KR20100013069A - Image sensor and the method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An image sensor and a method of manufacturing the same are provided to prevent the electrical reaction between STI edge and a blue photodiode by forming the blue diode inside a third epi-layer lower than the bottom of the STI. CONSTITUTION: A first epi layer(215) is formed in a semiconductor substrate(210). An impurity ion is implanted within a first epi layer and a red photodiode(230) is formed. A second epi layer(220) is growth on the first epi-layer and an impurity ion is implanted within a second epi-layer to form a green photodiode. A part of the second surface of the epitaxial layer is etched and a first groove is formed in a second surface of the epitaxial layer. The impurity ion is implanted into a third epi layer in a lower part of a second groove bottom and the blue photodiode(262) is formed. The STI(shallow trench isolation) is formed within the third epi layer of the blue photodiode.

Description

이미지 센서 및 그 제조 방법{Image sensor and the method of manufacturing the same}Image sensor and the method of manufacturing the same

본 발명은 반도체 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly, to an image sensor and a manufacturing method thereof.

이미지 센서는 광학 영상을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자를 말하며, 그 종류에는 CCD(Charge Coupled Device) 방식의 소자 및 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Silicon) 방식의 소자가 있다. 이미지 센서는 빛을 감지하는 포토다이오드를 포함하는 수광 영역과 감지된 빛을 전기적 신호로 처리하여 데이터화 하는 로직 영역으로 구성되어 있는데, 광 감도를 높이기 위한 노력이 진행되고 있다. An image sensor refers to a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and includes a CCD (Charge Coupled Device) device and a CMOS (Complementary Metal-Oxide-Silicon) device. The image sensor is composed of a light receiving area including a photodiode for detecting light and a logic area for processing the detected light into an electrical signal to make data, and efforts are being made to increase light sensitivity.

도 1은 일반적인 수직형 CMOS 이미지 센서의 수광 영역을 나타낸다. 도 1을 참조하면, 상기 수광 영역은 반도체 기판(10), 제1 에피층(epitaxial layer, 15), 제2 에피층(20), 제3 에피층(25), 레드 포토다이오드(Red photodiode, 17), 그린 포토다이오드(Green photodiode, 22), 블루 포토다이오드(Blue photodiode, 27), 제1 플러그(42), 제2 플러그(45), 제3 플러그(47), 및 STI(shallow trench isolation, 30)을 포함한다.1 shows a light receiving area of a typical vertical CMOS image sensor. Referring to FIG. 1, the light receiving region includes a semiconductor substrate 10, a first epitaxial layer 15, a second epitaxial layer 20, a third epitaxial layer 25, and a red photodiode. 17), green photodiode 22, blue photodiode 27, first plug 42, second plug 45, third plug 47, and shallow trench isolation , 30).

상기 반도체 기판(10) 상에 상기 제1 에피층(15), 제2 에피층(20), 제3 에피트ㅇ(25)이 형성된다. 불순물 이온 주입 공정을 수행하여 상기 레드 포토다이오드(17)는 상기 제1 에피층(15) 내에 형성되고, 상기 그린 포토다이오드(22)는 상기 제2 에피층(20) 내에 형성되고, 상기 블루 포토다이오드(27)는 상기 제3 에피층(25) 내에 형성된다.The first epitaxial layer 15, the second epitaxial layer 20, and the third epitaxial layer 25 are formed on the semiconductor substrate 10. The red photodiode 17 is formed in the first epitaxial layer 15 and the green photodiode 22 is formed in the second epitaxial layer 20 by performing an impurity ion implantation process. Diode 27 is formed in the third epi layer 25.

상기 제1 플러그(42), 및 제2 플러그(45)는 상기 레드 포토다이오드(17)에서 발생된 신호를 실리콘 기판 표면까지 전달하기 위하여 상기 반도체 기판에 선택적 이온 주입 공정을 수행하여 형성될 수 있다.The first plug 42 and the second plug 45 may be formed by performing a selective ion implantation process on the semiconductor substrate to transfer a signal generated from the red photodiode 17 to the surface of the silicon substrate. .

상기 제3 플러그(47)는 상기 그린 포토다이오드(22)에서 발생된 신호를 실리콘 기판 표면까지 전달하기 위하여 상기 반도체 기판에 선택적 이온 주입 공정을 수행하여 형성될 수 있다. 상기 STI(30)는 소자 격리를 위하여 상기 반도체 기판(10) 내에 형성된다,The third plug 47 may be formed by performing a selective ion implantation process on the semiconductor substrate to transfer a signal generated from the green photodiode 22 to the surface of the silicon substrate. The STI 30 is formed in the semiconductor substrate 10 for device isolation.

블루 포토 다이오드가 상기 반도체 기판(10)의 표면에 가장 가까이 형성되기 때문에 상기 포토다이오드들(17, 22, 27) 중에서 다크 누설(dark leakage) 특성이 가장 취약한 것은 블루 포토다이오드(27)이다.Since the blue photodiode is formed closest to the surface of the semiconductor substrate 10, the blue photodiode 27 is the weakest of the dark leakage characteristic among the photodiodes 17, 22, and 27.

즉 포토 다이오드 형성을 위한 불순물 임플란트(implant) 공정은 물론, 각종 임플란트(implant), 증착(deposition), 식각(etching), 세정(cleaning) 공정을 거치면서 많은 결함(defect)이 상기 반도체 기판(10) 표면 및 STI(30)의 에지 부분에 존재할 수 있다. That is, the semiconductor substrate 10 may have many defects as a result of various implants, depositions, etchings, and cleaning processes as well as an impurity implant process for forming a photodiode. ) And the edge portion of the STI 30.

이러한 결함이 존재하는 부분들 중에서 3차원적으로 가장 많은 면적을 차지 하는 부분은 STI(30)의 에지 부분과 반도체 기판(10)의 계면이다. STI(30)의 에지와 블루 포토다이오드(27)가 전기적으로 상호작용을 하게 되면 CMOS 이미지 센서의 특성을 저하시키는 원인이 될 수 있다.Among the portions where such defects exist, the portion occupying the largest area in three dimensions is an interface between the edge portion of the STI 30 and the semiconductor substrate 10. The electrical interaction between the edge of the STI 30 and the blue photodiode 27 may cause deterioration of the characteristics of the CMOS image sensor.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 수직형 이미지 센서의 블루 포토다이오드의 다크 누설(dark leakage) 특성을 향상시킬 수 있는 수직형 이미지 센서 및 그 제조 방법을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a vertical image sensor and a method of manufacturing the same that can improve the dark leakage (dark leakage) characteristics of the blue photodiode of the vertical image sensor.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 반도체 기판에 제1 에피층을 성장시키고, 상기 제1 에피층 내에 불순물 이온을 주입하여 레드 포토다이오드를 형성하는 단계, 상기 제1 에피층 상에 제2 에피층을 성장시키고, 상기 제2 에피층 내에 불순물 이온을 주입하여 그린 포토다이오드를 형성하는 단계, 상기 제2 에피층 표면 일부를 식각하여 상기 제2 에피층 표면에 제1 홈을 형성하는 단계, 상기 제1 홈이 형성된 제2 에피층 상에 에피층을 성장시켜 상기 제1 홈에 대응하는 제2 홈을 갖는 제3 에피층을 형성하는 단계, 상기 제2 홈 하부의 제3 에피층에 불순물 이온을 주입하여 블루 포토 다이오드를 형성하는 단계, 및 상기 블루 포토 다이오드 상부의 제3 에피층 내에 STI를 형성하는 단계를 포함한다.According to an aspect of the present disclosure, there is provided a method of manufacturing an image sensor, which comprises: growing a first epitaxial layer on a semiconductor substrate and implanting impurity ions into the first epitaxial layer to form a red photodiode; Growing a second epitaxial layer on the first epitaxial layer, implanting impurity ions into the second epitaxial layer to form a green photodiode, and etching a portion of a surface of the second epitaxial layer to etch the second epitaxial layer Forming a first epitaxial layer having a second groove corresponding to the first groove by growing an epitaxial layer on the second epitaxial layer on which the first groove is formed; Implanting impurity ions into the third epitaxial layer below the second groove to form a blue photodiode, and forming an STI in the third epitaxial layer above the blue photodiode.

상기와 같은 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서는 반도체 기판에 형성된 제1 에피층, 상기 제1 에피층 내에 형성된 레드 포토다이오드, 상기 제1 에피층 상에 형성되고 제1 홈을 갖는 제2 에피층, 상기 제1 홈 아래의 제2 에피층 내에 형성된 그린 포토다이오드, 상기 제2 에피층 상에 형성되며, 상기 제1 홈에 대응하는 제2 홈을 갖는 제3 에피층, 상기 제2 홈 하부의 제3 에피층 내에 형성된 블루 포토 다이오드, 및 상기 블루 포토 다이오드 상부의 제3 에피층 내에 형성된 STI 포함한다.The image sensor according to the embodiment of the present invention for achieving the above object is formed on the first epi layer, the red photodiode formed in the first epi layer, the first epi layer and formed on the first groove A second epitaxial layer having a second photoresist, a green photodiode formed in a second epitaxial layer below the first groove, a third epitaxial layer formed on the second epitaxial layer, and having a second groove corresponding to the first groove, A blue photodiode formed in the third epitaxial layer below the second groove, and STI formed in the third epitaxial layer above the blue photodiode.

본 발명의 실시 예에 따른 이미지 센서 및 그 제조 방법은 상기 블루 포토다이오드를 STI의 밑면보다 더 깊게 제3 에피층 내부에 형성함으로써, 상기 STI의 에지(edge)와 상기 블루 포토다이오드(262) 사이의 전기적인 상호작용(interaction)을 방지하여 다크 누설(dark leakage) 특성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.An image sensor and a method of manufacturing the same according to an embodiment of the present invention form the blue photodiode deeper than the bottom of the STI in the third epitaxial layer, thereby forming an edge between the edge of the STI and the blue photodiode 262. It is effective to improve the dark leakage characteristic by preventing the electrical interaction of the.

이하, 본 발명의 기술적 과제 및 특징들은 첨부된 도면 및 실시 예들에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다. 본 발명을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.Hereinafter, the technical objects and features of the present invention will be apparent from the description of the accompanying drawings and the embodiments. Looking at the present invention in detail.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이미지 센서의 제조 공정 단면도를 나타낸다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a vertical image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

먼저 도 2a에 도시된 바와 같이, 반도체 기판(210, 예컨대, 실리콘 기판) 상에 제1 에피층(215)을 형성한다. 예컨대, 열산화 공정을 수행하여 상기 반도체 기판(210)의 표면에 상기 제1 에피층(215)을 성장시킬 수 있다. 이때 성장되는 제1 에피층(215)의 두께는 2.5um ~ 3.5um일 수 있다. 여기서 상기 반도체 기판(210)은 N형 또는 P형 불순물 이온이 주입된 실리콘 기판일 수 있다.First, as shown in FIG. 2A, a first epitaxial layer 215 is formed on a semiconductor substrate 210 (eg, a silicon substrate). For example, the first epitaxial layer 215 may be grown on the surface of the semiconductor substrate 210 by performing a thermal oxidation process. In this case, the thickness of the first epitaxial layer 215 may be 2.5 μm to 3.5 μm. The semiconductor substrate 210 may be a silicon substrate implanted with N-type or P-type impurity ions.

상기 제1 에피층(215) 내에 상기 레드 포토다이오드(17)를 형성한다. 예컨 대, 상기 제1 에피층(215) 상에 제1 포토 레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제1 포토 레지스트 패턴(미도시)을 마스크로 이용하여 불순물 이온, 예컨대, 비소(As), 인(P)과 같은 N형 불순물 이온을 상기 제1 에피층(215)에 주입하여 상기 레드 포토다이오드(17)를 형성할 수 있다. 그리고 상기 제1 포토 레지스트 패턴(미도시)을 애싱(ashing) 공정을 수행하여 제거한다.The red photodiode 17 is formed in the first epitaxial layer 215. For example, a first photoresist pattern (not shown) is formed on the first epitaxial layer 215 and impurity ions such as arsenic (As) are formed using the first photoresist pattern (not shown) as a mask. The red photodiode 17 may be formed by implanting N-type impurity ions such as phosphorus (P) into the first epitaxial layer 215. The first photoresist pattern (not shown) is removed by an ashing process.

다음으로 상기 제1 에피층(215) 상에 제2 에피층(220)을 성장시킨다. 이때 성장되는 상기 제2 에피층(220)의 두께는 1.8um ~ 2.5um일 수 있다. 이어서 상기 제2 에피층(220) 내에 상기 그린 포토다이오드(235)를 형성한다. 예컨대, 상기 제2 에피층(220) 상에 제2 포토 레지스트 패턴(미도시)을 형성하고, 상기 제2 포토 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 불순물 이온을 주입하여 상기 그린 포토다이오드(235)를 형성할 수 있다. 그리고 상기 제2 포토 레지스트 패턴(미도시)을 애싱(ashing) 공정을 수행하여 제거한다.Next, the second epitaxial layer 220 is grown on the first epitaxial layer 215. In this case, the thickness of the second epitaxial layer 220 may be about 1.8 μm to about 2.5 μm. Subsequently, the green photodiode 235 is formed in the second epitaxial layer 220. For example, a second photoresist pattern (not shown) is formed on the second epitaxial layer 220, and impurity ions are implanted using the second photoresist pattern as a mask to form the green photodiode 235. can do. The second photoresist pattern (not shown) is removed by an ashing process.

이어서 상기 제1 에피층(215) 및 상기 제2 에피층(220)에 선택적으로 불순물 이온을 주입하고 확산하여 상기 레드 포토다이오드(230)의 일부에 전기적으로 연결된 제1 플러그 영역(240)을 형성한다. Subsequently, impurity ions are selectively implanted into and diffused into the first epitaxial layer 215 and the second epitaxial layer 220 to form a first plug region 240 electrically connected to a portion of the red photodiode 230. do.

다음으로 도 2b에 도시된 바와 같이, 상기 제2 에피층(220) 표면에 제1 홈(250)을 형성한다. 상기 제1 홈(250)은 상기 그린 포토다이오드(235) 상부에 형성되며, 상기 제1 홈(250)의 밑면이 상기 그린 포토다이오드(235)를 침범하지 않는다. 상기 제1 홈(250)은 블루 포토다이오드가 형성될 영역(245)에 대응하여 형성될 수 있다.Next, as shown in FIG. 2B, a first groove 250 is formed on the surface of the second epitaxial layer 220. The first groove 250 is formed on the green photodiode 235, and the bottom surface of the first groove 250 does not invade the green photodiode 235. The first groove 250 may be formed to correspond to the region 245 in which the blue photodiode is to be formed.

예컨대, 상기 제2 에피층(220) 상에 제3 포토 레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 제3 포토 레지스트 패턴(미도시)은 블루 포토다이오드가 형성될 영역에 대응하는 제2 에피층(220) 표면을 노출시킨다. 상기 제3 포토 레지스트 패턴(미도시)을 마스크로 이용하여 상기 제2 에피층(220)을 식각하여 상기 제1 홈(250)을 형성할 수 있다. 이후 상기 제3 포토 레지스트 패턴(미도시)을 제거한다.For example, a third photoresist pattern (not shown) is formed on the second epitaxial layer 220. The third photoresist pattern (not shown) exposes the surface of the second epitaxial layer 220 corresponding to the region where the blue photodiode is to be formed. The first groove 250 may be formed by etching the second epitaxial layer 220 using the third photoresist pattern (not shown) as a mask. Thereafter, the third photoresist pattern (not shown) is removed.

이때 형성되는 상기 제1 홈의 깊이는 추후에 형성될 STI의 깊이와 같거나 깊게 형성될 수 있으며, 예컨대, 0.4um ~ 0.45um의 깊이를 갖도록 형성될 수 있다.At this time, the depth of the first groove to be formed may be formed to be the same as or deeper than the depth of the STI to be formed later, for example, may be formed to have a depth of 0.4um ~ 0.45um.

다음으로 도 2c에 도시된 바와 같이, 상기 제1 홈(250)이 형성된 제2 에피층(220) 상에 제3 에피층(255)을 성장시킨다. 에피텍시(epitaxy) 공정에 의하여 상기 제1 홈(250)이 형성된 제2 에피층(220)의 프로파일(profile)을 그대로 따라 상기 제3 에피층(255)이 형성된다. 그러므로 상기 제3 에피층(255) 표면에는 상기 제1홈(250)과 동일한 프로파일을 갖는 제2 홈(260)이 형성될 수 있다. 따라서 상기 제2 홈(260)도 블루 포토다이오드가 형성될 영역(245)에 대응하여 형성될 수 있다. 상기 제3 에피층(255)은 1.5um ~ 2um의 두께를 갖도록 형성될 수 있다. Next, as shown in FIG. 2C, the third epitaxial layer 255 is grown on the second epitaxial layer 220 on which the first groove 250 is formed. The third epitaxial layer 255 is formed along the profile of the second epitaxial layer 220 in which the first grooves 250 are formed by an epitaxial process. Therefore, a second groove 260 having the same profile as the first groove 250 may be formed on the surface of the third epitaxial layer 255. Accordingly, the second groove 260 may also be formed corresponding to the region 245 in which the blue photodiode is to be formed. The third epitaxial layer 255 may be formed to have a thickness of 1.5um to 2um.

다음으로 도 2d에 도시된 바와 같이, 상기 제2 홈(260) 하부의 제3 에피층(255) 내에 블루 포토다이오드(262)를 형성한다. 예컨대, 상기 제3 에피층(255) 상에 상기 블루 포토다이오드가 형성될 영역(245)의 제3 에피층(255)을 노출하는 제4 포토 레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 제4 포토 레지스트 패턴(미도시)을 마스크로 이용하여 불순물 이온을 상기 노출된 제3 에피층(255)에 주입하여 상기 블루 포토다이오드(262)를 상기 제2 홈(260) 아래의 제3 에피층(255) 내에 형 성할 수 있다. 이어서 상기 제4 포토 레지스트 패턴(미도시)을 제거한다.Next, as shown in FIG. 2D, a blue photodiode 262 is formed in the third epitaxial layer 255 under the second groove 260. For example, a fourth photoresist pattern (not shown) is formed on the third epitaxial layer 255 to expose the third epitaxial layer 255 of the region 245 in which the blue photodiode is to be formed. Impurity ions are implanted into the exposed third epitaxial layer 255 using the fourth photoresist pattern (not shown) as a mask to insert the blue photodiode 262 under the second groove 260. It may be formed in the epi layer 255. Subsequently, the fourth photoresist pattern (not shown) is removed.

다음으로 상기 제2 에피층(220) 및 상기 제3 에피층(255) 내에 제2 플러그 영역(242) 및 제3 플러그 영역(243)을 형성한다. 상기 제2 플러그 영역(242)은 상기 그린 포토다이오드(235)의 일 영역과 전기적으로 연결되고, 상기 제3 에피층(255) 표면까지 수직하게 형성될 수 있다.Next, a second plug region 242 and a third plug region 243 are formed in the second epitaxial layer 220 and the third epitaxial layer 255. The second plug region 242 may be electrically connected to one region of the green photodiode 235 and may be vertically formed up to the surface of the third epitaxial layer 255.

상기 제3 플러그 영역(243)은 상기 제1 플러그 영역(240)과 전기적으로 연결되며, 상기 제3 에피층(255) 표면까지 수직하게 형성될 수 있다.The third plug region 243 may be electrically connected to the first plug region 240 and may be vertically formed up to the surface of the third epitaxial layer 255.

예컨대, 상기 제3 에피층(255) 상에 제5 포토 레지스트 패턴(미도시)을 한다. 상기 제5 포토 레지스트 패턴(미도시)은 상기 그린 포토다이오드(235)의 일 영역과 대응하는 제3 에피층(255) 표면을 노출하고, 상기 제1 플러그 영역과 대응하는 제3 에피층(255) 표면을 노출하도록 패터닝될 수 있다. For example, a fifth photoresist pattern (not shown) is formed on the third epitaxial layer 255. The fifth photoresist pattern (not shown) exposes a surface of a third epitaxial layer 255 corresponding to one region of the green photodiode 235 and a third epitaxial layer 255 corresponding to the first plug region. ) May be patterned to expose the surface.

상기 제5 포토 레지스트 패턴을 이용하여 상기 제3 에피층(255) 및 상기 제2 에피층(220)에 불순물 이온을 주입하고 주입된 불순물 이온을 확산시켜 상기 제2 플러그 영역(242) 및 상기 제3 플러그 영역(243)을 형성할 수 있다. 이어서 상기 제5 포토 레지스트 패턴(미도시)을 제거한다.Impurity ions are implanted into the third epitaxial layer 255 and the second epitaxial layer 220 using the fifth photoresist pattern, and the implanted impurity ions are diffused to form the second plug region 242 and the second agent. Three plug regions 243 can be formed. Subsequently, the fifth photoresist pattern (not shown) is removed.

다음으로 도 2e에 도시된 바와 같이, 소자 분리를 위한 소자 분리막, 예컨대, STI(shallow trench isolation, 270)를 상기 블루 포토 다이오드(262) 상부의 제3 에피층(255) 내에 형성한다. Next, as shown in FIG. 2E, a device isolation layer, for example, a shallow trench isolation (STI) 270 for device isolation, is formed in the third epitaxial layer 255 on the blue photodiode 262.

예컨대, 상기 블루 포토다이오드(262)가 형성된 제3 에피층(255) 상에 제6 포토 레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. 상기 제6 포토 레지스트 패턴(미도시)은 소자 분리 영역을 정의하기 위하여 패터닝될 수 있다. 이어서 상기 제6 포토 레지스트 패턴을 마스크로 이용하여 상기 제3 에피층(255)을 식각하여 트랜치를 형성하고, 상기 트랜치 내부에 절연 물질(예컨대, 옥사이드(oxide))을 매립하여 상기 STI(270)를 형성할 수 있다.For example, a sixth photoresist pattern (not shown) is formed on the third epitaxial layer 255 on which the blue photodiode 262 is formed. The sixth photoresist pattern (not shown) may be patterned to define a device isolation region. Subsequently, the third epitaxial layer 255 is etched using the sixth photoresist pattern as a mask to form a trench, and an insulating material (for example, oxide) is embedded in the trench to form the trench. Can be formed.

이때 형성되는 STI(270)의 깊이는 상기 제2 홈(260)의 깊이와 같거나 상기 제2 홈(260)의 깊이보다 작을 수 있다. 따라서 상기 블루 포토다이오드(262)는 상기 STI(270)보다 낮게 형성된다. 즉 상기 블루 포토다이오드(262)의 상기 STI(270)의 밑면보다 더 깊게 상기 제3 에피층(255) 내부에 형성될 수 있으므로 상기 STI(270)의 에지(edge)와 상기 블루 포토다이오드(262) 사이의 전기적인 상호작용(interaction)을 방지하여 다크 누설(dark leakage) 특성을 향상시킬 수 있다.In this case, the depth of the STI 270 formed may be equal to the depth of the second groove 260 or smaller than the depth of the second groove 260. Therefore, the blue photodiode 262 is formed lower than the STI 270. That is, since the blue photodiode 262 may be formed deeper in the third epitaxial layer 255 than the bottom surface of the STI 270, the edge and the blue photodiode 262 of the STI 270 may be formed. The dark leakage characteristic can be improved by preventing electrical interaction between

이상에서 설명한 본 발명은 상술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 종래의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여져야만 할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification but should be defined by the claims.

도 1은 일반적인 수직형 CMOS 이미지 센서의 수광 영역을 나타낸다. 1 shows a light receiving area of a typical vertical CMOS image sensor.

도 2a 내지 도 2e는 본 발명의 실시 예에 따른 수직형 이미지 센서의 제조 공정 단면도를 나타낸다.2A to 2E are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of a vertical image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

Claims (7)

반도체 기판에 제1 에피층을 성장시키고, 상기 제1 에피층 내에 불순물 이온을 주입하여 레드 포토다이오드(red photodiode)를 형성하는 단계;Growing a first epitaxial layer on a semiconductor substrate and implanting impurity ions into the first epitaxial layer to form a red photodiode; 상기 제1 에피층 상에 제2 에피층을 성장시키고, 상기 제2 에피층 내에 불순물 이온을 주입하여 그린 포토다이오드(green photodiode)를 형성하는 단계;Growing a second epitaxial layer on the first epitaxial layer and implanting impurity ions into the second epitaxial layer to form a green photodiode; 상기 제2 에피층 표면 일부를 식각하여 상기 제2 에피층 표면에 제1 홈을 형성하는 단계;Etching a portion of the surface of the second epitaxial layer to form a first groove on the surface of the second epitaxial layer; 상기 제1 홈이 형성된 제2 에피층 상에 에피층을 성장시켜 상기 제1 홈에 대응하는 제2 홈을 갖는 제3 에피층을 형성하는 단계;Growing an epitaxial layer on the second epitaxial layer on which the first groove is formed to form a third epitaxial layer having a second groove corresponding to the first groove; 상기 제2 홈 하부의 제3 에피층에 불순물 이온을 주입하여 블루 포토 다이오드를 형성하는 단계; 및Implanting impurity ions into a third epitaxial layer under the second groove to form a blue photodiode; And 상기 블루 포토 다이오드 상부의 제3 에피층 내에 STI를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.And forming an STI in a third epitaxial layer over the blue photodiode. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 제1 에피층의 두께는 2.5um ~ 3.5um, 상기 제2 에피층의 두께는 1.8um ~ 2.5um이고, 상기 제3 에피층의 두께는 1.5um ~ 2um이고, 상기 제1 홈의 깊이는 0.4um ~ 0.45um인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.The thickness of the first epi layer is 2.5um ~ 3.5um, the thickness of the second epi layer is 1.8um ~ 2.5um, the thickness of the third epi layer is 1.5um ~ 2um, the depth of the first groove is Method of manufacturing an image sensor, characterized in that 0.4um ~ 0.45um. 제1항에 있어서, 상기 제3 에피층을 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein the forming of the third epitaxial layer comprises: 에피텍시(epitaxy) 공정에 의하여 상기 제1 홈이 형성된 제2 에피층의 프로파일(profile)을 그대로 따라 상기 제3 에피층을 성장시키는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.And growing the third epitaxial layer according to a profile of the second epitaxial layer in which the first groove is formed by an epitaxial process. 제1항에 있어서, 상기 제1 홈을 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein the forming of the first grooves, 상기 그린 포토다이오드 상부의 제2 에피층 표면에 상기 제1 홈을 형성하되, 상기 제1 홈의 밑면이 상기 그린 포토다이오드를 침범하지 않는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.The first groove is formed on the surface of the second epitaxial layer on the green photodiode, but the bottom surface of the first groove does not invade the green photodiode. 제1항에 있어서, 상기 블루 포토 다이오드 상부의 제3 에피층 내에 STI를 형성하는 단계는,The method of claim 1, wherein forming the STI in the third epitaxial layer on the blue photo diode, 소자 분리를 위하여 상기 제3 에피층의 일부를 식각하여 상기 제2 홈의 깊이와 같거나 상기 제2 홈의 깊이보다 낮은 트랜치를 형성하는 단계; 및Etching a portion of the third epitaxial layer for device isolation to form a trench that is equal to or less than the depth of the second groove; And 상기 트랜치 내부에 절연 물질을 매립하여 상기 STI를 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.Embedding an insulating material in the trench to form the STI. 반도체 기판에 형성된 제1 에피층;A first epitaxial layer formed on the semiconductor substrate; 상기 제1 에피층 내에 형성된 레드 포토다이오드(red photodiode);A red photodiode formed in the first epitaxial layer; 상기 제1 에피층 상에 형성되고, 제1 홈을 갖는 제2 에피층;A second epitaxial layer formed on the first epitaxial layer and having a first groove; 상기 제1 홈 아래의 제2 에피층 내에 형성된 그린 포토다이오드(green photodiode);A green photodiode formed in a second epitaxial layer below the first groove; 상기 제2 에피층 상에 형성되며, 상기 제1 홈에 대응하는 제2 홈을 갖는 제3 에피층;A third epitaxial layer formed on the second epitaxial layer and having a second groove corresponding to the first groove; 상기 제2 홈 하부의 제3 에피층 내에 형성된 블루 포토 다이오드(blue photodiode); 및A blue photodiode formed in the third epitaxial layer below the second groove; And 상기 블루 포토 다이오드 상부의 제3 에피층 내에 형성된 STI(shallow trench isolation)를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And a shallow trench isolation (STI) formed in a third epitaxial layer on the blue photodiode. 제6항에 있어서, 상기 STI는,The method of claim 6, wherein the STI, 상기 제2 홈의 깊이와 같거나 상기 제2 홈의 깊이보다 낮게 형성되는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And the depth of the second groove is less than or equal to the depth of the second groove.
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