KR100192366B1 - 고체 촬상소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 CCD(Charge Coupled Device)영상 소자에 관한 것으로, 특히 폴리 게이트 라인(Poly-Gate Line)의 단차를 낮추어 감도저하 원인을 없에고 후공정을 보다 용이하게 수행하는데 적당하도록 한 고체촬상 소자의 구조에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명의 고체 촬상소자는 수광되는 빛의 세기, 파장에 따라 전하를 생성하는 복수개의 광전 변환 영역들과 ; 그들에게서 생성된 전하를 일방향으로 이동시키기 위한 전하 전송 채널 영역들과 ; 그 상측에 서로 절연되어 반복적으로 구성되는 제1, 2,3 폴리게이트들과 ; 상기 폴리 게이트들에 각각 신호를 인가하는 제1,2,3 폴리게이트 신호라인을 포함하고 구성되어 그 신호 라인중에 어느 하나의 폴리게이트 신호 라인은 전하 전송 채널 영역의 상측에 그와 동일한 방향으로 구성되고 나머지의 신호 라인들은 전하 전송 채널 영역에 수직 교차하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

고체 촬상소자

제1 도는 일반적인 고체촬상 소자의 레이아웃도.

제2a도는 종래 고체 촬상 소자의 레이아웃도.

제2b도는 제2a도의 A-A' 선에 따른 고체촬상 소자의 단면도.

제3a도는 본 발명의 고체 촬상 소자의 레이아웃도.

제3b도는 제3a도의 B-B' 선에 따른 고체촬상 소좌의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

31 : 제1 폴리 게이트 31a : 제1 폴리 게이트 신호라인

32 : 제2 폴리 게이트 32a : 제2 폴리 게이트 신호라인

33 : 제3 폴리 게이트 33a : 제3 폴리 게이트 신호라인

본 발명은 CCD(Charge Coupled Device)영상 소자에 관한 것으로, 특히 폴리 게이트 라인(Poky-Gate Line)의 단차를 낮추어 감도저하 원인을 없에고 후공정을 보다 용이하게 수행하는데 적당하도록 한 고체 촬상소자의 구조에 관한 것이다.

일반적인 CCD영상소자는 제1 도에 도시한 바와 같이 실리콘과 같은 반도체 기판상에 빛의 신호를 입력받아 전기적 신호로 변환하여 영상신호를 생성하는 포토 다이오드(Photo Diode : Pd)가 상하좌우로 일정한 간격을 가지고 복수개 캐트리스 형태로 배열되고, 포토 다이오드 사이에 포토 다이오드에서 생성된 전하를 수직 방향으로 전송하기 위한 복수개의 수직전하전송(Vertical CCD)영역(VCCD)이 형성된다.

그리고 VCCD 영역으로부터 전송되어 온 전하를 수평방향으로 전송하기 위한 HCCD(Horizontal CCD)영역이 각 VCCD 영역의 출력측에 형성되고, HCCD 영역의 전하량을 검출하기 위한 센싱 앰프(SA)가 HCCD 영역의 출력측에 형성된 구조로 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 3-폴리게이트(3-Poly Gate)라인의 고체 촬상소자에 대하여 설명하면 다음과 같다.

제2a도는 종래 고체 촬상소자의 레이아웃도(Lay-Out)이고, b는 제2a도의 A-A'선에 따른 고체 촬상소자의 단면도이다.

제2a도의 도시한 바와 같이 제1, 제2, 제3 폴리게이트들이 적층되는 구조를 갖는다.

즉, 제1폴리게이트(1)상에 제1층간 절연막(도면에 도시하지 않았음)이 형성되고 상기 제1층간 절연막 상에 제2폴리게이트(2)가 형성된다.

이어서 상기 제2폴리게이트(2)상에 제2층간 절연막(도면에 도시하지 않았음)이 형성되고 제3폴리게이트(3)가 형성된다.

이 때, 상기 제1, 제2, 제3 폴리게이트(1)(2)(3)의 어느 하나에는 트랜스퍼 클럭이 인가되어 트랜스퍼 게이트로 사용된다.

일반적으로 제3 폴리게이트(3)가 트랜스퍼 게이트(Transfer Gate)로 이용된다.

그러므로 제2a도에 도시한 바와 같이 제1, 제2 폴리게이트(1)(2) 및 제3 폴리게이트(3)의 신호라인(1a)(2a)(3a)들이 차례로 적층되어 있다.

상기와 같은 종래 고체 촬상소자의 동작은 다음과 같다.

광전 변환영역(PD)에 모아진 전하들은 트랜스퍼 게이트로 이용되는 제3 폴리 게이트(3)의 클럭킹(Clocking)에 의해 상기 전하들이 VCCD 영역에 트랜스퍼되고, 상기 VCCD 영역에 트랜스퍼 되어진 전하들은 제1, 제2, 제3 폴리 게이트(1)(2)(3)의 클럭킹에 의해 수평 전하 전송 영역(도면에 도시하지 않았음)으로 보내진다.

그러나 상기와 같은 종래의 3 - 폴리 게이트의 고체 촬상소자에 있어서는 다음과 같은 문제점이 있었다.

제1, 제2, 제3 폴리 게이트의 신호라인들이모두 상하 광전변환 영역(PD)사이에 차례로 적층되어 있어 제1 폴리게이트(1)의 신호라인(1a)의 크기가 어느 정도 커야 제2 폴리 게이트(2)의 신호라인(2a)과 제3 폴리게이트(3)의 신호라인(3a)이 적층될 수 있다.

따라서, N이온이 첨가된 광전변환영역(PD)의 축소가 발생하여 감도가 저하된다.

그리고 제1, 제2, 제3 폴리게이트의 높은 단차때문에 메탈에치(Metal Etch)공정에서 과도식각이 일어날 수 있으며 평탄층, 마이크로 렌즈의 형성 높이가 높아져 공정이 어려울 뿐만 아니라 정확한 패턴을 얻을 수 없다.

본 발명은 상기와 같은 종래 고체 촬상소자의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로 고체 촬상소자의 폴리 게이트의 신호라인 단차를 낮추어 감도를 향상시키고 후 공정을 보다 용이하게 수행하는데 적당하도록 한 고체 촬상소자의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체 촬상소자의 구조는 제3 폴리게이트의 신호라인이 VCCD 영역상측에만 형성하도록 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 고체 촬상소자에 대하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

제3a도는 본 발명의 고체 촬상소자의 레이아웃도이고, b는 제3a의 B-B'선에 따른 고체 촬상소자의 단면도이다.

본 발명의 고체 촬상소자는 폴리 게이트의 신호라인간의 단차를 줄이기 위해 제3 폴리게트의 신호라인을 전하전송영역(VCCD)상측에만 형성한 것으로 다음과 같은 구조를 갖는다.

먼저, 제3a도에 도시한 바와 같이 제1, 제2, 제3 폴리 게이트들이 적층되는 구조를 갖는다.

즉, 제1폴리게이트(31)상에 제1층간 절연막(도면에 도시하지 않았음)이 형성되고 상기 제1층간 절연막 상에 제2폴리게이트(32)가 형성된다.

이어서 상기 제2폴리게이트(32)상에 제2층간 절연막(도면에 도시하지 않았음)이 형성되고 제3폴리게이트(33)가 형성된다.

이 때, 상기 제1, 제2, 제3 폴리게이트(31)(32)(33)의 어느 하나에는 트랜스퍼 클럭이 인가되어 트랜스퍼 게이트로 사용된다.

일반적으로 제3 폴리게이트(33)가 트랜스퍼 게이트(Transfer Gate)로 이용된다.

그리고 폴리 게이트의 신호라인은 제1 폴리 게이트의 신호라인(31a)상에 제2 폴리 게이트의 신호라인(32a)이 적층되어 형성되고 제3 폴리 게이트의 신호라인(33a)은 VCCD 영역상측에만 위치 하도록 형성된다.

그러므로 제3b도에 도시한 바와 같이 제1 폴리 게이트의 신호라인(31a)상에 제2 폴리게이트의 신호라인(32a)만 형성되므로 두 레이어(Layer)만 층을 이루게 된다.

상기와 같은 본 발명의 고체 촬상소자의 동작은 종래와 같다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 고체 촬상소자는 VCCD 영역상측에만 제3 폴리게이트의 신호라인이 위치하도록 형성하므로 상하 광전변환영역(PD)에 제1, 제2 폴리 게이트(31)(32)의 신호라인(31a)(32a)만 형성되도록 하여 제1 폴리게이트(31)의 신호라인(31a)의 크기를 줄여 N이온이 첨가된 광전변환영역(PD)의 면적이 늘어나고, 폴리 게이트의 신호라인 단차가 낮아져 이후의 에치 공정시 과도 식각을 방지할 수 있을 뿐만아니라 단차가 낮은 이유 때문에 평탄층, 마이크로 렌즈의 형성 높이가 낮아져 공정이 쉽고 정확한 패턴을 얻을 수 있어 감도를 증가 시길 수 있는 효과가 있다.

Claims (6)

1. 수광되는 빛의 세기, 파장에 따라 전하를 생성하는 복수개의 광전 변환 영역들과 ; 그들에게서 생성된 전하를 일방향으로 이동시키기 위한 전하 전송 채널 영역들과 ; 그 상측에 서로 절연되어 반복적으로 구성되는 제1, 2,3 폴리게이트들과 ; 상기 폴리 게이트들에 각각 신호를 인가하는 제1,2,3 폴리게이트 신호라인을 포함하고 구성되어 그 신호 라인중에 어느 하나의 폴리게이트 신호 라인은 전하 전송 채널 영역의 상측에 그와 동일한 방향으로 구성되고 나머지의 신호 라인들은 전하 전송 채널 영역에 수직 교차하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
2. 제1항에 있어서, 제1,2,3 폴리 게이트들은 서로 일정 부분이 겹쳐지게 구성됨을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
3. 제1항에 있어서 제1,2,3 폴리 게이트 중의 어느 하나의 게이트는 광전 변환 영역에 겹쳐지게 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
4. 제3항에 있어서, 광전 변환 영역에 겹쳐지게 구성되는 폴리 게이트는 전하 전송 채널 영역의 상측에 그와 동일 방향으로 구성되는 폴리 게이트 신호 라인에 연결 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
5. 제1항에 있어서, 제1,2,3 폴리 게이트 신호 라인들은 각각 전하 전송 채널 영역에 대응하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
6. 제1항에 있어서, 제1,2,3 폴리 게이트들은 각각 광전 변환 영역에 대응하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.