KR100959450B1 - Image Sensor and Method for Manufacturing Thereof - Google Patents
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Abstract
실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판 상에 배치된 금속배선을 포함하는 층간 절연막; 상기 금속배선과 연결되도록 상기 층간 절연막 상에 형성된 하부전극; 상기 하부전극의 양측면에 형성된 반사 패턴; 및 상기 하부전극 및 반사 패턴을 포함하는 층간 절연막 상에 배치된 포토다이오드를 포함한다.An image sensor according to an embodiment includes an interlayer insulating film including a metal wiring disposed on a semiconductor substrate; A lower electrode formed on the interlayer insulating layer so as to be connected to the metal wiring; Reflective patterns formed on both side surfaces of the lower electrode; And a photodiode disposed on the interlayer insulating layer including the lower electrode and the reflective pattern.
이미지 센서, 포토다이오드, 반사막 Image Sensors, Photodiodes, Reflectors
Description
실시예에서는 이미지 센서 및 그 제조방법이 개시된다. In an embodiment, an image sensor and a method of manufacturing the same are disclosed.
이미지 센서는 광학적 영상(Optical Image)을 전기 신호로 변환시키는 반도체 소자로서, 크게 전하결합소자(charge coupled device:CCD) 이미지 센서와 씨모스(Complementary Metal Oxide Silicon:CMOS) 이미지 센서(CIS)를 포함한다.The image sensor is a semiconductor device that converts an optical image into an electrical signal, and includes a charge coupled device (CCD) image sensor and a complementary metal oxide silicon (CMOS) image sensor (CIS). do.
씨모스 이미지 센서는 단위 화소 내에 포토 다이오드와 모스트랜지스터를 형성시킴으로써 스위칭 방식으로 각 단위 화소의 전기적 신호를 순차적으로 검출하여 영상을 구현한다. The CMOS image sensor implements an image by sequentially detecting an electrical signal of each unit pixel by a switching method by forming a photodiode and a MOS transistor in the unit pixel.
씨모스 이미지 센서는 빛 신호를 받아서 전기신호로 바꾸어 주는 포토 다이오드(Photo diode) 영역과 이 전기 신호를 처리하는 트랜지스터가 반도체 기판에 수평으로 배치되는 구조이다. The CMOS image sensor is a structure in which a photo diode area for receiving a light signal and converting it into an electric signal and a transistor for processing the electric signal are horizontally disposed on a semiconductor substrate.
수평형 씨모스 이미지 센서에 의하면 포토 다이오드와 트랜지스터가 기판 상에 상호 수평으로 인접하여 형성된다. 이에 따라, 포토 다이오드 형성을 위한 추가적인 영역이 요구된다. According to the horizontal CMOS image sensor, a photodiode and a transistor are formed adjacent to each other horizontally on a substrate. Accordingly, an additional area for photodiode formation is required.
실시예는 트랜지스터 회로와 포토 다이오드의 수직형 집적을 제공할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다.The embodiment provides an image sensor and a method of manufacturing the same that can provide vertical integration of a transistor circuit and a photodiode.
또한, 실시예는 레졀루션(Resolution)과 센서티버티(sensitivity)가 함께 개선될 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다. In addition, the embodiment provides an image sensor and a method of manufacturing the same that can be improved together with the resolution (Resolution) and sensor sensitivity (sensitivity).
또한, 실시예는 수직형의 포토 다이오드를 채용하면서 크로스 토크 및 노이즈 현상을 방지할 수 있는 이미지 센서 및 그 제조방법을 제공한다. In addition, the embodiment provides an image sensor and a method of manufacturing the same that can prevent crosstalk and noise phenomenon while employing a vertical photodiode.
실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판 상에 배치된 금속배선을 포함하는 층간 절연막; 상기 금속배선과 연결되도록 상기 층간 절연막 상에 형성된 하부전극; 상기 하부전극의 양측면에 형성된 반사 패턴; 및 상기 하부전극 및 반사 패턴을 포함하는 층간 절연막 상에 배치된 포토다이오드를 포함한다.An image sensor according to an embodiment includes an interlayer insulating film including a metal wiring disposed on a semiconductor substrate; A lower electrode formed on the interlayer insulating layer so as to be connected to the metal wiring; Reflective patterns formed on both side surfaces of the lower electrode; And a photodiode disposed on the interlayer insulating layer including the lower electrode and the reflective pattern.
실시예에 따른 이미지 센서의 제조방법은, 반도체 기판 상에 금속배선을 포함하는 층간 절연막을 형성하는 단계; 상기 금속배선과 연결되도록 상기 층간 절연막 상에 하부전극을 형성하는 단계; 상기 하부전극의 양측면에 반사 패턴을 형성하는 단계; 및 상기 하부전극 및 반사 패턴을 포함하는 층간 절연막 상에 포토다이오드를 형성하는 단계를 포함한다.In accordance with another aspect of the present invention, a method of manufacturing an image sensor includes: forming an interlayer insulating layer including metal wiring on a semiconductor substrate; Forming a lower electrode on the interlayer insulating layer so as to be connected to the metal wiring; Forming reflective patterns on both sides of the lower electrode; And forming a photodiode on the interlayer insulating layer including the lower electrode and the reflective pattern.
실시예에 따른 이미지 센서 및 그 제조방법에 의하면 트랜지스터 회로와 포 토 다이오드의 수직형 집적을 제공할 수 있다.According to the image sensor and the method of manufacturing the same according to the embodiment can provide a vertical integration of the transistor circuit and the photodiode.
또한, 트랜지스터와 포토 다이오드의 수직형 집적에 의해 필 팩터(fill factor)를 100%에 근접시킬 수 있다.In addition, the fill factor can be approached to 100% by vertical integration of the transistor and the photodiode.
또한, 수직형 집적에 의해 종래기술보다 같은 픽셀 사이즈에서 높은 센서티비티(sensitivity)를 제공할 수 있다.In addition, the vertical integration can provide higher sensitivity at the same pixel size than the prior art.
또한, 각 단위 픽셀은 센서티비티(sentivity)의 감소없이 보다 복잡한 회로를 구현할 수 있다.In addition, each unit pixel can implement a more complex circuit without reducing the sensitivity.
또한, 포토 다이오드의 단위픽셀을 구현함에 있어 단위 픽셀 내의 포토 다이오드의 표면적을 증가시켜 광감지율을 향상시킬 수 있다.In addition, in implementing the unit pixel of the photodiode, the light sensing ratio may be improved by increasing the surface area of the photodiode in the unit pixel.
또한, 포토 다이오드가 소자분리 영역에 의하여 단위픽셀 별로 분리되어 크로스 토크 및 노이즈 발생을 방지할 수 있다.In addition, the photodiode may be separated for each unit pixel by the device isolation region to prevent crosstalk and noise.
실시예에 따른 이미지 센서 및 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.An image sensor and a method of manufacturing the same according to an embodiment will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/위(on/over)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/위(on/over)는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다. In the description of the embodiments, where described as being formed "on / over" of each layer, the on / over may be directly or through another layer ( indirectly) includes everything formed.
도면에서 각층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시되었다. 또한 각 구성요소의 크기는 실제크기를 전적으로 반영하는 것은 아니다.In the drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated, omitted, or schematically illustrated for convenience and clarity of description. In addition, the size of each component does not necessarily reflect the actual size.
도 5는 실시예에 따른 이미지 센서를 나타내는 단면도이다.5 is a cross-sectional view illustrating an image sensor according to an embodiment.
실시예에 따른 이미지 센서는, 반도체 기판(10) 상에 배치된 금속배선(30)을 포함하는 층간 절연막(20)과, 상기 금속배선(30)과 연결되도록 상기 층간 절연막(20) 상에 형성된 하부전극(40)과, 상기 하부전극(40)의 양측면에 형성된 반사 패턴(55) 및 상기 하부전극(40) 및 반사 패턴(55)을 포함하는 층간 절연막(20) 상에 배치된 포토다이오드를 포함한다. The image sensor according to the embodiment may be formed on the
도시되지는 않았지만, 상기 반도체 기판(10)에는 트랜지스터 회로가 단위픽셀 별로 배치될 수 있다. Although not shown, transistor circuits may be disposed on the
상기 층간 절연막(20)은 복수의 층으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 층간 절연막(20)은 산화막 또는 질화막으로 형성될 수 있다.The
상기 금속배선(30)은 상기 층간 절연막(20)을 관통하여 복수개로 배치될 수 있다. 상기 금속배선(30)은 단위픽셀 별로 형성되어 상기 반도체 기판(10)의 회로와 전기적으로 연결될 수 있다.The
상기 하부전극(40)은 단위픽셀 별로 이격되어 상기 금속배선(30)과 연결된다. 또한, 상기 하부전극(40)은 상호 이격되어 상기 포토다이오드를 단위픽셀 별로 분리할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부전극(40)은 Cr, Ti, TiN, Ta, TaN, Al, Cu 및 W 중 적어도 어느 하나로 형성될 수 있다. The
상기 반사 패턴(55)은 상기 하부전극(40)의 양측벽에 배치된다. 상기 반사 패턴(55)은 메틸(Methyl)(CH3) 또는 에틸(ecthyl)(C2H5)을 포함하는 화합물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사 패턴(55)은 메틸 클로로헥산(Methyl- cyclohexane) 및 에틸 클로로헥산(Ethyl-cyclohexane)으로 형성될 수 있다. The
상기 하부전극(40) 및 반사 패턴(55)를 포함하는 층간 절연막(20) 상에 포토 다이오드가 배치된다. 상기 포토 다이오드는 제1 도전형 전도층(60), 진성층(70) 및 제2 도전형 전도층(80)을 포함한다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 전도층(60)은 n형 비정질 실리콘층(n-type amorphous silicon)이고, 진성층(70)은 진성 비정질 실리콘층(intrinsic amorphous silicon)이고, 상기 제2 도전형 전도층(80)은 p형 비정질 실리콘층(p-type amorphous silicon)일 수 있다.A photodiode is disposed on the
상기와 같이, 포토다이오드가 상기 반도체 기판(10)과 수직형 집적을 이루어 필팩터를 향상시킬 수 있다. As described above, the photodiode may be vertically integrated with the
또한, 상기 포토 다이오드에서 생성된 광전자는 해당하는 상기 하부전극(40)으로만 수집되어 크로스 토크 및 노이즈가 발생되는 것을 차단할 수 있다. 이것은 상기 하부전극(40)의 양측벽에는 반사 패턴(55)이 형성되어 있기 때문이다. 상기 반사패턴(55)은 상기 하부전극(40)보다 굴절율이 큰 메틸 또는 에틸로 형성되어 상기 하부전극(40)의 측벽 영역으로 빛이 입사되었을 때 입사광을 전반사 시키게 된다. 따라서, 상기 하부전극(40) 사이에서 발생될 수 있는 난반사에 의한 방해전자의 발생을 방지하여 이미지 특성을 저하시키는 요인을 제거할 수 있다. In addition, the photoelectrons generated in the photodiode may be collected only by the corresponding
또한, 상기 하부전극(40)의 사이 영역에 해당하는 포토 다이오드에서 생성된 광전자는 상기 반사 패턴(55)에 의하여 상기 하부전극(40)으로 이동되는 차단되어 크로스 토크 및 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the photoelectrons generated in the photodiode corresponding to the area between the
상기 포토 다이오드 상부에는 상부전극(90)이 배치된다. 상기 상부전극(90) 은 빛의 투과성이 좋고 전도성이 높은 투명전극으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부전극(90)은 ITO(indium tin oxide), CTO(cardium tin oxide), ZnO2 중 어느 하나로 형성될 수 있다.An
상기 상부전극(90) 상에 단위화소 별로 컬러필터(100)가 배치된다. 상기 컬러필터(100)는 단위픽셀마다 하나식 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다. 이러한 컬러필터(100)는 각각 다른 색상을 나타내는 것으로 레드(Red), 그린(Green) 및 블루(Blue)의 3가지 색으로 이루어질 수 있다. The
실시예에 따른 이미지 센서는, 트랜지스터를 포함하는 반도체 기판 상에 포토 다이오드가 형성되어 포토 다이오드의 필 팩터를 향상시킬 수 있다.In the image sensor according to the embodiment, a photodiode may be formed on a semiconductor substrate including a transistor to improve the fill factor of the photodiode.
또한, 상기 하부전극의 측벽에 형성된 반사 패턴에 의하여 포토 다이오드가 단위픽셀 별로 분리되므로 크로스 토크 및 노이즈 발생을 차단할 수 있다.In addition, since the photodiode is separated for each unit pixel by the reflective pattern formed on the sidewall of the lower electrode, crosstalk and noise may be blocked.
도 1 내지 도 5를 참조하여, 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 설명한다.1 to 5, a manufacturing process of an image sensor according to an embodiment will be described.
도 1을 참조하여, 반도체 기판(10) 상에 금속배선(30)을 포함하는 층간 절연막(20)이 형성된다.Referring to FIG. 1, an
도시되지는 않았지만, 상기 반도체 기판(10) 상에는 후술되는 포토 다이오드와 연결되어 수광된 광전하를 전기신호를 변환하는 트랜지스터가 단위화소 별로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 트랜지스터는 3Tr, 4Tr 및 5Tr 중 어느 하나 일 수 있다. Although not shown, a transistor for converting an electric signal from photoelectric charges received by being connected to a photodiode described below may be formed for each pixel on the
상기 반도체 기판(10) 상부에는 전원라인 또는 신호라인과의 접속을 위하여 층간 절연막(20) 및 금속배선(30)이 형성되어 있다. An
상기 층간 절연막(20)은 복수의 층으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 층간 절연막(20)은 질화막 또는 산화막으로 형성될 수 있다.The
상기 금속배선(30)은 상기 층간 절연막(20)을 관통하여 복수개 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속배선(30)은 금속, 합금 또는 살리사이드를 포함하는 다양한 전도성 물질, 즉 알루미늄, 구리, 코발트 또는 텅스텐등으로 형성될 수 있다.The
상기 금속배선(30)은 포토 다이오드에서 생성된 전자를 하부의 트랜지스터로 전달하는 역할을 한다. 도시되지는 않았지만, 상기 금속배선(30)은 상기 반도체 기판(10)의 하부에 형성된 불순물이 도핑된 영역과 접속되어 단위픽셀 별로 형성될 수 있다. The
상기 층간 절연막(20) 상에 상기 금속배선(30)과 연결되도록 단위픽셀 별로 하부전극(40)이 형성된다. 상기 하부전극(40)은 PVD 방법에 의하여 금속물질을 증착한 후 패터닝하여 형성할 수 있다. 예를 들어, 상기 하부전극(40)은 Cr, Ti, TiN, Ta, TaN, Al, Cu 및 W 중 어느 하나를 PVD 방법에 의하여 약 50~2000Å의 두께로 형성될 수 있다. The
상기 하부전극(40)은 상기 층간 절연막(20) 상에 형성되어 상기 금속배선(30)과 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 하부전극(40)은 상호 이격되어 상기 층간 절연막(20)을 선택적으로 노출시킬 수 있다. 특히, 상기 하부전극(40)의 면적이 넓을 수록 포토 다이오드의 광전하의 수집량이 커질 수 있다.The
도 2를 참조하여, 상기 하부전극(40)을 포함하는 층간 절연막(20) 상에 반사 층(50)이 형성된다. 상기 반사층(50)은 CxHy로 형성되는 메틸(Methyl)(CH3) 또는 에틸(ecthyl)(C2H5)을 포함하는 화합물로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 반사층(50)은 메틸 클로로헥산(Methyl-cyclohexane) 및 에틸 클로로헥산(Ethyl-cyclohexane)으로 형성될 수 있다. Referring to FIG. 2, a
구체적으로 상기 반사층(50)은 하부전극(40)을 포함하는 층간 절연막(20) 상으로 메틸 또는 에틸 그룹을 갖는 프리커서(precursor)를 이용하여 5~20초 동안 PECVD 공정을 진행하여 형성될 수 있다. 그러면 상기 하부전극(40) 및 층간 절연막(20)의 표면을 따라 상기 반사층(50)이 10~300Å의 두께로 형성될 수 있다. Specifically, the
도 3을 참조하여, 상기 하부전극(40)의 양측벽에 반사 패턴(55)이 형성된다. 상기 반사 패턴(55)은 상기 반사층(50)에 대한 이방성 식각 공정을 진행하여 형성될 수 있다. 구체적으로 상기 반사패턴(55)은 반응성 식각 가스인 O2 가스 및 Ar 가스를 사용하여 5~20 초간 식각 공정을 진행한다. 이때, 상기 O2 가스는 10~200sccm 주입되고, 상기 Ar 가스는 10~1000sccm 주입될 수 있다. 상기 O2 가스 및 Ar 가스를 이용하여 상기 반사층(50)에 대한 비등방성 식각 공정을 진행하면 상기 하부전극(40)의 표면 및 상기 층간 절연막(20)의 표면에 형성된 반사층(50)은 제거될 수 있다. 이는 상기 O2 가스 및 Ar 가스를 상기 반사층(50)으로 공급하면 아래와 같은 반응을 통해 상기 하부전극(40) 및 층간 절연막(20) 표면의 반사층(50)은 제거될 수 있다.Referring to FIG. 3,
CxHy + O2 → CO2 + H2OCxHy + O 2 → CO 2 + H 2 O
또한, 상기 반사층(50)에 대한 식각 공정은 이방성 식각 공정이므로 상기 하부전극(40)의 양측벽에만 반사 패턴(55)이 형성될 수 있다. In addition, since the etching process for the
상기 하부전극(40)은 이웃하는 하부전극과 상기 반사 패턴(55)에 의하여 분리될 수 있다. The
도 4를 참조하여, 상기 하부전극(40) 및 반사 패턴(55)를 포함하는 층간 절연막(20) 상에 포토 다이오드가 형성된다.Referring to FIG. 4, a photodiode is formed on the
상기 포토 다이오드는 NIP 다이오드(NIP diode)를 사용한다. 상기 NIP 다이오드는 금속, n형 비정질 실리콘층(n-type amorphous silicon), 진성 비정질 실리콘층(intrinsic amorphous silicon), p형 비정질 실리콘층(p-type amorphous silicon)이 접합된 구조로 형성되는 것이다. The photodiode uses a NIP diode. The NIP diode is formed of a structure in which a metal, an n-type amorphous silicon layer, an intrinsic amorphous silicon layer, and a p-type amorphous silicon layer are bonded to each other.
상기 NIP 다이오드는 p형 실리콘층과 금속 사이에 순수한 반도체인 진성 비정질 실리콘층이 접합된 구조의 광 다이오드로서, 상기 p형과 금속 사이에 형성되는 진성 비정질 실리콘층이 모두 공핍영역이 되어 전하의 생성 및 보관에 유리하게 된다. The NIP diode is a photodiode in which an intrinsic amorphous silicon layer, which is a pure semiconductor, is bonded between a p-type silicon layer and a metal, and the intrinsic amorphous silicon layer formed between the p-type metal and the metal becomes a depletion region to generate charge. And storage.
실시예에서는 포토 다이오드로서 NIP 다이오드를 사용하며 상기 다이오드의 구조는 P-I-N 또는 N-I-P, I-P 등의 구조로 형성될 수 있다. 실시예에서는 N-I-P 구조의 포토 다이오드가 사용되는 것을 예로 하며, 상기 n형 비정질 실리콘층은 제1 도전형 전도층(60), 진성 비정질 실리콘층은 진성층(70), 상기 p형 비정질 실리콘층은 제2 도전형 전도층(80)이라 칭하도록 한다. In an embodiment, a NIP diode is used as the photodiode, and the diode may have a structure such as P-I-N, N-I-P, or I-P. In this embodiment, a photodiode having a NIP structure is used as an example. The n-type amorphous silicon layer is the first conductivity type
상기 포토 다이오드를 형성하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다. A method of forming the photodiode will be described below.
상기 층간 절연막(20) 상에 제1 도전형 전도층(60)이 형성된다. 경우에 따라서, 상기 제1 도전형 전도층(60)은 형성되지 않고 이후의 공정이 진행될 수도 있다. A first conductivity type
상기 제1 도전형 전도층(60)은 실시예에서 채용하는 N-I-P 다이오드의 N층의 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 제1 도전형 전도층(60)은 N 타입 도전형 전도층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.The first
상기 제1 도전형 전도층(60)은 화학기상증착(CVD) 특히, PECVD에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 도전형 전도층(60)은 실란가스(SiH4)에 PH3, P2H5 등을 혼합하여 PECVD에 의해 약 100~400℃에서 증착하여 N 도핑된 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 제1 도전형 전도층(60)은 50~1000Å의 두께로 형성될 수 있다.The first
상기 제1 도전형 전도층(60) 상에 진성층(70)이 형성된다. 상기 진성층(70)은 실시예에서 채용하는 N-I-P 다이오드의 I층의 역할을 할 수 있다. 상기 진성층(70)은 비정질 실리콘(intrinsic amorphous silicon)을 이용하여 형성될 수 있다. An
상기 진성층(70)은 화학기상증착(CVD) 특히, PECVD 등에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 진성층(70)은 실란가스(SiH4) 등을 이용하여 PECVD에 의해 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 진성층(70)은 500~12000Å의 두께로 형성될 수 있다.The
여기서, 상기 진성층(70)은 상기 제1 도전형 전도층(60)의 두께보다 약 10~1,000배 정도의 두꺼운 두께로 형성될 수 있다. 이는 상기 진성층(70)의 두께가 두꺼울수록 핀 다이오드의 공핍영역이 늘어나 많은 양의 광전하를 보관 및 생성하기에 유리하기 때문이다. Here, the
상기 진성층(70) 상에 제2 도전형 전도층(80)이 형성된다. 상기 제2 도전형 전도층(80)은 상기 진성층(70)의 형성과 연속공정으로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 전도층(80)은 실시예에서 채용하는 N-I-P 다이오드의 P층의 역할을 할 수 있다. 즉, 상기 제2 도전형 전도층(80)은 P 타입 도전형 전도층일 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다. The second conductivity type
상기 제2 도전형 전도층(80)은 화학기상증착(CVD) 특히, PECVD 등에 의해 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 도전형 전도층(80)은 실란가스(SiH4)에 BH3 또는 B2H6 등의 가스를 혼합하여 PECVD에 의해 약 100~400℃에서 증착하여 P 도핑된 비정질 실리콘으로 형성될 수 있다. 상기 제2 도전형 전도층(80)은 50~2000Å의 두께로 형성될 수 있다.The second conductivity type
상기 트랜지스터를 포함하는 반도체 기판(10)과 상기 포토 다이오드가 수집형 집적을 이루어 상기 포토 다이오드의 필팩터를 100%에 근접시킬 수 있다. The
또한, 광전자를 수집하여 상기 금속배선(30)으로 전달하는 상기 하부전극(40)의 측벽에는 반사 패턴(55)이 형성되어 상기 포토 다이오드를 단위픽셀 별로 분리할 수 있다. 즉, 상기 하부전극(40)의 양 측벽에는 반사 패턴(55)이 형성되어 있으므로 상기 하부전극(40)에 대응하는 포토 다이오드에서 생성된 광전자는 해당하는 단위픽셀의 하부전극(40)으로 수집될 수 있다. 이때, 상기 하부전극(40) 사이의 광전자 또는 상기 하부전극(40)에 대응하지 않은 영역의 광전자가 상기 하부전극(40)으로 이동되면 크로스 토크를 발생시킬 수 있다. 또한, 상기 히부전극(40) 사이에서 광전자가 난반사되어 새롭게 생성되는 방해전자에 의하여 이미지 특성이 저하될 수 있다. 실시예에서는 상기 하부전극(40)의 측벽에 굴절률이 큰 물질인 반사 패턴(55)을 형성할 수 있다. 그러면 상기 하부전극(40) 사이에서 난반사에 의하여 생성된 방해전자는 전반사시켜 이미지 특성을 향상시킬 수 있다. 이러한 상기 반사패턴(55)의 전반사 특성은 굴절률이 큰 물질에서 작은 물질로 광이 입사할 때 발생될 수 있는데, 실시예에서 크롬으로 형성된 하부전극(40)의 측벽에 굴절률이 큰 물질을 형성하게 되면 전반사를 발생시켜 광특성을 향상시킬 수 있게 된다. In addition, a
또한, 상기 하부전극(40) 사이 영역에 대응하는 포토 다이오드에서 생성된 광전자는 상기 반사 패턴(55)에 의하여 이웃하는 하부전극(40)으로 이동하는 것이 차단될 수 있다. 따라서, 상기 포토 다이오드에서 생성된 광전자는 해당하는 상기 하부전극(40)의 포토 다이오드로 수집될 수 있으므로 크로스 토크 및 노이즈가 발생되는 것을 방지할 수 있다. In addition, the photoelectrons generated in the photodiode corresponding to the region between the
도 5를 참조하여, 상기 포토 다이오드 상에 상부전극(90)이 형성된다.Referring to FIG. 5, an
상기 상부전극(90)은 빛의 투과성이 좋고 전도성이 높은 투명전극으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부전극(90)은 ITO(indium tin oxide), CTO(cardium tin oxide), ZnO2 중 어느 하나로 형성될 수 있다. The
상기 상부전극(90) 상에 컬러필터(100)가 단위픽셀 별로 형성된다. 상기 컬러필터(100)는 단위 픽셀 마다 하나씩 형성되어 입사하는 빛으로부터 색을 분리해 낸다. 이러한, 상기 컬러필터(100)는 각각 다른 색상을 나타내는 것으로 레드, 그리 및 블루의 3가지 색으로 형성될 수 있다. The
실시예에 따른 이미지 센서 및 그 제조방법에 의하면 트랜지스터 회로와 포토 다이오드의 수직형 집적을 제공할 수 있다.According to the image sensor and the manufacturing method thereof according to the embodiment, it is possible to provide a vertical integration of the transistor circuit and the photodiode.
또한, 트랜지스터와 포토 다이오드의 수직형 집적에 의해 필 팩터(fill factor)를 100%에 근접시킬 수 있다.In addition, the fill factor can be approached to 100% by vertical integration of the transistor and the photodiode.
또한, 수직형 집적에 의해 종래기술보다 같은 픽셀 사이즈에서 높은 센서티비티(sensitivity)를 제공할 수 있다.In addition, the vertical integration can provide higher sensitivity at the same pixel size than the prior art.
또한, 각 단위 픽셀은 센서티비티(sentivity)의 감소없이 보다 복잡한 회로를 구현할 수 있다.In addition, each unit pixel can implement a more complex circuit without reducing the sensitivity.
또한, 포토 다이오드의 단위픽셀을 구현함에 있어 단위 픽셀 내의 포토 다이오드의 표면적을 증가시켜 광감지율을 향상시킬 수 있다.In addition, in implementing the unit pixel of the photodiode, the light sensing ratio may be improved by increasing the surface area of the photodiode in the unit pixel.
또한, 포토 다이오드의 광전자를 수집하는 하부전극의 측벽에 반사패턴이 형성되어 이미지 센서의 크로스 토크 및 노이즈 발생을 방지할 수 있다. In addition, a reflection pattern is formed on the sidewall of the lower electrode collecting photoelectrons of the photodiode, thereby preventing crosstalk and noise generation of the image sensor.
이상에서 설명한 실시예는 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 실시예의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경할 수 있다는 것은 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가 진 자에게 있어 명백할 것이다.The above-described embodiments are not limited to the above-described embodiments and drawings, and it is common in the technical field to which the present embodiments belong that various changes, modifications, and changes can be made without departing from the technical spirit of the present embodiments. It will be obvious to those who have
도 1 내지 도 5는 실시예에 따른 이미지 센서의 제조공정을 나타내는 단면도이다.1 to 5 are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of an image sensor according to an embodiment.
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2007
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