KR0136926B1 - 고체촬상소자 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것으로, 실리콘 표면에서 발생된 노이즈전하가 포토다이오드 N영역으로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 것이다.

본 발명은 N형 기판에 P웰의 소정부분에 인을 주입한 후, 적어도 1회 이상의 산화공정을 행하여 포토다이오드 N영역을 형성하고, 상기 포토다이오드 N영역의 소정부분에 보론 또는 BF₂를 이온주입한 후, 적어도 1회 이상의 산화공정을 행하여 포토다이오드 P영역을 형성하는 공정을 포함하는 고체촬상소자의 제조방법을 제공함으로써 소자의 표면으로 향하는 전자의 전기장을 크게 하여 표면에서 발생하는 노이즈전하가 포토다이오드 N영역으로 유입되는 것을 방지하여 화이트결함 특성을 개선시킨다.

Description

고체촬상소자의 제조방법

제1도는 고체촬상소자 제조방법을 도시한 도면.

제2도는 본 발명에 의한 고체촬상소자의 포토다이오드 영역의 전위분포도.

제3도는 본 발명에 의한 고체촬상소자의 포토다이오드영역의 불순물의 표면농도변화를 도시한 도면.

제4도는 본 발명에 의한 고체촬상소자의 포토다이오드영역의 농도분포도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

1 : N형 기판2,3 : P웰

4 : 전하전송소자5 : 게이트절연막

6 : 전송게이트7 : 포토다이오드 N영역

8 : 포토다이오드 P영역

본 발명은 고체촬상소자(CCD; Charge Coupled Device)의 제조방법에 관한 것으로, 특히 실리콘 표면에서 발생된 노이즈전하가 포토다이오드(photo diode) N영역으로 유입되는 것을 효과적으로 방지할 수 있도록 한 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것이다.

종래의 고체촬상소자 제조방법은 제1도에 도시된 바와 같다.

먼저, 제1도(a)와 같이 N형 기판(1)에 제1P웰(2)을 형성하고, 이 제1P웰(2)의 소정부분에 제2P웰(3)을 형성하고, 제2P웰(3)내의 소정부분에 매몰전하전송소자(BCCD; Buried Charge Coupled Device) 채널(4)을 형성한다.

이어서 제1도(b)와 같이 CCD채널이 형성된 기판상에 게이트절연막(5)을 형성하고 이 게이트절연막(5) 상부의 상기 CCD영역상에 전송게이트(6)를 형성한다.

다음에 제1도(c)와 같이 N형 불순물로서, 인(Phosphorus)을 이온주입한 후, N₂또는 N₂-LO₂하에서 열처리하여 포토다이오드 N영역(7)을 상기 제1P웰(2)의 소정영역에 형성하고, 이어서 P형 불순물로서, B(bornon) 또는 BF₂를 이온주입한 후, N₂또는 N₂-LO₂하에서 열처리하여 상기 포토다이오드 N영역(7)내의 소정영역에 포토다이오드 P영역(8)을 형성한다.

제1도(d)는 제1도(c)의 A-A'선에 따른 단면의 분위분포를 나타낸 것으로, 포토다이오드 P영역(8)에서 포토다이오드 N영역(7)으로 향하는 전자가 많을 경우 실리콘 표면에서 생긴 노이즈전하가 재결합하여 없어지기 전에 가속을 받아 포토다이오드 N영역(7)으로 유입되어 들어가게 된다. 따라서 화이트결함(white defect)특성이 나빠지는 문제가 발생하게 된다.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 실리콘 표면에서 발생되는 노이즈전하가 포토다이오드영역으로 유입되는 것을 방지할 수 있는 고체촬상소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체촬상소자는 N형 기판에 형성된 P웰의 소정부분에 인을 이온주입한 후, 적어도 1회 이상의 산화공정을 행하여 포토다이오드 N영역을 형성하고, 상기 포토다이오드 N영역의 소정부분에 보론 또는 BF₂를 이온주입한 후, 적어도 1회 이상의 산화공정을 행하여 포토다이오드 P영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명의 고체촬상소자의 구조는 상술한 종래기술의 고체촬상소자의 구조와 동일하므로 제1도를 참조하여 본 발명의 고체촬상소자 제조방법을 설명하기로 한다.

먼저, 제1도(a)와 같이 N형 기판(1)에 제1P웰(2)을 형성하고, 이 제1P웰(2)의 소정부분에 제2P웰(3)을 형성하고, 제2P웰(3)내의 소정부분에 매몰전하전송소자(BCCD; Buried Charge Coupled Device) 채널(4)을 형성한다.

이어서 제1도(b)와 같이 CCD채널이 형성된 기판상에 게이트절연막(5)을 형성하고 이 게이트절연막(5) 상부의 상기 CCD영역상에 전송게이트(6)를 형성한다.

이어서 N형 불순물로서, 인(Phosphorus)을 이온주입한 후, 종래기술과는 달리 O₂또는 H₂/O₂로 열처리하는 산화공정을 행하여 포토다이오드 N영역(7)을 상기 제1P웰(2)의 소정영역에 형성하고, 이어서 P형 불순물로서, B(boron) 또는 BF₂를 이온주입한 후, 종래기술과는 달리 O₂또는 H₂/O₂로 열처리하는 산화공정을 행하여 상기 포토다이오드 N영역(7)내의 소정영역에 포토다이오드 P영역(8)을 형성한다(제1도(c)).

상기한 바와 같이 포토다이오드 N영역 형성을 위한 이온주입과 포토다이오드 P영역 형성을 위한 이온주입후의 열처리공정시의 가스로서 산화분위기의 O₂또는 H₂/O₂를 사용할 경우, 제3도(a) 및 (b)에 도시된 바와 같이 포토다이오드 N영역의 도판트인의 경우 표면에 쌓이게(pile-up) 되고(제3도(a)), 포토다이오드 P영역의 도판트인 보론은 외확산(out-diffusion)되므로(제3도(b)) 포토다이오드 P영역(8) 표면의 인(P)이 농도는 높아지고 포토다이오드 N영역(7)의 보론(B)의 농도는 낮아지게 된다. 이때의 인(P)과 보론(B)의 농도를 제4도에 도시한 바, 적절한 산화분위기(O₂또는 H₂/O₂를 사용하는 열처리분위기)와 포토다이오드 P영역의 에너지를 조정하여 인(P)의 농도 분포를 나타낸 제4도(a)의 a점의 깊이보다 보론(B)의 농도분포를 나타낸 제4도(b)의 b점의 깊이를 깊게 하면 제4도(c)에 도시한 최종농도분포에서 보는 바와 같이 벌크쪽에 있는 가장 농도가 높은 부분(d점)과 표면부분(c점)의 농도차가 가장 커져 d점에서 c점으로의 전자에 대한 전기장이 커지게 되어 표면에서 생기는 노이즈전하가 포토다이오드 N영역으로 유입되기 어렵게 되어 화이트결함 특성이 개선되게 된다.

제2도는 본 발명의 고체촬상소자의 제1도(c)의 A-A'선에 따른 단면의 전위분포를 도시한 것으로, 포토다이오드 P영역(8) 표면에서 생긴 노이즈전하가 포토다이오드 N영역(7)으로 유입되지 않음을 보여주고 있다.

상기 포토다이오드 형성 이온주입공정후의 산화공정은 상술한 바와 같이 포토다이오드 N영역 이온주입후와 포토다이오드 P영역 이온주입후에 각각 행할 수 있으며, 또한 포토다이오드 N영역 이온주입후에 산화공정을 행하고 포토다이오드 P영역 이온주입후에는 종래기술과 같은 열처리를 행할 수도 있고, 포토다이오드 N영역의 이온주입을 행하고 이어서 포토다이오드 P영역의 이온주입을 행한 다음 산화공정을 진행할 수도 있다.

또한 상기 산화공정은 1회 이상 행하는 것도 가능하다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 포토다이오드 N영역 형성을 위한 이온주입후에 O₂또는 H₂/O₂분위기에서 열처리함으로써 포토다이오드 P영역의 보론의 농도프로파일을 벌크에서의 보론농도와 표면에서의 보론농도차이를 크게 하여 표면으로 향하는 전자의 전기장을 크게 하여 표면에서 발생하는 노이즈전하가 포토다이오드 N영역으로 유입되는 것을 방지할 수 있게 되어 화이트결함 특성이 개선되는 효과를 얻을 수 있다.

Claims (3)

1. N형 기판에 P웰을 소정부분에 인을 이온주입한 후, 적어도 1회 이상의 산화공정을 행하여 포토다이오드 N영역을 형성하고, 상기 포토다이오드 N영역의 소정부분에 보론 또는 BF₂를 이온주입하고 열처리하여 포토다이오드 P영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
2. N형 기판에 형성된 P웰을 소정부분에 인을 이온주입하고 상기 인이 이온주입된 영역의 소정부분에 보론 또는 BF₂를 이온주입한 후, 적어도 1회 이상의 산화공정을 행하여 포토다이오드 N영역 및 포토다이오드 P영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.
3. N형 기판에 형성된 P웰의 소정부분에 인을 이온주입한 후, 적어도 1회 이상의 산화공정을 행하여 포토다이오드 N영역을 형성하고, 상기 포토다이오드 N영역의 소정부분에 보론 또는 BF₂를 이온주입한 후, 적어도 1회 이상의 산화공정을 행하여 포토다이오드 P영역을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.