KR100263469B1 - 고체 촬상 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수광 영역을 확대하여 광감도를 증대시키는데 적당하도록한 고체 촬상 소자의 제조 방법에 관한 것으로,반도체 기판의 웰 영역내에 채널 스톱 이온을 주입하여 각각의 영역들을 전기적으로 분리하기 위한 채널 스톱층을 형성하는 공정과,상기 웰 영역내의 채널 스톱층이 형성되지 않은 부분에 전하 전송 영역을 형성하는 공정과,상기 채널 스톱층,전하 전송 영역이 형성된 반도체 기판의 전면에 포토레지스트층을 도포하고 선택적으로 식각하여 패터닝하는 공정과,상기 패터닝되어진 포토레지스트층을 마스크로하여 1차 PDN 이온 주입을 HIGH 에너지로 실시하여 제 1 PDN 이온 주입 영역을 형성하는 공정과,상기 1차 PDN 이온 주입 공정에서 마스크로 사용된 포토레지스트층을 어닐 공정으로 플로잉(flowing)시켜 포토레지스트 확장층을 형성하는 공정과,포토레지스트 확장층이 형성된 마스크층을 이용하여 2차 이온 PDN 이온 주입을 실시하여 제 2 PDN 이온 주입 영역을 형성하는 공정과,상기 1,2차 PDN 이온 주입 공정에서 마스크층으로 사용된 포토레지스트층및 포토레지스트 확장층을 제거하고 어닐 공정으로 제 1,2 PDN 이온 주입 영역의 이온주입층을 확산시켜 포토다이오드 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진다.
Description
본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 수광 영역을 확대하여 광감도를 증대시키는데 적당하도록한 고체 촬상 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 고체 촬상 소자에 관하여 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 단위 화소의 구조 단면도이고,도 2a와 도 2b는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 동작 클럭과 포텐셜 프로파일이다.
종래 기술의 고체 촬상 소자의 구조는 도 1에서와 같이, N형의 반도체 기판(1)에 형성되는 P 웰 영역(2)에 형성되어 수광되는 빛에 관한 영상 신호를 광전 변환하여 신호 전하를 발생하는 복수의 포토다이오드 영역(3)들과, 상기 각각의 포토다이오드 영역(3)들 그리고 다른 영역들과 전기적으로 분리하는 채널 스톱층(5)과, 상기 각각의 포토다이오드 영역(3)들에서 발생되는 신호 전하는 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역(BCCD)(4)들과, 상기 각각의 포토다이오드 영역(3)들상에 일부가 구성되고 상기 전하 전송 영역(4)들상에 분리 구성되어 그 하측의 포텐셜 레벨을 인가되는 클럭 신호에 따라 변화시키는 복수의 트랜스퍼 게이트(6)들을 포함하여 구성된다.
상기와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 제조 공정은 다음과 같다.
먼저, 도 2a에서와 같이, N형의 반도체 기판(1)의 표면내에 P 웰 영역(2)을 형성한다.
그리고 상기 P 웰 영역(2)내에 채널 스톱 이온을 주입하여 각각의 영역들을 전기적으로 분리하기 위한 채널 스톱층(5)을 형성한다.
그리고 상기 채널 스톱층(5)이 형성된 P 웰 영역(2)내에 선택적으로 기판과 동일 도전형의 불순물 주입하여 전하 전송 영역(4)을 형성한다.
이어, 도 2b에서와 같이, 상기 채널 스톱층(5),전하 전송 영역(4)이 형성된 반도체 기판(1)의 전면에 포토레지스트층(7)을 도포하고 선택적으로 식각하여 포토다이오드 영역들이 형성될 부분만 제거되도록 패터닝한다.
그리고 상기 패터닝되어진 포토레지스트층(7)을 마스크로하여 포토다이오드 영역(3)을 형성하기 위한 PDN 이온 주입을 선택적으로 실시한다.
이어, 도 2c에서와 같이, 상기 PDN 이온 주입 공정에서 마스크로 사용된 포토레지스트층(7)을 제거하고 반도체 기판(1)을 어닐하여 PDN 이온 주입된 영역을 확산시켜 포토다이오드 영역(3)들을 형성한다.
이와 같이 구성되는 종래 기술의 고체 촬상 소자는 도 3a와 도 3b에 나타낸 바와 같이, 상기 트랜스퍼 게이트(6)들에 인가되는 클럭 신호의 변화에 따라 그 하측의 포텐셜 레벨이 변화되어 포토다이오드 영역(3)들에서 생성된 전하를 그 일측에 구성되는 전하 전송 영역(4)으로 트랜스퍼시키게 된다.
t1에서 포토다이오드 영역(3)에서 빛을 받아들이고 t2시점에서 트랜스퍼 게이트(6)가 온되면서 생성된 전하가 전하 전송 영역(4)으로 이동된다.
이와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자는 수광 영역을 형성하는 면적이 제한되어 있어 광감도 역시 좋지 못하다.
또한, 포토다이오드 영역들 사이의 채널 스톱으로 인하여 표면쪽으로의 Read-out으로 인한 영상 전하의 트랜스퍼 지연이 발생할 수 있어 소자의 동작 특성이 불안정하다.
본 발명은 이와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 수광 영역을 확대하여 광감도를 향상시키는데 적당하도록한 고체 촬상 소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 단위 화소의 구조 단면도
도 2a내지 도 2c는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 공정 단면도
도 3a와 도 3b는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 동작 클럭과 포텐셜 프로파일
도 4a내지 도 4e는 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 공정 단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
40. 반도체 기판 41. P 웰 영역
42. 채널 스톱층 43. 전하 전송 영역
44a. 포토레지스트층 44b. 포토레지스트 확장층
45a. 제 1 PDN 이온 주입 영역 45b. 제 2 PDN 이온 주입 영역
45c. 포토다이오드 영역
수광 영역을 확대하여 광감도를 향상시키는데 적당하도록한 본 발명의 고체 촬상 소자의 제조 방법은 반도체 기판의 웰 영역내에 채널 스톱 이온을 주입하여 각각의 영역들을 전기적으로 분리하기 위한 채널 스톱층을 형성하는 공정과,상기 웰 영역내의 채널 스톱층이 형성되지 않은 부분에 전하 전송 영역을 형성하는 공정과,상기 채널 스톱층,전하 전송 영역이 형성된 반도체 기판의 전면에 포토레지스트층을 도포하고 선택적으로 식각하여 패터닝하는 공정과,상기 패터닝되어진 포토레지스트층을 마스크로하여 1차 PDN 이온 주입을 HIGH 에너지로 실시하여 제 1 PDN 이온 주입 영역을 형성하는 공정과,상기 1차 PDN 이온 주입 공정에서 마스크로 사용된 포토레지스트층을 어닐 공정으로 플로잉(flowing)시켜 포토레지스트 확장층을 형성하는 공정과,포토레지스트 확장층이 형성된 마스크층을 이용하여 2차 이온 PDN 이온 주입을 실시하여 제 2 PDN 이온 주입 영역을 형성하는 공정과,상기 1,2차 PDN 이온 주입 공정에서 마스크층으로 사용된 포토레지스트층및 포토레지스트 확장층을 제거하고 어닐 공정으로 제 1,2 PDN 이온 주입 영역의 이온주입층을 확산시켜 포토다이오드 영역을 형성하는 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 고체 촬상 소자의 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4a내지 도 4e는 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 공정 단면도이다.
본 발명에 따른 고체 촬상 소자는 N형의 반도체 기판(40)에 형성되는 P 웰 영역(41)에 형성되어 수광되는 빛에 관한 영상 신호를 광전 변환하여 신호 전하를 발생하는 복수의 포토다이오드 영역(45c)들과, 상기 각각의 포토다이오드 영역(45c)들 그리고 다른 영역들과 전기적으로 분리하는 채널 스톱층(42)과, 상기 각각의 포토다이오드 영역(45c)들에서 발생되는 신호 전하는 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역(BCCD)(43)들과, 상기 각각의 포토다이오드 영역(45c)들상에 일부가 구성되고 상기 전하 전송 영역(43)들상에 분리 구성되어 그 하측의 포텐셜 레벨을 인가되는 클럭 신호에 따라 변화시키는 복수의 트랜스퍼 게이트들을 포함하여 구성된다.
여기서 상기와 같은 본 발명의 고체 촬상 소자는 영상 전하의 이동이 벌크 영역에서 이루어지도록 상기 각각의 포토다이오드 영역(45c)들을 깊게 형성한 것이 특징이다.
이와 같은 본 발명의 고체 촬상 소자의 공정 순서는 다음과 같다.
먼저, 도 4a에서와 같이, N형의 반도체 기판(40)의 표면내에 P 웰 영역(41)을 형성한다.
그리고 상기 P 웰 영역(41)내에 채널 스톱 이온을 주입하여 각각의 영역들을 전기적으로 분리하기 위한 채널 스톱층(42)을 형성한다.
그리고 상기 채널 스톱층(42)이 형성된 P 웰 영역(41)내에 선택적으로 기판과 동일 도전형의 불순물 주입하여 전하 전송 영역(43)을 형성한다.
이어, 도 4b에서와 같이, 상기 채널 스톱층(42),전하 전송 영역(43)이 형성된 반도체 기판(40)의 전면에 포토레지스트층(44a)을 도포하고 선택적으로 식각하여 포토다이오드 영역들이 형성될 부분만 제거되도록 패터닝한다.
그리고 상기 패터닝되어진 포토레지스트층(44a)을 마스크로하여 광전 변환 영역을 형성하기 위한 1차 PDN 이온 주입을 HIGH 에너지로 실시하여 제 1 PDN 이온 주입 영역(45a)을 형성한다. 이는 생성된 전하의 이동이 벌크 영역에서 일어나도록 하기 위한 것이다.
이어, 도 4c에서와 같이, 상기 1차 PDN 이온 주입 공정에서 마스크로 사용된 포토레지스트층(44a)을 어닐 공정으로 플로잉(flowing)시켜 포토레지스트 확장층(44b)을 형성한다.
그리고 도 4d에서와 같이, 포토레지스트 확장층(44b)이 형성된 마스크층을 이용하여 2차 이온 PDN 이온 주입을 실시하여 제 2 PDN 이온 주입 영역(45b)을 형성한다.
이어, 상기 1,2차 PDN 이온 주입 공정에서 마스크층으로 사용된 포토레지스트층(44a) 및 포토레지스트 확장층(44b)을 제거하고 어닐 공정으로 제 1,2 PDN 이온 주입 영역(45a)(45b)의 이온주입층을 확산시켜 포토다이오드 영역(45c)을 형성한다.
이와 같은 공정으로 형성되는 본 발명에 따른 고체 촬상 소자는 상기 트랜스퍼 게이트들에 인가되는 클럭 신호의 변화에 따라 그 하측의 포텐셜 레벨이 변화되어 포토다이오드 영역(45c)들에서 생성된 전하를 그 일측에 구성되는 전하 전송 영역(43)으로 트랜스퍼시키게 된다. 이때, 전하의 이동은 벌크 영역에서 이루어진다.
이와 같은 볼 발명에 따른 고체 촬상 소자는 포토다이오드 영역을 제한된 면적에서 크게할 수 있어 소자의 촬상 감도를 향상시키는 효과가 있다.
또한, 포토다이오드 영역을 벌크쪽으로 깊게 형성하여 전하의 이동이 벌크 영역에서 이루어지므로 영상 전하의 독출시에 지연 현상을 없애 소자의 동작 특성을 안정하게 하는 효과가 있다.
Claims (2)
- 반도체 기판의 웰 영역내에 채널 스톱 이온을 주입하여 각각의 영역들을 전기적으로 분리하기 위한 채널 스톱층을 형성하는 공정과,상기 웰 영역내의 채널 스톱층이 형성되지 않은 부분에 전하 전송 영역을 형성하는 공정과,상기 채널 스톱층,전하 전송 영역이 형성된 반도체 기판의 전면에 포토레지스트층을 도포하고 선택적으로 식각하여 패터닝하는 공정과,상기 패터닝되어진 포토레지스트층을 마스크로하여 1차 PDN 이온 주입을 HIGH 에너지로 실시하여 제 1 PDN 이온 주입 영역을 형성하는 공정과,상기 1차 PDN 이온 주입 공정에서 마스크로 사용된 포토레지스트층을 어닐 공정으로 플로잉(flowing)시켜 포토레지스트 확장층을 형성하는 공정과,포토레지스트 확장층이 형성된 마스크층을 이용하여 2차 이온 PDN 이온 주입을 실시하여 제 2 PDN 이온 주입 영역을 형성하는 공정과,상기 1,2차 PDN 이온 주입 공정에서 마스크층으로 사용된 포토레지스트층및 포토레지스트 확장층을 제거하고 어닐 공정으로 제 1,2 PDN 이온 주입 영역의 이온주입층을 확산시켜 포토다이오드 영역을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서, 제 1 PDN 이온 주입 영역을 제 2 PDN 이온 주입 영역보다 벌크 영역에 더 인접하게 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조 방법.
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