KR0142798B1 - Ccd deoice - Google Patents
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
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Abstract
본 발명은 CCD 영상 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 포토 다이오드 영역과 수직 전하 전송 영역 사이의 채널 영역에서 전하가 포토 다이오드 영역에서 수직 전하 전송 영역으로 쉽게 이동하도록 한 CCD(Charge Coupled Device) 영상 소자에 관한 것으로, 포토 다이오드 영역과 수직 전하 전송 영역간의 채널 영역에는 타 영역의 채널 스톱 영역 보다 좁은 폭을 갖는 채널 스톱 영역을 형성하고, 수직 전하 전송 영역으로 갈수록 채널 스톱 영역이 형성되지 않은 부분이 확대되어 채널 스톱 영역이 경사면을 갖도록 형성한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a CCD imaging device, and in particular, a charge coupled device (CCD) imaging device in which charge is easily moved from a photodiode region to a vertical charge transfer region in a channel region between a photodiode region and a vertical charge transfer region. In the channel region between the photodiode region and the vertical charge transfer region, a channel stop region having a narrower width than the channel stop region of the other region is formed, and the portion where the channel stop region is not formed increases toward the vertical charge transfer region. The channel stop region is formed to have an inclined surface.
상기와 같은 구조를 갖는 본 발명의 CCD 영상 소자는 포토 다이오드 영역과 수직 전하 전송 영역간의 채널 영역에 형성되는 전위장벽(Barrier)의 포텐셜이 단차를 갖는다.In the CCD image device of the present invention having the structure as described above, the potential of the potential barrier formed in the channel region between the photodiode region and the vertical charge transfer region has a step difference.
따라서 트랜스퍼 게이트의 OFF시, 전하들이 포토 다이오드 영역으로 역류하는 것을 방지하고 ON시에도 포토 다이오드 영역에서 수직 전하 전송 영역으로의 전하 이동의 속도를 개선하는 효과가 있다.Therefore, when the transfer gate is OFF, the charges are prevented from flowing back into the photodiode region, and the ON speed is improved in the rate of charge transfer from the photodiode region to the vertical charge transfer region.
Description
제1도 (a)는 종래 기술의 CCD 구조의 평면도Figure 1 (a) is a plan view of a CCD structure of the prior art
(b)는 제1도 (a)의 A-A' 선상의 단면도 및 그에 따른 포텐셜 프로 파일(b) is a cross-sectional view along the line A-A 'of FIG. 1 (a) and the potential profile accordingly
제2도 (a)는 본 발명의 CCD 구조의 평면도2 (a) is a plan view of the CCD structure of the present invention.
(b)는 제2도 (a)의 B-B' 선상의 단면도 및 그에 따른 포텐셜 프로 파일(b) is a cross-sectional view along the line B-B 'of FIG. 2 (a) and the potential profile thereof
제3도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 CCD 구조의 평면도3 is a plan view of a CCD structure showing another embodiment of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
10,11,12:포토 다이오드 영역 20:채널 스톱 영역10, 11, 12: photodiode region 20: channel stop region
30:수직 전하 전송 영역 40:P-웰30: vertical charge transfer region 40: P-well
50:트랜스퍼 게이트50: transfer gate
본 발명은 CCD 영상 소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 포토 다이오드 영역(PD)과 수직 전하 전송 영역(VCCD) 사이의 채널 영역에서 전하가 포토 다이오드 영역에서 수직 전하 전송 영역으로 쉽게 이동하도록 함과 동시에 포토 다이오드 영역으로 역류됨을 방지하기 위한 CCD(Charge Coupled Device) 영상 소자의 구조에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a CCD image element, and in particular, in the channel region between the photodiode region (PD) and the vertical charge transfer region (VCCD), the charge is easily moved from the photodiode region to the vertical charge transfer region. The present invention relates to a structure of a charge coupled device (CCD) imaging device for preventing backflow into a photodiode region.
일반적으로 CCD 영상 소자는 실리콘과 같은 반도체 기판상에 복수개의 광전 변환 소자(PD)와, 각 광전 변환 소자에 의해 형성된 영상 신호 전하를 수직 방향으로 전송하기 위한 수직 전하 전송 영역(Vertical CCD)과, 수직 방향으로 전송된 영상 신호전하를 수평 방향으로 전송하기 위한 수평 저하 전송 영역(Horizontal CCD)과, 수평 방향으로 전송된 영상 신호 전하를 센싱하는 센싱 엠프로 구성되어진 고체 촬상 소자이다.In general, a CCD image device includes a plurality of photoelectric conversion elements (PD) on a semiconductor substrate such as silicon, a vertical charge transfer region (Vertical CCD) for transferring image signal charges formed by each photoelectric conversion element in a vertical direction, It is a solid-state imaging device composed of a horizontal degradation transfer region (Horizontal CCD) for transmitting the image signal charges transmitted in the vertical direction in the horizontal direction, and a sensing amplifier for sensing the image signal charges transmitted in the horizontal direction.
이하, 종래 기술의 CCD 영상 소자중 포토 다이오드 영역(PD)(10)(11)(12)과 수직 전하 전송 영역(VCCD)(30)을 평면도로 나타낸 제1도 (a)와, 제1도 (a)의 A-A' 단면과 트랜스퍼 게이트(TG)(50)의 ON, OFF시 전하의 이동을 나타낸 포텐셜 프로 파일 제1도의 (b)를 참고하여 종래 기술의 CCD 영상 소자를 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, first and second views of a photodiode region (PD) 10, 11, 12 and a vertical charge transfer region (VCCD) 30 of a prior art CCD image element are shown. Referring to (b) of FIG. 1 (a) of the potential profile showing the transfer of charge when the AA 'cross-section (a) and the transfer gate (TG) 50 are turned on and off, the conventional CCD imaging device is described as follows. .
종래의 CCD 영상 소자는 n형 실리콘 기판에 형성되어 있는 P-웰(Well)(40) 상에 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)과 복수개의 수직 전하 전송 영역(VCCD)을 형성하고 포토 다이오드 영역(10)과 포토 다이오드 영역(11)(12) 및 포토 다이오드 영역(10)과 수직 전하 전송 영역(30)을 격리(Isolation)시키기 위해 채널 스톱 영역(CST)(20)을 형성하였다.Conventional CCD imaging devices form a plurality of photodiode regions (PD) and a plurality of vertical charge transfer regions (VCCD) on a P-well (40) formed on an n-type silicon substrate. 10) and the channel stop region (CST) 20 is formed to isolate the photodiode regions 11 and 12 and the photodiode region 10 and the vertical charge transfer region 30.
이때 트랜스퍼 게이트(TG)(50) 아래의 포토 다이오드 영역(10)과 수직 전하 전송 영역(30)간의 채널 영역에는 채널 스톱 영역(20)이 형성되지 않았다.In this case, the channel stop region 20 is not formed in the channel region between the photodiode region 10 and the vertical charge transfer region 30 under the transfer gate (TG) 50.
그러나, 이런한 종래의 CCD 영상 소자는 포토 다이오드 영역(10)과 수직 전하 전송 영역(30)간의 채널 영역은 포텐셜(Potential)의 차이가 없이 평탄하기 때문에, 제1도의 (b)에 나타낸 포텐셜 프로 파일에서 보는 바와 같이 트랜스퍼 게이트(50)의 ON시 포토 다이오드 영역(10)에서 수직 전하 전송 영역(30)으로의 전하 이동이 다소 느리게 전송되고, 트랜스퍼 게이트(50)의 OFF시에는 수직 전하 전송 영역(30)의 포텐셜(전위)이 높아지기 때문에 채널 영역의 전하가 포토 다이오드 영역(10)으로 역류하는 문제점이 있었다.However, in such a conventional CCD image element, since the channel region between the photodiode region 10 and the vertical charge transfer region 30 is flat without a difference in potential, the potential profile shown in FIG. As shown in the file, the charge transfer from the photodiode region 10 to the vertical charge transfer region 30 is transferred somewhat slowly when the transfer gate 50 is ON, and the vertical charge transfer region when the transfer gate 50 is OFF. Since the potential (potential) of (30) is high, there is a problem that the charge in the channel region flows back into the photodiode region 10.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 포토 다이오드 영역(10)과 수직 전하 전송 영역(30)간의 채널 영역에 전위 장벽을 갖게하여 저하가 포토 다이오드 영역(10)으로 역류하는 것을 방지하고, 전하가 포토 다이오드 영역(10)에서 수직 전하 전송 영역(30)으로 빠르게 이동할 수 있도록 한 CCD 영상 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a problem, and has a potential barrier in the channel region between the photodiode region 10 and the vertical charge transfer region 30 to prevent degradation from flowing back into the photodiode region 10. In addition, an object of the present invention is to provide a CCD image device in which charge can move quickly from the photodiode region 10 to the vertical charge transfer region 30.
상기와 같은 목적을 실현하기 위한 본 발명의 CCD 영상 소자를, CCD 영상 소자중 포토 다이오드 영역(10)고 수직 전하 영역(30)을 평면도로 나타낸 제2도 (a)와, 제2도(a)의 B-B' 단면과 트랜스퍼 게이트(50)의 ON, OFF시 전하의 이동을 나타낸 포텐셜 프로 파일 제2도의 (b)를 참고하여 설명하면 다음과 같다.The CCD image device of the present invention for achieving the above object includes a plan view of the photodiode region 10 and the vertical charge region 30 of the CCD image element in FIG. 2 (a) and FIG. 2 (a). Referring to Fig. 2 (b) of the potential profile showing the BB 'cross-section of FIG. 8) and the transfer of charge when the transfer gate 50 is turned on and off, the following description will be made.
즉, n형 실리콘 기판에 P형 이온 주입과 드라이브-인(drive-in) 공정으로 형성된 P-웰(Well)(40)의 표면상에 선택적으로 n형 이온을 주입하여 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)과 상기 포토 다이오드 영역 사이의 수직 방향으로 신호 전하를 전송하는 복수개의 수직 전하 전송 영역(VCCD)을 형성한다.That is, by selectively implanting n-type ions onto the surface of the P-well 40 formed by the P-type ion implantation and drive-in processes on the n-type silicon substrate, a plurality of photodiode regions ( A plurality of vertical charge transfer regions (VCCD) are formed to transfer signal charges in a vertical direction between PD) and the photodiode region.
포토 다이오드 영역(10)과 포토 다이오드 영역(11)(12) 및 포토 다이오드 영역(10)과 수직 전하 전송 영역(30)을 격리(Isolation)시키기 위해 채널 스톱 영역(CST)(20)을 형성한다.A channel stop region (CST) 20 is formed to isolate the photodiode region 10, the photodiode regions 11, 12, and the photodiode region 10 and the vertical charge transfer region 30. .
이때, 트랜스퍼 게이트(TG)(50) 아래의 포토 다이오드 영역(10)과 수직 전하 전송 영역(30)간의 채널 영역에서 채널 스톱 영역(20)은 제2도의 (a)와 같이 포토 다이오드 영역(10)에 가까운 부분은 타 영역의 채널 스톱 영역(20) 보다 좁은 폭을 갖도록 형성하고, 수직 전하 전송 영역(30)으로 갈수록 채널 스톱 영역(20)이 형성되지 않은 부분이 확대되어 채널 스톱 영역(20)이 경사면(Slope)을 갖도록 형성한다.At this time, in the channel region between the photodiode region 10 under the transfer gate (TG) 50 and the vertical charge transfer region 30, the channel stop region 20 is the photodiode region 10 as shown in FIG. The portion close to) is formed to have a narrower width than the channel stop region 20 of the other region, and the portion where the channel stop region 20 is not formed is enlarged toward the vertical charge transfer region 30, thereby expanding the channel stop region 20. ) Is formed to have a slope.
제3도의 (a)(b)는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로 제3도의 (a)는 포토 다이오드 영역(10)과 수직 전하 전송 영역(30)간의 채널 영역에서 타 영역의 채널 스톱 영역(20) 보다 좁은 폭을 갖도록 채널 스톱 영역(20)을 형성하고, 수직 전하 전송 영역(30) 방향의 나머지 부분은 채널 스톱 영역(20)이 형성되지 않게 한다.(A) and (b) of FIG. 3 show another embodiment of the present invention, and (a) of FIG. 3 shows channel stop regions of other regions in the channel region between the photodiode region 10 and the vertical charge transfer region 30. The channel stop region 20 is formed to have a narrower width than (20), and the rest of the vertical charge transfer region 30 in the direction prevents the channel stop region 20 from being formed.
제3도의 (b)는 상기와 같은 본 발명의 CCD 영상 소자에 있어서, 포토 다이오드 영역(10)과 수직 전하 전송 영역(30)간의 채널 영역에는 채널 스톱 영역(20)을 형성하지 않고 수직 전하 전송 영역(30)으로 갈수록 채널 스톱 영역(20)이 형성되지 않은 부분이 확대되어 채널 스톱 영역(20)이 경사면을 갖도록 형성한다.3B illustrates the vertical charge transfer without forming the channel stop region 20 in the channel region between the photodiode region 10 and the vertical charge transfer region 30 in the CCD image device of the present invention as described above. The portion where the channel stop region 20 is not formed is enlarged toward the region 30 so that the channel stop region 20 has an inclined surface.
상기에서 설명한 본 발명의 CCD 영상 소자는 포토 다이오드 영역(PD)과 수직 전하 전송 영역(VCCD)간의 채널 영역에 형성되는 전위장벽(Barrier)의 포텐셜이 단차를 갖는다.In the CCD image device of the present invention described above, the potential of the potential barrier formed in the channel region between the photodiode region PD and the vertical charge transfer region VCCD has a step difference.
따라서 제2도의 (b)에서 보는 바와 같이 트랜스퍼 게이트(TG)(50)의 OFF시 전하들이 포토 다이오드 영역(10)으로 역류하는 것을 방지하고 트랜스퍼 게이트(50)의 ON시에도 포토 다이오드 영역(10)과 수직 전하 전송 영역(30)간의 채널 영역에 형성된 전위장벽(Barrier)이 포토 다이오드 영역(10)에서 수직 전하 전송 영역(30)으로 갈수록 포텐셜이 낮게 형성되었기 때문에 포토 다이오드 영역(10)에서 수직 전하 전송 영역(30)으로 이동하는 전하의 진행 속도를 개선하는 효과가 있다.Accordingly, as shown in FIG. 2B, the charges are prevented from flowing back into the photodiode region 10 when the transfer gate TG 50 is turned off, and the photodiode region 10 is maintained even when the transfer gate 50 is turned on. ), The potential barrier formed in the channel region between the vertical charge transfer region 30 and the vertical charge transfer region 30 has a lower potential from the photodiode region 10 to the vertical charge transfer region 30. There is an effect of improving the advancing speed of the charge moving to the charge transfer region 30.
Claims (3)
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