KR100223503B1 - 고체 촬상 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명이 고체 촬상 장치는 수직 방향 화소간의 분리 영역상의 전송 전극상에 절연막을끼워 차광층이 형성된 것에 있어서, 차광층이 전송 전극의 측면부 및 수광 영역의 상기 수직 방향 화소간의 분리 영역에 인접하는 주변부를 피복하는 구조로 되어 있다. 따라서, 수직 방향 화소간 분리 영역에 입사하는 빛이 차단되고, 그 결과 수직 전하 전송부로 유입하는 스미어 전하가 저감된다.

Description

고체 촬상 장치
제1도는 본 발명의 고체 촬상 장치의 한예의 주요부 단면도,
제2도는 상기 한예의 평면도,
제3도는 상기 한예의 기판의 표면에 있어서의 레이아웃을 도시한 도면,
제4도는 본 발명의 고체 촬상 장치의 다른예의 수직 방향 화소간 분리 영역의 포텐셜도,
제5도는 종래의 고체 촬상 장치의 한예의 주요부 단면도이고,
제6도는 종래의 고체 촬상 장치의 한예의 수직 방향 화소간 분리 영역의 포텐셜도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 번호의 설명
11 : 실리콘 기판 12 : 수광 영역
13 : 수직 방향 화소간(畵素間) 분리 영역
14 : 차광층(遮光層) 15 : 돌설부(突設部)
16 : 절연막 17 : 제1층째의 전송 전극
18 : 제2층째의 전송 전극
본 발명은 전송(轉送) 전극에 의해 신호 전하가 전송되는 CCD형의 고체 촬상 장치에 관한 것으로, 특히 인터라인 전송형 또는 프레임 인터라인 전송형등의 고체 촬상 장치에 관한 것이다.
본 발명은 수직 방향 화소간 분리 영역상이 전송 전극상에 절연막을 끼워서 차광층(遮光層)이 형성된 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 차광층이 상기 전송 전극의 측면부 및 수광 영역의 상기 수직 방향 화소간 분리 영역에 인접하는 주변부를 피복하는 구조로 함으로써, 스미어(Smear)의 저감을 도모하는 것이다.
CCD 이미지 센서는 통상, 실리콘 기판의 표면에 배열된 복수의 수광 영역(포토 센서 영역)을 갖고 있고, 이 수광 영역에서 발생한 신호 전하가 칩 외부로 전송되어, 영상 신호가 얻어지도록 구성되어 있다.
제5도는 종래의 CCD 이미지 센서의 수직 방향(도면중 V방향)의 단면도이다. P형 실리콘 기판(101)의 표면에는 n형의 불순물 확산영역으로 이루어지는 수광 영역(102)가 복수개 형성된다. 수광 영역(102)에서는 신호 전하가 발생하고, 각 수광 영역(102)는 수직 방향으로 인접하는 다른 수광 영역(102)와 이간된다. 이 이간된 영역상에는, 절연막(103)을 끼워서 제1층째의 전송 전극(104) 및 제2층째의 전송 전극(105)가 인접하는 수직 전하 전송부와의 사이를 연락하도록 형성된다. 제2층째의 전송 전극(105)상에는 절연막(106)을 끼워서 알루미늄막으로 이루어지는 차광층(107)이 형성된다. 차광층(107)은 수광 영역(102)의 주위 영역을 둘러싸도록 형성되고, 차광층(107)에 형성된 개구부(108)이 수광 영역(102)에 대응한다.
이러한 구조의 CCD 이미지 센서에서는 개구부(108)을 통해 입사한 입사광이 수광 영역(102)에서 신호 전하로 변환된다. 이 신호 전하가 전송되어 영상 신호로서 취출된다.
그런데, 상술한 구조를 갖는 종래이 CCD 이미지 센서에는 수직 방향 화소간의 분리 영역(109)에서의 전하에 의해 저 스미어를 실형할 수 없다는 문제가 있다.
즉, 개구부(108)을 통해 입사하는 빛 중에는 경사지게 입사해서 전하를 수직 방향 화소간 분리 영역(109)에서 발생시키는 것이 있다.
수직 방향 화소간 분리 영역(109)에서 발생한 전하는 제6도에 도시한 바와 같이, 수직 전하 전송부(110)을 향해 포텐셜의 경사를 내려가서 수직 전하 이송부(110)으로 유입한다. 이것이 스미어가 되어 영상 신호의 질이 저하하게 된다.
일본 특개소 62-221147호 공보에는 차광층을 단차부 측면까지 형성하여 저 스미어화를 도모하는 기술이 기재되어 있다. 그러나 단지 단차부만을 덮어서는, 충분히 수직 방향 화소간 분리 영역에 있어서의 전하의 발생을 억제할 수는 없다.
그래서, 본 발명은 상술한 기술적인 과제를 감안하여, 수직 방향 화소간 분리 영역에서 발생한 전하에 의한 스미어를 방지해서, 저 스미어화를 실현하는 고체 촬상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 고체 촬상 장치는 수직 방향 화소간 분리 영역상의 전송 전극상에 절연막을 끼워 차광층이 형성된 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 차광층이 상기 전송 전극의 측면부 및 수광 영역의 상기 수직 방향 화소간 분리 영역에 인접하는 주변부를 피복하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 고체 촬상 장치에서는 차광층이 전송 전극의 측면부 뿐만 아니라 수광 영역의 수직 방향 화소간 분리 영역에 인접하는 주변부까지 피복한다. 따라서, 수직 방향 화소간 분리 영역에 입사하는 빛이 차단되고, 그 결과 수직 전하 전송부로 유입하는 스미어 전하가 저감되게 된다.
[실시예]
본 발명의 양호한 실시예를 도면을 참조해서 설명한다.
본 실시예의 CCD 이미지 센서는 제3도에 도시한 바와 같이, P형 실리콘 기판상에 매트릴스 형상으로 배열된 복수의 n형 불순물 확산영역으로 이루어지는 수광영역(12)를 갖고 있다. 각 수광 영역(12)는 대략 4각형의 평면 형상을 갖고, 그 수평 방향(도면중 H방향)에서는 각 수직열마다 설치된 수직 전하 전송부(21)은 수직 방향(도면중 V방향)으로 전하를 전송하기 위한 영역이고, 수직 전하 전송부(21)은 각 수광 영역(12)와의 사이에 설치된 독출 게이트부(ROG)(23)을 통해 수광 영역(12)와 전기적으로 접속된다. 각 수광 영역(12)는 독출 게이트부(23)을 제외한 주위가 채널 스톱 영역(22)로 둘러싸인다. 수직 방향으로 인접하는 수광 영역(12와 12) 사이의 수직 방향 화소간 분리 영역(13)도 채널 스톱 영역(22)의 일부이고, 후술하는 바와 같은 차광층(14)의 구조에 의해 수직 방향 화소간 분리 영역(13)에서의 전하 발생이 방지된다.
수직 전하 전송부(21)상에는, 구동 신호를 공급해서 전하를 수직 방향으로 전송하기 위한 2층의 전송 전극(17 및 18)이 형성된다. 제1층째의 전송 전극(17)은 실리콘 기판(11)상에 형성된 절연막(16)상에 배치되는 예를 들면, 폴리실리콘층으로 이루어지고, 제2도에 도시한 바와 같이, 수직 전하 전송부(21)상에서는 V방향으로는 대략 반(半) 화소분의 피치에 걸쳐있고 또 H방향으로는 당해 수직 전하 전송부(21)을 끼고 대향하는 수광 영역(12와 12) 사이를 덮는 것과 같은 패턴으로 되어 있다. 제1층째의 전송 전극(17)은 수직 방향 화소간 분리 영역(13)상에서 V방향으로 대향하는 수광 영역(12와 12)사이의 간격 정도 혹은 그것보다도 좁은 패턴으로 되어 수직 전하 전송부(21)의 사이에서 연락한다. 제2층째의 전송 전극(18)은 제1층째의 전송 전극(17)상에 일부에서 절연막을 끼워서 중복됨과 동시에 실리콘 기판(17)상에도 절연막(16)을 끼워서 형성된다. 이 제2층째의 전송 전극(18)도 예를 들면, 폴리실리콘층에 의해 형성된다. 제2층째의 전송 전극(18)의 패턴은 수직 전하 전송부(21)상에서 H방향으로는 제1층째의 전송 전극(17)과 동일한 폭으로 형성되고, 또 V방향의 양단부가 제1층째의 전송 전극(17)의 끝부분상에서 겹치는 것과 같은 패턴으로 된다. 수직 방향 화소간 분리 영역(13)상에서는, 제2층째의 전송 전극(18)은 제1층째의 전송 전극(17)보다도 좁은 패턴으로 뻗어서, 각 수직 전하 전송부(21)상의 전극을 연락하도록 형성된다.
이와 같은 각 패턴의 제1층째의 전송 전극(17)과 제2층째의 전송 전극(18)은 모두 절연막(19)로 피복된다. 제1도는 제2도의 I-I선 단면도이고, 수직 방향 화소간 분리 영역(13)의 단면을 도시한다. 제1도에 도시한 바와 같이, 절연막(19)상에는 알루미늄층으로 이루어지는 차광층(14)가 형성된다. 여기서 차광층(14)는 제1, 제2층째의 전송 전극(17 및 18)의 상부 및 측면부(24)로부터 수광영역(12)의 주변부(25)상에 걸쳐 형성되고, 특히 기판 주면상에서는 절연막(16)상에서 측면부(24)로부터 돌출한 돌설부(15)로써 수광 영역(12)의 주변부(25)를 덮고 있다. 이와 같이 전하 축적 영역인 수광 영역(12)으로 입사하려는 빛은 그 돌설부(15)에 의해 차단되고, 그 결과 수직 방향 회소간 분리 영역(13)에서의 전화 발생이 억제되게 된다. 돌설부(15)의 크기는 저감할 스미어 전하량에 따라 설정할 수 있고, 수광 영역(12)에 겨우 걸리는 정도의 것부터 충분히 수광영역(12)의 주변부(25)를 덮게 되는 것 까지 임의로 설정할 수 있다.
[다른 실시예]
본 실시예는 제4도에 도시한 바와 같이, 수직 방향 화소간 분리 영역에서 수직 전하 전송부에 걸친 포텐셜을 개선한 예이다.
영상 신호를 열화시키는 스미어 전하는 상기(제6도 참조)와 같이 수직 방향 화소간 분리 영역에서 수직 전하 전송부에 이르는 포텐셜에 따라 흐른다. 이때, 수직 방향 회소간 분리 영역상의 전송 전극은 유사하게 MOS 트랜지스터의 게이트 전극과 같은 작용을 갖는다. 저 스미어화를 도모하기 위해, 본 실시예에서는 제4도에 도시한 바와 같이, 수직 방향 화소간 분리 영역의 포텐셜 경사가 용이하게 수직 전하 전송부(Vreg)측으로 낮게 시프트하지 않도록, 즉 MOS 트랜지스터의 임계 전압(Vth)를 엔핸스(enhance)화하도록 한다. 구체적으로는 불순물 농도의 조정등에 의존한다. 이와 같은 엔핸스화에 의해 수직 방향 화소간 분리 영역에서 수직 전하 전송부로의 전하 유압이 방지되어 저 스미어화가 실형되게 된다.
본 발명이 고체 촬상 장치는 상기와 같이 차광층이 전송 전극의 측면부로부터 수광 영역의 수직 방향 화소간 분리 영역에 인접하는 주변부로부터 수광 영역의 수직 방향 화소간 분리 영역에 인접하는 주변부에 걸쳐서 형성된다. 따라서, 수직 방향 화소간 분리 영역으로 입사하는 빛이 차단되어 수직 전하 전송부로 유입하는 스미어 전하가 저감되게 된다. 따라서 본 발명의 고체 촬상 장치를 이용함으로써 양질의 영상 신호를 얻을 수 있다.

Claims (4)

  1. 수직 방향 화소간 분리 영역 상의 복수층으로 이루어진 전송 전극 상에 절연막을 거쳐 차광층이 형성된 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 차광층은, 상기 복수의 전송 전극의 측면부를 상기 복수의 전송 전극중 하층의 전송 전극의 측면 까지 완전히 피복하고, 상기 수직 방향 화소 분리 영역의 양측에 인접하는 각각의 수광 영역의 일부 위도 피복하도록 연장되어 이루어진 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 행렬 형태로 배열된 복수의 화소와, 상기 복수의 화소의 열과 평향하게 배치된 전하 전송부와, 상기 복수의 화소의 행과 평행하게 배치된 전송 전극으로 이루어진 고체 촬상 장치에 있어서, 상기 전송 전극 중 적어도 일부는 수직 방향에서 각 행이 화소 끼리를 분리하는 수직 방향 분리 영역 상에 형성되어 있고, 상기 수직 방향 분리 영역 상의 상기 전송 전극을 게이트 전극으로 하는 의사 MOS 트렌지스터의 임계치 전압이 엔헨스화되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 의사 MOS 트랜지스터의 임계치 전압의 인헨스화는 수직 방향 분리 영역의 불순물 농도의 조정에 의해 행해지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제2항에 있어서, 상기 수직 방향 분리 영역에는 채널 스토프가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
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