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고감도 이미지 센서 및 그 제조방법

  • 기술번호 : KST2015145132
  • 담당센터 : 경기기술혁신센터
  • 전화번호 : 031-8006-1570
요약, Int. CL, CPC, 출원번호/일자, 출원인, 등록번호/일자, 공개번호/일자, 공고번호/일자, 국제출원번호/일자, 국제공개번호/일자, 우선권정보, 법적상태, 심사진행상태, 심판사항, 구분, 원출원번호/일자, 관련 출원번호, 기술이전 희망, 심사청구여부/일자, 심사청구항수의 정보를 제공하는 이전대상기술 뷰 페이지 상세정보 > 서지정보 표입니다.
요약 본 발명은 SOI(Silicon On Insulator, 이하 SOI) 기판 상에 게이트 및 부유 바디(Floating Body)를 형성하고, 이격된 기판상의 포토 다이오드(Photo Diode)에서 빛에 의해 여기된 전자를 게이트에 축적시킴으로써, 채널의 완전 공핍을 유발시킬 뿐만 아니라, FET(Feld Effect transistor, 이하 FET)의 바디 포텐셜(Body Potential)을 광여기 캐리어에 선형적으로 증가시켜 결국, FET의 문턱 전압을 조절하여 광응답을 증대시키고, 하부 기판에 홀을 축적하여 LBT(Lateral Bipolar transistor, 이하 LBT)를 효과적으로 조절하여 채널의 홀의 흐름을 더욱 증가시킴으로써 광전변환 효율의 증가와 동시에 고감도, 고집적 이미지센서에 응용할 수 있는 고감도 이미지센서 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 고감도 이미지 센서 및 그 제조방법은 SOI 기판 상에 마스크를 이용하여 소정 영역의 실리콘 및 절연막을 식각하여 P 형의 하부 실리콘 기판을 노출시키는 단계; 상기 노출된 P 형 기판에 N 형의 이온을 주입하여 N 형 영역을 형성하여 포토다이오드를 정의하는 단계; 상기 포토다이오드와 이격된 영역의 활성 실리콘 중앙 상부에 게이트 산화막 및 게이트를 형성하는 단계; 상기 활성 실리콘 및 게이트에 N 형의 이온을 주입하여 N 형 게이트, N 형 소오스(Source) 및 N 형 드레인(Drain)을 형성하는 단계; 및 상기 포토다이오드의 N 형과 게이트를 연결하는 연결부를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐에 기술적 특징이 있다. 따라서, 본 발명의 고감도 이미지센서 및 그 제조방법은 SOI 기판을 이용함으로써 암 전류를 낮출 수 있고, 단위 소자의 크기를 줄 일수 있을 뿐만 아니라, 기생적인 부유 캐패시턴스를 줄일 수 있어 고속 동작이 가능하며 빛에 민감하게 반응할 수 있는 효과가 있다. 이미지 센서, CMOS, 고감도
Int. CL H01L 27/146 (2006.01)
CPC H01L 27/14616(2013.01)
출원번호/일자 1020030087319 (2003.12.03)
출원인 전자부품연구원
등록번호/일자 10-0531240-0000 (2005.11.21)
공개번호/일자 10-2005-0054040 (2005.06.10) 문서열기
공고번호/일자 (20051128) 문서열기
국제출원번호/일자
국제공개번호/일자
우선권정보
법적상태 소멸
심사진행상태 수리
심판사항
구분
원출원번호/일자
관련 출원번호
심사청구여부/일자 Y (2003.12.03)
심사청구항수 30

출원인

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번호 이름 국적 주소
1 한국전자기술연구원 대한민국 경기도 성남시 분당구

발명자

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번호 이름 국적 주소
1 김훈 대한민국 경기도용인시수지읍

대리인

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번호 이름 국적 주소
1 서천석 대한민국 서울특별시 서초구 서초중앙로**길 **, *층 (서초동, 서초다우빌딩)(특허법인세하)

최종권리자

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번호 이름 국적 주소
1 전자부품연구원 대한민국 경기도 성남시 분당구
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번호 서류명 접수/발송일자 처리상태 접수/발송번호
1 특허출원서
Patent Application
2003.12.03 수리 (Accepted) 1-1-2003-0462489-11
2 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2005.04.15 수리 (Accepted) 4-1-2005-5036534-08
3 선행기술조사의뢰서(내부)
Request for Prior Art Search (Inside)
2005.05.25 수리 (Accepted) 9-1-9999-9999999-89
4 선행기술조사보고서
Report of Prior Art Search
2005.08.16 수리 (Accepted) 9-1-2005-0049341-64
5 등록결정서
Decision to grant
2005.08.22 발송처리완료 (Completion of Transmission) 9-5-2005-0401515-63
6 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2013.04.17 수리 (Accepted) 4-1-2013-0013766-37
7 출원인정보변경(경정)신고서
Notification of change of applicant's information
2020.08.24 수리 (Accepted) 4-1-2020-5189497-57
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번호 청구항
1 1
SOI 기판 상에 마스크를 이용하여 소정 영역의 실리콘 및 절연막을 식각하여 P 형의 하부 실리콘 기판을 노출시키는 단계; 상기 노출된 P 형 기판에 N 형의 이온을 주입하여 N 형 영역을 형성하는 단계; 상기 기판상의 N 형 영역과 이격된 영역의 활성 실리콘 중앙 상부에 게이트 산화막 및 게이트를 형성하는 단계; 상기 활성 실리콘 및 게이트에 N 형의 이온을 주입하여 N 형 게이트, N 형 소오스 및 N 형 드레인을 형성하는 단계; 및 상기 기판상의 N 형 영역과 게이트를 연결하는 연결부를 형성하는 단계 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
2 2
제 1항에 있어서, 상기 연결부를 형성하는 단계 이후, 차광막을 형성하는 단계를 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
3 3
제 2항에 있어서, 상기 차광막의 재질은 알루미늄임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
4 4
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 게이트 산화막 및 게이트는 게이트 산화막 및 실리콘을 순차적으로 증착하고 패턴 및 식각을 통해 게이트 산화막 및 실리콘을 형성하는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
5 5
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 N 형의 이온 주입하는 단계에서 소오스 및 드레인이 형성하는 됨으로써, 게이트의 하부 영역인 소오스 및 드레인의 사이 영역이 채널 영역으로 정의됨을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
6 6
P 형의 하부 기판의 표면부에 N형 영역이 형성되어 하부 기판과 PN 접합을 이루고 있는 포토 다이오드 영역; 상기 포토 다이오드 영역과 이격되어 SOI 기판 상에 존재하는 단결정 실리콘을 식각하여 소오스, 채널 및 드레인이 형성된 실리콘 영역; 상기 실리콘 영역 상부에 형성된 게이트 산화막 및 게이트; 및 상기 포토 다이오드의 N 형 영역과 게이트를 연결하는 연결부 를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
7 7
제 6항에 있어서, 상기 게이트의 상부에 소오스, 채널 및 드레인 영역에 빛을 막기 위한 차광막을 더 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
8 8
제 7항에 있어서, 상기 차광막의 재질은 알루미늄임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
9 9
제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 연결부는 빛에 의해 포토 다이오드에서 발생한 전자를 게이트로 이동시키는 통로 역할을 하는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
10 10
제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 포토 다이오드는 매립형 포토 다이오드임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
11 11
제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 게이트 하부의 하부 기판에 전자가 축적됨으로써, NPN의 LBT가 발생함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
12 12
제 6항 또는 제 7항에 있어서, 상기 채널은 외부에서 인가된 전압에 의해 완전 공핍층을 형성하는 소정의 두께임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
13 13
SOI 기판 상에 마스크를 이용하여 소정의 제1영역의 활성 실리콘 및 매몰 산화막을 식각하여 P 형의 하부 실리콘 기판을 노출시키는 단계; 상기 노출된 하부 실리콘을 성장시키는 단계; 상기 제1영역과 이격된 소정의 제2영역의 활성 실리콘 및 매몰 산화막을 식각하여 P 형의 하부 실리콘 기판을 노출시키는 단계; 상기 노출된 제2영역의 P 형 기판에 N 형의 이온을 주입하여 N 형 영역을 형성하는 단계; 상기 실리콘 성장에 의해 형성된 활성 실리콘 상부에 게이트 산화막 및 게이트를 형성하는 단계; 상기 제2영역을 제외하고 제1영역을 포함하는 소정의 영역에 N 형 이온 주입으로 소오스 및 드레인 영역을 정의하는 단계; 및 상기 소오스, 드레인 및 게이트가 형성된 트랜지스터의 양측 기판상의 N 형 영역을 게이트와 연결하는 단계 를 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
14 14
제 13항에 있어서, 상기 기판상의 N 형 영역과 게이트를 연결하는 단계 이후에 차광막을 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
15 15
제 14항에 있어서, 상기 차광막의 재질은 알루미늄임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
16 16
소정 영역의 활성 실리콘 및 매몰 산화막을 식각하여 노출시킨 하부 기판의 표면부에 N 형 영역이 형성되어 하부 기판의 P 형 영역과 PN 접합을 이루고 있는 포토 다이오드 영역; 상기 포토 다이오드 영역과 이격되어 형성된 하부 기판과 부유 바디의 채널 영역과 연결하는 연결 통로; 상기 부유 바디의 채널 영역의 상부에 형성된 게이트 산화막 및 게이트; 및 상기 부유 바디의 양측에 형성된 두 포토 다이오드와 게이트를 연결하는 연결부 를 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
17 17
제 16항에 있어서, 상기 부유 바디 및 게이트 상부에 형성된 차광막을 더 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
18 18
제 17항에 있어서, 상기 차광막의 재질은 알루미늄임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
19 19
제 16항 또는 제 17항에 있어서, 상기 부유 바디에는 채널 영역에 정공이 축적되어짐으로써 LBT를 형성함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
20 20
제 16항 또는 제 17항에 있어서, 상기 연결부는 포토 다이오드 영역에서 광여기된 전자를 게이트로 이동시키는 것을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
21 21
제 16항 또는 제 17항에 있어서, 상기 포토 다이오드는 매립형 포토 다이오드임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
22 22
SOI 기판 상에 마스크를 이용하여 소정의 제1영역의 활성 실리콘 및 매몰 산화막을 식각하여 P 형의 하부 실리콘 기판을 노출시키는 단계; 상기 노출된 하부 실리콘을 성장시키는 단계; 상기 제1영역과 이격된 소정의 제2영역의 활성 실리콘 및 매몰 산화막을 식각하여 P 형의 하부 실리콘 기판을 노출시키는 단계; 상기 노출된 제2영역의 P 형 기판에 N 형의 이온을 주입하여 N 형 영역을 형성하는 단계; 상기 활성 실리콘 성장에 의해 형성된 활성 실리콘 상부에 게이트 산화막 및 게이트를 형성하는 단계; 상기 제2영역을 제외하고 제1영역을 포함하는 소정의 영역에 N 형 이온 주입으로 소오스 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 및 상기 소오스, 드레인 및 게이트가 형성된 트랜지스터의 양측 기판상의 N 형 영역을 교류전압과 연결하는 단계 를 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
23 23
제 22항에 있어서, 상기 기판상의 N 형 영역을 교류전압과 연결하는 단계 이후에 차광막을 형성하는 단계를 더 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
24 24
제 23항에 있어서, 상기 차광막의 재질은 알루미늄임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서의 제조방법
25 25
소정 영역의 활성 실리콘 및 매몰 산화막을 식각하여 노출시킨 하부 기판의 표면부에 N 형 영역이 형성되어 하부 기판의 P 형 영역과 PN 접합을 이루고 있는 포토 다이오드영역; 상기 포토 다이오드 영역과 이격되어 형성된 하부 기판과 부유 바디의 채널 영역과 연결하는 연결 통로; 상기 부유 바디의 채널 영역의 상부에 형성된 게이트 산화막 및 게이트; 및 상기 부유 바디의 양측에 형성된 두 포토 다이오드에 교류전압을 인가할 수 있도록 형성되는 연결부 를 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
26 26
제 25항에 있어서, 상기 부유 바디 및 게이트 상부에 형성된 차광막을 더 포함함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
27 27
제 26항에 있어서, 상기 차광막의 재질은 알루미늄임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
28 28
제 25항 또는 제 26항에 있어서, 상기 교류전압은 포토 다이오드 영역에서 광여기된 정공이 연결 통로를 통해 부유 바디에 축적되게 함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
29 29
제 25항 또는 제 26항에 있어서, 상기 부유 바디에는 채널 영역에 정공이 축적되어짐으로써 LBT를 형성함을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
30 30
제 25항 또는 제 26항에 있어서, 상기 포토 다이오드는 매립형 포토 다이오드임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
31 30
제 25항 또는 제 26항에 있어서, 상기 포토 다이오드는 매립형 포토 다이오드임을 특징으로 하는 고감도 이미지센서
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