KR100301799B1 - 고체촬상소자의제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고체촬상 소자의 수평방향 전하전송영역 제조방법에 관한 것으로, 전하전송 효율 및 속도를 향상시키기 위한 것이다.
종래에는 제2폴리게이트(7) 하측에 전위장벽이 균일하게 형성되었다.
따라서 전하전송 효율 및 속도가 저하되었다.
본 발명은 제2폴리게이트(7) 하측에 2단계의 전이를 갖도록 제1전위장벽과 제2전위장벽을 형성한 것이다.
따라서 전하전송 효율 및 속도가 향상되는 효과가 있다.
Description
제1도는 종래의 고체촬상 소자 공정단면도.
제2도는 종래 고체촬상 소자의 클럭신호 및 그에 따른 전위 윤곽도.
제3도는 본 발명의 고체촬상 소자 공정단면도.
제4도는 본 발명 고체촬상 소자의 클럭신호 및 그에 따른 전위 윤곽도.
제5도는 본 발명 다른 실시예의 고체촬상 소자 공정 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 반도체기판 2 : BCCD영역
3 : 게이트절연막 4 : 제1폴리게이트
4a,4b : 폴리실리콘 6a,6b : 전위장벽
7 : 제2폴리게이트
본 발명은 고체촬상 소자(Charge Coupled Device)에 관한 것으로, 특히 수평전하 전송영역(Horizontal CCD)의 전하전송 효율 및 속도증가에 적당하도록 한 고체촬상 소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고체촬상소자는 빛을 받아 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토다이오드와, 포토다이오드에서 변환된 광전하를 수직방향으로 전송하기 위한 수직방향 전송영역(Vertical CCD)과, 수직방향으로 전송된 광전하를 수평방향으로 전송하기 위한 수평방향 전송영역(HCCD)과, 수평방향으로 전송된 광전하를 센싱하여 출력하는 센싱엠프등으로 이루어진다.
이와 같은 고체촬상 소자의 종래 수평방향 전하전송 영역의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제1도는 종래의 수평방향 전하전송 영역(HCCD)의 공정단면도이고, 제2도는 종래 수평방향 전하전송 영역의 클럭신호 및 그에 따른 전위 윤곽도로써, 먼저 제조방법은 제1(a)도와 같이 실리콘기판(1) 표면에 n형 이온주입으로 BCCD(Buried CCD)영역(2)을 형성하고, 그 위에 게이트 산화막(3)을 형성한 후 전면에 도핑된 폴리실리콘을 증착하고 패터닝하여 일정간격으로 제1폴리게이트(4)를 형성한다.
그리고 제1폴리게이트(4)를 절연막(5)으로 격리시킨 뒤 제1(b)도와 같이 BCCD영역(2)에 제1폴리게이트(4)를 마스크로 이용하여 틸티(tilt)이온 주입으로 전위장벽(6)을 형성한다.
이어, 제1(c)도와 같이 제1폴리게이트(4)사이에 제2폴리게이트(7)를 형성하며 제1폴리게이트(4)와 일측의 제2폴리게이트(7)를 공통으로 하여 한쌍 건너서 제1클럭신호(HØ1)를 인가하고 나머지 쌍의 제1폴리게이트(4)와 제2폴리게이트(7)에 제2클럭신호(HØ2)를 인가한다.
이와 같이 제조된 종래의 고체촬상 소자의 동작은 다음과 같다.
먼저 제2(b)도와 같은 클럭신호(HØ1,HØ2)가 인가되면 제2(a)도와 같이 전위가 변화되어 광전하를 일방향으로 전송한다.
즉, t=1일 때는 4번째 게이트 밑의 전위가 바닥이므로 전하는 이곳에 모여 있게 된다.
t=2가 되면 1,2번째 게이트에 High가 걸리므로 이곳의 레벨(Level)이 내려가고 3,4번째 게이트는 Low가 걸리므로 레벨이 올라간다.
그러나 4번째 게이트에 모인 전자는 왼편에 전위장벽(Potential barrier)이 존재하므로 왼쪽으로 이동할 수 없다.
한편 5,6번째 게이트의 레벨이 점점 낮아져서 4번째 게이트의 오른편 전위장벽이 제거되면 4번째 게이트 밑의 전자는 에너지 레벨이 낮아져서 5,6번째 게이트 밑으로 재빠르게 이동된다.
그리고 5,6번째 게이트가 충분히 높아지면 다시 계단식 전위가 형성되어 전하가 모여있는 위치는 원래 4번째 게이트에서 6번째 게이트로 바뀌게 된다.
t=3이 되면, t=1의 경우와 같아지게 된다.
위와 같은 클럭의 반복에 의해 전하가 전송된다.
그러나 이와 같은 종래의 고체촬상 소자에 있어서는 클럭신호(HØ1,HØ2)에 의한 전위가 평평한 면이 많아서 전하전송시 그곳에서는 표류(Drift)에 의한 전송보다는 열확산(Thermal Diffusion)에 의한 전송이 우세하게 되어 전송속도가 느려진다.
또한, 그곳에서의 전하포획 현상에 의해 전하전송 효율이 나빠지는 단점이 있으며, 제1폴리게이트(4) 형성후 틸티이온 주입을 하여 전위장벽 형성시 제1폴리게이트(4) 쪽으로 전위장벽이 확산되어 전하전송 효율이 더 떨어질 위험성이 있는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 수평방향 전하전송 HCCD영역의 전하전송 효율 및 속도를 향상시키는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제3도는 본 발명의 수평방향 전하전송(HCCD)영역을 형성하기 위한 공정단면도이고, 제4도는 제3도의 클럭신호(HØ1,HØ2) 및 그에 따른 전위 윤곽도로써, 먼저 제조방법은 제3(a)도와 같이 반도체기판(1)에 n형 이온주입으로 BCCD영역(2)을 형성하고, 그 위에 게이트절연막(3)을 증착한다.
그리고 제3(b)도와 같이 게이트절연막(3)위에 도핑된 폴리실리콘(4a)을 증착하고, 제3(c)도와 같이 포토에치 공정으로 일정간격을 갖도록 복수개의 제1폴리게이트(4)를 형성한다.
그후 제3(d)도와 같이 제1폴리게이트(4)를 절연막(5)으로 격리시킨 뒤 제3(e)도와 같이 제1폴리게이트(4)를 마스크로 이용하여 BCCD영역(2)에 이온주입으로 제1전위장벽을 형성한다.
그리고 제3(f)도와 같이 전면에 폴리실리콘(4b)을 증착하고, 제3(g)도와 같이 제1폴리게이트(4)를 마스크로 이용하여 일방향으로 틸티이온 주입을 실시하여 상기 제1전위장벽(6a)의 일측에 제2전위장벽(6b)을 형성한 다음, 제3(h)도와 같이 상기 폴리실리콘(4b)을 선택적으로 식각하여 제1폴리게이트(4) 사이에 제2폴리게이트(7)를 형성한다.
그리고, 종래와 같이 제1폴리게이트(4)와 이웃한 제2폴리게이트(7)를 한쌍으로 번갈아 제1클럭신호(HØ1)와 제2클럭신호(HØ2)를 인가한다.
이와 같이 제조된 본 발명의 고체촬상 소자의 수평방향 전하전송 영역의 동작은 다음과 같다.
즉, 제4(b)도와 같이 제1클럭신호와 제2클럭신호를 인가하면, 종래와 같이 전위가 변하여 광전하가 이동하지만 제2폴리게이트(7) 하측의 전위가 두단계로 구분되므로 평탄면이 좁아져 더 부드럽게 전송된다.
제5도는 본 발명 다른 실시예의 고체촬상 소자의 제조공정 단면도로써, 제5(a)도와 같이 반도체기판(1)에 BCCD영역(2), 게이트절연막(3), 제1폴리게이트(4), 제1폴리게이트(4) 격리용 절연막(5) 등을 형성하고, 제1폴리게이트(4)를 마스크로 이용하여 BCCD영역(2)에 이온주입으로 제1전위장벽(6a)을 형성하고, 제5(b)도와 같이 틸티이온 주입으로 제1전위장벽(6b)을 형성한 다음 제5(c)도와 같이 제1폴리게이트(4) 사이에 제1폴리게이트(7)를 형성하여도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 고체촬상 소자에 있어서는 폴리게이트 밑의 전위의 평탄한 면을 더 줄어들게 형성하므로 열확산 보다는 표류에 의한 전하전송 효과가 커져 전하전송 속도가 빨라지고, 전하전송 효과도 증가하는 효과가 있다.
Claims (1)
- 반도체기판 표면에 n형 이온주입으로 BCCD영역을 형성하고 그위에 게이트절연막을 형성하는 제1공정과, 상기 게이트절연막위에 일정간격을 갖도록 복수개의 제1폴리게이트를 형성하고 절연막으로 제1폴리게이트를 격리시키는 제2공정과, 상기 제1폴리게이트를 마스크로 이온주입하여 BCCD영역에 제1전위장벽을 형성하는 제3공정과, 전면에 폴리실리콘을 증착하고 제1폴리게이트를 마스크로 이용하여 틸트이온 주입으로 제1전위장벽 일측 일부에 제2전위장벽을 형성하는 제4공정과, 상기 폴리실리콘을 선택적으로 제거하여 제1폴리게이트 사이에 제2폴리게이트를 형성하는 제5공정으로 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 고체촬상 소자의 제조방법.
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