KR20070071018A - Image sensor and method for manufacturing the same - Google Patents

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KR20070071018A KR1020050134131A KR20050134131A KR20070071018A KR 20070071018 A KR20070071018 A KR 20070071018A KR 1020050134131 A KR1020050134131 A KR 1020050134131A KR 20050134131 A KR20050134131 A KR 20050134131A KR 20070071018 A KR20070071018 A KR 20070071018A
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Abstract

An image sensor is provided to completely prevent dark current introduced into an N^- diffusion region through a P^0 diffusion region overlapping a spacer from flowing to a channel region by forming a P^0 diffusion region surrounding a part of an N^- diffusion region such that the P^0 diffusion region has a predetermined slope in a region overlapping the gate electrode of a transfer transistor. A trench having a predetermined slope is formed in a substrate to have a depth step from the surface of the substrate(20). A first diffusion region of first conductivity type for a photodiode is formed in the substrate to overlap the slope of the trench. A second diffusion region of second conductivity type is extended from the upper surface of the first diffusion region to the slope to block the dark current introduced from the surface of the substrate. A gate electrode is formed on the trench to overlap a part of the slope. The gate electrode can be a gate electrode(41a) of a transfer transistor for transferring the charges accumulated in the photodiode.

Description

이미지 센서 및 그 제조방법{IMAGE SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}Image sensor and manufacturing method thereof {IMAGE SENSOR AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

도 1은 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 도시한 회로도.1 is a circuit diagram showing a unit pixel of a general CMOS image sensor.

도 2는 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 도시한 평면도.2 is a plan view showing unit pixels of a general CMOS image sensor;

도 3은 도 2에 도시된 I-I' 절취선을 따라 도시한 단면도.3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2;

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 단위 화소 일부를 도시한 단면도.4 is a cross-sectional view illustrating a portion of a unit pixel of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 5a 내지 도 5n은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 제조방법을 설명하기 위하여 도시한 공정 단면도.5A to 5N are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention shown in FIG. 4.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

13 : 포토 다이오드 1 : 트랜스퍼 트랜지스터13: photodiode 1: transfer transistor

2 : 리셋 트랜지스터 3 : 드라이브 트랜지스터2: reset transistor 3: drive transistor

4 : 셀렉트 트랜지스터 A : 액티브 영역4: select transistor A: active region

20 : 기판 21 : 패드 산화막20 substrate 21 pad oxide film

22 : 패드 질화막 23 : 트렌치22: pad nitride film 23: trench

24 : 채널 스탑 이온주입공정 25 : 채널 스탑층24: Channel stop ion implantation process 25: Channel stop layer

27 : 소자분리막 28 : 산화막27 device isolation layer 28 oxide film

29 : 질화막 30, 36, 42, 46, 51 : 포토레지스트 패턴29: nitride film 30, 36, 42, 46, 51: photoresist pattern

32 : 희생 산화막 33, 44 : PO 이온주입공정32: sacrificial oxide film 33, 44: P O ion implantation process

35 : P0 확산영역 37 : 포토 다이오드 이온주입공정35: P 0 diffusion region 37: photodiode ion implantation process

39, 39a : N- 확산영역 40 : 게이트 산화막39, 39a: N - diffusion region 40: gate oxide film

41 : 문턱전압 이온주입공정41: threshold voltage ion implantation process

41a : 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극41a: gate electrode of a transfer transistor

41b : 리셋 트랜지스터의 게이트 전극41b: gate electrode of reset transistor

47 : LDD 이온주입공정 48 : LDD 영역47: LDD ion implantation process 48: LDD region

50 : 스페이서 52 : 소오스/드레인 이온주입공정50: spacer 52: source / drain ion implantation process

53a : 플로팅 확산영역 53b : 소오스/드레인 영역53a: floating diffusion region 53b: source / drain region

본 발명은 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 포토 다이오드를 포함하는 이미지 센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to an image sensor and a method for manufacturing the same, and more particularly, to an image sensor and a method for manufacturing the same comprising a photodiode.

최근들어 디지털 카메라(digital camera)는 인터넷을 이용한 영상통신의 발 전과 더불어 그 수요가 폭발적으로 증가하고 있는 추세에 있다. 더욱이, 카메라가 장착된 PDA(Personal Digital Assistant), IMT-2000(International Mobile Telecommunications-2000), CDMA(Code Division Multiple Access) 단말기 등과 같은 이동통신단말기의 보급이 증가됨에 따라 소형 카메라 모듈의 수요가 증가하고 있다. Recently, the demand for digital cameras is exploding with the development of video communication using the Internet. Moreover, the demand for small camera modules increases as the popularity of mobile communication terminals such as PDAs equipped with cameras, International Mobile Telecommunications-2000 (IMT-2000), Code Division Multiple Access (CDMA) terminals, etc. increases. Doing.

카메라 모듈로는 기본적인 구성요소가 되는 CCD(Charge Coupled Device)나 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) 이미지 센서를 이용한 이미지 센서 모듈이 널리 보급되어 사용되고 있다. As a camera module, an image sensor module using a Charge Coupled Device (CCD) or a Complementary Metal-Oxide-Semiconductor (CMOS) image sensor, which are basic components, is widely used.

보편적으로, CMOS 이미지 센서는 단위 화소(Unit pixel) 내에 포토 다이오드(photo diode)와 MOS 트랜지스터를 형성시켜 스위칭 방식으로 차례로 신호를 검출함으로써 이미지를 구현하게 되는데, 현재 대부분의 CMOS 이미지 센서의 단위 화소는 1개의 포토 다이오드와, 제어신호 Tx, Rx, Dx, Sx가 각각 게이트로 입력되는 4개의 NMOS 트랜지스터로 구성된다.In general, a CMOS image sensor implements an image by forming a photodiode and a MOS transistor in a unit pixel and sequentially detecting a signal in a switching manner. Currently, a unit pixel of most CMOS image sensors is implemented. One photodiode and four NMOS transistors in which control signals Tx, Rx, Dx, and Sx are respectively input to the gate are configured.

도 1은 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 도시한 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a unit pixel of a general CMOS image sensor.

도 1을 참조하면, CMOS 이미지 센서의 단위 화소는 빛을 받아 광전하를 생성하는 하나의 포토 다이오드(Photo Diode, PD)와, 포토 다이오드(PD)에서 모아진 광전하를 플로팅 확산노드(Floating Diffusion node; FD)로 운송하기 위한 트랜스퍼 트랜지스터(1), 플로팅 확산노드(FD)의 전위를 리셋시키기 위한 리셋 트랜지스터(2), 플로팅 확산노드(FD)의 전위를 증폭하기 위하여 소스 팔로워 버퍼 증폭기(Source Follower Buffer Amplifier)로 기능하는 드라이브 트랜지스터(3) 및 드라 이브 트랜지스터(3)로부터 증폭된 신호를 출력하기 위하여 스위칭(Switching) 역할을 수행하는 셀렉트 트랜지스터(4)로 구성된다. 여기서, 미설명된 도면부호 '5'는 RL 제어신호를 입력받는 로드(Load) 트랜지스터이다.Referring to FIG. 1, a unit pixel of a CMOS image sensor may include a photo diode (PD) that receives light to generate photocharges, and a floating diffusion node configured to float photoelectric charges collected from the photo diodes (PD). A source follower buffer amplifier (Source Follower) to amplify the potential of the transfer transistor 1 for transporting to the FD, the reset transistor 2 for resetting the potential of the floating diffusion node FD, and the floating diffusion node FD. A drive transistor 3, which functions as a buffer amplifier, and a select transistor 4, which performs a switching role in order to output a signal amplified from the drive transistor 3, are constituted. Herein, reference numeral '5', which is not described, refers to a load transistor receiving an R L control signal.

도 2는 일반적인 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 도시한 평면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 I-I' 절취선을 따라 도시한 단면도이다.FIG. 2 is a plan view illustrating unit pixels of a general CMOS image sensor, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line II ′ of FIG. 2.

도 2 및 도 3을 참조하면, 일반적인 CMOS 이미지 센서는 액티브 영역(A)의 기판(10) 내에 국부적으로 형성된 포토 다이오드용 N- 확산영역(13)과, 일부가 N- 확산영역(13)과 중첩되어 기판(10) 상에 형성된 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(12a)과, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(12a)으로 인해 노출된 기판(10) 상에 형성된 복수의 트랜지스터용 게이트 전극을 포함한다.2 and 3, a general CMOS image sensor includes an N diffusion region 13 for photodiodes and a portion of the N diffusion region 13 locally formed in the substrate 10 of the active region A. Referring to FIGS. The gate electrode 12a of the transfer transistor overlapped and formed on the substrate 10 and a plurality of transistor gate electrodes formed on the substrate 10 exposed by the gate electrode 12a of the transfer transistor are included.

특히, 기판(10) 표면으로부터 N- 확산영역(13)으로 유입되는 암전류(Dark current)를 방지하기 위하여 N- 확산영역(13) 상부 표면에는 이와 반대의 도전형으로 도핑된 P0 확산영역(18)이 형성되는데, 이때, P0 확산영역(18)은 도면과 같이 LDD 형태로 형성된다. In particular, in order to prevent dark current flowing into the N diffusion region 13 from the surface of the substrate 10, an upper surface of the N diffusion region 13 is doped with a P 0 diffusion region that is doped with an opposite conductivity type. 18) is formed, wherein the P 0 diffusion region 18 is formed in the form of LDD as shown in the figure.

즉, P0 확산영역(18)은 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(12a)을 형성한 후 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(12a)의 일측으로 노출된 N- 확산영역(13) 내에 LDD 영역(14)을 형성하고, 이후 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(12a)의 양 측벽에 스페이서(16)를 형성한 후 스페이서(16)의 일측으로 노출된 N- 확산영역(13) 내에 고농도로 P형 도펀트를 주입하여 고농도 접합영역(17)을 형성하는 것이다.That is, the P 0 diffusion region 18 forms the LDD region 14 in the N diffusion region 13 exposed to one side of the gate electrode 12a of the transfer transistor after forming the gate electrode 12a of the transfer transistor. After that, spacers 16 are formed on both sidewalls of the gate electrode 12a of the transfer transistor, and then a P-type dopant is injected into the N - diffusion region 13 exposed to one side of the spacer 16 at a high concentration to form a high concentration junction. The area 17 is formed.

따라서, P0 확산영역(18)은 스페이서(16)에 대응되는 영역에서의 깊이가 스페이서(16)의 일측으로 노출된 영역에서의 깊이보다 현저히 낮게 된다. 따라서, 상대적으로 낮은 깊이를 갖는 영역, 즉 스페이서(16)와 중첩되는 영역에서 암전류가 발생하는 문제가 있다.Therefore, in the P 0 diffusion region 18, the depth in the region corresponding to the spacer 16 is significantly lower than the depth in the region exposed to one side of the spacer 16. Therefore, there is a problem that dark current is generated in a region having a relatively low depth, that is, a region overlapping with the spacer 16.

도 2 및 도 3에 있어서, 미설명된 도면부호 '12b', '12c', '12d'는 각각 리셋 트랜지스터의 게이트 전극, 드라이브 트랜지스터의 게이트 전극 및 셀렉트 트랜지스터의 게이트 전극을 나타내는데, 이들은 각각 게이트 산화막(11)을 통해 기판(10)과 전기적으로 분리되고, '19a' 및 '19b'는 플로팅 확산영역과 소오스/드레인 영역을 나타내며, '15'는 플로팅 확산영역과 소오스/드레인 영역을 구성하는 LDD 영역이다.2 and 3, reference numerals '12b', '12c', and '12d', which are not described, respectively represent gate electrodes of reset transistors, gate electrodes of drive transistors, and gate electrodes of select transistors, respectively. Electrically separated from the substrate 10 through 11, '19a' and '19b' represent floating diffusion regions and source / drain regions, and '15' is an LDD constituting the floating diffusion region and source / drain regions. Area.

따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 기판 표면으로부터 유입되는 암전류의 흐름을 차단할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an image sensor and a method of manufacturing the same, which are designed to solve the above-mentioned problems of the prior art and can block the flow of dark current flowing from the surface of a substrate.

상기 목적을 달성하기 위한 일 측면에 따른 본 발명은, 표면으로부터 깊이 단차를 갖도록 일정 경사면을 갖는 트렌치가 형성된 기판과, 상기 트렌치의 경사면과 중첩되도록 상기 기판 내에 형성된 포토 다이오드용 제1 도전형의 제1 확산영역과, 상기 기판 표면으로부터 유입되는 암전류를 차단하기 위하여 상기 제1 확산영역의 상부 표면으로부터 상기 경사면까지 확장되어 형성된 제2 도전형의 제2 확산영역과, 상기 경사면과 일부가 중첩되도록 상기 트렌치 상부에 형성된 게이트 전극을 포함하는 이미지 센서를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a substrate having a trench having a predetermined inclined surface to have a depth step from a surface thereof, and a first conductive type for photodiode formed in the substrate so as to overlap the inclined surface of the trench. A first diffusion region, a second diffusion region of a second conductivity type formed to extend from the upper surface of the first diffusion region to the inclined surface to block the dark current flowing from the surface of the substrate, and to partially overlap the inclined surface; An image sensor including a gate electrode formed on an upper portion of a trench is provided.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 다른 측면에 따른 본 발명은, 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 기판을 제공하는 단계와, 상기 기판 표면에 양측부에서 일정 경사면을 갖도록 희생 산화막을 형성하는 단계와, 상기 기판 표면으로부터 유입되는 암전류를 차단하기 위하여 상기 희생 산화막의 양측으로 노출된 상기 액티브 영역의 상기 기판 및 상기 희생 산화막의 경사면에 대응되는 상기 기판 내에 제1 도전형의 제1 확산영역을 형성하는 단계와, 상기 제1 확산영역 저부의 상기 기판 내에 국부적으로 포토 다이오드용 제2 도전형의 제2 확산영역을 형성하는 단계와, 상기 희생 산화막을 제거하여 상기 기판 표면으로부터 깊이 단차를 갖도록 일정 경사면을 갖는 트렌치를 형성하는 단계와, 상기 제2 확산영역의 일측에 정렬되도록 상기 트렌치 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 이미지 센서 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention according to another aspect for achieving the above object, providing a substrate defined by the active region and the field region, forming a sacrificial oxide film to have a predetermined inclined surface on both sides of the substrate surface, Forming a first diffusion region of a first conductivity type in the substrate of the active region exposed to both sides of the sacrificial oxide film and the substrate corresponding to the inclined surface of the sacrificial oxide film so as to block a dark current flowing from the surface of the substrate; And forming a second diffusion region of the second conductivity type for a photodiode locally in the substrate at the bottom of the first diffusion region, and removing the sacrificial oxide film to have a depth step from the surface of the substrate. Forming a trench, and forming a trench on the trench to be aligned with one side of the second diffusion region. It provides a process for preparing an image sensor forming a byte electrode.

이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 도면들에 있어서, 층 및 영역들의 두께는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이며, 층이 다른 층 또는 기판 "상"에 있다고 언급되어지는 경우에 그것은 다른 층 또는 기판 상에 직접 형성될 수 있거나, 또는 그들 사이에 제3의 층이 개재될 수도 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. In addition, in the drawings, the thicknesses of layers and regions are exaggerated for clarity, and in the case where the layers are said to be "on" another layer or substrate, they may be formed directly on another layer or substrate or Or a third layer may be interposed therebetween. In addition, the same reference numerals throughout the specification represent the same components.

실시예Example

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서의 단위 화소를 도시한 평면도다. 여기서는, 설명의 편의를 위해 일례로 포토 다이오드의 전하를 제어하는 트랜지스터를 NMOS 트랜지스터로 하였고, 하나의 포토 다이오드와 4개의 NMOS 트랜지스터로 구성된 단위 화소를 도시하였다.4 is a plan view illustrating unit pixels of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention. Here, for convenience of description, a transistor for controlling the charge of the photodiode is used as an NMOS transistor as an example, and a unit pixel composed of one photodiode and four NMOS transistors is illustrated.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서는 표면으로부터 깊이 단차를 갖도록 일정 경사면을 갖는 트렌치(미도시)가 형성된 기판(20)과, 트렌치의 경사면과 중첩되도록 기판(20) 내에 형성된 포토 다이오드용 N- 확산영역(39a)과, 기판(20) 표면으로부터 유입되는 암전류를 차단하기 위하여 N- 확산영역(39a)의 상부 표면으로부터 경사면까지 확장되어 형성된 P0 확산영역(35)과, 경사면과 일부가 중첩되도록 트렌치 상부에 형성된 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a)을 포함한다.Referring to FIG. 4, a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention may include a substrate 20 having a trench (not shown) having a predetermined inclined surface to have a depth step from a surface thereof, and a substrate 20 to overlap the inclined surface of the trench. A photodiode N - diffusion region 39a formed therein and a P 0 diffusion region 35 extending from an upper surface of the N - diffusion region 39a to an inclined surface to block dark current flowing from the surface of the substrate 20. And a gate electrode 41a of the transfer transistor formed on the trench so that the inclined surface and a portion thereof overlap each other.

결국, 본 발명의 실시예에 따르면, P0 확산영역(35)을 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a)과 중첩되는 영역에서 일정 경사면을 갖고 N- 확산영역(39a)의 일측부를 감싸도록 형성함으로써, 스페이서(50)와 중첩되는 영역의 P0 확산영역(35)을 통해 N- 확산영역(39a)으로 유입된 암전류가 채널 영역으로 흐르는 것을 확실히 차단할 수 있다.As a result, according to the exemplary embodiment of the present invention, the P 0 diffusion region 35 is formed so as to surround one side of the N diffusion region 39a with a predetermined inclined surface in a region overlapping with the gate electrode 41a of the transfer transistor. The dark current flowing into the N diffusion region 39a through the P 0 diffusion region 35 in the region overlapping the spacer 50 can be reliably blocked from flowing to the channel region.

여기서, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a) 또한 P0 확산영역(35)과 중첩되는 영역에서 P0 확산영역(35)의 경사면을 따라 경사를 갖고 형성될 수 있다. 그리고, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a)을 통해 포토 다이오드를 리셋시키기 위해 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a)과 일정 거리 이격된 트렌치 상부에 형성된 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(41b)을 더 포함할 수 있다.Here, the gate electrode (41a) of the transfer transistor also in accordance with the slope of the P 0 diffusion region 35 in the region overlapping the P 0 diffusion region 35 can be formed to have an inclination. The gate electrode 41b of the reset transistor may be further formed on the trench spaced apart from the gate electrode 41a of the transfer transistor to reset the photodiode through the gate electrode 41a of the transfer transistor.

여기서, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a) 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(41b) 양측벽에는 절연막으로 이루어진 스페이서(50)가 구비되는데, 바람직하게, P0 확산영역(35)은 스페이서(50)와 대응되는 영역에서보다 스페이서(50)의 일측으로 노출된 영역에서 더 높은 도핑 농도를 갖는다.Here, a spacer 50 made of an insulating film is provided on both sidewalls of the gate electrode 41a of the transfer transistor and the gate electrode 41b of the reset transistor. Preferably, the P 0 diffusion region 35 corresponds to the spacer 50. It has a higher doping concentration in the region exposed to one side of the spacer 50 than in the region.

이때, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a) 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(41b)은 게이트 산화막(40)을 통해 기판(20)과 전기적으로 분리되고, 기판(20)은 소자분리막(27)에 의해 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된다. 바람직하 게, 소자분리막(27)은 공지된 STI 기술에 따라 형성된다. At this time, the gate electrode 41a of the transfer transistor and the gate electrode 41b of the reset transistor are electrically separated from the substrate 20 through the gate oxide film 40, and the substrate 20 is active by the device isolation film 27. It is defined as an area and a field area. Preferably, device isolation film 27 is formed according to known STI techniques.

여기서, 소자분리막(27)과 기판(20) 간의 계면에는 P0 확산영역(35)과 동일한 도전형으로 도핑된 채널 스탑층(25)이 더 형성될 수 있다. P0 확산영역(35)은 채널 스탑층(25)과 전기적으로 연결되어 P0 확산영역(35)에 전압을 인가할 시에 기판(20) 내에도 동일한 전압이 인가되도록 하기 위하여 채널 스탑층(25)의 상부 모서리 부분과 중첩되어 형성된다. Here, a channel stop layer 25 doped with the same conductivity type as the P 0 diffusion region 35 may be further formed at an interface between the device isolation layer 27 and the substrate 20. The P 0 diffusion region 35 is electrically connected to the channel stop layer 25 so that when the voltage is applied to the P 0 diffusion region 35, the same voltage is also applied to the substrate 20. It is formed overlapping with the upper corner portion of 25).

이를 위해, 기판(20) 또한 P0 확산영역(35) 및 채널 스탑층(25)과 동일한 P형 불순물 이온으로 도핑된다. To this end, the substrate 20 is also doped with the same P-type impurity ions as the P 0 diffusion region 35 and the channel stop layer 25.

이외에도, 트랜스퍼 트랜지스터 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(41a, 41b)을 포함한 복수의 트랜지스터용 게이트 전극 양측으로 노출된 기판(20) 내에는 플로팅 확산영역(53a) 및 소오스/드레인 영역(53b)이 형성된다. 바람직하게는, 플로팅 확산영역(53a) 및 소오스/드레인 영역(53b)은 LDD 형태로 형성된다. 이에 따라, 플로팅 확산영역(53a) 및 소오스/드레인 영역(53b)은 LDD 영역(48)을 구비한다.In addition, a floating diffusion region 53a and a source / drain region 53b are formed in the substrate 20 exposed to both sides of the plurality of transistor gate electrodes including the gate electrodes 41a and 41b of the transfer transistor and the reset transistor. . Preferably, the floating diffusion region 53a and the source / drain region 53b are formed in LDD form. Accordingly, the floating diffusion region 53a and the source / drain region 53b include the LDD region 48.

이하, 도 5a 내지 도 5n을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 CMOS 이미지 센서 제조방법을 설명하기로 한다. 여기서는, 설명의 편의를 위해 CMOS 이미지 센서의 단위 화소의 일부분만을 도시하였다.Hereinafter, a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5A to 5N. Here, only a part of the unit pixels of the CMOS image sensor is shown for convenience of description.

먼저, 도 5a에 도시된 바와 같이, 공지된 STI(Shallow Trench Isolation) 기 술을 적용하여 기판(20) 내에 트렌치(23)를 형성한다. 이로써, 기판(20)에 액티브 영역과 필드 영역을 정의한다. 즉, 트렌치(23)는 필드 영역을 정의하기 위한 소자분리막 형성을 위해 형성되는 것이다.First, as shown in FIG. 5A, a trench 23 is formed in the substrate 20 by applying a known shallow trench isolation (STI) technique. This defines an active region and a field region in the substrate 20. That is, the trench 23 is formed to form an isolation layer for defining a field region.

일례로, 기판(20)은 P형으로 도핑된 P형 기판이고, 기판(20) 상부에는 이와 동일한 P형 불순물이 도핑되어 에피택셜(Epitaxial) 성장된 에피층(미도시)이 존재할 수 있다.For example, the substrate 20 may be a P-type substrate doped with a P-type, and an epitaxial layer (not shown) may be epitaxially grown by doping the same P-type impurities on the substrate 20.

예컨대, 기판(20) 상에 패드 산화막(21)과 패드 질화막(22)을 순차적으로 증착한 후, 패드 질화막(22) 상에 소정의 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성한다. For example, after the pad oxide film 21 and the pad nitride film 22 are sequentially deposited on the substrate 20, a predetermined photoresist pattern (not shown) is formed on the pad nitride film 22.

이어서, 포토레지스트 패턴을 이용한 STI 식각공정을 실시하여 패드 질화막(22)의 일부를 식각한 후, 스트립(Strip) 공정을 실시하여 포토레지스트 패턴을 제거한다. 그런 다음, 패드 질화막(22)을 마스크(mask)로 이용하여 노출된 패드 산화막(21) 및 기판(20)을 일정 깊이 식각하여 트렌치(23)를 형성한다. Subsequently, a part of the pad nitride film 22 is etched by performing an STI etching process using a photoresist pattern, and then a strip process is performed to remove the photoresist pattern. Next, the trench 23 is formed by etching the exposed pad oxide film 21 and the substrate 20 by using the pad nitride film 22 as a mask.

이어서, 도 5b에 도시된 바와 같이, 패드 질화막(22)을 마스크(Mask)로 이용한 채널 스탑(Channel Stop) 이온주입공정(24)을 실시하여 트렌치(23, 도 5a 참조)로 인해 노출된 기판(20)의 계면을 따라 채널 스탑층(25)을 형성한다. 예컨대, 채널 스탑층(25)은 기판(20)과 동일한 P형 불순물 이온, 예컨대 보론(B) 이온을 주입하여 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5B, the substrate is exposed by the trench 23 (see FIG. 5A) by performing a channel stop ion implantation process 24 using the pad nitride film 22 as a mask. A channel stop layer 25 is formed along the interface of 20. For example, the channel stop layer 25 is formed by implanting the same P-type impurity ions as the substrate 20, for example, boron (B) ions.

여기서, 채널 스탑 이온주입공정(24)은 이웃하는 단위 화소 간 격리(Isolation)를 강화하기 위하여 실시하는 것으로, 채널 스탑층(25)은 포토 다이오드의 캐패시턴스(Capacitance)를 증가시키는 역할을 하기도 한다. 이와 같이 채널 스탑층(25)이 포토 다이오드의 캐패시턴스를 증가시킬 수 있는 이유는 다음과 같다.In this case, the channel stop ion implantation process 24 is performed to enhance isolation between neighboring unit pixels, and the channel stop layer 25 also serves to increase capacitance of the photodiode. The reason why the channel stop layer 25 can increase the capacitance of the photodiode is as follows.

이는, 채널 스탑층(25)이 후속공정을 통해 형성될 P0 확산영역 및 기판(20)과 동일한 도전형으로 도핑되어 P0 확산영역에 역바이어스 전압이 인가되는 경우 채널 스탑층(25)을 통해 기판(20)에도 동일한 전압이 인가되게 된다. 따라서, 포토 다이오드의 공핍층(Depletion Layer)이 증가하여 포토 다이오드의 캐패시턴스를 증가시키게 되는 것이다.This is because when the reverse stop voltage is applied to the P 0 diffusion region and the channel stop layer 25 is doped with the same conductivity type as the P 0 diffusion region and the substrate 20 to be formed through a subsequent process, the channel stop layer 25 The same voltage is applied to the substrate 20 through the same. Therefore, the depletion layer of the photodiode is increased to increase the capacitance of the photodiode.

특히, 채널 스탑 이온주입공정(24)은 트렌치(23, 도 5a 참조)로 인해 노출된 기판(20)의 계면에 얇게, 즉 액티브 영역 방향으로 불순물 이온이 적게 주입되도록 도핑되도록 틸트(Tilt) 이온주입 방식을 적용하여 실시한다. 이를 통해, 포토 다이오드의 면적을 감소시키는 것을 방지하여 이미지 센서의 감광도(Sensitivity)를 증가시킬 수 있다.In particular, the channel stop ion implantation process 24 is tilted to be thinly doped to the interface of the substrate 20 exposed due to the trenches 23 (see FIG. 5A), that is, less dopant ions are implanted in the active region direction. The injection method is applied. By doing so, it is possible to prevent the reduction of the area of the photodiode, thereby increasing the sensitivity of the image sensor.

이어서, 도 5c에 도시된 바와 같이, 트렌치(23, 도 5a 참조)가 매립되도록 HDP(High Density Plasma) 산화막을 CMP(Chemical Mechanical Polishing) 공정을 실시하여 HDP 산화막을 평탄화한다. Subsequently, as shown in FIG. 5C, the HDP (High Density Plasma) oxide film is subjected to a CMP (Chemical Mechanical Polishing) process so that the trench 23 (see FIG. 5A) is embedded to planarize the HDP oxide film.

이어서, 습식식각공정을 실시하여 패드 질화막(22, 도 5b 참조) 및 패드 산화막(21, 도 5b 참조)을 제거한다. 이로써, 트렌치(23) 내에 고립되는 소자분리막(27)이 형성된다.Subsequently, a wet etching process is performed to remove the pad nitride film 22 (see FIG. 5B) and the pad oxide film 21 (see FIG. 5B). As a result, an isolation layer 27 is formed in the trench 23.

이어서, 도 5d에 도시된 바와 같이, 소자분리막(27)을 포함한 기판(20) 상에 하드마스크(Hard mask)로 산화막(28)과 질화막(29)을 순차적으로 증착한다. Subsequently, as illustrated in FIG. 5D, the oxide film 28 and the nitride film 29 are sequentially deposited by a hard mask on the substrate 20 including the device isolation film 27.

이어서, 질화막(29) 상에 포토레지스트(미도시)를 도포한 후, 포토 마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(30)을 형성한다. Subsequently, after the photoresist (not shown) is applied onto the nitride film 29, an exposure and development process using a photo mask (not shown) is performed to form the photoresist pattern 30.

이어서, 포토레지스트 패턴(30)을 마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 하드마스크인 질화막(29)과 산화막(28)을 순차적으로 식각하여 하드마스크 패턴을 형성한다. Next, an etching process using the photoresist pattern 30 as a mask is performed to sequentially etch the nitride film 29 and the oxide film 28, which are hard masks, to form a hard mask pattern.

이어서, 도 5e에 도시된 바와 같이, 스트립 공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(30, 도 5d 참조)을 제거한다. Subsequently, as shown in FIG. 5E, a strip process is performed to remove the photoresist pattern 30 (see FIG. 5D).

그런 다음, 공지된 LOCOS(LOCal Oxidation of Silicon) 기술을 적용하여 하드 마스크 패턴, 즉 질화막(29)과 산화막(28)으로 인해 노출된 기판(20) 표면에 LOCOS형 필드 산화막과 동일한 형태의 희생 산화막(32)을 형성한다. 여기서, 희생 산화막(32)은 후속공정을 통해 형성될 P0 확산영역의 경사면을 확보하기 위해 형성되는 것이다.Then, by applying a well-known LOCOS (LOCal Oxidation of Silicon) technology, a sacrificial oxide film of the same type as the LOCOS type field oxide film is formed on the surface of the substrate 20 exposed by the hard mask pattern, that is, the nitride film 29 and the oxide film 28. To form 32. Here, the sacrificial oxide film 32 is formed to secure the inclined surface of the P 0 diffusion region to be formed through a subsequent process.

이때, 희생 산화막(32)의 버즈빅(Bird's beak)을 제어하기 위하여 질화막(29)의 두께를 적절히 제어한다.At this time, in order to control the bird's beak of the sacrificial oxide film 32, the thickness of the nitride film 29 is appropriately controlled.

이어서, 도 5f에 도시된 바와 같이, 습식식각공정을 실시하여 질화막(29, 도 5e 참조)을 제거한다. 예컨대, 인산(H3PO4)을 이용한 습식식각공정을 실시하여 질화막(29)을 제거한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5F, a wet etching process is performed to remove the nitride layer 29 (see FIG. 5E). For example, the nitride layer 29 is removed by performing a wet etching process using phosphoric acid (H 3 PO 4 ).

이어서, 기판(20) 표면으로부터 발생되는 암전류를 방지하기 위해 잔류하는 산화막(28) 및 희생 산화막(32)을 마스크로 이용한 저농도의 P0 이온주입공정(33)을 실시하여 기판(20) 내에 저농도의 P0 확산영역(35)을 형성한다. 이때, P0 확산영역(35)은 채널 스탑층(25)을 통해 기판(20)과 전기적으로 연결되도록 채널 스탑층(25)과 중첩시켜 형성한다. Subsequently, in order to prevent dark current generated from the surface of the substrate 20, a low concentration of P 0 ion implantation process 33 using the remaining oxide film 28 and the sacrificial oxide film 32 as a mask is performed to lower the concentration in the substrate 20. P 0 diffusion region 35 is formed. In this case, the P 0 diffusion region 35 is formed by overlapping the channel stop layer 25 to be electrically connected to the substrate 20 through the channel stop layer 25.

특히, 이러한 P0 이온주입공정(33)시에는 희생 산화막(32)이 기울기를 갖는 부위에 대응되어 저농도의 P형 도펀트가 기판(20) 내에 주입된다. 따라서, 희생 산화막(32)이 경사면을 갖는 부분까지 P0 확산영역(35)이 확장되어 형성된다. In particular, during the P 0 ion implantation process 33, a low concentration P-type dopant is implanted into the substrate 20 corresponding to a portion where the sacrificial oxide film 32 has a slope. Accordingly, the P 0 diffusion region 35 is formed to extend to the portion where the sacrificial oxide film 32 has an inclined surface.

이어서, 도 5g에 도시된 바와 같이, 희생 산화막(32)을 포함한 산화막(28) 상에 포토레지스트(미도시)을 도포한 후, 포토마스크(미도시)를 이용한 노광 및 현상공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(36)을 형성한다. 여기서, 포토레지스트 패턴(36)은 포토 다이오드가 형성될 영역을 정의하기 위한 것으로 희생 산화막(32)과 소자분리막(27) 사이의 영역이 오픈된 구조로 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5G, after the photoresist (not shown) is applied onto the oxide film 28 including the sacrificial oxide film 32, an exposure and development process using a photomask (not shown) is performed to carry out the photo. The resist pattern 36 is formed. The photoresist pattern 36 is used to define a region in which the photodiode is to be formed. The photoresist pattern 36 has a structure in which a region between the sacrificial oxide layer 32 and the device isolation layer 27 is opened.

이어서, 포토레지스트 패턴(36)을 마스크로 이용한 N- 이온주입공정(37)을 실시하여 포토 다이오드용 N- 확산영역(39)을 형성한다. 이때, N- 이온주입공정(37)은 주입되는 N형 불순물의 도핑 농도를 낮게 하여 빛에 의해 발생되는 전자정공쌍이 많아지도록 한다. 이를 통해, 포토 다이오드의 공핍층을 증가시킬 수 있다.Subsequently, an N ion implantation process 37 using the photoresist pattern 36 as a mask is performed to form an N diffusion region 39 for the photodiode. In this case, the N ion implantation process 37 lowers the doping concentration of the implanted N-type impurities to increase the number of electron hole pairs generated by light. Through this, the depletion layer of the photodiode can be increased.

예컨대, N- 이온주입공정(37)은 5족 물질인 인(P) 또는 비소(As) 이온을 주입한다.For example, the N ion implantation process 37 implants phosphorus (P) or arsenic (As) ions, which are a Group 5 material.

이어서, 도 5h에 도시된 바와 같이, 스트립 공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(36, 도 5g 참조)을 제거한다. 그런 다음, 드라이브인(Drive-in) 공정을 실시하여 N- 확산영역(39a)을 확산시킨다. Subsequently, as shown in FIG. 5H, a strip process is performed to remove the photoresist pattern 36 (see FIG. 5G). Then, a drive-in process is performed to diffuse the N diffusion region 39a.

이어서, 도 5i에 도시된 바와 같이, 여러번의 이온주입공정을 통해 결함이 발생된 산화막(28, 도 5h 참조)과 희생 산화막(32, 도 5h 참조)을 제거한 후, 희생 산화막(32)의 제거로 인해 경사면을 갖는 전체 구조 상부의 단차를 따라 게이트 산화막(40)을 형성한다.Subsequently, as illustrated in FIG. 5I, the oxide film 28 (see FIG. 5H) and the sacrificial oxide film 32 (see FIG. 5H) where defects are generated through a plurality of ion implantation processes are removed, and then the sacrificial oxide film 32 is removed. As a result, the gate oxide film 40 is formed along the step of the entire structure having the inclined surface.

이어서, 게이트 산화막(40)을 이용하여 트랜지스터의 문턱전압 조절을 위한 문턱전압 이온주입공정(41)을 실시한다.Subsequently, the threshold voltage ion implantation process 41 for adjusting the threshold voltage of the transistor is performed using the gate oxide film 40.

이어서, 도 5j에 도시된 바와 같이, 게이트 산화막(40) 상에 게이트 도전막으로 폴리 실리콘막(미도시)을 증착한다. 이때, 폴리 실리콘막은 도프트(Doped) 또는 언도프트(Undoped) 실리콘막을 증착한다. 예컨대, 언도프트 실리콘막의 경우에는 SiH4를 이용하여 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 방식으로 증착한다. 한편, 도프트 실리콘막의 경우에는 SiH4에 PH3, PCl5, BCl3 또는 B2H6를 혼합시킨 기체를 이용하여 LPCVD 방식으로 증착한다. 5J, a polysilicon film (not shown) is deposited on the gate oxide film 40 as the gate conductive film. At this time, the polysilicon film deposits a doped or undoped silicon film. For example, in the case of an undoped silicon film, it is deposited by a low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) method using SiH 4 . On the other hand, in the case of the doped silicon film is deposited by LPCVD method using a gas mixed with PH 3 , PCl 5 , BCl 3 or B 2 H 6 in SiH 4 .

이어서, 폴리 실리콘막 상에 소정의 포토레지스트 패턴(42)을 형성한다. 여 기서, 포토레지스트 패턴(42)은 게이트 전극을 정의하기 위한 것으로 P0 확산영역(35)의 경사부와 중첩되도록 형성한다.Next, a predetermined photoresist pattern 42 is formed on the polysilicon film. Here, the photoresist pattern 42 is formed to define the gate electrode and overlaps the inclined portion of the P 0 diffusion region 35.

이어서, 포토레지스트 패턴(42)을 마스크로 이용한 식각공정을 실시하여 폴리 실리콘막을 식각한다. 이로써, 게이트 산화막(40) 상에 복수의 트랜지스터용 게이트 전극이 형성된다. 예컨대, N- 확산영역(39a)의 일측에 정렬되도록 형성된 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a)과 이와 일정 거리 이격되어 형성된 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(41b)이 형성된다. 이외에도 드라이브 트랜지스터 및 셀렉트 트랜지스터의 게이트 전극(미도시)이 동시에 형성된다.Next, an etching process using the photoresist pattern 42 as a mask is performed to etch the polysilicon film. As a result, a plurality of gate electrodes for the transistor are formed on the gate oxide film 40. For example, the gate electrode 41a of the transfer transistor formed to be aligned with one side of the N diffusion region 39a and the gate electrode 41b of the reset transistor formed to be spaced apart from the predetermined distance are formed. In addition, gate electrodes (not shown) of the drive transistor and the select transistor are simultaneously formed.

이어서, 도 5k에 도시된 바와 같이, 포토레지스트 패턴(42)을 마스크로 이용한 고농도의 P0 이온주입공정(44)을 실시하여 P0 확산영역(35) 내에 고농도의 P형 불순물 이온(점선표시)을 주입한다. 따라서, P0 확산영역(35)은 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a)과 대응되는 영역에서보다 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a)의 일측으로 노출된 영역에서 더 높은 도핑 농도를 갖는다.Subsequently, as shown in FIG. 5K, a high concentration of P 0 ion implantation process 44 using the photoresist pattern 42 as a mask is performed to form a high concentration of P-type impurity ions in the P 0 diffusion region 35 (dotted line display). Inject). Therefore, the P 0 diffusion region 35 has a higher doping concentration in the region exposed to one side of the gate electrode 41a of the transfer transistor than in the region corresponding to the gate electrode 41a of the transfer transistor.

이때, 도면에 도시하진 않았지만 후속 열처리 공정시 고농도의 P형 불순물 이온은 P0 확산영역(35)의 경사부에도 쉽게 확산될 수 있다.In this case, although not shown in the drawing, a high concentration of P-type impurity ions may be easily diffused in the inclined portion of the P 0 diffusion region 35 in a subsequent heat treatment process.

여기서, 고농도의 P0 이온주입공정(44)은 게이트 전극 형성을 위해 형성된 포토레지스트 패턴(42)을 사용하지 않고 별도의 포토레지스트 패턴(미도시)을 형성 하여 진행할 수도 있다.Here, the high concentration P 0 ion implantation process 44 may be performed by forming a separate photoresist pattern (not shown) without using the photoresist pattern 42 formed for forming the gate electrode.

이어서, 도 5l에 도시된 바와 같이, 스트립공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(42, 도 5k 참조)을 제거한 후, 별도의 포토레지스트 패턴(46)을 형성한다. 여기서, 포토레지스트 패턴(46)은 트랜지스터의 소오스/드레인을 구성하는 LDD 영역을 정의하기 위한 것으로 포토 다이오드가 형성된 영역을 덮는 구조로 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5L, a strip process is performed to remove the photoresist pattern 42 (see FIG. 5K), and then a separate photoresist pattern 46 is formed. The photoresist pattern 46 is formed to define an LDD region constituting the source / drain of the transistor, and has a structure covering the region where the photodiode is formed.

이어서, 포토레지스트 패턴(46)을 마스크로 이용한 LDD 이온주입공정(47)을 실시하여 복수의 트랜지스터용 게이트 전극으로 인해 노출된 기판(20) 내에 LDD 영역(48)을 형성한다. 예컨대, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a) 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(41b)의 양측으로 노출된 기판(20) 내에 LDD 영역(48)을 형성한다.Next, an LDD ion implantation process 47 using the photoresist pattern 46 as a mask is performed to form the LDD region 48 in the substrate 20 exposed by the plurality of transistor gate electrodes. For example, the LDD region 48 is formed in the substrate 20 exposed to both sides of the gate electrode 41a of the transfer transistor and the gate electrode 41b of the reset transistor.

이어서, 도 5m에 도시된 바와 같이, 스트립 공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(46, 도 5l 참조)을 제거한 후, 복수의 트랜지스터용 게이트 전극의 양측벽에 스페이서(50)를 형성한다. 예컨대 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a) 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(41b)을 포함한 전체 구조 상부의 단차를 따라 스페이서용 절연막을 증착한 후, 이를 건식식각하여 스페이서(50)를 형성한다.Subsequently, as shown in FIG. 5M, the strip process is performed to remove the photoresist pattern 46 (see FIG. 5L), and then spacers 50 are formed on both sidewalls of the plurality of transistor gate electrodes. For example, after the insulating film for the spacer is deposited along the step of the upper part of the entire structure including the gate electrode 41a of the transfer transistor and the gate electrode 41b of the reset transistor, the spacer 50 is formed by dry etching.

이어서, 별도의 포토레지스트 패턴(51)을 형성한다. 여기서, 포토레지스트 패턴(51)은 트랜지스터의 소오스/드레인 영역을 정의하기 위한 것으로 포토 다이오드가 형성된 영역을 덮는 구조로 형성한다.Subsequently, another photoresist pattern 51 is formed. The photoresist pattern 51 is formed to define a source / drain region of the transistor and covers the region in which the photodiode is formed.

이어서, 포토레지스트 패턴(51) 및 스페이서(50)를 마스크로 이용한 소오스/드레인 이온주입공정(52)을 실시하여 스페이서(50)로 인해 노출된 LDD 영역(48)을 관통하여 기판(20) 내에 소오스/드레인 영역(53a, 53b)을 형성한다. 이때, 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극(41a)과 리셋 트랜지스터의 게이트 전극(41b) 사이 영역에 형성된 소오스/드레인 영역(53a)은 플로팅 확산영역이라 한다.Subsequently, a source / drain ion implantation process 52 using the photoresist pattern 51 and the spacer 50 as a mask is performed to penetrate the LDD region 48 exposed by the spacer 50 into the substrate 20. Source / drain regions 53a and 53b are formed. At this time, the source / drain region 53a formed in the region between the gate electrode 41a of the transfer transistor and the gate electrode 41b of the reset transistor is called a floating diffusion region.

이어서, 도 5n에 도시된 바와 같이, 스트립 공정을 실시하여 포토레지스트 패턴(51, 도 5m 참조)을 제거한다.Subsequently, as shown in FIG. 5N, a strip process is performed to remove the photoresist pattern 51 (see FIG. 5M).

이후에는, 공지된 기술에 따라 컨택 및 배선공정을 실시한다.Thereafter, the contact and the wiring process are carried out according to a known technique.

본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. Although the technical idea of the present invention has been described in detail according to the above preferred embodiment, it should be noted that the above-described embodiment is for the purpose of description and not of limitation. In addition, those skilled in the art will understand that various embodiments are possible within the scope of the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 결국, P0 확산영역을 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극과 중첩되는 영역에서 일정 경사면을 갖고 N- 확산영역의 일측부를 감싸도록 형성함으로써, 스페이서와 중첩되는 영역의 P0 확산영역을 통해 N- 확산영역으로 유입된 암전류가 채널 영역으로 흐르는 것을 확실히 차단할 수 있다. 이를 통해, 이미지 센서의 노이즈를 제거하여 신뢰성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the present invention, in the end, the P 0 diffusion region is formed so as to surround one side of the N diffusion region with a predetermined inclined surface in the region overlapping with the gate electrode of the transfer transistor. Dark current flowing into the N diffusion region through the P 0 diffusion region can be reliably blocked from flowing to the channel region. Through this, the noise of the image sensor may be removed to improve reliability.

Claims (21)

표면으로부터 깊이 단차를 갖도록 일정 경사면을 갖는 트렌치가 형성된 기판;A substrate having a trench having a predetermined sloped surface to have a depth step from the surface; 상기 트렌치의 경사면과 중첩되도록 상기 기판 내에 형성된 포토 다이오드용 제1 도전형의 제1 확산영역;A first diffusion region of a first conductivity type for a photodiode formed in the substrate so as to overlap an inclined surface of the trench; 상기 기판 표면으로부터 유입되는 암전류를 차단하기 위하여 상기 제1 확산영역의 상부 표면으로부터 상기 경사면까지 확장되어 형성된 제2 도전형의 제2 확산영역; 및A second diffusion region of a second conductivity type formed to extend from an upper surface of the first diffusion region to the inclined surface to block a dark current flowing from the surface of the substrate; And 상기 경사면과 일부가 중첩되도록 상기 트렌치 상부에 형성된 게이트 전극 A gate electrode formed on the trench to overlap a portion of the inclined surface 을 포함하는 이미지 센서.Image sensor comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 게이트 전극은 상기 제2 확산영역과 중첩되는 영역에서 상기 제2 확산영역의 경사면을 따라 경사를 갖고 형성된 이미지 센서.And the gate electrode has an inclination along an inclined surface of the second diffusion region in an area overlapping the second diffusion region. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 게이트 전극은 상기 포토 다이오드에 축적된 전하를 전송하기 위한 트 랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극인 것을 특징으로 하는 이미지 센서.And the gate electrode is a gate electrode of a transfer transistor for transferring charge accumulated in the photodiode. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 트랜스퍼 트랜지스터를 통해 상기 포토 다이오드를 리셋시키기 위해 상기 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극과 일정 거리 이격된 상기 트렌치 상부에 형성된 리셋 트랜지스터의 게이트 전극을 더 포함하는 이미지 센서.And a gate electrode of the reset transistor formed on the trench spaced apart from the gate electrode of the transfer transistor to reset the photodiode through the transfer transistor. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 양측벽에는 스페이서가 구비된 이미지 센서.And spacers on both sidewalls of the gate electrode of the transfer transistor and the gate electrode of the reset transistor. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 제2 확산영역은 상기 스페이서와 대응되는 영역에서보다 상기 스페이서의 일측으로 노출된 영역에서 더 높은 도핑 농도를 갖는 이미지 센서.The second diffusion region has a higher doping concentration in a region exposed to one side of the spacer than in a region corresponding to the spacer. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극 및 리셋 트랜지스터의 게이트 전극 은 게이트 산화막을 통해 상기 기판과 전기적으로 분리된 이미지 센서.And the gate electrode of the transfer transistor and the gate electrode of the reset transistor are electrically separated from the substrate through a gate oxide film. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 기판은 소자분리막에 의해 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 이미지 센서.And the substrate is defined by an isolation layer as an active region and a field region. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 소자분리막과 상기 기판 간의 계면에 형성된 상기 제2 도전형의 채널 스탑층을 더 포함하는 이미지 센서.And a channel stop layer of the second conductivity type formed at an interface between the device isolation layer and the substrate. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 제2 확산영역은 상기 채널 스탑층의 상부 모서리 부분과 중첩되어 형성된 이미지 센서.And the second diffusion region overlapping an upper edge portion of the channel stop layer. 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 기판을 제공하는 단계;Providing a substrate defined by an active region and a field region; 상기 기판 표면에 양측부에서 일정 경사면을 갖도록 희생 산화막을 형성하는 단계;Forming a sacrificial oxide film on the surface of the substrate to have a predetermined inclined surface at both sides; 상기 기판 표면으로부터 유입되는 암전류를 차단하기 위하여 상기 희생 산화막의 양측으로 노출된 상기 액티브 영역의 상기 기판 및 상기 희생 산화막의 경사면에 대응되는 상기 기판 내에 제1 도전형의 제1 확산영역을 형성하는 단계;Forming a first diffusion region of a first conductivity type in the substrate of the active region exposed to both sides of the sacrificial oxide film and the substrate corresponding to the inclined surface of the sacrificial oxide film so as to block a dark current flowing from the surface of the substrate; ; 상기 제1 확산영역 저부의 상기 기판 내에 국부적으로 포토 다이오드용 제2 도전형의 제2 확산영역을 형성하는 단계;Forming a second diffusion region of a second conductivity type for a photodiode locally in the substrate at the bottom of the first diffusion region; 상기 희생 산화막을 제거하여 상기 기판 표면으로부터 깊이 단차를 갖도록 일정 경사면을 갖는 트렌치를 형성하는 단계; 및Removing the sacrificial oxide layer to form a trench having a predetermined slope to have a depth step from the surface of the substrate; And 상기 제2 확산영역의 일측에 정렬되도록 상기 트렌치 상부에 게이트 전극을 형성하는 단계Forming a gate electrode on the trench to be aligned with one side of the second diffusion region 를 포함하는 이미지 센서 제조방법.Image sensor manufacturing method comprising a. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 게이트 전극은 상기 포토 다이오드에 축적된 전하를 전송하기 위한 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극인 것을 특징으로 하는 이미지 센서 제조방법.And the gate electrode is a gate electrode of a transfer transistor for transferring charge accumulated in the photodiode. 제 12 항에 있어서, The method of claim 12, 상기 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 동시에 상기 트랜스퍼 트랜지스터를 통해 상기 포토 다이오드를 리셋시키기 위해 상기 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트 전극과 일정 거리 이격된 상기 트렌치 상부에 리셋 트랜지스터의 게이트 전극을 형성하는 이미지 센서 제조방법.And forming a gate electrode of the reset transistor on the trench spaced apart from the gate electrode of the transfer transistor to reset the photodiode through the transfer transistor while simultaneously forming a gate electrode of the transfer transistor. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 11 to 13, 상기 희생 산화막은 상기 포토 다이오드가 형성될 영역을 덮는 하드마스크 패턴을 산화 방지막으로 하는 LOCOS 공정을 실시하여 형성하는 이미지 센서 제조방법.The sacrificial oxide film is formed by performing a LOCOS process using a hard mask pattern covering an area where the photodiode is to be formed as an anti-oxidation film. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 하드마스크 패턴은 산화막/질화막의 적층막으로 형성하는 이미지 센서 제조방법.The hard mask pattern is formed of a laminated film of an oxide film / nitride film. 제 15 항에 있어서, The method of claim 15, 상기 질화막은 상기 희생 산화막을 형성한 후 바로 제거하고, 상기 산화막은 잔류시켜 상기 제1 확산영역 형성시 스크린 산화막으로 사용하는 이미지 센서 제조 방법.The nitride film is removed immediately after the sacrificial oxide film is formed, and the oxide film remains to be used as a screen oxide film when forming the first diffusion region. 제 16 항에 있어서, The method of claim 16, 상기 제1 확산영역을 형성한 후, After forming the first diffusion region, 상기 산화막 및 상기 희생 산화막을 제거하는 단계; Removing the oxide film and the sacrificial oxide film; 상기 희생 산화막이 제거된 전체 구조 상부의 단차를 따라 게이트 산화막을 형성하는 단계; 및Forming a gate oxide film along a step of an upper portion of the entire structure from which the sacrificial oxide film is removed; And 문턱전압 조절을 위한 이온주입공정을 실시하는 단계Implementing ion implantation process to control the threshold voltage 를 더 포함하는 이미지 센서 제조방법.Image sensor manufacturing method further comprising. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 11 to 13, 상기 게이트 전극을 형성한 후, After forming the gate electrode, 상기 게이트 전극의 일측으로 노출된 상기 제2 확산영역의 상부 표면에 존재하는 상기 제1 확산영역 내에 상기 제1 도전형의 불순물 이온을 주입하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서 제조방법.And implanting impurity ions of the first conductivity type into the first diffusion region existing on an upper surface of the second diffusion region exposed to one side of the gate electrode. 제 18 항에 있어서, The method of claim 18, 상기 제1 확산영역 내에 상기 제1 도전형의 불순물 이온을 주입한 후,Implanting impurity ions of the first conductivity type into the first diffusion region, 상기 게이트 전극의 양측벽에 스페이서를 형성하는 단계; 및Forming spacers on both sidewalls of the gate electrode; And 상기 스페이서를 마스크로 이용한 소오스/드레인 이온주입공정을 실시하는 단계를 더 포함하는 이미지 센서 제조방법.And performing a source / drain ion implantation process using the spacer as a mask. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 하나의 항에 있어서, The method according to any one of claims 11 to 13, 상기 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 기판을 제공하는 단계는,Providing the substrate defined by the active region and the field region, 상기 기판 내에 일정 깊이의 트렌치를 형성하는 단계;Forming a trench of a predetermined depth in the substrate; 상기 트렌치로 인해 노출된 상기 기판의 계면을 따라 상기 제1 도전형의 채널 스탑층을 형성하는 단계; 및Forming a channel stop layer of the first conductivity type along an interface of the substrate exposed by the trench; And 상기 트렌치가 매립되도록 소자분리막을 형성하는 단계Forming an isolation layer to fill the trench 를 포함하여 이루어지는 이미지 센서 제조방법.Image sensor manufacturing method comprising a. 제 20 항에 있어서, The method of claim 20, 상기 제1 확산영역은 상기 채널 스탑층의 상부 모서리 부분과 중첩되도록 형성하는 이미지 센서 제조방법.And the first diffusion region is formed to overlap an upper edge portion of the channel stop layer.
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CN109148499A (en) * 2018-08-23 2019-01-04 德淮半导体有限公司 Pixel unit and its manufacturing method, imaging sensor and imaging device

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