KR100291159B1 - 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 - Google Patents

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 Download PDF

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Abstract

2차원 어레이로 설정된 광전 변환부, 각각이 상기 광전 변환부 각각에 인접하게 제공된 전하 판독부, 각각이 광전 변환부 각각에 제공된 전하 전송부, 및 개구부로부터 분리된 분리부를 통해서 서로 이격되어 있고, 전하 판독 전극으로서 역활을 하며, 대응하는 광전 변환부상에 개구부를 갖고 있으며, 절연막을 통해서, 대응하는 광전 변환부, 전하 판독부, 전하 전송부 및 이들의 주변부를 커버하도록 형성되는 전하 전송 전극을 구비하는 고체 촬상 장치.

Description

고체 촬상 장치 및 그 제조 방법{SOLID-STATE IMAGING DEVICE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}
본 발명은 매트릭스, 즉 행렬로 구성된 2차원 패턴 또는 어레이를 형성하도록 배열된 복수의 광전 변환부를 구비한 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 예컨대 팩시밀리, 비디오 카메라, 디지탈 스틸 카메라 및 유사한 장치와 같은 각종 화상 입력 장치의 화상 센서에 사용하기 적합한 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
고체 촬상 장치는 전하 결합 장치, 즉 CCD로 구성되어 왔으며, 복수의 광전 변환부를 구비하고 있는데, 이들 광전 변환부 각각은 입사 광을 입사 광량에 대응하는 전하량의 신호 전하로 변환하며, 광전 변환부들은 매트릭스, 즉 행렬로 구성된 2차원 패턴 또는 어레이를 형성하도록 배열된다. 이러한 고체 촬상 장치 중에서, 특히 광전 변환부 및 신호 전하를 전송하기 위한 전하 전송부가 개별적으로 형성된 구조를 가진 고체 촬상 장치는 광전 변환 공정, 전하 판독 공정 및 전하 전송 공정의 각각을 개별적으로 행할 수 있고, 따라서 다양한 모드로 구동될 수 있다. 이 때문에, 이러한 고체 촬상 장치는 매우 광범위한 분야에 응용될 수 있다.
이러한 고체 촬상 장치는 예컨대, 일본 잡지 '에이조 죠호(Eizo Jyoho)'(August issue for 1995, vol. 27, pp. 80-86)에 공지되어 있다. 이러한 고체 촬상 장치는, 전하 전송 전극이 광전 변환부에서 대응하는 전하 전송부로의 신호 전하의 기록 및 판독을 제어하기 위한 전하 판독 전극으로도 역할을 하며, 광전 변환부가 대응하는 전하 전송부의 신호 전하의 전송을 제어하기 위한 전하 전송 전극의 마스크 정렬에 의해 형성된다는 점에 특징이 있다.
이하, 상기 일본 잡지(이하 제1 종래예라 한다)에 개시된 종래의 고체 촬상 장치의 제조 방법이 도 33a 내지 37b를 참조하여 제조 순서, 즉 공정 단계에 따라 설명된다. 먼저, 도 33b에 도시된 바와 같이, n형 반도체 기판(1)에 붕소 이온(B+) 등과 같은 p형 불순물을 이온 주입하여 p형 웰층(2)을 형성한다. 그 후, 붕소 이온 등의 p형 불순물과 인 이온(P+) 등의 n형 불순물을 이온 주입하여 p형 웰층(2)의 표면 영역에, 장치들을 서로 분리시키기 위한 P+형 채널 스톱(3), 광전 변환부(6)(도 36b에 도시됨)에서 n형 전하 전송부(5)로의 신호 전하를 검색하기 위한 p형 전하 판독부(4), 및 검색된 신호 전하를 전송하기 위한 n형 전하 전송부(5)를 형성한다. 이후, 도 34b에 도시된 바와 같이, 후에 광전 변환부(6)가 형성될 영역을 제외한 p형 웰층(2)의 표면에 포토레지스트막(7)을 형성한다. 그 후, 도 34a 및 34b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(7)을 마스크로 사용하여 200KeV 이상의 가속 에너지로 인 이온 등의 n형 불순물을 이온 주입하여 후에 광전 변환부(6)를 형성하게 되는 n형 웰(8)을 형성한다. 그 후, 포토레지스트막(7)을 제거한다. 그 후, 기판의 전 표면 상에 열산화막, 산화막, 질화막, 산화막(ONO) 등으로 구성된 게이트 절연막(9)을 형성한다. 그 후, 게이트 절연막(9) 상에 폴리실리콘막 등의 게이트 전극막(도시되지 않음)을 형성한다. 그 후, 플라즈마 에칭 기술을 통해 게이트 전극막 중 불필요한 영역을 제거하여 전하 전송 전극(10)을 형성한다. 또한, 전하 전송 전극(10) 상에 화학 기상 증착(CVD) 공정에 의해 층간 절연막(도시되지 않음)을 형성하는 CVD 산화막을 형성한다. 층간 절연막을 형성한 후, 도 35a 및 35b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(9)과 층간 절연막 상에 전하 판독 전극으로도 역할을 하는 전하 전송 전극(11)을 형성한다.
도 36a 및 36b에 도시된 바와 같이, n형 웰층(8)의 얕은 표면 영역에 붕소 이온 등의 p형 불순물의 이온 주입 공정에서 전하 전송 전극(10, 11)을 마스크로 이용하여 자기 정렬 방식으로 광전 변환부(6)를 형성하고, 조명도가 낮을 때 신호 대 잡음(SN) 비를 저하시키는 암전류(dark current)가 광전 변환부(6)의 표면에 발생하는 것을 방지하기 위한 P+형 영역(12)을 형성한다. 이때, 전하 검출부 및 온칩(on-chip) 증폭기 등이 형성되는 다른 영역에 p형 불순물이 이온 주입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 다른 영역에 포토레지스트막을 형성하는 것이 필요하다. 그 후, 기판의 전 표면에 층간 절연막(13)을 형성한다. 이후, 도 37a 및 37b에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(13)이 노광되는 것을 방지하기 위하여 층간 절연막(13) 상에 텅스텐, 알루미늄 등의 재료로 된 차광막(14)을 형성한다. 그 후, 광전 변환부(6) 상에 형성한 차광막(14)을 제거하여 개구부(14a)를 형성한다. 광전 변환부(6)의 n형 웰층(8) 및 그 하부에 형성된 p형 웰층(2)은 매립형 포토다이오드로서 기능한다.
전술한 제조 방법에 의해 제조된 종래의 고체 촬상 장치에서는, 도 35b에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(6)가 전하 전송 전극(11)의 에지부(11a)를 마스크로서 이용하는 마스크 정렬에 의해 형성되기 때문에, 종래의 고체 촬상 장치는 오정렬에 의해 발생하는 신호 전하의 판독 전압의 변화의 문제를 갖고 있다. 또한, 광전 변환부(6)와 전하 전송 전극(11)의 에지부(11a) 사이에 갭이 생길 때에는 판독 전압이 크게 증가한다. 결과적으로, 판독 전압이 크게 증가하는 것을 방지하기 위해서는 적어도 마스크 정렬시에 발생하는 해당 오정렬량의 간격만큼 에지부(11a)를 돌출시켜, 에지부(11a)가 상기 간격만큼 광전 변환부 위에 배치되도록 하는 것이 필요하다. 이것은, 도 37b에 도시된 바와 같이, 개구부(14a)의 면적을 감소시킨다. 크기가 감소한 개구부(14a)는 입사광이 차광막(14)으로부터 반사되는 경향을 증가시킨다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 일본 특허 공개 공보 헤이5-6992는 전하 전송 전극의 에지부를 마스크로 이용하는 자기 정렬 방식으로 광전 변환부를 형성한 또 하나의 종래의 고체 촬상 장치를 개시하고 있다.
이하, 전술한 문서(이하 제2 종래예라 한다)에 개시된 종래의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 도 38a 내지 42b를 참조하여 제조 순서, 즉 공정 단계에 따라 설명한다.
먼저, 도 38a 및 38b에 도시된 바와 같이, n형 반도체 기판(21)에 붕소 이온(B+) 등과 같은 p형 불순물을 이온 주입하여 p형 웰층(22)을 형성한다. 그 후, 붕소 이온 등의 p형 불순물과 인 이온(P+) 등의 n형 불순물을 이온 주입하여 p형 웰층(22)의 표면 영역에, P+형 채널 스톱(23), p형 전하 판독부(24), 및 n형 전하 전송부(25)를 형성한다. 그 후, 기판의 전 표면 상에 열산화막, 산화막, 질화막, 산화막(ONO) 등으로 구성된 게이트 절연막(26)을 형성한다. 그 후, 게이트 절연막(26) 상에 폴리실리콘막 등의 게이트 전극막(도시되지 않음)을 형성한다. 그 후, 플라즈마 에칭 기술을 통해 게이트 전극막 중 불필요한 영역을 제거하여 전하 전송 전극(27)을 형성한다. 또한, 전하 전송 전극(27) 상에 열산화막, CVD 산화막 등으로 구성된 층간 절연막을 형성한다. 층간 절연막을 형성한 후, 도 39a 및 39b에 도시된 바와 같이, 게이트 절연막(26)과 층간 절연막 상에 폴리실리콘막 등으로 된 게이트 전극막(28)을 형성한다. 그 후, 이들 막 위에 개구부를 구비한 포토레지스트막(31)을 형성한다. 이 개구부는 그 일부(30) 외의 영역을 덮는데, 이 영역에는 후에 광전 변환부(29)가 형성된다. 이후, 플라즈마 에칭 기술을 통해 게이트 전극막(28)의 불필요한 영역을 제거하여 전하 판독 전극으로도 역할하는 전하 전송 전극(32)을 형성할 패턴을 형성한다. 그 후, 포토레지스트막(31)을 제거한다. 그 후, 게이트 절연막(26) 및 층간 절연막 상에 다시 포토레지스트막(33)을 형성한다. 이 막(33)은 후에 광전 변환부가 형성되는 영역의 일부(30)를 덮는 개구를 구비한다. 이후, 포토레지스트막(33)을 마스크로 이용하는 플라즈마 에칭 공정에 의해 상기 일부(30)를 제거하여, 전하 전송 전극(32)을 형성한다. 그 후, 도 40a 및 40b에 도시된 바와 같이, 전하 전송 전극(32)의 에지부(32a)와의 자기 정렬 방식으로, 전하 전송 전극(32) 및 포토레지스트막(33)을 마스크로 이용하여 200KeV 이상의 가속 에너지로 인 이온 등의 n형 불순물을 이온 주입하여 광전 변환부(29)를 형성하는 n형 웰(34)을 형성한다.
그 후, 포토레지스트막(33)을 제거한다. 이후, n형 웰층(34)의 얕은 표면 영역에 붕소 이온 등의 p형 불순물의 이온 주입 공정에서 전하 전송 전극(27, 32)을 마스크로 이용하여 자기 정렬 방식으로 광전 변환부(29)를 형성하고, 조명도가 낮을 때 신호 대 잡음(SN) 비를 저하시키는 암전류가 광전 변환부(29)의 표면에 발생하는 것을 방지하기 위한 P+형 영역(35)을 형성한다. 이때, 전하 검출부 및 온칩 증폭기 등이 형성되는 다른 영역에 p형 불순물이 이온 주입되는 것을 방지하기 위하여, 상기 다른 영역에 포토레지스트막을 형성하는 것이 필요하다. 그 후, 기판의 전 표면에 층간 절연막(36)을 형성한다. 이후, 도 42a 및 42b에 도시된 바와 같이, 층간 절연막(36)이 노광되는 것을 방지하기 위하여 층간 절연막(36) 상에 텅스텐, 알루미늄 등의 재료로 된 차광막(37)을 형성한다. 그 후, 광전 변환부(29) 상에 형성한 차광막(37)을 제거하여 개구부(37a)를 형성한다. 광전 변환부(29)의 n형 웰층(34) 및 그 하부에 형성된 p형 웰층(22)은 매립형 포토다이오드로서 기능한다.
전술한 제조 방법에 의해 제조된 종래의 고체 촬상 장치에서는, 도 42b에 도시된 바와 같이, 전하 판독 전극으로도 역할하는 전하 전송 전극(32)의 에지부(32a)를 마스크로 이용하여 자기 정렬 방식으로 광전 변환부(29)를 형성한다. 결과적으로, 이러한 고체 촬상 장치의 제2 종래예는 고체 촬상 장치의 제1 종래예에 내재된 오정렬 문제로 인하여 판독 전압이 변하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 고체 촬상 장치의 제2 종래예에서는, 광전 변환부(29)가 에지부(32a)와 양호하게 정렬되기 때문에, 광전 변환부(29)와 에지부(32a) 사이에 갭이 생기지 않으므로 판독 전압이 크게 증가하는 것을 방지할 수 있다. 결과적으로, 종래 고체 촬상 장치의 제1 예와는 대조적으로, 종래 촬상 장치의 제2 예에서는, 에지부(32a)가 광전 변환부(29) 상에 배치하는 방식으로 에지부(32a)가 돌출될 필요는 없다. 이는 개구부(37a)가 종래 고체 촬상 장치의 제1 예에 대응하는 개구부보다 영역 크기에서는 더 크게 될 수 있어서, 입사광이 광 차폐막(37)으로부터 반사되는 경향을 감소시킨다.
그러나, 종래 고체 촬상 장치의 제2 예는 다음과 같은 문제가 발생된다.
즉, 전하 전송 전극(32) 형성시, 전하 전송 전극(32)이 형성되고 광전 변환부(29)의 부분에 대응하는 게이트 전극막(28)의 부분이 포함되는 패턴이 도 43a 및 43b에 도시된 바와 같이 형성된다. 그후, 도 44a 및 44b에 도시된 바와 같이, 플라즈마 에칭이라는 제2 에칭 공정이 상기 부분(30)을 포함하는 광전 변환부(29)의 전영역에 걸쳐 수행된다. 이러한 제2 에칭 공정시, 게이트 전극막(28)이 여전히 남아 있는 부분(30) 외에도, 게이트 절연막(26)만이 남아 있는 광전 변환부(29)의 또 다른 부분 또는 영역 또한 제2 에칭 공정이 동시에 수행된다. 이러한 동시 에칭 공정으로 인해, 도 44b의 참조 번호 38로 가리켜진 바와 같이, 광전 변환부(29)와 게이트 절연막(26)간의 경계 영역(26)이 손상되는 경향이 있다.
이어지는 예는 800 Å의 막두께를 갖는 산화막이 게이트 절연막으로서 역할을 하도록 형성되고, 3000 Å의 막두께를 갖는 폴리실리콘막이 전하 전송 전극(32)으로서 역할을 하도록 형성된다. 제1 에칭 공정시, 전하 전송 전극(32)의 측벽에서 임의의 잔여물을 생성하지 않고서도 전하 전송 전극을 형성하게 될 패턴을 형성하기 위해, 실제 폴리실리콘막의 2배의 두께에 대응하는 6000 Å의 깊이까지 전하 전송 전극(32) 및 게이트 절연막(26) 모두를 에칭할 필요가 있다. 이러한 경우에, 폴리실리콘막의 과도하게 에칭된 깊이는 6000-3000 = 3000 Å에 달한다. 따라서, 폴리실리콘막 대 산화막의 선택비가 10 대 1의 비율과 같을 때, 게이트 절연막(26)은 300 Å의 깊이까지 에칭된다. 그 후, 제2 에칭 공정시, 광전 변환부(29)의 부분(30)에 대응하는 게이트 전극막(28)이 제거될 때, 웨이퍼의 모든 칩에 대해 완전한 에칭 공정을 수행하기 위해, 에칭 깊이가 실제 폴리실리콘막의 막두께의 1.5 배에 대응하는 4500 Å의 레벨에 이를 필요가 있다. 결과적으로, 폴리실리콘막 대 산화막의 선택비가 10 대 1의 비율과 같을 때, 게이트 절연막(26)은 450 Å의 막두께에 대응하는 양까지 과도 에칭된다. 이로 인해, 에칭에 의해 제거될 게이트 절연막(26)의 막두께의 총량은 750(= 300 + 450) Å에 이른다. 그러므로, 에칭 공정의 완료후, 게이트 절연막(26)은 (800 - 750 =) 50 Å의 막두께를 갖는다. 일반적으로, 웨이퍼에서의 에칭량은 대략 10 %의 범위내에서 가변한다. 예를 들어, 게이트 절연막(26)에 대한 에칭량은 대략 75 Å 범위내의 깊이에서 가변한다. 이로 인해, 종종 게이트 절연막(26)은 웨이퍼의 일부 칩에서는 완전히 제거된다. 결과적으로, 도 44b로부터 명백한 바와 같이, 광전 변환부(29)의 표면은 종종 에칭에 의해 손상된다. 그래서 손상된 부분은 도 44b의 참조 번호 38로 표현된다. 이러한 손상된 부분(38)으로 인해, 광전 변환부에서 암전류가 증가하고 결정 결함이 발생하여, 소위 '화이트 손상(white damage)'이 발생한다. 이러한 결함은 고체 촬상 장치의 특성을 손상시킬뿐만 아니라, 고체 촬상 장치의 수율을 상당히 감소시키는데, 이는 장치의 제조 비용을 상승시키게 된다.
에칭에 의해 유발된 손상 발생을 방지하기 위해, 게이트 절연막(26)의 막두께가 증가되거나(이하 전자의 경우로서 지칭됨), 전하 전송 전극(32)의 막두께는 감소된다(이하 후자의 경우로서 지칭됨). 그러나, 전자의 경우는 전하 이동부(25)에서 전달되는 최대 전하량 제한의 감소라는 새로운 문제가 제기된다. 반면에, 후자의 경우는 전하 전송 전극(32)의 저항에서의 증가라는 또 다른 새로운 문제가 제기되는데, 이는 전달 펄스의 펄스 파형을 변형시킨다.
또한, 도 33a 내지 42b에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 종래예에서 설명된 고체 촬상 장치의 제조 방법에서, 광전 변환부(6, 29) 및 P+형 영역(12, 35)과 함께 전하 전송 전극(10, 32)을 형성하기 위해, 3회의 포토레지스트 공정을 수행할 필요가 있다. 그러나, 이러한 포토레지스트 공정의 번거로운 반복은 장치의 제조 시간 및 비용 모두를 증가시킨다.
본 발명의 목적은 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법을 제공하는 것이며, 여기서 고체 촬상 장치는 단일 전하의 판독 특성이 가변하는 것을 방지하고, 암전류의 증가를 방지하며, 소위 '화이트 손상'이 발생하는 것을 방지하고, 장치의 제조 시간 및 비용을 감소시킨다.
종래 기술 고유의 문제를 해결하기 위한 수단은 다음과 같다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 각각이 입사광을 신호 전하 - 이 전하의 양은 상기 입사광의 양에 대응함 - 로 변환하는 복수의 광전 변환부;
상기 광전 변환부들에 인접하게 배치되어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부에서 발생된 상기 신호 전하를 각각이 판독하는 복수의 전하 판독부;
상기 광전 변환부에 인접하게 배치되어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부로부터 검색된 상기 신호 전하를 상기 전하 판독부들중 대응하는 전하 판독부를 통해서 전송하는 복수의 전하 전송부; 및
상기 대응하는 광전 변환부, 상기 대응하는 전하 판독부, 상기 대응하는 전하 전송부 및 이들의 주변부들 상에 절연막을 통해서 형성되어 있으며, 상기 대응하는 광전 변환부상에는 개구부를 갖고 있으며, 상기 대응하는 광전 변환부로부터 상기 대응하는 전하 전송부로의 상기 신호 전하의 판독 및 기입을 제어하는 전하 판독 전극으로서 역활을 하는 동시에 상기 대응하는 전하 전송부의 상기 신호 전하의 전송을 제어하는 전하 전송 전극을 구비하는 고체 촬상 장치가 제공된다.
본 발명의 제1 양태에 있어서, 바람직하게는 상기 광전 변환부들 각각은 제1 도전형 반도체층의 표면 영역내에 제2 도전형 반도체층으로 형성된다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 각각이 입사광을 신호 전하로 변환하는 복수의 광전 변환부 - 상기 전하의 양은 상기 입사광의 양과 대응하며, 상기 광전 변환부들은 상기 제1 도전형 반도체층의 표면 영역내에 제2 도전형 반도체층으로 형성됨 -;
상기 광전 변환부들에 인접하게 배치어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부에서 발생된 상기 신호 전하를 판독하며 상기 제1 도전형 반도체층으로 형성되는 복수의 전하 판독부;
상기 광전 변환부들에 인접하게 배치되고, 상기 대응하는 광전 변환부로부터 검색된 상기 신호 전하를 상기 전하 판독독부들중 대응하는 전하 판독부를 통해서 전송하며, 상기 제2 도전형 반도체층으로 형성된 복수의 전하 전송부;
상기 전하 전송부들중 대응하는 전하 전송부상에 절연막을 통해서 적어도 한 층을 형성하는 복수의 제1 전하 전송 전극 - 상기 복수의 전하 전송 전극 각각은 상기 대응하는 전하 전송부의 상기 신호 전하의 전송을 제어함 -; 및
각각이 절연막을 통해서, 상기 대응하는 광전 변환부, 상기 대응하는 전하 판독부, 상기 대응하는 전하 전송부, 및 이들의 주변 부분들상에 형성되어 있으며, 상기 대응하는 광전 변환부상에는 개구부를 갖고 있는 복수의 제2 전하 전송 전극 - 상기 제2 전하 전송 전극들중 인접한 것들은 상기 개구부로부터 분리된 분리부를 통해서 서로 분리되도록 형성되어 있으며, 상기 대응하는 광전 변환부로부터 상기 대응하는 전하 전송부로의 상기 신호 전하의 판독 및 기입을 제어하는 전하 판독 전극으로서 역활을 하는 동시에 상기 대응하는 전하 전송부의 상기 신호 전하의 전송을 제어함 - 을 구비하는 고체 촬상 장치가 제공된다.
본 발명의 제2 양태에 있어서, 바람직하게는 상기 제2 전하 전송 전극 각각은 동일층내에서 상기 제1 전하 전송 전극들중 대응하는 임의 제1 전하 전송 전극으로부터 소정 거리 만큼 이격되도록 형성되거나, 또는 그의 에지부가 절연층을 통해서 서로로부터 이격된 서로 다른 층들내의 상기 제1 전하 전송 전극들중 상기 대응하는 제1 전하 전송 전극의 에지부 상에 배치되도록 형성된다.
본 발명의 제1 및 제2 양태에 있어서, 상기 광전 변환부 각각은 상기 대응하는 전하 전송 전극들의 개구부의 에지를 마스크로서 이용하여 자체 정열식(self alignment)으로 형성된다.
또한, 상기 광전 변환부들 각각은 깊이가 깊고 형성 영역이 좁은, 제1의 제2 도전형 반도체층; 깊이가 얇고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체층; 및 상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체층의 표면 영역들에 형성된 제1 도전형 반도체층으로 구성된다.
더 더욱, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되지게 형성된다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 각각이 입사광을 신호 전하 - 이 전하의 양은 상기 입사광의 양에 대응함 - 로 변환하는 복수의 광전 변환부; 상기 광전 변환부들에 인접하게 배치되어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부에서 발생된 상기 신호 전하를 각각이 판독하는 복수의 전하 판독부; 상기 광전 변환부에 인접하게 배치되어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부로부터 검색된 상기 신호 전하를 상기 전하 판독부들중 대응하는 전하 판독부를 통해서 전송하는 복수의 전하 전송부; 및 상기 대응하는 광전 변환부, 상기 대응하는 전하 판독부, 상기 대응하는 전하 전송부 및 이들의 주변부들 상에 절연막을 통해서 형성되어 있으며, 상기 대응하는 전하 전송부의 상기 신호 전하의 전송을 제어하는 전하 전송 전극을 구비하는 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
그의 표면 영역에 제1 도전형 반도체 층으로 구성되는 복수의 전하 판독부와 제2 도전형 반도체 층으로 구성된 복수의 전하 전송부가 형성되어 있는 제1 도전형 반도체 층상에 적어도 하나의 층으로 각각이 구성되는 복수의 제1 전하 전송 전극을 형성하는 제1 단계;
절연막을 게재하여 도전막을 형성한 후에 상기 복수의 광전 변환부가 형성되는 영역에 대응하는 영역에는 개구부를 갖고 있는 포토레지스트막을 형성하는 제2 단계;
마스크로서 상기 포토레지스트막을 이용하여 상기 개구에 대응하는 상기 영역의 상기 도전막을 제거하는 제3 단계;
마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하거나 또는 마스크로서 단지 상기 도전막만을 이용하여 상기 복수의 광전 변환부를 형성하는 제4 단계; 및
상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부로부터 상기 전하 전송부들증 대응하는 전하 전송부로 신호 전하의 상기 판독 및 기입을 제어하는 전하 판독 전극으로서 역활을 하는 복수의 제2 전하 전송 전극을 상기 도전막을 에칭하여 형성하는 제5 단계를 포함하는 고체 촬상 장치의 제조 방법이 제공된다.
본 발명의 제3 양태에 있어서, 바람직하게는 제5 단계에 있어서, 상기 제2 전하 전송 전극들중 인접해 있는 것들은 상기 개구부로부터 분리된 분리부를 통해서 서로로부터 분리되도록 형성된다.
또한, 바람직하게는 상기 제5 단계에 있어서, 상기 제2 전하 전송 전극들 각각은 상기 동일한 층내에서 상기 제1 전하 전송 전극들중 임의 대응하는 전하 전송 전극으로부터 소정 거리만큼 이격되거나, 또는 그의 에지부가 절연막을 통해서 서로 분리되어 있는 다양한 층들내의 상기 제1 전하 전송 전극들중 상기 임의 대응하는 전하 전송 전극의 대응하는 에지부상에 배치되도록 형성된다.
더 더욱 바람직하게는, 상기 제4 단계에 있어서, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층을 형성한 후에, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하거나 또는 마스크로서 단지 상기 도전막만을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층들 각각의 표면 영역에 상기 제1 도전형 반도체 영역을 형성한다.
또한, 바람직하게는, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 개구부 보다 깊이는 작으나 형성 영역은 넓은 제2 개구부를 갖고 있는 포토레지스트막을 마스크로서 이용하여 깊이가 깊고 형성 영역이 좁은 제1의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성한 후에, 상기 도전막만을 마스크로서 이용하여 깊이가 작고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성하고, 상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체 영역의 표면 영역에 제1 도전형 반도체 영역이 형성된다.
또한, 바람직하게는, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록, 수직 방향에 대해 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성된다.
본 발명의 효과는 다음과 같다. 즉, 상기 기술된 바와 같이, 상기 구성을 갖는 본 발명은 단일 전하의 판독 특성이 가변하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명은 암전류의 증가를 방지하고, 소위 '화이트 손상'이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 고체 촬상 장치의 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수도 있다.
상술한 것외에, 또 다른 구성을 갖는 본 발명에서, 전하 전송 전극이 단일층으로 구성되기 때문에, 중간층 용량을 감소시킬 수 있는데, 이는 전극간의 절연 문제를 해결할 수 있다.
또 하나의 구성을 갖는 본 발명에서, 광전 변환부가 제1 도전형 반도체 영역 및 제2 도전형 반도체 영역으로 이루어져 있기 때문에, 전하 판독 전극으로도 역할을 하는 전하 전송 전극의 단부가 과도 에칭에 기인하거나 에칭시의 변화에 기인하는 포토레지스트막의 단부에 비해 이격될 때 조차도 문제없이 전하 전송 전극의 단부를 광전 변환부의 단부와 정렬시키는 것이 가능한데, 이는 또한 안정화된 단일 전하의 판독 전압을 얻을 수 있도록 한다.
또한, 여전히 또 다른 구성을 갖는 본 발명에서, 광전 변환부를 형성하는 제1 도전형 영역이 (전하 판독 전극으로도 역할을 하는) 전하 전송 전극으로부터 선정된 간격으로 이격되도록 형성되기 때문에, 제1 도전형 영역에서의 제1 도전형 불순물이 전하 판독부의 채널 아래에 위치한 영역으로 수평으로 확산하는 문제는 없다. 이로 인해, 신호 전하의 판독 전압을 감소시킬 수 있다.
도 1은 보이지 않는 부분들을 점선으로 도시한 고체 촬상 장치의 제1 실시예의 평면도.
도 2a는 고체 촬상 장치의 제조 방법의 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 C-C'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 n형 반도체 기판의 단면도.
도 2b는 도 2a에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 C-C'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 3a는 도 2b에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 C-C'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 3b는 도 3a에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 D-D'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 4a는 도 3b에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 C-C'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 4b는 도 4a에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 D-D'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 5는 보이지 않는 부분들을 점선으로 도시한, 도 2a 내지 4b에 도시된 공정 단계들로 처리된 고체 촬상 장치의 n형 반도체 기판의 평면도.
도 6a는 도 4b에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 C-C'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 6b는 도 6a에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 D-D'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 7은 보이지 않는 부분들을 점선으로 도시한, 도 6b에 도시된 공정 단계들로 처리된 고체 촬상 장치의 n형 반도체 기판의 평면도.
도 8a는 도 6b에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 C-C'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 8b는 도 8a에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 D-D'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 9는 보이지 않는 부분들을 점선으로 도시한, 도 8b에 도시된 공정 단계들로 처리된 고체 촬상 장치의 n형 반도체 기판의 평면도.
도 10a는 도 8b에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 C-C'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 10b는 도 10a에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 D-D'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 11a는 도 10b에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 C-C'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 11b는 도 11a에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한, 도 1의 라인 D-D'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 12는 고체 촬상 장치의 제조 방법의 변형예를 도시한, 도 1의 라인 D-D'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 13은 보이지 않는 부분들을 점선으로 도시한 고체 촬상 장치의 제2 실시예의 단면도.
도 14a는 고체 촬상 장치의 제조 방법의 공정 단계를 도시한, 도 13에 도시된 고체 촬상 장치의 기판의 n형 반도체 기판의 평면도.
도 14b는 도 14a에 도시된 공정 단계에 후속하는 공정 단계를 도시한 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 15a는 보이지 않는 부분들을 도시한 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 15b는 도 15a의 라인 E-E'를 따라 절취된 제3 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 16a는 도 15b에서 보이지 않는 부분들을 도시한 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 16b는 도 16a의 라인 E-E'를 따라 절취된 제3 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 17a는 기판의 에칭 공정의 시작을 도시한, 도 16a의 라인 F-F'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 17b는 도 16a의 라인 F-F'를 따라 절취된, 에칭 공정의 완료 이후의 기판의 단면도.
도 18a는 도 17b에서 보이지 않는 부분들을 도시한 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 18b는 도 18a의 라인 E-E'을 따라 절취된 제3 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 19a는 도 18b에서 보이지 않는 부분들을 도시한 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 19b는 도 19a의 라인 E-E'를 따라 절취된 장치의 기판의 단면도.
도 20a는 기판의 추가 에칭 공정의 시작을 도시한, 도 16a의 라인 F-F'를 따라 절취된 고체 촬상 장치의 기판의 단면도.
도 20b는 도 16a의 라인 F-F'를 따라 절취된 추가 에칭 공정의 완료 이후의 기판의 단면도.
도 21a는 도 21b에서 보이지 않는 부분들을 도시한 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 21b는 도 21a의 라인 E-E'를 따라 절취된 제3 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 22a는 도 15a에 도시된 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 변형예의 평면도.
도 22b는 도 15a에 도시된 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 다른 변형예의 평면도.
도 23a는 도 15a에 도시된 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 또 다른 변형예의 평면도.
도 23b는 도 15a에 도시된 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 또 다른 변형예의 평면도.
도 24a는 보이지 않는 부분들을 도시한 제4 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 24b는 도 24a의 라인 G-G'를 따라 절취된 제4 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 25a는 도 24b에서 보이지 않는 부분들을 도시한 제4 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 25b는 도 25a의 라인 G-G'를 따라 절취된 제3 실시예의 장치의 기판의 뎐면도.
도 26a는 도 25b에서 보이지 않는 부분들을 도시한 제4 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 26b는 도 26a의 라인 G-G'를 따라 절취된 제3 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 27a는 포토레지스트막이 형성된 이후에 도 26b에서 보이지 않는 부눈들을 도시한 제4 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 27b는 도 27a의 라인 G-G'를 따라 절취된 제3 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 28a는 층간 절연막의 개구부가 형성된 이후에 도 27b에서 보이지 않는 부분들을 도시한 제4 실시예의 고체 촬상 장치의 기판의 평면도.
도 28b는 도 28a의 라인 G-G'를 따라 절취된 제3 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 29는 도 15b에 도시된 장치의 광전 변환부 대신에 새롭게 제공된 광전 변환부를 도시한 제5 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 30a는 도 29와 유사하지만 대략 7도의 이온 주입 각으로 수행된 기판의 이온 주입 공정을 도시한 도면.
도 30b는 도 29와 유사하지만 대략 45도의 이온 주입 각으로 수행된 기판의 이온 주입 공정을 도시한 도면.
도 31은 도 24b에 도시된 장치의 광전 변환부 대신에 새롭게 제공된 광전 변환부를 도시한 제6 실시예의 장치의 기판의 단면도.
도 32는 도 31과 유사하지만 기판의 이온 주입 공정을 도시한 도면.
도 33a는 p형 채널 스톱, p형 전하 판독부, n형 전하 전송부, 및 p형 웰을 도시한 종래의 제1 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 평면도.
도 33b는 도 33a의 라인 A=A'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 34a는 포토레지스트막 및 n형 웰의 형성 이후의 종래의 제1 고체 촬상 장치의 반도게 기판의 평면도.
도 34b는 도 34a의 라인 A-A'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 35a는 전하 전송 전극 및 게이트 절연막의 형성 이후의 종래의 제1 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 평면도.
도 35b는 도 35a의 라인 A-A'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 36a는 광전 변환부 및 p+형 영역의 형성 이후의 종래의 제1 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 평면도.
도 36b는 도 35a의 라인 A-A'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 37a는 차광막 및 개구부의 형성 이후의 종래의 제1 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 평면도.
도 37b는 도 37a의 라인 A-A'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 38a는 p형 전하 판독부 및 n형 전하 전송부의 형성 이후의 종래의 제2 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 평면도.
도 38b는 도 38a의 라인 B-B'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 39a는 전하 전송 전극 및 포토레지스트막의 형성 이후의 종래의 제2 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 평면도.
도 39b는 라인 B-B'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 40a는 n형 웰층 및 포토레지스트막의 형성 이후의 종래의 제2 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 평면도.
도 40b는 도 40a의 라인 B-B'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 41a는 광전 변환부 및 전하 전송 전극의 형성 이후의 종래의 제2 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 평면도.
도 41b는 도 41a의 라인 B-B'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 42a는 차광막 및 개구부의 형성 이후의 종래의 제2 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 평면도.
도 42b는 도 42a의 라인 B-B'를 따라 절취된 종래의 고체 촬상 장치의 반도체 기판의 단면도.
도 43a 및 43b는 각각 상술한 종래의 제2 고체 촬상 장치 고유의 단점을 도시한 도 39b와 유시한 도면.
도 44a 및 44b는 각각 상술한 종래의 제2 고체 촬상 장치 고유의 단점을 도시한 도 43b와 유시한 도면.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
44 : 전하 전송부
46 : 전하 판독부
50, 58 : 전하 전송 전극
56 : 광전 변환부
57 : 분리부
58a, 60a : 개구부
60 : 차광막
이제, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 상세한 설명이 기술될 것이다. 본 발명의 실시예를 사용하여 보다 구체적인 방식으로 기술될 것이다.
A: 제1 실시예:
도 1은 본 발명의 제1 실시예의 고체 촬상 장치를 나타낸다.
고체 촬상 장치의 제1 실시예는 비월 주사(interlaced scanning) 전송 시스템의 CCD 영상 감지기를 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 고체 촬상 장치의 제1 실시예는 다수의 광전 변환부(56)가 제공되고, 각각의 광전 변환부(56)는 입사광을 입사광의 양에 대응하는 전하량을 갖는 신호 전하로 변환한다. 상술한 광전 변환부(56)는 정렬되어, 2차원 패턴 또는 행(즉, 수평선) 및 열(즉, 수직선)로 구성된 배열인 매트릭스를 형성하여 n형 반도체 기판(41)(도 2a에 도시됨)의 표면 영역에 배치된다. (광전 변환부(56) 각각에서 검색된) 신호 전하를 열의 길이와 평행한 방향(즉, 도 1에 도시된 바와 같은 수직)으로 이동시키기 위한 다수의 전하 전송부(44)가 다수의 광전 변환부(56) 및 이들 열 중 인접한 열 간에 인접하게 제공된다.
전하 전송 전극(50)은 폴리실리콘막으로 구성되어 있고, 전하 전송부(44)의 길이에 수직 방향으로 연장한다(즉, 도 1에 도시된 바와 같이 수평임). 전하 전송 전극(50)은 그 살(teeth)이나 볼록부가 전하 전송부(44) 위에 배치된 빗살형(comb-like shape)이라 가정한다. 한편, 전하 전송 전극(58)은 또한 폴리실리콘막으로 구성되며, 광전 변환부(56)에서 전하 전송부(44)중 대응하는 것으로 신호 전하를 판독 및 기록하기 위한 전하 판독 전극의 두배이다. 전하 전송 전극(58)은 전하 전송 전극(50) 보다 고 레벨의 층에서 형성된다. 바꾸어 말하면, 전하 전송 전극(58)은 전하 전송 전극(58)에서 대향하게 배치된 전하 전송 전극(50)의 빗살형태의 볼록 및 오목부의 단부 에지부; 및 광전 변환부(56)에서 전하 전송부(44)중 대응하는 것으로 신호 전하를 판독 및 기록하기 위한 전하 판독부(46)를 덮는다. 전하 판독부(46)는 광전 변환부(56) 및 전하 전송부(44) 사이에 형성된다. 전하 전송부(58)는 광전 변환부(56) 위에 개구부(58a)가 제공된다. 더욱이, 전하 전송 전극(58)은 전하 전송부(44) 상에 배치된 빗살형으로 형성된 오목부를 갖는다. 광전 변환부(58) 중 인접한 광전 변환부는 상술한 열(수직으로 연장함)의 길이를 따라 연장한 분리부(57)를 통해 서로 이격된다.
전하 전송 전극(50 및 58) 위에 텅스텐, 알루미늄 등으로 이루어진 차광막(60)이 형성된다. 광전 변환부(56) 위의 차광막(60) 내에 전하 전송 전극(58)의 개구부(58a) 보다 영역 크기가 작은 개구부(60a)가 형성된다.
다음으로, 도 2a 내지 11b를 참조하여, 고체 촬상 장치의 제조 방법이 공정 단계가 실행되는 순서로 기술될 것이다.
먼저, p형 웰층(42)이 n형 반도체 기판(41) 상에서 붕소(B) 등의 p형 불순물을 사용한 열확산 공정에 의해 형성된다. 이 후에, 다른 p형 웰층(43)이 p형 웰층(42)의 표면 영역 내에서 붕소(B) 등의 동일한 p형 불순물을 사용한 열확산 공정에 의해 형성된다. 다음에, n형 전하 전송부(44)가 인 이온(P) 등의 n형 불순물의 이온 주입법에 의해 형성된다. 상기에 수반하여, 도 2a 및 2b에 도시된 바와 같이, p+형 채널 스톱(45)이 붕소 이온(B) 등의 p형 불순물의 이온 주입법에 의해 형성된다. 더욱이, 도 2b에 도시된 바와 같이, p형 전하 판독부(46)는 붕소 이온(B) 등의 p형 불순물의 영역에서의 이온 주입법에 의해 형성되고, 이 영역의 상부 표면에서 전하 판독 전극의 역할을 하는 전하 전송 전극(58)의 일부는 이후에 형성될 것이다. 이와 같이 형성된 p형 전하 판독부(46)는 전하 전송부(44)에 인접하도록 전하 전송부(44)에 대하여 채널 스톱(45)으로부터 대향하게 배치된다.
다음으로, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판의 전체 표면은 열산화 처리되어 열산화막으로 구성된 게이트 절연막(47)이 형성된다. 그 후에, 폴리실리콘막으로 구성된 게이트 전극막(48)이 LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 공정에 의해서 게이트 절연막(47) 상에 형성된다.
그 후에, 도 3a 및 3b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(49)이 기판의 전체 표면에 도포되고, 노광되고, 포토레지스트막(49)을 패터닝하는 공정 단계가 실행되도록 현상된다. 이 때, 도 3b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(49)은 영역 상에 형성된 게이트 전극막(48)의 표면 상에 패터닝되지 않은 부분을 가지며, 그 영역의 상부 표면에서 전하 전송 전극(58)이 이후에 형성될 것이다.
상기에 수반하여, 게이트 전극막(48)의 불필요한 영역은 포토레지스트막(49)을 마스크로 사용하는 플라즈마 에칭 공정 등과 같은 건식 에칭 공정에 의해 제거되어, 전하 전송 전극(50)이 도 4a 및 4b에 도시된 바와 같이 형성된다. 따라서, 도 4b에 도시된 바와 같이, 전하 전송 전극(58)이 나중에 형성될 영역상에 형성된 게이트 전극(48)은 포토레지스트막(49)의 일부분이 패터닝되지 않기 때문에 완전히 제거된다. 여기서, 도 5에서는, 상기 공정 단계가 모두 처리되는 n형 반도체 기판의 평면도가 도시되로, 시야에서 감춰진 부분은 점선으로 도시된다. 도 5에서부터 분명하듯이, 전하 전송 전극(50)은 전하 전송부(44)에 수직하게 배치되고, 다시 말하면, 행의 길이를 따라 연장하고(즉, 수평으로 연장함), 전하 전송부(44)상에 배치된 빗살형을 갖는다.
다음으로, 전하 전송 전극(50)이 형성되지 않은 곳의 게이트 절연막(47)이 에칭에 의해 제거된다. 그 후에, 기판의 전체 표면이 열산화 처리되어 열산화막으로 구성된 게이트 절연막(51)이 형성된다. 이 때, 전하 전송 전극(50)의 표면은 폴리실리콘 산화막을 형성하기 위해서 산화된다. 이렇게 형성된 폴리실리콘 산화막은 이후에 전하 전송 전극(50) 및 전하 전송 전극(50)상에 형성될 전하 전송 전극(58) 사이에 배치된 층간 절연막이 된다. 다음에, 폴리실리콘막으로 구성된 게이트 전극막(52)이 LPCVD 공정에 의해 형성된다. 그 후에, 전하 전송 전극(58)을 형성하기 위해서, 포토레지스트막이 기판의 전체 표면에 도포되고, 노광되며 광전 변환부(56)가 이후에 형성될 영역 내에 개구부(53a)가 제공된 포토레지스트막(53)을 패터닝하는 공정 단계를 실행하기 위해서 현상된다. 말하자면, 이렇게 형성된 포토레지스트막(53)은 광전 변환부(56)가 형성될 때 인 이온 P+등이 포토레지스트막(53)을 통해 빠져나가는 것을 방지하기 위해서 대략 3㎛의 막두께를 갖는다. 다음으로, 상기 개구부(53a)에 대응하는 영역에서 형성된 게이트 전극막(52)은 포토레지스트막(53)을 마스크로 사용하는 플라즈마 에칭 공정과 같은 건식 에칭 공정에 의해 제거되어, 개구부(52a)가 형성된다. 그 후에, 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(56)로 구성된 n형 웰층(54)이 포토레지스트막(53) 및 게이트 전극막(52)을 마스크로 사용하는 자기 정렬 방식으로 P+형 웰층(42) 내에 인 이온 P+등과 같은 n형 불순물의 이온 주입법에 의해 형성된다. 광전 변환부(56)의 n형 웰층(54) 및 그 아래 형성된 P+웰층(42)은 매립형 포토다이오드로서 기능한다. 여기서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 모든 공정 단계에서 처리된 n형 반도체 기판의 평면도가 도시되고, 감취진 부분은 점선에 도시된다. 도 7에서부터 분명하듯이, 게이트 전극막(52)의 광전 변환부(56)에 대응하는 영역에서 개구부(52a)가 형성된다.
다음으로, 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 마스크로서 포토레지스트막(53) 및 게이트 전극막(52)을 모두 사용하는 자기 정렬 방식으로서, 광전 변환부(56)는 붕소 이온(B)와 같은 p형 불순물을 n형 웰층(54)의 얕은 표면 영역에 수직에서 대략 7도의 주입각으로 이온 주입함으로써 형성되어, 다크 전류(dark current)를 억제하는 P+형 영역(55)이 형성되며, 이 다크 전류는 광전 변환부의 표면에 생성되어 낮은 광세기에서의 S/N비를 부족하게 한다. 말하자면, 이러한 P+형 영역(55)은 전하 전송 전극(58)이 형성된 후 형성될 수 있다. 더욱이, 게이트 전극막(52)의 에지부(52b)에서 P+형 영역(55)의 오프셋양(S)는 대략 0.4㎛이다.
다음으로, 포토레지스트막(53)이 제거된다. 그 후에, 열의 길이에 따라(즉, 수직하게) 게이트 전극막(52)을 분할하기 위한 분리부(57)를 형성하기 위해서, 포토레지스트막이 기판의 전체 표면에 인가되고, 노광되며 포토레지스트막(도시되지 않음)을 패터닝하는 공정 단계를 실행하도록 현상된다. 다음에, 도 9에 도시된 바와 같이, 열의 길이에 따라(즉, 수직하게) 게이트 전극막(52)을 분할하기 위한 분리부(57)가 포토레지스트막을 마스크로 사용하는 플라즈마 에칭 공정과 같은 건식 에칭 공정에 의해 형성되어, 전하 전송 전극(58)이 도 10a 및 10b에 도시된 바와 같이 형성되며, 이에 의해 게이트 전극막(52)의 개구부(52a)가 전하 전송 전극(58)의 개구부(58a)가 된다.
다음으로, 층간 절연막(59)이 기판의 전체 표면 위에 형성된다. 그 후에, 도 11a 및 11b에 도시된 바와 같이, 광을 차단하기 위한 차광막(60)이 텅스텐, 알루미늄 등과 같은 재료로 만들어지고 층간 절연막(59) 상에 형성된다. 이렇게 형성된 차광막(60)은 광전 변환부(56) 상에 형성된 부분을 가지며, 이러한 부분을 제거하여 개구부(60a)가 형성된다. 상술된 처리 단계를 사용하여, 도 1에 도시된 고체 촬상 장치가 완성된다.
상술된 바와 같이, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 고체 촬상 장치에 있어서, 전하 전송 전극(58)의 개구부(58a; 특히, 게이트 전극막(52)의 개구부(52a))가 형성된 후, 광전 변환부(56)를 형성하는 n형 웰 층(54) 및 p+형 영역(55)이, 포토레지스트막(53) 및 게이트 전극막(52)을 사용하여 자기 정렬 방식으로 형성된다. 그 결과, 본 발명의 고체 촬상 장치는 광전 변환부(56)와 전하 판독 전극으로도 역할하는 전하 전송 전극(58) 사이에 발생되는 오정렬에 의해 야기되는 판독 전압의 변동을 억제할 수 있다. 더우기, 본 발명의 고체 촬상 장치에 있어서, 포토레지스트막(53)의 막 두께를 광전 변환부(56) 형성시 인 이온 P+이 통과하는 것이 방지될 정도록 대략 3 ㎛로 갖기 때문에, 예를 들어 전하 전송부(44) 및 전하 판독부(46)에서 이온 주입 처리가 수행되지 않아야 할 영역에 이온 주입이 수행될 위험이 없다. 그 결과, 전송 전송 특성이 양호한 전하 전송부(44)가 달성될 수 있다. 또한, 광전 변환부(56)를 형성하는 P+형 영역(55) 형성시 이온 주입각을 제어함으로써, 광전 변환부(56)와 전하 판독 전극으로도 역할하는 전하 전송 전극(58) 사이의 위치 관계를 정확하게 정의할 수 있으며, 고체 촬상 장치의 전하 판독 특성이 안정화된다.
부수적으로, 상술된 제1 실시예에서, 도 8a 및 8b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(53) 및 게이트 전극막(52)을 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로, n형 웰 층(54)의 얕은 표면 영역에 붕소 이온 B+등의 같은 P형 불순물을 수직에서 대략 7도의 이온 주입 각도로 이온 주입함으로써 광전 변환부(56)가 형성되어, P+형 영역(55)이 형성된다. 이러한 경우에, 포토레지스트막(53)이 대략 3㎛ 두께로 얻어지기 때문에, 게이트 전극막(52)의 에지부(52b)와 관련된 P+형 영역(55)의 오프셋 양 S을 정확하게 제어할 수 없다. 이러한 오프셋 양 S의 변동으로 인해, 에지부(52b) 근방의 공핍층이 연장 정도가 변한다. 이것은 자주 고체 촬상 장치의 전하 판독 특성을 변화시킨다.
상술된 바를 고려하여, 도 12에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(53)이 제거된 후, P+형 영역(55)이 형성된다. 상기의 구성을 갖는 고체 촬상 장치에 있어서, P+형 영역(55)을 형성하기 위한 마스크가 게이트 전극막(52) 만으로 구성되기 때문에, 붕소 이온 B+등과 같은 P형 불순물이 경사진 주입 각도로 주입될 때(도 12 참조), 게이트 전극막(52)의 에지부(52b)로부터 오프셋 양 S을 정확히 제어할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 고체 촬상 장치의 경우 전하 판독 특성이 안정화될 수 있다.
B : 제2 실시예:
이제, 제2 실시예의 고체 촬상 장치가 설명될 것이다. 도 13은 보이지 않는 부분들이 점선으로 도시되어 있는 제2 실시예의 고체 촬상 장치의 평면도를 도시한다. 도 14a 및 14b는 고체 촬상 장치의 제조 방법의 공정 단계를 도시하는 도면으로서, 보이지 않는 부분들이 점선으로 도시되어 있는 제2 실시예의 고체 촬상 장치의 평면도를 도시한다.
본 발명의 제2 실시예의 고체 촬상 장치는 비월 주사 전송 시스템(interlaced scanning transfer system)의 CCD 이미징 센서에 관계된 것이다. 도 13에 도시된 바와 같이, n형 반도체 기판의 표면 영역내에 복수의 수평 행 및 복수의 수직 열로 구성된 매트릭스로 배열된 복수의 광전 변환부(61)가 구비되어 있다. 각각의 광전 변환부(61)로부터 각각의 영역으로의 신호 전하를 판독하여 각각의 열의 길이 방향으로 전송하는 복수의 전하 전송부(62) 각각은 이들 열 중 인접한 열들 사이에 삽입되도록 복수의 광전 변환부(61) 각각에 인접되어 형성된다.
전하 전송 전극(63)은 폴리실리콘막으로 형성되며, 전하 전송부(62)와 직교하는 종축, 즉 행의 길이 방향으로 연장된(즉, 수평 방향으로 연장됨) 종축을 갖는다. 이렇게 형성된 전하 전송 전극(63)은 전하 전송부(62) 상에 배치된 빗살 형태로 형성된 볼록부를 갖는다. 반면에, 전하 전송 전극(64)은 전하 전송 전극(63)과 동일한 층에 폴리실리콘막으로 형성되며, 각각의 행에 평행한(즉, 수평 방향으로 연장됨) 종축을 갖는다. 이렇게 형성된 전하 전송 전극(64)은 전하 전송부(62)9 상에 배치된 빗살 형태로 형성된 오목부를 갖는다. 이러한 전하 전송 전극(64)은 (신호 전하가 발생되는) 광전 변환부(61)로부터 전하 전송부(62)로의 신호 전하를 판독 및 기록하는 전하 판독 전극을 겸하며, 광전 변환부(61) 상에 개구부(64a)를 갖추고 있다. 또한, 전하 전송 전극(64)은 광전 변환부(61)와 전하 전송부(62) 사이에 형성되어, 광전 변환부(61)로부터 전하 전송부(62)로의 신호 전하를 판독하여 기록하는 전하 판독부(도시되지 않음)를 커버한다. 또한, 전하 전송 전극(64)은 빗살 형태의 볼록부와 대응하는 전하 전송 전극(63)의 오목부의 단부로부터 분리부(65)를 통해 반대 방향으로 배치되며, 다른 전하 전송 전극(63)으로부터 분리부(63)를 통해 일정 간격 이격되어 있으며, 여기서 상기 다른 전하 전송 전극(63)은 전하 전송 전극(64)와 연속적인(back-to-back) 관계로 배치된다.
더우기, 전하 전송 전극(63)의 상부면 상에, 광을 차단하기 위해 텅스텐, 알루미늄 등의 재료로 이루어진 차광막(67)이 형성된다. 광전 변환부(61) 상의 차고아막(67)에는 전하 전송 전극(64)의 개구부(64a)보다 작은 영역의 개구부(67a)가 형성된다.
이제, 도 14a 및 14b를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 공정 단계순으로 기술하기로 한다.
먼저, 제1 실시예에서와 같이, 열 확산 공정에 의해 n형 반도체 기판 상에 p형 웰 층이 형성된다. 이렇게 형성된 p형 웰 층의 표면 영역의 일부분 상에 p형 웰 층이 형성된다. 그 후, 이온 주입 공정을 사용하여, n형 전하 전송부(62), p형 채널 스톱 및 p형 전하 판독부가 순차적으로 형성된다.
그 후, 기판의 전표면에 열 산화 공정을 거쳐 열 산화막으로 형성된 게이트 절연막을 생성한다. 그 후, 폴리실리콘막으로 형성된 게이트 전극막(68)이, LPCVD 공정에 의해 게이트 절연막 상에 형성된다. 그 후, 기판의 전표면상에 포토레지스트막이 도포되고, 노광되고 현상되어, 광전 변환부(61)가 다음에 형성될 영역 상에 개구부를 갖춘 포토레지스트막의 패터닝 공정을 수행한다.
그 후, 상기 포토레지스트막을 마스크로서 사용하는 플라즈마 에칭 공정 등과 같은 건식 에칭 공정에 의해, 상기 개구부에 대응하는 영역 상에 배치된 게이트 전극막(68)이 제거되어, 개구부(68a)가 형성된다. 그 후, 포토레지스트막 및 게이트 전극막(68)을 마스크로서 사용하여, 즉 게이트 전극막(68)을 마스크로서 자기 정렬시며, 이온 주입 공정에 의해 n형 웰 층(도시되지 않음)이 형성된다. 이렇게 형성된 n형 웰 층(도시되지 않음) 내에 인 이온 P+등의 n형 불순물을 이온 주입함으로써, 광전 변환부(61)가 형성된다. 이것과 결부하여, 도 14a에 도시된 바와 같이, n형 반도체 기판 내에 붕소 이온 B+등의 p형 불순물을 수직에서 대략 7도의 주입 각도로 n형 웰 영역의 얕은 표면 영역에 이온 주입하여, 저 강도의 광에서 광전 변환부(61)의 표면에 발생되어 고체 촬상 장치의 S/N비를 손상시키는 암전류(dark current)를 억제하여 P+형 영역(도시되지 않음)이 형성된다. 광전 변환부(61)의 n형 웰 층 및 그 하부에 형성된 P형 웰 층은 매립형 포토다이오드로서 기능한다.
그 후, 포토레지스트막이 제거된 후, 분리부(65및 66)를 형성하기 위해 기판의 전 표면에 포토레지스트막이 도포되고, 노광되고 현상되어, 포토레지스트막(도시되지 않음)의 패터닝 공정을 수행한다. 그 후, 도 14b에 도시된 바와 같이, 게이트 전극막(68)이 열의 길이 방향을 따라 수직으로 분리되는 분리부(65 및 66)가, 상기 포토레지스트막을 마스크로서 사용하여 플라즈마 공정 등의 건식 에칭 공정에 의해 형성되고, 전하 전송 전극(63 및 64a)이 형성됨으로써, 게이트 전극막(68)의 개구부(68a)가 전하 전송 전극(64)의 개구부(64a)를 형성한다.
그 후, 기판 전 표면 상에 층간 절연막이 형성된다. 그 후, 층간 절연막 상에 차광막(67)이 형성된다. 그 후, 광전 변환부(61) 상에 배치되어 있는 차광막(67)의 일부가 제거되어, 개구부(67a)를 형성한다.
상술된 제조 방법에 의해, 도 13에 도시되어 있는 고체 촬상 장치가 생성된다.
상술된 바와 같이, 상기 실시예의 구성에서는, 전하 전송 전극(63 및 64)이 단일 층으로 이루어진 게이트 전극막(68)을 에칭함으로써 형성되기 때문에, 전하 전송 전극(63)이 전하 전송 전극(64) 상에 배치되지 않는다. 그결과, 제2 실시예는 제1 실시예보다 층간 캐패시턴스가 작으므로, 전극들간의 절연상의 문제점이 없다는 이점이 있다.
C: 제3 실시예:
이하, 본 발명의 제3 실시예가 기술될 것이다. 도 15a 및 15b는 본 발명의 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 주요부의 구성을 도시한다.
제3 실시예의 고체 촬상 장치는 비월 주사 전송 시스템의 CCD 이미징 센서에 관계된 것이다. 도면에는 도시되지 않았지만, 제1 및 제2 실시예에서와 같이, 제3 실시예의 고체 촬상 장치에는 n형 반도체 기판(71)의 표면 영역내에 복수의 수평 행 및 복수의 수직 열로 구성된 매트릭스로 배열된 복수의 광전 변환부(78)가 구비되어 있다. 각각의 광전 변환부(78)로부터 각각의 영역으로의 신호 전하를 판독하여 각각의 열의 길이 방향으로 전송하는 복수의 전하 전송부(62) 각각은 이들 열 중 인접한 열들 사이에 삽입되도록 복수의 광전 변환부(78) 각각에 인접되어 형성된다. 그 결과, 도 15a 및 15b에 도시된 바와 같이, 단위 화소는 하나의 광전 변환부(78) 및 하나의 전하 전송부(74)로 구성되며, 5×5㎛ 크기의 영역을 갖는다.
제3 실시예의 고체 촬상 장치에 있어서, p형 웰 층(72)은 n형 반도체 기판(71) 상에 형성된다. p형 웰 층(72)의 표면 영역 상에는 P＋형 채널 스톱(73), n형 전하 전송부(74), p형 전하 판독부(75) 및 n형 웰 층(76)이 형성된다. n형 웰 층(76)의 표면 영역에는 P+형 영역(77)이 형성된다. n형 웰 층(76) 및 P+형 영역(77)은 광전 변환부(78)를 형성한다. 광전 변환부(78)의 n형 웰 층(76) 및 그상부에 형성된 p형 웰 층(72)은 매립형 포토다이오드로서 기능한다.
전하 전송 전극(80 및 81)은 채널 스톱(73), 전하 전송부(74), 전하 판독부(75) 및 P+형 영역(77)의 표면 상의 게이트 절연막(79)을 통해 형성된다. 층간 절연막(82)을 통해 이들 표면 상에는, 개구부(83a)를 갖추고 광전 변환부(78) 상에 형성된 차광막(83)이 형성된다. 광전 변환부(78)의 주변에 대응하며 광전 변환부(78)에 인접한 전하 전송부(74) 상에 배치되어 있는 영역들중에서 광전 변환부(78)와 평행하며 광전 변환부(78)와 길이가 대체적으로 동일한 영역이 사용되어, 광전 변환부(78)로부터 전하 전송부(74)로의 신호 전하를 판독하여 기록하는 전하 판독 전극으로도 역할하는 전하 전송 전극(81)을 형성한다. 부수적으로, 차광막(83) 및 개구부(83a)는 도 15a에 도시되지 않았다.
이제, 제 16a 내지 19b를 참조하여, 본 발명의 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 공정 순서대로 기술하기로 한다.
먼저, 예를 들어, 1013- 1015atoms/cm3(예를 들어, 1015atoms/cm3)의 인 농도를 갖는 n형 반도체 기판 내에 붕소 이온 B+등의 p형 불순물을 이온 주입함으로써, 1014- 1016atoms/cm3(예를 들어, 1015atoms/cm3의 붕소 농도)의 p형 불순물 농도를 가지며 3 ㎛ 깊이를 갖는 p형 웰 층(72)이 형성된다. 그 후, 도 16a 및 16b에 도시된 바와 같이, p형 웰 층(72)의 표면 영역내에 붕소 이온 B+등의 p형 불순물 및 인 이온 p+등의 n형 불순물을 이온 주입함으로써, 1017- 1019atoms/cm3(예를 들어, 1018atoms/cm3의 붕소 농도)의 p형 불순물 농도를 가지며 0.3 ㎛ 깊이를 갖는 P+형 채널 스톱(73), 1016- 1018atoms/cm3(예를 들어, 1017atoms/cm3의 인 농도)의 n형 불순물 농도를 가지며 0.5 ㎛ 깊이를 갖는 n형 전하 전송부(74) 및 1015- 1017atoms/cm3(예를 들어, 1016atoms/cm3의 붕소 농도)의 p형 불순물 농도를 가지며 0.5 ㎛ 깊이를 갖는 p형 전하 판독부(75)가 형성된다.
그 후, 100-1000 Å 막 두께를 가지며, 열 산화막, 산화막, 질화막, 산화막(ONO) 등으로 형성된 게이트 절연막(79)이, 기판의 전표면 상에 형성된다. 이러한 게이트 절연막(79) 상에는 500 - 5000 Å의 막 두께를 가지며, 그 내부에 인 P을 주입함으로써 시트 저항이 30 Ω/□까지 저하되는 폴리실리콘막으로 형성된 게이트 전극막(도시되지 않음)이 형성된다. 그 후, 수소 브로마이드 HBr를 함유한 이방성 에칭 가스를 사용한 플라즈마 에칭 공정에 의해, 게이트 전극막의 불필요한 영역이 제거되어, 전하 전송 전극(80)이 형성된다.
또한, 열 산화막, CVD 산화막 등으로 형성되고 500 - 5000 Å의 막 두께를 갖는 층간 절연막(84)이 전하 전송 전극(80) 상에 형성된다. 이러한 제3 실시예에 있어서, 전하 전송 전극(80)의 표면에 열 산화 처리를 행하여, 2000 Å의 막 두께를 갖는 열 산화막으로 형성된 층간 절연막(84)이 생성된다. 그 후, 폴리실리콘막 등으로 형성되며, 500 - 5000 Å의 막 두께(예를 들어, 3000 Å)를 갖는 게이트 전극막(85)이 층간 절연막(84) 및 게이트 절연막(79) 상에 형성된다. 그 후, 광전 변환부(78)가 다음에 형성될 영역에 대응하는 영역에 개구부(86a)를 갖춘 포토레지스트막(86)이 형성된다.
그 후, 도 17a 및 18a에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(86)을 마스크로서 사용하고 에칭 가스로서 수소 브로마이드 HBr를 함유한 이방성 에칭 가스를 사용하는 플라즈마 에칭 공정에 의해, 광전 변환부(78)가 다음에 형성될 영역 상에 형성된 게이트 전극막(85)이 제거되어, 폭이 2㎛이고 길이가 3㎛인 개구부(86a)가 형성된다. 제1 에칭 동작에서, 전하 전송 전극(81)의 측벽에 형성될 부분에 에칭 잔여물이 남아있지 않도록 하기 위해, 광전 변환부(78)가 형성될 영역 상에 형성된 게이트 전극막(85)을 완전히 제거할 필요가 있다. 그 결과, 게이트 전극막(85)을 형성하는 폴리실리콘막의 실제 막 두께(즉, 3000 Å)의 1.5배인 4500 Å의 막 두께를 갖는 폴리실리콘막이 에칭에 의해 제거되는 방식으로 에칭 공정이 수행된다. 이러한 경우, 게이트 전극막(85)의 오버 에칭 양은 1500 (즉, 4500-3000 =1500) Å 깊이에 달한다. 그 결과, 산화막에 대한 폴리실리콘막의 선택비가 폴리실리콘막을 플라즈마 에칭할 때에 10 : 1의 비율과 동일하다면, 개구부(85a) 하부에 형성된 게이트 절연막(79)은 150 Å의 깊이까지 에칭된다. 그 결과, 도 17b에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 에칭 공정 완료 후 게이트 절연막(79)의 나머지 막 두께는 650 (즉, 800-150=650) Å이며, 이것은 기판 표면이 손상되는 것을 방지한다.
그 후, 포토레지스트막(86) 및 게이트 전극막(85)을 마스크로서 사용하여, 200 KeV 이상(예를 들어, 300 KeV 이상)의 가속 에너지로 인 이온 P+등의 n형 불순물을 이온 주입함으로써 광전 변환부(78)가 형성되며, 여기서, 게이트 전극막(85)의 에지부(85b)를 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 1016- 1018atoms/cm3(예를 들어, 1017atoms/cm3의 인 농도)의 n형 불순물 농도를 가지며 예를 들어 1.5 ㎛ 깊이를 갖는 n형 웰 층(76)이 형성된다. 또한, 도 18a 및 18b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(86) 및 게이트 전극막(85)을 마스크로서 사용하여, 대략 10 내지 100 KeV의 가속 에너지로 붕소 이온 B+등의 p형 불순물을 이온 주입함으로써 광전 변환부(78)가 형성되며, 여기서, 게이트 전극막(85)의 에지부(85b)를 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 1017- 1019atoms/cm3의 p형 불순물 농도를 갖는 P+형 영역(77)이 형성된다. P+형 영역(77) 형성시에, 상술된 바와 같이, 포토레지스트막(86)이 여전히 남아 있는 상태에서 p형 불순물이 이온 주입될 수도 있다. 그렇지 않으면, 포토레지스트막(86)이 제거된 후 마스크로서 게이트 전극막(85)만을 사용하여 이온 주입 공정을 수행할 수 있다. 이러한 실시예에서, 포토레지스트막(86)이 제거된 후, 마스크로서 게이트 전극막(85)만을 사용하여 붕소 B+이온 주입 공정에 의해 포토레지스트막(86)이 제거된 후, 마스크로서 게이트 전극막(85)의 에지부(85b)를 사용하여 자기 정렬 방식으로 1018atoms/cm3의 붕소 B 농도를 가지며 예를 들어 0.3㎛의 깊이를 갖는 P+형 영역(77)이 형성된다.
그 후, P+형 영역(77) 형성시에 포토레지스트막(86)이 제거되지 않으면, 포토레지스트막(86)이 먼저 제거된다. 그 후, 포토레지스트막(87)이 형성되어, 광전 변환부(78), 이러한 광전 변환부(78)의 주변 및 광전 변환부(78)에 인접한 전하 전송부(74) 상에 형성된 게이트 전극막(85) 상에 배치된 영역의 일부를 커버하며, 상기 일부는 광전 변환부(78)와 평행하며 광전 변환부(78)와 대체로 동일한 길이를 갖는다.
그 후, 도 19a 및 19b에 도시된 바와 같이, 에칭 가스로서 6 불화 유황 SF6을 함유한 이방성 에칭 가스 및 마스크로서 포토레지스트막(87)을 사용하여 플라즈마 에칭 공정에 의해 게이트 전극막(85)의 불필요한 영역을 제거함으로써 2.5㎛의 전극 길이를 갖는 전하 전송 전극(81)이 형성된다. 그 결과, 게이트 전극막(85)의 개구부(85a)는 전하 전송 전극(81)의 개구부(81a)가 된다. 제2 에칭 공정에서는, 기판의 단차부에 에칭 잔여물이 생성되는 것을 방지하기 위해, 단위 화소 및 칩 주변에 배치되어 있는 게이트 전극막(85)을 완전히 제거할 필요가 있다. 그 결과, 게이트 전극막(85)을 형성하는 폴리실리콘막의 실제 막 두께(즉, 3000 Å)의 3배인 9000 Å의 막 두께를 갖는 폴리실리콘막이 에칭에 의해 제거되는 방식으로 에칭 공정이 수행된다. 이러한 경우에, 게이트 전극막(85)의 오버 에칭 양은 6000 (즉, 9000-3000 =6000) Å이다. 그 결과, 폴리실리콘막과 산화막의 선택비가 10 : 1이면, 에칭중인 게이트 전극막(85) 하부에 형성된 층간 절연막(84)은 600 Å의 막 두께만큼 에칭된다. 이로 인해, 도 20a 및 20b에서 분명히 알 수 있는 바와 같이, 층간 절연막(84)의 나머지 막 두께가 1400(즉, 2000-400=1400)Å이며, 이것은 전하 전송 전극(80)이 손상되는 것을 방지한다. 또한, 이때, 광전 변환부(78)는 포토레지스트막(87)으로 완전히 커버되기 때문에, 종래의 고체 촬상 장치와는 달리 광전 변환부(78)와 게이트 절연막(79) 사이의 경계 영역이 손상될 위험성이 없다.
그 후, 포토레지스트막(87)이 제거된 후, 도 20b에 도시된 바와 같이, 열 산화막, CVD 산화막 등으로 이루어지며 500 - 5000Å의 막 두께를 갖는 층간 절연막(82)이 형성된다. 이러한 실시예에서는, 2000Å 의 막 두께를 갖는 CVD 막이 층간 절연막(82)으로서 형성된다. 그 후, 텅스텐, 알루미늄 등으로 이루어지며, 500 - 5000 Å의 막 두께를 갖는 차광막(83)이 층간 절연막(82) 상에 형성된다. 그 후, 도 21a 및 21b에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(78) 상에 형성된 차광막(83)의 일부가 제거되어, 폭이 0.7㎛이고 길이가 2.2㎛인 개구부(83a)가 형성된다. 이러한 실시예에서, 차광막(83)으로서, 3000 Å의 막 두께를 갖는 텅스텐 막이 형성된다.
상술된 제조 방식에 의해 도 15a 및 15b에 도시된 고체 촬상 장치가 완성된다.
상술된 바와 같이, 상기의 구성을 갖는 본 발명에서는, 제1 및 제2 에칭 공정이 수행될 때에도 광전 변환부(78)이 다음에 형성될 영역 상에 형성된 게이트 절연막(79)이 여전히 에칭되지 않으며, 여기서, 제1 에칭 공정은 광전 변환부(78)가 다음에 형성될 영역 상에 형성된 게이트 전극막(85)을 제거하여 개구부(85a)를 형성하기 위해 수행되며, 제2 에칭 공정은 게이트 전극막(85)의 불필요한 영역을 제거함으로써 전하 전송 전극(81)을 형성하기 위해 수행된다. 이로 인해, 본 발명의 고체 촬상 장치에 있어서, 광전 변환부(78)의 표면이 에칭에 의해 손상될 위험이 없다. 그 결과, 본 발명의 경우 광전 변환부(78) 내에 암전류가 증가하는 것을 방지할 수 있으며, 결정 결함에 의해 야기되는 '화이트 손상'이 발생되는 것을 방지할 수 있다. 이로 인해, 본 발명에서는, 고체 촬상 장치의 특성을 향상시킬 수 있을 분만 아니라 제조 수율을 증가시킬 수 있으며, 고체 촬상 장치의 제조 비용을 저감시킨다.
또한, 상기 구성을 갖는 본 발명에 있어서는, 광전 변환부(78)를 형성하는 n형 웰 층(76) 및 P+형 영역(77)을 동일한 포토레지스트 공정에 의해 형성할 수 있기 때문에, 포토레지스트 공정을 2회 수행함으로써 n형 웰 층(76), P+형 영역(77) 및 전하 전송 전극(81)을 형성할 수 있다. 그 결과, 종래 기술과 비교하여, 본 발명의 경우에는 포토레지스트 공정을 1회로 감소시킬 수 있으므로, 고체 촬상 장치의 제조 시간 및 제조 비용을 저감시킬 수 있다.
또한, 상기 구성을 갖는 본 발명에 있어서, 도 17a에 도시된 바와 같이, 전하 전송 전극(80)의 측벽(80a)을 커버하도록 게이트 전극막(85)이 형성된다. 그 결과, 도 17b에 도시된 바와 같이, 에칭 공정들중 제1 에칭 공정에 의해 광전 변환부(78)이 형성될 영역 상에 형성된 게이트 전극막(85)을 완전히 제거할 수 있다. 이로 인해, 마스크로서 정의된 패턴을 정확히 형성할 수 있으며, 고 정밀도의 크기 제어를 실현한다.
또한, 상기 구성을 갖는 본 발명에 있어서, 전하 전송 전극(81)의 구성의 경우, 개구부(81a)와 제2 에칭 공정에 의해 제거되는 영역 사이의 폭의 클리어런스를 감소시킴으로써, 전하 전송 전극(81)을 포토레지스트막(87)의 최소 설계 크기와 무관한 전극 배선 폭으로 감소시킬 수 있으며, 전하 전송 전극(81)은 열의 길이 방향을 따라 광전 변환부(78)들중 인접한 광전 변화부들(즉, 수직 방향으로 서로 인접한 광전 변환부들) 사이에 형성된 영역(88;즉, 도 15a에 도시된 트랜지션부) 상에 형성된다. 이로 인해, 본 발명은 패턴 설계를 자유롭게 연장할 수 있다. 또한, 전하 전송 전극(81)의 경우, 전극(81)의 개구부(81a)와 제2 에칭 공정에 의해 제거되는 영역 사이에 어느 정도의 오정렬이 발생될 때에도, 트랜지션부(88) 내의 전하 전송 전극(81)의 전체 배선 폭이 일정하기 때문에 전하 전송 전극(81)의 시트 저항의 레벨을 안정화시킬 수 있다.
또한, 상기 구성을 갖는 본 발명에 있어서, 광전 변환부(78)를 형성하는 n형 웰 층(76) 형성시, 포토레지스트막(86)을 마스크로서 사용하여 인 이온 P+등의 n형 불순물이 이온 주입되기 때문에, 200 KeV 이상의 가속 에너지로 이온 주입 공정을 수행하여, 개구부(81a)가 형성된다(도 18a 및 18b에 도시된 개구부에 대응함). 그 결과, 본 발명에 있어서, 광전 변환부(78)를 형성하며, p형 웰 층(72) 내에 형성되어 층(72)의 깊은 영역에 도달하는 n형 웰 층(76)을 형성할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 경우에는 광전 변환부(78)의 감도가 향상될 수 있으며 신호 전하의 판독 특성의 변화를 억제할 수 있다.
또한, 상기의 구성을 갖는 본 발명에서는, 전하 전송 전극(81)의 에지부(81b;게이트 전극막(85)의 에지부(85b)에 대응함)를 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 n형 웰 층(76) 및 P+형 영역(77)을 형성할 수 있으므로, 오정렬로 인해 발생되는 신호 전하의 판독 전압의 변동을 억제할 수 있다. 그 외에, 제1 종래의 예에서와 같이, 본 발명에서는, 정전 변환부(78) 상에 배치되도록 전하 전송 전극(81)의 에지부(81b)를 연장할 필요가 없다. 그 결과, 본 발명의 경우 차광막(83)의 개구부(87a)의 영역 크기를 증가시킬 수 있으며, 입사광이 차광막(83)에 의해 반사되는 것이 방지되어, 광전 변환부(78)의 감도가 향상된다.
부수적으로, 본 발명의 제3 실시예에서, 광전 변환부(78)로부터 전하 전송부(74)로의 신호 전하의 판독 효율을 향상시키기 위해, 도 16a에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(78)와 전하 전송부(74) 사이에 배치된 실질적으로 중앙 판독부에 전하 전송부(75)가 형성된다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지는 않는다. 즉, 도 22a에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(78)의 하단에 인접하도록 광전 변환부(78)와 전하 전송부(74) 사이에 전하 판독부(75)를 형성할 수 있다. 그렇지 않고, 광전 변환부(78)의 상단에 인접하게 전하 판독부(75)를 형성할 수 있다. 이 경우, 전하 판독부(75)의 위치가 변하기 때문에, 전하 전송 전극(80 및 81)의 구성을 변화시킬 필요가 있다.
또한, 본 발명의 제3 실시예에 있어서, 전하 전송 전극(81)은 전하 판독부(81)를 겸한다. 그러나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지는 않는다. 즉, 도 22b에 도시된 바와 같이, 전하 전송 전극(80)이 전하 판독 전극을 겸할 수도 있다. 또한, 제3 실시예에 있어서, 전하 전송 전극은 한 쌍의 층, 즉, 전하 전송 전극(80 및 81)으로 구성된다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지는 않는다. 즉, 하나의 층으로 전하 전송 전극을 구성할 수 있다. 그렇지 않고, 본 발명에서는, 도 23a에 도시된 바와 같이, 전하 전송 전극은 전하 전송 전극(80, 81 및 89)과 같이 3층 이상의 층으로 구성될 수도 있다. 또한, 본 발명의 제3 실시예에서, 고체 촬상 장치는 비월 주사 전송 시스템의 CCD 이미징 센서로서 기술된다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명에서는 도 23b에 도시된 바와 같이, 순차 주사 전송 시스템의 CCD 센서로서 고체 촬상 장치를 구성할 수 있다. 이 경우, 고체 촬상 장치가 4상 장치 타입의 순차 주사 전송 시스템에 관계된 경우, 도 18a 및 18b에 도시된 바와 같이, 전하 전송 전극(81)이 형성될 때 게이트 전극막(85)의 개구부(85a)를 형성하기에 충분하다.
D: 제4 실시예:
이제, 본 발명의 제4 실시예를 설명하기로 한다. 도 24a 및 24b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 주요부를 도시한다.
본 발명의 제4 실시예의 고체 촬상 장치는 비월 주사 전송 시스템의 CCD 이미징 센서이다. 도시되지 않았지만, 제1 내지 제3 실시예에서와 같이, 고체 촬상 장치에는 n형 반도체 기판의 표면 영역내에 복수의 수평 행 및 복수의 수직 열로 구성된 매트릭스로 배열된 복수의 광전 변환부(99)가 구비되어 있다. 각각의 광전 변환부(99)로부터 각각의 영역으로의 신호 전하를 판독하여 각각의 열의 길이 방향으로 전송하는 복수의 전하 전송부(94) 각각은 이들 열 중 인접한 열들 사이에 삽입되도록 복수의 광전 변환부(99) 각각에 인접되어 형성된다. 그 결과, 도 24a 및 24b에 도시된 바와 같이, 본 발명에 있어서, 단위 화소는 하나의 광전 변환부(99) 및 하나의 전하 전송부(94)로 구성되며, 5×5㎛ 크기의 영역을 갖는다.
제4 실시예의 고체 촬상 장치에 있어서, p형 웰 층(92)은 n형 반도체 기판(91) 상에 형성된다. p형 웰 층(92)의 표면 영역 상에는 P＋형 채널 스톱(93), n형 전하 전송부(94), p형 전하 판독부(95) 및 n형 웰 층(96)이 형성된다. n형 웰 층(96)의 표면 영역에는 얕은 n형 영역(97) 및 P+형 영역(98)이 형성된다. n형 영역(96, 97) 및 P+형 영역(98)은 광전 변환부(99)에 형성한다. 광전 변환부(99)의 n형 영역(96) 및 그 상부에 형성된 p형 웰 층(92)은 매립형 포토다이오드로서 기능한다.
전하 전송 전극(101)은 채널 스톱(93), 전하 전송부(94), 전하 판독부(95) 및 P+형 영역(98)의 표면 상의 게이트 절연막(100)을 통해 형성된다. 층간 절연막(103)을 통해 이들 표면 상에는, 개구부(104a)를 갖추고 광전 변환부(99) 상에 형성된 차광막(104)이 형성된다. 광전 변환부(99)의 주변에 대응하며 광전 변환부(99)에 인접한 전하 전송부(94) 상에 배치되어 있는 영역들중에서 광전 변환부(99)와 평행하며 광전 변환부(99)와 길이가 대체적으로 동일한 영역이 사용되어, 광전 변환부(99)로부터 전하 전송부(94)로의 신호 전하를 판독하여 기록하는 전하 판독 전극으로도 역할하는 전하 전송 전극(102)을 형성한다. 부수적으로, 차광막(104) 및 개구부(104a)는 도 24a에 도시되어 있지 않다.
이제, 제 25a 내지 28b를 참조하여, 본 발명의 제4 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 공정 순서대로 기술하기로 한다.
먼저, 1013- 1015atoms/cm3(예를 들어, 1015atoms/cm3)의 인 농도를 갖는 n형 반도체 기판(91) 내에 붕소 이온 B+등의 p형 불순물을 이온 주입함으로써, 1013- 1015atoms/cm3(예를 들어, 1015atoms/cm3의 붕소 농도)의 p형 불순물 농도를 가지며 예를 들어 3 ㎛ 깊이를 갖는 p형 웰 층(92)이 형성된다. 그 후, 도 25a 및 25b에 도시된 바와 같이, p형 웰 층(92)의 표면 영역내에 붕소 이온 B+등의 p형 불순물 및 인 이온 p+등의 n형 불순물을 이온 주입함으로써, 1017- 1019atoms/cm3(예를 들어, 1018atoms/cm3의 붕소 농도)의 p형 불순물 농도를 가지며, 예를 들어 0.3 ㎛ 깊이를 갖는 P+형 채널 스톱(93), 1016- 1018atoms/cm3(예를 들어, 1017atoms/cm3의 인 농도)의 n형 불순물 농도를 가지며, 예를 들어 0.5 ㎛ 깊이를 갖는 n형 전하 전송부(94) 및 1015- 1017atoms/cm3(예를 들어, 1016atoms/cm3의 붕소 농도)의 p형 불순물 농도를 가지며, 예를 들어 0.5 ㎛ 깊이를 갖는 p형 전하 판독부(95)가 형성된다.
그 후, 100-1000 Å의 막 두께를 가지며, 열 산화막, 산화막, 질화막, 산화막(ONO) 등으로 형성된 게이트 절연막(100)이, 기판의 전표면 상에 형성된다. 본 발명의 제4 실시예에서, 800 Å의 막 두께를 갖는 산화막(ONO)은 게이트 절연막(100)으로 작용하도록 형성된다. 이러한 게이트 절연막(100) 상에는 500 - 5000 Å(예를 들어, 400 Å)의 막 두께를 가지며, 그 내부에 인 P을 주입함으로써 시트 저항이 30 Ω/□까지 저하되는 폴리실리콘막으로 형성된 게이트 전극막(도시되지 않음)이 형성된다. 그 후, 수소 브로마이드 HBr를 함유한 이방성 에칭 가스를 에칭 가스로서 사용하여 플라즈마 에칭 공정에 의해, 게이트 전극막의 불필요한 영역이 제거되어, 전하 전송 전극(101)이 형성된다.
또한, 열 산화막, CVD 산화막 등으로 형성되고 500 - 5000 Å의 막 두께를 갖는 층간 절연막(도시되지 않음)이 전하 전송 전극(101) 상에 형성된다. 이러한 제4 실시예에 있어서, 전하 전송 전극(101)의 표면에 열 산화 처리를 행하여, 2000 Å의 막 두께를 갖는 열 산화막으로 형성된 층간 절연막이 생성된다. 그 후, 폴리실리콘막 등으로 형성되며, 500 - 5000 Å의 막 두께(예를 들어, 3000 Å)를 갖는 게이트 전극막(105)이 층간 절연막 및 게이트 절연막(100) 상에 형성된다. 그 후, 광전 변환부(99)가 다음에 형성될 영역에 대응하는 영역에 개구부(106a)를 갖춘 포토레지스트막(106)이 형성되며, 이러한 개구부(106a)의 폭은 1.6 ㎛이고 길이는 2.6 ㎛이다.
그 후, 도 25a 및 25b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(106)을 마스크로서 사용하고 에칭 가스로서 카본 테트라플로라이드 CF4, 6 불화 유황 SF6 등을 함유한 이방성 에칭 가스를 사용하는 플라즈마 에칭 공정에 의해, 광전 변환부(99)가 다음에 형성될 영역 상에 형성된 게이트 전극막(105)이 제거되어, 폭이 2㎛이고 길이가 3㎛인 개구부(105a)가 형성된다. 제1 에칭 동작에서, 전하 전송 전극(102)의 측벽에 형성될 부분에 에칭 잔여물이 남아있지 않도록 하기 위해, 광전 변환부(99)가 형성될 영역 상에 형성된 게이트 전극막(105)을 완전히 제거하고 포토레지스트막(106)의 에지부(106b)에 대해 0.1-0.5 ㎛ 정도(예를 들어, 0.2 ㎛ 정도만큼) 게이트 전극막(105)의 에지부(105b)를 제거할 필요가 있다. 그 결과, 게이트 전극막(105)을 형성하는 폴리실리콘막의 실제 막 두께(즉, 3000 Å)의 2배인 6000 Å의 막 두께를 갖는 폴리실리콘막이 에칭에 의해 제거되는 방식으로 에칭 공정이 수행된다. 이 경우, 게이트 전극막(105)의 오버 에칭 양은 3000 (즉, 6000-3000 =3000) Å이다. 그 결과, 산화막에 대한 폴리실리콘막의 선택비가 폴리실리콘막을 플라즈마 에칭할 때에 10 : 1의 비율인 경우, 개구부(105a) 하부에 형성된 게이트 절연막(100)은 300 Å의 깊이까지 에칭된다. 그 결과, 에칭 공정 완료 후 게이트 절연막(100)의 나머지 막 두께는 500 (즉, 800-300=500) Å이며, 이것은 기판 표면이 손상되는 것을 방지한다.
그 후, 도 25a 및 25b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(106) 및 게이트 전극막(105)을 마스크로서 사용하여, 200 KeV 이상(예를 들어, 300 KeV 이상)의 가속 에너지로 인 이온 P+등의 n형 불순물을 이온 주입함으로써 광전 변환부(99)가 형성되며, 여기서, 포토레지스트막(106)의 에지부(106b)를 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 1016- 1018atoms/cm3(예를 들어, 1017atoms/cm3의 인 농도)의 n형 불순물 농도를 가지며 예를 들어 1.5 ㎛ 깊이를 갖는 n형 영역(96)이 형성된다. 그 후, 포토레지스트막(106)이 제거된 후, 게이트 전극막(105)을 마스크로서 사용하여, 200 KeV까지의 낮은 가속 에너지로 인 이온 P+등의 n형 불순물을 이온 주입함으로써 광전 변환부(99)가 형성되며, 여기서, 게이트 전극막(105)의 에지부(105b)를 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 1016- 1018atoms/cm3(예를 들어, 1017atoms/cm3의 인 농도)의 n형 불순물 농도를 가지며 예를 들어 0.5 ㎛ 깊이를 갖는 얕은 n형 영역(97)이 형성된다. 그 후, 도 26a 및 26b에 도시된 바와 같이, 200 KeV 까지의 낮은 가속 에너지로 붕소 이온 B+등의 p형 불순물을 이온 주입함으로써 광전 변환부(99)가 형성되며, 여기서, 게이트 전극막(105)의 에지부(105b)를 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 1017- 1019atoms/cm3(예를 들어, 1018atoms/cm3의 붕소 농도)의 n형 불순물 농도를 가지며, 예를 들어 0.3㎛의 깊이를 갖는 P+형 영역(98)이 형성된다.
그 후, 광전 변환부(99), 이러한 광전 변환부(99)의 주변 및 광전 변환부(99)에 인접한 전하 전송부(94) 상에 형성된 게이트 전극막(105) 상에 배치된 영역의 일부를 커버하도록 포토레지스트막(106)이 형성되며, 상기 일부는 광전 변환부(99)와 평행하며 광전 변환부(99)와 대체로 동일한 길이를 갖는다.
그 후, 도 27a 및 27b에 도시된 바와 같이, 에칭 가스로서 6 불화 유황 SF6을 함유한 이방성 에칭 가스를 사용하고 마스크로서 포토레지스트막(106)을 사용하여 플라즈마 에칭 공정에 의해 게이트 전극막(105)의 불필요한 영역을 제거함으로써 2.5㎛의 전극 길이를 갖는 전하 전송 전극(102)이 형성된다. 그 결과, 게이트 전극막(105)의 개구부(105a)는 전하 전송 전극(102)의 개구부(102a)가 된다. 제2 에칭 공정에서는, 기판의 단차부에 에칭 잔여물이 생성되는 것을 방지하기 위해, 칩 주변에 배치되어 있는 게이트 전극막(105)을 완전히 제거할 필요가 있다. 그 결과, 게이트 전극막(105)을 형성하는 폴리실리콘막의 실제 막 두께(즉, 3000 Å)의 3배인 9000 Å의 막 두께를 갖는 폴리실리콘막이 에칭에 의해 제거되는 방식으로 에칭 공정이 수행된다. 이 경우에, 게이트 전극막(105)의 오버 에칭 양은 6000 (즉, 9000-3000 =6000) Å이다. 그 결과, 폴리실리콘막과 산화막의 선택비가 상술된 바와 같이 10 : 1이면, 에칭중인 게이트 전극막(105)의 하부에 형성된 층간 절연막은 600 Å의 막 두께만큼 에칭된다. 그 결과, 층간 절연막의 나머지 막 두께가 1400(즉, 2000-400=1400)Å이며, 이것은 전하 전송 전극(101)이 손상되는 것을 방지한다. 또한, 이때, 광전 변환부(99)는 포토레지스트막(106)으로 완전히 커버되기 때문에, 종래의 장치와는 달리 광전 변환부(99)와 게이트 절연막(100) 사이의 경계 영역이 손상될 위험성이 없다.
그 후, 포토레지스트막(106)이 제거된 후, 열 산화막, CVD 산화막 등으로 이루어지며 500 - 5000Å의 막 두께를 갖는 층간 절연막(103)이 기판의 전표면 상에 형성된다. 이러한 실시예에서는, 2000Å 의 막 두께를 갖는 CVD 막이 층간 절연막(103)으로서 형성된다. 그 후, 텅스텐, 알루미늄 등으로 이루어지며, 500 - 5000 Å의 막 두께를 갖는 차광막(104)이 층간 절연막(103) 상에 형성된다. 그 후, 도 28a 및 28b에 도시된 바와 같이, 광전 변환부(99) 상에 형성된 차광막(104)의 일부가 제거되어, 폭이 0.7㎛이고 길이가 2.2㎛인 개구부(104a)가 형성된다. 이러한 실시예에서, 3000 Å의 막 두께를 갖는 텅스텐 막이 형성되어 차광막(83)으로서 기능한다.
상술된 제조 방식에 의해 도 24a 및 24b에 도시된 고체 촬상 장치가 완성된다.
상술된 바와 같이, 상기의 구성을 갖는 본 발명의 제4 실시예에서는, 본 발명의 제3 실시예의 구성으로부터 얻어진 효과 이외에 다음의 효과가 얻어진다. 즉, 200 KeV 까지의 낮은 가속 에너지로 인 이온 P+등의 n형 불순물을 이온 주입함으로써 n형 영역(97)이 형성되기 때문에, 이온 주입 공정에서 포토레지스트막이 필요 없다. 즉, 이러한 이온 주입 공정에서는, 게이트 전극막(105)만을 마스크로서 사용한다. 그 결과, 도 25b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(106)을 마스크로서 사용하여 게이트 전극막(105)에 개구부(105a)를 형성할 때, 게이트 전극막(105)의 에지부(105a)가 오버 에칭으로 인해 포토레지스트막(106)의 에지부(106a)에 대해 제거될 때에도, 게이트 전극막(105)만을 마스크로서 사용하여 n형 불순물을 이온 주입하여, 즉 포토레지스트막(106) 다음에 게이트 전극막(105)의 에지부(105b)를 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 실패하지 않고 n형 영역(97)을 형성할 수 있다.
또한, 상기 구성을 갖는 본 실시예에서는, 상술된 바와 같이, 게이트 전극막(105)의 에지부(105b)를 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 n형 영역(97)이 형성된다. 반면에, n형 영역(96)은 게이트 전극막(105)의 에지부(105b)로부터 일정 간격 이격되도록 형성된다. 그 결과, 광전 변환부(99)로부터 전하 전송부(94)로 판독 및 기록된 신호 전하의 판독 특성을 n형 영역(97)에 의해 제어할 수 있다. 이로 인해, 본 발명은 광전 변환부(99)를 자유롭게 설계할 수 있다. 또한, 상기와 같은 구성을 갖는 실시예에서, 광전 변환부(99)의 전위가 가장 낮은 위치는 n형 영역(97)의 형성으로 인해 기판의 표면 근방이다. 이것은, n형 표면 채널 트랜지스터로 구성된 전하 판독부(95)에 의해 수행되는 신호 전하의 판독 동작을 용이하게 하며, 판독 전압을 보다 낮출수도 있다. 반면에, 광전 변환부(99)의 공핍층의 단부가 기판의 표면으로부터 원격되어 있는 깊은 영역에 위치하기 때문에, 광전 변환부를 통해 보다 깊은 영역에 생성된 신호 전하를 수집할 수 있으므로, 장치의 감도가 향상된다.
부수적으로, 도 22a 내지 23b를 참조하여 본 발명의 제3 실시예에서 기술된 바와 같이, 본 발명의 제4 실시예가 다양한 구성으로 변형될 수도 있다.
E: 제5 실시예:
이제, 본 발명의 제5 실시예가 기술될 것이다. 도 29는 본 발명의 제5 실시예의 고체 촬상 장치의 횡단면도를 도시한다.
제5 실시예의 고체 촬상 장치는 도 15b에 도시된 광전 변환부(78) 대신에 광전 변환부(111)를 가진다는 점에서, 도 15a 및 15b에 도시된 것과 상이하다. 광전 변환부(111)는 도 15b에 도시된 것과 구성 및 기능면에서 동일한 n형 웰층(76) 및 전하 전송 전극(81)의 에지부(81b)에 대해 0.1-1.0 ㎛의 오프셋 양 S을 갖는 P+형 영역(112)으로 구성된다.
이제, 도 30a 및 도 30b를 참조하여, 본 발명의 제5 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 공정 순서대로 설명하기로 한다. 부수적으로, 이러한 제5 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법은 상술된 P+형 영역(112)을 형성하는 공정을 제외하고는 제3 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법과 동일하다. 따라서, 이하 P+형 영역(112)을 형성하는 공정만을 설명하기로 한다.
본 발명의 제3 실시예에서, P+형 영역(77) 형성시에, 도 18a 및 도 18b에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(86) 및 게이트 전극막(85) 둘다 또는 게이트 전극막(85)만을 이온 주입 공정시 마스크로서 사용하며, 이 때, 도 18a 및 도18b에 도시된 바와 같이, 게이트 전극막(85)의 에지부(85b)을 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 10-100 KeV의 가속 에너지로 n형 반도체 기판에 수직으로 붕소 이온 B+ 등의 n형 불순물을 주입한다.
이 경우, P+형 영역(77)의 p형 불순물 농도가 1017- 1019atoms/cm3의 범위로 매우 높기 때문에, 고체 촬상 장치의 제조 방법에서 수행되는 열 처리로 인해 전하 판독부(75) 하부에 배치된 영역으로 0.3 ㎛ 깊이로 p형 불순물이 확산될 위험성이 있으며, 이 때, 전하 판독부(75)는 n형 표면 채널 트랜지스터로 구성된다. p형 불순물의 이러한 확산으로 인해 신호 전하의 임계 값이 증가되며, 트랜스컨덕턴스가 저하되며, 신호 전하의 임계 값을 증가시키게 된다는 단점이 있다.
그 결과, 제5 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법에서는, p형 불순물의 확산을 미리 예측하여, 예를 들어 막 두께가 2㎛인 포토레지스트막(86), 막 두께가 0.3 ㎛인 게이트 전극막(85)을 둘다 또는 게이트 전극막(85)만을 이온 주입 공정시에 마스크로서 사용하며, 이 때, 게이트 전극막(85)의 에지부(85b)를 사용하여 자기 정렬함으로써 수직에서 대략 7도(도 30a에 도시됨) 또는 수직에서 대략 45도(도30b에 도시됨)의 주입 각도로 붕소 이온 B+등의 n형 불순물이 광전 변환부(111)쪽으로 대략 10-100 KeV의 가속 에너지로 주입되어, 1017- 1019atoms/cm3(예를 들어, 1018atoms/cm3의 붕소 B 농도)의 p형 불순물 농도를 가지며, 예를 들어 0.3 ㎛의 깊이를 갖는 P+형 영역(112)이 형성된다. 그 결과, 이렇게 형성된 P+형 영역(112)은 전하 전송 전극(81)의 에지부(81b)에 대해 0.1-1.0 ㎛(예를 들어, 0.3 ㎛)의 오프셋 양 S을 갖는다. 부수적으로, 도 30b에 도시된 바와 같이 게이트 전극막(85)만을 마스크로서 사용할 때 사용된 주입 각도(대략 45도)가, 도 30a에 도시된 바와 같이 포토레지스트막(86) 및 게이트 전극막(85) 모두를 마스크로서 사용할 때 사용된 대략 7도의 주입 각도보다 큰 이유는, 마스크 상의 유효한 공간의 높이가 작기 때문에, 도 30a에 도시된 것과 대체적으로 동일한 오프셋 양 S을 얻기 위해서는 이온 주입 각도를 증가시킬 필요가 있기 때문이다.
상기와 같은 구성을 갖는 고체 촬상 장치의 제조 방법은 상기의 문제점들을 해결하며, 판독 전압을 저감시킬 수 있다.
F: 제6 실시예:
이제, 본 발명의 제6 실시예를 설명하기로 한다. 도 31은 제6 실시예의 고체 촬상 장치늬 횡단면도를 도시한다. 도 32는 도 31에 도시된 제6 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 설명하는 도면이다.
도 31에 도시된 제6 실시예의 고체 촬상 장치는 도 24b에 도시된 광전 변환부(99) 대신에 광전 변환부(121)를 가진다는 점에서, 도 24a 및 24b에 도시된 것과 상이하다. 광전 변환부(121)는 도 24b에 도시된 것과 구성 및 기능면에서 동일한 n형 영역(96 및 97) 및 전하 전송 전극(102)의 에지부(102b)에 대해 0.1-1.0 ㎛의 오프셋 양 S을 갖는 P+형 영역(122)으로 구성된다.
이제, 도 32를 참조하여, 본 발명의 제6 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법을 수행되는 공정 순서대로 설명하기로 한다. 부수적으로, 이러한 제6 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법은 상술된 P+형 영역(122)을 형성하는 공정을 제외하고는 제4 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법과 동일하다. 따라서, 이하 P+형 영역(122)을 형성하는 공정만을 설명하기로 한다.
본 발명의 제4 실시예에서는, P+형 영역(98) 형성시에, 도 26a 및 도 26b에 도시된 바와 같이, 이온 주입 공정시 게이트 전극막(105)을 마스크로서 사용하며, 이 때, 게이트 전극막(105)의 에지부(105b)을 마스크로서 사용하여 자기 정렬 방식으로 대략 10-100 KeV의 가속 에너지로 n형 반도체 기판에 수직으로 붕소 이온 B+ 등의 n형 불순물을 주입한다.
이 경우, P+형 영역(98)의 p형 불순물 농도가 1017- 1019atoms/cm3의 범위로 매우 높기 때문에, 고체 촬상 장치의 제조 방법에서 수행되는 열 처리로 인해 전하 판독부(95) 하부에 배치된 영역으로 대략 0.3 ㎛ 깊이로 p형 불순물이 확산될 위험성이 있으며, 이 때, 전하 판독부(95)는 n형 표면 채널 트랜지스터로 구성된다. p형 불순물의 이러한 확산으로 인해 n형 표면 트랜지스터의 임계 값이 증가되며, 트랜스컨덕턴스가 저하되며, 신호 전하의 판독 전압을 증가시키게 된다는 단점이 있다.
그 결과, 제6 실시예의 고체 촬상 장치의 제조 방법에서는, 그러한 p형 불순물의 확산을 미리 예측하여, 예를 들어 막 두께가 0.3㎛인 게이트 전극막(105)을 이온 주입 공정시에 마스크로서 사용하며, 이 때, 게이트 전극막(105)의 에지부(105b)를 사용하여 자기 정렬함으로써 수직에서 대략 45도의 주입 각도로 붕소 이온 B+등의 n형 불순물이 광전 변환부(121)쪽으로 대략 10-100 KeV의 가속 에너지로 주입되어, 1017- 1019atoms/cm3(예를 들어, 1018atoms/cm3의 붕소 B 농도)의 p형 불순물 농도를 가지며, 예를 들어 0.3 ㎛의 깊이를 갖는 P+형 영역(122)이 형성된다. 그 결과, 이렇게 형성된 P+형 영역(122)은 전하 전송 전극(102)의 에지부(102b)에 대해 0.1-1.0 ㎛(예를 들어, 0.3 ㎛)의 오프셋 양 S을 갖는다.
상기와 같은 구성을 갖는 고체 촬상 장치의 제조 방법은 상기의 문제점들을 해결하며, 판독 전압을 저감시킬 수 있다.
앞에서 도면을 참조하여 본 발명의 실시예가 기술되었지만, 본 발명은 이들 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 사상에서 벗어나지 않는 변형 및 변경은 모두 본 발명의 범위내에 속한다.
예를 들어, 본 발명의 상기 실시예에서는, 제2 층의 전하 전송 전극이 전하 판독 전극으로도 역할하는 것으로 기술되었지만, 본 발명은 그러한 구성에 한정되지는 않는다. 즉, 본 발명은, 제1 층의 전하 전송 전극이 전하 판독부를 겸하거나 전하 전송 전극 및 전하 판독 전극이 서로 분리되어 형성되는 구성을 갖는 고체 촬상 장치에도 응용될 수 있다. 또한, 전하 전송 전극의 구성의 경우, 그러한 구성은 본 발명의 실시예에서 채용된 구성으로 한정되지 않고, 적절한 방식으로 변경될 수도 있다. 또한, 전하 전송 전극은 폴리실리콘막, 금속 막, 실리사이드 막 등으로 구성될 수도 있다.
또한, 본 발명의 실시예에서는, 인 P 및 붕소 B가 n형 불순물 및 p형 불순물로서 사용되었다. 그러나, 본 발명은 이들 불순물에 한정되지 않는다. 즉, n형 불순물 및 p형 불순물로서 비소(As) 및 플로오르화 붕소(BF2)가 각각 사용될 수도 있다.
또한, 차광막은 알루미늄, 텅스텐 등을 함유한 고융점 금속막 등으로 구성될 수도 있으며, 이들 고융점 금속의 실리사이드막으로 구성될 수도 있다.
또한, 광전 변환부를 형성하는 P+형 영역 형성시에 사용되는 이온 주입 각도는 7도 또는 45도로만 한정되는 것은 아니며 임의의 다른 소망의 값도 가능하다.
또한, 본 발명의 제3 실시예의 경우, 도 22a 내지 도23b를 참조하여 변형예가 설명되었다. 제3 실시예의 변형예에서와 같이, 다른 실시예도 제3 실시예에서와 실질적으로 동일한 방식으로 변형될 수 있다.
또한, 상기 실시예에서는 n형 반도체 기판이 사용되었다. 그러나, 본 발명은 이러한 구성에 한정되지는 않는다. 즉, n형 반도체 기판 대신에 p형 반도체 기판이 사용될 때, 그리고 각각의 웰 층, 각각의 영역 및 각 부분의 도전형이 상기 실시예와 비교하여 구성 및 극성이 반대일 때에도, 상기 실시예에서 얻어진 것과 동일한 효과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 범위 및 사상에서 벗어나지 않고 변형 및 변경될 수 있다.
마지막으로, 본 발명은 1998년 5월 20일에 출원되었으며, 본 명세서에서 참고로 사용된 일본 특허 공보 평10-138719호의 우선권을 청구한다.
상기 기술된 바와 같이, 상기 구성을 갖는 본 발명은 단일 전하의 판독 특성이 가변하는 것을 억제할 수 있다. 또한, 본 발명은 암전류의 증가를 방지하고, 소위 '화이트 손상'이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 더욱이, 고체 촬상 장치의 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수도 있다.
상술한 것외에, 또 다른 구성을 갖는 본 발명에서, 전하 전송 전극이 단일층으로 구성되기 때문에, 중간층 용량을 감소시킬 수 있는데, 이는 전극간의 절연 문제를 해결할 수 있다.
또 하나의 구성을 갖는 본 발명에서, 광전 변환부가 제1 도전형 반도체 영역 및 제2 도전형 반도체 영역으로 이루어져 있기 때문에, 전하 판독 전극으로도 역할을 하는 전하 전송 전극의 단부가 과도 에칭에 기인하거나 에칭시의 변화에 기인하는 포토레지스트막의 단부에 비해 이격될 때 조차도 문제없이 전하 전송 전극의 단부를 광전 변환부의 단부와 정렬시키는 것이 가능한데, 이는 또한 안정화된 단일 전하의 판독 전압을 얻을 수 있도록 한다.
또한, 여전히 또 다른 구성을 갖는 본 발명에서, 광전 변환부를 형성하는 제1 도전형 영역이 (전하 판독 전극으로도 역할을 하는) 전하 전송 전극으로부터 선정된 간격으로 이격되도록 형성되기 때문에, 제1 도전형 영역에서의 제1 도전형 불순물이 전하 판독부의 채널 아래에 위치한 영역으로 수평으로 확산하는 문제는 없다. 이로 인해, 신호 전하의 판독 전압을 감소시킬 수 있다.

Claims (60)

  1. 고체 촬상 장치에 있어서,
    각각이 입사광을 신호 전하 - 이 전하의 양은 상기 입사광의 양에 대응함 - 로 변환하는 복수의 광전 변환부;
    상기 광전 변환부들에 인접하게 배치되어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부에서 발생된 상기 신호 전하를 각각이 판독하는 복수의 전하 판독부;
    상기 광전 변환부에 인접하게 배치되어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부로부터 검색된 상기 신호 전하를 상기 전하 판독부들중 대응하는 전하 판독부를 통해서 전송하는 복수의 전하 전송부; 및
    상기 대응하는 광전 변환부, 상기 대응하는 전하 판독부, 상기 대응하는 전하 전송부 및 이들의 주변부들 상에 절연막을 통해서 형성되어 있으며, 상기 대응하는 광전 변환부상에는 개구부를 갖고 있으며, 상기 대응하는 광전 변환부로부터 상기 대응하는 전하 전송부로의 상기 신호 전하의 판독 및 기입을 제어하는 전하 판독 전극으로서 역활을 하는 동시에 상기 대응하는 전하 전송부의 상기 신호 전하의 전송을 제어하는 전하 전송 전극을 구비하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은 제1 도전형 반도체층의 표면 영역내에 제2 도전형 반도체층으로 형성되는 고체 촬상 장치.
  3. 고체 촬상 장치에 있어서,
    각각이 입사광을 신호 전하로 변환하는 복수의 광전 변환부 - 상기 전하의 양은 상기 입사광의 양과 대응하며, 상기 광전 변환부들은 상기 제1 도전형 반도체층의 표면 영역내에 제2 도전형 반도체층으로 형성됨 -;
    상기 광전 변환부들에 인접하게 배치어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부에서 발생된 상기 신호 전하를 판독하며 상기 제1 도전형 반도체층으로 형성되는 복수의 전하 판독부;
    상기 광전 변환부들에 인접하게 배치되고, 상기 대응하는 광전 변환부로부터 검색된 상기 신호 전하를 상기 전하 판독독부들중 대응하는 전하 판독부를 통해서 전송하며, 상기 제2 도전형 반도체층으로 형성된 복수의 전하 전송부;
    상기 전하 전송부들중 대응하는 전하 전송부상에 절연막을 통해서 적어도 한 층을 형성하는 복수의 제1 전하 전송 전극 - 상기 복수의 전하 전송 전극 각각은 상기 대응하는 전하 전송부의 상기 신호 전하의 전송을 제어함 -; 및
    각각이 절연막을 통해서, 상기 대응하는 광전 변환부, 상기 대응하는 전하 판독부, 상기 대응하는 전하 전송부, 및 이들의 주변 부분들상에 형성되어 있으며, 상기 대응하는 광전 변환부상에는 개구부를 갖고 있는 복수의 제2 전하 전송 전극 - 상기 제2 전하 전송 전극들중 인접한 것들은 상기 개구부로부터 분리된 분리부를 통해서 서로 분리되도록 형성되어 있으며, 상기 대응하는 광전 변환부로부터 상기 대응하는 전하 전송부로의 상기 신호 전하의 판독 및 기입을 제어하는 전하 판독 전극으로서 역활을 하는 동시에 상기 대응하는 전하 전송부의 상기 신호 전하의 전송을 제어함 - 을 구비하는 고체 촬상 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제2 전하 전송 전극 각각은 동일층내에서 상기 제1 전하 전송 전극들중 대응하는 임의 제1 전하 전송 전극으로부터 소정 거리 만큼 이격되도록 형성되거나, 또는 그의 에지부가 절연층을 통해서 서로로부터 이격된 서로 다른 층들내의 상기 제1 전하 전송 전극들중 상기 대응하는 제1 전하 전송 전극의 대응하는 에지부 상에 배치되도록 형성되는 고체 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 광전 변환부 각각은 상기 대응하는 전하 전송 전극들의 개구부의 에지를 마스크로서 이용하여 자체 정열식(self alignment)으로 형성되는 고체 촬상 장치.
  6. 제2항에 있어서, 상기 광전 변환부 각각은 상기 대응하는 전하 전송 전극들의 개구부의 에지를 마스크로서 이용하여 자체 정열식으로 형성되는 고체 촬상 장치.
  7. 제3항에 있어서, 상기 광전 변환부 각각은 상기 대응하는 전하 전송 전극들의 개구부의 에지를 마스크로서 이용하여 자체 정열식으로 형성되는 고체 촬상 장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 광전 변환부 각각은 상기 대응하는 전하 전송 전극들의 개구부의 에지를 마스크로서 이용하여 자체 정열식으로 형성되는 고체 촬상 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층으로 구성되며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면 영역에 형성되는 고체 촬상 장치.
  10. 제3항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층으로 구성되며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면 영역에 형성되는 고체 촬상 장치.
  11. 제4항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층으로 구성되며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면 영역에 형성되는 고체 촬상 장치.
  12. 제5항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층으로 구성되며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면 영역에 형성되는 고체 촬상 장치.
  13. 제6항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층으로 구성되며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면 영역에 형성되는 고체 촬상 장치.
  14. 제7항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층으로 구성되며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면 영역에 형성되는 고체 촬상 장치.
  15. 제8항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은 상기 제2 도전형 반도체층 및 상기 제1 도전형 반도체층으로 구성되며, 상기 제1 도전형 반도체층은 상기 제2 도전형 반도체층의 표면 영역에 형성되는 고체 촬상 장치.
  16. 제2항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은
    깊이가 깊고 형성 영역이 좁은, 제1의 제2 도전형 반도체층;
    깊이가 얇고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체층; 및
    상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체층의 표면 영역들에 형성된 제1 도전형 반도체층으로 구성되는 고체 촬상 장치.
  17. 제3항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은
    깊이가 깊고 형성 영역이 좁은, 제1의 제2 도전형 반도체층;
    깊이가 얇고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체층; 및
    상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체층의 표면 영역들에 형성된 제1 도전형 반도체층으로 구성되는 고체 촬상 장치.
  18. 제4항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은
    깊이가 깊고 형성 영역이 좁은, 제1의 제2 도전형 반도체층;
    깊이가 얇고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체층; 및
    상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체층의 표면 영역들에 형성된 제1 도전형 반도체층으로 구성되는 고체 촬상 장치.
  19. 제5항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은
    깊이가 깊고 형성 영역이 좁은, 제1의 제2 도전형 반도체층;
    깊이가 얇고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체층; 및
    상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체층의 표면 영역들에 형성된 제1 도전형 반도체층으로 구성되는 고체 촬상 장치.
  20. 제6항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은
    깊이가 깊고 형성 영역이 좁은, 제1의 제2 도전형 반도체층;
    깊이가 얇고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체층; 및
    상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체층의 표면 영역들에 형성된 제1 도전형 반도체층으로 구성되는 고체 촬상 장치.
  21. 제7항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은
    깊이가 깊고 형성 영역이 좁은, 제1의 제2 도전형 반도체층;
    깊이가 얇고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체층; 및
    상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체층의 표면 영역들에 형성된 제1 도전형 반도체층으로 구성되는 고체 촬상 장치.
  22. 제8항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각은
    깊이가 깊고 형성 영역이 좁은, 제1의 제2 도전형 반도체층;
    깊이가 얇고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체층; 및
    상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체층의 표면 영역들에 형성된 제1 도전형 반도체층으로 구성되는 고체 촬상 장치.
  23. 제9항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  24. 제10항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  25. 제11항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  26. 제12항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  27. 제13항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  28. 제14항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  29. 제15항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  30. 제16항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  31. 제17항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  32. 제18항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  33. 제19항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  34. 제20항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  35. 제21항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  36. 제22항에 있어서, 상기 광전 변환부들 각각을 형성하는 상기 제1 도전형 반도체 영역은 상기 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 만큼 이격되게 형성되는 고체 촬상 장치.
  37. 각각이 입사광을 신호 전하 - 이 전하의 양은 상기 입사광의 양에 대응함 - 로 변환하는 복수의 광전 변환부; 상기 광전 변환부들에 인접하게 배치되어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부에서 발생된 상기 신호 전하를 각각이 판독하는 복수의 전하 판독부; 상기 광전 변환부에 인접하게 배치되어 있으며, 상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부로부터 검색된 상기 신호 전하를 상기 전하 판독부들중 대응하는 전하 판독부를 통해서 전송하는 복수의 전하 전송부; 및 상기 대응하는 광전 변환부, 상기 대응하는 전하 판독부, 상기 대응하는 전하 전송부 및 이들의 주변부들 상에 절연막을 통해서 형성되어 있으며, 상기 대응하는 전하 전송부의 상기 신호 전하의 전송을 제어하는 전하 전송 전극을 구비하는 고체 촬상 장치의 제조 방법에 있어서,
    그의 표면 영역에 제1 도전형 반도체 층으로 구성되는 복수의 전하 판독부와 제2 도전형 반도체 층으로 구성된 복수의 전하 전송부가 형성되어 있는 제1 도전형 반도체 층상에 적어도 하나의 층으로 각각이 구성되는 복수의 제1 전하 전송 전극을 형성하는 제1 단계;
    절연막을 게재하여 도전막을 형성한 후에 상기 복수의 광전 변환부가 형성되는 영역에 대응하는 영역에는 개구부를 갖고 있는 포토레지스트막을 형성하는 제2 단계;
    마스크로서 상기 포토레지스트막을 이용하여 상기 개구에 대응하는 상기 영역의 상기 도전막을 제거하는 제3 단계;
    마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하거나 또는 마스크로서 단지 상기 도전막만을 이용하여 상기 복수의 광전 변환부를 형성하는 제4 단계; 및
    상기 광전 변환부들중 대응하는 광전 변환부로부터 상기 전하 전송부들증 대응하는 전하 전송부로 신호 전하의 상기 판독 및 기입을 제어하는 전하 판독 전극으로서 역활을 하는 복수의 제2 전하 전송 전극을 상기 도전막을 에칭하여 형성하는 제5 단계를 포함하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  38. 제37항에 있어서, 상기 제5 단계에 있어서, 상기 제2 전하 전송 전극들중 인접해 있는 것들은 상기 개구부로부터 분리된 분리부를 통해서 서로로부터 분리되도록 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  39. 제37항에 있어서, 상기 제5 단계에 있어서, 상기 제2 전하 전송 전극들 각각은 상기 동일한 층내에서 상기 제1 전하 전송 전극들중 임의 대응하는 전하 전송 전극으로부터 소정 거리만큼 이격되거나, 또는 그의 에지부가 절연막을 통해서 서로 분리되어 있는 다양한 층들내의 상기 제1 전하 전송 전극들중 상기 임의 대응하는 전하 전송 전극의 대응하는 에지부상에 배치되도록형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  40. 제38항에 있어서, 상기 제5 단계에 있어서, 상기 제2 전하 전송 전극들 각각은 상기 동일한 층내에서 상기 제1 전하 전송 전극들중 임의 대응하는 전하 전송 전극으로부터 소정 거리만큼 이격되거나, 또는 그의 에지부가 절연막을 통해서 서로 분리되어 있는 다양한 층들내의 상기 제1 전하 전송 전극들중 상기 임의 대응하는 전하 전송 전극의 대응하는 에지부 상에 배치되도록형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  41. 제37항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층을 형성한 후에, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하거나 또는 마스크로서 단지 상기 도전막만을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층들 각각의 표면 영역에 상기 제1 도전형 반도체 영역을 형성하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  42. 제38항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층을 형성한 후에, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하거나 또는 마스크로서 단지 상기 도전막만을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층들 각각의 표면 영역에 상기 제1 도전형 반도체 영역을 형성하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  43. 제39항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층을 형성한 후에, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하거나 또는 마스크로서 단지 상기 도전막만을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층들 각각의 표면 영역에 상기 제1 도전형 반도체 영역을 형성하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  44. 제40항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층을 형성한 후에, 마스크로서 상기 포토레지스트막 및 상기 도전막을 이용하거나 또는 마스크로서 단지 상기 도전막만을 이용하여 상기 제2 도전형 반도체 층들 각각의 표면 영역에 상기 제1 도전형 반도체 영역을 형성하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  45. 제37항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 개구부 보다 깊이는 작으나 형성 영역은 넓은 제2 개구부를 갖고 있는 포토레지스트막을 마스크로서 이용하여 깊이가 깊고 형성 영역이 좁은 제1의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성한 후에, 상기 도전막만을 마스크로서 이용하여 깊이가 작고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성하고, 상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체 영역들의 표면 영역에 제1 도전형 반도체 영역들을 형성하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  46. 제38항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 개구부 보다 깊이는 작으나 형성 영역은 넓은 제2 개구부를 갖고 있는 포토레지스트막을 마스크로서 이용하여 깊이가 깊고 형성 영역이 좁은 제1의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성한 후에, 상기 도전막만을 마스크로서 이용하여 깊이가 작고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성하고, 상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체 영역들의 표면 영역에 제1 도전형 반도체 영역들을 형성하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  47. 제39항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 개구부 보다 깊이는 작으나 형성 영역은 넓은 제2 개구부를 갖고 있는 포토레지스트막을 마스크로서 이용하여 깊이가 깊고 형성 영역이 좁은 제1의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성한 후에, 상기 도전막만을 마스크로서 이용하여 깊이가 작고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성하고, 상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체 영역들의 표면 영역에 제1 도전형 반도체 영역들을 형성하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  48. 제40항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 개구부 보다 깊이는 작으나 형성 영역은 넓은 제2 개구부를 갖고 있는 포토레지스트막을 마스크로서 이용하여 깊이가 깊고 형성 영역이 좁은 제1의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성한 후에, 상기 도전막만을 마스크로서 이용하여 깊이가 작고 형성 영역이 넓은 제2의 제2 도전형 반도체 영역들을 형성하고, 상기 제1 및 제2의 제2 도전형 반도체 영역들의 표면 영역에 제1 도전형 반도체 영역들을 형성하는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  49. 제37항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  50. 제38항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  51. 제39항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  52. 제40항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  53. 제41항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  54. 제42항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  55. 제43항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  56. 제44항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  57. 제45항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  58. 제46항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  59. 제47항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
  60. 제48항에 있어서, 상기 제4 단계에 있어서, 상기 제1 도전형 반도체 영역들은 상기 전하 전송 전극들중 대응하는 전하 전송 전극의 상기 개구부의 상기 전하 판독부 측의 에지부로부터 소정 거리 이격되도록 수직 방향에 대한 소정 경사 주입각으로 제1 도전형 불순물을 이온 주입함으로써 형성되는 고체 촬상 장치의 제조 방법.
KR1019990018185A 1998-05-20 1999-05-20 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법 KR100291159B1 (ko)

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JP1998-138719 1998-05-20
JP10138719A JPH11330448A (ja) 1998-05-20 1998-05-20 固体撮像装置及びその製造方法

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