KR100209757B1 - 고체촬상소자 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체촬상소자에 관한 것으로 이중의 마이크로렌즈를 이용하여 광의 집적율을 향상시키는데 적당하도록 한 고체촬상소자 제조방법을 제공하기 위한 것이다.
이를위한 본 발명의 고체촬상소자는 포토다이오드영역, 수직,수평전하 전송영역이 형성된 기판 상부에 게이트절연막을 형성하고 상기 게이트절연막 상부에 전송게이트를 패터닝하는 단계, 상기 전송게이트를 마스크로하여 상기 게이트절연막을 일정깊이로 제거하는 단계, 전면에 HLD층과 금속차광층을 차례로 형성한 후 상기 포토다이오드영역 상측의 HLD층을 노출시키는 단계, 상기 포토다이오드영역을 포함한 HLD층 상부에 제1마이크로렌즈를 형성하는 단계, 전면에 절연막과 보호막을 차례로 형성한 후 픽셀부위의 절연막과 보호막을 제거하는 단계, 상기 제1마이크로렌즈 전면에 평탄층을 형성하고 상기 평탄층 상부에 상기 제1마이크로렌즈를 충분히 포함하도록 제2마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
Description
제1도(a)~(b)는 종래 고체촬상소자 제조방법을 나타낸 공정단면도.
제2도(a)~(f)는 본 발명의 고체촬상소자 제조방법을 나타낸 공정단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21 : 반도체기판 22 : 웰
23 : 포토다이오드영역 24 : 수직전하 전송영역
25a : 제1산화막 25b : 질화막
25c : 제2산화막 26 : 전송게이트
27 : HLD층 28 : 금속차광층
29 : 제1마이크로렌즈 30 : 질화막
31 : 보호막(BPSG) 32 : 평탄층
33 : 제2마이크로렌즈
본 발명은 고체촬상소자에 관한 것으로, 특히 이중의 마이크로렌즈를 이용하여 광의 집적율을 향상시키는데 적당하도록 한 고체촬상소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고체촬상소자(Charge Coupled Device: CCD)는 빛의 신호를 전기적인 영상전하 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드영역(PD)과, 상기 포토 다이오드에 의해 형성된 영상전하를 수직방향으로 전송하기 위한 수직전하 전송영역(VCCD)과, 수직방향으로 전송된 영상전하를 수평방향으로 전송하기 위한 수평전하 전송영역(HCCD)과, 수평방향으로 전송된 영상신호 전하를 센싱하는 센싱앰프(SA)를 포함하여 구성된다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 종래 고체촬상소자 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
제1도(a)~(c)는 종래 고체촬상소자 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
제1도(a)에서와 같이 제1도전형 반도체기판(1)에 제2도전형 웰(2)을 형성하고 상기 웰(2)에 불순물을 선택적으로 주입하여 빛의 신호를 전기적인 영상신호 전하로 변환하는 매트릭스 형태를 갖는 복수개의 포토다이오드(PD)영역을 형성하고 상기 포토다이오드(PD)영역 사이사이에 수직방향으로 복수개 형성되어 상기 포토다이오드(PD)영역에서 생성된 영상신호 전하를 수직방향으로 전송하는 수직전하 전송영역(VCCD)을 형성한다.
제1도(b)에서와 같이 상기 포토다이오드(PD)영역과 수직전하 전송영역(VCCD)영역이 형성된 웨이퍼 상부에 게이트 절연막(3)을 증착하고 상기 게이트 절연막(3)상부에 폴리실리콘을 증착한 후 사진석판술 및 식각공정을 통해 상기 수직전하 전송영역(VCCD)상측의 일정부분을 제외한 나머지 부분을 제거하여 복수개의 전송게이트(4)를 형성한다.
이어서 상기 전송게이트(4)의 절연을 위해 전면에 절연막(5)을 증착하고 상기 절연막(5) 상부에 금속층을 형성한 후 사진석판술 및 식각공정을 통해 상기 수직전하 전송영역 상측에 상기 전송게이트(4)보다 넓은 폭을 갖으며 동시에 상기 포토다이오드(PD)영역을 차폐하지 않도록 금속차광층(6)을 형성한다.
이어 제1도(c)에서와 같이 상기 금속차광층(6)을 포함한 전면에 보호막(Passivation)(7)을 형성하고 상기 보호막(7)상부에 제1평탄층(8)을 형성한다.
그리고 상기 제1평탄층(8)상부에 칼라필터층(9)과 제2평탄층(10)을 차례로 형성하고 상기 제2평탄층(10)상부에 마이크로렌즈용 포토레지스트를 도포한 후 패터닝한다.
이어 열 플로우(FLOW)공정을 통해 선택적으로 마이크로렌즈(11)를 형성한다.
상기와 같이 제조된 종래 고체촬상소자는 마이크로렌즈(11)를 통해 입사된 빛이 칼라필터층(9)을 거쳐 포토다이오드(PD)영역으로 집광되고 각 포토다이오드(PD)에서는 수광된 빛의 신호를 전기적인 영상신호 전하로 변환시킨다.
그리고 상기 포토다이오드(PD)에서 생성된 영상신호 전하는 수직전하 전송영역(VCCD)을 거쳐 플로우팅 디퓨젼(Floating Diffusion)에 도달하면 일부는 리셋 드레인으로 전송되고 일부는 센싱앰프를 통해 출력되어 화상을 재현한다.
그러나 상기와 같은 종래의 고체촬상소자는 픽셀이 정사각형이 아니고 직사각형인 경우에는 마이크로렌즈의 X축 곡률반경과 Y축 곡률반경이 서로 다르므로 마이크로렌즈의 포커싱(focusing)포인트가 서로 달라 광의 집적율이 떨어지므로 감도가 저하되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 마이크로렌즈를 이중으로 구성하여 포커싱 포인트의 상이함에 관계없이 광의 집적율을 향상시켜 감도를 향상시키는데 적당한 고체촬상소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체촬상소자는 포토다이오드영역, 수직,수평전하 전송영역이 형성된 기판 상부에 게이트절연막을 형성하고 상기 게이트절연막 상부에 전송게이트를 패터닝하는 단계, 상기 전송게이트를 마스크로하여 상기 게이트절연막을 일정깊이로 제거하는 단계, 전면에 HLD층과 금속차광층을 차례로 형성한 후 상기 포토다이오드영역 상측의 HLD층을 노출시키는 단계, 상기 포토다이오드영역을 포함한 HLD층 상부에 제1마이크로렌즈를 형성하는 단계, 전면에 절연막과 보호막을 차례로 형성한 후 픽셀부위의 절연막과 보호막을 제거하는 단계, 상기 제1마이크로렌즈 전면에 평탄층을 형성하고 상기 평탄층 상부에 제1마이크로렌즈를 충분히 포함하도록 제2마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 고체촬상소자 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
제2도(a)~(f)는 본 발명의 고체촬상소자 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
먼저, 제2도(a)에서와 같이 N형 반도체기판(21)에 P형 웰(22)을 형성하고 상기 P형 웰(22)영역의 소정부분에 불순물을 주입하여 빛의 신호를 전기적인 영상신호 전하로 변환하는 매트릭스 형태를 갖는 복수개의 포토다이오드(PD)영역(23)을 형성하고 상기 포토다이오드(PD)영역(23) 사이사이에 수직방향으로 복수개 형성되어 상기 포토다이오드(PD)영역(23)에서 생성된 영상신호 전하를 수직방향으로 전송하는 수직전하 전송영역(VCCD)(24)을 형성한다.
상기 포토다이오드영역(23)과 수직전하 전송영역(24)이 형성된 반도체기판(21)상에 게이트절연막(25)을 형성한다. 이때 상기 게이트절연막(25)은 제1산화막(24a), 질화막(25b), 제2산화막(25c)을 차례로 증착한 ONO구조를 갖도록 형성한다.
이어 상기 ONO구조를 갖는 게이트절연막(25)상부에 폴리실리콘을 증착한 후 사진석판술 및 식각공정으로 상기 폴리실리콘과 제2산화막(25c) 및 질화막(25b)을 선택적으로 제거하여 전송게이트(26)를 형성한다.
제2도(b)에서와 같이 상기 전송게이트(26)를 포함한 전면에 고온저압산화막(High temperature Low pressure Depo oxidation:HLD)(27)을 약 1000정도의 두께로 증착한다. 그리고 제2도(c)에서와 같이 상기 고온저압산화막(27) 상부에 금속층을 형성하고 패터닝하여 금속차광층(28)을 형성한다. 이때 상기 금속차광층(28)은 상기 포토다이오드영역(23)을 전면 차폐하지 않도록 형성한다.
이어 제2도(d)에서와 같이 전면에 리플로우(Reflow)가 가능한 산화막계의 물질을 증착한 후 상기 포토다이오드영역(23) 상측의 금속차광층(28)상부에만 남도록 패터닝한 다음 리플로우(Reflow)공정으로 제1마이크로렌즈(29)를 형성한다.
다음 제2도(e)에서와 같이 상기 제1마이크로렌즈(29)를 포함한 전면에 질화막(30)을 증착하고 상기 질화막(30)상부에 보호막(31)으로서 BPSG(Boron Phosphro us Silicate-Glass)를 증착한다.
이어 제2도(f)에서와 같이 픽셀(Pixel)부위의 질화막(30)과 보호막(31)을 제거한다.
이때 도면에는 도시되지 않았지만 픽셀 부위 이외의 주변부는 상기 질화막(30)과 보호막(31)은 그대로 남겨둔다.
이어서 상기 제1마이크로렌즈(29)를 포함한 전면에 제2평탄층(32)을 형성하고 상기 제2평탄층(32)상부에 제2마이크로렌즈를 형성하기 위한 감광막을 도토한다. 그리고 상기 감광막을 패터닝하여 제2마이크로패턴을 형성한 후 열 플로우 공정을 통해 제2마이크로렌즈(33)를 형성한다.
이때 상기 제2마이크로렌즈(33)는 상기 제1마이크로렌즈(29)영역을 충분히 포함하도록 형성한다.
이상 상술한 바와같이 본 발명의 고체촬상소자 제조방법은 마이크로렌즈를 이중으로 하여 광의 집적율을 향상시키고 이에따라 감도를 향상시키는 효과가 있다.
Claims (4)
- 포토다이오드영역, 수직, 수평전하 전송영역이 형성된 기판 상부에 게이트절연막을 형성하고 상기 게이트절연막 상부에 전송게이트를 패터닝하는 단계, 상기 전송게이트를 마스크로하여 상기 게이트절연막을 일정깊이로 제거하는 단계, 전면에 HLD( High temperature Low pressure Depo oxidation)층과 금속차광층을 차례로 형성한 후 상기 포토다이오드영역 상측의 HLD층을 노출시키는 단계, 상기 포토다이오드영역을 포함한 HLD층 상부에 제1마이크로렌즈를 형성하는 단계, 전면에 절연막과 보호막을 차례로 형성한 후 픽셀부위의 절연막과 보호막을 제거하는 단계, 상기 제1마이크로렌즈 전면에 평탄층을 형성하고 상기 평탄층 상부에 상기 제1마이크로렌즈와 같은 형상을 갖으며 상기 제1마이크로렌즈를 충분히 포함하도록 제2마이크로렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 게이트절연막은 산화막-질화막-산화막의 ONO(Oxide/Nitri de/Oxide) 구조를 갖도록 형성함을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.
- 제1항에 있어서, HLD층은 900~1100의 두께로 증착함을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.
- 제1항에 있어서, 제1마이크로렌즈는 리플로우가 가능한 산화막계를 사용하여 형성함을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.
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Cited By (1)
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| KR100824232B1 (ko) * | 2006-09-15 | 2008-04-24 | (사)한국전자산업진흥회 | 이미지 센서의 제조방법 |
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1996
- 1996-06-29 KR KR1019960026101A patent/KR100209757B1/ko not_active IP Right Cessation
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| KR100824232B1 (ko) * | 2006-09-15 | 2008-04-24 | (사)한국전자산업진흥회 | 이미지 센서의 제조방법 |
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