KR20100025873A - 혼색 방지 불순물 격리 구조를 갖는 이미지 센서 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
백사이드 일루민네이션(back side illumination) 이미지 센서 구조에서 포토다이오드에 선택광이 집광되는 효율을 높이고 혼색(crosstalk) 및 암전류 문제점이 개선된 이미지 센서를 제공 한다.
백사이드 일루민네이션(back side illumination) 이미지 센서 구조에서 집광 효율을 높이고 혼색(crosstalk)을 없애기 위하여, 반도체 기판상에 제1 도전형의 에피층을 형성하고, 포토다이오드가 형성될 영역상에 픽셀간 격리하기 위한 불순물 격리막을 형성하고, 포토다이오드 및 주변회로 CMOS 트랜지스터 형성 후, 층간 절연막 및 금속 배선층을 형성하고, 보호막 형성후 핸들링 기판을 형성 후, 상기 반도체 기판을 제거 후, 포토다이오드 영역 제 1 도전형 에피층 상에, 상기 불순물 격리막에 정렬되어 렌즈를 형성 혼색(crosstalk) 및 암전류를 감소시키는 이미지 센서 디바이스를 제공한다.
Description
본 발명은 반도체 시모스 이미지 센서 소자 및 그의 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 혼색(crosstalk)을 방지 할 수 있는 불순물 격리막을 가지며 암전류 또는 혼색이 감소된 이미지 센서 구조를 얻을 수 있는 방법 및 이를 이용하는 반도체 소자의 구조 및 제조 방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상을 전기 신호로 변환 시킨다. 최근 들어 정보 통신 산업 발달과 전자기기의 디지털 화에 따라 디지털 카메라, 캠코더, 휴대폰, PCS(personal communication system), 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서들이 사용 되고 있다.
이미지 센서의 증대된 해상도를 충족시키기 위해서 픽셀의 집적도를 증가 시킬수록 단위 픽셀 당 광전 변환 소자, 예컨대 포토다이오드의 체적이 작아져서 감도(sensitivity)가 떨어진다.
반도체 소자가 고집적화 됨에 따라 단위 셀이 차지하는 면적은 감소하고 있다.
일반적인 시모스 이미지 센서(10)는 도 1에 도시한 바와 같이 능동 픽셀 어레이 영역 (20) 및 시모스 제어 회로 (30)를 포함한다. 능동 픽셀 어레이 영역(20)은 매트리그(matrix) 형태로 배치된 복수의 단위 픽셀 (22)를 포함한다. 상기 능동 픽셀 어레이 영역(20)의 주위에 위치되어 있는 상기 CMOS 제어회로(30)는 복수의 CMOS 트랜지스터로 구성되며, 상기 능동 픽셀 어레이 영역(20)의 각 단위 픽셀(22)에 일정한 신호를 제공하거나 출력 신호를 제어한다.
도 2는 도 1의 단위 픽셀(22)의 등가 회로도이다.
도 2를 참조하면, 상기 단위 픽셀(22)은 광을 인가 받아 광 전하를 생성하는 포토다이오드(PD), 상기 포토다이오드(PD)에서 생성된 전하를 플로팅 확산영역(FD: floating diffusion region)에 운송하는 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 상기 플로팅 확산 영역(FD)에 저장되어 있는 전하를 주기적으로 리셋(reset) 시키는 리셋 트랜지스터(Rx), 소스 팔로워 버퍼 증폭시(source follower buffer amplifier) 역할을 하며 상기 플로팅 확산 영역(FD)에 충전된 전하에 따른 신호를 버퍼링(buffering)하는 드라이브 트랜지스터(DX), 그리고 상기 픽셀(22)을 선택하기 위한 스위치 역할을 하는 셀렉트 트랜지스터(Sx)를 포함한다.
일반적인 시모스 이미지 센서는 전면을 통하여 선택광을 수광하기 때문에, 두꺼운 층간 절연막을 통과하면서 많은 량의 빛이 흡수되거나 손실이 되어서 집광되는 최종량이 적고, 특히 파장이 큰 적색광에서는 소모뿐 아니라 두꺼운 층간 절연막을 통과하면서 심한 굴절을 받아서 이웃하는 픽셀에 축적되는 광학적 크로스토크가 많이 발생한다.
이러한 종래의 문제를 해결하기 위하여, 후면 수광, 백사이드 일루미네이션 (back side illumination) 구조가 있는 CMOS 이미지센서가 차세대 이미지 센서 구조로 개발 되고 있다.
도 3은 백사이드 일루민네이션(back side illumination)구조를 갖는 CMOS 이미지 센서의 단면도 이다.
핸들링 기판 (90)상에 층간 절연막(88, 80, 70) 및 금속 배선((85, 75)이 형성 되어있고, 주변회로 트랜지스터(65) 및 포토다이오드(60)가 형성 되어 있고, 포토다이오드(60) 상부에 마이크로 렌즈(98) 등으로 구성되어 있다.
상기와 같은 구성으로 만들어지는 일반적인 백사이드 일루미네이션 (back side illumination) CMOS 이미지 센서 구조 또한 렌즈를 통과한 선택 광이 인접포토다이오드 영역으로 침투하여 혼색(crosstalk) 및 암전류의 근원이 될 수 있다.
이러한 구조의 이미지 센서 셀은 미세화 되면 될 수록 이웃 픽셀 간격이 좁아져 인접 구조로 원하지 않는 빛이 침투하여 이미지 센서 동작중 혼색 및 암전류 불량을 일으킨다.
본 발명은 이러한 문제가 없는 불순물 분리막을 갖는 미세한 시모스 이미지 센서 구조 및 형성 방법에 관한 것이다.
최근 정보통신 산업 발달과 전자기기의 디지털 화에 따라 디지털 카메라, 캠코더, 휴대폰, PCS(personal communication system), 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서들이 사용 되 고 있다. 반도체 제품의 고집적화가 가속화됨에 따라 단위 셀 면적이 크게 감소하면서, 패턴의 선폭 및 패턴들의 간격이 현저하게 좁아지고 있다. 그리고 단위 셀 면적은 감소되나 디바이스에서 요구하는 전기적인 특성은 유지되어야 하고 저전력을 요구한다.
일반적인 시모스 이미지 센서는 전면을 통하여 수광하는 구조를 가지기 때문에 두꺼운 층간 절연막을 통과하면서 많은 량의 빛이 흡수되거나 손실이 되어서 포토다이오드에 집광되는 최종량이 적고 특히 파장이 큰 적색광에서는 소모뿐 아니라 두꺼운 층간 절연막을 통과하면서 심한 굴절을 받아서 이웃하는 픽셀에 축적되는 광학적 크로스토크가 많이 발생한다.
이러한 일반적인 CMOS 이미지 센서가 가지고 있는 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은, 백사이드 일루미네이션 (back side illumination) 구조에 있어서, 포토다이오드와 렌즈 아래 사이에 각 픽셀간 격리 될 수 있도록 불순물 격리막을 형성 선택된 색광이 인접 포토다이오드 영역으로 유입되는 것을 막아 혼색(crosstalk)현상, 암전류, 노이즈가 없는 시모스 이미지 센서를 제공한다.
본 발명의 목적은, 시모스 이미지 센서의 셀 백사이드 일루미네이션 (back side illumination) 구조에 있어서, 포토다이오드와 렌즈 아래에 각 픽셀간 격리 될 수 있도록 불순물 격리막을 형성 선택된 색광이 인접 포토다이오드 영역으로 유입되는 것을 막아 혼색(crosstalk)현상, 암전류, 노이즈가 없는 시모스 이미지 센 서를 제공 반도체 디바이스를 만드는데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 시모스 이미지 센서의 셀 구조에서, 반도체 기판에 제 1 도전형 에피층을 형성하고, 상기 에피층 포토다이오드가 형성될 영역에 상기 제1 도전형과 반대의 도전형 불순물층을 형성하고, 플로팅 확산 영역(FD)과 주변 트랜지스터의 소오스 드레인 형성, 층간 절연막 및 금속 배선층을 형성하고, 반도체 기판 일부를 제거하고 핸들링 기판을 형성후 상기 일부 제거된 반도체 기판위에 컬러 필터 및 렌즈를 형성 시 이미 형성된 불순물 격리막과 렌즈를 정렬하여 각 픽셀간 불순물 격리 구조가 형성되어, 혼색 현상이 발생하지 않는 백사이드 일루민네이션(back side illumination) 이미지 센서 구조를 갖는 반도체 디바이스를 만드는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 상기 언급한 셀 구조를 갖는 디바이스를 활용하여 시스템을 만드는 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 시모스 이미지 센서 셀 제조 방법은, 반도체 제 1 도전형 기판상에 제2 도전형 에피층을 형성하고, 상기 제 2 도전형 에피층에 포토다이오드가 형성될 영역에 제 1 도전형 불순물을 주입 불순물 격리층을 형성하고, 상기 제 2 도전형 에피층에 서로 다른 도전형 웰층을 형성하고, 포토다이오드를 형성하고, 트랜스퍼 트랜지스터 및 주변회로 영역 트랜지스터 게이트 전극 형성 후 저농도 소오스 드레인 불순물층을 형성하고, 상기 게이트 전극 스페이서를 형성하고, 상기 형성된 스페이서 마스크로 일반 회로 영역 트랜지스터가 형성된 기판에 고농도 소오스 드레인 불순물을 형성하고, 추후 일반적인 시모스 이미지 센서 공정을 진행하여 보호막을 형성 후, 핸들링 기판을 부착하고, 상기 반도체 기판을 재거 컬러 필터층 및 렌즈를 형성 시, 이미 형성된 불순물 격리막과 렌즈를 일치시켜 각 픽셀간 불순물 격리막 구조가 있는 백사이드 일루미네이션 (back side illumination) 구조를 갖는 시모스 이미지 센서를 형성한다.
본 발명의 실시예에서 만들어진 시모스 이미지 센서 셀 백사이드 일루미네이션 (back side illumination) 구조는, 포토다이오드 영역상에 불순물 소자 격리막이 형성되어, 렌즈를 통해 들어온 선택된 빛이 인접 포토다이오드 영역으로 유입 될 수 없어서 혼색(crosstalk) 및 노이즈가 없는 미세한 셀 구조를 매우 간단한 방법으로 형성하는 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 시모스 이미지 센서 장치 및 그 제조 방법에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하지만, 본 발명이 하기의 실시예들에 제한되는 것은 아니며, 해당분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않은 범위 내에서 본 발명을 다양한 형태로 구현 할 수 있을 것이다.
상술한 것과 같이 본 발명에 의하면, 시모스 이미지 센서 백사이드 일루미네이션 (back side illumination) 구조는, 포토다이오드 상에 형성된 불순물 격리막에 따라 픽셀간 격리도가 향상되어 렌즈를 통해 들어온 선택된 빛이 인접 포토다이오드로 굴절되거나 다른 영역으로 유입 될 수 없어서 혼색(crosstalk) 및 노이즈 가 없는 미세한 셀 구조를 매우 간단한 방법으로 형성 할 수 있다.
이러한 혼색(crosstalk) 현상을 예방 할 수 있는 미세한 이미지 센서 셀 구조를 에피층 형성 시, 또는 이온주입공정을 통한 불순물 형성 이라는 단순한 공정을 통하여 형성 할 수 있어, 대용량 이미지 센서를 손쉽게 만들 수 있다.
또한 이온 주입 시 이온 주입 깊이가 길어지면 질수록 종횡으로 퍼지는 범위가 넓어지나, 서로 다른 도전형 불순물에 의해서 종횡으로 퍼지는 성질이 상쇄되어 인접 공간에 영향을 적게 줌으로 소자 크기를 줄여서 반도체 기판의 단면적에 비하여 훨씬 많은 셀을 구현 고집적 이미지 센서 디바이스를 얻을 수 있고, 이러한 디바이스를 여러 디지털 시스템을 만들 때 응용함으로써 고해상도 구현이 가능한 디지털 제품을 만들 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하고자 한다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
혼색 방지용 불순물 격리막이 있는 CMOS 이미지 센서 셀 형성하는 방법 실시예 1
도 4를 참조하면, 반도체 기판 (100)은 APS 어레이 및 공유소자 그리고 주변 회로가 형성될 영역으로 구분 된다.
본 발명의 모든 실시예는 N 형 또는 P형 반도체 기판을 사용한다.
반도체 기판 (100)상에 제 1 도전형 고농도 에피층(105)을 형성한다. 상기 제 1 도전형 고농도 에피층(105)은 불순물 격리막이 형성될 공간이 됨으로 약 5um 두께로 형성하고 불순물 농도는 불순물 격리막이 P-N 다이오드 형태가 되면서 횡으로 퍼지는 이온을 서로 상쇄시키기 위해서 고농도를 갖도록 성장 한다.
본 발명의 특성은 서로 다른 도전형 불순물로 P-N 다이오드 형태의 불순물 격리막을 형성하는 것임으로 앞서 설명한 고농도 에피층을 성장하여 격리막 구조를 형성 할 수 도 있고, 반도체 기판(100)에 P형 이온인 B, Ga, In 주입 후, N형 이온인 Ph, As 등을 주입하는 형태로 공정을 진행 할 수 있다.
상기 반도체 기판(100)상에 형성된 제 1 도전형 고농도 에피층(105)상에 제 1 도전형 저농도 에피층(110)을 형성 한다. 상기 제 1 도전형 저농도 에피층(110)은 웰 및 포토다이오드 소자분리막 등 반도체 소자가 형성될 공간으로 약 10um 정도 두께로 제 1 도전형 고농도 에피층(105) 보다 불순물 농도가 낮은 저농도층으로 형성 한다.
도 5를 참조하면, 상기 형성된 제 1 도전형 고농도 에피층(105)에 제 2 도전형 불순물층(115)을 형성 한다. 상기 제 1 도전형 고농도 에피층(105)불순물은 B, Ga, In 등을 에피층 형성시 챔버에서 동시에 형성하거나 또는 전면 이온 주입 공정으로 형성 할 수 있다.
그러나 상기 제 2 도전형 불순물층(115)은 Ph, As 등은 사진 공정을 통하여 감광액 마스크를 사용하여 형성 한다. 제 2 도전형 불순물층(115)은 포토다이오드 쪽으로 선택된 빛이 통과할 길이 되고, 제 2 도전형 불순물층(115)을 감싸고 있는 제 1 도전형 고농도 불순물 에피층(105)은 픽셀간 격리막(isolation) 역할을 한다.
그리고 제 1 도전형 고농도 불순물 에피층(105)에 제 2 도전형 불순물(115)이 이온주입 형태로 형성 되어도 횡으로 퍼지는 이온은 서로 상쇄되어 P-N 영역이 확연히 분리되어 다이오드 구조를 이루고 있어 혼색(crosstalk)을 방지 할 수 있다.
이러한 격리 구조가 깊고 두껍게 형성되면 픽셀간 격리가 잘되기 때문에 적절한 열처리(800℃-1200℃)하면 두꺼운 에피층에 픽셀간 격리도가 향상된 포토다이오드를 형성 할 수 있다.
이러한 불순물 구조의 격리막을 후속 공정에서 실시할 수 없는 이유는 상기의 열공정을 통한 두꺼운 픽셀간 격리도가 높은 포토다이오드를 형성 할 수 없기 때문이다.
백사이드 일루미네이션 (back side illumination) 구조상 픽셀간 격리막을 불순물로 형성할 수 있는 경우는 핸들링 기판을 형성후 반도체 기판(100)을 제거후 에피 성장층이 노출되었을 때 형성 할 수 있지만, 이때 고온인 800℃-1200℃ 열처리를 모든 반도체 소자 형성 후 후반 공정에서 실시할 경우 앞에서 형성된 모든 불순물 정션이나 기타 공정에서 얻은 특성들이 흔들려 후반부 공정에서 고온 열처리를 진행 할 수 없다.
그러므로 본 발명에서처럼 전반부에서 진행해야 하는데 단순히 불순물 이온 주입 공정으로만 진행하는 경우 이온주입의 깊이가 깊어짐에 따라 종횡으로 퍼지는 문제 때문에 각 픽셀간의 간격을 맞추어 불순물 격리막을 형성 할 수 없지만, 본 발명처럼 제 1 도전형 불순물층을 먼저 형성된 상태에서 제 2 도전형 불순물을 주입하는 경우 종횡의 퍼짐을 방지 할 수 있어 각 픽셀간 격리막을 분순물 막으로 쉽게 형성 할 수 있다.
제 1 도전형 저농도 에피층(110)에 서로 다른 도전형 웰(120, 130)을 형성하고, 웰 및 포토다이오드가 형성될 공간에 서로의 소자들이 격리 될 수 있도록 소자 분리막층 (135)을 형성 한다. 소자 분리막층(135)은 포토다이오드 사이에 형성될 소자 분리막과 일반적인 소자를 격리시키는 소자분리막의 깊이를 서로 다르게 형성 할 수 도 있다.
일반적인 소자는 2um이내에서 모든 소자가 작동되고 격리 될 수 있으나 포토다이오드는 2um이내의 소자 분리막 깊이를 갖는다면 이웃하는 픽셀간 크로스토크를 충분히 잡을 수 없다. 그러므로 소자분리막을 모두 2um보다 깊게 형성하면 좋겠지만 깊게 할수록 옆으로의 공간도 넓어져야 함으로 일반회로 공간도 깊게 형성할 경 우 디바이스 집적도를 올릴 수 없다. 그러므로 포토다이오드간만 깊게 형성 할 수 있다.
도 6을 참조하면, 포토다이오드가 형성될 영역에 포토다이오드 (140)를 형성 한다. 포토다이오드(140)를 형성하는 공정은 제 1 도전형 에피층에 포토다이오드를 형성하기 때문에 수직형 다이오드를 형성하기 위해서는 아래층에 제 2 도전형 불순물층을 형성하고, 상부층에 제 1 도전형 불순물층을 형성하는 순서로 형성하여야만 포토다이오드 (140)와 제 1 도전형 저농도 에피층 (110)이 접하는 부분이 공핍영역이 형성되어 디바이스가 작동 될 수 있다.
그리고 포토다이오드의 깊이는 적색광의 최대 파장보다 깊을 때 모든 적색광을 캡쳐하여 감도를 높일 수 있음으로, 제 2 도전형 불순물층이 5um 깊이까지 형성 될 수 있도록 에너지를 조절하여 형성한다.
도 7을 참조하면, APS 어레이 영역 및 주변회로 영역 상에 게이트 절연막 (145)을 형성하고 게이트 전극 (150)을 형성한다. 포토다이오드 영역에 감광액 마스크(153)를 덮고 상기 게이트 전극 측면 아래 제 1 도전형 저농도 에피층에 제 2 도전형 저농도 소오스 드레인 불순물층(155), 제 1 도전형 저농도 소오스 드레인 불순물층(158)을 형성 한다.
도면에는 트랜스퍼 트랜지스터의가 도시 되지 않았지만 제 1 채널 및 제 2 채널을 갖는 트랜스터 트랜지스터가 포토다이오드(140) 측면에 형성 된다.
도 8을 참조하면, 기판 전면에 질화막(158)을 약 500Å 정도 형성하고 포토다이오드 영역은 감광액 마스크로 커버하고 주변회로 영역 트랜지스터 게이트 전극 측벽에 이방성 식각을 통하여 스페이서(160)을 형성 한다.스페이서 형성 후 제 2 도전형 고농도 소오스 드레인 불순물층(165) 및 제 1 도전형 고농도 소오스 드레인 불순물(168)를 형성 한다.
도 9 및 10을 참조하면, 제 1 도전형 저농도 에피층(110) 및 게이트 전극(150)상에 제1 층간 절연막 (170)를 형성한다. 제1 층간 절연막(170)은 HDP, CVD 등으로 형성하며 평탄화후 식각 방지막(175)를 형성하고 콘텍홀을 형성 금속 플러그(180)를 형성 한다.
식각 방지막(175)상에 제 2 층간 절연막 (185)을 형성한다. 제 2 층간 절연막(185) 또한 제 1 층간 절연막(170)과 같이 PVD, CVD 등으로 형성하고 평탄화 후식각 방지막(190)을 형성하고 콘텍 홀을 형성후 최종 금속 배선층(195)을 형성하고 보호막 (200)을 형성한다.
도 11을 참조하면, 상기 보호막(200)상에 핸들링 웨이퍼(205)를 붙인다. 핸들링 웨이퍼(205) 부착 후 반도체 기판 전체를 상하로 뒤집어 핸들링 웨이퍼(205)가 하부가 되도록 하고, 그동안 하부로 있던 반도체 기판 (100)을 디닝(thinning) 공정을 통하여 제거하여 제 1 도전형 고농도 에피층(105)이 노출되도록 한다.
노출된 제 1 도전형 고농도 에피층(105)상에 차광막층(210)을 형성하고, 포토다이오드 영역 부분만 차광막층(210)을 제거하여 마이크로 렌즈가 형성될 홀을 형성 홀안에 마이크로 렌즈(220)를 형성 한다. 도면은 간략하게 마이크로 렌즈 하나만 도시하였으나 컬러 필터층(도시되지 않음)을 비롯하여 시모스 컬러 이미지 센서의 구성 요소들을 형성 한다.
그러면 백사이드 일루민네이션(back side illumination)이 가능한 구조의 시모스 이미지 센서를 얻을 수 있으며, 불순물로 형성된 격리막(105)에 의하여 선택된 빛이 주변 포토다이오드에 유입되지 않아서 혼색(crosstalk)이 일어나지 않는다.
본 발명은 CMOS 이미지 센서는 뛰어난 디지털 화면 데이터를 저장 할 수 있는 메모리 카드에 저장하여 언제든지 재상 가능하고 편집 가능한 디지털 기기를 실현 할 수 있도록 한다.
상기 설명한 것과 같이, 혼색(crosstalk)을 막을 수 있는 불순물 격리막을 갖는 CMOS 이미지 센서는, 혼색(crosstalk)이 발생하지 않아서, 선명하고 고집적 이미지 시스템을 용이하게 만들 수 있다.
그리고 이러한 CMOS 이미지 센서를 장착한 시스템은 NAND 또는 NOR 플래시를 이용한 메모리 카드와 연결되어 고화질 화면을 저장하여 간단하게 재생하거나 편집할 수 있는 기능을 제공 할 수 있다.
또한 각종 이미지 센서가 필요한 디지털 기기에 장착되어 선명한 컬러 화면을 얻을 수 있어, 실시간 현장감 있는 이미지를 얻어서 응용 적용 할 수 있고, 화상 전송 시스템과 연결시 언제 어디서나 동시에 실감나는 화상 정보를 얻어서, 오락, 경비 시스템, 원격 진료 등을 실현 할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명했지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역 으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 CMOS 이미지 센서를 나타내는 레이아웃 이다.
도 2는 일반적인 CMOS 이미지 센서를 나타내는 회로도이다.
도 3은 일반적인 CMOS 이미지 센서 구조의 단면도이다.
도 4 및 도 11는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 소자의 제조 방법을 설명하기 위한 단면도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 반도체 기판 05: 제 1 도전형 고농도 불순물층
110: 제 1 도전형 저농도 불순물 에피층
120, 130: N 웰, P 웰
135: 소자 분리막 40: 포토다이오드
145: 게이트 유전막 50: 게이트 전극
160: 게이트 측벽 스페이서
170: 제 1 층간 절연막 185: 제 2 층간 절연막
180,195: 금속 배선
200: 보호막 210: 차광막
220: 렌즈
Claims (9)
- 포토다이오드 영역과 APS 어레이 회로 영역과 주변 회로 영역으로 구분된 핸들링 반도체 기판;상기 핸들링 반도체 기판상에 형성된 다수의 층간 절연막 및 금속 배선층;상기 APS 어레이 회로 영역과 주변 회로 영역에 형성된 다수의 CMOS 트랜지스터;상기 에피층 포토다이오드 영역에 형성된 다수의 불순물 포토다이오드;상기 다수의 불순물 포토다이오드 상에 정렬되어 혼색을 방지 할 수 있는 다수의 불순물 격리막: 및상기 다수의 불순물 격리막 사이 선택광이 통과 될 수 있는 불순물층상에 렌즈가 형성된 것이 특징인 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 불순물 격리막은 제1 도전형 고농도 불순물층인 것이 특징인 반도체 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 선택광이 통과되는 불순물층은 불순물 격리막과 반대인 도전형 불순물인 것이 특징인 반도체 장치.
- 제3항에 있어서, 선택광이 통과되는 불순물층은 Ph,또는 As 이온으로 도핑된 불순물층인 것이 특징인 반도체 장치.
- 반도체 기판에 제 1 도전형 고농도 불순물층을 형성하는 단계;상기 제 1 도전형 고농도 불순물층상에 제 1 도전형 저농도 불순물층을 형성하는 단계;상기 제 1 도전형 고농도 불순물층에 제 2 도전형 불순물층을 형성 P-N 형 다이오드 형태의 불순물 격리막을 형성하는 단계;상기 제 1 도전형 저농도 불순물층에 다수의 포토다이오드를 형성하는 단계;상기 제 1 도전형 저농도 불순물층상에 다수의 CMOS 트랜지스터를 형성하는 단계;상기 CMOS 트랜지스터 상에 다수의 층간 절연막 및 금속 배선층을 형성하고 보호막을 형성하는 단계;상기 보호막상에 핸들링 반도체 기판을 형성하는 단계;상기 반도체 기판을 디닝(thinning)하여 제 1 도전층 고농도 불순물층을 도출하는 단계; 및상기 도출된 제 1 도전층 고농도 불순물층 상에 마이크로 렌즈를 형성하는 것이 특징인 반도체 형성 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 1 도전형 고농도 불순물층 형성은 불순물을 첨가한 에피텍시얼 성장 공정인 것이 특징인 반도체 형성 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 2 도전형 불순물 형성 공정은 이온 주입 공정인 것이 특징인 반도체 형성 방법.
- 제 5항에 있어서, 상기 제 2 도전형 불순물층 형성후 고온 열처리 공정을 추가하는 것이 특징인 반도체 제조 방법.
- 제 8항에 있어서, 상기 고온 열처리 공정은 600℃에서 1200℃ 사이의 온도에서 진행하는 것이 특징인 반도체 형성 방법.
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| KR1020080084609A KR20100025873A (ko) | 2008-08-28 | 2008-08-28 | 혼색 방지 불순물 격리 구조를 갖는 이미지 센서 및 그 제조 방법 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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2008
- 2008-08-28 KR KR1020080084609A patent/KR20100025873A/ko not_active Application Discontinuation
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| US8946783B2 (en) | 2012-06-18 | 2015-02-03 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Image sensors having reduced dark level differences |
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