KR20110065175A - 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

실시예에 따른 이미지 센서는 광전변환 기능을 수행하는 포토 다이오드; 상기 포토 다이오드의 전기신호를 축적하는 부유확산영역; 상기 포토 다이오드를 상기 부유확산영역(FD)과 선택적으로 연결시키는 트랜스퍼 트랜지스터; 상기 부유확산영역을 통하여 전달된 상기 포토 다이오드의 전기신호를 증폭하고, MESFET(Metal-Semiconductor Field-Effect-Transistor) 구조로 형성된 디텍션 트랜지스터; 전압단으로부터 전압을 인가받아 상기 부유확산영역을 통하여 상기 포토 다이오드에 전달함으로써 초기화시키는 리셋 트랜지스터; 및 상기 디텍션 트랜지스터에서 증폭된 신호를 선택적으로 출력단에 전달하는 셀렉트 트랜지스터를 포함한다.
실시예에 의하면, 소스-팔로워 구조의 디텍션 트랜지스터를 MESFET로 형성함으로써 이미지 센서의 픽셀 노이즈를 크게 개선할 수 있다.
4T 이미지 센서, 소스-팔로워, 오믹 컨택, 순간 노이즈

Description

이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법{Image sensor and manufacturing method of image sensor}
실시예는 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법에 관한 것이다.
도 1은 4T(Transistor) 이미지 센서의 단위 픽셀의 등가회로도이다.
도 1에서와 같이, 4T 이미지 센서의 단위 픽셀은 4개의 트랜지스터(TX, RX, DX, SX)와 1개의 포토다이오드(PD)를 포함한다.
포토다이오드(PD)는 광전변환 기능을 수행하고, 부유확산영역(FD; Floating Diffusion)은 포토다이오드(FD)의 전기신호를 축적하는 기능을 수행하며, 트랜스퍼(transfer) 트랜지스터(TX)는 부유확산영역(FD)의 전압을 전달하여 포토다이오드(PD)를 리셋하거나 포토다이오드(PD)의 전기신호를 부유확산영역(FD)으로 전달하는 스위칭 기능을 한다.
소스-팔로워(soruce-follower) 구조의 디텍션(detcetion) 트랜지스터(DX)는 부유확산영역(FD)의 전기신호를 증폭하며, 셀렉트(select) 트랜지스터(SX)는 증폭된 신호를 선택적으로 출력단(Vout)에 전달한다. 리셋(reset) 트랜지스터(RX)는 전압단(PVDD)으로부터 전압을 인가받아 부유확산영역(FD)를 통하여 포토다이오드(PD) 에 전달하고 포토다이오드(PD)를 초기화한다.
도 2는 4T 이미지 센서의 단위 픽셀의 액티브 영역 상의 측단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판(10)에 소자분리막(11)이 형성되고, 소자분리막(11) 일측에 포토다이오드(PD)가 형성된다. 포토다이오드(PD) 옆에 게이트 절연막(18, 12, 13, 14)을 각각 형성하고, 게이트 절연막(18, 12, 13, 14) 위에 각각 게이트(19, 15, 16, 17)를 형성하여 트랜스퍼 트랜지스터(TX), 리셋 트랜지스터(RX), 디텍션 트랜지스터(DX), 셀렉트 트랜지스터(SX)를 순서대로 형성한다.
트랜스퍼 트랜지스터(TX)와 리셋 트랜지스터(RX) 사이에는 부유확산영역(FD)이 형성되고, 포토다이오드(PD) 상부에는 신호잡음을 완화하는 피닝(pinning)전도층(21)이 형성된다.
또한, 게이트(19, 15, 16, 17)와 포토다이오드(PD)를 포함한 기판(10) 위에 제1절연층(20)이 형성되고, 게이트(19, 15, 16, 17) 및 게이트(19, 15, 16, 17) 사이의 액티브 영역과 연결되는 다수의 컨택플러그(22)가 제1절연층(20) 상에 형성된다. 제1절연층(20) 위에 컨택플러그(22)와 연결되는 메탈층(32)을 형성하고, 그 위에 제2절연층(30)을 형성한다.
이와 같은 4T 이미지 센서의 디텍션 트랜지스터(DX)는 일반적인 구조 또는 매립 채널형(buried channel type) 구조의 MOSFET((Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)를 사용하는 것이 일반적이다.
이미지 센서의 핵심 요소(factor) 중의 하나인 순간 노이즈(temporal noise) 의 대부분은 디텍션 트랜지스터(DX)가 가지고 있는 1/f 노이즈 또는 RTS(Random Temporal Signal) 노이즈로 이루어지는데, 이러한 노이즈를 개선하기 위해서는 디텍션 트랜지스터(DX)의 게이트(16) 사이즈를 크게 하는 등의 방법이 요구된다.
현재, 이미지 센서의 단위 픽셀은 고해상도를 위하여 최소화 및 고집적화되는 추세이며, 이에 따라 단위 픽셀 당 트랜지스터의 크기를 감소시켜 픽셀 영역의 이용효율을 높여야 하므로, 디텍션 트랜지스터(DX)의 게이트(16) 사이즈를 크게 하는데 한계가 있다.
한편, 상기 컨택플러그(22)는 오믹 컨택(ohmic contact)을 위하여 트렌치 내부면에 Ti/TiN 등과 같은 금속층이 형성되고, 나머지 트렌치 공간이 텅스텐(W)과 같은 금속물질로 갭필되는 형태를 가지는데, 이와 같은 구조는 숏키 접합(schottky junction)에 적합하지 않은 구조이다.
실시예는 순간 노이즈를 최소화할 수 있는 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법을 제공한다.
실시예에 따른 이미지 센서는 광전변환 기능을 수행하는 포토 다이오드; 상기 포토 다이오드의 전기신호를 축적하는 부유확산영역; 상기 포토 다이오드를 상기 부유확산영역(FD)과 선택적으로 연결시키는 트랜스퍼 트랜지스터; 상기 부유확산영역을 통하여 전달된 상기 포토 다이오드의 전기신호를 증폭하고, MESFET(Metal-Semiconductor Field-Effect-Transistor) 구조로 형성된 디텍션 트랜지스터; 전압단으로부터 전압을 인가받아 상기 부유확산영역을 통하여 상기 포토 다이오드에 전달함으로써 초기화시키는 리셋 트랜지스터; 및 상기 디텍션 트랜지스터에서 증폭된 신호를 선택적으로 출력단에 전달하는 셀렉트 트랜지스터를 포함한다.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조 방법은 이미지 센서의 디텍션 트랜지스터 제조 방법에 관한 것으로서, 반도체 기판의 상부에 에피층을 형성하고, 상기 에피층 상부에 제1 소자분리막 및 제2 소자분리막을 형성하는 단계; 상기 제1 소자분리막과 상기 제2 소자분리막 사이의 상기 에피층에 웰영역을 형성하는 단계; 상기 웰영역의 상측 중간 부분에 상기 채널 영역을 형성하는 단계; 상기 채널 영역과 상기 제2 소자분리막 사이에 소스 영역을 형성하고, 상기 채널 영역과 상기 제3 소자분 리막 사이에 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함한다.
실시예에 의하면, 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 소스-팔로워 구조의 디텍션 트랜지스터를 MESFET로 형성함으로써 이미지 센서의 픽셀 노이즈를 크게 개선할 수 있다.
둘째, 디텍션 트랜지스터의 컨택플러그를 숏키 접합 구조로 형성함으로써 노이즈 특성을 향상시킬 수 있고, 종래 컨택플러그 내부면의 오믹컨택용 금속층이 필요로 되지 않으므로 공정을 단순화할 수 있다.
셋째, 디텍션 트랜지스터의 게이트를 폴리실리콘보다 광차단률이 높은 메탈 게이트로 형성함으로써 광간섭(X-talk) 현상을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
첨부된 도면을 참조하여, 실시예에 따른 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.
이하, 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되므로 본 발명의 기술적 사상과 직접적인 관련이 있는 핵심적인 구성부만을 언급하기로 한다.
본 발명에 따른 실시 예의 설명에 있어서, 각 층(막), 영역, 패턴 또는 구조물들이 기판, 각 층(막), 영역, 패드 또는 패턴들의 "상/위(on)"에 또는 "아래(under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, "상/위(on)"와 "아래(under)"는 "직접(directly)" 또는 "다른 층을 개재하여 (indirectly)" 형성되 는 것을 모두 포함한다. 또한 각 층의 상/위 또는 아래에 대한 기준은 도면을 기준으로 설명한다.
도 3은 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀의 등가회로도이다.
실시예에 따른 이미지 센서는 4T(Transistor) 이미지 센서로서, 4개의 트랜지스터(TX, RX, DX, SX), 1개의 포토 다이오드(PD) 및 부유확산영역(FD)을 포함한다.
상기 포토 다이오드(PD)는 외부로부터 입사된 광을 전기신호로 변환하는 광전변환 기능을 수행하고, 상기 트랜스퍼(transfer) 트랜지스터(TX)는 상기 포토 다이오드(PD)를 스위칭시켜 상기 부유확산영역(FD)과 선택적으로 연결시킨다.
상기 부유확산영역(FD)은 상기 포토 다이오드(PD)의 전기신호를 축적하며, 상기 리셋 트랜지스터(RX) 및 상기 디텍션(detection) 트랜지스터(DX)와 연결된다.
소스-팔로워(source- follower) 구조의 상기 디텍션 트랜지스터(DX)는 상기 부유확산영역(FD)을 통하여 전달된 상기 포토 다이오드(PD)의 전기신호를 증폭한다.
셀렉트(select) 트랜지스터(SX)는 상기 디텍션 트랜지스터(DX)에서 증폭된 신호를 선택적으로 출력단(Vout)에 전달한다.
상기 리셋(reset) 트랜지스터(RX)는 전압단(PVDD)으로부터 전압을 인가받아 상기 부유확산영역(FD)을 통하여 상기 포토 다이오드(PD)에 전달함으로써 상기 포토 다이오드(PD)가 초기화되도록 한다.
이때, 상기 리셋 트랜지스터(RX), 상기 트랜스퍼 트랜지스터(TX)의 게이트에 전압이 동시에 인가되어 상기 포토 다이오드(PD)가 초기화되고, 이후 상기 리셋 트랜지스터(RX), 상기 트랜스퍼 트랜지스터(TX)의 게이트의 전압이 차단된다.
상기 포토 다이오드(PD)의 전기신호를 읽는 경우, 첫째, 상기 리셋 트랜지스터(RX)의 게이트에 전압을 차단하고 상기 트랜스퍼 트랜지스터(TX)의 게이트에 전압을 인가하여 상기 포토 다이오드(PD)의 전기신호가 상기 디텍션 트랜지스터(DX)로 전달되도록 한다.
둘째, 상기 리셋 트랜지스터(RX)의 게이트에 전압을 인가하여 상기 부유확산영역(FD)과 상기 포토 다이오드(PD)를 초기화한 후 상기 리셋 트랜지스터(RX)의 게이트의 전압을 다시 차단한다.
이와 같은 구조의 실시예에 따른 이미지 센서는 상기 디텍션 트랜지스터(DX)의 게이트가 메탈 게이트로 형성되며, 상기 디텍션 트랜지스터(DX)가 금속 반도체 전계 효과 트랜지스터(Metal-Semiconductor Field-Effect-Transistor: MESFET)로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 MESFET는 p-n 접합을 사용하는 JFET, 금속 산화막 반도체 레이어를 사용하는 MOSFET과 달리 금속 반도체 접합(숏키 접합)을 사용하여 전도 채널을 생성한다.
즉, 상기 MESFET는 정션(Junction) FET 특성을 가지고 있으며 따라서 상기 디텍션 트랜지스터(DX)의 채널이 숏키 접합(Schottky junction)을 형성하는 메탈 게이트의 공핍 영역(depletion region)에 의해 조절되므로, 노이즈 특성이 일반 MOSFET에 비해 현저히 향상될 수 있다.
상기 MESFET의 경우 채널이 기판의 표면을 따라 형성되지 않고, 기판의 벌크(bulk) 영역에 형성되므로 노이즈 특성이 좋아진다.
도 4는 실시예에 따른 이미지 센서의 포토 다이오드(110)로부터 디텍션 트랜지스터(140)까지의 구조를 개략적으로 도시한 측단면도이다.
도 4를 참조하면, 반도체 기판(100), 가령 P형 반도체 기판의 상부에 에피층(105)이 형성되고, 상기 에피층(105)의 상측 일부에 액티브 영역을 정의하는 제1 소자분리막(115a) 내지 제3 소자분리막(115c)이 우측으로부터 형성된다.
상기 제3 소자분리막(115c)의 일측에 포토 다이오드(110)가 형성되고, 상기 포토 다이오드(110)의 상부에 신호잡음을 완화하는 피닝(pinning)전도층(112)이 형성된다.
상기 포토 다이오드(110) 옆의 상기 반도체 기판(100) 위에 게이트 절연막(122), 게이트(121)가 형성되어 상기 트랜스퍼 트랜지스터(TX)(120)를 이루고, 상기 트랜스퍼 트랜지스터(TX)(120)의 게이트(121)와 상기 제2 소자분리막(115b) 사이의 상기 에피층(105) 상부에 상기 부유확산영역(FD)(123)이 형성된다.
상기 제2 소자분리막(115b)과 상기 제3 소자분리막(115a) 사이의 영역은 상기 디텍션 트랜지스터(DX)(140)가 형성되는 영역이다.
상기 디텍션 트랜지스터(DX)(140)는 웰영역(141), 소스 영역(142), 드레인 영역(143), 채널 영역(144)을 포함하여 이루어진다.
상기 트랜스퍼 트랜지스터(TX)(120)와 상기 채널 영역(144)을 포함하여 상기 반도체 기판(100) 위에 절연층(150)이 형성되고, 상기 절연층(150)에는 상기 트랜스퍼 트랜지스터(TX)(120)의 게이트(121), 상기 부유확산영역(FD)(123), 상기 소스 영역(142), 상기 채널 영역(144), 상기 드레인 영역(143)과 접속되는 다수의 컨택 플러그(151, 152)가 형성된다.
상기 절연층(150) 위에는 상기 컨택 플러그(151, 152)와 연결되는 금속배선(160)이 형성되며, 그 위로 다수 적층 구조의 절연층이 더 형성될 수 있다.
도 4에 도시된 것처럼, 상기 채널 영역(144)과 연결되는 컨택 플러그(152)는 숏키 접합을 이루기 위하여 트렌치 내부에 오믹 컨택용 금속층이 형성되지 않으며, 트렌치 내부가 텅스텐(W), 또는 PtSi 등의 금속 물질이 단독으로 매립되어 형성된다.
반면, 나머지 컨택 플러그(151)는 트렌치 내부면에 오믹 컨택용 금속층(151a)이 형성되고, 트렌치의 나머지 공간에 텅스텐(W)과 같은 금속 물질이 매립된 2중 구조를 갖는다.
예를 들면, 상기 에피층(105), 상기 웰영역(141)은 제1 도전형 이온이 주입되어 형성될 수 있고, 상기 부유확산영역(123), 상기 소스 영역(142), 상기 드레인 영역(143), 상기 채널 영역(144)은 제2 도전형 이온이 주입되어 형성될 수 있다.
또한, 상기 채널 영역(144)은 상기 소스 영역(142) 및 상기 드레인 영역(143) 보다 낮은 농도의 이온이 주입되어 형성될 수 있다.
이하, 실시예에 따른 이미지 센서의 디텍션 트랜지스터의 제조 방법에 대하 여 설명한다.
도 5a 내지 도 5f는 실시예에 따른 이미지 센서의 디텍션 트랜지스터의 제조 과정을 개략적으로 도시한 공정 단면도이다.
도 5a를 참조하면, 상기 에피층(105) 상부에 상기 제1 소자분리막(115a)과 상기 제2 소자분리막(115b)을 형성하고, 상기 제1 소자분리막(115a)과 상기 제2 소자분리막(115b) 사이의 상기 에피층(105)에 이온주입공정을 통하여 웰영역(141)을 형성한다.
도 5b를 참조하면, 상기 웰영역(141)의 중간 일부를 노출시키는 포토레지스트 패턴(미도시)을 상기 반도체 기판(100) 위에 형성하고, 이온주입공정을 통하여 상기 웰영역(141)의 상측 중간 부분에 상기 채널 영역(144)을 형성한다.
이후, 상기 포토레지스트 패턴은 제거된다.
도 5c를 참조하면, 상기 채널 영역(144)의 중간 일부 및 상기 제1 소자분리막(115a), 상기 제2 소자분리막(115b) 위에 포토레지스트 패턴(PR)을 형성하고, 이온주입공정을 통하여 상기 소스 영역(142) 및 상기 드레인 영역(143)을 형성한다.
이후, 상기 포토레지스트 패턴(PR)은 제거된다.
도 5d를 참조하면, 상기 반도체 기판(100) 위에 절연층(150)을 형성하고, 상기 절연층(150) 상에 상기 소스 영역(142) 및 상기 드레인 영역(143)을 노출시키는 트렌치를 형성한다.
이어서, 상기 트렌치 내부면에 가령, Ti/TiN과 같은 물질의 오믹컨택용 금속층(151a)을 형성하고, 상기 트렌치의 나머지 공간에 가령, 텅스텐과 같은 금속 물 질을 매립하여 소스/드레인용 컨택 플러그(151)를 완성한다.
도 5e를 참조하면, 상기 절연층(150) 상에 상기 채널 영역(152)을 노출시키는 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치에 가령, 텅스텐과 같은 금속 물질을 매립하여 디텍션 트랜지스터(DX)(140)의 채널 영역용 컨택 플러그(152)를 완성한다.
실시예에서, 상기 채널 영역용 컨택 플러그(152)는 메탈 게이트로 기능된다.
참고로, 상기 소스/드레인용 컨택 플러그(151)는 상기 채널 영역용 컨택 플러그(152)가 형성된 후 형성될 수 있다.
도 5f는 상기 소스/드레인용 컨택 플러그(151)와 상기 채널 영역용 컨택 플러그(152)가 형성된 후의 상기 디텍션 트랜지스터(DX)(140) 영역을 도시한 상면도이다.
이상에서 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
도 1은 4T(Transistor) 이미지 센서의 단위 픽셀의 등가회로도.
도 2는 4T 이미지 센서의 단위 픽셀의 액티브 영역 상의 측단면도.
도 3은 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 픽셀의 등가회로도.
도 4는 실시예에 따른 이미지 센서의 포토 다이오드로부터 디텍션 트랜지스터까지의 구조를 개략적으로 도시한 측단면도.
도 5a 내지 도 5f는 실시예에 따른 이미지 센서의 디텍션 트랜지스터의 제조 과정을 개략적으로 도시한 공정 단면도.

Claims (9)

  1. 광전변환 기능을 수행하는 포토 다이오드;
    상기 포토 다이오드의 전기신호를 축적하는 부유확산영역;
    상기 포토 다이오드를 상기 부유확산영역(FD)과 선택적으로 연결시키는 트랜스퍼 트랜지스터;
    상기 부유확산영역을 통하여 전달된 상기 포토 다이오드의 전기신호를 증폭하고, MESFET(Metal-Semiconductor Field-Effect-Transistor) 구조로 형성된 디텍션 트랜지스터;
    전압단으로부터 전압을 인가받아 상기 부유확산영역을 통하여 상기 포토 다이오드에 전달함으로써 초기화시키는 리셋 트랜지스터; 및
    상기 디텍션 트랜지스터에서 증폭된 신호를 선택적으로 출력단에 전달하는 셀렉트 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서, 상기 디텍션 트랜지스터는
    소스-팔로워(source- follower) 구조인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    반도체 기판 상부에 형성된 에피층;
    상기 에피층의 상측 일부에 형성되어 액티브 영역을 정의하는 제1 소자분리 막, 제2 소자분리막, 제3 소자분리막;
    상기 제3 소자분리막 일측에 형성된 상기 포토 다이오드;
    상기 포토 다이오드 옆의 상기 반도체 기판 위에 형성된 상기 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 절연막 및 게이트;
    상기 게이트와 상기 제2 소자분리막 사이의 상기 에피층 상부에 형성된 상기 부유확산영역; 및
    상기 제2 소자분리막과 상기 제3 소자분리막 사이의 상기 에피층에 형성된 상기 디텍션 트랜지스터를 포함하는 이미지 센서.
  4. 제3항에 있어서, 상기 디텍션 트랜지스터는
    상기 제2 소자분리막과 상기 제3 소자분리막 사이의 상기 에피층에 형성된 웰영역;
    상기 웰영역의 상측 중간부분에 형성된 채널 영역;
    상기 채널 영역과 상기 제2 소자분리막 사이에 형성된 소스 영역;
    상기 채널 영역과 상기 제3 소자분리막 사이에 형성된 드레인 영역;
    상기 반도체 기판 위에 형성된 절연층; 및
    상기 절연층에 형성되고, 상기 채널 영역과 연결되며, 단일 금속물질이 트렌치에 매립되어 형성된 컨택 플러그를 포함하는 이미지 센서.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 절연층에 형성되고, 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역과 연결되며, 트렌치 내부 면에 오믹 컨택용 금속층이 형성되고, 금속 물질이 매립되어 형성된 컨택 플러그를 포함하는 이미지 센서.
  6. 이미지 센서의 디텍션 트랜지스터 제조 방법에 있어서,
    반도체 기판의 상부에 에피층을 형성하고, 상기 에피층 상부에 제1 소자분리막 및 제2 소자분리막을 형성하는 단계;
    상기 제1 소자분리막과 상기 제2 소자분리막 사이의 상기 에피층에 웰영역을 형성하는 단계;
    상기 웰영역의 상측 중간 부분에 상기 채널 영역을 형성하는 단계; 및
    상기 채널 영역과 상기 제2 소자분리막 사이에 소스 영역을 형성하고, 상기 채널 영역과 상기 제3 소자분리막 사이에 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 반도체 기판 위에 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 절연층 상에 상기 채널 영역을 노출시키는 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치에 단일 금속 물질을 매립하여 메탈 게이트로 기능되는 채널 영역용 컨택 플러그를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 반도체 기판 위에 절연층을 형성하는 단계;
    상기 절연층 상에 상기 소스 영역 및 상기 드레인 영역을 노출시키는 트렌치를 형성하는 단계;
    상기 트렌치 내부면에 오믹컨택용 금속층을 형성하는 단계; 및
    상기 금속층이 형성된 트렌치의 나머지 공간에 금속 물질을 매립하여 소스/드레인용 컨택 플러그를 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서의 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 디텍션 트랜지스터는
    소스-팔로워(source- follower) 구조의 MESFET인 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103811512A (zh) * 2014-03-17 2014-05-21 北京思比科微电子技术股份有限公司 一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法
CN103824869A (zh) * 2014-03-17 2014-05-28 北京思比科微电子技术股份有限公司 一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法
KR20150013060A (ko) * 2013-07-26 2015-02-04 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 소자 절연에 의해 분리되는 반도체 스위칭 소자
US10181492B2 (en) 2014-08-11 2019-01-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Complementary metal-oxide-semiconductor image sensors

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104347684B (zh) * 2013-07-26 2018-06-22 台湾积体电路制造股份有限公司 通过器件隔离结构隔离的半导体开关器件
US10734423B2 (en) 2013-07-26 2020-08-04 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor switching device separated by device isolation
KR20150013060A (ko) * 2013-07-26 2015-02-04 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 소자 절연에 의해 분리되는 반도체 스위칭 소자
CN104347684A (zh) * 2013-07-26 2015-02-11 台湾积体电路制造股份有限公司 通过器件隔离结构隔离的半导体开关器件
US9704910B2 (en) 2013-07-26 2017-07-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor switching device separated by device isolation
US10141358B2 (en) 2013-07-26 2018-11-27 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor switching device separated by device isolation
US10468441B2 (en) 2013-07-26 2019-11-05 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor switching device separated by device isolation
US10910420B2 (en) 2013-07-26 2021-02-02 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor switching device separate by device isolation
CN103811512B (zh) * 2014-03-17 2017-01-04 北京思比科微电子技术股份有限公司 一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法
CN103824869A (zh) * 2014-03-17 2014-05-28 北京思比科微电子技术股份有限公司 一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法
CN103811512A (zh) * 2014-03-17 2014-05-21 北京思比科微电子技术股份有限公司 一种防止图像弥散的图像传感器像素结构及其制造方法
US10181492B2 (en) 2014-08-11 2019-01-15 Samsung Electronics Co., Ltd. Complementary metal-oxide-semiconductor image sensors
US10615216B2 (en) 2014-08-11 2020-04-07 Samsung Electronics Co., Ltd. Complementary metal-oxide-semiconductor image sensors
US10950650B2 (en) 2014-08-11 2021-03-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Complementary metal-oxide-semiconductor image sensors
US11495633B2 (en) 2014-08-11 2022-11-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Complementary metal-oxide-semiconductor image sensors

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