KR20160012803A - 이미지 센서 - Google Patents

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KR20160012803A
KR20160012803A KR1020140095004A KR20140095004A KR20160012803A KR 20160012803 A KR20160012803 A KR 20160012803A KR 1020140095004 A KR1020140095004 A KR 1020140095004A KR 20140095004 A KR20140095004 A KR 20140095004A KR 20160012803 A KR20160012803 A KR 20160012803A
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이석하
노현필
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명의 기술적 사상에 따른 이미지 센서는, 입사광에 따른 신호 전하를 생성하는 포토 다이오드가 배열된 기판, 포토 다이오드에서 전송된 신호 전하를 일시적으로 저장하고 포토 다이오드의 일측면에 위치하는 전하 저장부, 전하 저장부에 축적된 신호 전하를 전송하기 위한 트랜스퍼 게이트, 및 전하 저장부를 감싸고 기판에 접촉하는 쉴드 금속을 포함하는 것이다.

Description

이미지 센서{Image sensor}
본 발명은 이미지 센서에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 포토 다이오드(photo diode)의 일측면에 상기 포토 다이오드에서 생성된 전하를 일시적으로 저장하는 전하 저장부를 가지며, 상기 전하 저장부에 유입되는 빛을 차단하기 위한 쉴드(shield) 금속의 구조에 관한 것이다.
최근 입사되는 빛을 전기신호로 변환시키는 반도체 소자인 이미지 센서가 각광받고 있다. 상기 이미지 센서는 화소 수만큼 구동을 위한 MOS 트랜지스터들을 만들고, 이들을 이용하여 출력을 검출하는 스위칭 방식을 채용하는 소자이다. 정보통신 산업 발달과 전자기기의 디지털화에 따라 디지털 카메라, 캠코더, 휴대폰, 게임기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라 등 다양한 분야에서 성능이 향상된 이미지 센서들이 사용되고 있다. 이미지 센서는 광학 이미지 신호를 전기 이미지 신호로 변환하는 장치이다. 또한, 이미지 센서에 글로벌 셔터(global shutter) 기능을 추가하기 위하여 포토 다이오드의 일측면에 상기 포토 다이오드에서 생성된 전하를 일시적으로 저장하는 전하 저장부를 두는 경우가 있다. 이러한 전하 저장부는 포토 다이오드에서 빛을 받아 신호를 모으는 동안 빛이 유입되어 저장된 신호의 크기가 변동되면 안된다. 따라서, 해당 특성을 확보하기 위하여 쉴드 금속을 증착하여 외부로부터 유입되는 빛을 차단한다.
본 발명의 기술적 사상이 해결하고자 하는 과제는, 포토 다이오드나 이온 주입 영역에 쉴드 금속을 버팅 콘택(butting contact)하는 구조로써 쉴드 금속에 콘택 공정을 진행시 플로팅(floating)되어 있는 쉴드 금속에 과도한 이온이 주입되어 설비 내에서 아킹(arcing)이 발생하거나 하부 소자에 플라즈마 데미지(plasma damage)가 발생하지 않는 신뢰성 있는 이미지 센서 구조를 제공하는 데 있다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 이미지 센서는, 기판상에 배열되고, 입사광에 따른 신호 전하를 생성하는 포토 다이오드; 상기 포토 다이오드에서 전송된 신호 전하를 일시적으로 저장하고 상기 포토 다이오드의 일측면에 위치하는 전하 저장부; 상기 전하 저장부에 축적된 신호 전하를 전송하기 위한 트랜스퍼 게이트; 및 상기 전하 저장부를 감싸고 상기 기판에 접촉하는 쉴드 금속을 포함한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 쉴드 금속은 상기 전하 저장부의 한쪽 방향에서 상기 기판에 접촉하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 쉴드 금속은 상기 전하 저장부의 양쪽 방향에서 상기 기판에 접촉하는 부분을 형성하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 쉴드 금속이 상기 기판에 접촉하는 부분의 하부면은 상기 기판 상면의 레벨보다 낮은 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 쉴드 금속이 상기 기판에 접촉하는 부분은 상기 포토 다이오드 영역의 일부인 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 쉴드 금속이 상기 기판에 접촉하는 부분은 P형 도핑이 형성된 영역인 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 쉴드 금속이 상기 기판에 접촉하는 부분은 N형 도핑이 형성된 영역인 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 쉴드 금속은 제1 방향 및 제2 방향으로 연결되어 배열된 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 쉴드 금속은 상기 전하 저장부 각각을 감싸며 인접한 쉴드 금속과 서로 이격된 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 기판이 P형 도핑되어 있는 경우, 상기 쉴드 금속은 그라운드 전압으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 기판이 N형 도핑되어 있는 경우, 상기 쉴드 금속은 바이어스 전압으로 연결되는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 전하 저장부는 MOS 커패시터인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 이미지 센서는, 단위 화소 내에 복수의 게이트와 포토 다이오드를 포함하는 이미지 센서에 있어서, 기판에 형성되며 상기 포토 다이오드에서 전송된 신호 전하를 일시적으로 저장하는 전하 저장부; 및 상기 전하 저장부를 감싸고 상기 기판에 접촉하는 부분을 형성하는 쉴드 금속을 포함하며, 상기 쉴드 금속은 상기 기판과 버팅 콘택 방식으로 접촉한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 버팅 콘택은 상기 전하 저장부의 한쪽 방향에서 상기 기판에 접촉하는 부분을 형성하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 버팅 콘택은 상기 전하 저장부의 양쪽 방향에서 상기 기판에 접촉하는 부분을 형성하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 복수의 트랜지스터는 스토리지 트랜지스터, 전송 트랜지스터, 리셋 트랜지스터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 버팅 콘택은 상기 쉴드 금속의 가장자리 부근에 형성되는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 버팅 콘택은 상기 쉴드 금속의 가장자리와 이격되는 부근에 형성되는 것을 특징으로 한다.
예시적인 실시예들에서, 상기 버팅 콘택이 상기 기판과 접촉하는 부분은 도핑 영역인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 일 양태에 따른 전자 기기는, 다수의 화소를 포함하는 이미지 센서; 및 상기 이미지 센서로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 포함하고, 상기 이미지 센서는 기판상에 배열되고, 입사광에 따른 신호 전하를 생성하는 포토 다이오드; 상기 포토 다이오드에서 전송된 신호 전하를 일시적으로 저장하고 상기 포토 다이오드의 일측면에 위치하는 전하 저장부; 상기 전하 저장부에 축적된 신호 전하를 전송하기 위한 트랜스퍼 게이트; 및 상기 전하 저장부를 감싸고 상기 기판에 접촉하는 부분을 형성하는 쉴드 금속을 포함한다.
본 발명은 이미지 센서의 포토 다이오드나 이온 주입 영역에 버팅 콘택을 형성하는 쉴드 금속의 구조를 통하여, 상부 콘택 형성으로 인한 설비 내에서 아킹(arcing)이 발생하거나 하부 소자에 플라즈마 데미지(plasma damage)가 발생하는 것을 감소시킨다. 또한, 쉴드 금속이 이미지 센서 전체에 다수의 콘택을 형성하여 안정되고 균일한 바이어스를 가질 수 있으며, 쉴드 금속의 버팅 콘택이 전하 저장부로 유입되는 빛을 효과적으로 차단하는 차폐 구조를 형성할 수 있다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 평면도이다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 일부로서, 쉴드 금속이 전하 저장부의 양쪽 면에서 버팅 콘택을 형성하는 이미지 센서를 나타낸 단면도이다.
도 3 내지 도 14는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 일부로서, 쉴드 금속이 전하 저장부의 양쪽 면에서 버팅 콘택을 형성하는 이미지 센서의 제조 방법을 공정 순서에 따라 나타낸 도면들이다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 일부로서, 쉴드 금속이 전하 저장부의 한쪽 면에서 버팅 콘택을 형성하는 이미지 센서를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서로서, 쉴드 금속이 제1 방향(X방향) 및 제2 방향(Y방향)으로 연결되어 배열된 이미지 센서를 나타낸 평면도이다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서로서, 쉴드 금속이 전하 저장부 각각을 감싸고 인접한 쉴드 금속과 서로 이격된 이미지 센서를 나타낸 평면도이다.
도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서를 포함하는 이미징 시스템(imaging system)의 블록도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고, 이들에 대한 중복된 설명은 생략한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것으로, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 영역, 층들, 부위 및/또는 구성 요소들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 특정 순서나 상하, 또는 우열을 의미하지 않으며, 하나의 부재, 영역, 부위, 또는 구성 요소를 다른 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소와 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소는 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2 부재, 영역, 부위 또는 구성 요소를 지칭할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 여기에 사용되는 모든 용어들은 기술 용어와 과학 용어를 포함하여 본 발명 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 공통적으로 이해하고 있는 바와 동일한 의미를 지닌다. 또한, 통상적으로 사용되는, 사전에 정의된 바와 같은 용어들은 관련되는 기술의 맥락에서 이들이 의미하는 바와 일관되는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 여기에 명시적으로 정의하지 않는 한 과도하게 형식적인 의미로 해석되어서는 아니 될 것임은 이해될 것이다.
어떤 실시예가 달리 구현 가능한 경우에 특정한 공정 순서는 설명되는 순서와 다르게 수행될 수도 있다. 예를 들어, 연속하여 설명되는 두 공정이 실질적으로 동시에 수행될 수도 있고, 설명되는 순서와 반대의 순서로 수행될 수도 있다.
첨부 도면에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조 과정에서 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 1은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 평면도이다.
도 1을 참조하면, 포토 다이오드(PD), 스토리지 게이트(SG), 트랜스퍼 게이트(TG), 소스/팔로워 게이트(S/F)의 상대적인 위치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 일부로서, 쉴드 금속이 전하 저장부의 양쪽 면에서 버팅 콘택을 형성하는 이미지 센서를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 A-A'(도 1 참조)단면의 개략도이다. 포토 다이오드(110A)는 P형 영역(120)과 N형 영역(110)을 포함한다. 전하 저장부(200)의 스토리지 다이오드(140)는 포토 다이오드(110A)에 의해 생성된 전하를 일시적으로 유지할 수 있는 N형 영역을 포함한다. 쉴드 금속(260)은 전하 저장부를 감싸고 이온 주입 영역과 버팅 콘택 방식으로 접촉하도록 형성된다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에서 포토 다이오드(110A), 스토리지 다이오드(140)는 P형 웰(well) 내에 배치된다. P형 웰은 이온 주입 또는 에피택셜 성장에 의해 N형 기판의 주면들 중 한 쪽에 형성된다. P형 웰이 형성된 N형 기판 대신, P형 기판을 이용할 수 있다.
쉴드 금속(260)은 전하 저장부(200)에 입사하는 광을 감소시키거나, 또는 입사광을 완전히 차폐시킨다. 쉴드 금속(260)은 다른 시그널 라인들과의 커플링 현상을 일으키는 것을 방지하기 위하여 VDD 이나 GND 등의 고정 전압으로 바이어스를 고정시켜야만 한다. 따라서 종래기술의 경우 일반적으로 상부에 콘택 공정을 진행하게 되는데 이 경우 플로팅되어 있는 쉴드 금속(260)에 상기 콘택 공정 중 과도한 이온이 주입되어 설비 내에서 아킹이 발생하거나 하부 소자에 플라즈마 데미지가 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에서 쉴드 금속(260)의 바이어스를 고정시키기 위한 콘택을 쉴드 금속의 상부가 아닌, 하부에 버팅 콘택(230C) 구조로 만드는 것을 특징으로 한다. 이러한 공정의 경우 종래기술과 달리 상부 콘택 공정을 통하여 이온이 주입되지 않는바, 설비 내에서 아킹이 발생하거나 하부 소자에 플라즈마 데미지가 발생하지 아니한다.
또한, 버팅 콘택(230C) 구조가 전하 저장부를 감싸게 형성됨으로써 입사광이 반사되어 전하 저장부에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다. 즉, 종래기술의 경우 쉴드 금속(260)이 전하 저장부의 상면만을 덮고 있었으므로 입사광이 소자 내부에서 반사되어 전하 저장부의 측면을 통하여 스토리지 다이오드(140)로 유입되는 경우 신호의 크기가 변동될 수 있는 문제점이 있었다.
또한, 종래기술에서는 쉴드 금속(260)의 상부에 콘택을 형성하기 위하여 추가적인 공정을 필요로 하였으나, 본 발명에서는 버팅 콘택(230C)으로 공정을 단순화하였으며, 이미지 센서 전체에 깔려있는 다수의 콘택으로 인해 안정되고 균일한 바이어스를 구성할 수 있다.
도 3 내지 도 14는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 일부로서, 쉴드 금속이 전하 저장부의 양쪽 면에서 버팅 콘택을 형성하는 이미지 센서의 제조 방법을 공정 순서에 따라 나타낸 도면들이다.
도 3을 참조하면, 기판(100)에 N형 영역(110)과 기판(100) 표면에 P형 영역(120)으로 이루어진 포토 다이오드(110A)를 형성하는 공정을 나타낸다. 소자의 활성층을 만들기 위하여 웰(Well) 층을 이온 주입하여 형성한다. 상기 웰 층은 전자수집용 내부 N형 영역(110)을 만들기 위하여 인(P)을 이온 주입하고, 표면에 P형 영역(120)을 형성하기 위하여 붕소(B)를 주입하는 과정을 거친다. 표면 P형 영역(120)은 동작시 포토 다이오드(110A) 표면으로부터 오는 전자의 유입을 막아 암전류를 줄이게 된다.
도 4를 참조하면, 포토 다이오드(110A) 일측면에 채널 스톱 영역(130)과 표면에 스토리지 다이오드(140)를 형성하는 공정을 나타낸다. 채널간 전자의 이동을 막기 위하여 이온 주입 공정을 통하여 P형의 채널 스톱 영역(130)을 형성하고, 상기 채널 스톱 영역(130)의 상부 표면에 이온 주입 공정을 통하여 N형의 스토리지 다이오드(140)를 형성한다. 상기 스토리지 다이오드(140)는 일시적인 전하 저장소로써, 포토 다이오드(110A)에서 빛을 받아 신호를 모으는 동안 전하를 저장하는 역할을 한다.
도 5를 참조하면, 실리콘 기판(100)의 상면에 게이트 유전막(210)을 증착하고 스토리지 다이오드(140)에 대응하는 영역에 스토리지 게이트(220)를 형성하는 공정을 나타낸다. 상기 게이트 유전막(210)은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 실리콘 산화질화막, ONO(oxide/nitride/oxide), 또는 실리콘 산화막보다 높은 유전 상수를 가지는 고유전막(high-k dielectric film) 중에서 선택되는 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 상기 스토리지 게이트(220)는 불순물이 도핑된 반도체, 금속, 도전성 금속 질화물, 또는 금속 실리사이드 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다. 즉, 전하 저장부(200)는 스토리지 다이오드(140), 게이트 유전막(210), 및 스토리지 게이트(220)를 포함하는 MOS 커패시터를 형성한다.
도 6을 참조하면, 스토리지 게이트(220)와 게이트 유전막(210)을 덮는, 상부 절연막(230)을 증착하는 공정을 나타낸다. 상부 절연막(230)은 주로 SiN을 사용하나 이에 국한되는 것은 아니다.
도 7을 참조하면, 노광 공정을 통하여 게이트 유전막(210) 및 상부 절연막(230)의 일부분을 제거하는 공정을 나타낸다. 상부 절연막(230) 위에 감광막(240)을 증착하고 게이트 유전막(210) 및 상부 절연막(230)을 제거할 부분의 감광막(240)을 노광 공정을 통하여 제거한 다음 감광막(240)을 마스크로 하여 식각 공정을 통해 게이트 유전막(210) 및 상부 절연막(230)의 일부분을 제거한다. 식각 공정 진행시 기판(100)의 상면을 과도 식각하여 리세스를 형성할 수 있다. 리세스는 버팅 콘택 구조를 갖는 쉴드 금속의 접합 부위를 넓게 하고, 버팅 콘택을 실리콘 기판 상면의 레벨보다 낮게 형성하여 스토리지 다이오드(140)의 측면으로 입사광이 반사되어 들어오는 것을 방지하기 위함이다. 상기 공정 후 감광막(240)을 제거한다.
도 8을 참조하면, 게이트 유전막(210) 및 상부 절연막(230)에 쉴드 금속의 버팅 콘택을 위한 홀(230H)을 형성한 모습을 나타낸 도면이다. 도면에 도시되어 있지는 않지만, 상기 설명한 바와 같이 홀(230H)은 리세스가 형성되도록 과도 식각될 수 있다.
도 9를 참조하면, 층간 절연막(ILD, Inter-Layer Dielectric)(250)을 증착한 모습을 나타낸다. 실시예에서, 상기 층간 절연막(250)은 FOX(Flowable OXide), HDP(High Density Plasma) 산화물, TOSZ(Tonen Silazene), SOG(Spin On Glass), 또는 USG(Undoped Silica Glass) 중에서 선택되는 적어도 하나의 물질로 이루어진다.
도 10을 참조하면, 층간 절연막(250)을 식각하여 쉴드 금속을 형성할 수 있는 공간(250H)을 형성하는 공정을 나타낸다. 쉴드 금속은 기판(100)의 이온 주입 영역과 접촉할 수 있도록 형성되어야 하므로, 식각시 기존의 기판(100) 표면이 드러나 있는 영역까지 식각되거나 리세스가 형성되도록 공정을 수행하여야 한다.
도 11을 참조하면, 쉴드 금속(260)을 증착한 후 에치백(etch-back) 공정 또는 CMP(chemical mechanical polishing) 공정을 이용하여 평탄화한다. 쉴드 금속(260)은 전하 저장부의 상면을 가리고 있을 뿐만 아니라 버팅 콘택(230C)을 통하여 전하 저장부의 측면으로 반사되는 빛의 유입을 막을 수 있도록 형성된다. 상기 쉴드 금속(260)이 기판(100)에 접촉하는 부분의 하부면은 상기 기판(100) 상면의 레벨보다 낮을 수 있다. 이는 상기 설명한 바와 같이 버팅 콘택(230C)을 위한 홀을 형성하는 과정에서 과도 식각하여 리세스를 만들고 쉴드 금속을 증착함으로써 형성될 수 있다.
상기 쉴드 금속(260)이 상기 기판에 접촉하는 부분은 포토 다이오드(110A) 영역의 일부일 수 있다. 스토리지 다이오드(140)의 위치가 포토 다이오드(110A)의 일측면에 위치하므로 버팅 콘택(230C)이 형성되는 영역은 포토 다이오드(110A) 영역의 일부일 수 있다.
또한, 상기 쉴드 금속(260)이 상기 기판(100)에 접촉하는 부분은 P형 도핑된 영역이거나 N형 도핑된 영역일 수 있다. 버팅 콘택(230C)을 통하여 쉴드 금속(260)의 바이어스를 고정시켜야 하므로 전류가 흐르는 도핑된 영역에 버팅 콘택(230C)이 접촉하여야 한다. 기판이 P형으로 도핑되어 있는 경우 상기 쉴드 금속(260)은 그라운드 전압으로 연결되고, 기판이 N형으로 도핑되어 있는 경우 상기 쉴드 금속(260)은 바이어스 전압으로 연결될 수 있다.
상기 버팅 콘택(230C)은 상기 쉴드 금속의 가장자리 부근에 형성되거나 가장자리와 이격되는 부근에 형성될 수 있다. 즉 버팅 콘택(230C)은 기판의 상면과 접촉하고 전하 저장부를 감싸는 구조를 가지는 것인 바, 버팅 콘택(230C)이 형성되는 위치는 쉴드 금속(260)의 가장자리 영역으로 한정될 필요는 없다.
도 12를 참조하면, 쉴드 금속(260)의 상면에 상부 층간 절연막(255)을 증착하는 공정을 나타낸다. 쉴드 금속(260)이 다른 금속 배선과 분리될 수 있도록 상부 층간 절연막(255)을 증착한다. 상기 상부 층간 절연막(255)은 층간 절연막(250)과 같은 물질일 수도 있고, 다른 물질일 수도 있다.
도 13을 참조하면, 상부 층간 절연막(255)의 상면에 금속층간 절연막(IMD, Inter-Metal Dielectric)(270)을 증착하는 공정을 나타낸다. 금속 배선 간의 절연을 위하여 상기 금속층간 절연막(270)을 필요로 한다.
도 14를 참조하면, 금속층간 절연막(270)을 식각하고 금속 배선(280)을 형성하는 공정을 나타낸다.
앞서 살핀 바와 같이, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 A-A'(도 1 참조)단면의 개략도이다. 포토 다이오드(110A)는 P형 영역(120)과 N형 영역(110)을 포함한다. 전하 저장부(200)의 스토리지 다이오드(140)는 포토 다이오드(110A)에 의해 생성된 전하를 일시적으로 유지할 수 있는 N형 영역을 포함한다. 쉴드 금속(260)은 전하 저장부를 감싸고 이온 주입 영역과 버팅 콘택 방식으로 접촉하도록 형성된다.
본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에서 쉴드 금속(260)의 바이어스를 고정시키기 위한 콘택을 쉴드 금속의 상부가 아닌, 하부에 버팅 콘택(230C) 구조로 만드는 것을 특징으로 한다. 이러한 공정의 경우 종래기술과 달리 상부 콘택 공정을 통하여 이온이 주입되지 않는바, 설비 내에서 아킹이 발생하거나 하부 소자에 플라즈마 데미지가 발생하지 아니한다.
또한, 버팅 콘택(230C) 구조가 전하 저장부를 감싸게 형성됨으로써 입사광이 반사되어 전하 저장부에 영향을 주는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 버팅 콘택(230C)으로 공정을 단순화하였으며, 이미지 센서 전체에 깔려있는 다수의 콘택으로 인해 안정되고 균일한 바이어스를 구성할 수 있다.
도 15는 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 일부로서, 쉴드 금속이 전하 저장부의 한쪽 면에서 버팅 콘택을 형성하는 이미지 센서를 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 쉴드 금속(260)의 버팅 콘택(230C)을 전하 저장부의 일측면에만 형성한 구조를 나타낸다. 포토 다이오드(110A)의 일부에 콘택을 형성하지 아니함으로써 수광 효율을 높이기 위하여 버팅 콘택(230C)을 전하 저장부의 일측면에만 형성한 구조를 제안한다.
도 16은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서로서, 쉴드 금속이 제1 방향(X방향) 및 제2 방향(Y방향)으로 연결되어 배열된 이미지 센서를 나타낸 평면도이다.
도 16을 참조하면, 쉴드 금속(260)이 제1 방향(X방향) 및 제2 방향(Y방향)으로 연결되어 배열된 것을 나타낸다. 쉴드 금속(260)을 금속 배선과 같이 연결하도록 형성하면 전기적으로 연결된 쉴드 금속(260)의 바이어스를 모든 픽셀에 안정적으로 연결하면 화면의 쉐이딩을 감소시키므로 그라운드 등의 배선을 감소시킬 수 있다.
도 17은 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서로서, 쉴드 금속이 전하 저장부 각각을 감싸고 인접한 쉴드 금속과 서로 이격된 이미지 센서를 나타낸 평면도이다.
도 17을 참조하면, 쉴드 금속(260)이 전하 저장부 각각을 감싸며 인접한 쉴드 금속(260)과 서로 이격된 것을 나타낸 도면이다. 각각의 쉴드 금속은 하부의 전하 저장부를 빛으로부터 차단시키는 역할을 수행한다.
도 18은 본 발명의 기술적 사상에 의한 이미지 센서를 포함하는 이미징 시스템(imaging system)(800)의 블록도이다.
도 18을 참조하면, 본 실시예의 이미징 시스템(800)은 이미지 센서(810)의 출력 이미지를 처리하기 위한 시스템이다.
상기 이미징 시스템(800)은 버스(820)를 통해 입출력(I/O) 소자(830)와의 사이에 데이터 전송이 가능한 프로세서(840)를 포함한다. 일부 실시예에서, 상기 프로세서(840)는 마이크로프로세서 또는 중앙처리장치(CPU)로 이루어진다. 상기 이미징 시스템(800)에서, 프로세서(840)는 버스(820)를 통해 플로피 디스크 드라이브(850), CD ROM 드라이브(860), 포트(870), 및 RAM(880)과의 사이에서 데이터 송수신이 가능하며, 이에 따라 이미지 센서(810)의 데이터에 대한 출력 이미지를 재생할 수 있다.
상기 포트(870)는 비디오 카드, 사운드 카드, 메모리 카드, USB 소자 등을 커플링하거나, 또 다른 시스템과 데이터를 통신할 수 있는 포트일 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 이미지 센서(810)는 상기 프로세서(840)와 함께 집적될 수 있다. 다른 일부 실시예에서, 상기 이미지 센서(810)는 상기 RAM(880)과 함께 집적될 수 있다. 또 다른 일부 실시예에서, 상기 이미지 센서(810)는 프로세서(840)와는 별개의 칩으로서 상기 프로세서(840)와 집적될 수 있다.
상기 이미징 시스템(800)은 디지털 카메라, 캠코더, 휴대폰, 게임 기기, 경비용 카메라, 의료용 마이크로 카메라, 로보트 등과 같은 다양한 기기에 적용될 수 있다.
도시되지는 않았지만, 본 발명의 기술적 사상에 의한 실시예에 따른 이미지 센서의 일부로서, 쉴드 금속이 전하 저장부의 양쪽 면에서 뿐만 아니라 삼면에서, 또는 사면에서 버팅 콘택을 형성하는 이미지 센서를 제안한다.
이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상 및 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형 및 변경이 가능하다.
100: 기판, 110~120: 포토 다이오드, 140: 스토리지 다이오드
210: 게이트 유전막, 220: 스토리지 게이트, 230: 상부 절연막, 260: 쉴드 금속

Claims (10)

  1. 기판상에 배열되고, 입사광에 따른 신호 전하를 생성하는 포토 다이오드;
    상기 포토 다이오드에서 전송된 신호 전하를 일시적으로 저장하고 상기 포토 다이오드의 일측면에 위치하는 전하 저장부;
    상기 전하 저장부에 축적된 신호 전하를 전송하기 위한 트랜스퍼 게이트; 및
    상기 전하 저장부를 감싸고 상기 기판에 접촉하는 쉴드 금속을 포함하는 이미지 센서.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 쉴드 금속은 상기 전하 저장부의 한쪽 방향에서 상기 기판에 접촉하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 쉴드 금속은 상기 전하 저장부의 양쪽 방향에서 상기 기판에 접촉하는 부분을 형성하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 쉴드 금속이 상기 기판에 접촉하는 부분의 하부면은 상기 기판 상면의 레벨보다 낮은 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 쉴드 금속이 상기 기판에 접촉하는 부분은 상기 포토 다이오드가 형성된 영역의 일부인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 쉴드 금속은 제1 방향 및 제2 방향으로 연결되어 배열된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 쉴드 금속은 상기 전하 저장부 각각을 감싸며 인접한 쉴드 금속과 서로 이격된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  8. 단위 화소 내에 복수의 게이트와 포토 다이오드를 포함하는 이미지 센서에 있어서,
    기판에 형성되며 상기 포토 다이오드에서 전송된 신호 전하를 일시적으로 저장하는 전하 저장부; 및
    상기 전하 저장부를 감싸고 상기 기판에 접촉하는 부분을 형성하는 쉴드 금속을 포함하며,
    상기 쉴드 금속은 상기 기판과 버팅 콘택 방식으로 접촉하는 이미지 센서.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 버팅 콘택이 상기 기판과 접촉하는 부분은 도핑 영역인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  10. 다수의 화소를 포함하는 이미지 센서; 및
    상기 이미지 센서로부터 출력되는 출력 신호를 처리하는 신호 처리 회로를 포함하고,
    상기 이미지 센서는
    기판상에 배열되고, 입사광에 따른 신호 전하를 생성하는 포토 다이오드;
    상기 포토 다이오드에서 전송된 신호 전하를 일시적으로 저장하고 상기 포토 다이오드의 일측면에 위치하는 전하 저장부;
    상기 전하 저장부에 축적된 신호 전하를 전송하기 위한 트랜스퍼 게이트; 및
    상기 전하 저장부를 감싸고 상기 기판에 접촉하는 부분을 형성하는 쉴드 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 기기.
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