KR20070084920A - 트랜지스터 영역으로 한정된 ｐ웰을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지소자 - Google Patents

트랜지스터 영역으로 한정된 ｐ웰을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20070084920A
KR20070084920A KR1020060017306A KR20060017306A KR20070084920A KR 20070084920 A KR20070084920 A KR 20070084920A KR 1020060017306 A KR1020060017306 A KR 1020060017306A KR 20060017306 A KR20060017306 A KR 20060017306A KR 20070084920 A KR20070084920 A KR 20070084920A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
transistor
well
cmos image
substrate
region
Prior art date
Application number
KR1020060017306A
Other languages
English (en)
Inventor
송제혁
이석하
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020060017306A priority Critical patent/KR20070084920A/ko
Publication of KR20070084920A publication Critical patent/KR20070084920A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45C—PURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C11/00—Receptacles for purposes not provided for in groups A45C1/00-A45C9/00
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45C—PURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C11/00—Receptacles for purposes not provided for in groups A45C1/00-A45C9/00
    • A45C2011/003—Receptacles for purposes not provided for in groups A45C1/00-A45C9/00 for portable computing devices, e.g. laptop, tablet, netbook, game boy, navigation system, calculator
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45C—PURSES; LUGGAGE; HAND CARRIED BAGS
    • A45C13/00—Details; Accessories
    • A45C13/02—Interior fittings; Means, e.g. inserts, for holding and packing articles
    • A45C2013/025—Interior fittings; Means, e.g. inserts, for holding and packing articles for holding portable computers or accessories therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A45—HAND OR TRAVELLING ARTICLES
    • A45F—TRAVELLING OR CAMP EQUIPMENT: SACKS OR PACKS CARRIED ON THE BODY
    • A45F2200/00—Details not otherwise provided for in A45F
    • A45F2200/05—Holder or carrier for specific articles
    • A45F2200/0525—Personal portable computing devices, e.g. laptop, tablet, netbook, game boy, navigation system, calculator

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)

Abstract

CMOS 이미지 소자를 개시한다. 본 발명에 따른 CMOS 이미지 소자는 P웰을 픽셀의 트랜지스터 영역으로 한정하여 소자분리막 아래로 넓게 확장되지 않도록 한다. P웰이 소자분리막 아래로 형성되지 않도록 하는 한편, 기존의 소자분리막 주변의 소자분리용 P형 불순물 영역의 농도를 보강한다. 이에 따라 경사 입사광에 의하여 P웰에 생성되는 광전하에 의한 크로스 토크를 감소시킬 수 있다. 또한, P웰의 영역이 감소함으로써 상대적으로 포토 다이오드 영역이 확장될 수 있으며, P웰의 역할이 트랜지스터 형성으로 한정됨으로써 트랜지스터 특성을 조절하기 위하여 P웰의 농도를 유연하게 변화시킬 수 있다.
CMOS 이미지 소자, 크로스 토크, P웰

Description

트랜지스터 영역으로 한정된 Ｐ웰을 갖는 ＣＭＯＳ 이미지 소자{CMOS image device with P well limited to transistor region}
도 1은 1개의 포토 다이오드 및 4개의 트랜지스터로 구성된 CMOS 이미지 소자의 단위 픽셀의 등가회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 단위 픽셀의 P웰의 배치를 보여주는 CMOS 이미지 소자의 셀영역의 레이아웃도이다.
도 3은 도 2에 도시한 CMOS 이미지 소자의 셀영역의 픽셀의 일부를 보여주는 단면도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 포토 다이오드 14 : 플로팅 확산영역
21 : 활성영역 22 : P웰
23 : 선택 트랜지스터 24 : 리셋 트랜지스터
25 : 소스 팔로워 26 : 게이트 전극
30, 31a : 소자분리막 31 : 소자분리용 P형 불순물 영역
본 발명은 CMOS(complementary metal oxide semiconductor) 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 크로스 토크(cross talk)를 방지할 수 있는 CMOS 이미지 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이미지 소자는 광학 이미지를 전기 신호로 변환시키는 소자이다. 이러한 이미지 소자로는 대표적으로 CCD(charge coupled device) 및 CMOS 이미지 센서가 있다. CMOS 이미지 센서는 CCD에 비하여 전력을 덜 소모하고, 단일 전력원에 의해 구동될 수 있으며, 출력회로뿐만 아니라 신호처리 로직회로를 단일 칩내에 집적할 수 있는 장점이 있다.
CMOS 이미지 센서는 픽셀 어레이 영역 및 제어 회로를 포함한다. 픽셀 어레이 영역은 단위 픽셀들이 매트릭스 형태로 배열되며, 제어 회로는 픽셀 어레이 영역의 각 단위 픽셀에 일정한 신호를 제공하거나 출력 신호를 제어한다.
도 1은 1개의 포토 다이오드 및 4개의 트랜지스터로 구성된 단위 픽셀의 등가회로도이다. 도 1을 참조하면 단위 픽셀은 광을 인가받아 광전하를 생성하는 포토 다이오드(PD:photodiode), 포토 다이오드(PD)에 의해 생성된 전하를 플로팅 확산 영역(FD:floating diffusion region)으로 전달하는 전달 트랜지스터(TX), 상기 전달된 전하를 저장하는 플로팅 확산 영역(FD)을 주기적으로 리셋시키는 리셋 트랜지스터(RX) 및 플로팅 확산 영역(FD)에 충전된 전하에 따른 신호를 버퍼링하는 소스 팔로워(SF:source follower)를 포함한다. 소스 팔로워(SF)는 직렬로 연결된 드라이브 트랜지스터(DX)와 선택 트랜지스터(SX)로 구성된다.
CMOS 이미지 소자는 픽셀 사이의 분리를 위한 소자분리막 주변부에 P형 불순물을 도핑하고, 소자분리막 하부에도 역시 P형인 P웰을 형성하여 픽셀 간의 간섭효과인 크로스 토크를 방지하고자 하고 있다. 그러나 이처럼 그 폭이 픽셀 전반의 소자분리막 주변부 하부까지 넓게 퍼져 있는 기존의 P웰의 경우 경사 입사광으로 인해 P웰에서 발생한 전자가 P웰에서 인접 픽셀로 쉽게 전이되어 크로스 토크를 발생시킬 수 있다.
또 한편으로 소자분리를 돕기 위해 P웰을 소자분리막 하부까지 확장한 경우 트랜지스터의 특성을 조절하기 위하여 P웰의 농도를 유연하게 변화시킬 수 없는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 인접한 픽셀 간의 전자의 이동으로 인한 크로스 토크를 방지할 수 있는 P웰 구조를 갖는 CMOS 이미지 센서를 제공하는 데 있다. 또한, 트랜지스터의 특성을 조절하기 위한 P웰의 도핑 농도를 소자분리 특성과 분리하여 자유롭게 조절할 수 있는 P웰 구조를 갖는 CMOS 이미지 센서를 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 CMOS 이미지 소자는 소자분리막을 구비한 기판; 상기 기판 내의 포토 다이오드; 배열된 상기 포토 다이오드들 사이에 위치하며 상기 소자분리막에 의하여 상기 포토 다이오드들과 절연되는 트랜지스터; 및 상기 기판에서 상기 트랜지스터의 영역을 한정하며, 상기 소자분리막 아래로는 확장되지 않는 P웰을 포함한다.
여기서 상기 포토 다이오드와 상기 트랜지스터를 절연하는 소자분리막 주변에 소자분리용 P형의 불순물 영역을 더 포함한다.
이때, 상기 P웰의 P형 불순물의 농도는 1×1013 cm-3에서 5×1013 cm-3 의 범위가 바람직하다. 상기 소자분리용 P형 불순물 영역의 P형 불순물의 농도는 상기 P웰의 불순물의 농도보다 낮은 범위에 있는 것이 바람직하며, 3×1013 cm-3에서 7×1013 cm-3 의 범위인 것이 바람직하다. 상기 P형 불순물은 보론(B)일 수 있다.
한편, 상기 트랜지스터는 전달 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터 및 선택 트랜지스터를 포함할 수 있으며, 상기 기판에 플로팅 확산노드를 더 포함할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하여 위하여 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 P웰의 배치를 보여주는 CMOS 이미지 소자의 셀영역의 레이아웃도로서 4개의 픽셀이 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 하나의 픽셀 안에서 포토 다이오드(10)가 넓은 면적을 차지하고 있다. 포토 다이오 드(10)는 광을 인가받아 전기적 신호가 되는 광전하를 생성하는 영역이어서 면적이 넓을수록 집광효율과 광전하의 생성량이 증가하므로 신호 대 노이즈의 비율이 높아질 수 있다.
포토 다이오드(10) 사이의 활성영역(21)에 전달 트랜지스터(TX : 23), 리셋 트랜지스터(RX : 24), 소스 팔로워(SF : 25) 및 플로팅 확산 영역(FD : 14)이 존재한다. 소스 팔로워(SF : 25)는 드라이브 트랜지스터와 선택 트랜지스터의 2개의 트랜지스터로 구성된다. 상기 트랜지스터들(23, 24, 25) 및 플로팅 확산영역(14)이 존재하는 활성영역(21)은 P웰(22) 내에 형성되어 있다. 도 2에서 개별 소자들이 형성되어 있지 않은 부분은 소자분리막(30)이다.
도 3은 CMOS 이미지 소자의 셀영역의 픽셀의 단면도이다. 도 3을 참조하면, 포토 다이오드(10) 및 게이트 전극(26)을 포함하는 하나의 트랜지스터가 소자분리막(30), 예를 들면 STI에 의하여 절연되어 있다. 상기 포토 다이오드(10)는 기판(1) 표면의 얇은 P형층(11)과 P형층(11) 아래의 두꺼운 N형층(12)의 접합으로 구성되어 있다. 소자분리막(30)에 의하여 포토 다이오드(10)와 절연되는 트랜지스터는 기판 내의 P웰(22)을 포함한다. P웰(22)은 채널이 형성되는 활성영역(미도시)을 포함하고 있다. 한편, 소자분리막(30) 주위에는 소자분리막(30)을 둘러싸는 소자분리용 P형의 불순물 영역(31)이 형성되어 있다. 소자분리용 P형 불순물 영역(31)의 P형 불순물의 농도는 상기 P웰(22)의 불순물의 농도보다 낮은 범위에 있는 것이 바람직하다. 예를 들면, P웰(22)은 P형 불순물의 농도는 3×1013 cm-3 이고, 소자분 리용 P형 불순물 영역(31)의 P형 불순물의 농도는 5×1013 cm-3 인 것인 것이 바람직하다.
P웰(22)은 소자분리막(30)보다 깊게 형성되어 있으나 소자분리막(30) 아래로 확장되어 있지 않으며, 활성영역(미도시)의 너비를 크게 벗어나지 않도록 좁게 형성되어 있다. 만일 P웰(22)이 트랜지스터가 형성되어 있지 않은 포토 다이오드(10) 사이의 소자분리막(30), 예를 들면 도 2에서 30a로 표시한 영역의 하부까지 확장되어 있으면, 경사 입사광에 의하여 상기 30a 영역에 광전하가 생성되었을 때 상기 광전하는 P웰(22)의 높고 평평한 전위 분포에 의하여 인접 픽셀로 전이되어 크로스 토크를 유발하기 쉽다. P웰(22)을 활성영역(미도시)에 한정하도록 형성하면 경사 입사광에 의하여 P웰(22)에서 생성되는 광전하의 양을 줄일 수 있고, 따라서 P웰(22)의 전위 분포에 의하여 인접 픽셀로 전이되어 유발되는 크로스 토크를 감소시킬 수 있다.
한편, P웰(22)을 활성영역으로 한정하는 경우, 인접한 포토 다이오드(10) 사이의 소자분리를 위한 P형 영역이 감소되므로, 이를 보완하기 위하여 소자분리막(30) 주변의 P형의 불순물 영역(31)의 도핑 농도 및 깊이를 좀더 높이는 것이 바람직하다.
또한, P웰(22)의 폭을 좁게 하면, 상대적으로 포토 다이오드(10) 영역이 확장되어 위에서 살펴본 바와 같이 광전하의 생성량이 증가하므로 CMOS 이미지 소자의 신호 대 노이즈의 비율이 높아질 수 있다.
또한, P웰(22)의 역할을 트랜지스터 영역 확보만으로 한정함으로써 트랜지스터 소자 특성을 조절하기 위하여 P웰(22)의 농도를 유연하게 변화시킬 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하였지만, 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
본 발명에 의하면, CMOS 이미지 소자의 P웰을 트랜지스터 형성을 위한 활성영역으로 한정하고, 포토 다이오드의 소자분리를 위하여는 소자분리막 주변의 P형층의 깊이와 이온농도를 강화함으로써, 경사 입사광에 의하여 P웰에 생성되는 광전하에 의한 크로스 토크를 감소시킬 수 있다. 또한, P웰의 영역이 감소함으로써 상대적으로 포토 다이오드 영역이 확장될 수 있으며, P웰의 역할이 트랜지스터 형성으로 한정됨으로써 트랜지스터 특성을 조절하기 위하여 P웰의 농도를 유연하게 변화시킬 수 있다.

Claims (9)

  1. 소자분리막을 구비한 기판;
    상기 기판 포토 다이오드의 배열;
    배열된 상기 포토 다이오드들 사이에 위치하며 상기 소자분리막에 의하여 상기 포토 다이오드와 절연되는 트랜지스터; 및
    상기 기판에서 상기 트랜지스터의 영역을 한정하며, 상기 소자분리막 아래로 확장되지 않는 P웰을 포함하는 CMOS 이미지 소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 포토 다이오드와 상기 트랜지스터를 절연하는 소자분리막 주변의 소자분리용 P형의 불순물 영역을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 포토 다이오드는 상기 기판 표면의 P형층과 상기 P형층 아래의 N형층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 P웰은 P형 불순물의 농도는 1×1013 cm-3에서 5×1013 cm-3 의 범위인 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 소자.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 소자분리용 P형 불순물 영역의 P형 불순물의 농도는 상기 P웰의 불순물의 농도보다 낮은 범위에 있는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 소자.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 소자분리용 P형 불순물 영역의 P형 불순물의 농도는 3×1013 cm-3에서 7×1013 cm-3 의 범위인 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 소자.
  7. 제 4항 및 제 5항에 있어서, 상기 P형 불순물은 보론(B)인 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 소자.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 트랜지스터는 전달 트랜지스터, 리셋 트랜지스터, 드라이브 트랜지스터 및 선택 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 소자.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 기판에 플로팅 확산노드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 CMOS 이미지 소자.
KR1020060017306A 2006-02-22 2006-02-22 트랜지스터 영역으로 한정된 ｐ웰을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지소자 KR20070084920A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060017306A KR20070084920A (ko) 2006-02-22 2006-02-22 트랜지스터 영역으로 한정된 ｐ웰을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020060017306A KR20070084920A (ko) 2006-02-22 2006-02-22 트랜지스터 영역으로 한정된 ｐ웰을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지소자

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20070084920A true KR20070084920A (ko) 2007-08-27

Family

ID=38613079

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020060017306A KR20070084920A (ko) 2006-02-22 2006-02-22 트랜지스터 영역으로 한정된 ｐ웰을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지소자

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20070084920A (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109904184A (zh) * 2019-03-25 2019-06-18 思特威(上海)电子科技有限公司 具有降低暗电流的隔离结构的图像传感器

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109904184A (zh) * 2019-03-25 2019-06-18 思特威(上海)电子科技有限公司 具有降低暗电流的隔离结构的图像传感器
CN109904184B (zh) * 2019-03-25 2024-04-05 思特威(上海)电子科技股份有限公司 具有降低暗电流的隔离结构的图像传感器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7855407B2 (en) CMOS image sensor and method for manufacturing the same
US8896734B2 (en) Solid-state image sensor, method of manufacturing the same, and camera
US10367029B2 (en) Image sensors having a separation impurity layer
US8035714B2 (en) Solid-state imaging device, method of manufacturing the same, and camera
US7510896B2 (en) CMOS image sensor and method for manufacturing the same
JP2006024907A (ja) 固体撮像装置
US20060175535A1 (en) Image sensor
KR20080019231A (ko) 안티-블루밍 절연을 가진 컬러 픽셀 및 형성 방법
JP2005347759A (ja) 暗電流を減少させるためのイメージセンサー及びその製造方法
KR100720534B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그 제조방법
WO2015198878A1 (ja) 固体撮像素子およびその製造方法、並びに電子機器
KR100660338B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그의 제조방법
US20070069260A1 (en) Photodetector structure for improved collection efficiency
TW202006961A (zh) 固態成像裝置，用於製造固態成像裝置的方法和電子設備
KR20210010017A (ko) 이미지 센서
KR20160060997A (ko) 수직 전송 게이트를 갖는 이미지 센서 및 이를 구비한 전자장치
US20080084490A1 (en) Solid-state imaging device and electronic device
KR100606910B1 (ko) Ｃｍｏｓ 이미지 센서 및 그의 제조 방법
KR100660345B1 (ko) 씨모스 이미지 센서 및 그의 제조방법
KR20090098230A (ko) 누설전류를 감소시킨 시모스 이미지 센서
KR100861404B1 (ko) 다수의 전하 전송 경로를 갖는 이미지 센서
KR100792335B1 (ko) 이미지 센서 및 이의 제조 방법
KR20070084920A (ko) 트랜지스터 영역으로 한정된 ｐ웰을 갖는 ｃｍｏｓ 이미지소자
KR20080008851A (ko) 이미지 센서 제조 방법
KR100769563B1 (ko) 누설 전류를 감소시킨 이미지 센서

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Withdrawal due to no request for examination