KR100262036B1 - 고체촬상소자의 제조방법 - Google Patents

고체촬상소자의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 채널스톱층 내에 CCD 특성에 악영향을 끼치는 암전류를 줄이기 위한 다른 도전형의 불순물이온층을 형성하는 과정을 단순화한 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것으로, 포토다이오드와 수직전하전송영역이 교대로 형성된 반도체기판에 포토다이오드와 수직전하전송영역 사이의 공간을 노출시키는 제 1포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 제 1포토레지스트 패턴을 마스크로 반도체기판에 제 1도전형의 채널스톱층을 형성하는 공정과, 제 1포토레지스트 패턴을 열에 의해 리플로우시키어 코너가 라운드진 제 2포토레지스트패턴을 형성하는 공정과, 제 2포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 제 2도전형의 불순물이온층을 형성하는 공정과,제 2포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 구비한 것이 특징이다.
따라서, 본 발명에서는 암전류를 줄이기 위해 채널스톱층 내에 형성되는 채널스톱층과는 다른 도전형인 불순물이온층 형성 시, 포토레지스트 패턴을 열에 의해 리플로우시키는 방법을 이용함으로써 제조공정을 단순화 할 수 있고, 그에 따른 공정시간 단축 및 원가절감 등의 잇점이 있다.

Description

고체촬상소자의 제조방법
본 발명은 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것으로, 특히, 채널스톱층 내에 암전류를 줄이기 위해 다른 도전형의 불순물이온층을 형성하는 과정을 단순화한 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것이다.
씨스템이 경량화, 고해상도를 추구함에 따라 화소수는 늘어나고 칩크기는 또한 감소하고 있어 빛을 받을 수 있는 수광부의 면적은 절대적으로 줄어들고 있는 추세이다. 따라서, 신호량이 감소하고 감도와 같은 특성이 나빠질 수 있으므로, 해상도를 향상시키며 고감도를 유지하기 위해서는 잡음 레벨의 저감이 필수적이다.
여기에서, 씨씨디의 감도 특성을 지배하고 있는 가장 근본적인 요소인 잡음이란 포토다이오드 마다 암전류가 불규칙적으로 발생하는 것으로, 저조도일 경우나 고온일 경우에 화면 전체를 통해 나타나는 꺼끌꺼끌한 현상을 일컷는다.
상술한 암전류를 최소화하기 위해, 채널스톱층 내에 상술한 채널스톱층과는 다른 도전형의 고농도 불순물이온을 주입함으로써 이를 이용하여 잡음(전하)들이 수직전하전송영역으로 들어가는 것을 방지하는 기술이 종래에 제시되어 있다.
도 1a 내지 도 1d 는 종래기술에 따른 고체촬상소자의 제조공정도이다.
도 1a 와 같이, N형의 반도체기판(100)에 다른 도전형인 P형의 불순물이온을 주입하여 P웰(102)을 형성한다. 그리고, 통상의 공정을 통해, 기판(100)상에 입사되는 빛의 세기에 따라 신호전하를 발생하기 위한 광전환변화부인 포토다이오드(PDN)(104)와 포토다이오드(PDN)(104)에서 발생된 신호전하를 수직으로 전송하는 수직전하전송영역인 VCCD(106)를 교대로 형성한다. 다음에, 포토다이오드(PDN)(104)의 표면에 P형 불순물이온을 주입하고 확산시키어 포토다이오드(PDN)(104)의 상부 표면에 P형 불순물층인 PDP층(108)을 형성한다.
도 1b 와 같이, 상술한 구조를 갖는 반도체기판(100)에 질화실리콘을 이용한 절연막(110)을 형성한다.
도 1b 와 같이, 절연막(110) 상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 포토다이오드(104)와 VCCD(106)과 대응된 부위를 덮도록 패터닝된 포토레지스트 패턴(112)을 제조한다. 이 포토레지스트 패턴(112)을 식각마스크로 이용하여 질화막(110)의 일부를 제거한다. 그리고, 포토레지스트 패턴(110)을 이온블로킹 마스크로 이용하여 P형의 불순물이온을 주입함으로써 채널스톱층(CST:Channel STop layer)(114)을 형성한다. 이 채널스톱층(108)은 화소간의 격리를 위해 포토다이오드(104) 주변에 형성된다.
도 1c 와 같이, 포토레지스트 패턴(112)을 제거한다.
그리고, 반도체기판(100)상에 잔류된 절연막(110)을 덮도록 다결정실리콘층을 적층한 후, 에치백하여 잔류된 절연막(110) 측면에 다결정실리콘 측벽(116)을 형성한다.
다음에, 잔류된 절연막(110)과 다결정실리콘 측벽(116)을 이온 블로킹 마스크로 이용하여 N형의 불순물이온을 주입함으로써 채널스톱층(114) 내에 다른 도전형인 N형의 불순물이온층(118)을 형성한다. 여기에서, N형의 불순물이온층(118)은 다른 도전형인 P형의 불순물영역인 채널스톱층(114) 내에 형성되어 암전류를 줄이기 위한 것이다.
도 1d 와 같이, 잔류된 절연막(110)과 다결정실리콘 측벽(116)을 제거한다.
그러나, 종래의 기술에서는 채널스톱층 내에 암전류를 줄이기 위한 다른 도전형의 불순물이온층 형성을 위한 공정이 복잡하고 그에 따른 작업시간의 장기화가 문제되었다.
상기의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 채널스톱층 내에 다른 도전형인 불순물이온층을 형성하는 과정을 단순화시킨 고체촬상소자의 제조방법을 제공하려는 것이다.
본 발명은 포토다이오드와 수직전하전송영역이 교대로 형성된 반도체기판에 포토다이오드와 수직전하전송영역 사이의 공간을 노출시키는 제 1포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 제 1포토레지스트 패턴을 마스크로 반도체기판에 제 1도전형의 채널스톱층을 형성하는 공정과, 제 1포토레지스트 패턴을 열에 의해 리플로우시키어 코너가 라운드진 제 2포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과, 제 2포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 제 2도전형의 불순물이온층을 형성하는 공정과,제 2포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 구비한 것이 특징이다.
도 1a 내지 도 1d 는 종래기술에 따른 고체촬상소자의 제조공정도로, 채널스톱층 내에 다른 도전형의 불순물이온층을 형성하는 과정을 보인 도면이고,
도 2a 내지 도 2c 는 본 발명에 따른 고체촬상소자의 제조공정도로, 채널스톱층 내에 다른 도전형의 불순물이온층을 형성하는 과정을 단순화한 것을 보인 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100, 200. 반도체기판 102, 202. P웰
104, 204. 포토다이오드 106, 206. VCCD
108, 208. PDP층 112, 212. 포토레지스트 패턴
114, 214. 채널스톱층 118, 218. 불순물이온층
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 2a 내지 도 2c 는 본 발명에 따른 고체촬상소자의 제조공정도이다.
도 2a 와 같이, N형의 반도체기판(200)에 다른 도전형인 P형의 불순물이온을 주입하여 P웰(202)을 형성한다. 그리고, 통상의 공정과정을 통해, 기판(200)상에 입사되는 빛의 세기에 따라 신호전하를 발생하기 위한 광전환변화부인 포토다이오드(PD)(204)와 포토다이오드(PD)(204)에서 발생된 신호전하를 수직으로 전송하는 전하전송영역인 수직전하전송영역(VCCD)(206)을 교대로 형성한다.
그리고, 포토다이오드(PDN)(204)의 표면에 P형 불순물이온을 주입하고 확산시키어 포토다이오드(PDN)(204)의 상부 표면에 P형 불순물층인 PDP층(208)을 형성한다. PDP층(208)은 이 후 에 진행될 식각 등의 공정에서 포토다이오드의 손상 또는 식각장비로 부터의 중금속 오염을 막기 위한 것이다.
다음에, 상술한 기판(200)상에 포토레지스트를 도포한 후, 노광 및 현상하여 포토다이오드(204)와 VCCD(206)과 대응된 부위를 덮도록 패터닝된 제 1포토레지스트 패턴(212)을 제조한다.
이 제 2포토레지스트 패턴(212)을 이온 블로킹 마스크로 하여 P형의 불순물이온을 주입함으로써 채널스톱층(214)을 형성하는 데, 이는 화소간의 격리를 위해서 포토다이오드(204) 주변에 형성된다.
도 2b 와 같이, 제 1포토레지스트 패턴(212)을 열에 의해 리플로우시킴으로써 코너가 라운드지도록 형상이 변화된다.
상기에서, 제 1포토레지스트 패턴(212)은 포토다이오드(204)와 수직전하전송영역(206)을 가리고 이들 사이의 공간인 채널스톱층(214)과 대응된 부위가 개방되어 있지만, 가해지는 열에 의해 포토레지스트가 열화되면서 포토다이오드(204)와 수직전하전송영역(206) 사이의 간격이 좁아져 각진 코너가 라운딩처리된다. 따라서, 이하에서는, 열에 의해 변형된 제 1포토레지스트 패턴(214)을 제 2포토레지스트 패턴(212-1)이라 하겠다.
이 제 2포토레지스트 패턴(212-1)을 이온블로킹 마스크로 하여 N형의 불순물이온을 주입함으로써 채널스톱층(214) 내에 채널스톱층(214)과는 다른 도전형인 N형의 불순물이온층(218)을 형성한다. 이 N형의 불순물이온층(218)은 CCD 특성에 악영향을 미칠 수 있는 암전류를 줄이기 위한 것이다.
도 2c 와 같이, 제 2포토레지스트 패턴(212-1)을 제거한다.
본 발명에서는 별도의 추가 포토공정 또는 측벽공정이 필요없이, 채널스톱층 형성을 위한 포토레지스트 패턴을 열에 의해 리플로우함으로써 간단하게 채널스톱층과는 다른 도전형인 불순물이온층을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에서는 암전류를 줄이기 위해 채널스톱층 내에 형성되는 채널스톱층과는 다른 도전형인 불순물이온층 형성 시, 포토레지스트 패턴을 열에 의해 리플로우시키는 방법을 이용함으로써 제조공정을 단순화 할 수 있고, 그에 따른 공정시간 단축 및 원가절감 등의 잇점이 있다.

Claims (2)

  1. 고체촬상소자의 제조방법에 있어서,
    포토다이오드와 수직전하전송영역이 교대로 형성된 반도체기판에 상기 포토다이오드와 상기 수직전하전송영역 사이의 공간을 노출시킨 제 1포토레지스트 패턴을 형성하는 공정과,
    상기 제 1포토레지스트 패턴을 마스크로 상기 반도체기판에 제 1도전형의 채널스톱층을 형성하는 공정과,
    상기 제 1포토레지스트 패턴을 열에 의해 리플로우시킴으로써 개구된 부위의 코너가 라운드진 제 2포토레지스트패턴을 형성하는 공정과,
    상기 제 2포토레지스트 패턴을 마스크로 하여 제 2도전형의 불순물이온층을 형성하는 공정과,
    상기 제 2포토레지스트 패턴을 제거하는 공정을 구비한 고체촬상소자의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제 2도전형의 불순물이온층은 상기 채널스톱층 내에 형성된 것이 특징인 고체촬상소자의 제조방법.
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