KR20070064974A - 이미지 센서의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로, a) 기판에 소자분리막을 형성하고, 포토다이오드가 형성될 영역의 상부에 식각방지층을 형성하는 단계와, b) 상기 기판에 트랜스퍼 게이트를 형성하고, 그 트랜스퍼 게이트와 식각방지층의 사이 기판 하부에 저농도 p형 이온주입층을 형성하는 단계와, c) 상기 트랜스퍼 게이트의 측면과 상기 저농도 p형 이온주입층의 상부에 위치하는 측벽을 형성하는 단계와, d) 상기 식각방지층의 하부 기판에 이온을 주입하여 포토다이오드를 형성하는 단계를 포함한다. 이와 같은 본 발명은 포토다이오드의 형성영역의 상부측에 식각방지층을 도입하여, 패턴 형성에 사용되는 식각공정으로부터 기판이 손상되는 것을 방지함으로써, 이미지 센서의 포토다이오드에 광이 조사되지 않는 경우에 그 포토다이오드에서 전류가 발생되는 것을 방지하여 센싱 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

이미지 센서, 다크 전류, 식각방지

Description

이미지 센서의 제조방법{Manufacturing method for image sensor}

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 이미지 센서의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

11 : 기판 12 : 소자분리막

13 : 식각방지층 14 : 게이트산화막

15 : 다결정실리콘 16 : 저농도 이온주입영역

17 : 측벽 18 : 포토다이오드

본 발명은 이미지 센서의 제조방법에 관한 것으로, 특히 플라즈마를 이용한 식각 공정등에 의해 포토다이오드가 형성되는 기판에 손상을 주는 것을 방지할 수 있는 이미지 센서의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 이미지 센서는 포토다이오드를 이용하여 광을 축적하고, 그 축적된 광에 의해 발생하는 전류를 이용하여, 이미지를 센싱한다. 이때 포토다이오드가 형성되는 기판의 표면이 식각 등에 의해 손상되는 경우, 전자의 포획에 의해 광의 입력이 없는 상태에서도 전류가 발생되는 다크 전류(dark current)가 발생되며, 이와 같은 종래 이미지 센서의 제조방법을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술에 따른 이미지 센서의 제조방법을 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.

이를 참조하면, 기판(1)에 소자분리막(2)을 형성하여 소자 형성영역을 정의 하는 단계(도 1a)와, 상기 소자 형성영역이 정의된 기판(1)의 상부에 트랜스퍼 게이트(3) 및 그 트랜스퍼 게이트(3)의 측벽(4)을 형성하는 단계(도 1b)와, 상기 측벽(4)과 소자분리막(2)의 사이 기판(1)에 이온을 주입하여 포토다이오드(5)를 형성하는 단계(도 1c)로 구성된다.

이와 같이 구성된 종래 이미지 센서의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.

먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이 기판(1)의 일부에 얕은 트랜치를 형성하고, 그 트랜치 내에 위치하는 소자분리막(2)을 형성하여, 소자 형성영역을 정의한다.

그 다음, 도 1b에 도시한 바와 같이 상기 소자분리막(2)에 의해 소자 형성영역이 정의된 기판(1) 상면에 게이트산화막, 게이트전극 및 절연층이 순차적층되어 이루어진 트랜스퍼 게이트(3)를 형성한다.

한편, 상기 트랜스퍼 게이트(3)를 형성하기 위한 식각 공정시, 상기 기판(1)의 상부영역은 식각에 의해 일부 손상된다.

그 다음, 상기 구조의 상부전면에 측벽형성물질을 증착하고, 건식식각하여 상기 트랜스퍼 게이트(3)의 측면에 측벽(4)을 형성한다.

이때 상기 건식식각 과정에서도 상기 기판(1)의 상부측은 손상된다.

그 다음, 도 1c에 도시한 바와 같이 상기 트랜스퍼 게이트(3)와 소자분리막(2)의 사이 기판에 저농도 n형 이온과 저농도 p형 이온을 순차적으로 주입하여 포토다이오드(5)를 형성한다.

이때, 상기 포토다이오드(5)의 형성영역 상부측에는 상기 식각공정에 의해 손상이 되어 있으며, 이는 손상부분에 의해 포토다이오드(5)에 광이 입사되지 않는 경우에도 전류가 발생되어 이미지 센싱에 오류가 발생할 수 있는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 포토다이오드의 상부측 기판영역의 손상을 방지할 수 있는 이미지 센서의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적은 달성하기 위해 본 발명은, a) 기판에 소자분리막을 형성하고, 포토다이오드가 형성될 영역의 상부에 식각방지층을 형성하는 단계와, b) 상기 기판에 트랜스퍼 게이트를 형성하고, 그 트랜스퍼 게이트와 식각방지층의 사이 기판 하부에 저농도 p형 이온주입층을 형성하는 단계와, c) 상기 트랜스퍼 게이트의 측면과 상기 저농도 p형 이온주입층의 상부에 위치하는 측벽을 형성하는 단계와, d) 상기 식각방지층의 하부 기판에 이온을 주입하여 포토다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 식각방지막은, 산화막 또는 산화막과 질화막의 적층막인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 이미지 센서의 제조방법에서, 상기 식각방지막은, 적어도 200Å 이상의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2a 내지 도 2g는 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법을 설명하기 위해 순차적으로 나타낸 공정단면도이다.

이를 참조하면, 본 발명은 기판(11)의 상부에 소자분리막(12)을 형성하는 단계(도 2a)와, 상기 구조의 상부전면에 식각방지층(13)을 형성하는 단계(도 2b) 와, 상기 식각방지층(13)을 패터닝하여 게이트 전극이 형성될 위치의 기판(11)을 노출시키는 단계(도 2c)와, 상기 구조의 상부전면에 게이트산화막(14)과 다결정실리콘(15)를 순차적으로 증착하는 단계(도 2d)와, 상기 다결정실리콘(15)과 게이트산화막(14)을 패터닝하여 트랜스퍼 게이트를 형성하는 단계(도 2e)와, 상기 트랜스퍼 게이트와 식각방지층(13)의 사이에 노출된 기판(11)에 이온을 주입하여 저농도 이 온주입영역(16)을 형성하는 단계(도 2f)와, 상기 트랜스퍼 게이트의 측면에 측벽(17)을 형성한 후, 이온주입을 통해 상기 식각방지층(13)의 하부측 기판(11)에 포토다이오드(18)를 형성하는 단계(도 2g)를 포함한다.

이하, 상기와 같이 구성된 본 발명을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 기판(11)에 얕은 트랜치를 형성하고, 그 트랜치 내에 위치하는 절연막인 소자분리막(12)을 형성한다.

그 다음, 도 2b에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 식각방지층(13)을 형성한다.

상기 식각방지층(13)은 산화막 또는 산화막 및 질화막의 적층구조일 수 있으며, 그 두께는 적어도 200Å이상의 두께로 형성한다.

그런 다음, 도 2c에 도시한 바와 같이 사진식각공정을 통해 상기 식각방지층(13)의 일부를 식각한다.

이때 식각은 이후에 트랜스퍼 게이트가 형성될 기판(11)의 상부 및 그 주변부의 식각방지층(13)를 제거하여 하부의 기판(11)을 노출시키는 것이다.

즉, 상기 식각방지층(13)은 포토다이오드가 형성될 기판(11) 영역의 상부에만 위치하게 된다.

이어서, 도 2d에 도시한 바와 같이 상기 구조의 상부전면에 게이트산화막(14)과 다결정실리콘(15)를 순차적으로 증착한다.

그런 다음, 도 2e에 도시한 바와 같이 상기 다결정실리콘(15)과 게이트산화막(14)을 패터닝하여 트랜스퍼 게이트를 형성한다.

이때 상기 트랜스퍼 게이트와 식각방지층(13)의 사이는 이격되어 있으며, 그 사이의 기판(11) 상부가 노출되어 있다.

그 다음, 도 2f에 도시한 바와 같이 상기 트랜스퍼 게이트와 식각방지층(13)의 사이에 노출된 기판(11)에 이온을 주입하여 저농도 이온주입영역(16)을 형성한다.

상기 저농도 이온주입영역(16)은 포토다이오드의 저농도 p형 이온주입층과 연결된다.

그런 다음, 도 2g에 도시한 바와 같이 상기 트랜스퍼 게이트의 측면에 측벽(17)을 형성한다. 이때, 상기 측벽(17)은 트랜스터 게이트의 측면으로부터 산화막과 질화막이 순차 적층되어 있는 이중층으로 형성하는 것이 바람직하다.

이어서, 저농도 n형 이온을 고에너지로 주입하고, 연속공정으로 저농도 p형 이온을 저에너지로 주입하여, 상기 식각방지층(13)의 하부측 기판(11)에 포토다이오드(18)를 형성한다.

이때, 상기 식각방지층(13)은 이온주입 버퍼의 역할을 할 수 있으며, 그 식각방지층(13)이 제거된 상태에서 이온주입을 통해 포토다이오드(18)를 형성할 수 있다.

이와 같이 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조방법은 포토다이오드(18)가 형성될 영역의 기판(11) 상부에 식각방지층(13)을 마련하여, 식각공정에 의해 기판(11)이 손상되는 것을 방지하여 다크 전류의 발생을 방지할 수 있게 된다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시 예들을 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시 예들에 한정되지 않으며 본 발명의 개념을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능하다.

상기한 바와 같이 본 발명 이미지 센서의 제조방법은 포토다이오드의 형성영역의 상부측에 식각방지층을 도입하여, 패턴 형성에 사용되는 식각공정으로부터 기판이 손상되는 것을 방지함으로써, 이미지 센서의 포토다이오드에 광이 조사되지 않는 경우에 그 포토다이오드에서 전류가 발생되는 것을 방지하여 센싱 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. a) 기판에 소자분리막을 형성하고, 포토다이오드가 형성될 영역의 상부에 식각방지층을 형성하는 단계;

   b) 상기 기판에 트랜스퍼 게이트를 형성하고, 그 트랜스퍼 게이트와 식각방지층의 사이 기판 하부에 저농도 p형 이온주입층을 형성하는 단계;

   c) 상기 트랜스퍼 게이트의 측면과 상기 저농도 p형 이온주입층의 상부에 위치하는 측벽을 형성하는 단계; 및

   d) 상기 식각방지층의 하부 기판에 이온을 주입하여 포토다이오드를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 식각방지막은,

   산화막 또는 산화막과 질화막의 적층막인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 식각방지막은,

   적어도 200Å 이상의 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조방법.

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