality of transverse barrier layers between the plurality of adjacent pixels comprises at least a plurality of transverse barrier layers. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 다수의 횡방향 배리어 층 각각은 약 2㎛ 내지 약 20㎛의 깊이로 에피택셜 층 내부로 연장하는 인접한 픽셀들 사이에 깊은 P-웰을 포함하는Each of the plurality of lateral barrier layers includes a deep P-well between adjacent pixels extending into the epitaxial layer to a depth of about 2 μm to about 20 μm. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 10 항에 있어서,The method of claim 10, 상기 다수의 횡방향 배리어 층 각각은 상기 깊은 P-웰 내에 트렌치들을 더 포함하는Each of the plurality of transverse barrier layers further comprises trenches in the deep P-well CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 다수의 횡방향 배리어 층의 트렌치들은 최소한 폴리실리콘, 실리콘 옥사이드 및 실리콘 다이옥사이드 중 하나로 채워진The trenches in the plurality of transverse barrier layers are filled with at least one of polysilicon, silicon oxide and silicon dioxide. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 CMOS 이미지 센서는 상기 기판 내에서 발생된 캐리어들이 상기 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 상기 기판과 상기 에피택셜 층 사이의 적어도 하나의 수평의 배리어 층과, 상기 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들을 포함하는The CMOS image sensor includes at least one horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer and transverse of the electrons in the epitaxial layer to prevent carriers generated in the substrate from moving to the epitaxial layer. A plurality of transverse barrier layers between the plurality of adjacent pixels to prevent directional divergence. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 광은 원적외의 적외선 파장의 광을 포함하는The light includes light of a far infrared ray wavelength CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 기판과,Substrate, 상기 기판 상의 에피택셜 층과,An epitaxial layer on the substrate, 광을 획득하며, 각각 상기 에피택셜 층 내부로 연장하는 다수의 픽셀과,A plurality of pixels, each of which acquires light and extends into the epitaxial layer, 상기 기판 내에서 발생된 캐리어들이 상기 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 상기 기판과 상기 에피택셜 층 사이의 수평의 배리어 층과, A horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer for preventing carriers generated in the substrate from moving to the epitaxial layer; 상기 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들을 포함하는A plurality of transverse barrier layers between the plurality of adjacent pixels to prevent transverse divergence of electrons in the epitaxial layer. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 수평의 배리어 층은 매우 강하게 도핑된 실리콘을 포함하는The horizontal barrier layer comprises very heavily doped silicon CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 16 항에 있어서,The method of claim 16, 상기 에피택셜 층의 도핑은 캐리어들을 이동시키기 위한 전기장을 제공하기 위해 고갈 깊이 아래에서 구배되는Doping of the epitaxial layer is gradientd below the depth of depletion to provide an electric field for moving carriers. CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 다수의 횡방향의 배리어 층 각각은 약 2㎛ 내지 약 20㎛의 깊이로 에피택셜 층 내부로 연장하는 인접한 픽셀들 사이에 깊은 P-웰과, 각각의 상기 깊은 P- 웰들 내에 횡방향의 트렌치를 포함하는Each of the plurality of transverse barrier layers includes a deep P-well between adjacent pixels extending into the epitaxial layer to a depth of about 2 μm to about 20 μm, and a transverse trench in each of the deep P-wells. Containing CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 제 15 항에 있어서,The method of claim 15, 상기 광은 원적외의 적외선 파장의 광을 포함하는The light includes light of a far infrared ray wavelength CMOS 이미지 센서.CMOS image sensor. 기판과, 상기 기판 상의 에피택셜 층과, 상기 에피택셜 층 내로 연장하는 다수의 픽셀들을 포함하는 CMOS 이미지 센서의 제조 방법에 있어서,A method of manufacturing a CMOS image sensor comprising a substrate, an epitaxial layer on the substrate, and a plurality of pixels extending into the epitaxial layer, 상기 기판 내에서 발생된 캐리어들이 상기 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 상기 기판과 상기 에피택셜 층 사이의 적어도 하나의 수평의 배리어 층과, 상기 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들을 형성하는 단계를 포함하는At least one horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer to prevent carriers generated within the substrate from moving to the epitaxial layer, and to prevent lateral divergence of electrons in the epitaxial layer. Forming a plurality of lateral barrier layers between adjacent plurality of pixels; CMOS 이미지 센서의 제조 방법.Method of manufacturing a CMOS image sensor. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 기판 내에서 발생된 캐리어들이 상기 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 상기 기판과 상기 에피택셜 층 사이의 적어도 하나의 수평의 배리어 층과, 상기 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들을 형성하는 단계는, At least one horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer to prevent carriers generated within the substrate from moving to the epitaxial layer, and to prevent lateral divergence of electrons in the epitaxial layer. Forming a plurality of lateral barrier layers between a plurality of adjacent pixels, 매우 강하게 도핑된 실리콘을 사용하여 수평의 배리어 층을 형성하는 단계를 포함하는Forming a horizontal barrier layer using very heavily doped silicon CMOS 이미지 센서의 제조 방법.Method of manufacturing a CMOS image sensor. 제 20 항에 있어서,The method of claim 20, 상기 기판 내에서 발생된 캐리어들이 상기 에피택셜 층으로 이동하는 것을 막기 위한, 상기 기판과 상기 에피택셜 층 사이의 적어도 하나의 수평의 배리어 층과, 상기 에피택셜 층 내 전자들의 횡방향 발산을 막기 위한, 인접한 다수의 픽셀들 사이의 다수의 횡방향 배리어 층들을 형성하는 단계는,At least one horizontal barrier layer between the substrate and the epitaxial layer to prevent carriers generated within the substrate from moving to the epitaxial layer, and to prevent lateral divergence of electrons in the epitaxial layer. Forming a plurality of lateral barrier layers between a plurality of adjacent pixels, 깊은 P-웰과 상기 P-웰들 내부의 횡방향 트렌치들을 포함하는 다수의 횡방향 배리어 층들을 형성하는 단계를 포함하는Forming a plurality of transverse barrier layers comprising a deep P-well and transverse trenches within the P-wells CMOS 이미지 센서의 제조 방법.Method of manufacturing a CMOS image sensor.
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