KR101016552B1

Image sensor and manufacturing method of image sensor

Abstract

An image sensor according to an embodiment includes a semiconductor substrate on which an isolation region is formed; a gate insulating film formed on the semiconductor substrate to a predetermined depth; a gate formed on the gate insulating layer and formed from the inside of the semiconductor substrate to the surface of the substrate; a photodiode formed on the semiconductor substrate at one side of the gate; and a floating diffusion layer formed on the semiconductor substrate at the other side of the gate and spaced apart from the surface of the semiconductor substrate and formed inside the semiconductor substrate. According to the embodiment, by forming the floating diffusion layer inside the substrate and spaced apart from each other, it is possible to minimize the influence generated from the surface defects of the substrate and the device isolation region. Accordingly, it is possible to suppress the occurrence of leakage current and unnecessary signals in the floating diffusion layer, and it is possible to improve the operational reliability of the image sensor.Image sensor, floating diffusion layer, photodiode, device isolation region, transistor

KR101016552B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 8

Term

Projected expiry 30 September 2028.

  1. Priority and filed
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  3. Today
  4. Projected expiry

11 claims: 3 independent, 8 dependent

  1. 1
    소자분리영역이 형성된 반도체 기판;상기 반도체 기판에 소정 깊이로 형성된 게이트 절연막;상기 게이트 절연막 위에 형성되고, 상기 반도체 기판의 내부로부터 상기 기판 표면 위까지 형성된 게이트;상기 게이트의 일측의 상기 반도체 기판에 형성된 포토 다이오드;상기 게이트의 타측의 상기 반도체 기판에 형성되고, 상기 반도체 기판의 표면으로부터 이격되어 상기 반도체 기판 내부에 형성된 부유확산층을 포함하고, 상기 부유확산층은, 상기 소자분리영역과 이격되어 상기 소자분리영역보다 아래에 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  2. 2
    제1항에 있어서, 상기 반도체 기판의 위로 노출된 상기 게이트의 양측에 형성된 스페이서;상기 포토 다이오드 상측에 형성된 이온주입층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  3. 3
    제1항에 있어서, 상기 부유확산층은 상기 게이트의 밑면 아래의 상기 반도체 기판 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 이미지 센서.
  4. 4
    삭제
  5. 5
    소자분리영역이 형성된 반도체 기판에 트랜치를 형성하고, 상기 트랜치 밑면의 상기 반도체 기판 위에 게이트 절연막을 형성하는 단계;상기 게이트 절연막 위로부터 상기 반도체 기판 표면 위까지 노출되도록 게이트를 형성하는 단계;상기 게이트의 일측의 상기 반도체 기판에 포토 다이오드를 형성하는 단계;상기 게이트의 타측의 상기 반도체 기판에 부유확산층을 형성하고, 상기 부유확산층은 상기 소자분리영역과 이격되어 상기 소자분리영역보다 아래에 형성되는 이미지 센서의 제조 방법.
  6. 6
    제5항에 있어서, 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계는 상기 소자분리영역에 의하여 정의된 액티브 영역의 일부를 개방시키는 제1 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 제1 포토레지스트 패턴을 식각마스크로 하여 식각 공정을 진행함으로써 상기 트랜치를 형성하는 단계;상기 트랜치 밑면에 상기 게이트 절연막을 형성하는 단계;및 상기 제1 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  7. 7
    제5항에 있어서, 상기 게이트를 형성하는 단계는 상기 트랜치가 매립되도록 하여 상기 반도체 기판 위에 폴리실리콘층을 형성하는 단계;상기 트랜치의 위치에 대응되도록 하여 상기 폴리실리콘층 위에 제2 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 제2 포토레지스트 패턴을 식각 마스크로 하여 식각 공정을 진행함으로써 상기 게이트를 형성하는 단계;및 상기 제2 포토레지스트 패턴이 제거되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  8. 8
    제5항에 있어서, 상기 포토 다이오드를 형성하는 단계는 상기 게이트의 일측에 형성된 상기 소자분리영역으로부터 상기 게이트까지 제3 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 제3 포토레지스트 패턴을 이온 주입 마스크로 이용하여 이온 주입 공정을 진행함으로써 상기 포토 다이오드를 형성하는 단계;및 상기 제3 포토레지스트 패턴이 제거되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  9. 9
    제8항에 있어서, 상기 제3 포토레지스트 패턴이 제거된 후, 상기 게이트 양측에 스페이서를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  10. 10
    제8항에 있어서, 상기 포토 다이오드를 형성하는 단계는 상기 포토 다이오드가 형성된 후, 상기 포토 다이오드 상측에 이온주입층이 형성되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
  11. 11
    제5항에 있어서, 상기 부유확산층을 형성하는 단계는 상기 게이트의 타측에 형성된 소자분리영역으로부터 상기 게이트까지 제4 포토레지스트 패턴을 형성하는 단계;상기 제4 포토레지스트 패턴을 이온 주입 마스크로 이용하고, 40keV 내지 60keV의 이온 주입 에너지를 공급하여 이온 주입 공정을 진행함으로써 상기 부유확산층을 형성하는 단계;상기 제4 포토레지스트 패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지 센서의 제조 방법.
Independent claims11