KR100268881B1 - 고체촬상소자 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 포토다이오드영역에서 발생되는 노이즈성 전하가 수직전하전송영역으로 유입되지 않도록 하는데 적당한 고체촬상소자 제조방법에 관한 것으로, 기판내 소정부위에 선택적으로 수직전하전송영역을 형성하고, 상기 수직전하전송영역의 일측에 채널스톱층을 형성하는 공정과, 상기 채널스톱층과 상기 수직전하전송영역 사이의 기판내에 수광영역을 형성하고, 상기 수광영역상의 기판표면내에 베리어층을 형성하는 공정과, 상기 수직전하전송영역상에 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극을 포함한 기판상에 절연막을 증착하는 공정과, 상기 베리어층의 양쪽표면이 노출되도록 절연막을 패터닝하여 콘택홀을 형성하고, 상기 콘택홀을 포함한 기판 전면에 반도체층을 형성하는 공정과, 상기 반도체층에 상기 기판과 동일도전형의 고농도 불순물을 주입하여 상기 반도체층과 접하는 베리어층내에 고농도 불순물영역을 형성하는 공정과, 상기 콘택홀 부위에만 반도체층을 남기고 상기 반도체층과 연결되고, 상기 수광영역이 노출되는 차광층을 형성하는 공정과, 상기 차광층을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 고체촬상소자에 관한 것으로 특히, 수광부에서 발생한 노이즈전하가 수직전하전송영역으로 유입되는 것을 방지하는데 적당한 고체촬상소자 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고체촬상소자는 빛의 신호를 전기적인 신호전하로 변환하는 포토다이오드영역(PD)과, 포토다이오드영역에 수직한 방향으로 형성되어 광전변환된 신호전하를 이동시키는 수직 전하전송영역(VCCD)과, 수직 전하전송영역(VCCD)을 통해 이동되는 신호전하를 센싱앰프(SA)로 전달하는 수평 전하전송영역(HCCD)으로 이루어진다.
이하, 종래 고체촬상소자를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 2는 종래기술에 다른 고체촬상소자의 OFD(Over Flow Drain)구조를 도시한 단면도로써, P형 실리기콘기판(11)의 소정영역내에 형성된 N형의 수직전하전송영역(VCCD)(12)과, 수직전하전송영역(12)의 일측에 형성된 채널스톱층(13)과, 수직전하전송영역(12)과 채널스톱층(13)사이에 형성된 포토다이오드(PD)(15)과, 포토다이오드영역(15)내에 저농도 P형 베리어층(16)과, 저농도 P형 베리어층(16)상에 형성된 고농도 N형층(17)과, 수직전하전송영역(12)상측에 전하전송을 위해 수직구조로 형성된제 1, 제 2 게이트전극(14,14a)과, 이 절연막(31)으로 격리되어 형성되고, 상기 고농도 N형층(15)이 소정부분 노출되도록 전면에 걸쳐 형성된 옵티컬 쉴딩 메탈(Optical shielding metal)(20)과, 상기 옵티컬 쉴딩 메탈(20)을 포함한 전면에 형성된 보호막(21)을 포함하여 구성된다.
상기와 같은 종래 고체촬상소자의 제조공정을 도 3a 내지 3e를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3a에 도시한 바와 같이, P형 실리콘기판(11)의 소정영역에 N형 불순물 이온주입으로 수직전하전송영역(12)을 형성한다.
수직전하전송영역(12)의 일측에 P형 불순물 이온주입으로 채널스톱층(13)을 형성한 다음, 수직전하전송영역(12)상측에 폴리실리콘을 증착하고 패터닝하여 절연막(31)으로 격리된 제 1 게이트전극(14)을 형성한다.
그리고 제 1 게이트전극(14)을 둘러싸도록 절연막(32)을 개재하여 제 2 게이트전극(14a)을 형성한다.
이어서, 도 3b에 도시한 바와 같이, 채널스톱층(16)과 수직전하전송영역(12)사이의 기판(11)내에 수직전하전송영역(13)보다 깊게 N형 불순물 이온주입으로 포토다이오드영역(15)을 형성한다.
이때, 포토다이오드영역(15)은 수직전하전송영역(12)과 소정의 이격거리를 갖는다.
이어, 도 3c에 도시한 바와 같이, 포토다이오드영역(15)내에 저농도 P형 불순물 이온주입으로 베리어층(16)을 형성한다.
그리고 베리어층(16)표면에 고농도 N형 불순물 이온주입으로 부루밍(blooming)억제를 위한 고농도 N형층(17)을 형성한다.
이어, 도 3d에 도시한 바와 같이, 고농도 N형층(17)양측이 노출되도록 기판(11)상의 절연막(31)을 선택적으로 패터닝하여 콘택홀을 형성한 후, 콘택부위에 고융점금속을 증착하여 열처리공정을 통해 N형층(17)과 고융점금속의 계면에 실리사이드(18)를 형성한다.
이후, 제 2 게이트전극(14a)표면에 절연막(19)을 형성한 후, 절연막(19)을 포함한 전면에 메탈(20)을 증착한다.
그리고 도 3e에 도시한 바와 같이, 고농도 N형층(17)의 중앙부에 상응하는 절연막(31)이 노출되도록 메탈(20)을 소정부분 제거한 후, 노출된 절연막(31)을 포함한 전면에 보호막(21)을 형성하면 종래 고체촬상소자 제조공정이 완료된다.
이때, 상기 메탈(20)은 수직전하전송영역(12)으로 빛이 투과되는 것을 방지하기 위한 옵티컬 쉴딩 메탈이다.
이와 같은 종래 고체촬상소자는 옵티컬 쉴딩 메탈(21)을 전극으로 사용하여 포토다이오드영역(12)에서 생성된 과잉전하가 수직전하전송영역으로 침투하지 못하도록 한다.
그러나 상기와 같은 종래 고체촬상소자는 포토다이오드영역에서 생성된 과잉전하가 수직전하전송영역으로 이동하는 것을 방지할 수는 있으나 수광부 표면에서 발생되는 실리콘의 덴글링 본드(dangling bond)에 의한 노이즈성 전하는 제거할 수가 없어 스미어(smear)현상 등을 초래하게 되는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로써, 과잉전하 뿐만 아니라 수광부의 표면에서 발생되는 노이즈성 전하까지도 제거하여 화질을 개선시키는데 적당한 고체촬상소자 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 고체촬상소자의 레이아웃도
도 2는 종래기술에 따른 고체촬상소자의 구조단면도
도 3a 내지 3e는 종래 고체촬상소자의 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도 4는 본 발명에 따른 고체촬상소자의 구조단면도
도 5a 내지 5d는 본 발명의 고체촬상소자 제조방법을 설명하기 위한 공정단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : 기판 12 : 수직전하전송영역
13 : 채널스톱층 14,14a : 제 1, 제 2 게이트전극
15 : 포토다이오드영역 16 : 베리어층
51 : 고온저압유전체막 52 : 반도체층
53 : P형영역
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체촬상소자 제조방법은 기판내 소정부위에 선택적으로 수직전하전송영역을 형성하고, 상기 수직전하전송영역의 일측에 채널스톱층을 형성하는 공정과, 상기 채널스톱층과 상기 수직전하전송영역 사이의 기판내에 수광영역을 형성하고, 상기 수광영역상의 기판표면내에 베리어층을 형성하는 공정과, 상기 수직전하전송영역상에 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극을 포함한 기판상에 절연막을 증착하는 공정과, 상기 베리어층의 양쪽표면이 노출되도록 절연막을 패터닝하여 콘택홀을 형성하고, 상기 콘택홀을 포함한 기판 전면에 반도체층을 형성하는 공정과, 상기 반도체층에 상기 기판과 동일도전형의 고농도 불순물을 주입하여 상기 반도체층과 접하는 베리어층내에 고농도 불순물영역을 형성하는 공정과, 상기 콘택홀 부위에만 반도체층을 남기고 상기 반도체층과 연결되고, 상기 수광영역이 노출되는 차광층을 형성하는 공정과, 상기 차광층을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 고체촬상소자 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 고체촬상소자의 구조단면도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 기판(11)과, 기판(11)내 소정부위에 형성된 포토다이오드영역(15)과, 상기 포토다이오드영역(15)상의 기판(11)표면내에 형성된 베리어층(16)과, 상기 포토다이오드영역(15)양쪽의 상기 베리어층(16)내에 형성된 고농도 P형영역(53)과, 상기 고농도 P형영역(53)과 콘택홀을 통해 연결되는 반도체층(52)과, 상기 콘택홀을 제외한 부분의 기판(11)상에 형성되는 고온저압유전체막(51)과, 상기 반도체층(52)과 연결되고 상기 포토다이오드영역(15)에 상응하는 고온저압유전체막(51)이 노출되도록 형성되는 차광층(20)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 포토다이오드영역(15)양측의 기판(11)표면내에는 채널스톱층(13)과 수직전하전송영역(12)이 형성된다.
그리고 상기 수직전하전송영역(12)에 상응하는 기판(11)상에는 절연막(31,32)을 개재하여 전하 전송을 위한 게이트전극(14,14a)이 형성되고, 수직전하전송영역(12)과 포토다이오드영역(15)은 소정의 이격거리를 갖는다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 고체촬상소자 제조방법을 도 5a 내지 5d를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
도 5a에 도시한 바와 같이, P형 기판(11)의 소정영역에 상기 기판(11)과 반대도전형의 불순물을 주입하여 선택적으로 수직전하전송영역(12)을 형성한다.
이후, 수직전하전송영역(12)의 일측에 수직전하전송영역과 반대도전형의 불순물 이온주입을 통해 채널스톱층(13)을 형성한 다음, 수직전하전송영역(12)상측에 폴리실리콘을 증착하고 패터닝하여 절연막(31)의해 격리되는 제 1 게이트전극(14)을 형성한다.
이어서, 채널스톱층(13)과 수직전하전송영역(12)사이의 기판(11)내에 수직전하전송영역(12)보다 깊게 불순물을 주입하여 수광영역 즉, 포토다이오드영역(15)을 형성한다.
이때, 포토다이오드영역(15)은 수직전하전송영역(12)과 소정의 이격거리를 갖고, 상기 기판(11)과는 반대도전형을 갖는다.
그리고 상기 포토다이오드영역(15)상의 기판(11)표면내에 기판(11)과 동일도전형의 베리어층(16)을 형성한다.
상기 베리어층(16)을 형성한 후, 제 1 게이트전극(14)의 표면에 절연막(32)을 형성한다.
절연막(32)을 포함한 기판(11)전면에 폴리실리콘층을 형성한 후, 사진식각공정을 이용한 패터닝으로 상기 제 1 게이트전극(14)을 둘러싸도록 제 2 게이트전극(14a)을 형성한다.
이어, 도 5b에 도시한 바와 같이, 제 2 게이트전극(14a)을 포함한 기판(11)전면에 고온저압유전체막(HLD : High temperature Low pressure Dielectric)(51)막을 증착한다.
이후, 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 포토다이오드영역(15)양쪽의 상기 베리어층(16)이 노출되도록 고온저압유전체막(51)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성한다.
콘택홀을 포함한 기판(11)전면에 반도체층(52)을 형성한 후, 상기 반도체층(52)에 P형 불순물을 도핑한다.
이때 상기 반도체층(52)의 물질은 폴리실리콘이다.
따라서, 반도체층(52)과 접하는 베리어층(16)의 소정부위에 P형영역(53)이 형성된다.
이후, 도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 반도체층(52)을 에치백하여 콘택홀 부위에만 남긴다.
이후, 콘택홀 부위의 반도체층(52)을 포함한 기판(11)전면에 금속층을 형성한 후, 상기 포토다이오드영역(15)에 상응하는 상기 고온저압유전체막(51)의 표면이 노출되도록 패터닝하여 광차광층(20)을 형성하여 수광영역을 노출시키고 광차광층(20)을 포함한 기판(11)전면에 보호막(21)을 형성하면 본 발명에 따른 고체촬상소자 제조공정이 완료된다.
이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 고체촬상소자 제조방법은 과잉생성된 전하 뿐만 아니라 포토다이오드영역의 표면에서 발생하는 덴글링 본드(dangling bond)에 의한 노이즈성 전하를 차광층과 연결된 P+영역을 통해 외부로 리드-아웃시킴으로 수직전하전송영역으로의 노이즈성전하가 유입되는 것을 방지한다.
Claims (5)
- 기판내 소정부위에 선택적으로 수직전하전송영역을 형성하고, 상기 수직전하전송영역의 일측에 채널스톱층을 형성하는 공정과,상기 채널스톱층과 상기 수직전하전송영역 사이의 기판내에 수광영역을 형성하고, 상기 수광영역상의 기판표면내에 베리어층을 형성하는 공정과,상기 수직전하전송영역상에 게이트전극을 형성하고, 상기 게이트전극을 포함한 기판상에 절연막을 증착하는 공정과,상기 베리어층의 양쪽표면이 노출되도록 절연막을 패터닝하여 콘택홀을 형성하고, 상기 콘택홀을 포함한 기판 전면에 반도체층을 형성하는 공정과,상기 반도체층에 상기 기판과 동일도전형의 고농도 불순물을 주입하여 상기 반도체층과 접하는 베리어층내에 고농도 불순물영역을 형성하는 공정과,상기 콘택홀 부위에만 반도체층을 남기고 상기 반도체층과 연결되고, 상기 수광영역이 노출되는 차광층을 형성하는 공정과,상기 차광층을 포함한 전면에 보호막을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 반도체층은 폴리실리콘인 것을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판은 P도전형이고, 상기 수광영역은 N도전형인 것을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 베리어층은 상기 수광영역과 반대도전형인 것을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 절연막은 고온저압유전체막인 것을 특징으로 하는 고체촬상소자 제조방법.
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