[go: up one dir, main page]

KR101033348B1 - 이미지센서의 제조방법 - Google Patents

이미지센서의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101033348B1
KR101033348B1 KR1020080101163A KR20080101163A KR101033348B1 KR 101033348 B1 KR101033348 B1 KR 101033348B1 KR 1020080101163 A KR1020080101163 A KR 1020080101163A KR 20080101163 A KR20080101163 A KR 20080101163A KR 101033348 B1 KR101033348 B1 KR 101033348B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
photodiode
ion implantation
forming
image sensor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
KR1020080101163A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100042045A (ko
Inventor
박지환
Original Assignee
주식회사 동부하이텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 동부하이텍 filed Critical 주식회사 동부하이텍
Priority to KR1020080101163A priority Critical patent/KR101033348B1/ko
Publication of KR20100042045A publication Critical patent/KR20100042045A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101033348B1 publication Critical patent/KR101033348B1/ko
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/018—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of hybrid image sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
    • H10F39/011—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12
    • H10F39/016—Manufacture or treatment of image sensors covered by group H10F39/12 of thin-film-based image sensors

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 제1 기판 내에 수소이온주입영역을 형성하는 단계; 상기 수소이온주입된 제1 기판의 상측에 실리콘(Si) 에피층을 형성하는 단계; 상기 실리콘 에피층과 제1 기판의 수소이온주입영역 상측에 이온주입에 의해 포토다이오드를 형성하는 단계; 리드아웃 회로부를 포함하는 제2 기판을 준비하는 단계; 상기 포토다이오드와 상기 리드아웃 회로부가 대응되도록 상기 제1 기판과 제2 기판을 본딩하는 단계; 및 상기 수소이온주입된 영역을 기준으로 상기 포토다이오드를 남기로 제1 기판의 일부를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이미지센서, 포토다이오드, 에피층

Description

이미지센서의 제조방법{Method for Manufacturing An Image Sensor}
실시예는 이미지센서의 제조방법에 관한 것이다.
이미지센서(Image sensor)는 광학적 영상(optical image)을 전기적 신호로 변환시키는 반도체소자로서, 전하결합소자(Charge Coupled Device: CCD)와 씨모스(CMOS) 이미지센서(Image Sensor)(CIS)로 구분된다.
종래의 기술에서는 기판에 포토다이오드(Photodiode)를 이온주입 방식으로 형성시킨다. 칩사이즈(Chip Size) 증가 없이 픽셀(Pixel) 수 증가를 위한 목적으로 포토다이오드의 사이즈가 점점 감소함에 따라 수광부 면적 축소로 이미지 특성(Image Quality)이 감소하는 경향을 보이고 있다.
또한, 수광부 면적 축소만큼의 적층높이(Stack Height)의 감소가 이루어지지 못하여 에어리 디스크(Airy Disk)라 불리는 빛의 회절 현상으로 수광부에 입사되는 포톤(Photon)의 수 역시 감소하는 경향을 보이고 있다.
이를 극복하기 위한 대안 중 하나로 포토다이오드(Photodiode)를 비정질 실리콘(amorphous Si) 증착 혹은 웨이퍼 대 웨이퍼 본딩(Wafer-to-Wafer Bonding) 등의 방법으로 포토다이오드(Photodiode)는 칩(Chip) 상부에 형성시키고 리드아웃 서 킷(Readout Circuit)부는 실리콘 기판(Si Substrate)에 형성시키는 시도가 이루어지고 있다. 포토다이오드(Photodiode)와 Readout Circuit부는 배선(Metal Line)을 통해 연결된다.
한편, 본딩을 이용한 종래기술은 높은 효율의 포토다이오드(Photodiode)를 형성하기 위한 방법으로 포토다이오드(Photodiode)를 미리 형성한 도너 웨이퍼(Donor Wafer)를 형성하고, 이를 구동하기 위한 소자를 형성한 회로 기판(Circuit Wafer)을 형성한 뒤, 이를 접합하고, 도너 웨이퍼(Donor Wafer)의 포토다이오드 영역을 남기로 클리빙(Cleaving)한다.
그런데, 도너 웨이퍼(Donor Wafer)를 클리빙(Cleaving) 할 수 있는 두께는 수소이온주입에너지(Hydrogen Implant Energy)와 도즈(Dose)에 의존하게 된다. 빛의 효율을 극대화하기 위하여 포토다이오드가 영역의 두께를 높이기 위해서 수소이온주입에너지(Hydrogen Implant Energy)를 충분히 높일 필요가 있다. 그러나, 현재 충분한 두께를 얻기 위한 조건을 수행할 수 있는 이온주입 장치가 없는 실정이다.
실시예는 본딩을 이용하여 회로 상부에 포토다이오드(Photodiode)를 형성하는 이미지센서에 있어서, 1um 이상의 두께를 가지는 포토다이오드를 형성할 수 있는 이미지센서의 제조방법을 제공하고자 한다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법은 제1 기판 내에 수소이온주입영역을 형성하는 단계; 상기 수소이온주입된 제1 기판의 상측에 실리콘(Si) 에피층을 형성하는 단계; 상기 실리콘 에피층과 제1 기판의 수소이온주입영역 상측에 이온주입에 의해 포토다이오드를 형성하는 단계; 리드아웃 회로부를 포함하는 제2 기판을 준비하는 단계; 상기 포토다이오드와 상기 리드아웃 회로부가 대응되도록 상기 제1 기판과 제2 기판을 본딩하는 단계; 및 상기 수소이온주입된 영역을 기준으로 상기 포토다이오드를 남기로 제1 기판의 일부를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 본딩을 이용하여 회로 상부에 포토다이오드(Photodiode)를 형성하는 이미지센서에 있어서, High Current Implant 장치를 이용하여, 도너 웨이퍼(Donor Wafer)에 수소이온주입(Hydrogen Implantation)을 수행한 뒤, LP-CVD 장치를 이용하여 에피층(Epi Layer)를 증착한 뒤, 포토다이오드(Photodiode)를 형성하기 위한 이온주입을 하여 1um 이상의 두께 를 가지는 포토다이오드를 형성할 수 있다.
또한, 실시예에 의하면 포토다이오드(Photodiode)의 두께를 높임으로써, 빛에 의한 전자의 발생효율을 높임으로써 전기적인 특성을 개선할 수 있다.
이하, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
실시예의 설명에 있어서, 각 층의 "상/아래(on/under)"에 형성되는 것으로 기재되는 경우에 있어, 상/아래는 직접(directly)와 또는 다른 층을 개재하여(indirectly) 형성되는 것을 모두 포함한다.
본 발명은 씨모스 이미지센서에 한정되는 것이 아니며, CCD 이미지센서 등 모든 이미지센서에 적용이 가능하다.
(실시예)
실시예는 리드아웃 서킷부 상측에 본딩에 의해 포토다이오드를 형성하는 기존의 방법에서 형성할 수 있는 포토다이오드의 두께를 더욱 두껍게 하여 이미지 특성의 효율을 높이기 위함이다.
한편, 포토다이오드의 두께는 수소이온주입 에너지에 의하여 결정되는데 에너지가 높을수록 두꺼운 포토다이오드를 얻을 수 있다.
이온주입 조건이 5E16~1E17 dose/cm2임을 감안한다면, 에너지는 60~70keV 이상 높이기 어려운 상황이며, 이때 이온주입에 의해 이온주입피크(Rp; projected range)가 0.5 내지 0.7 ㎛ 정도에 불과하다.
가사, 이온주입 에너지를 높일 수 있다고 하더라도 현 수준에서 공정시간(Process Time)이 매우 오래 걸려, 예를 들어 1장에 1일 정도 소요되므로 양산성이 매우 부족한 문제가 있다.
이에, 실시예는 수소이온 주입 후 실리콘 에피층(Epi Layer)를 증착함으로써 종래기술 보다 두꺼운 두께의 포토다이오드를 형성하여 더욱 높은 효율의 이미지센서를 제공할 수 있다.
이하, 도 1 내지 도 4를 참조하여, 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법을 설명한다.
먼저, 도 1과 같이 제1 기판(110) 내에 수소이온주입영역(112)을 형성한다. 예를 들어, 포토다이오드가 형성될 제1 기판(Donor Wafer)(110) 위에 High Current Implant 장치에 의하여 약 60~80keV로 수소이온을 1E16~1E17 dose/cm2로 이온주입한다. 이때, 이온주입에 의한 Rp는 0.5~0.7㎛정도이다.
다음으로, 도 2와 같이 상기 수소이온주입된 제1 기판의 상측(114)에 실리콘(Si) 에피층(120)을 형성한다.
예를 들어, 수소이온주입된 제1 기판(110) 상에 LP-CVD에 의하여 550~600 ℃의 온도에서 Si Epi-Layer를 증착한다. 이때, 증착 두께는 0.5~2㎛ 정도로 증착할 수 있다.
다음으로, 도 3과 같이 상기 실리콘 에피층(120)과 제1 기판(110)의 수소이온주입영역 상측에 이온주입에 의해 포토다이오드(미도시)를 형성한다.
예를 들어, 수소이온주입영역(112) 근처에는 P형 이온주입영역을 형성하고, 그 상측에 N형 이온주입역을 형성하여 포토다이오드를 형성할 수 있다.
실시예에 따른 이미지센서의 제조방법에 의하면, 본딩을 이용하여 회로 상부에 포토다이오드(Photodiode)를 형성하는 이미지센서에 있어서, High Current Implant 장치를 이용하여, 도너 웨이퍼(Donor Wafer)에 수소이온주입(Hydrogen Implantation)을 수행한 뒤, LP-CVD 장치를 이용하여 에피층(Epi Layer)를 증착한 뒤, 포토다이오드(Photodiode)를 형성하기 위한 이온주입을 하여 1um 이상의 두께를 가지는 포토다이오드를 형성할 수 있으며, 또한, 포토다이오드(Photodiode)의 두께를 높임으로써, 빛에 의한 전자의 발생효율을 높임으로써 전기적인 특성을 개선할 수 있다.
이후, 도 4와 같이 리드아웃 회로부를 포함하는 제2 기판(210)을 준비하고, 상기 포토다이오드와 상기 리드아웃 회로부가 대응되도록 상기 제1 기판(110)과 제2 기판(210)을 본딩한다.
예를 들어, 상기 제2 기판(210)에는 트랜지스터와 금속배선(200)을 포함하는 리드아웃 회로부가 형성될 수 있다.
실시예에서 상기 제1 기판(110)과 제2 기판(210)은 포토다이오드와 금속배선(220)이 도 4와 같이 직접 접촉하도록 본딩되거나 또는 절연층(미도시) 등을 개재하여 본딩 후 비아 형성공정 등에 의해 포토다이오드와 리드아웃 서킷부가 전기적으로 연결될 수 있다.
이후, 상기 수소이온주입영역(112)을 기준으로 상기 포토다이오드를 남기로 제1 기판(110)의 일부를 제거하여 포토다이오드를 노출시킨다.
이후, 상기 포토다이오드 상에 투명전극, 컬러필터 등의 추가 공정이 진행될 수 있다.
본 발명은 기재된 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 청구항의 권리범위에 속하는 범위 안에서 다양한 다른 실시예가 가능하다.
도 1 내지 도 4는 실시예에 따른 이미지센서의 제조방법의 공정단면도.

Claims (5)

  1. 제1 기판 내에 수소이온주입영역을 형성하는 단계;
    상기 제1 기판 내에 수소이온주입영역을 형성하는 단계 후에 상기 수소이온주입된 제1 기판의 상측에 실리콘(Si) 에피층을 형성하는 단계;
    상기 실리콘 에피층과 제1 기판의 수소이온주입영역 상측에 이온주입에 의해 포토다이오드를 형성하는 단계;
    리드아웃 회로부를 포함하는 제2 기판을 준비하는 단계;
    상기 포토다이오드와 상기 리드아웃 회로부가 대응되도록 상기 제1 기판과 제2 기판을 본딩하는 단계; 및
    상기 수소이온주입된 영역을 기준으로 상기 포토다이오드를 남기로 제1 기판의 일부를 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 수소이온주입된 제1 기판의 상측에 실리콘(Si) 에피층을 형성하는 단계는,
    상기 제1 기판상에 LP-CVD에 의하여 550~600℃의 온도에서 실리콘(Si) 에피층을 증착하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 수소이온주입된 제1 기판의 상측에 실리콘(Si) 에피층을 형성하는 단계는,
    실리콘(Si) 에피층을 0.5~2㎛ 두께로 증착하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제1 기판 내에 수소이온주입영역을 형성하는 단계는,
    60~80keV의 에너지로, 수소이온을 1E16~1E17 dose/cm2로 이온주입하는 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 제1 기판 내에 수소이온주입영역을 형성하는 단계는,
    이온주입에 의한 이온주입피크(Rp)는 0.5~0.7㎛인 것을 특징으로 하는 이미지센서의 제조방법.
KR1020080101163A 2008-10-15 2008-10-15 이미지센서의 제조방법 Expired - Fee Related KR101033348B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080101163A KR101033348B1 (ko) 2008-10-15 2008-10-15 이미지센서의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080101163A KR101033348B1 (ko) 2008-10-15 2008-10-15 이미지센서의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100042045A KR20100042045A (ko) 2010-04-23
KR101033348B1 true KR101033348B1 (ko) 2011-05-09

Family

ID=42217511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080101163A Expired - Fee Related KR101033348B1 (ko) 2008-10-15 2008-10-15 이미지센서의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101033348B1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050117674A (ko) * 2004-06-11 2005-12-15 이상윤 3차원 구조의 영상센서와 그 제작방법
KR100602073B1 (ko) * 1998-01-28 2006-07-14 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 SiCOI 구조의 제조 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100602073B1 (ko) * 1998-01-28 2006-07-14 꼼미사리아 아 레네르지 아토미끄 SiCOI 구조의 제조 방법
KR20050117674A (ko) * 2004-06-11 2005-12-15 이상윤 3차원 구조의 영상센서와 그 제작방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100042045A (ko) 2010-04-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8080825B2 (en) Image sensor and method for manufacturing the same
CN106997887B (zh) 固体摄像器件、固体摄像器件的制造方法以及电子设备
WO2008033508A2 (en) Image sensor using thin-film soi
JP2013138218A (ja) イメージセンサ及びその製造方法
TW201138072A (en) Solid-state imaging device and method of manufacturing the same
CN101471364B (zh) 图像传感器及其制造方法
US20090173940A1 (en) Image Sensor and Method for Manufacturing the Same
CN103441132A (zh) 一种用低温裂片硅晶圆制备背照射cmos图像传感器的方法
US9520441B2 (en) Method for electronically pinning a back surface of a back-illuminated imager fabricated on a UTSOI wafer
KR100922929B1 (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
KR101033348B1 (ko) 이미지센서의 제조방법
KR20070107137A (ko) 감소된 픽셀 크로스 토크를 구비한 이미지 센서 장치의제조방법
JP2010283232A (ja) 裏面照射型固体撮像装置及びこれを含む撮影装置
US7846761B2 (en) Image sensor and method for manufacturing the same
KR102113041B1 (ko) 저잡음 후면 조사 이미지 센서 및 이의 제조 공정
US7883913B2 (en) Manufacturing method of image sensor of vertical type
US7867808B2 (en) Image sensor and method for manufacturing the same
US7883957B2 (en) Image sensor and method for manufacturing the same
JP2005534186A (ja) 放射線硬化された可視ｐ−ｉ−ｎ型検出器
KR101053736B1 (ko) 후면수광 이미지센서 및 그 제조방법
KR101016514B1 (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
KR101033397B1 (ko) 이미지 센서의 제조 방법
KR100954918B1 (ko) 이미지센서의 제조방법
KR20100077589A (ko) 이미지센서 및 그 제조방법
KR20100076496A (ko) 이미지 센서 및 이미지 센서의 제조 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
PA0109 Patent application

Patent event code: PA01091R01D

Comment text: Patent Application

Patent event date: 20081015

PA0201 Request for examination
PG1501 Laying open of application
E902 Notification of reason for refusal
PE0902 Notice of grounds for rejection

Comment text: Notification of reason for refusal

Patent event date: 20100816

Patent event code: PE09021S01D

E701 Decision to grant or registration of patent right
PE0701 Decision of registration

Patent event code: PE07011S01D

Comment text: Decision to Grant Registration

Patent event date: 20110221

GRNT Written decision to grant
PR0701 Registration of establishment

Comment text: Registration of Establishment

Patent event date: 20110428

Patent event code: PR07011E01D

PR1002 Payment of registration fee

Payment date: 20110428

End annual number: 3

Start annual number: 1

PG1601 Publication of registration
LAPS Lapse due to unpaid annual fee
PC1903 Unpaid annual fee

Termination category: Default of registration fee

Termination date: 20150309