(57)【要約】【課題】イメージセンサ及びその製造方法を提供する。【解決手段】実施例に係るイメージセンサは、半導体基板上に形成される素子分離膜、トランジスタ領域及びフォトダイオード領域と、フォトダイオード領域に形成された複数のホールとを備える。フォトダイオード領域に形成されたホールは、半導体基板にトレンチ形状に形成されていてもよい。また、フォトダイオード領域に形成されたホールは、円形または角形の表面形状を有していてもよい。【選択図】図２
2008053707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板上に形成される素子分離膜、トランジスタ領域及びフォトダイオード領域と、
前記フォトダイオード領域に形成された複数のホールと、を含むことを特徴とするイメージセンサ。
【請求項２】
前記フォトダイオード領域に形成されたホールは、前記半導体基板にトレンチ形状に形成されることを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項３】
前記フォトダイオード領域に形成されたホールは、円形または角形の表面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項４】
前記フォトダイオード領域は、第１導電型イオンが注入された第１導電型イオン注入領域と第２導電型イオンが注入された第２導電型イオン注入領域とを含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項５】
前記第１導電型イオンはｎ型イオンであり、前記第２導電型イオンはｐ型イオンであることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。
【請求項６】
前記第１導電型イオンはｐ型イオンであり、前記第２導電型イオンはｎ型イオンであることを特徴とする請求項４に記載のイメージセンサ。
【請求項７】
前記フォトダイオード領域上に形成されたカラーフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項８】
前記フォトダイオード領域上に形成されたマイクロレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のイメージセンサ。
【請求項９】
前記マイクロレンズの焦点距離が前記ホールの内部に到達することを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項１０】
前記マイクロレンズの焦点距離が前記フォトダイオード領域に到達することを特徴とする請求項８に記載のイメージセンサ。
【請求項１１】
半導体基板に素子分離膜領域、トランジスタ領域及びフォトダイオード領域を定義するステップと、
前記フォトダイオード領域に複数のホールを形成するステップと、
前記フォトダイオード領域に第１導電型イオンを注入して、第１導電型イオン注入領域を形成するステップと、
前記第１導電型イオン注入領域に第２導電型イオンを注入して、第２導電型イオン注入領域を形成するステップと、を含むことを特徴とするイメージセンサの製造方法。
【請求項１２】
前記フォトダイオード領域に形成されたホールは、前記半導体基板にトレンチ形状に形成されることを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。
【請求項１３】
前記フォトダイオード領域に形成されたホールは、円形または角形の表面形状を有することを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。
【請求項１４】
前記フォトダイオード領域に形成されたホールは、前記半導体基板に素子分離膜を形成するためのエッチング工程時に形成されることを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。
【請求項１５】
前記第１導電型イオンの注入の際には、ｎ型イオンがインプラント方式で注入され、前記第２導電型イオンの注入の際には、ｐ型イオンがインプラント方式で注入されることを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。
【請求項１６】
前記第１導電型イオンの注入の際には、ｐ型イオンがインプラント方式で注入され、前記第２導電型イオンの注入の際には、ｎ型イオンがインプラント方式で注入されることを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。
【請求項１７】
前記フォトダイオード領域上にカラーフィルタを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。
【請求項１８】
前記フォトダイオード領域上にマイクロレンズを形成するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１１に記載のイメージセンサ。
【請求項１９】
前記マイクロレンズの焦点距離が前記ホールの内部に到達することを特徴とする請求項１８に記載のイメージセンサ。
【請求項２０】
前記マイクロレンズの焦点距離が前記フォトダイオード領域に到達することを特徴とする請求項１８に記載のイメージセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は、イメージセンサ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
イメージセンサは、光学映像（ｏｐｔｉｃａｌ  ｉｍａｇｅ）を電気信号に変換する半導体素子である。イメージセンサにおいて、解決すべき課題の一つは、入射する光信号を電気信号に変える率（ｒａｔｅ）、すなわち、感度を増加させることである。
【０００３】
イメージセンサの感度が落ちる理由の一つは、図１に示すように、マイクロレンズ２０により集光されてフォトダイオード１０に入射する光が、反射などにより全部吸収されることができないからである。
【０００４】
よって、入射する光の一部が反射されたり、フォトダイオード１０領域に吸収されず消えてしまって、イメージセンサの感度が低下するという問題点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施例は、入射する光をフォトダイオード領域に効率良く伝達して、感度を向上させることができるイメージセンサ及びその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施例に係るイメージセンサは、半導体基板上に形成された素子分離膜、トランジスタ領域及びフォトダイオード領域と、前記フォトダイオード領域に形成された複数のホールと、を含む。
【０００７】
実施例に係るイメージセンサの製造方法は、半導体基板に素子分離膜領域、トランジスタ領域及びフォトダイオード領域を定義するステップと、前記フォトダイオード領域に複数のホールを形成するステップと、前記フォトダイオード領域に第１導電型イオンを注入して、第１導電型イオン注入領域を形成するステップと、前記第１導電型イオン注入領域に第２導電型イオンを注入して、第２導電型イオン注入領域を形成するステップと、を含む。
【発明の効果】
【０００８】
実施例に係るイメージセンサ及びその製造方法によれば、入射する光をフォトダイオード領域に効率良く伝達することで、感度を向上させることができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施例の説明において、各層（膜）、領域、パターンまたは構造物が基板、各層（膜）、領域、パッドまたはパタンの「上」に、または「下」に形成されると記載される場合に、その意味は、各層（膜）、領域、パッド、パターンまたは構造物が直接基板、各層（膜）、領域、パッドまたはパターンに接触して形成されると解釈可能で、他の層（膜）、他の領域、他のパッド、他のパターンまたは他の構造物がその間に追加的に形成されるとも解釈され得る。したがって、その意味は実施例の技術的思想により判断するべきである。
【００１０】
以下、添付図面に基づき実施例を詳細に説明する。
【００１１】
図２〜図４は、実施例に係るイメージセンサの製造方法を説明するための図面である。
【００１２】
実施例に係るイメージセンサの製造方法によると、図２〜図４に示すように、半導体基板２００に素子分離膜２１０、フォトダイオード領域２２０及びトランジスタ領域２３０を定義し、前記フォトダイオード領域２２０に複数のホールを形成する。
【００１３】
前記フォトダイオード領域２２０に形成されたホールは、前記半導体基板２００にトレンチ形状に形成することができる。前記半導体基板２００に形成されたホールは、トレンチ形状だけでなく、表面は円形または角形に形成し、長さ方向に所定深さを有するように形成することもできる。
【００１４】
前記フォトダイオード領域２２０に形成されたホールは、前記半導体基板２００に素子分離膜２１０を形成するためのエッチング工程時に形成することができる。前記素子分離膜２１０は、例えば、ＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）を含む。
【００１５】
そして、前記フォトダイオード領域２２０に第１導電型イオンを注入して、第１導電型イオン注入領域２２１を形成する。続いて、前記第１導電型イオン注入領域２２１に第２導電型イオンを注入して、第２導電型イオン注入領域２２３を形成する。
【００１６】
例えば、前記第１導電型イオン注入領域２２１は、ｎ型ドーパントをインプラントして形成し、前記第２導電型イオン注入領域２２３は、ｐ型ドーパントをインプラントして形成することができる。または、前記第１導電型イオン注入領域２２１は、ｐ型ドーパントをインプラントして形成し、前記第２導電型イオン注入領域２２３は、ｎ型ドーパントをインプラントして形成することもできる。このように、前記第１導電型イオン注入領域２２１と第２導電型イオン注入領域２２３を形成することで、フォトダイオードを形成することができるようになる。
【００１７】
前記フォトダイオード領域２２０に前記ホールを形成する際において、前記ホールを前記フォトダイオード領域２２０に稠密に形成する。前記ホールを稠密に形成することで、前記ホールに入射する光の量を増加させることができるようになり、イメージセンサの感度を向上させることができる。
【００１８】
その後、トランジスタが形成された前記半導体基板２００上に、ＰＭＤ（Ｐｒｅ  Ｍｅｔａｌ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）層を形成する。前記ＰＭＤ層の上に、少なくとも一つのメタル層を形成する。前記メタル層は、例えば、３層で形成されることができ、設計によって、その数を増加または減少させることができる。
【００１９】
また、上部から入射する光が、前記半導体基板２００のフォトダイオード領域２２０に、波長帯域によって選択的に透過されるように、前記メタル層の上にカラーフィルタがさらに形成されることができる。また、前記カラーフィルタの上には、集光のためのマイクロレンズがさらに形成されることができる。
【００２０】
このような方法により製造されたイメージセンサは、半導体基板２００上に形成された素子分離膜２１０、フォトダイオード領域２２０及びトランジスタ領域２３０を含む。前記フォトダイオード領域２２０には、複数のホールが形成されている。
【００２１】
前記フォトダイオード領域２２０に形成されるホールは、前記半導体基板２００にトレンチ形状に形成することができる。前記半導体基板２００に形成されるホールは、トレンチ形状だけでなく、表面は円形または角形に形成し、長さ方向に所定深さを有するように形成することもできる。
【００２２】
また、前記フォトダイオード領域２２０に形成されたホールは、素子分離膜２１０の形成時のデザインルールによって、最小サイズで形成されることができる。よって、前記フォトダイオード領域２２０に形成されたホールの表面積をより拡大することができる。それによって、前記フォトダイオード領域２２０に入射する光の照射領域をより拡大することができ、イメージセンサの感度を向上させることができる。
【００２３】
そして、前記フォトダイオード領域２２０に前記ホールを形成するにおいて、前記ホールを前記フォトダイオード領域２２０に稠密に形成する。よって、前記ホールに入射する光の量を増加させ、イメージセンサの感度を向上させることができる。
【００２４】
このような構造を有するイメージセンサによれば、外部から入射した光が、前記フォトダイオード領域２２０に形成されたホールを介して、前記半導体基板２００に形成された第１導電型イオン注入領域２２１及び第２導電型イオン注入領域２２３に伝達される。前記ホールに入射した光は、前記ホールの内部面に反射されて、フォトダイオード領域２２０に形成された第１導電型イオン注入領域２２１及び第２導電型イオン注入領域２２３に伝達される。前記ホールに入射した光は、損失されず、前記半導体基板２００のフォトダイオード領域２２０に到達する。それによって、イメージセンサの感度を増加させることができる。
【００２５】
また、本発明に係るイメージセンサによれば、前記集光のためのマイクロレンズが形成される場合、前記マイクロレンズを形成するための工程マージンを拡大することができる。前記マイクロレンズの焦点距離が、前記ホールの内部に到達するように設計できる。前記ホールに入射した光は、全て前記半導体基板２００のフォトダイオード領域２２０に伝達されるので、前記マイクロレンズの焦点距離は、前記ホールの入り口からその内部のどこに到達してもかまわないからである。もちろん、前記マイクロレンズの焦点距離は、前記フォトダイオード領域２２０に到達するように形成されることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来イメージセンサの問題点を説明するための図面である。
【図２】実施例に係るイメージセンサの製造方法を説明するための図面である。
【図３】実施例に係るイメージセンサの製造方法を説明するための図面である。
【図４】実施例に係るイメージセンサの製造方法を説明するための図面である。
【符号の説明】
【００２７】
２００  半導体基板、  ２１０  素子分離膜、  ２２０  フォトダイオード領域、  ２３０  トランジスタ領域  
【図１】
2008053707.tif 000003
【図２】
2008053707.tif 000004
【図３】
2008053707.tif 000005
【図４】
2008053707.tif 000006