KR100502620B1 - 고체촬상장치 - Google Patents

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KR100502620B1
KR100502620B1 KR10-2001-0007984A KR20010007984A KR100502620B1 KR 100502620 B1 KR100502620 B1 KR 100502620B1 KR 20010007984 A KR20010007984 A KR 20010007984A KR 100502620 B1 KR100502620 B1 KR 100502620B1
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요시다토시오
카마다요시노리
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샤프 가부시키가이샤
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Abstract

CCD 영역 센서는 피사체의 광학정보를 검출하는 유효화소영역 A 및 광학적 블랙을 검출하는 무효화소영역 B를 구비하고 있다. 무효화소영역내의 수광영역(23) 위에 개구부(40)를 갖는 차광막(30)이 형성된다. 이에 따라, 비록 차광막(30)이 고융점 금속 TiW와 같이 수소 이온이 통과하기 어려운 재질로 만들어지는 경우에도, 수소 어닐링 공정에서 P-SiN막으로 만들어진 패시베이션막(33)으로부터 실리콘기판 (21)을 향해 수소 이온이 충분히 확산될 수 있다. 그 결과, 수광영역(23)과 전송채널영역(24)의 계면준위가 감소되고, 무효화소영역의 암시출력전압은 유효화소영역의 암시출력전압과 같은 정도로 감소된다. 그리하여, 유효화소영역과 무효화소영역간에는 블랙 레벨에 있어서의 차이가 없게 된다.

Description

고체촬상장치{Solid State Image Sensing Device}
본 발명은 고체촬상장치에 관한 것으로서, 특히 피사체의 광학정보를 검출하는 유효화소영역(effective pixel region) 및 광학적 블랙(optical black)을 검출하는 무효화소영역(ineffective pixel region)을 갖는 고체촬상장치에 관한 것이다.통상적으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 고체촬상장치로서의 CCD(charge coupled device) 영역 센서(area sensor)는 피사체의 광학정보를 검출하는 유효화소영역 A 및 광학적 블랙을 검출하는 무효화소영역 B를 갖는다. 상기 유효화소영역은 고체촬상소자 내의 수광영역으로 빛이 입사되는 영역으로 정의되며, 상기 무효화소영역은 차광막이 수광영역을 빛으로부터 차단하는 영역으로 정의된다. 무효화소영역 B는, 통상적으로는 유효화소영역 A의 좌,우 양측 및 상,하 양측에 위치한다. 예를 들어, 무효화소영역 B는, 유효화소영역 A의 좌측에 5개의 화소, 유효화소영역 A의 우측에 50개의 화소, 그리고 유효화소영역 A의 상, 하측에 각각 5개의 화소를 수용할 정도의 면적을 가질 수 있다. 또한, CCD 영역 센서의 전체 영역에 대한 무효화소영역 B의 비율은, 유효화소의 수에 따라 다르겠지만, 약 3% 정도가 될 수 있다.
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도 7은, 통상적인 CCD 영역 센서에 있어서 유효화소영역 A의 단면도(도 6의 화살표 C-C'의 내측 단면에 대응됨)를 나타내고 있다. 도 8은, 무효화소영역 B의 단면도(도 6의 화살표 C-C'의 외측 단면에 대응됨)를 나타내고 있다. 이하, 도 7 및 8에 따라, 종래의 CCD 영역 센서에 있어서 유효 및 무효화소영역의 화소구성에 대하여 설명한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 유효화소영역 A는, N형 실리콘기판(1) 위에 형성된 P형 불순물영역(2)에, 수광영역(light-receiving region)(3), 전송채널영역 (transfer channel region)(4) 및 수광영역(3)에서 광변환에 의해 발생된 전하를 전송채널영역 (4)으로 전송하는 독출영역(read region)(5)이 형성된 화소 구조를 갖는다. 전송채널영역(4) 및 독출영역(5)의 상부에는, 산화실리콘막(6)과 질화실리콘막(7)을 개재시켜, 인이 도핑된 폴리실리콘막으로 된 전송전극(transfer electrode)(8)이 선택적으로 형성되어 있다.
다음으로, 전송전극(8)을 포함하는 전체 표면 위에, 예를 들어 산화실리콘막으로 된 절연막(9)이 CVD(chemical vapor deposition)에 의해 형성되어 있다. 또한, 차광막으로서 예를 들어 TiW와 같은 고융점 금속(10)이, 전송전극(8) 영역을 덮도록 선택적으로 형성되어 있다. 또한, 고융점 금속(10)을 포함하는 전체 표면 위에 BPSG(boro-phospho silicate glass)막(11)이 추가로 형성되고, 이 BPSG막(11) 위에, 예를 들어 Al-Si와 같은 배선용 금속(wiring metal)(12)이 형성된 후에 선택적으로 제거된다(도 7에서는 배선용 금속(12)이 제거되어 있음). 그 다음, 배선용 금속(12)의 전체 표면 위에, 예를 들어 SiN막과 같은 표면 보호막(13)이 플라즈마 CVD에 의해 형성되어 있다.
한편, 도 8(도 7에 대응되는 구성요소는 동일한 참조부호로 나타내고 있음)에 도시한 바와 같이, 무효화소영역(B)의 화소구성은 유효화소영역 A의 화소구성과 거의 동일하다. 단, 광이 수광영역(3)으로 입사되는 것을 방지하기 위하여, 수광영역(3)이 고융점 금속(10)으로 덮여져 있고, 그 전체 표면이 배선용 금속(12)으로 덮여져 있다는 점이 유효화소영역 A와 다르다.
그러나, 상기한 종래의 CCD 영역 센서는 다음과 같은 결점을 가지고 있다. CCD 영역 센서의 조립공정상 일반적으로 수소 어닐링이 수행된다. 이 수소 어닐링은 수광영역(3) 및 전송 채널영역(4)의 계면준위(interface state densities)를 감소시키고 또한 암시출력전압(dark-time output voltage)을 낮추는 효과가 있다. 특히 유효화소영역 A에서, 표면보호막(13)은 다량의 수소를 함유하고 있고, 그 다량의 수소는 상기 표면보호막(13)으로부터 실리콘기판(1)을 향해 확산된다. 따라서, 상기 암시출력전압이 충분히 감소될 수 있다.
그러나, 무효화소영역 B에서는, 고융점 금속(10)과 배선용 금속(12)이 수광영역(3)의 상부에 적층(laminate)되어 있다. 따라서, SiN막으로 이루어진 표면보호막(13)으로부터 실리콘기판(1)을 향해서 수소 이온들이 충분히 확산되지 못하여, 암시출력전압이 유효화소영역(A)에서와 같은 정도로 감소되지 않는다.
상기 언급된 이유로 인해서, 블랙(black) 레벨에 있어서, 유효화소영역 A와 무효화소영역 B간에 차이가 있다. 그 다음으로, 기준으로서 사용되는 무효화소영역 B의 블랙 레벨을 기초로 하여 신호처리가 수행된다. 따라서, 기준 레벨에 있는 블랙이 본래의 기준 레벨에서의 블랙보다도 화이트측으로 전환되는 상태에서 신호처리가 수행되기 때문에 계조(階調, gray scale)의 정밀도에 있어서 문제가 있게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 유효화소영역과 무효화소영역간 블랙 레벨의 차이가 없는 고체촬상장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 동일한 기판 위에 수광영역, 전송채널영역 및 독출영역을 가지고, 또한 피사체의 광학정보를 검출하는 유효화소영역과 광학적 블랙을 검출하는 무효화소영역으로 분할되어 있으며: 유효화소영역과 무효화소영역에 있는 전송채널영역과 독출영역을 덮고, 수광영역 위에 개구를 제공하도록 형성된 제1 차광막; 유효화소영역과 무효화소영역에 있는 제1 차광막과 수광영역 위에 형성된 층간절연막; 적어도 무효화소영역에 있는 층간절연막 위에 형성되고, 적어도 무효화소영역에 있는 수광영역, 전송채널영역 및 독출영역을 덮도록 형성된 제2 차광막; 및 유효화소영역 및 무효화소영역에 있는 전체 표면을 덮기 위하여 층간절연막과 제2 차광막 위에 형성된 보호절연막을 포함하는 고체촬상장치를 제공한다.
상기 구성에 따르면, 무효화소영역에 있어서 전송채널영역과 독출영역 위에 형성된 제1 차광막은 수광영역 위에 개구를 갖는다. 따라서, 상기 무효화소영역에 있어서, 제1 차광막상에 배치되어 상기 수광영역, 전송채널영역 및 독출영역 위를 덮는 제2 차광막이 수소 이온이 통과하기 쉬운 재료로 형성되어 있는 경우에는, 비록 제1 차광막이 수소 이온이 통과하기 어려운 재질로 형성되어 있는 경우라 하더라도, 수소 어닐링시에 무효화소영역에 있어서 보호절연막으로부터 기판을 향해 수소 이온이 충분히 확산되어, 수광영역 및 전송채널영역의 계면준위가 감소된다. 그 결과, 무효화소영역의 블랙 레벨이, 수광영역 위에 제1 차광막의 개구를 갖는 유효화소영역의 블랙 레벨과 동등한 정도로 되어, 그 차이가 없어지게 된다.
또한, 본 발명은, 동일한 기판 위에 수광영역, 전송채널영역 및 독출영역을 가지고, 또한 피사체의 광학정보를 검출하는 유효화소영역과 광학적 블랙을 검출하는 무효화소영역으로 분할되어 있으며: 유효화소영역과 무효화소영역에 있는 전송채널영역과 독출영역을 덮고, 수광영역 위에 개구를 제공하도록 형성된 제1 차광막; 유효화소영역과 무효화소영역에 있는 제1 차광막과 수광영역 위에 형성된 층간절연막; 적어도 무효화소영역에 있는 층간절연막 위에 형성되고, 수광영역을 덮도록 형성되어 있으며, 수광영역을 제외한 영역에 개구를 형성한 제2 차광막; 그리고 유효화소영역 및 무효화소영역에 있는 전체 표면을 덮기 위하여 층간절연막과 제2 차광막 위에 형성된 보호절연막을 포함하는 고체촬상장치를 제공한다.
상기 구성에 따르면, 무효화소영역에 있어서, 전송채널영역과 독출영역 위에 형성된 제1 차광막은 수광영역 위에 개구를 갖는다. 또한, 상기 무효화소영역에 있어서, 제1 차광막 위에 위치하는 제2 차광막이 수광영역을 덮고 있으며 또한, 수광영역 위를 제외한 영역에 개구를 갖는다. 따라서, 비록 제1 차광막이 수소 이온이 통과하기 어려운 재질로 형성되고 또한 제2 차광막 역시 수소 이온이 통과하기 어려운 재질로 형성되어 있다 하더라도, 상기 개구로 인해서, 수소 어닐링 단계에서 무효화소영역에서, 보호절연막으로부터 기판을 향해서 수소 이온이 충분히 통과된다. 그 결과, 수광영역 및 전송채널영역의 계면준위가 감소한다.
본 발명의 일실시예에서, 제2 차광막은 배선용 금속막으로 만들어진다.
상기 구성에 따르면, 배선용 금속막은 제2 차광막으로서 작용한다. 따라서, 제1 차광막에 추가하여 제2 차광막을 형성시킬 필요가 없게 되어서 고체촬상장치의 두께 및 코스트를 저감할 수 있다.
본 발명의 일실시예에서, 배선용 금속막은 Ti 또는 Ti 합금을 포함하는 적층구조막으로 형성된다.
상기 구성에 따르면, 비록 배선용 금속막이, Ti 또는 Ti 합금을 포함하는 배리어금속 및 반사방지막(reflection preventing film)의 다층구조막으로 형성되어 화소가 미세화되는 경우에도, 수소 어닐링 단계에서 수소 이온이 무효화소영역에서 충분히 확산된다. 그 결과, 수광영역 및 전송채널영역의 계면준위가 감소한다.
본 발명은 하기의 상세한 설명 및 단지 예시목적(본 발명을 제한하는 것이 아님)의 첨부도면을 통해 보다 자세히 이해될 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하고자 한다.
<실시예 1>
도 1은, 본 실시예의 고체촬상장치로서 작용하는, CCD 영역 센서에 있어서 유효화소영역 A(도 6에 있는 화살표 C-C'의 내측 단면에 대응)의 단면도를 나타내고 있다. 도 2는, 무효화소영역 B(도 6에 있는 화살표 C-C'의 외측 단면에 대응)의 단면도를 나타내고 있다. 도 1 및 2에, N형 반도체기판(21), 제1 P형 불순물층(22), 수광영역(23), 전송채널영역(24), 독출 게이트영역(25), 게이트 절연막으로서 작용하는 산화실리콘막(26), 게이트 절연막으로서 작용하는 질화실리콘막(27), 폴리실리콘 게이트전극(28), 폴리실리콘 게이트전극(28)을 포함하는 전체 표면을 덮는 산화실리콘막(29), TiW막으로 구성된 차광막(30), 평탄화 및 절연화 용도를 위해 BPSG 등으로 된 산화실리콘막(31), Al-Si막으로 구성된 배선용 금속막(32) 및 P-SiN 등으로 된 패시베이션막(33)이 나타나 있다. 수광영역(23)과 전송채널영역(24)은 제1 P형 불순물층(22) 내에 형성되어 있다.
상기 구조를 갖는 CCD 영역 센서는 다음과 같이 형성된다. 첫 번째로, 붕소 이온을 N형 반도체기판(21)으로서 작용하는 N형 실리콘기판의 전체 표면으로 주입한 후, 열적 확산을 행하여 제1 P형 불순물층(22)으로서 작용하는 제1 P형 웰층을 형성한다. 다음으로, 제1 P형 웰층(22)에 속해 있으며, 전송채널영역(24)이 형성되는 영역에서 포토레지스트에 의해 창이 오픈된다. 다음, 붕소 이온과 인 이온을 연속적으로 주입하여, 전송채널영역(24)을 구성하는 제2 P형 불순물층(제2 P형 웰층)(35) 및 N형 불순물층(36)을 형성한다. 포토레지스트를 제거한 후, 제1 P형 웰층(22)에 속해 있으며, 전송채널영역(24)과 수광영역(23)의 사이에 위치한 영역에서 포토레지스트에 의해 창이 오픈된다. 그 다음, 붕소 이온을 주입하여 P형 채널 스톱층(37)을 형성한다.
그 다음, 포토레지스트를 제거한 후, 열적 산화를 행하여 게이트 절연막으로서 작용하는 산화실리콘막(26)을 형성하고, CVD에 의해서 게이트 절연막으로서 질화실리콘막(27)을 형성한다. 또한, CVD에 의해 폴리실리콘막을 퇴적하고, 그 다음으로, POCl3를 확산 공급원으로 사용하는 고상열확산법(solid phase thermal diffusion method)(POCl3법)에 의해 인 도핑을 행한다. 폴리실리콘 게이트전극 (28)이 형성되는 영역을 포토레지스트로 덮고, 반응성 이온 에칭을 행하여, 질화실리콘막(27)과 인이 도핑된 폴리실리콘막을 제거하고, 폴리실리콘 게이트전극(28)을 형성한다.
통상적으로, CCD 영역센서에서, 폴리실리콘 게이트전극(28)이 2층 구조 또는 3층 구조로 제조된다. 이 경우, 포토레지스트를 제거한 후, 제1층의 폴리실리콘 게이트전극과 제2층의 폴리실리콘 게이트전극 사이를 절연시키기 위하여, 열적 산화에 의해 제1층의 폴리실리콘 게이트전극 위에 층간 산화물막을 형성한다. 제2층의 폴리실리콘 게이트전극은 제1층의 폴리실리콘 게이트전극과 유사하게 형성된다. 제3층의 폴리실리콘 게이트전극이 형성될 경우에도, 층간 산화물막과 폴리실리콘 게이트전극을 비슷한 방식으로 재차 형성한다.
다음에, 제1 P형 웰층(22)에 속해 있고, 수광영역(23)이 형성되는 영역에서 포토레지스트에 의해 창이 오픈된다. 그 다음, 인 이온과 붕소 이온을 연속적으로 주입하여, 수광영역(23)을 구성하는 N형 불순물층(38) 및 수광영역 표면의 P형 정공 축적층(39)이 형성된다. 이어서, 상기 포토레지스트가 제거된다.
다음, 산화실리콘막(29)을 CVD에 의해 형성하여, 폴리실리콘 게이트전극(28) 및 이후에 형성되는 차광막(30) 사이를 절연시킨다. 또한, 스퍼터링에 의해서 고융점 금속 TiW를 퇴적시켜 차광막(30)을 형성한다. 이어서, 포토레지스트를 형성하고, 유효화소영역 A와 무효화소영역 B 양자에 있는 수광영역(23)의 상부에 개구를 형성한다. 그 다음, 수광영역(23)의 상부에 위치한 고융점 금속 TiW을 반응성 이온 에칭에 의해 제거하여 개구부(40)를 형성한다.
다음, 평탄화를 위해, BPSG막(산화실리콘막)(31)을 CVD에 의해 퇴적시킨다. 또한, Al-Si막을 스퍼터링에 의해 퇴적하여 배선용 금속막(32)을 형성한다. 상기 Al-Si막은 포토레지스트로 피복된다. 유효화소영역 A에 있는 포토레지스트는 제1도에 도시된 바와 같이 제거되거나 또는 수광영역(23) 위를 개구시켜 반응성 이온 에칭에 의해 불필요한 Al-Si막을 제거한다. 한편, 무효화소영역 B에 있는 Al-Si막은 포토레지스트로 덮여진 상태로 유지됨으로써 배선용 금속막(32)이 형성된다. 마지막으로, 패시베이션막(33)으로서 P-SiN을 플라즈마 CVD에 의해 퇴적시키고, 신터공정(sintering process, 소결공정)을 행하여 본 실시예의 CCD 영역센서를 완성한다.
상기와 같이 형성된 CCD 영역 센서에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 유효화소영역 A에 있어서, 수광영역(23)의 상부의 제1 차광막(30)에 개구부(40)가 형성된다. 이에 의해, 빛이 상기 개구부(40)를 통해 수광영역(23)으로 입사하여 피사체의 광학정보를 검출하게 된다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 무효화소영역 B에 있어서, 수광영역(23)의 상부의 차광막(30)에도 개구부(40)가 형성되어 있으나, 제2 차광막인 배선 금속 막(32)이 상기 수광영역(23) 상에 제공되어 수광영역(23)을 전체적으로 덮는다. 그래서, 무효화소영역 B에 있어서, 상기 배선 금속 막(32)은 수광영역(23)을 빛으로부터 차단시키고 신호처리를 위한 기초로써 사용되는 광학적 블랙을 검출하게 된다. 상술한 바와 같이, 무효화소영역 B의 차광막(30)에도 개구부(40)가 제공되기 때문에, 비록 차광막(30)이 수소 이온이 통과하기 어려운 재질로 형성되어 있더라도, 이후의 수소 어닐링 공정에서, 수소 이온은 P-SiN막으로 형성된 패시베이션막(33)으로부터 실리콘기판(21)을 향하여 충분히 확산되어, 수광영역(23)과 전송채널영역(24)의 계면준위가 감소된다. 따라서, 도 3에 도시한 바와 같이, 무효화소영역 B의 암시출력전압이 유효화소영역 A의 암시출력전압과 동등하게 감소될 수 있다.
즉, 본 실시예에 따르면, 유효화소영역 A와 무효화소영역 B간에 블랙 레벨에 있어 차이가 없고, 암시(dark environment) 및 저조도(low-illumination) 촬상시에 블랙 레벨의 안정화를 도모할 수 있다.
<실시예 2>
상기 실시예 1에서는, 도 2에 도시한 바와 같이, 무효화소영역 B에 있어서 수광영역 (23)의 상부에 위치한 차광막(30)에 비록 개구부(40)가 형성되어 있기는 하지만, 배선용 금속막(32)으로 완전히 덮여진다. 따라서, 배선용 금속막(32)이 배리어 금속 또는 반사방지막으로서 사용되는 TiN막을 포함하는 다층막과 같이 수소 이온이 통과하기 어려운 재질로 형성되는 경우에는 수소 이온의 확산이 방해된다. 본 실시예는 그러한 경우에 대처하는 것이다.
도 4는, 본 실시예의 CCD 영역 센서에 있어서 상기 유효화소영역 A(도 6에 있는 화살표 C-C'의 내측 단면에 대응됨)의 단면도를 나타내고 있다. 도 5는, 무효화소영역 B(도 6에서, 화살표 C-C'의 외측 단면에 대응됨)의 단면도를 나타내고 있다. 도 4 및 5에, N형 반도체기판(51), 제1 P형 불순물층(52), 수광영역(53), 전송채널영역(54), 독출 게이트영역(55), 게이트 절연막으로서 작용하는 산화실리콘막( 56), 게이트 절연막으로서 작용하는 질화실리콘막(57), 폴리실리콘 게이트전극 (58), 폴리실리콘 게이트전극(58)을 포함하는 전체 표면을 덮는 산화실리콘막(59), TiW로 된 차광막(60), 평탄화 및 절연화 용도를 위해 BPSG 등으로 된 산화실리콘막(61), TiN/Al-Cu/TiN막 등의, 배리어 금속 또는 반사방지막의 다층구조로 된 배선용 금속(62) 및 P-SiN 등으로 된 패시베이션막(63)이 나타나 있다. 이 경우, 수광영역(53)과 전송채널영역(54)은 제1 P형 불순물층(52) 내에 형성되어 있다.
상기 구조를 갖는 CCD 영역 센서는 다음과 같이 형성된다. 첫 번째로, 붕소 이온을 N형 반도체기판(51)으로서 작용하는 N형 실리콘기판의 전체 표면으로 주입한 후, 열적 확산을 행하여 제1 P형 불순물층(52)으로서 작용하는 제1 P형 웰층을 형성한다. 다음으로, 제1 P형 웰층(52)에 속해 있으며, 전송채널영역(54)이 형성되는 영역에서 포토레지스트에 의해 창이 오픈되고, 붕소 이온과 인 이온을 연속적으로 주입한다. 전송채널영역(54)을 구성하는 제2 P형 불순물층(제2 P형 웰층)(65) 및 N형 불순물층(66)이 형성된다. 포토레지스트를 제거한 후, 제1 P형 웰층(52)에 속해 있으며, 전송채널영역(54)과 수광영역(53)의 사이에 위치한 영역에서 포토레지스트에 의해 창이 열리고, 붕소 이온을 주입하여 P형 채널 스톱층(67)을 형성한다.
그 다음, 포토레지스트를 제거한 후, 열적 산화를 행하여 게이트 절연막으로서 작용하는 산화실리콘막(56)을 형성하고, CVD에 의해서 게이트 절연막으로서 질화실리콘막(57)을 형성한다. 또한, CVD에 의해 폴리실리콘막을 퇴적한 후, POCl3법에 의해 인을 도핑한다. 폴리실리콘 게이트전극(58)이 형성되는 영역을 포토레지스트로 덮고, 반응성 이온 에칭을 행하여, 질화실리콘막(57)과 인이 도핑된 폴리실리콘막을 제거하여 폴리실리콘 게이트전극(58)을 형성한다. 만약, 폴리실리콘 게이트전극 (58)이 실시예 1의 경우와 유사하게 다층 구조로 되는 경우라면, 이후에, 포토레지스트의 제거 단계, 열적산화에 의해 층간 산화물막을 형성하는 단계 그리고 그 다음층의 폴리실리콘 게이트 전극을 형성하는 단계들을 반복한다.
다음에, 제1 P형 웰층(52)에 속해 있으며 수광영역(53)이 형성되는 영역에서 포토레지스트에 의해 창이 열리고, 인 이온과 붕소 이온을 연속적으로 주입한다. 수광영역(53)을 구성하는 N형 불순물층(68)과 수광영역 표면의 P형 정공 축적층(69)이 형성된다. 이어서, 앞에서 언급된 포토레지스트가 제거된다.
다음, 산화실리콘막(29)을 CVD에 의해 형성하여, 폴리실리콘 게이트전극(58) 및 이후에 형성되는 차광막(60) 사이를 절연시키고, 스퍼터링에 의해서 고융점 금속 TiW를 퇴적시켜 차광막(60)을 형성한다. 이어서, 포토레지스트를 형성하고, 유효화소영역 A와 무효화소영역 B 각각에 있는 수광영역(53)의 상부에 개구를 형성한다. 수광영역(53)의 고융점 금속 TiW를 반응성 이온 에칭에 의해 제거하여 개구부(70)를 형성한다.
다음으로, 평탄화를 위해서, BPSG막(산화실리콘막)(61)을 CVD에 의해 퇴적시킨다. 또한, TiN/Al-Cu/TiN막을 스퍼터링에 의해 퇴적하여 배선용 금속막(62)을 형성한다. 그 다음, 포토레지스트를 전체 표면 위에 퇴적하고, 무효화소영역 B에 있는 개구부(70)의 바로 상부을 제외한 영역에 개구를 형성한다. 유효화소영역 A에 있어서는 포토레지스트를 제거하거나 또는 수광영역(23)의 상부에 개구를 형성하고(도 4의 경우에는 포토레지스트가 제거됨), 반응성 이온 에칭에 의해 불필요한 TiN/Al-Cu/TiN막을 제거하여 배선용 금속막(62)을 형성한다.
상기한 바와 같이, 본 실시예의 무효화소영역 B에 있어서는, 배선용 금속막(62)에 있는 개구부(70)의 바로 상부을 제외한 영역에 개구부(71)가 형성된다. CCD 영역 센서에 있어서 화소의 미세화가 진행되므로 다층으로 된 배선용 금속막이 종종 채용된다. 배리어 금속 및 물질 그리고 반사방지막으로 사용되는 TiN은 다음 공정의 수소 어닐링 동안 수소 이온이 확산되는 것을 저지한다. 따라서, 배선용 금속막(62)에 있어서 수광영역(53)의 바로 상부을 제외한 부분에 개구부(71)가 형성됨으로써, 수소 어닐링 단계에서 수소 이온의 확산이 촉진될 수 있고, 한편으로 수광영역(53)에 광이 입사되는 것을 방지한다.
마지막으로, 패시베이션막(63)으로서 P-SiN을 플라즈마 CVD에 의해 퇴적시키고, 신터공정(sintering process, 소결공정)을 행하여 본 실시예의 CCD 영역센서를 완성한다.
상기와 같이 형성된 CCD 영역 센서에 따르면, 도 5에 도시한 바와 같이, 무효화소영역 B에 있어서 수광영역(53) 상부의 차광막(60)에 개구부(70)가 형성되어 있다. 또한, 개구부(70)의 바로 윗쪽을 제외한 영역에 있는 배선용 금속막(62)에도 개구부(71)가 형성된다. 따라서, 비록 차광막(60)이 고융점의 TiW 금속과 같이, 수소 이온이 통과하기 어려운 물질로 제조되고 또한 배선용 금속막(62)이 배리어 금속 또는 반사방지막에 사용되는 TiN막을 포함하는 다층막과 같이 수소 이온이 통과하기 어려운 재질로 형성되는 경우에도, 이후의 수소 어닐링 공정에서, P-SiN막으로 형성된 패시베이션막(63)으로부터 실리콘기판(51)을 향하여 수소 이온이 충분히 확산된다. 결과적으로, 수광영역(53)과 전송채널영역(54)의 계면준위가 감소된다. 따라서, 무효화소영역 B의 암시출력전압이 유효화소영역 A의 암시출력전압과 동등하게 감소된다.
즉, 본 실시예에 따르면, 유효화소영역 A와 무효화소영역 B간에 블랙 레벨에 있어 차이가 없다. 따라서, 암시(dark environment) 및 저조도(low-illumination) 촬상시에 블랙 레벨의 안정화를 도모할 수 있다.
유의할 점은, 상기 실시들에서의 배선용 금속막(32 및 62)이 반드시 배선용의 금속막이 아니라는 점이다. 상기 실시예들의 CCD 영역 센서의 조립방법은 단지 실시예에 불과한 것이며, 그 형성방법, 사용되는 물질, 막 형성법 등이 상기 실시예들로 제한되는 것이 아님은 물론이다.
본 발명을 상기와 같이 설명하였는바, 본 발명이 다양한 방법으로 변형될 수 있음은 자명하다. 이러한 변형은 본 발명의 사상 및 범위로부터 이탈되는 것으로 간주되어서는 아니되며, 당업자에게 자명한 이러한 모든 변형들이 다음의 특허청구범위에 포함되는 것이다.
도 1은 본 발명의 고체촬상장치로서 작용하는, CCD 영역 센서의 유효화소영역의 단면도.
도 2는 도 1에 대응되는 무효화소영역의 단면도.
도 3은 유효화소영역 및 무효화소영역에 있어서 암시출력전압을 비교한 그래프.
도 4는 도 1과는 다른 CCD 영역 센서내의 유효화소영역의 단면도.
도 5는 도 4에 대응되는 무효화소영역의 단면도.
도 6은 CCD 영역 센서의 유효화소영역과 무효화소영역을 설명하는 도면.
도 7은 종래의 CCD 영역센서의 유효화소영역의 단면도.
도 8은 도 7에 대응되는 무효화소영역의 단면도.
<도면의 주요 부호에 대한 설명>
21, 51: N형 반도체기판
22, 52: 제1 P형 불순물층(제1 P형 웰층)
23, 53: 수광영역
24, 54: 전송채널영역
25, 55: 독출 게이트영역
26, 56: 산화실리콘막(게이트 절연막)
27, 57: 질화실리콘막(게이트 절연막)
28, 58: 폴리실리콘 게이트전극
29, 59: 산화실리콘막
30, 60: 차광막
31, 61: BPSG막
32, 62: 배선용 금속막
33, 63: 패시베이션막
35, 65: 제2 P형 불순물층(제2 P형 웰층)
36, 38, 66, 68: N형 불순물층
37, 67: P형 채널 스톱층
39, 69: P형 정공축적층
40, 70, 71: 개구부

Claims (6)

  1. 동일한 기판 상에 수광영역, 전송채널영역 및 독출영역을 가지고, 피사체의 광학정보를 검출하기 위해 빛이 수광영역으로 입사되는 유효화소영역과, 광학적 블랙을 검출하기 위해 차광막이 수광영역을 빛으로부터 차단하는 무효화소영역으로 분할되어 있으며,
    유효화소영역과 무효화소영역에 있는 전송채널영역과 독출영역을 덮고, 수광영역 상에 개구를 제공하도록 형성된 제1 차광막;
    유효화소영역과 무효화소영역에 있는 제1 차광막과 수광영역 상에 형성된 층간절연막;
    적어도 무효화소영역에 있는 층간절연막 상에 형성됨과 동시에, 상기 수광영역 상을 피복하는 한편 상기 수광영역 상 이외의 영역에서 개구되도록 배치된 제2 차광막; 및
    유효화소영역 및 무효화소영역에 있는 전체 표면을 덮도록 층간절연막과 제2 차광막 위에 형성된 보호절연막을 포함하고,
    상기 유효화소영역과 무효화소영역의 블랙 레벨의 차가 실질적으로 제거되도록, 상기 수광영역 및 전송채널영역의 계면준위가 조정되어 있는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    신터처리시에, 수소이온이 상기 제1 및 제2 차광막의 개구를 통해 상기 보호절연막으로부터 기판쪽으로 확산되는 것을 특징으로 하는 고체촬상장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2 차광막이 배선용 금속막으로 형성된 고체촬상장치.
  4. 제3항에 있어서, 배선용 금속막이 수소의 통과를 막는 재료로 형성된 고체촬상장치.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서, 배선용 금속막이 Ti 또는 Ti 합금을 포함하는 적층구조막으로 형성된 고체촬상장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제2 차광막이 Al-Si으로 형성된 고체촬상장치.
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