KR20070048342A - Method for manufacturing cmos image sensor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토 다이오드의 전하를 제어하는 게이트 전극을 형성하기 위한 식각공정 후 포토 다이오드 영역 상에 형성되는 콘 디펙트(cone defect) 구조물층에 의해 야기되는 소자 특성의 저하를 방지할 수 있는 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 제공하기 위한 것으로, 이를 위해 본 발명은 포토 다이오드가 형성될 영역이 정의되는 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 포토 다이오드가 형성될 영역이 오픈되는 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크를 이용한 세정공정을 실시하여 상기 게이트 전극 형성공정시 상기 포토 다이오드가 형성될 영역의 상기 기판 상에 형성된 콘 디펙트 구조물층을 제거하는 단계와, 상기 포토 다이오드가 형성될 영역에 포토 다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 시모스 이미지 센서의 제조방법을 제공한다. The present invention provides a CMOS image capable of preventing degradation of device characteristics caused by a layer of cone defect structure formed on a photodiode region after an etching process for forming a gate electrode for controlling charge of the photodiode. To provide a method for manufacturing a sensor, the present invention is to form a gate electrode on a substrate defining a region where the photodiode is to be formed, and forming a mask to open the region where the photodiode is to be formed And performing a cleaning process using the mask to remove the cone defect structure layer formed on the substrate in the region where the photodiode is to be formed during the gate electrode forming process; It provides a method for manufacturing a CMOS image sensor comprising the step of forming a diode.
CMOS 이미지센서, 콘 디펙트, 암전류, BOE CMOS image sensor, cone defect, dark current, BOE
Description
도 1은 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소(pixel)를 도시한 회로도.1 is a circuit diagram illustrating a unit pixel of a general CMOS image sensor.
도 2a 내지 도 2d는 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 도시한 공정 단면도.2A to 2D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to the prior art.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 도시한 공정 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention.
도 4는 도 3b에 도시된 도면의 평면도.4 is a plan view of the view shown in FIG. 3B.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
10, 110 : 반도체 기판 10, 110: semiconductor substrate
11, 111 : 채널 스탑층11, 111: channel stop layer
12, 112 : 소자 분리막 12, 112: device isolation film
13, 113 : 웰 영역13, 113: well area
14, 114 : 게이트 절연막 14, 114: gate insulating film
15, 115 : 폴리 실리콘막15, 115: polysilicon film
16a, 16b, 116a, 116b : 게이트 전극16a, 16b, 116a, 116b: gate electrode
17, 119 : n- 확산층 17, 119: n-diffusion layer
18, 24, 120, 126 : p0 확산층18, 24, 120, 126: p 0 diffusion layer
19a, 19b, 121a, 121b : LDD(Lightly Doped Drain) 영역19a, 19b, 121a, 121b: Lightly Doped Drain (LDD) Region
20, 122 : 실리콘 산화막 20, 122: silicon oxide film
21, 123 : 실리콘 질화막21, 123: silicon nitride film
22a, 22b, 124a, 124b : 스페이서22a, 22b, 124a, 124b: spacer
23a, 23b, 125a, 125b : 소스/드레인 영역23a, 23b, 125a, 125b: source / drain regions
16c, 116c : 콘 디펙트 구조물층 16c, 116c: cone defect structure layer
117 : 마스크117: mask
본 발명은 반도체 기술에 관한 것으로, 특히 반도체 소자 중 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE
최근들어 디지털 카메라(digital camera)는 인터넷을 이용한 영상통신의 발전과 더불어 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 더욱이, 카메라가 장착된 PDA(Personal Digital Assistant), IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000), CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기 등과 같은 이동통신단말기의 보급이 증가됨에 따라 소형 카메라 모듈의 수요가 증가하고 있다. Recently, the demand of digital cameras is exploding with the development of video communication using the Internet. Moreover, the demand for small camera modules increases as the popularity of mobile communication terminals such as PDAs equipped with cameras, International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000), Code Division Multiple Access (CDMA) terminals, etc. increases. Doing.
카메라 모듈로는 기본적인 구성요소가 되는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서를 이용한 이미지 센서 모듈이 널리 보급되어 사용되고 있다. 이미지 센서는 칼라 이미지를 구현하기 위하여 외부로부터 빛을 받아 광전하를 생성 및 축적하는 광감지부 상부에 칼라필터가 정렬되어 있다. 이러한 칼라필터 어레이(Color Filter Array, CFA)는 레드(Red; R), 그린(Green; G) 및 블루(Blue; B) 또는, 옐로우(Yellow), 마젠타(Magenta) 및 시안(Cyan)의 3가지 칼라로 이루어진다. 통상적으로, CMOS 이미지 센서의 칼라필터 어레이에는 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 3가지 칼라가 많이 사용된다. As a camera module, an image sensor module using a Charge Coupled Device (CCD) or a Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) image sensor, which are basic components, is widely used. The image sensor is arranged on the upper part of the light sensing unit for generating and accumulating photocharges from the outside to implement a color image. Such color filter arrays (CFAs) are red (R), green (G) and blue (B), or yellow, magenta, and cyan. It consists of a branch collar. Typically, three colors of red (R), green (G), and blue (B) are frequently used in a color filter array of a CMOS image sensor.
이러한 이미지 센서는 광학 영상(optical image)을 전기신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 전술한 바와 같이 CCD와 CMOS 이미지 센서가 개발되어 널리 상용화되어 있다. CCD는 개개의 MOS(Metal-Oxide-Silicon) 캐패시터가 서로 매우 근접한 위치에 있으면서 전하 캐리어가 캐패시터에 저장되고 이송되는 소자이다. 반면, CMOS 이미지 센서는 제어회로(control circuit) 및 신호처리회로(signal processing circuit)를 주변회로로 사용하는 CMOS 기술을 이용하여 화소수만큼 MOS 트랜지스터를 만들고, 이것을 이용하여 차례차례 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자이다. Such an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. As described above, a CCD and a CMOS image sensor have been developed and widely commercialized. A CCD is a device in which charge carriers are stored and transported in a capacitor while individual metal-oxide-silicon (MOS) capacitors are in close proximity to each other. On the other hand, a CMOS image sensor uses a CMOS technology that uses a control circuit and a signal processing circuit as peripheral circuits to make MOS transistors by the number of pixels, and uses the switching to detect an output sequentially. It is a device employing the method.
그러나, CCD는 구동방식이 복잡하고 전력소모가 많으며, 마스크 공정 수가 많이 필요하여 공정이 복잡하고, 시스날 프로세싱(signal processing) 회로를 CCD 칩 내에 구현할 수 없어 원칩(one chip)화가 곤란하다는 여러 단점이 있는 바, 최근에는 이러한 CCD의 단점을 극복하기 위하여 서브 마이크론(sub-micron) CMOS 제조기술을 이용한 CMOS 이미지 센서의 개발에 대한 연구가 열정적으로 이루어지고 있다. However, CCD has many disadvantages such as complicated driving method, high power consumption, high number of mask processes, complicated process, and difficult to implement one chip because signal processing circuit cannot be implemented in CCD chip. Recently, researches on the development of CMOS image sensors using sub-micron CMOS manufacturing techniques have been enthusiastically conducted to overcome the disadvantages of the CCD.
CMOS 이미지 센서는 단위 화소(pixel) 내에 포토 다이오드(photo diode)와 MOS 트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 차례로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, CMOS 제조기술을 이용하므로 전력 소모도 적고, 마스크 수도 대략 2O개 정도로 30~40개의 마스크가 필요한 CCD 공정에 비해 공정이 매우 단순하며, 여러 신호 처리 회로와 원칩화가 가능하여 차세대 이미지 센서로 각광을 받고 있다. The CMOS image sensor forms an image by forming a photo diode and a MOS transistor in a unit pixel and sequentially detects a signal in a switching method. Since the CMOS manufacturing technology is used, the power consumption is low and the number of masks is approximately. The process is very simple compared to CCD process that requires 30 to 40 masks, and it is possible to make various signal processing circuits and one chip.
보편적으로, CMOS 이미지 센서는 빛을 감지하는 광감지부와, 광감지부를 통해 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화하는 로직회로부로 구성되어 있으며, 광감도를 높이기 위하여 전체 이미지 센서에서 광감지부의 면적이 차지하는 비율(Fill Facter)을 크게 하려는 노력이 진행되고 있다. 하지만, 근본적으로 로직회로부를 제거할 수 없기 때문에 제한된 면적 하에서 이러한 노력에는 한계가 있다. 따라서, 광감도를 높이기 위하여 광감지부 이외의 영역으로 입사하는 빛의 경로를 바꿔서 광감지부로 모아주는 집광기술이 등장하였는데, 이러한 집광을 위하여 이미지 센서는 칼라필터 상에 마이크로 렌즈(microlens)를 형성하는 방법을 사용하고 있다. In general, the CMOS image sensor is composed of a light sensing unit for detecting light and a logic circuit unit for processing the light detected by the light sensing unit into an electrical signal and converting the data into an electric signal. Efforts are underway to increase this fill factor. However, there is a limit to this effort under a limited area since the logic circuit part cannot be removed essentially. Accordingly, in order to increase the light sensitivity, a condensing technology that changes the path of light incident to an area other than the light sensing unit and collects the light sensing unit has emerged. For this purpose, an image sensor forms a microlens on a color filter. I'm using the method.
도 1은 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소(pixel)를 도시한 회로도이다. 1 is a circuit diagram illustrating a unit pixel of a general CMOS image sensor.
도 1을 참조하면, CMOS 이미지 센서의 단위 화소는 하나의 포토 다이오드(Photo Diode, PD)와 4개의 MOS 트랜지스터로 이루어지며, 4개의 MOS 트랜지스터는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 리셋 트랜지스터(Rx), 드라이브 트랜지스터(MD) 및 셀렉터 트랜지스터(Sx)로 이루어진다. 단위 화소 외부에는 출력신호를 독출할 수 있도록 로드(load) 트랜지스터(Vb)가 형성된다. 미설명된 도면부호 'Cfd'는 플로팅 확산의 캐패시턴스를 나타낸다. Referring to FIG. 1, a unit pixel of a CMOS image sensor includes one photo diode (PD) and four MOS transistors, and the four MOS transistors include a transfer transistor (Tx), a reset transistor (Rx), and a drive. It consists of a transistor MD and a selector transistor Sx. A load transistor Vb is formed outside the unit pixel to read an output signal. Unexplained reference 'Cfd' indicates the capacitance of the floating diffusion.
이하, 도 2a 내지 도 2d를 참조하여 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 설명하기로 한다. 도 2a 내지 도 2d에는 설명의 편의를 위해 포토 다이오드, 트랜스퍼 트랜지스터 그리고 로직회로부의 복수의 트랜지스터 중 한 개만 도시하였다. Hereinafter, a method of manufacturing a CMOS image sensor according to the prior art will be described with reference to FIGS. 2A to 2D. 2A to 2D, only one of a plurality of transistors of a photodiode, a transfer transistor, and a logic circuit unit is illustrated for convenience of description.
먼저, 도 2a에 도시된 바와 같이, 로직회로가 형성되는 영역(이하, 로직영역이라 함)과, 광감지부를 포함하는 화소가 형성되는 영역(이하, 화소영역이라 함)으로 정의되고, 화소영역은 포토 다이오드가 형성되는 영역(이하, PD이라 함)과 트랜스퍼 트랜지스터가 형성되는 영역(이하, Tx라 함)으로 정의되는 P++ 기판(10)을 제공한다. First, as shown in FIG. 2A, a logic region is defined as a region (hereinafter referred to as a logic region) and a region where a pixel including a light sensing unit is formed (hereinafter referred to as a pixel region). Provides a P ++
이어서, 기판(10) 상에 p-에피(p-epi)층을 성장시켜 형성한다. Subsequently, a p-epi layer is grown on the
이어서, STI(Shallow Trench Isolation) 공정을 실시하여 소자 분리용 트렌 치(trench, 미도시)를 형성하고, 채널 스톱(channel stop) 이온주입공정을 실시하여 채널 스톱영역(11)을 형성한 후 트렌치가 매립되는 소자 분리막(12)을 형성한다. Subsequently, a trench isolation (not shown) is formed by performing a shallow trench isolation (STI) process, and a
이어서, 웰 이온주입공정을 실시하여 로직영역에 로직소자용 웰 영역(13)을 형성하고, 문턱전압 조절을 위해 선택적으로 p형 또는 n형 불순물을 주입하여 p형 또는 n형 영역(미도시)을 형성한다. Subsequently, a well ion implantation process is performed to form the
이어서, 도 2b에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상부에 게이트 절연막(14)과 폴리 실리콘막(15)을 순차적으로 형성한 후 식각하여 로직영역과 Tx 영역에 각각 게이트 전극(16a, 16b)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 2B, the
이어서, 도 2c에 도시된 바와 같이, n- 이온주입마스크(미도시)를 이용한 n-이온주입공정을 실시하여 PD 영역에 포토 다이오드를 구성하는 n- 확산층(17)을 형성한다. Next, as illustrated in FIG. 2C, an n-ion implantation process using an n-ion implantation mask (not shown) is performed to form an n-
이어서, p0 이온주입마스크(미도시)를 이용한 첫번째 p0 이온주입공정을 실시하여 n- 확산층(17) 내에 p0 확산층(18)을 형성한다. 이때, p0 확산층(18)은 비교적 얇게 형성한다. Subsequently, a first p 0 ion implantation process using a p 0 ion implantation mask (not shown) is performed to form a p 0 diffusion layer 18 in the n−
이어서, LDD(Lightly Doped Drain) 이온주입마스크(미도시)를 이용한 LDD 이온주입공정을 실시하여 게이트 전극(16a, 16b)의 양측으로 노출되는 기판(10) 내에 LDD 영역(19a, 19b)을 형성한다. Subsequently, an LDD ion implantation process using a lightly doped drain (LDD) ion implantation mask (not shown) is performed to form
이어서, 도 2d에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(16a, 16b)의 양측벽에 각각 스페이서(22a, 22b)를 형성한다. 이때, 스페이서(22a, 22b)는 실리콘 산화막(20) 및 실리콘 질화막(21) 적층 구조로 이루어지며, 그 제조공정은 실리콘 산화막(20)과 실리콘 질화막(21)을 순차적으로 형성한 후 식각공정을 실시하는 과정으로 이루어진다. Subsequently, as shown in FIG. 2D,
한편, 상기 스페이서 공정시 콘 디펙트 구조물층(16c)의 양측벽에도 스페이서(22c)가 형성된다. Meanwhile,
이어서, 소스/드레인 이온주입마스크(미도시)를 이용한 소스/드레인 이온주입공정을 실시하여 게이트 전극(16a, 16b)의 양측으로 노출되는 로직영역과 플로팅 확산영역(이하, FD라 함)에 비교적 고농도인 n+ 소스/드레인 영역(23a, 23b)을 형성한다. 이때, 소스/드레인 영역(23a, 23b)은 LDD 영역(19a, 19b)보다 깊게 형성된다. Subsequently, a source / drain ion implantation process using a source / drain ion implantation mask (not shown) is performed to relatively expose the logic region and floating diffusion region (hereinafter referred to as FD) exposed to both sides of the
이어서, 두번째 p0 이온주입마스크(미도시)를 이용한 p0 이온주입공정을 실시하여 n- 확산층(17) 내에 p0 확산층(18)보다 깊은 도핑 프로파일을 갖는 po 확산층(24)을 형성한다. Subsequently, a p 0 ion implantation process using a second p 0 ion implantation mask (not shown) is performed to form a p o diffusion layer 24 having a doping profile deeper than the p 0 diffusion layer 18 in the n −
이어서, RTP(Rapid Temperature Process) 또는 RTA(Rapid Temperature Process) 공정을 실시하여 소스/드레인 이온주입공정 및 p0 이온주입공정시 주입된 p형 또는 n형 불순물 이온을 확산시켜 목표치 프로파일(profile)을 갖는 소스/드레인 영역과 p0 도핑영역을 형성한다. Subsequently, a target temperature profile is diffused by performing a rapid temperature process (RTP) or a rapid temperature process (RTA) process to diffuse the p-type or n-type impurity ions implanted during the source / drain ion implantation process and the p 0 ion implantation process. which forms a source / drain region and the p-doped region 0.
그러나, 상기에서 설명한 종래기술에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법에서는 도 2b에 도시된 바와 같이 게이트 전극(16a, 16b)을 형성하기 위한 건식식각공정시 PD 영역에 폴리 실리콘막(15)이 식각되지 않아 콘 디펙트(cone defect) 구조물층(16c)이 형성된다. 이러한 콘 디펙트 구조물층(16c)은 폴리 실리콘막(15) 식각공정시 식각 마스크로 사용되는 포토레지스트막으로부터 분리된 찌꺼기 등에 의해 PD 영역에서 폴리 실리콘막(15)이 식각되지 못하기 때문에 형성되는 것으로 알려져 있다. However, in the method of manufacturing the CMOS image sensor according to the related art described above, the
도 2b에 도시된 바와 같이, 초기 콘 디펙트 구조물층(16c)의 크기는 미세하나, 도 2d에 도시된 바와 같이 후속 게이트 전극(16a, 16b)의 양측벽에 스페이서(22a, 22b)를 형성하기 위한 공정시 콘 디펙트 구조물층(16c)의 양측벽에도 스페이서(22c)가 형성되어 그 크기가 증가하게 된다. 이에 따라, 두번째 p0 이온주입공정시 이온주입 장벽층으로 작용하여 콘 디펙트 구조물층(16c)이 존재하는 영역에는 이온이 주입되지 않게 된다. 이에 따라, 최종 p0 도핑영역(24)에는 이온이 주입되지 않은 결핍영역(A)이 존재하게 된다. 이러한 결핍영역(A)은 표면으로부터 유입되는 암전류에 대한 포텐셜 베리어(potential barrier)를 형성하지 못하는 부분으로서 파티클이 위치하는 부분에서 발생되며, 기판(10) 표면으로부터 발생되는 암전류 유입의 통로가 된다. As shown in FIG. 2B, the initial cone
만약, 이러한 원치않는 콘 디펙트 구조물층(16c)이 단일 칩 내에서 변동(variation)을 가지고 존재하는 경우 다크 배드(dark bad) 화소를 크게 증가시키 며, 이에 따라, 수만에서 수백만 개의 화소 중 하나라도 배드(bad) 화소로 판명되면, 패일 칩(fail chip)이 되어 CMOS 이미지 센서의 수율을 감소시키는데 큰 영향을 미친다. If such unwanted cone
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 포토 다이오드의 전하를 제어하는 게이트 전극을 형성하기 위한 식각공정 후 포토 다이오드 영역 상에 형성되는 콘 디펙트 구조물층에 의해 야기되는 소자 특성의 저하를 방지할 수 있는 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다. Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems of the prior art, caused by the cone defect structure layer formed on the photodiode region after the etching process for forming the gate electrode for controlling the charge of the photodiode. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a CMOS image sensor that can prevent deterioration of device characteristics.
상기 목적을 달성하기 위한 일측면에 따른 본 발명은 포토 다이오드가 형성될 영역이 정의되는 기판 상에 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 포토 다이오드가 형성될 영역이 오픈되는 마스크를 형성하는 단계와, 상기 마스크를 이용한 세정공정을 실시하여 상기 게이트 전극 형성공정시 상기 포토 다이오드가 형성될 영역의 상기 기판 상에 형성된 콘 디펙트 구조물층을 제거하는 단계와, 상기 포토 다이오드가 형성될 영역에 포토 다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 시모스 이미지 센서의 제조방법을 제공한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of forming a gate electrode on a substrate on which a region in which a photodiode is to be formed is defined, forming a mask in which a region in which the photodiode is to be formed is opened; Performing a cleaning process using the mask to remove the cone defect structure layer formed on the substrate in the region where the photodiode is to be formed during the gate electrode forming process; and removing the photodiode in the region where the photodiode is to be formed. It provides a method for manufacturing a CMOS image sensor comprising the step of forming.
상기 세정공정은 BOE 용액을 이용하여 실시한다. The washing step is carried out using a BOE solution.
상기 BOE 용액은 HF와 NH4F가 50:1~300:1로 혼합된 용액을 사용한다. The BOE solution uses a solution in which HF and NH 4 F are mixed at 50: 1 to 300: 1.
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. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 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. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. In addition, the same reference numerals throughout the specification represent the same components.
실시예Example
도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도이다. 여기서, 도 3a 내지 도 3e는 설명의 편의를 위해 화소영역에는 복수의 트랜지스터 중 트랜스퍼 트랜지스터와 포토 다이오드만 도시하였고, 로직영역에는 복수의 트랜지스터 중 한 개만 도시하였다. 3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to a preferred embodiment of the present invention. 3A to 3E illustrate only a transfer transistor and a photodiode among the plurality of transistors in the pixel region and only one of the plurality of transistors in the logic region.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이, 로직회로가 형성되는 영역(이하, 로직영역이라 함)과, 광감지부를 포함하는 화소가 형성되는 영역(이하, 화소영역이라 함)으 로 정의되고, 화소영역은 포토 다이오드가 형성되는 영역(이하, PD이라 함)과 트랜스퍼 트랜지스터가 형성되는 영역(이하, Tx라 함)으로 정의되는 p++ 기판(110)을 제공한다. First, as shown in FIG. 3A, a logic circuit is defined as a region (hereinafter, referred to as a logic region) and a region in which a pixel including a light sensing unit is formed (hereinafter referred to as a pixel region). The region provides a p ++
이어서, p++ 기판(110) 상에 p-에피층(미도시)을 성장시켜 형성한다. Subsequently, a p-epitaxial layer (not shown) is grown on the p ++
이어서, STI 공정을 실시하여 소자 분리용 트렌치(미도시)를 형성하고, 채널 스톱 이온주입공정을 실시하여 채널 스톱영역(111)을 형성한 후 트렌치가 매립되는 소자 분리막(112)을 형성한다. 이때, 소자 분리막(112)은 매립특성이 우수한 HDP 산화막 또는 에피텍시얼 성장된 폴리 실리콘막으로 형성한다. Subsequently, an STI process is performed to form a device isolation trench (not shown), a channel stop ion implantation process is performed to form a
이어서, 웰 이온주입공정을 실시하여 로직영역에 로직소자용 웰 영역(113)을 형성하고, 문턱전압 조절을 위해 선택적으로 p형 또는 n형 불순물을 주입하여 p형 또는 n형 영역(미도시)을 형성한다. Subsequently, the well ion implantation process is performed to form the
이어서, 로직영역과 Tx 영역(Tx)에 각각 게이트 전극(116a, 116b)을 형성한다. 이때, 게이트 전극(116a, 116b)은 게이트 절연막(114)과 폴리 실리콘막(115)의 적층 구조로 형성한다. 이때, PD 영역(PD)에는 종래기술에서와 같이 콘 디펙트 구조물층(116c)이 형성된다. Subsequently,
이어서, 도 3b 및 도 4에 도시된 바와 같이, 포토(photo) 공정을 실시하여 PD 영역(PD)의 전체 또는 일부가 오픈(open)되는 마스크(117)를 형성한다. 도시된 'A'는 마스크(117)의 오픈영역을 나타낸다. Subsequently, as shown in FIGS. 3B and 4, a photo process is performed to form a
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 마스크(117)를 이용한 세정공정(118)을 실시하여 노출되는 콘 디펙트 구조물층(116c, 도 3b참조)을 제거한다. 이때, 세정 공정(118)은 BOE(Buffered Oxide Etchant; HF와 NH4F가 1:20~1:300로 혼합된 용액)을 이용하여 실시한다. 예컨대, BOE 종류로는 LAL(제품명), LL(제품명)을 사용한다. Subsequently, as shown in FIG. 3C, the
이어서, 스트립 공정을 실시하여 마스크(117)를 제거한다. Subsequently, a strip process is performed to remove the
이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, n- 이온주입마스크(미도시)를 이용한 n- 이온주입공정을 실시하여 PD 영역의 기판(110) 내에 비교적 깊게 포토 다이오드를 구성하는 n- 확산층(119)을 형성한다. Subsequently, as shown in FIG. 3D, an n-ion implantation process using an n-ion implantation mask (not shown) is performed to form the n-
이어서, p0 이온주입마스크(미도시)를 이용한 첫번째 p0 이온주입공정을 실시하여 n- 확산층(119) 내에 p0 확산층(120)을 형성한다. Then subjected to an ion implantation process using the first p 0 p 0 ion implantation mask (not shown) to form a p 0 diffusion layer 120 in the n-
이어서, LDD 이온주입마스크(미도시)를 이용한 LDD 이온주입공정을 실시하여 게이트 전극(116a, 116b)의 양측으로 노출되는 기판(110) 내에 LDD 영역(121a, 121b)을 형성한다. Next, an LDD ion implantation process using an LDD ion implantation mask (not shown) is performed to form
이어서, 게이트 전극(116a, 116b)의 양측벽에 각각 스페이서(124a, 124b)를 형성한다. 이때, 스페이서(124a, 124b)는 저압 실리콘 산화막(122) 및 실리콘 질화막(123) 적층 구조로 이루어지며, 실리콘 산화막(122)과 실리콘 질화막(123)을 순차적으로 형성한 후 에치백(etch back) 또는 블랭켓(blanket)과 같은 식각공정을 통해 형성한다. Subsequently,
이어서, 소스/드레인 이온주입마스크(미도시) 이용한 소스/드레인 이온주입공정을 실시하여 게이트 전극(116a, 116b)의 양측으로 노출되는 로직영역과 플로팅 확산영역(이하, FD라 함)에 비교적 고농도인 n+ 소스/드레인 영역(125a, 125b)을 형성한다. 이때, 소스/드레인 영역(125a, 125b)은 LDD 영역(121a, 121b)보다 깊게 형성된다. Next, a source / drain ion implantation process using a source / drain ion implantation mask (not shown) is performed to relatively high concentrations in the logic region and floating diffusion region (hereinafter referred to as FD) exposed to both sides of the
한편, 소스/드레인 이온주입공정시 게이트 전극(116a, 116b)에도 n형 불순물이 주입되어 도핑된다.Meanwhile, n-type impurities are also doped into the
이어서, p0 이온주입마스크(미도시)를 이용한 두번째 p0 이온주입공정을 실시하여 n- 확산층(119) 내에 p0 확산층(120)보다 깊은 도핑 프로파일을 갖는 po 확산층(126)을 형성한다. Subsequently, a second p 0 ion implantation process using a p 0 ion implantation mask (not shown) is performed to form a p o diffusion layer 126 having a doping profile deeper than the p 0 diffusion layer 120 in the n −
이어서, p0 이온주입마스크를 스트립 공정을 통해 제거한 후, RTP 또는 RTA 공정을 실시하여 소스/드레인 이온주입공정 및 p0 이온주입공정시 주입된 p형 또는 n형 불순물 이온을 확산시켜 목표치 프로파일(profile)을 갖는 소스/드레인 영역과 p0 도핑영역을 형성한다. Subsequently, after removing the p 0 ion implantation mask through a strip process, RTP or RTA processes are performed to diffuse the p-type or n-type impurity ions implanted during the source / drain ion implantation process and the p 0 ion implantation process to obtain a target profile ( source and drain regions having a profile) and a p 0 doped region.
이후, 이미 공지된 기술을 통해 금속배선 공정, 칼라필터 형성공정, 마이크로 렌즈 형성공정과 같은 후속 공정을 순차적으로 진행하여 CMOS 이미지 센서를 완성한다. Subsequently, the CMOS image sensor is completed by sequentially performing subsequent processes such as a metal wiring process, a color filter forming process, and a microlens forming process through a known technique.
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 실시 예가 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.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 게이트 전극 형성공정시 PD 영역에 형성되는 콘 디펙트 구조물층을 스페이서 공정 전에 산화처리하여 제거함으로써 p0 도핑영역 내에 결핍영역이 존재하는 것을 원천적으로 방지하여 결핍영역을 통한 암전류의 유입을 원천적으로 차단하여 암전류 특성을 개선할 수 있으며, 이를 통해 소자의 특성을 개선시킬 수 있다. As described above, according to the present invention, the cone defect structure layer formed in the PD region during the gate electrode forming process is oxidized and removed before the spacer process, thereby preventing the existence of the deficient region in the p 0 doped region. By blocking the inflow of dark current through the deficient region, it is possible to improve the dark current characteristics, thereby improving the characteristics of the device.
Claims (3)
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KR1020050105302A KR20070048342A (en) | 2005-11-04 | 2005-11-04 | Method for manufacturing cmos image sensor |
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2005
- 2005-11-04 KR KR1020050105302A patent/KR20070048342A/en not_active Application Discontinuation
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