KR20070098223A - Method for fabricating photo diode of image sensor - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래 이미지 센서의 포토다이오드 구조의 단면도,1 is a cross-sectional view of a photodiode structure of a conventional image sensor,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서의 포토다이오드 구조의 단면도,2 is a cross-sectional view of a photodiode structure of an image sensor according to an embodiment of the present invention;
도 3은 이미지 센서 단위 픽셀 레이아웃도,3 is an image sensor unit pixel layout diagram;
도 4는 이미지 센서의 픽셀 어레이 칼라 배열 예시도,4 is an exemplary pixel array color arrangement of an image sensor;
도 5는 빛의 파장에 따른 실리콘 기판내 광흡수 그래프 예시도.5 is a diagram illustrating a light absorption graph in a silicon substrate according to the wavelength of light.
<도면의 주요 부호에 대한 간략한 설명><Brief description of the major symbols in the drawings>
204 : P-type 실리콘 기판 206 : 소자분리영역204: P-type silicon substrate 206: device isolation region
208 : P1-type 불순물 층 210 : N-type 불순물 층208: P1-type impurity layer 210: N-type impurity layer
212 : 게이트 전극 214 : 게이트 산화막212: gate electrode 214: gate oxide film
216 : 소오스/드레인 전극 218 : P2-type 불순물 층216 source /
본 발명은 이미지 센서의 포토다이오드 제조 방법에 관한 것으로, 특히 이미지 센서의 포토다이오드 제조 시 포토다이오드에서 광흡수율을 최대로 얻을 수 있도록 칼라별 픽셀의 포토다이오드 구조를 서로 다르게 하는 이미지 센서의 포토다이오드 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a photodiode of an image sensor, and more particularly, to fabricating a photodiode of an image sensor having a different photodiode structure of pixels for each color so as to obtain maximum light absorption at the photodiode. It is about a method.
통상적으로 이미지 센서는 광학영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 장치로서, 광을 전자로 바꾸어 빛의 세기나 파장에 따라 각 픽셀에서 전자의 양에 의해 그 위치의 전기적 전압을 결정하게 되는데 빛의 칼라를 구현하기 위하여 각 픽셀마다 포토다이오드 위에 3원색의 칼라필터를 사용하여 각 지점의 칼라를 이웃하는 픽셀들과 조합에 의해 결정한다. In general, an image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal. By converting light into electrons, an electrical voltage at a location is determined by the amount of electrons in each pixel according to light intensity or wavelength. In order to realize the color of light, the color of each point is determined by the combination of neighboring pixels using a three primary color filter on the photodiode for each pixel.
이미지센서의 광을 전자로 바꾸어 주는 반도체 소자는 픽셀내의 포토다이오드인데 그 원리는 다음과 같다. 실리콘 기판에 형성된 PN 접합으로 이루어진 접합부분에 전압이 역방향으로 인가되면 접합을 중심으로 전하 궁핍영역이 생기는데 이 영역에 빛이 들어오면 포톤이란 빛 입자가 이 영역에서 전자와 홀의 쌍을 생성하게 되며, 홀은 인가된 전압에 의해 P type 영역으로 이동하고 전자는 N type 영역으로 이동한다. 이 때 N type 영역을 전하 축적영역으로 하여 여기에 축적된 전자를 회로를 통해 전압으로 읽어 드리는 구조로 되어 있다. A semiconductor device that converts light from an image sensor into an electron is a photodiode in a pixel. The principle is as follows. When voltage is applied to the junction part composed of PN junction formed on the silicon substrate in the reverse direction, charge deprivation region is formed around the junction. When light enters this region, photons called photons generate a pair of electrons and holes in this region. The hole moves to the P type region by the applied voltage, and the electron moves to the N type region. At this time, the N type region is used as a charge accumulation region, and the electrons accumulated therein are read out as a voltage through a circuit.
이러한 포토다이오드는 빛의 파장에 따라 포톤의 실리콘 기판 내에서의 광흡수가 달라지는데 빛의 파장이 짧을수록 실리콘 표면에서 대부분 흡수되고 실리콘 깊이가 깊어지면 거의 소멸된다. 즉 예를 들어 파장이 짧은 가시광선 영역의 블루 칼라의 경우는 실리콘 기판의 표면에서 약 0.1um 이내에서 가장 높고, 가시광선의 중간 영역인 그린칼라의 경우는 약간 더 깊은 영역까지 침투되며, 레드칼라의 경우는 실리콘 기판 내부 깊숙한 영역까지 침투한다.These photodiodes vary the light absorption within the silicon substrate of the photons depending on the wavelength of the light. The shorter the wavelength of light, the more the light is absorbed from the surface of the silicon. That is, for example, the blue color of the short wavelength visible light region is highest within about 0.1um of the surface of the silicon substrate, and the green color, which is the middle region of visible light, penetrates to a slightly deeper area. The case penetrates deep into the silicon substrate.
도 1은 종래 이미지 센서의 포토다이오드 단면 구조를 도시한 것으로, 포토다이오드는 일반적으로 PN 접합에 의해 이루어지며, P-type의 실리콘 기판(104)에 각 소자간의 분리 영역(Isolation)(106)을 형성하고 게이트 산화막(114) 및 게이트 전극(112), 소오스/드레인(source/drain) 전극(116)등을 만들어 트랜지스터를 형성하며, 포토다이오드를 만드는데 우선 전자를 축적시키는 N1 type 불순물층(110)이 있고 그 상부에 P1 type 불순물층(108)이 있으며, 필요에 따라 N1 type 불순물층(110) 아래에 P2 type 불순물층을 구성한다. FIG. 1 illustrates a cross-sectional structure of a photodiode of a conventional image sensor. The photodiode is generally formed by PN bonding, and an
상기한 바와 같이 종래의 기술에 의한 이미지 센서의 경우는 상기 도 1에서와 같이, 칼라별 픽셀의 포토다이오드의 단면 및 레이아웃(Layout)이 전부 동일하도록 되어 있는데, 이는 제작상의 편리함을 위한 것으로, 이러한 구조는 제조 공정은 비록 간단한 편이지만 가시광선 대역의 빛에 대해 3원색의 각 파장에 따라 광 흡수를 최대의 상태로 얻을 수 있는 구조는 아니다. As described above, in the case of the image sensor according to the related art, the cross-section and layout of the photodiodes of the pixels for each color are all the same as in FIG. 1, which is for convenience of manufacturing. Although the manufacturing process is simple, the structure is not a structure that can obtain the maximum light absorption according to each wavelength of the three primary colors for the visible light band.
즉, 앞서 설명한 바와 같이 포토다이오드로 입사되는 빛은 컬러별 파장에 따라 실리콘으로 침투되는 깊이 서로 다른 특성이 있는데도, 3원색의 파장이 서로 다른 빛에 대해서 하나의 포토다이오드 접합 구조를 사용하기 때문에 블루, 그린 및 레드에 대한 최적의 광 흡수를 얻을 수 없는 문제점이 있었다. That is, as described above, although the light incident on the photodiode has different depths penetrating into the silicon according to the wavelength of each color, the blue light is used because a single photodiode junction structure is used for light having different wavelengths of three primary colors. There was a problem that optimum light absorption for green and red could not be obtained.
또한 이미지 센서의 경우 광흡수도 중요하지만 센서의 성능을 결정하는 다른 요소 중 빛에 대한 감도와 다이나믹 레인지 특성이 있는데 감도 특성은 주로 포토다이오드의 캐패시턴스(Cpd)와 드라이브 능력을 결정하는 드라이버 트랜지스터의 게이트 전극에 걸리는 캐패시턴스(Cfd)와의 비율에 의해 결정되며, Cpd/Cfd의 비율이 높을수록 감도가 높아진다. 센서의 다이나믹 레인지는 어두운 부분과 밝은 부분의 정도를 동시에 얼마나 넓게 센서가 받아 줄 수 있는지에 대한 정도를 나타내는데 이는 포토다이오드의 Cpd 양에 의해서 결정된다. Light absorption is also important for image sensors, but among other factors that determine the sensor's performance is sensitivity to light and dynamic range, which are primarily the gate of the driver transistor that determines the capacitance (Cpd) and drive capability of the photodiode. It is determined by the ratio with the capacitance Cfd applied to the electrode, and the higher the ratio of Cpd / Cfd, the higher the sensitivity. The dynamic range of the sensor indicates how widely the sensor can accept both dark and bright areas at the same time, which is determined by the amount of Cpd in the photodiode.
그러나 상기 도 1에서와 같이 칼라별 픽셀의 포토다이오드의 단면 및 Layout이 전부 동일한 종래 이미지 센서의 포토다이오드 구조에서는 빛에 대한 센서 감도나 다이나믹 레인지 특성 등에 대해서도 각 픽셀별로 최적의 특성을 얻기가 어려운 문제점이 있었다.However, in the photodiode structure of the conventional image sensor having the same cross-section and layout of the photodiode of the pixel for each color, as shown in FIG. 1, it is difficult to obtain optimal characteristics for each pixel even for sensor sensitivity and dynamic range characteristics for light. There was this.
따라서, 본 발명의 목적은 이미지 센서의 포토다이오드 구조에서 픽셀의 칼라필터 배열 및 포토다이오드의 구조를 활용하여 광흡수를 최대로 얻고 또한 빛에 대한 감도 특성이나 센서의 다이나믹 레인지 특성도 각 파장별로 최대로 얻을 수 있도록 블루, 그린, 레드 각 칼라에 따른 픽셀의 포토다이오드 구조를 서로 다르게 최적화하여 설계 구현함으로써, 보다 고 성능의 이미지 특성을 구현하고 보다 고집적의 이미지 화소의 구현이 가능한 이미지 센서의 포토다이오드 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to maximize the light absorption by utilizing the color filter arrangement of the pixel and the photodiode structure in the photodiode structure of the image sensor, and also the sensitivity to light or the dynamic range of the sensor for each wavelength By designing and implementing different photodiode structures of pixels according to each color of blue, green, and red, the photodiode of an image sensor capable of realizing higher performance image characteristics and realizing more integrated image pixels To provide a manufacturing method.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이미지 센서의 블루칼라 픽셀의 포토다이오드 제조방법으로서, 소자분리막이 형성된 P 타입 실리콘 기판 상에 트랜스 퍼 게이트를 형성하는 단계와, 상기 트랜스퍼 게이트의 일측면에 정렬하여 상기 P 타입 실리콘 기판 하부에 전하 축적을 위한 포토다이오용 N 타입 불순물 층을 형성시키는 단계와, 상기 N 타입 불순물 층 상부의 상기 P 타입 실리콘 기판 표면부에 P1 타입 불순물 영역을 얇게 형성시키는 단계와, 상기 P 타입 실리콘 기판 표면부에 상기 N/P1 타입 불순물 층으로 인한 P/N 접합층을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a photodiode of a blue color pixel of an image sensor, the method comprising: forming a transfer gate on a P-type silicon substrate on which an isolation layer is formed, and aligning one side of the transfer gate; Forming an N-type impurity layer for photodiodes for charge accumulation under the P-type silicon substrate, and forming a thin P1-type impurity region on the surface of the P-type silicon substrate on the N-type impurity layer; And forming a P / N junction layer due to the N / P1 type impurity layer on a surface portion of the P type silicon substrate.
또한 본 발명은 이미지 센서의 그린칼라 픽셀의 포토다이오드 제조방법으로서, 소자 분리막이 형성된 P 타입 실리콘 기판 상에 트랜스퍼 게이트를 형성하는 단계와, 상기 트랜스퍼 게이트의 일측면에 정렬하여 상기 P 타입 실리콘 기판 하부에 전하축적을 위한 포토다이오드용 N 타입 불순물 층을 형성시키는 단계와, 상기 N 타입 불순물 층 하부의 상기 P 타입 실리콘 기판 중앙부에 P2 타입 불순물 층을 형성시키는 단계와, 상기 N 타입 불순물 층 상부의 상기 P 타입 실리콘 기판 표면부에 P1 타입 불순물 층을 얇게 형성시키는 단계와, 상기 N 타입 불순물 층 하부의 상기 P 타입 실리콘 기판 중앙부에 상기 N/P2 타입 불순물 층으로 인한 P/N 접합층을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention provides a method for manufacturing a photodiode of a green color pixel of an image sensor, the method comprising: forming a transfer gate on a P-type silicon substrate on which an isolation layer is formed, and aligning one side of the transfer gate to a lower portion of the P-type silicon substrate; Forming an N-type impurity layer for photodiodes for charge accumulation in the semiconductor layer, forming a P2 type impurity layer in a central portion of the P-type silicon substrate below the N-type impurity layer, and Forming a thin P1 type impurity layer on the surface of the P type silicon substrate, and forming a P / N junction layer due to the N / P2 type impurity layer in the central portion of the P type silicon substrate below the N type impurity layer Characterized in that it comprises a.
또한 본 발명은 이미지 센서의 레드칼라 픽셀의 포토다이오드 제조방법으로서, 소자 분리막이 형성된 P 타입 실리콘 기판 상에 트랜스퍼 게이트를 형성하는 단계와, 상기 트랜스퍼 게이트의 일측면에 정렬하여 상기 P 타입 실리콘 기판 하부에 전하축적을 위한 포토다이오드용 N 타입 불순물 층을 형성시키는 단계와, 상기 N 타입 불순물 층 하부의 상기 P 타입 실리콘 기판 하부에 P2 타입 불순물 층을 형 성시키는 단계와, 상기 N 타입 불순물 층 상부의 상기 P 타입 실리콘 기판 표면부에 P1 타입 불순물 층을 얇게 형성시키는 단계와, 상기 N 타입 불순물 하부 상기 P 타입 실리콘 기판 하부에 상기 N/P2 타입 불순물 층으로 인한 P/N 접합층을 형성시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.In another aspect, the present invention provides a method for manufacturing a photodiode of a red color pixel of an image sensor, the method comprising: forming a transfer gate on a P-type silicon substrate on which a device isolation layer is formed, and aligning one side of the transfer gate to a lower portion of the P-type silicon substrate; Forming an N-type impurity layer for photodiodes for charge accumulation in the semiconductor substrate, forming a P2 type impurity layer under the P-type silicon substrate under the N-type impurity layer, Forming a thin P1 type impurity layer on a surface portion of the P type silicon substrate, and forming a P / N junction layer due to the N / P2 type impurity layer under the N type impurity under the N type impurity layer; It is characterized by including.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예의 동작을 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail the operation of the preferred embodiment according to the present invention.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서의 칼라별 포토다이오드 단면 구조를 도시한 것으로, 상기 도 2에서는 설명의 편의상 4개의 트랜지스터로 구성된 픽셀에 대한 포토다이오드 영역과 트랜스퍼 게이트 소자를 도시하였다. 2 illustrates a cross-sectional structure of a photodiode for each color of an image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. In FIG. 2, a photodiode region and a transfer gate device for a pixel including four transistors are illustrated for convenience of description.
상기 도 2를 참조하면, 포토다이오드는 일반적으로 PN 접합에 의해 이루어지나 여기서는 PNP형 구조의 PIN(pinning type 접합) type에 대해서 나타냈으며, 이 구조는 P-type의 실리콘 기판(204)에 각 소자간의 분리 영역(Isolation)(206)을 형성하고 게이트 산화막(214) 및 게이트 전극(212), 소오스 드레인 전극(216)등을 만들어 트랜지스터를 형성하며, 포토다이오드를 만드는데 우선 전자를 축적시키는 N1 type 불순물 층(210)이 있고 그 상부에 P1 type 불순물 층(208)가 있으며, 필요에 따라 N1 type 불순물 층(210) 아래에 P2 type 불순물 층(218, 220)을 구성한다. Referring to FIG. 2, the photodiode is generally formed by a PN junction, but is shown here for a pinning type junction (PIN) type of PNP type structure, and this structure is shown on the P-
도 3에는 하나의 단위 픽셀에 대해서 실제로는 3개 혹은 4개의 트랜지스터가 배열되고 하나의 포토다이오드(PD)가 배치되는데 편의상 각 픽셀에 포토다이오드가 배치되는 것을 일 예로 도시하였다.In FIG. 3, three or four transistors are actually arranged for one unit pixel, and one photodiode PD is disposed. For example, photodiodes are arranged in each pixel for convenience.
즉, 이미지 센서는 실리콘 기판 상에 픽셀영역과 주변회로 부분으로 구성되며, 픽셀 영역에는 광을 전자로 바꾸어주는 포토다이오드를 포함하는 몇 개의 트랜지스터로 구성된 회로로 만들어진다. 또한 각 픽셀에 대한 칼라를 구현하기 위하여 일반적으로 3가지색의 칼라필터를 각 픽셀 위에 형성하여 이웃하는 픽셀들의 조합에 의해 각 픽셀들의 칼라를 구현하게 되는데, 도 4에는 일반적인 이미지 센서에 대한 픽셀 어레이에서 칼라들의 배열에 대한 조합을 도시하였다. That is, the image sensor is composed of a pixel region and a peripheral circuit portion on the silicon substrate, and the pixel region is made of a circuit composed of several transistors including a photodiode for converting light into electrons. In addition, in order to implement a color for each pixel, a color filter of three colors is generally formed on each pixel to implement the color of each pixel by a combination of neighboring pixels. The combination for the arrangement of the collars is shown.
위와 같은 이미지 센서에서 이미지 센서의 여러 가지 특성을 개선하기 위해서는 다음과 같이 몇 가지 주요 특성들을 고려해야 하는데, 즉 광을 최대로 받아들여 포토다이오드에서 광을 각 파장 대역별로 최대의 광흡수로 전환하여야 하며, 이렇게 전환된 전자들을 픽셀내의 포토다이오드와 트랜지스터 조합에 의해 픽셀 출력을 최대로 만들어 내는 것이 필요하다. In order to improve the various characteristics of the image sensor in the above-described image sensor, several key characteristics should be taken into consideration, that is, the maximum amount of light must be taken into account and the photodiode must convert the light to the maximum light absorption for each wavelength band. It is necessary to maximize the pixel output by the combination of photodiodes and transistors in the pixels.
이하, 상기한 바와 같이 포토다이오드가 광을 최대로 흡수하여 이미지 센서의 효율을 최대로 하기 위한 본 발명의 포토다이오드 구조를 상기 도 2를 참조하여 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the photodiode structure of the present invention for maximizing the efficiency of an image sensor by absorbing light to the photodiode as described above will be described in more detail with reference to FIG. 2.
상기 도 2에서 보여지는 바와 같이, 서로 칼라가 다른 3개의 픽셀에 대한 포토다이오드를 왼쪽에 도시했고(200, 202, 203), 오른쪽에는 이에 해당하는 포토다이오드의 접합 구조에 대한 단면도를 도시하였다. As shown in FIG. 2, photodiodes for three pixels having different colors are shown on the left side (200, 202, 203) and a cross-sectional view of the junction structure of the corresponding photodiode is shown on the right side.
상기 포토다이오드 영역에 가시광선 내의 빛이 조사되면 상기 칼라필터들을 통하여 각 필터에 따른 빛만 투과되어 포토다이오드에 조사되는데 이렇게 조사된 빛은 포토다이오드를 구성하고 있는 실리콘 내의 PN 접합구조에서 역 전압에 의해 인가된 전하궁핍 영역 내에서 전자와 홀로 생성된다. 이때 빛의 파장에 따라 파장이 짧은 쪽은 실리콘 표면에서 또한 파장이 긴 쪽은 실리콘 내부까지 침투되어 보다 깊은 접합 영역에 걸쳐 전자와 홀로 생성된다. When light in visible light is irradiated to the photodiode region, only light according to each filter is transmitted through the color filters to irradiate the photodiode. The irradiated light is caused by a reverse voltage in the PN junction structure in silicon constituting the photodiode. It is created by electrons and holes in the applied charge deprived region. At this time, depending on the wavelength of light, the shorter wavelength penetrates from the silicon surface and the longer wavelength penetrates into the silicon to form electrons and holes over a deeper junction region.
도 5에는 빛의 파장에 따른 실리콘 기판 내에서의 광흡수 현상을 도시한 그래프로, 상기 도 5에서 보여지는 바와 같이 파장이 짧은 블루칼라는 실리콘 기판 표면의 바로 밑에서 광흡수가 가장 높고 실리콘 내부로 들어가면서 완전히 투과성이 없어진다. 반면에 그린칼라는 실리콘 기판 표면에서부터 어느 정도의 깊이까지 투과되어 광 흡수가 존재하며, 레드칼라의 경우에는 수um 깊이까지도 투과되어 실리콘 기판 표면보다 실리콘 기판 내부에서 골고루 광흡수가 존재함을 알 수 있다. FIG. 5 is a graph illustrating light absorption in a silicon substrate according to the wavelength of light. As shown in FIG. 5, a blue color having a short wavelength has the highest light absorption just below the surface of the silicon substrate and moves into the silicon. As it enters, it is completely transparent. On the other hand, the green color is transmitted to a certain depth from the surface of the silicon substrate so that light absorption exists, and in the case of the red color, it is transmitted to a depth of several um, so that the light absorption is evenly distributed inside the silicon substrate than the surface of the silicon substrate. have.
그러므로 블루 칼라 포토다이오드의 경우 광 흡수를 최대로 높이기 위해서는 실리콘 기판 표면부에 PN접합을 형성하여 광흡수를 최대로 하는 것이 필요하며, 또한 포토다이오드의 캐패시턴스를 높일 수 있도록 설계되어야 한다. Therefore, in order to maximize the light absorption of the blue color photodiode, it is necessary to form a PN junction on the surface of the silicon substrate to maximize the light absorption, and also be designed to increase the capacitance of the photodiode.
상기 도 2의 (a)에는 칼라별 다른 구조를 가지는 포토다이오드 구조 중 블루 칼라에 대한 픽셀의 포토다이오드 접합구조 단면을 도시한 것으로, 실리콘 기판 표면부에 P1 type 불순물 층(208)을 아주 얇게 형성해주며, 전하 축적을 위해 N1 type 불순물 층(210)을 그 아래에 형성하여 이들 두 개 층 사이에 PN접합 층이 형성되도록 한다. FIG. 2A illustrates a cross-sectional view of a photodiode junction structure of a pixel with respect to a blue color among photodiode structures having different structures for different colors, and a very thin P1
그런 후, 이들 두 개 층 사이의 접합 층에 역 전압이 인가되면, N1 type 불순물 층(210)을 중심으로 P1 type 불순물 층(208)과 P-type 실리콘 기판(204) 쪽으로 전하궁핍 영역이 발생하게 되며, 블루칼라의 경우는 주로 P1 type 실리콘 기 판(204) 쪽의 불순물 층과 형성된 전하궁핍 영역에서 대부분 전자 홀의 생성이 발생한다. 이때 N1 type 불순물 층(210)의 아래 형성된 P type 실리콘 기판(204)과의 전하 궁핍영역은 포토다이오드의 캐패시턴스를 증가시키는데 기여한다.Then, when a reverse voltage is applied to the junction layer between these two layers, a charge depletion region occurs toward the P1
다음으로, 그린칼라의 경우 상기 도 2의 (b)에서 도시된 바와 같이, 블루칼라와는 달리 N1 type 불순물 층(210) 바로 아래에 P2 type 불순물 층(218)을 추가하여 포토다이오드의 캐패시턴스를 추가로 증대시켜 포토다이오드의 광 감도 및 다이나믹 레인지 특성을 개선시켜준다. 마지막으로 상기 도 2의 (c)에 도시된 레드칼라의 포토다이오드 구조를 참조하면, 레드칼라에 대한 픽셀의 포토다이오드 구조에서는, 상기 레드칼라가 그린칼라에 비하여 실리콘 기판 표면으로부터 보다 더 깊이 빛이 투과되어 광흡수가 발생되므로 P2 type 불순물 층(220)을 그린칼라 포토다이오드 구조에 비하여 N1 type 불순물 층(210) 밑에 거리를 두고 실리콘 기판 하단부에 형성시켜서 캐패시턴스의 증대 및 광흡수를 증대시켜준다. Next, in the case of the green color, as shown in (b) of FIG. 2, unlike the blue color, a capacitance of the photodiode is added by adding a P2
따라서, 각 칼라별로 동일 구조의 포토다이오드 접합을 가져, 칼라별 최적의 광흡수율을 구현할 수 없었던 종래와는 달리, 본 발명에서는 칼라별로 각 파장에 따른 최적의 광흡수를 갖도록 각 칼라에 맞는 서로 다른 접합 구조로 포토다이오드 구조를 형성함으로써, 보다 개선된 특성의 이미지 센서를 만들 수 있게 된다. 또한 본 발명은 각 칼라별로 픽셀의 포토다이오드를 별도로 제어할 수 있기 때문에 반드시 불순물 접합 구조뿐 만 아니라 도면의 layout까지 별도로 바꿀 수가 있으므로 layout 측면에서도 최적의 센서 특성을 확보할 수 있도록 활용이 가능하다. Therefore, unlike the prior art, which has a photodiode junction of the same structure for each color and cannot realize the optimum light absorption rate for each color, the present invention has different colors for each color so as to have an optimal light absorption for each color for each color. By forming the photodiode structure as a junction structure, it is possible to make an image sensor with improved characteristics. In addition, since the present invention can separately control the photodiode of the pixel for each color, not only the impurity junction structure but also the layout of the drawing can be changed separately, so that the optimum sensor characteristics can be obtained in terms of layout.
이때 실리콘에 대한 빛의 각 파장에 따른 특성을 고려하여 layout 및 불순물 에 대한 접합 깊이를 최적으로 설계하여야 하는데 블루에 대한 경우 접합의 깊이를 실리콘 표면에서 최대 0.5um 이내에서 이루어져야 하며, 그린의 경우는 1.5um 이내에서 그리고 레드의 경우 5um이내에서 이루어지도록 설계되는 것이 바람직하다. At this time, the depth of the junction for the layout and the impurities should be optimally designed in consideration of the characteristics of each wavelength of light for the silicon. For the blue, the depth of the junction should be within 0.5um from the silicon surface. It is desirable to be designed to be within 1.5um and within 5um for red.
한편 상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시될 수 있다. 따라서 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.Meanwhile, in the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the invention should be determined by the claims rather than by the described embodiments.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 이미지 센서의 포토다이오드 구조에서, 픽셀의 칼라필터 배열 및 포토다이오드의 구조를 활용하여 광흡수를 최대로 얻고 또한 빛에 대한 감도 특성이나 센서의 다이나믹 레인지 특성도 각 파장별로 최대로 얻을 수 있도록 블루, 그린, 레드 각 칼라에 따른 픽셀의 포토다이오드 구조를 서로 다르게 최적화하여 설계 구현함으로써, 보다 고 성능의 이미지 특성을 구현하고 보다 고집적의 이미지 화소 구현이 가능하게 되는 이점이 있다.As described above, in the photodiode structure of the image sensor, the light absorption is maximized by utilizing the color filter arrangement of the pixel and the structure of the photodiode, and the sensitivity to light and the dynamic range of the sensor are also various. Designed by optimizing the photodiode structure of pixels according to each color of blue, green, and red so as to obtain the maximum for each wavelength, it is possible to realize higher performance image characteristics and higher density of image pixels There is this.
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020060029591A KR20070098223A (en) | 2006-03-31 | 2006-03-31 | Method for fabricating photo diode of image sensor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9380242B2 (en) | 2013-10-25 | 2016-06-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensor and devices having the same |
-
2006
- 2006-03-31 KR KR1020060029591A patent/KR20070098223A/en not_active Application Discontinuation
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