KR20140009801A - 이미지 센서 및 이의 형성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 이미지 센서 및 이의 제조 방법을 제공한다. 이 이미지 센서는 광전 변환부를 둘러싸는 소자분리막과 접하는 고농도 웰 영역을 포함하여 암전류 특성을 개선시킬 수 있다. 또한 트랜스퍼 게이트과 중첩되는 소자분리막의 측면과 접하는 저농도 웰 영역을 포함하여 이미지 래그(image lag) 특성을 개선시킬 수 있다.
Description
본 발명은 이미지 센서 및 이의 형성 방법에 관한 것이다.
이미지 센서는 광학 영상(Optical image)을 전기신호로 변환하는 반도체 소자이다. 상기 이미지 센서는 CCD(Charge coupled device) 형 및 CMOS(Complementary metal oxide semiconductor) 형으로 분류될 수 있다. 상기 CMOS 형 이미지 센서는 CIS(CMOS image sensor)라고 약칭된다. 상기 CIS는 2차원적으로 배열된 복수개의 화소들을 구비한다. 상기 화소들의 각각은 포토 다이오드(photodiode, PD)를 포함한다. 상기 포토다이오드는 입사되는 광을 전기 신호로 변환해주는 역할을 한다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 암전류와 이미지 래그를 개선할 수 있는 고집적화된 이미지 센서 및 이의 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 센서는, 복수개의 화소 영역들을 포함하는 기판; 상기 기판에 배치되어 상기 화소 영역 내에서 활성 영역을 정의하는 소자 분리막; 상기 화소 영역들의 각각에서 상기 기판 내에 형성된 광전변환부; 상기 광전 변환부 상의 일 측에 배치되는 트랜스퍼 게이트; 상기 광전 변환부를 감싸는 소자분리막에 인접하는 고농도 웰 영역; 및 상기 트랜스퍼 게이트과 중첩되는 소자분리막의 측면에 인접하는 저농도 웰 영역을 포함한다.
상기 트랜스퍼 게이트과 중첩되는 소자분리막의 측면과 상기 고농도 웰 영역 사이의 거리는 바람직하게는 약 0.1㎛ 이상일 수 있다.
상기 기판, 상기 저농도 웰 영역 및 상기 고농도 웰 영역에 모두 같은 도전형의 불순물이 도핑될 수 있다.
바람직하게는 상기 저농도 웰 영역에 주입되는 불순물량은 상기 기판의 것보다 크고 상기 고농도 웰 영역의 것보다 작을 수 있다.
상기 이미지 센서는 상기 트랜스퍼 게이트의 일 측에 인접한 부유 확산 영역; 및 상기 부유 확산 영역에 인접하며 상기 트랜스퍼 게이트과 이격된 리셋 게이트를 더 포함하며, 상기 저농도 웰 영역은 연장되어 상기 부유 확산 영역과 상기 리셋 게이트 아래에 배치될 수 있다.
상기 리셋 게이트과 이격된 선택 게이트와 소스 팔로워 게이트를 더 포함하며, 상기 저농도 웰 영역은 연장되어 상기 선택 게이트와 상기 소스 팔로워 게이트 아래에 배치될 수 있다.
상기 고농도 웰 영역은 평면적으로 빗 모양(comb-like shape)을 가질 수 있다.
상기 고농도 웰 영역과 상기 저농도 웰 영역은 상기 소자분리막의 측면 및 하부면과 접할 수 있다.
상기 고농도 웰 영역의 하부면은 상기 광전 변환부 하부면 보다 낮을 수 있다.
상기 트랜스퍼 게이트는 상기 고농도 웰 영역과 평면적으로 이격될 수 있다.
상기 다른 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 이미지 센서의 제조 방법은, 복수개의 화소 영역들을 포함하는 기판을 준비하는 단계; 상기 화소 영역들 간의 경계에 인접하도록 저농도 웰 영역과 고농도 웰 영역을 형성하는 단계; 각각의 화소 영역에 광전변환부를 형성하는 단계; 및 상기 광전 변환부의 일 측에서 상기 저농도 웰 영역과 평면적으로 중첩되는 트랜스퍼 게이트를 형성하는 단계를 포함한다.
상기 방법은, 상기 화소 영역들을 분리하는 소자분리막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있으며, 상기 저농도 웰 영역과 상기 고농도 웰 영역은 상기 소자분리막의 측면과 하부면에 인접하도록 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 이미지 센서는 광전 변환부를 둘러싸는 소자분리막과 접하는 고농도 웰 영역을 포함하여 암전류 특성을 개선시킬 수 있다. 또한 트랜스퍼 게이트과 중첩되는 소자분리막의 측면과 접하는 저농도 웰 영역을 포함하여 이미지 래그(image lag) 특성을 개선시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 회로도이다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 레이아웃이다.
도 3a 및 3b는 각각 도 2를 A-A' 선 및 B-B' 선으로 자른 단면도들이다.
도 4는 화소 영역에서 위치에 따른 포텐셜을 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 6a는 도 3a의 단면을 가지는 이미지 센서를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 단면도들이다.
도 5b 및 6b는 도 3b의 단면을 가지는 이미지 센서를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 단면도들이다.
도 7는 도 2의 변형 예에 따른 이미지 센서의 레이아웃이다.
도 8은 도 7을 B-B' 선으로 자른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자장치를 도시한 블록도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치가 적용된 멀티미디어 장치의 예들을 보여준다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 레이아웃이다.
도 3a 및 3b는 각각 도 2를 A-A' 선 및 B-B' 선으로 자른 단면도들이다.
도 4는 화소 영역에서 위치에 따른 포텐셜을 나타내는 그래프이다.
도 5a 및 6a는 도 3a의 단면을 가지는 이미지 센서를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 단면도들이다.
도 5b 및 6b는 도 3b의 단면을 가지는 이미지 센서를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 단면도들이다.
도 7는 도 2의 변형 예에 따른 이미지 센서의 레이아웃이다.
도 8은 도 7을 B-B' 선으로 자른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자장치를 도시한 블록도이다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치가 적용된 멀티미디어 장치의 예들을 보여준다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 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.
본 명세서에서, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도면들을 참조하여, 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 회로도이다.
도 1을 참조하면, 상기 이미지 센서의 단위 화소들 각각은 광전변환 영역(PD), 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 소스 팔로워 트랜지스터(Dx), 리셋 트랜지스터(Rx), 및 선택 트랜지스터(Sx)를 포함할 수 있다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx), 소스 팔로워 트랜지스터(Dx), 리셋 트랜지스터(Rx), 및 선택 트랜지스터(Sx)는 각각 트랜스퍼 게이트(TG), 소스 팔로워 게이트(SF), 리셋 게이트(RG) 및 선택 게이트(SEL)을 포함한다. 상기 광전변환 영역(PD)에, 광전변환부가 제공된다. 상기 광전변환부는 N형 불순물 영역과 P형 불순물 영역을 포함하는 포토다이오드일 수 있다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)의 드레인은 부유확산 영역(FD)으로 이해될 수 있다. 상기 부유확산 영역(FD)은 상기 리셋 트랜지스터(Rx, reset transistor)의 소오스일 수 있다. 상기 부유확산 영역(FD)은 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Dx, source follower transistor)의 소스 팔로워 게이트(SF)와 전기적으로 연결될 수 있다. 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Dx)는 상기 선택 트랜지스터(Sx, selection transistor)에 연결된다. 상기 리셋 트랜지스터(Rx), 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Dx) 및 상기 선택 트랜지스터(Sx)는 이웃하는 화소들에 의해 서로 공유될 수 있으며, 이에 의해 집적도가 향상될 수 있다.
상기 이미지 센서의 동작을 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 먼저, 빛이 차단된 상태에서 상기 리셋 트랜지스터(Rx)의 드레인과 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Dx)의 드레인에 전원전압(VDD)을 인가하여 상기 부유확산 영역(FD)에 잔류하는 전하들을 방출시킨다. 그 후, 상기 리셋 트랜지스터(Rx)를 오프(OFF)시키고, 외부로부터의 빛을 상기 광전변환 영역(PD)에 입사시키면, 상기 광전변환 영역(PD)에서 전자-정공 쌍이 생성된다. 정공은 상기 P형 불순물 주입 영역쪽으로, 전자는 상기 N형 불순물 주입 영역으로 이동하여 축적된다. 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)를 온(ON) 시키면, 이러한 전자 및 정공과 같은 전하는 상기 부유확산 영역(FD)으로 전달되어 축적된다. 축적된 전하량에 비례하여 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Dx)의 게이트 바이어스가 변하여, 상기 소스 팔로워 트랜지스터(Dx)의 소오스 전위의 변화를 초래하게 된다. 이때 상기 선택 트랜지스터(Sx)를 온(ON) 시키면, 칼럼 라인으로 전하에 의한 신호가 읽히게 된다.
도 2는 본 발명의 일 예에 따른 이미지 센서의 레이아웃이다. 도 3a 및 3b는 각각 도 2를 A-A' 선 및 B-B' 선으로 자른 단면도들이다.
도 2, 3a 및 3b를 참조하면, 기판(1)은 복수개의 단위 화소 영역(UP)을 포함한다. 상기 기판(1)에는 소자 분리막(3)이 배치되어 활성 영역을 정의한다. 상기 활성 영역은 광전 변환부(PD)가 배치되는 제 1 활성 영역(AR1)과 트랜지스터들(Tx, Rx, Dx, Sx)의 동작을 위한 제 2 활성 영역(AR2)을 포함한다. 상기 단위 화소 영역(UP)에는 상기 제 1 활성 영역(AR1)과 제 2 활성 영역(AR2)이 배치될 수 있다. 상기 기판(1)은 실리콘 웨이퍼이거나 SOI(Silicon on insulator) 기판 또는 반도체 에피택시얼층일 수 있다. 상기 소자 분리막(3)은 상기 기판(1)과 굴절률이 다른 절연물질로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 소자 분리막(3)은 실리콘 산화물, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막을 포함하는 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 형성될 수 있다. 제 1 활성 영역(AR1)에서 상기 기판(1) 속에는 광전변환부(PD)가 배치된다. 상기 광전 변환부(PD)는 P형 불순물 영역(7)과 N형 불순물 영역(5)을 포함하는 포토다이오드일 수 있다. 상기 기판(1) 상에는 트랜스퍼 게이트(TG), 리셋 게이트(RG), 소스 팔로워 게이트(SF) 및 선택 게이트(SEL)이 서로 이격되어 배치된다. 상기 게이트들(TG, RG, SF, SEL)과 상기 기판(1) 사이에는 게이트 절연막(11)이 개재되며, 상기 게이트들(TG, RG, SF, SEL)의 상부면은 캐핑막(13)으로 덮인다. 상기 게이트들(TG, RG, SF, SEL)의 측벽은 스페이서(15)로 덮인다.
계속해서, 상기 제 1 활성 영역(AR1)은 상대적으로 넓은 면적을 차지하나 상기 제 2 활성 영역(AR2)은 상대적으로 좁은 면적을 차지한다. 상기 트랜스퍼 게이트(TG)은 상기 광전 변환부(PD)의 일측에 인접하도록 배치된다. 상기 트랜스퍼 게이트(TG)은 상기 제 1 활성 영역(AR1)과 상기 제 2 활성 영역(AR2)의 경계에 배치될 수 있다. 상기 트랜스퍼 게이트(TG) 아래에서 상기 제 2 활성 영역(AR2)의 폭은 상기 제 1 활성 영역(AR1)에 비하여 상대적으로 매우 좁아진다. 상기 트랜스퍼 게이트(TG)의 폭은 그 아래의 상기 제 2 활성 영역(AR2)의 폭보다 클 수 있다. 상기 트랜스퍼 게이트(TG)과 인접하도록 리셋 게이트(RG)이 배치된다. 상기 트랜스퍼 게이트(TG)과 상기 리셋 게이트(RG) 사이의 상기 기판(1)에는 부유 확산 영역(FD)이 배치된다. 상기 리셋 게이트(RG), 상기 소스 팔로워 게이트(SF) 및 상기 선택 게이트(SEL)에 인접한 상기 기판(1)에는 소스/드레인 영역들(9)이 배치된다. 상기 부유 확산 영역(FD)과 상기 소스/드레인 영역들(9)에는 예를 들면 N형의 불순물이 도핑될 수 있다.
계속해서, 상기 제 1 활성 영역(AR1)을 제공하는, 즉, 상기 광전변환부(PD)를 둘러싸는 상기 소자분리막(3)에 인접하도록 상기 기판(1) 내에는 고농도 웰 영역(HC)이 배치된다. 상기 고농도 웰 영역(HC)은 상기 광전 변환부(PD)를 감싸는 상기 소자분리막(3)의 측면 및 하부면과 접한다. 즉, 상기 고농도 웰 영역(HC)은 상기 광전 변환부(PD)와 상기 소자분리막(3) 사이에 개재된다. 상기 트랜스퍼 게이트(TG)과 중첩되는 상기 소자 분리막(3)에 인접하도록 상기 기판(1) 내에는 저농도 웰 영역(LC)이 배치된다. 상기 저농도 웰 영역(LC)은 상기 트랜스퍼 게이트(TG)과 중첩되는 상기 소자 분리막(3)의 측면 및 하부면과 접한다. 상기 기판(1), 상기 저농도 웰 영역(LC) 및 상기 고농도 웰 영역(HC)에 모두 같은 도전형의 불순물로, 예를 들면 P형의 불순물이 도핑될 수 있다. 바람직하게는 상기 저농도 웰 영역(LC)에 주입되는 불순물량은 상기 기판(1)의 것보다 크고 상기 고농도 웰 영역(HC)의 것보다 작을 수 있다. 상기 트랜스퍼 게이트(TG)과 중첩되는 소자분리막(3)의 측면과 상기 고농도 웰 영역(HC) 사이의 거리(W1)는 바람직하게는 약 0.1㎛ 이상일 수 있다. 상기 저농도 웰 영역(LC)은 연장되어, 상기 부유 확산 영역(FD), 상기 리셋 게이트(RG), 상기 소스 팔로워 게이트(SF), 상기 선택 게이트(SEL) 및 이에 인접한 소스/드레인 영역들(9) 아래에 배치될 수 있다. 상기 고농도 웰 영역(HC)의 하부면은 상기 광전 변환부(PD) 하부면 보다 낮을 수 있다.
상기 고농도 웰 영역(HC)과 상기 저농도 웰 영역(LC)은 화소들을 분리하는 포텐셜 베리어 역할을 할 수 있으며, 화소들 간의 크로스 토크를 방지할 수 있다. 상기 소자분리막(3)은 예를 들면 STI(Shallow Trench Isolation) 공정으로 형성될 수 있다. 이때 상기 소자분리막(3)의 표면에는 식각 손상에 의해 결정 결함을 가지기 쉽다. 이러한 결정 결함은 어닐링 공정을 진행하더라도 모두 치유되지 않아, 상기 소자분리막(3)의 표면에 댕글링 본드(Dangling Bond)가 존재할 수 있다. 이러한 댕글링 본드에 의해 전자가 생성될 수 있고, 이렇게 생성된 전자는 광전 변환부(PD)로 흘러들어가 암전류 특성을 열화시킬 수 있다. 상기 소자 분리막(3)의 측면과 하부면을 감싸는 상기 고농도 웰 영역(HC)에 도핑된 P형의 불순물 이온은 상기 소자분리막(3)의 표면에서 생성된 전자가 광전 변환부(PD)로 흘러들어가는 것을 막아 암전류 특성을 개선시킬 수 있다. 상기 고농도 웰 영역(HC)이 상대적으로 높은 P형 불순물 농도를 가지므로 암전류 특성을 개선시키는데 효과적이다.
도 4는 화소 영역에서 위치에 따른 포텐셜을 나타내는 그래프이다.
도 2, 3a, 3b 및 4를 참조하면, 상기 트랜스퍼 게이트(TG)에 전압이 인가되지 않을 때(또는 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)가 오프(OFF) 상태일 때),제 1 그래프(G1)에서처럼 광전변환부(PD)에 축적된 전하(ⓔ)는 부유 확산 영역(FD)으로 전송되지 못한다. 상기 트랜스퍼 게이트(TG)에 전압이 인가되면 때(또는 상기 트랜스퍼 트랜지스터(Tx)가 온(ON) 상태일 때), 상기 트랜스퍼 게이트(TG) 아래의 채널 영역(CR)의 전위가 높아져 제 2 그래프(G2)에서처럼 광전변환부(PD)에 축적된 전하는 부유 확산 영역(FD)으로 전송된다. 이때, 상기 트랜스퍼 게이트(TG) 아래의 채널 영역(CR) 주변에 배치되는 P형 불순물 도핑 영역의 농도가 높을 경우, 이는 전하 전송에 있어서 베리어(BR1)로써 작용할 수 있다. 이로 인해 이미지 래그(Image lag) 특성이 열화될 수 있다. 이를 방지하기 위하여 상기 트랜스퍼 게이트(TG) 아래의 채널 영역(CR) 주변에 배치되는 상기 저농도 웰 영역(LC)은 상기 고농도 웰 영역(HC)에 도핑된 불순물 농도보다 작은 농도를 가진다.
따라서, 본 발명의 이미지 센서에서는 광전변환부(PD)를 감싸는 소자분리막(3)에는 고농도 웰 영역(HC)이 인접하여 암전류 특성을 개선시킬 수 있으며, 트랜스퍼 게이트(TG)과 중첩되는 상기 소자분리막(3)에 저농도 웰 영역(LC)이 인접하여 이미지 래그 특성을 개선시킬 수 있다.
도시하지는 않았지만, 상기 게이트들(TG, RG, SF, SEL)은 층간절연막으로 덮이며, 상기 층간절연막 내에는 상기 게이트들(TG, RG, SF, SEL)을 전기적으로 연결시키는 배선이 배치될 수 있다. 상기 층간절연막 상에는 컬러필터와 마이크로 렌즈가 배치될 수 있다. 또는 상기 컬러필터와 마이크로 렌즈는 상기 기판(1)의 하부면에 배치될 수도 있다.
도 5a 및 6a는 도 3a의 단면을 가지는 이미지 센서를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 단면도들이다. 도 5b 및 6b는 도 3b의 단면을 가지는 이미지 센서를 제조하는 과정을 순차적으로 나타내는 단면도들이다.
도 2, 5a 및 5b를 참조하면, 기판(1)에 소자분리막(3)을 형성하여 제 1 활성 영역(AR1)과 제 2 활성 영역(AR2)을 정의한다. 상기 기판(1)은 P형의 불순물로 도핑될 수 있다. 상기 소자분리막(3)은 STI 공정으로 형성될 수 있다. 그리고 제 1 이온주입 공정을 진행하여 상기 소자분리막(3)의 주변에 저농도 웰 영역(LC)을 형성한다. 상기 저농도 웰 영역(LC)을 형성하는 제 1 이온주입 공정은 Rp(평균투사범위, Projected Range)를 변화시키면서 복수회 진행되어 기판(1)의 상부면으로부터 상기 소자분리막(3) 아래의 소정 깊이에 이르기까지 상기 저농도 웰 영역(LC)을 형성한다. 상기 제 1 이온주입 공정은 예를 들면 붕소를 고에너지로 경사각(tilt)을 약 0°로 주입함으로써 진행될 수 있다. 이때, 상기 저농도 웰 영역(LC)은 모든 소자분리막(3)의 측벽과 하부면에 인접하도록 그리고 상기 제 2 활성 영역(AR2)과 중첩되도록 형성될 수 있다.
도 2, 6a 및 6b를 참조하면, 제 2 이온주입 공정을 진행하여 광전변환부가 형성될 제 1 활성 영역(AR1)을 감싸는 상기 소자분리막(3)에 인접하도록 고농도 웰 영역(HC)을 형성한다. 바람직하게는 상기 고농도 웰 영역(HC)에는 상기 저농도 웰 영역(LC)보다는 높은 농도으로 P형 불순물이 도핑될 수 있다. 상기 제 2 이온주입 공정도 상기 제 1 이온주입 공정처럼, Rp를 변화시키면서 복수회 진행되어 기판(1)의 상부면으로부터 상기 소자분리막(3) 아래의 소정 깊이에 이르기까지 상기 고농도 웰 영역(HC)을 형성한다. 그리고 복수회의 이온주입 공정을 진행하여 상기 제 1 활성 영역(AR1)에 P형 불순물 영역(7)과 N형 불순물 영역(5)을 형성하여 광전 변환부(PD)를 형성한다.
다시 도 2, 3a 및 3b를 참조하여, 게이트 절연막(11), 도전막 및 캐핑막(13)을 적층하고 패터닝하여 상기 제 2 활성 영역(AR2) 상에 트랜스퍼 게이트(TG), 리셋 게이트(RG), 소스 팔로워 게이트(SF) 및 선택 게이트(SEL)을 형성한다. 그리고 상기 트랜스퍼 게이트(TG), 리셋 게이트(RG), 소스 팔로워 게이트(SF) 및 선택 게이트(SEL)의 측벽을 덮는 스페이서(15)를 형성한다. 그리고 상기 게이트들(TG, RG, SF, SEL)에 인접한 기판(1)에 부유 확산 영역(FD)와 소스/드레인 영역들(9)을 형성한다.
상기 저농도 및 고농도 웰 영역들(LC, HC)과 상기 소자분리막(3)의 형성 순서는 바뀔 수 있다. 예를 들면, 상기 저농도 및 고농도 웰 영역들(LC, HC)을 먼저 형성한 후에, 상기 소자분리막(3)을 형성할 수도 있다. 또는 상기 소자분리막(3)을 형성하기 위해 상기 기판(1)에 트렌치를 형성한 후에 상기 저농도 및 고농도 웰 영역들(LC, HC)을 형성하고, 트렌치를 절연물질로 매립하여 상기 소자분리막(3)을 형성할 수도 있다. 또한, 상기 고농도 웰 영역(HC)을 먼저 형성한 후에, 상기 저농도 웰 영역(LC)을 형성할 수도 있다.
도 7는 도 2의 변형 예에 따른 이미지 센서의 레이아웃이다.도 8은 도 7을 B-B' 선으로 자른 단면도이다. 도 7을 A-A'선으로 자른 단면은 도 3a와 같다.
도 3a, 7 및 8을 참조하면, 고농도 웰 영역(HC)은 광전변환부(PD)를 감싸는, 평면적으로 빗 모양(comb-like shape)을 가질 수 있다. 상기 고농도 웰 영역(HC)은 이웃하는 광전 변환부들(PD) 사이에 개재되되, 트랜스퍼 게이트(TG)가 배치되는 광전변환부(PD)의 일측에는 배치되지 않을 수 있다. 즉, 트랜스퍼 게이트(TG)가 배치되는 광전변환부(PD)의 일측에는 저농도 웰 영역(LC)이 배치된다. 그 외의 구성 요소는 도 2, 3a 및 3b를 참조하여 설명한 바와 동일/유사할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 이미지 센서를 포함하는 전자장치를 도시한 블록도이다. 상기 전자장치는 디지털 카메라 또는 모바일 장치일 수 있다. 도 9를 참조하면, 디지털 카메라 시스템은 이미지 센서(100), 프로세서(200), 메모리(300), 디스플레이(400) 및 버스(500)를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 이미지 센서(100)는 프로세서(200)의 제어에 응답하여 외부의 영상 정보를 캡쳐(Capture)한다. 프로세서(200)는 캡쳐된 영상정보를 버스(500)를 통하여 메모리(300)에 저장한다. 프로세서(200)는 메모리(300)에 저장된 영상정보를 디스플레이(400)로 출력한다.
도 10 내지 도 14는 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치가 적용된 멀티미디어 장치의 예들을 보여준다. 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는 이미지 촬영 기능을 구비한 다양한 멀티미디어 장치들에 적용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는, 도 10에 도시된 바와 같이 모바일 폰 또는 스마트 폰(2000)에 적용될 수 있고, 도 11에 도시된 바와 같이 태블릿 또는 스마트 태블릿(3000)에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 촬영 장치(300, 또는 400)는 도 12에 도시된 바와 같이 노트북 컴퓨터(4000)에 적용될 수 있고, 도 13에 도시된 바와 같이 텔레비전 또는 스마트 텔레비전(5000)에 적용될 수 있다. 본 발명의 실시 예들에 따른 이미지 센서는 도 14에 도시된 바와 같이 디지털 카메라 또는 디지털 캠코더(6000)에 적용될 수 있다.
상술한 설명들은 본 발명의 개념을 예시하는 것들이다. 또한, 상술한 내용은 본 발명의 개념을 당업자가 쉽게 이해할 수 있도록 구현한 예들을 나타내고 설명하는 것일 뿐이며, 본 발명은 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용될 수 있다. 즉, 본 발명은 본 명세서에 개시된 발명의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 및 수정 등이 가능할 수 있다. 또한, 상술한 실시예들은 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능할 수 있다. 따라서, 상술한 발명의 상세한 설명은 개시된 실시예들은 본 발명을 제한하지 않으며, 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함한다.
1: 기판
3: 소자 분리막
PD: 광전변환부
FD: 부유 확산 영역
TG: 트랜스퍼 게이트
RG: 리셋 게이트
SF: 소스 팔로워 게이트
SEL: 선택 게이트
HC: 고농도 웰 영역
LC: 저농도 웰 영역
3: 소자 분리막
PD: 광전변환부
FD: 부유 확산 영역
TG: 트랜스퍼 게이트
RG: 리셋 게이트
SF: 소스 팔로워 게이트
SEL: 선택 게이트
HC: 고농도 웰 영역
LC: 저농도 웰 영역
Claims (10)
- 복수개의 화소 영역들을 포함하는 기판;
상기 기판에 배치되어 상기 화소 영역들 내에서 활성 영역을 정의하는 소자 분리막;
상기 화소 영역들의 각각에서 상기 기판 내에 형성된 광전변환부;
상기 광전 변환부 상의 일 측에 배치되는 트랜스퍼 게이트;
상기 광전 변환부를 감싸는 소자분리막에 인접하는 고농도 웰 영역; 및
상기 트랜스퍼 게이트과 중첩되는 소자분리막의 측면에 인접하는 저농도 웰 영역을 포함하는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 트랜스퍼 게이트과 중첩되는 소자분리막의 측면과 상기 고농도 웰 영역 사이의 거리는 약 0.1㎛ 이상인 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판, 상기 저농도 웰 영역 및 상기 고농도 웰 영역에 모두 같은 도전형의 불순물이 도핑되는 이미지 센서. - 제 3 항에 있어서,
상기 저농도 웰 영역에 주입되는 불순물량은 상기 기판의 것보다 크고 상기 고농도 웰 영역의 것보다 작은 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 트랜스퍼 게이트의 일 측에 인접한 부유 확산 영역; 및
상기 부유 확산 영역에 인접하며 상기 트랜스퍼 게이트과 이격된 리셋 게이트를 더 포함하며,
상기 저농도 웰 영역은 연장되어 상기 부유 확산 영역과 상기 리셋 게이트 아래에 배치되는 이미지 센서. - 제 5 항에 있어서,
상기 리셋 게이트과 이격된 선택 게이트와 소스 팔로워 게이트를 더 포함하며,
상기 저농도 웰 영역은 연장되어 상기 선택 게이트와 상기 소스 팔로워 게이트 아래에 배치되는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 고농도 웰 영역은 평면적으로 빗 모양(comb-like shape)을 가지는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 고농도 웰 영역과 상기 저농도 웰 영역은 상기 소자분리막의 측면 및 하부면과 접하는 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 고농도 웰 영역의 하부면은 상기 광전 변환부 하부면 보다 낮은 이미지 센서. - 제 1 항에 있어서,
상기 트랜스퍼 게이트는 상기 고농도 웰 영역과 평면적으로 이격되는 이미지 센서.
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