KR100226598B1 - 고체 촬상장치 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 CCD 및 그 제조방법에 있어서, 단차가 큰 부분에서의 차광막의 에칭 잔여물의 발생을 어렵게 함과 더불어, 두꺼운 차광막에 의해 입사광의 일부가 차단되어 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있도록 하는 것을 가장 주요한 특징으로 한다.
예컨대, Si기판(11) 상에 절연영역(14)을 거의 좁고 가는 직사각형 형상으로 형성한다. 그리고, 이 절연영역(14)의 서로간에 게이트 절연막(12)을 매개로 각 상의 전송전극(13)을 각각 형성하고, 인접하는 각 상의 전송전극(13)의 서로를 절연영역(14)에 의해 전기적으로 분리한다. 그렇게 하여, 각 상의 전송전극(13)을 동일 평면 상에 배열 설치한 평탄구조로 함으로써 차광막(17)의 박막화를 도모하는 구성으로 되어 있다.
Description
제1도는 본 발명의 제1실시예에 따른 CCD의 주요부를 개략적으로 나타낸 구성도.
제2도는 마찬가지로, 제조 프로세스를 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 주요부의 단면도.
제3도는 마찬가지로, 제조 프로세스를 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 주요부의 구성도.
제4도는 마찬가지로, 제조 프로세스를 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 주요부의 단면도.
제5도는 마찬가지로, 제조 프로세스를 개략을 설명하기 위해 나타낸 주요부의 단면도.
제6도는 마찬가지로, 제조 프로세스를 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 주요부의 단면도.
제7도는 마찬가지로, 제조 프로세스를 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 주요부의 단면도.
제8도는 마찬가지로, 제조 프로세스를 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 주요부의 구성도.
제9도는 본 발명의 다른 실시예에 따른 절연영역의 평면패턴의 일예를 나타낸 평면도.
제10도는 종래 기술과 그 문제점을 설명하기 위해 나타낸 CCD의 개략 단면도.
제11도는 마찬가지로, 제조 프로세스를 개략적으로 설명하기 위해 나타낸 주요부의 평면도이다.
도면의 주요부분에 대한 간단한 설명
11 : Si기판 12 : 게이트 절연막
13 : 각 상(相)의 전송전극 14 : 절연영역
15 : 개구 16 : 층간막
17 : 차광막(광차폐층) 18 : 평탄화층
19 : 마이크로렌즈 20 : 배선
21 : 콘택트홀 31 : 절연층
32, 34 : 레지스트 33 : 전극재료
[산업상의 이용분야]
본 발명은, 예컨대 고체촬상장치 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 CCD(Charge Coupled Device)에 사용되는 것에 관한 것이다.
[종래의 기술 및 그 문제점]
종래 CCD의 화소영역은, 예컨대 제 10 도에 나타낸 바와 같이 Si기판(101), 게이트 절연막(102), 제1층째의 전극(103), 절연막(104), 제2층째의 전극(105), 층간막(106), 차광막(107 : 광차폐층), 평탄화층(108) 및 마이크로렌즈(109) 등으로 구성되어 있다. 그리고, 입사광은 상기 마이크로렌즈(109)로 집광되어, 수광부에서 수광되도록 되어 있다.
이와 같은 구성의 CCD에 있어서는, 우선 게이트 절연막(102) 상에, 예컨대 다결정 실리콘으로 이루어진 제1층째의 전극재료가 퇴적 된다. 그리고, 이 제1층째의 전극재료가 도시하지 않은 패터닝된 레지스트를 마스크로 에칭되어 제1층째의 전극(103)이 형성된다(제 11 도(a)).
이 제1층째의 전극(103)의 표면이 산화되어 0.2㎛ 두께 정도의 절연막(104)이 형성된 후, 제2층째의 전극재료가 퇴적 된다. 그리고, 이 제2층째의 전극재료가 도시하지 않은 패터닝된 레지스트를 마스크로 에칭되어 제2층째의 전극(105)이 형성된다(제11도(b)).
그와 같이 하여, 제1층째의 전극(103)과 제2층째의 전극(105)을 형성하는 경우, 각각의 전극재료에 의해 개구가 형성됨으로써 수광부 및 각 상(相)의 전송전극이 형성되도록 되어 있다.
그리고, 상기한 CCD의 경우 도시된 A-A선에 따른 단면에 있어서, 제1층째의 전극(103)과 제2층째 전극(105)이 부분적으로 적층된 구조로 되어 있다. 즉, 종래의 CCD에서는 제 10 도에 나타낸 바와 같이 제1층째의 전극(103)과 제2층째의 전극(105)을 겹침으로써 전극간의 거리를 가능한 한 작게 하도록 되어 있다.
그러나, 제1층째의 전극(103)과 제2층째의 전극(105)의 적층부분에서 큰 단차를 갖기 때문에, 제1층째의 전극(103) 및 제2층째의 전극(105)의 측벽부분을 덮는데에는 차광막(107)을 충분히 두껍게 하지 않으면 안된다. 따라서, 차광막(107)이 불필요한 부분에서는 이를 완전히 제거하는 것이 곤란해지고, 특히 단차가 큰 부분에서 차광막(107)의 에칭 잔여물이 발생하기 쉽다는 단점이 있었다.
또한, 차광막(107)을 두껍게 하면, 이것이 마이크로렌즈(109)에 집광된 입사광의 광로의 일부를 차단하는 결과가 되어 감도의 저하를 초래 했었다는 문제도 있었다.
상기한 바와 같이, 종래에 있어서는 제1층째 전극(103)과 제2층째 전극(105)의 적층부분에서 큰 단차를 갖기 때문에 차광막(107)을 두껍게 형성할 필요가 있고, 이것이 에칭 잔여물의 발생이 감도의 저하를 초해하는 등의 문제가 있었다.
[발명의 목적]
본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명된 것으로, 에칭 잔여물의 발생을 어렵게 함과 더불어, 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 고체촬상장치 및 그 제조방법을 제공하는 것에 그 목적이 있다.
[발명의 구성]
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체촬상장치에 있어서는 반도체 기판 상에 절연막을 매개로 다수 상(相)의 전송전극을 설치하여 이루어지는 것에 있어서, 상기 각 상의 전송전극을 그 서로에 각각 절연영역을 개재(介在)시켜 동일 평면 상에 배열 설치하여 이루어지는 구성으로 되어 있다.
또한, 본 발명의 고체촬상장치에 있어서는 반도체 기판 상에 설치된 복수의 절연영역과, 이 절연영역의 서로간에 각각 절연막을 매개로 배열 설치된 다수상의 전송전극을 구비하고, 상기 절연영역에 의해 상기 각 상의 전송전극의 서로를 각각 동일 평면 상에 있어서 전기적으로 분리하여 이루어지는 구성으로 되어 있다.
더욱이, 본 발명의 고체촬상장치의 제조방법에 있어서는 반도체 기판 상에 절연층을 형성하는 공정과, 이 절연층을 선택적으로 제거하여 복수의 절연영역을 형성하는 공정, 이 절연영역의 서로간에 각각 절연막을 매개로 복수 상의 전송전극을 형성하는 공정으로 이루어지고, 상기 절연영역에 의해 각 상의 전송전극의 서로를 각각 동일 평면 상에 있어서 전기적으로 분리하도록 되어 있다.
[작용]
상기와 같이 이루어진, 본 발명은 상기한 수단에 의해 단차를 없게 할 수 있도록 되어 있기 때문에 차광막을 얇게 할 수 있다.
[실시예]
이하, 본 발명의 1실시예에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다.
제 1 도는 본 발명에 따른 CCD(C harge Coupled Device)의 개략구성을 나타낸 것이다. 더욱이, 제 1 도(a)는 CCD의 주요부를 나타낸 평면도이고, 제 1 도(b)는 마찬가지로 B-B선에 따른 화소영역의 단면도, 제 1 도(c)는 마찬가지로 C-C선에 따른 배선영역의 단면도이다.
즉, 이 CCD는 예컨대 Si기판(11) 상에 게이트 절연막(12)을 매개로 형성된 각 상의 전송전극(13)의 서로가 절연영역(14)에 의해 전기적으로 분리된 구성으로 되어 있다.
CCD의 화소영역(a ; 포토셀 영역)에 있어서는 수광부를 형성하기 위한 개구(15)가 설치됨과 더불어 층간막(16)을 매개로 상기 전송전극(13)의 측벽부분을 덮기 위한 차광막(17 ; 광차폐층)이 형성되고, 더욱이 평탄화층(18)을 매개로 상기 수광부에 입사광을 집광하기 위한 마이크로렌즈(19)가 설치되어 있다.
CCD의 배선영역(b)에 있어서는 상기 층간막(16) 상에 알루미늄 등으로 이루어진 배선(20)이 형성되어 각 상의 전송전극(13)의 각각과 콘택트홀(21)을 매개로 접속되어 있고, 상기 각 배선(20)의 상부는 상기 평탄화층(18)에 의해 덮여 있다.
상기 각 상의 전송전극(13)은 절연영역(14)의 서로간에 각각 배열 설치되도록 되어 있다. 즉, 전송전극(13)의 각각은 동일 평면 상에 평탄하게 형성되어 2층의 전극재료의 겹침에 의한 단차를 갖지 않는 구조로 할 수 있다.
상기 절연영역(14)은 상기 전송전극(13)의 형성전에 적어도 각 상의 전송전극(13)간의 간격에 따라 거의 좁고 가는 직사각형 형상으로 형성되도록 되어 있다.
상기 수광부를 형성하기 위한 개구(15)는 화소영역에 있어서의 상기 절연영역(14) 및 이에 인접하는 각 상의 전송전극(13)의 일부를 각각 제거하여 상기 게이트 절연막(12)을 노출시키는 구성으로 되어 있다.
이와 같은 구성의 CCD에서는 상기 마이크로렌즈(19)로 집광된 입사광이 수광부에서 수광됨으로써 도시하지 않은 포토다이오드에서 신호전하가 발생되어 각 상의 전송전극(13)의 아래에 축적되어진 후, 각각의 배선(20)으로 취출되도록 되어 있다.
다음에, 상기한 구성의 CCD의 제조방법에 대하여 설명한다.
제 2 도 내지 제 8 도는 CCD의 화소영역에 있어서의 제조 프로세스를 각각 개략적으로 나타낸 것이다.
우선, 제 2 도에 나타낸 바와 같이 Si 기판(11) 상에 절연층(31)이 형성된다. 그리고, 이 절연층(31)이, 패터닝된 레지스트(32)를 마스크로 에칭된다. 마스크로서 이용된 상기 레지스트(32)는 에칭 종료후에 제거된다.
그렇게 하여 제 3 도(a), (b)에 각각 나타낸 바와 같이 적어도 각 상의 전송전극(13)이 인접하는 간격의 부분에만 절연층(31)이 남게 되어 거의 좁고 가는 직사각형 형상의 절연영역(14)이 형성된다.
다음에, 제 4 도에 나타낸 바와 같이 상기 Si기판(11)의 표면이 산화되어 그 표면의 상기 절연영역(14)의 서로간에 게이트 절연막(12)이 형성된다.
그리고, 제 5 도에 나타낸 바와 같이, 예컨데 다결정 실리콘으로 이루어진 전극재료(33)가 상기 Si기판(11) 상에 퇴적된다.
이어서, 제 6 도에 나타낸 바와 같이 상기 Si기판(11) 상에 퇴적된 전극재료(33)가, 예컨대 먼저 형성된 절연영역(14)을 스토퍼로서 폴리싱 처리되어 그 상면이 평탄화 된다. 이에 의해, 상기 절연영역(14)에 의해 서로가 전기적으로 절연되어 이루어지는 각 상의 전송전극(13)이 동일 평면 상에 각각 형성된다.
이후, 화소영역(a)에 있어서는 제 7 도에 나타낸 바와 같이, 상기 Si기판(11)상에 형성된 상기 전송전극(13) 및 상기 절연영역(14)의 일부가 패터닝된 레지스트(34)를 마스크로 에칭된다. 마스크로서 이용된 상기 레지스트(34)는 에칭 종료후 제거된다.
그렇게 하여, 제 8 도(a),(b)에 각각 나타낸 바와 같이, 상기 Si기판(11)의 화소영역(a) 상에 개구(15)가 선택적으로 형성되어 상기 전송전극(13) 및 상기 절연영역(14)의 하부의 게이트 절연막(12)이 노출됨으로써 수광부가 형성된다.
그런 후, 상기 Si기판(11)의 전면에 층간막(16) 및 차광막(17)이 각각 형성된다. 그리고, 화소영역(a)의 비수광부를 제거하여 상기 차광막(17), 결국 상기 전송전극(13)의 측벽부분을 덮은 이외의 상기 차광막(17)은 에칭 처리에 의해 제거된다. 이 경우, 상기 각 상의 전송전극(13)은 동일 평면 상에 형성되어 큰 단차를 갖지 않기 때문에, 상기 차광막(17)은 종래 보다도 훨씬 얇게 형성할 수 있어, 단차가 큰 부분에서의 차광막(17)의 에칭 잔여물의 발생을 어렵게 할 수 있다.
또한, 배선영역(b)에서는 상기 층간막(16)이 부분적으로 제거되어 각 상의 전송전극(13)과의 콘택트를 위한 홀(21) 및 배선(20)의 형성이 행해진다. 이 배선(20)의 형성에 있어서는 각 상의 전송전극(13)의 서로에 설치되는 절연영역(14)을 화소영역 이외의 소자 주변부에까지 설치되도록 함으로써 배선(20)의 평탄면으로의 형성이 가능해져 배선(20)의 형성을 용이화 할 수 있다.
그리고, 상기 Si기판(11)의 전면에, 또 산화막 등으로 이루어진 평탄화층(18)이 형성됨과 더불어 화소영역(a)의 상기 평탄화층(18) 상에 상기 수광부에 입사광을 집광시키기 위한 마이크로렌즈(19)가 형성되어 제 1 도에 나타낸 CCD가 제조된다.
이와 같은 구성의 CCD에 의하면, 상기 각 상의 전송전극(13)을 동일 평면상에 큰 단차를 갖지 않고 형성할 수 있기 때문에 상기 차광막(17)을 종래보다도 훨씬 얇게 형성할 수 있도록 된다. 따라서, 단차가 큰 부분에서의 차광막(17)의 에칭 잔여를 발생시키기 어렵게 됨과 더불어 마이크로렌즈(19)로 집광된 입사광의 광로를 차광막(17)이 차단하지 않게 되어, 그 만큼 감도의 향상이 도모된다.
또한, CCD의 전체적인 박형화가 가능해짐과 더불어 배선(20)의 형성이 용이화 될 수 있는 등, 제조 프로세스의 간소화를 기대할 수 있다.
상기한 바와 같이, 단차를 없게 할 수 있도록 하고 있다.
즉, 인접하는 각 상의 전송전극의 서로를 절연영역에 의해 전기적으로 분리하여 형성하도록 하고 있다. 이에 의해, 각 상의 전송전극을 큰 단차를 갖지 않고 동일 평면 상에 배열 설치한 평탄구조로서 형성할 수 있도록 되기 때문에 두께가 얇은 차광막에 의해 충분히 광을 차폐하는 것이 가능해진다. 따라서, 차광막을 얇게 하는 것이 가능해져 차광막의 에칭 잔여물의 발생을 어렵게 함과 더불어 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 것이다.
또한, 전극재료를 폴리싱에 의해 연마하여 각상의 전송전극을 평탄화 하도록 하고 있기 때문에 작업성이 좋고, 게다가 평탄도가 높은 안정된 전송전극의 형성이 가능하다.
더욱이, 상기 실시예에 있어서는 절연영역을 거의 좁고 가는 직사각형 형상으로 형성한 경우에 대하여 설명했지만, 이에 한정되지 않고 예컨대 제 9 도에 나타낸 바와 같이, 각 상의 전송전극(13)의 간격의 부분과 수광부를 형성하기 위한 개구(15)의 형성부분에 절연층(31)을 선택적으로 남도록 한 형상으로 해도 된다.
이 경우도 화소영역(a) 이외의 배선영역(b)을 포함한 소자 주변부에까지 절연영역(14)을 설치하도록 함으로써 배선(20)의 평탄면으로의 형성이 가능해져 배선(20)의 형성을 용이화 할 수 있다.
또한, 각 상의 전송전극의 평탄화는 폴리싱의 방법에 한정되지 않고, 예컨대 전극재료 상에 레지스트를 퇴적시켜 그 레지스트마다 전극재료를 RIE(Reactive Ion Etching)에 의해 제거하는 방법등, 전극재료를 거의 동일한 비율로 에칭할 수 있는 방법이면 적용할 수 있다.
그 외 본 발명의 요지를 변경시키지 않는 범위에서 여러 가지 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
또한, 본원 청구범위의 각 구성요건에 병기한 도면 참조부호는 본원 발명의 이해를 용이하게 하기 위한 것으로, 본원 발명의 기술적 범위를 도면에 도시한 실시예로 한정할 의도로 병기한 것은 아니다.
[발명의 효과]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 에칭 잔여물의 발생을 어렵게함과 더불어 감도가 저하되는 것을 방지할 수 있는 고체촬상장치 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
Claims (8)
- 반도체 기판(11) 상에 절연층을 형성하는 공정과, 이 절연층을 선택적으로 제거하여 복수의 절연영역(14)을 형성하는 공정 및, 이 절연영역(14)의 서로간에 각각 절연막을 매개로 복수상의 전송전극(13)을 형성하는 공정으로 이루어지고, 상기 절연영역(14)에 의해 각 상의 전송전극(13)의 서로를 각각 동일 평면 상에 있어서 전기적으로 분리하도록 된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 공정에 있어서의 전송전극(13)의 형성은 상기 전극재료를 퇴적하는 공정과 이 퇴적된 상기 전극재료의 상면을 평탄화하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 제조방법.
- 제2항에 있어서, 상기 공정에 있어서의 전극재료의 평탄화는 상기 절연영역(14)의 상면을 스토퍼하는 폴리싱 처리에 의해 행하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 공정에 있어서의 절연영역(14)의 형성은 적어도 각 상의 전송전극(13)간의 간격에 따른 좁고 가는 직사각형 형상의 절연영역(14)을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 제조방법.
- 제1항에 있어서, 상기 공정에 있어서의 절연영역(14)의 형성은 각상의 전송전극(13)간의 간격 및 수광부를 형성하기 위한 개구형상에 따른 절연영역(14)을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치의 제조방법.
- 포토셀 영역(화소영역)과 배선영역을 갖춘 반도체 기판과, 상기 포토셀 영역과 상기 배선영역에 걸쳐 확장되는 상기 반도체 기판상의 제1절연막(게이트 절연막).상기 포토셀 영역에 걸쳐 그리고 상기 배선영역내에 확장되고, 서로 상부 표면레벨을 갖는 상기 반도체 기판 상의 다수의 절연영역, 상기 포토셀 영역에 걸쳐 그리고 상기 배선영역내에 확장되고, 상기 절연영역 서로간에 배치되며, 상기 절연영역의 상부 표면에 상부 표면레벨을 갖는 다수의 전송전극 및, 상기 절연영역과 상기 전송전극의 상부 표면 상에 적어도 제2절연막(층간막)을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
- 제6항에 있어서, 상기 각 전송전극간의 간격에 따른 스트립형상의 배열로 상기 절연영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
- 제6항에 있어서, 상기 각 전송전극간의 간격 및 수광부를 형성하기 위한 개구형상에 따른 상기 절연영역을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
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