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KR20080008543A - Cmos image sensor and method for fabricating the same - Google Patents

Cmos image sensor and method for fabricating the same Download PDF

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Publication number
KR20080008543A
KR20080008543A KR1020060067931A KR20060067931A KR20080008543A KR 20080008543 A KR20080008543 A KR 20080008543A KR 1020060067931 A KR1020060067931 A KR 1020060067931A KR 20060067931 A KR20060067931 A KR 20060067931A KR 20080008543 A KR20080008543 A KR 20080008543A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
region
conductivity type
photodiode
image sensor
floating diffusion
Prior art date
Application number
KR1020060067931A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
고주현
이용제
안정착
Original Assignee
삼성전자주식회사
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Publication date
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Abstract

A CMOS image sensor and a method for manufacturing the same are provided to enhance the quality of the product by increasing the transmission efficiency of charges. A CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) image sensor includes an active region, a photo diode and a floating diffusion region(FD), a gate(35) of a transfer transistor(30), and at least one dopant doping region(7). The active region is defined by an element isolation region(20). The photo diode and floating diffusion region are disposed in parallel with the active region. The gate of the transfer transistor is formed to cross over the active region between the photo diode and floating diffusion region. The density of dopant doping regions formed in the active region is varied based on distance with the floating diffusion area.

Description

씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법{CMOS image sensor and method for fabricating the same} CMOS image sensor and method for fabricating the same {CMOS image sensor and method for fabricating the same}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단위 화소를 나타낸 회로도이다.1 is a circuit diagram illustrating a unit pixel of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단위 화소를 나타낸 레이아웃도이다.2 is a layout diagram illustrating unit pixels of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 2.

도 4 내지 도 6은 본 발명의 실시예들에 따른 씨모스 이미지 센서의 단면도이다.4 to 6 are cross-sectional views of the CMOS image sensor according to embodiments of the present invention.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 실시예들에 따른 씨모스 이미지 센서들의 제조 방법들을 공정 순서에 따라 단계별로 나열한 중간 구조물들의 단면도들이다.7 to 10 are cross-sectional views of intermediate structures in which the manufacturing methods of CMOS image sensors according to the exemplary embodiments of the present invention are arranged step by step in the order of processing.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

10: 포토 다이오드 20: 플로팅 확산 영역10: photodiode 20: floating diffusion region

30: 트랜스퍼 트랜지스터 40: 리셋 트랜지스터30: transfer transistor 40: reset transistor

50: 드라이브 트랜지스터 60: 셀렉트 트랜지스터50: drive transistor 60: select transistor

본 발명은 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 씨모스 이미지 센서 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an image sensor and a method of manufacturing the same, and more particularly to a CMOS image sensor and a method of manufacturing the same.

이미지 센서는 광학적 영상을 전기적 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 크게 전하 결합 소자(Charge Coupled Device: CCD)와 씨모스 이미지 센서(CMOS Image Sensor; CIS)로 구분된다.An image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and is classified into a charge coupled device (CCD) and a CMOS image sensor (CIS).

이들 중 씨모스 이미지 센서는 제어 회로 및 신호 처리 회로 등을 주변 회로로 사용하는 씨모스 기술을 이용하여 단위 화소의 수량에 해당하는 트랜지스터들을 반도체 기판에 형성함으로써 트랜지스터들에 의해 각 단위 화소의 출력을 순차적으로 검출하는 스위칭 방식을 채용한 소자이다. 씨모스 이미지 센서는 씨모스 제조 기술을 이용하므로 적은 전력 소모, 적은 포토 공정 단계에 따른 단순한 제조 공정을 갖는다. 또한, 씨모스 이미지 센서는 제어 회로, 신호 처리 회로, 아날로그/디지털 변환 회로 등을 씨모스 이미지 센서 칩에 집적 시킬 수가 있으므로 제품의 소형화가 용이하다. 따라서, 씨모스 이미지 센서는 현재 디지털 정지 카메라, 디지털 비디오 카메라 등과 같은 다양한 응용 부분에 널리 사용되고 있다. 그러나 이러한 씨모스 이미지 센서는 암전류에 의한 성능 저하 문제가 제기되어, 암전류를 저감 시킬 수 있으면서도, 전하 전송 효율이 저하되지 않는 씨모스 이미지 센서의 개발이 요구된다. Among them, the CMOS image sensor forms transistors corresponding to the quantity of unit pixels on the semiconductor substrate by using CMOS technology using a control circuit, a signal processing circuit, and the like as peripheral circuits, thereby outputting each unit pixel by the transistors. It is a device that employs a switching method that detects sequentially. The CMOS image sensor uses CMOS manufacturing technology, resulting in a simple manufacturing process with low power consumption and few photo process steps. In addition, the CMOS image sensor can integrate a control circuit, a signal processing circuit, and an analog / digital conversion circuit onto the CMOS image sensor chip, thereby facilitating miniaturization of the product. Therefore, CMOS image sensors are now widely used in various application areas such as digital still cameras, digital video cameras, and the like. However, such CMOS image sensor has a problem of performance degradation caused by dark current, and it is required to develop CMOS image sensor which can reduce dark current and does not reduce charge transfer efficiency.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 암전류를 저감 시킬 수 있으면서도, 전하 전송 효율이 저하되지 않는 씨모스 이미지 센서를 제공하고자 하는 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is to provide a CMOS image sensor that can reduce the dark current, but does not lower the charge transfer efficiency.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 암전류를 저감 시킬 수 있으면서도, 전하 전송 효율이 저하되지 않는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.Another technical problem to be achieved by the present invention is to provide a method for manufacturing a CMOS image sensor that can reduce the dark current but does not reduce the charge transfer efficiency.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는 소자 분리 영역에 의해 정의되어 있는 활성 영역, 상기 활성 영역에 나란히 배치되어 있는 포토 다이오드와 플로팅 확산 영역, 상기 포토 다이오드와 상기 플로팅 확산 영역 사이의 상기 활성 영역을 가로지르는 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트, 및 상기 게이트 하부의 상기 활성 영역 내에 위치하며 상기 포토 다이오드측에서 상기 플로팅 확산 영역측으로 갈수록 농도가 단계적으로 변하는 적어도 하나의 불순물 도핑 영역을 구비하는 채널 영역을 포함한다.According to an embodiment of the present disclosure, a CMOS image sensor may include an active region defined by an isolation region, a photodiode and a floating diffusion region disposed side by side in the active region, and the photodiode A gate of a transfer transistor across the active region between the floating diffusion regions, and at least one impurity doped region, which is located in the active region below the gate and whose concentration gradually changes from the photodiode side toward the floating diffusion region side. It includes a channel region having a.

여기서, 상기 불순물 도핑 영역은 상기 포토 다이오드 측에서 상기 플로팅 확산 영역측으로 갈수록 농도가 단계적으로 낮아지는 도핑 프로파일을 가질 수 있으며, 이때 상기 불순물 도핑 영역의 불순물은 P형일 수 있다. The impurity doped region may have a doping profile in which the concentration gradually decreases from the photodiode side toward the floating diffusion region, and the impurity of the impurity doped region may be P-type.

또한, 상기 불순물 도핑 영역은 상기 플로팅 확산 영역측에서 상기 포토 다이오드측으로 갈수록 농도가 단계적으로 높아지는 도핑 프로파일을 갖는 제 1 도전형 불순물 도핑 영역과 상기 제 1 도전형 불순물 도핑 영역의 하부에서 상기 제 1 도전형 불순물 도핑 영역의 상기 도핑 프로파일과 상보적인 도핑 프로파일을 갖는 제 2 도전형 불순물 도핑 영역을 포함할 수 있으며, 이때 상기 제 1 도전형은 P형 이고, 상기 제 2 도전형은 N형일 수 있다.The impurity doped region may further include a first conductivity type impurity doped region having a doping profile that gradually increases in concentration from the floating diffusion region side to the photodiode side and the first conductivity below the first conductivity type impurity doped region. And a second conductivity type impurity doped region having a doping profile complementary to the doping profile of the type impurity doped region, wherein the first conductivity type is P type and the second conductivity type is N type.

상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법은 소자 분리 영역에 의해 활성 영역을 정의하는 단계, 상기 활성 영역의 채널 영역을 노출하는 감광막의 패턴을 이온 주입 마스크로 하여 적어도 하나의 불순물은 소정의 경사각으로 주입하는 단계, 및 상기 채널 영역을 가로지르는 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트, 상기 활성 영역에 나란히 배치되는 포토 다이오드와 플로팅 확산 영역을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a CMOS image sensor, the method comprising: defining an active region by an isolation region, and ionizing a pattern of a photoresist film exposing a channel region of the active region Implanting at least one impurity at a predetermined oblique angle as an injection mask, and forming a gate of a transfer transistor across the channel region, a photodiode and a floating diffusion region disposed side by side in the active region.

여기서, 상기 불순물을 소정의 경사각으로 주입하는 단계는 상기 플로팅 확산 영역측의 상기 채널 영역이 상기 감광막의 패턴에 의해 쉐이딩 되게 하는 제 1 경사각으로 제 1 도전형 불순물을 주입하는 단계를 포함할 수 있다.The implanting of the impurity at a predetermined inclination angle may include injecting a first conductivity type impurity at a first inclination angle such that the channel region on the floating diffusion region side is shaded by the pattern of the photoresist layer. .

또한, 상기 불순물을 소정의 경사각으로 주입하는 단계는 상기 포토 다이오드 영역측의 상기 채널 영역이 상기 감광막 패턴에 의해 쉐이딩 되게 하는 제 2 경사각으로 제 2 도전형 불순물을 주입하는 단계를 더 포함할 수 있다.The implanting of the impurity at a predetermined inclination angle may further include injecting a second conductivity type impurity at a second inclination angle such that the channel region on the photodiode region side is shaded by the photoresist pattern. .

이때, 상기 제 1 도전형 불순물과 상기 제 2 도전형 불순물은 형 및 P형 불순물일 수 있다.In this case, the first conductivity type impurities and the second conductivity type impurities may be type and P type impurities.

또한, 상기 채널 영역에 주입되는 상기 제 2 도전형 불순물은 상기 제 1 도전형 불순물보다 상대적으로 고에너지로 주입될 수 있다.In addition, the second conductivity type impurity injected into the channel region may be implanted with a relatively higher energy than the first conductivity type impurity.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다. Specific details of other embodiments are included in the detailed description and the drawings.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예들에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되어지는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 나아가, 제 1 도전형과 제 2 도전형은 각각 P형 과 N형 일수도 있고, 제 1 도전형과 제 2 도전형은 각각 N형과 P형일 수도 있다. 또한, 여기에 설명되고 예시되는 각 실시예는 그것의 상보적인 실시예도 포함한다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various forms, and only the embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those skilled in the art. It is provided for the purpose of full disclosure, and the invention is only defined by the scope of the claims. Thus, in some embodiments, well known process steps, well known device structures and well known techniques are not described in detail in order to avoid obscuring the present invention. Further, the first conductivity type and the second conductivity type may be P type and N type, respectively, and the first conductivity type and the second conductivity type may be N type and P type, respectively. In addition, each embodiment described and illustrated herein also includes its complementary embodiment. Like reference numerals refer to like elements throughout.

본 발명의 실시예들에 따른 씨모스 이미지 센서는 도 1 내지 4를 참조함으로써 잘 이해될 수 있을 것이다. CMOS image sensor according to embodiments of the present invention will be well understood by referring to FIGS.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 센서의 단위 화소를 나타낸 회로도이다. 1 is a circuit diagram illustrating a unit pixel of an image sensor according to an exemplary embodiment.

도 1에 도시한 바와 같이, 씨모스 이미지 센서의 단위 화소(100)는 포토 다이오드(PD)와 4개의 트랜지스터(30, 40, 50, 60)를 포함하여 구성된다. 4개의 트랜지스터(30, 40, 50, 60)는 빛을 받아 광전하를 생성하는 포토 다이오드(PD)와 포토 다이오드(PD)에서 모아진 광전하를 플로팅 확산 영역(FD)으로 운송하는 트랜스퍼 트랜지스터(30)와, 원하는 값으로 플로팅 확산 영역(FD)의 전위를 세팅하고 전하를 배출하여 플로팅 확산 영역(FD)을 리셋시키는 리셋 트랜지스터(40)와, 소오스 팔로워 버퍼 증폭기(source follower buffer amplifier) 역할을 하는 드라이브 트랜지스터(50) 및 스위칭 역할로 어드레싱을 할 수 있도록 하는 셀렉트 트랜지스터(60)로 구성된다. 단위 화소(100)밖에는 출력 신호를 읽을 수 있도록 하는 로드 트랜지스터(70)가 형성되어 있다. 참조 부호 Tx는 트랜스퍼 트랜지스터(30)의 게이트 전압이고, Rx는 리셋 트랜지스터(40)의 게이트 전압이며, Dx는 드라이브 트랜지스터(50)의 게이트 전압이며, Sx는 셀렉트 트랜지스터(60)의 게이트 전압이다. 또한, GND는 그라운드를 나타낸다.As illustrated in FIG. 1, the unit pixel 100 of the CMOS image sensor includes a photodiode PD and four transistors 30, 40, 50, and 60. The four transistors 30, 40, 50, and 60 are photodiodes PD that receive light to generate photocharges, and transfer transistors 30 that transport the photocharges collected from the photodiodes PD to the floating diffusion region FD. And a reset transistor 40 which sets the potential of the floating diffusion region FD to a desired value and discharges the charge to reset the floating diffusion region FD, and serves as a source follower buffer amplifier. It consists of a drive transistor 50 and a select transistor 60 to enable addressing in the switching role. In addition to the unit pixel 100, a load transistor 70 for reading an output signal is formed. Tx denotes a gate voltage of the transfer transistor 30, Rx denotes a gate voltage of the reset transistor 40, Dx denotes a gate voltage of the drive transistor 50, and Sx denotes a gate voltage of the select transistor 60. In addition, GND represents ground.

이와 같이 구성된 씨모스 이미지 센서의 단위 화소(100)의 동작은 다음과 같이 이루어진다.The operation of the unit pixel 100 of the CMOS image sensor configured as described above is performed as follows.

우선, 리셋 트랜지스터(40), 트랜스퍼 트랜지스터(30) 및 셀렉트 트랜지스터(60)를 턴온(turn on)시켜 단위 화소(100)를 리셋시킨다. 이때, 포토 다이오드(PD)는 공핍되기 시작하여 포토 다이오드(PD)에 전하 축적이 발생하고, 플로팅 확산 영역(FD)은 공급 전압(VDD)에 비례하여 전하가 축적된다.First, the reset transistor 40, the transfer transistor 30, and the select transistor 60 are turned on to reset the unit pixel 100. At this time, the photodiode PD begins to deplete, and charge accumulation occurs in the photodiode PD, and charge is accumulated in the floating diffusion region FD in proportion to the supply voltage V DD .

그 후, 트랜스퍼 트랜지스터(30)를 턴오프(turn off)시키고 셀렉트 트랜지스터(60)를 턴온시킨 다음, 리셋 트랜지스터(40)를 턴오프시킨다. 이와 같은 동작 상태에서 단위 화소 출력단(OUT)으로부터 제 1 출력 전압(V1)을 읽어, 버퍼(도시하지 않음)에 저장시키고 난 후, 트랜스퍼 트랜지스터(30)를 턴온시켜 빛의 세기에 따라 변화된 포토 다이오드(PD)의 전하들을 플로팅 확산 영역(FD)으로 이동시킨 다음, 다시 출력단(OUT)에서 제 2 출력 전압(V2)을 읽어 들어, 두 전압차(V1-V2)에 대한 아날로그 데이터를 디지털 데이터로 변경시킴으로써 단위 화소(100)에 대한 동작 주기가 완료된다.Thereafter, the transfer transistor 30 is turned off and the select transistor 60 is turned on, and then the reset transistor 40 is turned off. In such an operation state, the first output voltage V 1 is read from the unit pixel output terminal OUT, stored in a buffer (not shown), and then the transfer transistor 30 is turned on to change a photo according to the light intensity. The charges of the diode PD are moved to the floating diffusion region FD, and then the second output voltage V 2 is read from the output terminal OUT again, and analog data of two voltage differences V 1 -V 2 is obtained. By changing the to digital data, the operation period for the unit pixel 100 is completed.

이러한 씨모스 이미지 센서에 대해 도 2 및 도 3을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단위 화소를 나타낸 레이아웃도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ'선을 따라 절단한 단면도이다.This CMOS image sensor will be described in more detail with reference to FIGS. 2 and 3. 2 is a layout diagram illustrating unit pixels of a CMOS image sensor according to an exemplary embodiment, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line III-III ′ of FIG. 2.

도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 씨모스 이미지 센서의 단위 화소(100)에서 활성 영역(active region, 10)은 굵은 실선으로 정의된 영역이고, 소자 분리 영역(20)은 활성 영역의 외부 영역이다. 트랜스퍼 트랜지스터(30)의 게이트(35), 리셋 트랜지스터(40)의 게이트(45), 드라이브 트랜지스터(50)의 게이트(55) 및 셀렉트 트랜지스터(60)의 게이트(65)가 각각 활성 영역(10)의 상부를 가로지르는 형태로 배치된다.As shown in FIG. 2, in the unit pixel 100 of the CMOS image sensor of the present invention, the active region 10 is a region defined by a thick solid line, and the device isolation region 20 is outside the active region. Area. The gate 35 of the transfer transistor 30, the gate 45 of the reset transistor 40, the gate 55 of the drive transistor 50 and the gate 65 of the select transistor 60 are each an active region 10. It is arranged in the form across the top of the.

도 3에 도시한 바와 같이, 고농도의 제 1 도전형, 예를 들어 P++형 반도체 기판(P++-sub, 1) 상에 저농도의 제 1 도전형, 예를 들어 P-형 에피층(P--epi, 2)이 위치한다. 반도체 기판(1)으로는 예를 들어 단결정 실리콘 기판 등을 사용할 수 있다. As shown in FIG. 3, a first concentration of a low conductivity type, eg, a P type epitaxial layer, is formed on a high concentration of a first conductivity type, eg, a P ++ type semiconductor substrate (P ++- sub, 1). (P -- epi, 2) is located. As the semiconductor substrate 1, for example, a single crystal silicon substrate can be used.

반도체 기판(1)의 에피층(2)에는 활성 영역(도 2의 10)을 정의하는 소자 분리 영역(20)이 위치한다. 소자 분리 영역(20)은 STI(Shallow Trench Isolation) 공정에 의해 형성된 것으로 도시되어 있지만, LOCOS(Local Oxidation Of Silicon) 공 정 등에 의해 형성된 것일 수도 있다. In the epitaxial layer 2 of the semiconductor substrate 1, an element isolation region 20 defining an active region (10 in FIG. 2) is positioned. Although the device isolation region 20 is illustrated as being formed by a shallow trench isolation (STI) process, the device isolation region 20 may be formed by a local oxidation of silicon (LOCOS) process.

활성 영역(도 2의 10)의 에피층(2)에는 포토 다이오드(PD)를 위한 저농도의 제 2 도전형, 예를 들어 N-형 확산 영역(3) 및 중간 농도의 제 1 도전형, 예를 들어 P0형 확산 영역(4)이 위치한다. 이때, N-형 확산 영역(3) 상에 P0형 확산 영역(4)이 위치한다.The epi layer 2 of the active region (10 in FIG. 2) has a low concentration of a second conductivity type for the photodiode PD, for example an N type diffusion region 3 and a medium concentration of the first conductivity type, for example. For example, the P 0 diffusion region 4 is located. At this time, the P 0 type diffusion region 4 is positioned on the N type diffusion region 3.

또한, 플로팅 확산 영역(FD)은 트랜스퍼 트랜지스터(30)의 게이트(35)를 사이에 두고 N-/P0 확산 영역(3, 4)과 이격하여 나란하게 에피층(2)에 위치한다. 플로팅 확산 영역(FD)은 LDD(Lightly Doped Drain)의 형성을 위한 저농도의 제 2 도전형, 예를 들어 N-형 확산 영역(5a)과 고농도의 제 2 도전형, 예를 들어 N+형 확산 영역(5b)을 포함한다.In addition, the floating diffusion region FD is positioned in the epi layer 2 in parallel with the N / P 0 diffusion regions 3 and 4 with the gate 35 of the transfer transistor 30 interposed therebetween. The floating diffusion region FD has a low concentration of a second conductivity type, for example, an N type diffusion region 5a and a high concentration of a second conductivity type, for example, an N + type diffusion for forming a lightly doped drain (LDD). Region 5b.

한편, 포토 다이오드(PD)가 N-/P0형 확산 영역(3, 4)을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 실제로는 N-형 확산 영역(3)만 갖는 것도 가능하다. On the other hand, a photodiode (PD) is N - it is possible to have type diffusion region (3) only - / P 0 type diffusion regions are shown as having 3, 4, a, in practice N.

포토 다이오드(PD)와 플로팅 확산 영역(FD) 사이의 에피층(2)에는 트랜스퍼 트랜지스터(30)를 위한 게이트 절연막(15)과 게이트(35)가 위치하고, 게이트(35) 양측벽에는 스페이서(36)가 각각 위치한다. 또한, 게이트(35) 하부의 에피층(2)에는 채널 영역(6)이 위치하는데, 이는 포토 다이오드(PD)와 일측이 접촉하여 광전하의 이동 통로를 제공한다. 즉, 트랜스퍼 트랜지스터(30)에 전압을 가하면 광전하가 이동할 수 있는 채널 영역(6)이 형성되어, 광전하는 반도체 기판(1)의 표면의 채널 영역(6)을 통해 플로팅 확산 영역(FD)으로 운송된다. A gate insulating film 15 and a gate 35 for the transfer transistor 30 are positioned in the epi layer 2 between the photodiode PD and the floating diffusion region FD, and spacers 36 are disposed on both sidewalls of the gate 35. Are located respectively. In addition, a channel region 6 is positioned in the epi layer 2 under the gate 35, which is in contact with the photodiode PD to provide a movement path of the photocharges. That is, when a voltage is applied to the transfer transistor 30, a channel region 6 in which photocharges can move is formed, and photoelectric charges are transferred to the floating diffusion region FD through the channel region 6 on the surface of the semiconductor substrate 1. Transported.

채널 영역(6)이 위치하는 반도체 기판(1)의 표면 근처에는 각종 결함들(defects)과 댕글링 결합(dangling bond)에 비롯한 암전류를 발생시키는 인자들이 존재하여 씨모스 이미지 센서의 암전류 특성을 악화시킬 수 있다. 따라서, 암전류 특성의 악화를 방지하기 위해, 채널 영역(6) 내에 불순물 도핑 영역(7)이 구비될 수 있다. 불순물 도핑 영역(7)의 불순물은 예를 들어 P형 또는 N형 불순물일 수 있고, 바람직하게는 P형 불순물 일 수 있다.Near the surface of the semiconductor substrate 1 where the channel region 6 is located, there are factors that generate dark currents, including various defects and dangling bonds, thereby deteriorating the dark current characteristics of the CMOS image sensor. You can. Therefore, in order to prevent deterioration of the dark current characteristic, an impurity doped region 7 may be provided in the channel region 6. Impurities in the impurity doped region 7 may be, for example, P-type or N-type impurities, preferably P-type impurities.

이러한 불순물 도핑 영역(7)은 포토 다이오드(PD)측에서 플로팅 확산 영역(FD)측으로 갈수록 불순물의 농도가 단계적으로 변할 수 있다. 이를 보다 상세하게 설명하면, 채널 영역(6) 내의 불순물 도핑 영역(7)은 포토 다이오드(PD)측에서는 불순물의 도즈량이 많고 플로팅 확산 영역(FD)측으로 갈수록 불순물의 도즈량이 적은 경사진 도핑 프로파일(doping profile)을 가질 수 있다. 이는 채널 영역(6) 내의 불순물 도핑 영역(7)의 제 1 도전형의 불순물, 예를 들어 P형 불순물의 농도가 높아질수록 암전류를 저감 시킬 수 있지만, 반대로 포토 다이오드(PD) 영역에 축적된 전하를 플로팅 확산 영역(FD)으로 전송하는 전하 전송 효율(charge transfer efficiency)이 떨어질 수 있으므로, 불순물 도핑 영역(7)이 상술한 바와 같은 도핑 프로파일을 가짐으로써, 암전류 발생을 저감시키면서도 전하 전송 효율이 저하되지 않도록 할 수 있다. 도면에서의 실선의 화살표는 불순물 도핑 영역(7)에서의 불순물의 농도 증가 방향을 나타낸다.In the impurity doped region 7, the impurity concentration may gradually change from the photodiode PD side to the floating diffusion region FD side. In more detail, the doping region 7 in the impurity doping region 7 in the channel region 6 has an inclined doping profile in which the dose amount of the impurity is larger on the photodiode PD side and the dosing amount of the impurity is smaller toward the floating diffusion region FD. profile). This can reduce the dark current as the concentration of the first conductivity type impurity, for example P-type impurity, of the impurity doped region 7 in the channel region 6 increases, but on the contrary, the charge accumulated in the photodiode PD region. Since the charge transfer efficiency of transferring the to the floating diffusion region FD may be reduced, the impurity doping region 7 has a doping profile as described above, thereby reducing charge transfer efficiency while reducing dark current generation. You can prevent it. Solid arrows in the figure indicate the direction of increasing the concentration of impurities in the impurity doped region 7.

계속해서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서를 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단면도이다 도 4에 도시한 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는 포토 다이오드(PD)의 제 1 도전형 확산 영역(4')을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서와의 차이점을 중심으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서를 설명한다.Subsequently, a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. 4 is a cross-sectional view of a CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention. As illustrated in FIG. 4, a CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention may have a first conductivity type diffusion of a photodiode (PD). Except for region 4 ', it is substantially the same as CMOS image sensor according to one embodiment of the present invention. Therefore, a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention will be described based on differences from the CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.

본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드(PD)의 중간 농도의 제 1 도전형, 예를 들어 P0 확산 영역(4')은 트랜스퍼 게이트(35)로부터 임의의 간격을 두고 이격하여 에피층(2)에 형성된다. P0형 확산 영역이 후속의 열처리 공정에 의해 최종적으로 완성되었을 때, 접합이 게이트(35) 아래의 채널 영역(6)으로 확산하는 것을 방지하기 위함이다. P0형 확산 영역의 접합이 게이트(35) 아래로 진입하면 포토 다이오드(PD)측의 게이트(35)의 에지 아래에 장벽 전위(barrier potential)를 형성시켜 전하 전송 효율을 저하시킨다. 이 경우 씨모스 이미지 센서의 저조도 특성 및 동작 속도를 저하시킬 수 있다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드(PD)의 제 1 도전형 확산 영역(4')을 게이트(35)로부터 이격하여 암전류를 저하시키면서도 전하 전송 효율을 저하시키지 않을 수 있다.The first conductivity type, for example P 0 diffusion region 4 ′, of intermediate concentration of the photodiode PD of the CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention is spaced at random intervals from the transfer gate 35. It is formed in the epi layer 2 spaced apart. This is to prevent the junction from diffusing into the channel region 6 under the gate 35 when the P 0 type diffusion region is finally completed by a subsequent heat treatment process. When the junction of the P 0 type diffusion region enters below the gate 35, a barrier potential is formed below the edge of the gate 35 on the photodiode PD side to lower the charge transfer efficiency. In this case, the low light characteristic and the operating speed of the CMOS image sensor may be reduced. Accordingly, the first conductivity type diffusion region 4 ′ of the photodiode PD of the CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention is spaced apart from the gate 35 to reduce the dark current but not reduce the charge transfer efficiency. Can be.

계속해서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서를 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단면도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는 트랜스퍼 게이트(35) 하부의 채널 영역(6)에 구비된 불순물 도핑 영역(7')을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서와의 차이점을 중심으로 설명한다.Subsequently, a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. 5 is a cross-sectional view of a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention is the present invention except for the impurity doped region 7 ′ provided in the channel region 6 under the transfer gate 35. It is substantially the same as the CMOS image sensor according to an embodiment of. Therefore, the following description will focus on differences from the CMOS image sensor according to an exemplary embodiment.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 채널 영역(6)은 포토 다이오드(PD)측에서 플로팅 확산 영역(FD)측으로 갈수록 농도가 단계적으로 변하는 불순물 도핑 영역(7')을 구비한다. 불순물 도핑 영역(7)은 예를 들어 포토 다이오드(PD)측에서 플로팅 확산 영역(FD)측으로 갈수록 농도가 단계적으로 낮아지는 도핑 프로파일을 갖는 제 1 도전형 불순물 도핑 영역(7a)과 반대로 플로팅 확산 영역(FD)측에서 포토 다이오드(PD)측으로 갈수록 농도가 단계적으로 낮아지는 도핑 프로파일을 갖는 제 2 도전형 불순물 도핑 영역(7b)을 가질 수 있다. 제 2 도전형 불순물 도핑 영역(7b)은 제 1 도전형 불순물 도핑 영역(7a)의 도핑 프로파일과 상보적인 도핑 프로파일을 갖는다. 이때, 제 1 도전형은 P형일 수 있고, 제 2 도전형은 N형 일 수 있다. The channel region 6 of the CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention includes an impurity doped region 7 ′ whose concentration is gradually changed from the photodiode PD side to the floating diffusion region FD side. . For example, the impurity doped region 7 is a floating diffusion region as opposed to the first conductivity type impurity doped region 7a having a doping profile whose concentration gradually decreases from the photodiode PD side to the floating diffusion region FD side. It may have a second conductivity type impurity doped region 7b having a doping profile whose concentration gradually decreases from the (FD) side toward the photodiode PD side. The second conductivity type impurity doped region 7b has a doping profile complementary to that of the first conductivity type impurity doped region 7a. In this case, the first conductivity type may be P type, and the second conductivity type may be N type.

상술한 바와 같은 불순물 도핑 영역(7')은 상보적인 도핑 프로파일을 갖는 제 1 도전형, 예를 들어 P형 불순물 도핑 영역(7a)과 제 2 도전형, 예를 들어 N형 불순물 도핑 영역(7b)을 포함함으로써, P형 불순물 도핑 영역(7a)이 목적하는 바의 도핑 프로파일을 갖도록 하는데 유리하며, 따라서 암전류를 저감시키면서도 전하 전송 효율이 저하되지 않도록 할 수 있다. 도면에서의 실선의 화살표와 점선의 화살표는 각각 제 1 및 제 2 불순물 도핑 영역(7a, 7b)에서의 불순물의 농도 증가 방향을 나타낸다.The impurity doped region 7 ′ as described above is of the first conductivity type, eg, P-type impurity doped region 7a and the second conductivity type, eg, N-type impurity doped region 7b having complementary doping profiles. ), It is advantageous for the P-type impurity doped region 7a to have a desired doping profile, so that the charge transfer efficiency can be reduced while reducing the dark current. Solid and dashed arrows in the figure indicate directions of increasing concentrations of impurities in the first and second impurity doped regions 7a and 7b, respectively.

계속해서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서를 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단면도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는 채널 영역(6)에 구비된 불순물 도핑 영역(7')과 포토 다이오드(PD)의 제 1 도전형 확산 영역(4')을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서와 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서와 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서와의 차이점을 중심으로 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서를 설명한다.Subsequently, a CMOS image sensor according to still another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6. 6 is a cross-sectional view of a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 6, the CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention may include an impurity doped region 7 ′ provided in the channel region 6 and a first conductivity type diffusion region of the photodiode PD. Except for 4 ', the CMOS image sensor is substantially the same as the CMOS image sensor according to the exemplary embodiment. Therefore, a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention will be described based on differences between the CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention and the CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention. .

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 포토 다이오드(PD)의 중간 농도의 제 1 도전형, 예를 들어 P0 확산 영역(4')은 트랜스퍼 게이트(35)로부터 임의의 간격을 두고 이격하여 에피층(2)에 위치한다. P0형 확산 영역이 후속의 열처리 공정에 의해 최종적으로 완성되었을 때, 접합이 게이트(35) 아래의 채널 영역(6)으로 확산하는 것을 방지하기 위함이다. The first conductivity type, for example P 0 diffusion region 4 ′, of intermediate concentration of the photodiode PD of the CMOS image sensor according to a further embodiment of the invention is provided at any distance from the transfer gate 35. Spaced apart and located in the epi layer (2). This is to prevent the junction from diffusing into the channel region 6 under the gate 35 when the P 0 type diffusion region is finally completed by a subsequent heat treatment process.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 트랜스퍼 게이트(35) 하부의 채널 영역(6)은 포토 다이오드(PD)측에서 플로팅 확산 영역(FD)측 으로 갈수록 농도가 단계적으로 변하는 불순물 도핑 영역(7')을 구비한다. 불순물 도핑 영역(7)은 예를 들어 포토 다이오드(PD)측에서 플로팅 확산 영역(FD)측으로 갈수록 농도가 단계적으로 낮아지는 도핑 프로파일을 갖는 제 1 도전형 불순물 도핑 영역(7a)과 반대로 플로팅 확산 영역(FD)측에서 포토 다이오드(PD)측으로 갈수록 농도가 단계적으로 낮아지는 도핑 프로파일을 갖는 제 2 도전형 불순물 도핑 영역(7b)을 가질 수 있다. 제 2 도전형 불순물 도핑 영역(7b)은 제 1 도전형 불순물 도핑 영역(7a)의 도핑 프로파일과 상보적인 도핑 프로파일을 갖는다. 이때, 제 1 도전형은 P형일 수 있고, 제 2 도전형은 N형 일 수 있다. In addition, in the channel region 6 under the transfer gate 35 of the CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention, the concentration is gradually changed from the photodiode PD side to the floating diffusion region FD side. Impurity doped region 7 '. For example, the impurity doped region 7 is a floating diffusion region as opposed to the first conductivity type impurity doped region 7a having a doping profile whose concentration gradually decreases from the photodiode PD side to the floating diffusion region FD side. It may have a second conductivity type impurity doped region 7b having a doping profile whose concentration gradually decreases from the (FD) side toward the photodiode PD side. The second conductivity type impurity doped region 7b has a doping profile complementary to that of the first conductivity type impurity doped region 7a. In this case, the first conductivity type may be P type, and the second conductivity type may be N type.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서는 상술한 바와 같은 트랜스퍼 게이트(35)로부터 임의의 간격을 두고 위치하는 제 1 도전형 확산 영역(4')과 상보적인 도핑 프로파일을 갖는 제 1 도전형 불순물 도핑 영역(7a)과 제 2 불순물 도핑 영역(7b)을 포함하는 불순물 도핑 영역(7')을 구비하는 채널 영역(6)을 포함함으로써, 암전류를 저감시키면서도 전하 전송 효율이 저하되지 않도록 할 수 있다. 도면에서의 실선의 화살표와 점선의 화살표는 각각 제 1 및 제 2 불순물 도핑 영역에서의 불순물의 농도 증가 방향을 나타낸다.According to another embodiment of the present invention, the CMOS image sensor may include a first having a doping profile complementary to the first conductivity type diffusion region 4 ′ positioned at an arbitrary distance from the transfer gate 35 as described above. By including the channel region 6 having the impurity doped region 7 'including the conductive impurity doped region 7a and the second impurity doped region 7b, the charge transfer efficiency is not reduced while reducing the dark current. can do. Solid arrows and dotted arrows in the figure indicate directions of increasing concentrations of impurities in the first and second impurity doped regions, respectively.

계속해서, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 도 3, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명한다. 도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 공정 순서에 따라 단계별로 나열한 중간 구조물들의 단면도들이다.Subsequently, a method of manufacturing the CMOS image sensor according to an exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3, 7, and 8. 7 and 8 are cross-sectional views of intermediate structures in which the CMOS image sensor manufacturing method according to an embodiment of the present invention is arranged step by step according to a process sequence.

우선, 도 7에 도시한 바와 같이 반도체 기판(1)을 준비한다. 반도체 기판(1) 으로는 고농도의 제 1 도전형, 예를 들어 P++형 단결정 실리콘 기판을 사용할 수 있다. 반도체 기판(1)의 일 표면, 예를 들어 소자를 형성하기 위한 표면 상에는 에피택셜(epitaxial) 공정에 의해 성장된 저농도의 제 1 도전형, 예를 들어 P-형 에피층(2)이 형성되어있는데, 이는 포토 다이오드에서의 공핍 영역(depletion region)을 크고 깊게 형성시킴으로써, 광전하를 모으기 위한 저전압 포토 다이오드(PD)의 능력을 증가시키고 나아가 광감도를 개선시키기 위함이다.First, as shown in FIG. 7, the semiconductor substrate 1 is prepared. As the semiconductor substrate 1, a high concentration of a first conductivity type, for example, a P ++ type single crystal silicon substrate can be used. On one surface of the semiconductor substrate 1, for example, a surface for forming an element, a first conductive type, for example, a P type epitaxial layer 2, which is grown by an epitaxial process, is formed. This is to increase the ability of the low voltage photodiode PD to collect photocharges and further improve the photosensitivity by forming large and deep depletion regions in the photodiode.

다음, 포토 다이오드(도 3의 PD)의 활성 영역(도 2의 10) 및 플로팅 확산 영역(도 3의 FD)을 비롯하여 트랜스퍼 트랜지스터(도 2의 30), 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 활성 영역(도 2의 10)을 정의하기 위해 반도체 기판(1)의 에피층(2)에 소자 분리 영역(20)을 형성한다. 소자 분리 영역(2)은 예를 들어 STI 공정에 의해 형성될 수 있다. 물론, 소자 분리 영역을 LOCOS 공정 등에 의해 형성될 수도 있다.Next, the transfer transistor (30 in FIG. 2), the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive, as well as the active region (10 in FIG. 2) and the floating diffusion region (FD in FIG. 3) of the photodiode (PD in FIG. 3). An isolation region 20 is formed in the epi layer 2 of the semiconductor substrate 1 to define an active region (10 in FIG. 2) for the transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 2). do. The device isolation region 2 may be formed by, for example, an STI process. Of course, the device isolation region may be formed by a LOCOS process or the like.

이어, 포토 다이오드(도 3의 FD)의 활성 영역(도 2의 10)을 포함한 활성 영역(도 2의 10) 전체의 에피층(2) 상에 게이트 절연막(150)을 형성한다. 이때, 게이트 절연막(150)은 트랜스퍼 트랜지스터(도 2의 30), 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 게이트 절연막으로서, 예를 들어 열산화 공정에 의해 성장된 열산화막으로 형성될 수 있다.Subsequently, the gate insulating layer 150 is formed on the epitaxial layer 2 of the entire active region (10 of FIG. 2) including the active region (10 of FIG. 2) of the photodiode (FD of FIG. 3). In this case, the gate insulating film 150 is a gate insulating film for the transfer transistor (30 in FIG. 2), the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 2). For example, it may be formed into a thermal oxide film grown by a thermal oxidation process.

다음, 게이트 절연막(150) 상에 감광막(200)의 패턴을 형성한다. 이때, 감광 막(200)의 패턴은 트랜스퍼 트랜지스터(도 2의 30)의 채널 영역(6)을 노출한다. 이러한 감광막(200)의 패턴을 이온 주입 마스크로 이용하여 채널 영역(6)에 제 1 도전형, 예를 들어 P형 불순물을 소정의 경사각(θ1)으로 이온 주입하여 불순물 도핑 영역(70)을 형성한다. 채널 영역(6)에 소정의 경사각(θ1)으로 불순물을 주입함으로써, 감광막(200)의 패턴에 의해 채널 영역(6)이 일부 가려져 불순물이 도달하지 않는 쉐이딩 영역(shading region)이 발생하게 된다. 쉐이딩 영역은 플로팅 확산 영역(도 3의 FD) 측에 형성되도록 할 수 있다.Next, a pattern of the photosensitive film 200 is formed on the gate insulating film 150. At this time, the pattern of the photosensitive film 200 exposes the channel region 6 of the transfer transistor (30 in FIG. 2). Using the pattern of the photosensitive film 200 as an ion implantation mask, the impurity doped region 70 is ion-implanted into the channel region 6 by a first conductivity type, for example, P-type impurity, at a predetermined inclination angle θ 1 . Form. By injecting the impurity into the channel region 6 at a predetermined inclination angle θ 1 , a portion of the channel region 6 is covered by the pattern of the photoresist layer 200, thereby causing a shading region to which impurities do not reach. . The shading region may be formed on the floating diffusion region (FD in FIG. 3).

이어, 도 8에 도시한 바와 같이 불순물이 주입된 상태에서 반도체 기판(1)에 열처리를 하게 되면, 불순물이 측면, 즉 플로팅 확산 영역(도 3의 FD)측으로 확산된다. 따라서, 채널 영역(6)에는 포토 다이오드(도 3의 PD)측에서는 상대적으로 고농도를 갖고, 플로팅 확산 영역(도 3의 FD)측에서는 저농도를 갖는 경사진 도핑 프로파일을 갖는 불순물 도핑 영역(7)이 형성된다. 도면에서의 실선의 화살표는 불순물 도핑 영역(7)에서의 불순물의 농도 증가 방향을 나타낸다. Subsequently, when the semiconductor substrate 1 is heat-treated in the state where impurities are injected as shown in FIG. 8, the impurities diffuse to the side, that is, the floating diffusion region (FD in FIG. 3). Therefore, in the channel region 6, an impurity doped region 7 having an inclined doping profile having a relatively high concentration on the photodiode (PD in FIG. 3) side and a low concentration on the floating diffusion region (FD in FIG. 3) side is formed. do. Solid arrows in the figure indicate the direction of increasing the concentration of impurities in the impurity doped region 7.

다음, 도 3에 도시한 바와 같이 도 8의 감광막의 패턴을 제거하고, 게이트 절연막(도 8의 150) 상에 트랜스퍼 게이트(35)를 위한 도전층(도시하지 않음), 예를 들어 고농도의 다결정 실리콘층을 증착한다. 이때, 도전층은 트랜스퍼 트랜지스터(도 2의 30), 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 3의 60)의 게이트(도 3의 35, 45, 55, 65)를 위한 도전층이다. 도면에 도시하지는 않았지만 도전층을 고농도의 다결정 실리콘층과 그 위에 실 리사이드층으로 형성시킬 수도 있다.Next, as shown in FIG. 3, the pattern of the photosensitive film of FIG. 8 is removed, and a conductive layer (not shown), for example, a high concentration polycrystal, for the transfer gate 35 is formed on the gate insulating film 150 of FIG. 8. Deposit a silicon layer. In this case, the conductive layer may include the transfer transistor (30 in FIG. 2), the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2), and the gates (35, 45 in FIG. 3) of the select transistor (60 in FIG. 3). 55, 65). Although not shown, the conductive layer may be formed of a high concentration polycrystalline silicon layer and a silicide layer thereon.

이어, 사진 식각 공정으로 게이트를 위한 부분의 도전층 및 게이트 절연막을 남기고 나머지 도전층 및 게이트 절연막을 제거하여, 트랜스퍼 트랜지스터(35)의 게이트 절연막(15)과 게이트를 형성하고, 포토 다이오드(PD)와 플로팅 확산 영역(FD)을 위한 활성 영역(도 2의 10)의 표면을 노출한다. 아울러, 도면에 도시하지는 않았지만 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 게이트 및 게이트 절연막의 패턴을 형성시키고, 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 활성 영역(도 2의 10)의 표면을 노출한다.Subsequently, a photolithography process leaves a conductive layer and a gate insulating layer for the gate and removes the remaining conductive layer and the gate insulating layer to form a gate with the gate insulating layer 15 of the transfer transistor 35, and the photodiode PD And expose the surface of the active region (10 in FIG. 2) for the floating diffusion region FD. In addition, although not shown in the drawings, patterns of gate and gate insulating films for the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 2) are formed, and the reset transistor (FIG. 2) is used. 40), the surface of the active region (10 of FIG. 2) for the drive transistor (50 of FIG. 2) and the select transistor (60 of FIG. 2) is exposed.

다음, 반도체 기판(1) 상에 감광막의 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 이때, 감광막의 패턴은 플로팅 확산 영역(FD)을 위한 활성 패턴(도 2의 10)의 에피층(2)을 노출시키고, 포토 다이오드(PD)를 위한 활성 영역(도 2의 10)의 에피층(2)을 마스킹(masking)한다. 또한, 감광막의 패턴은 도시하지는 안았지만, 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 활성 영역(도 2의 10)을 노출한다.Next, a pattern (not shown) of the photosensitive film is formed on the semiconductor substrate 1. At this time, the pattern of the photoresist layer exposes the epi layer 2 of the active pattern (10 of FIG. 2) for the floating diffusion region FD, and the epi layer of the active region (10 of FIG. 2) for the photodiode PD. Mask (2). Further, although not shown, the pattern of the photoresist film exposes the active regions (10 in FIG. 2) for the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 2). .

이어, 감광막 패턴을 이온 주입 마스크로 하여 플로팅 확산 영역(FD)을 위한 활성 영역의 에피층에 LDD의 형성을 위한 저농도의 제 2 도전형의 불순물, 예를 들어 N형 불순물을 이온 주입하여 플로팅 확산 영역을 위한 N-형 확산 영역(5a)을 형성한다. 아울러, 도시하지는 않았지만 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜 지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 활성 영역(도 2의 10)의 에피층에 LDD를 위한 N-형 확산 영역을 형성한다.Subsequently, floating diffusion is performed by ion implanting low-concentration, second conductivity-type impurities, such as N-type impurities, into the epi layer of the active region for the floating diffusion region FD using the photoresist pattern as an ion implantation mask. An N type diffusion region 5a is formed for the region. In addition, although not shown, N for LDD in the epi layer of the active region (10 in FIG. 2) for the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 2). - to form a type diffusion region.

다음, 감광막의 패턴을 제거하고, 반도체 기판(1)에 감광막의 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 이때, 감광막의 패턴은 포토 다이오드(PD)를 위한 활성 영역(도 2의 10)의 에피층(2)을 노출시키고 N-형 확산 영역(5a)을 마스킹한다. 또한, 도시하지는 않았지만 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 활성 영역(도 2의 10)을 마스킹한다.Next, the pattern of the photosensitive film is removed, and a pattern (not shown) of the photosensitive film is formed on the semiconductor substrate 1. At this time, the pattern of the photoresist film exposes the epi layer 2 of the active region (10 in FIG. 2) for the photodiode PD and masks the N type diffusion region 5a. Also, although not shown, the active regions (10 in FIG. 2) for the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 2) are masked.

이어, 감광막의 패턴을 이온 주입 마스크로 하여 포토 다이오드(PD)를 위한 활성 영역(도 2의 10)의 에피층(2)에 저농도의 제 1 도전형, 예를 들어 N형 불순물을 고에너지로 이온 주입시킴으로써 포토 다이오드(PD)를 위한 N-형 확산 영역(3)을 형성한다.Subsequently, a low concentration of the first conductivity type, for example, an N-type impurity, is applied to the epi layer 2 of the active region (10 in FIG. 2) for the photodiode PD using the pattern of the photosensitive film as an ion implantation mask. Ion implantation forms the N type diffusion region 3 for the photodiode PD.

다음, 중간 농도의 제 2 도전형, 예를 들어 P형 불순물을 저에너지로 이온 주입시킴으로 N-형 확산 영역(3) 상에 P0 확산 영역(4)을 형성한다. 한편, P0 확산 영역(4)의 형성 공정을 생략함으로써 N-형 확산 영역(3)만을 갖는 포토 다이오드(PD)를 형성하는 것도 가능함은 자명한 사실이다.Next, a P 0 diffusion region 4 is formed on the N type diffusion region 3 by ion implantation of a second conductivity type, for example, P type impurity, of low concentration at low energy. On the other hand, it is apparent that the photodiode PD having only the N type diffusion region 3 can be formed by omitting the process of forming the P 0 diffusion region 4.

이어, 감광막의 패턴을 제거하고, 화학 기상 증착 공정, 예를 들어 저압 화학 기상 증착 공정 등을 이용하여, N- 확산 영역(3), P0 확산 영역(4) 및 게이 트(35)를 비롯하여 반도체 기판(1)의 모든 영역 상의 스페이서(36)를 위한 절연막(도시하지 않음), 예를 들어 산화막이나 질화막 등을 증착시킨다. 그후, 절연막을 건식 식각 또는 습식 식각 방법에 의해 식각하여 게이트(35) 측벽에 스페이서(36)를 형성한다. 아울러, 도시하지는 않았지만 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 게이트의 양측벽에 스페이서를 형성시키고, 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 활성 영역을 노출한다.Subsequently, the pattern of the photoresist film is removed and the N - diffusion region 3, P 0 , using a chemical vapor deposition process, for example, a low pressure chemical vapor deposition process or the like. An insulating film (not shown), for example, an oxide film or a nitride film, is deposited for the spacers 36 on all regions of the semiconductor substrate 1 including the diffusion region 4 and the gate 35. Thereafter, the insulating layer is etched by a dry etching method or a wet etching method to form the spacers 36 on the sidewalls of the gate 35. Although not shown, spacers are formed on both sidewalls of the gates for the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 2), and the reset transistor (40 in FIG. 2). ), Active regions for the drive transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 2).

다음, 반도체 기판(1) 상에 감광막의 패턴(도시하지 않음)을 형성한다. 이때, 감광막의 패턴은 N-형 확산 영역(5a)을 노출시키고, P0형 확산 영역(4)과 게이트(35)를 마스킹한다. 또한, 도시하지는 않았지만, 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)를 위한 N-형 확산 영역을 노출한다.Next, a pattern (not shown) of the photosensitive film is formed on the semiconductor substrate 1. At this time, the pattern of the photosensitive film exposes the N type diffusion region 5a and masks the P 0 type diffusion region 4 and the gate 35. Also, although not shown, the N type diffusion region for the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 2) are exposed.

이어, 감광막의 패턴을 이온 주입 마스크로 하여 고농도의 제 2 도전형, 예를 들어 N형 불순물을 고에너지로 이온 수집하여 플로팅 확산 영역(FD)을 위한 N+형 확산 영역(5b)을 형성한다. 아울러, 도시하지는 않았지만 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 2의 60)의 소오스/드레인 영역을 위한 N+형 확산 영역을 형성한다.Subsequently, using a pattern of the photoresist as an ion implantation mask, a high concentration of a second conductivity type, for example N-type impurities, is ion-collected at high energy to form an N + type diffusion region 5b for the floating diffusion region FD. . In addition, although not shown, an N + type diffusion region is formed for the source / drain regions of the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2), and the select transistor (60 in FIG. 2).

다음, 감광막의 패턴을 제거하고, 열처리 공정, 예를 들어 급속 열처리 공정 등을 이용하여 N-형 확산 영역(3), P0형 확산 영역(4), N-형 확산 영역(5a), N+형 확산 영역(5b) 내의 이온 주입된 불순물을 확산시켜 N-형 확산 영역(3), P0형 확산 영역(4), N-형 확산 영역(5a) 및 N+형 확산 영역(5b)의 접합을 실질적으로 형성한다. 아울러, 도시하지는 않았지만, 리셋 트랜지스터(도 2의 40), 드라이브 트랜지스터(도 2의 50) 및 셀렉트 트랜지스터(도 5의 60)의 N-형 확산 영역 및 N+형 확산 영역의 접합을 실질적으로 형성한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 단위 화소를 형성하기 위한 제조 공정을 완료한다. 도면에서 실선의 화살표는 불순물 도핑 영역(7)에서의 불순물의 농도 증가 방향을 나타낸다.Next, the pattern of the photoresist film is removed, and the N - type diffusion region 3, the P 0 type diffusion region 4, the N - type diffusion region 5a, N are subjected to a heat treatment process, for example, a rapid heat treatment process. The implanted impurities in the + type diffusion region 5b are diffused to diffuse the N type diffusion region 3, the P 0 type diffusion region 4, the N type diffusion region 5a and the N + type diffusion region 5b. Form a junction substantially. Although not shown, the junctions of the N type diffusion region and the N + type diffusion region of the reset transistor (40 in FIG. 2), the drive transistor (50 in FIG. 2) and the select transistor (60 in FIG. 5) are substantially formed. do. Therefore, the manufacturing process for forming the unit pixel of the CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention is completed. Solid arrows in the figure indicate the direction of increasing the concentration of impurities in the impurity doped region 7.

이상에서는 트랜스퍼 게이트(35)의 스페이서(36)를 형성하기 전에 포토 다이오드(PD)를 위한 제 1 도전형 확산 영역(4)을 형성하는 경우를 예시하여 설명하였지만, 트랜스퍼 게이트(35)의 스페이서(36)를 형성한 후에 포토 다이오드(PD)를 위한 제 1 도전형 확산 영역(도 4의 4')을 형성할 수 있음은 물론이다.In the above, the case where the first conductivity type diffusion region 4 for the photodiode PD is formed before the spacer 36 of the transfer gate 35 is formed has been described by way of example, but the spacer ( After forming 36, a first conductivity type diffusion region (4 ′ in FIG. 4) may be formed for the photodiode PD.

계속해서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 도 5, 도 7, 도 9 및 도 10을 참조하여 설명한다. 도 9 및 도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 공정 순서에 따라 단계별로 나열한 중간 구조물들의 단면도들이다.Subsequently, a method of manufacturing the CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 5, 7, 9, and 10. 9 and 10 are cross-sectional views of intermediate structures in which a method of manufacturing a CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention is arranged step by step according to a process sequence.

본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법은 트랜스퍼 게이트의 채널 영역의 제조 방법을 제외하고는 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법과 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법과의 차이점을 중심으로 본 발명의 다른 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법을 설명한다.The manufacturing method of the CMOS image sensor according to another exemplary embodiment of the present invention is substantially the same as the manufacturing method of the CMOS image sensor according to the exemplary embodiment of the present invention except for the manufacturing method of the channel region of the transfer gate. Therefore, a method of manufacturing the CMOS image sensor according to another embodiment of the present invention will be described based on differences from the manufacturing method of the CMOS image sensor according to the exemplary embodiment of the present invention.

우선, 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법에서와 마찬가지로 도 7에 도시한 바와 같이 트랜스퍼 게이트(도 5의 35) 하부의 채널 영역(6)을 노출하는 감광막(200)의 패턴을 형성하고 이를 이온 주입 마스크로 하여 채널 영역(6)에 제 1 도전형, 예를 들어 P형 불순물을 소정의 경사각(θ1)으로 이온 주입하여 제 1 도전형 불순물 도핑 영역(도 9의 70a)을 형성한다. 이때, 경사각(θ1)은 채널 영역에 형성하고자 하는 도핑 프로파일에 따라 다양하게 변할 수 있으며, 예를 들어 감광막(200)의 패턴의 두께가 약 0.7㎛이고, 트랜스퍼 트랜지스터(35)의 폭이 약 1㎛인 경우 포토 다이오드(PD) 측의 채널 영역, 즉 전체 채널 영역의 폭 중 2/3에 해당하는 약 0.75㎛에 해당하는 영역에 불순물이 주입되도록 경사각(θ1)을 조절할 수 있다. First, as in the method of manufacturing the CMOS image sensor according to the exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 7, the photoresist film 200 exposing the channel region 6 under the transfer gate (35 in FIG. 5) is exposed. A first conductive type impurity doped region (70a in FIG. 9) was formed by forming a pattern and ion implanting a first conductivity type, for example, P type impurity, into the channel region 6 at a predetermined inclination angle θ1 using the ion implantation mask. ). In this case, the inclination angle θ 1 may vary according to the doping profile to be formed in the channel region. For example, the thickness of the pattern of the photosensitive film 200 is about 0.7 μm, and the width of the transfer transistor 35 is about. In the case of 1 μm, the inclination angle θ 1 may be adjusted so that impurities are injected into the channel region on the photodiode PD side, that is, about 0.75 μm corresponding to 2/3 of the width of the entire channel region.

다음, 도 9에 도시한 바와 같이 제 1 도전형 불순물을 이온 주입시 사용하였던 감광막 패턴(200)을 이온 주입 마스크로하여 채널 영역(6)에 제 2 도전형, 예를 들어 N형 불순물을 소정의 경사각(θ2)으로 이온 주입하여 제 2 도전형 불순물 도핑 영역(70b)한다. 쉐이딩 영역은 포토 다이오드(도 5의 PD)측에 형성되도록 하며, 이때 경사각(θ2)은 트랜스퍼 트랜지스터(35)의 폭이 약 1㎛인 경우 플로팅 확산 영역(FD) 측의 채널 영역, 즉 전체 채널 영역의 폭 중 2/3에 해당하는 약 0.75㎛에 해당하는 영역에 불순물이 주입되도록 경사각(θ2)할 수 있다. 이때, 채널 영역(6)에 주입되는 제 2 도전형의 불순물은 제 1 도전형의 불순물보다 상대적으로 고에너지로 주입될 수 있다.Next, as shown in FIG. 9, the second conductive type, for example, N type impurity, is predetermined in the channel region 6 by using the photosensitive film pattern 200 used as the ion implantation impurity as an ion implantation mask. The second conductivity type impurity doped region 70b is implanted by ion implantation at an inclination angle θ 2 . The shading region is formed on the side of the photodiode (PD in FIG. 5), and the inclination angle θ 2 is the channel region on the floating diffusion region FD side, that is, when the width of the transfer transistor 35 is about 1 μm. The inclination angle θ 2 may be such that impurities are injected into a region corresponding to about 0.75 μm corresponding to two thirds of the width of the channel region. In this case, the impurity of the second conductivity type injected into the channel region 6 may be implanted with a higher energy than the impurity of the first conductivity type.

이어, 도 10에 도시한 바와 같이 제 1 및 제 2 도전형 불순물이 주입된 상태에서 반도체 기판(1)에 열처리를 하게 되면, 제 1 도전형 불순물은 플로팅 확산 영역(도 5의 FD)측으로 확산되고, 제 2 도전형 불순물은 포토 다이오드(도 5의 PD)으로 확산된다. 따라서, 채널 영역(6)에는 포토 다이오드(도 7의 PD)측에서는 상대적으로 고농도를 갖고, 플로팅 확산 영역(도 5의 FD)측에서는 상대적으로 저농도를 갖는 경사진 도핑 프로파일을 갖는 제 1 도전형 불순물 도핑 영역(7a)이 형성된다. 또한, 채널 영역(6)의 제 1 불순물 도핑 영역(7a)의 하부에서는 포토 다이오드(도 5의 PD) 영역측에는 상대적으로 저농도를 갖고, 플로팅 확산 영역(7b)측에서는 상대적으로 고농도를 갖는 경사진 도핑 프로파일을 갖는 제 2 도전형 불순물 도핑 영역(7b)이 형성된다. 이때, 불순물 도핑 영역(7')의 제 1 도전형 불순물 도핑 영역(7a)과 제 2 도전형 불순물 도핑 영역(7b)의 도핑 프로파일은 서로 상보적이다. 도면에서의 실선 화살표와 점선 화살표는 각각 제 1 도전형 불순물 도핑 영역(7a)과 제 2 도전형 불순물 도핑 영역(7b)에서의 불순물의 농도 증가 방향을 나타낸다.Subsequently, when the semiconductor substrate 1 is heat-treated in the state in which the first and second conductivity-type impurities are injected as shown in FIG. 10, the first conductivity-type impurities diffuse to the floating diffusion region (FD of FIG. 5). And the second conductivity type impurity diffuses into the photodiode (PD in FIG. 5). Therefore, in the channel region 6, the first conductivity type impurity doping has an inclined doping profile having a relatively high concentration at the photodiode (PD in FIG. 7) side and a relatively low concentration at the floating diffusion region (FD in FIG. 5) side. The region 7a is formed. Further, in the lower portion of the first impurity doped region 7a of the channel region 6, the inclined doping has a relatively low concentration on the photodiode (PD of FIG. 5) region and a relatively high concentration on the floating diffusion region 7b side. A second conductivity type impurity doped region 7b having a profile is formed. At this time, the doping profiles of the first conductivity type impurity doped region 7a and the second conductivity type impurity doped region 7b of the impurity doped region 7 'are complementary to each other. Solid and dashed arrows in the figure indicate directions of increasing concentrations of impurities in the first conductivity type impurity doped region 7a and the second conductivity type impurity doped region 7b, respectively.

나머지, 게이트(도 5의 35) 형성, 포토 다이오드(도 5의 PD) 형성 및 플로팅 확산 영역(도 5의 FD)의 형성 공정은 본 발명의 일 실시예에 따른 씨모스 이미지 센서의 제조 방법과 실질적으로 동일하므로, 여기에서는 중복되는 설명은 생략한 다.The remaining process of forming a gate (35 in FIG. 5), forming a photodiode (PD in FIG. 5), and forming a floating diffusion region (FD in FIG. 5) is performed by a method of manufacturing a CMOS image sensor according to an embodiment of the present invention. Since they are substantially the same, redundant descriptions are omitted here.

이상에서는 트랜스퍼 게이트(도 5의 35)의 스페이서(36)를 형성하기 전에 포토 다이오드(PD)를 위한 제 1 도전형 확산 영역(4)을 형성하는 경우를 예시하여 설명하였지만, 트랜스퍼 게이트(35)의 스페이서(36)를 형성한 후에 포토 다이오드(PD)를 위한 제 1 도전형 확산 영역(도 6의 4')을 형성할 수 있음은 물론이다. 또한, 채널 영역(6)에서 제 1 도전형 불순물 영역(7a)을 형성하고 제 2 도전형 불순물 영역(7b)을 형성하는 경우를 예시하여 설명하였지만, 이 순서에 한정되지 않고 제 2 도전형 불순물 영역(7b)을 형성한 후 제 1 도전형 불순물 영역(7a)을 형성할 수 있음은 물론이다.In the above, the case where the first conductivity type diffusion region 4 for the photodiode PD is formed before the spacer 36 of the transfer gate (35 in FIG. 5) is described has been described by way of example, but the transfer gate 35 is described. After forming the spacer 36, the first conductivity type diffusion region (4 ′ in FIG. 6) for the photodiode PD may be formed. Although the case where the first conductivity type impurity region 7a is formed in the channel region 6 and the second conductivity type impurity region 7b has been described by way of example, the second conductivity type impurity is not limited to this order. It is a matter of course that the first conductivity type impurity region 7a can be formed after the region 7b is formed.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 명세서에서 사용된 용어 및 표현들은 서술의 목적으로 사용된 것일 뿐 어떠한 제한을 가지는 것은 아니며, 이와 같은 용어 및 표현의 사용은 도시되고 기술된 구성 요소 또는 그 일부분들의 등가물을 배제하고자 하는 것이 아니며, 청구된 발명의 범주 안에서 다양한 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, the terms and expressions used herein are used for descriptive purposes only and do not have any limitation, and the use of such terms and expressions is illustrated. It is not intended to exclude equivalents of the described components or portions thereof, and various modifications are of course possible within the scope of the claimed invention. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.

상기한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따른 씨모스 이미지 센서는 암전류를 저감하고, 전하 운송 효율을 향상시킬 수 있어 제품의 품질 경쟁력을 높일 수 있다.CMOS image sensor according to the embodiments of the present invention as described above can reduce the dark current, improve the charge transport efficiency can improve the product quality competitiveness.

Claims (10)

소자 분리 영역에 의해 정의된 활성 영역;An active region defined by the device isolation region; 상기 활성 영역에 나란히 배치된 포토 다이오드와 플로팅 확산 영역;A photodiode and a floating diffusion region disposed side by side in the active region; 상기 포토 다이오드와 상기 플로팅 확산 영역 사이의 상기 활성 영역을 가로지르는 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트; 및A gate of a transfer transistor across the active region between the photodiode and the floating diffusion region; And 상기 게이트 하부의 상기 활성 영역 내에 위치하며, 상기 포토 다이오드측에서 상기 플로팅 확산 영역측으로 갈수록 농도가 단계적으로 변하는 적어도 하나의 불순물 도핑 영역을 구비하는 채널 영역을 포함하는 씨모스 이미지 센서.And a channel region positioned in the active region under the gate, the channel region including at least one impurity doped region whose concentration varies gradually from the photodiode side toward the floating diffusion region. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불순물 도핑 영역은 상기 포토 다이오드측에서 상기 플로팅 확산 영역측으로 갈수록 농도가 단계적으로 낮아지는 도핑 프로파일을 갖는 씨모스 이미지 센서.The impurity doped region has a CMOS image sensor having a doping profile in which the concentration gradually decreases from the photodiode side toward the floating diffusion region side. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 불순물 도핑 영역의 불순물은 P형인 씨모스 이미지 센서.And an impurity in the impurity doped region is a P-type CMOS image sensor. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 불순물 도핑 영역은 상기 포토 다이오드 측에서 상기 플로팅 확산 영역 측으로 갈수록 농도가 단계적으로 낮아지는 도핑 프로파일을 갖는 제 1 도전형 불순물 도핑 영역과 상기 제 1 도전형 불순물 도핑 영역의 하부에서 상기 제 1 도전형 불순물 도핑 영역의 상기 도핑 프로파일과 상보적인 도핑 프로파일 갖는 제 2 도전형 불순물 도핑 영역을 포함하는 씨모스 이미지 센서.The impurity doped region may have a first conductivity type impurity doped region having a doping profile in which the concentration gradually decreases toward the floating diffusion region from the photodiode side and the first conductivity type under the first conductivity type impurity doped region. And a second conductivity type impurity doped region having a doping profile complementary to said doping profile of an impurity doped region. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 제 1 도전형은 P형이고, 상기 제 2 도전형은 N형인 씨모스 이미지 센서.The first conductivity type is P-type, the second conductivity type N-type CMOS image sensor. 소자 분리 영역에 의해 활성 영역을 정의하는 단계;Defining an active region by the device isolation region; 상기 활성 영역의 채널 영역을 노출하는 감광막의 패턴을 이온 주입 마스크로 하여 적어도 하나의 불순물을 소정의 경사각으로 주입하는 단계; 및Implanting at least one impurity at a predetermined inclination angle using a pattern of the photoresist film exposing the channel region of the active region as an ion implantation mask; And 상기 채널 영역을 가로지르는 트랜스퍼 트랜지스터의 게이트, 상기 채널 영역을 중심으로 상기 활성 영역에 나란히 배치되는 포토 다이오드와 플로팅 확산 영역을 형성하는 단계를 포함하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.Forming a gate of a transfer transistor across the channel region, a photodiode disposed side by side in the active region around the channel region and a floating diffusion region. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 불순물을 소정의 경사각으로 주입하는 단계는 상기 플로팅 확산 영역측의 상기 채널 영역이 상기 감광막의 패턴에 의해 쉐이딩 되게 하는 제 1 경사각으로 제 1 도전형 불순물을 주입하는 단계를 포함하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방 법.Injecting the impurity at a predetermined inclination angle comprises injecting a first conductivity type impurity at a first inclination angle such that the channel region on the floating diffusion region side is shaded by a pattern of the photoresist layer. Method of manufacturing. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 상기 불순물을 소정의 경사각으로 주입하는 단계는 상기 포토 다이오드 영역측의 상기 채널 영역이 상기 감광막 패턴에 의해 쉐이딩 되게 하는 제 2 경사각으로 제 2 도전형 불순물을 주입하는 단계를 더 포함하는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.Injecting the impurity at a predetermined inclination angle further comprises implanting a second conductivity type impurity at a second inclination angle such that the channel region on the photodiode region side is shaded by the photoresist pattern. Method of preparation. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,The method according to claim 7 or 8, 상기 제 1 도전형 불순물과 상기 제 2 도전형 불순물은 N형 및 P형 불순물인 이미지 센서의 제조 방법.And the first conductivity type impurities and the second conductivity type impurities are N type and P type impurities. 제 9 항에 있어서, The method of claim 9, 상기 채널 영역에 주입되는 상기 제 2 도전형 불순물은 상기 1 도전형 불순물보다 상대적으로 고에너지로 주입되는 씨모스 이미지 센서의 제조 방법.And the second conductivity type impurity implanted into the channel region is implanted with a relatively higher energy than the first conductivity type impurity.
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CN115295568A (en) * 2022-08-17 2022-11-04 武汉新芯集成电路制造有限公司 Image sensor and manufacturing method thereof

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