KR100555073B1 - 촬상소자 및 그 제조방법 - Google Patents
촬상소자 및 그 제조방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR100555073B1 KR100555073B1 KR1020040037339A KR20040037339A KR100555073B1 KR 100555073 B1 KR100555073 B1 KR 100555073B1 KR 1020040037339 A KR1020040037339 A KR 1020040037339A KR 20040037339 A KR20040037339 A KR 20040037339A KR 100555073 B1 KR100555073 B1 KR 100555073B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- light receiving
- impurity
- region
- receiving portion
- charge
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 27
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 99
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims abstract description 68
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims abstract description 68
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 claims abstract description 43
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14831—Area CCD imagers
- H01L27/14843—Interline transfer
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
- F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
- F24F1/26—Refrigerant piping
- F24F1/34—Protection means thereof, e.g. covers for refrigerant pipes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F1/00—Room units for air-conditioning, e.g. separate or self-contained units or units receiving primary air from a central station
- F24F1/06—Separate outdoor units, e.g. outdoor unit to be linked to a separate room comprising a compressor and a heat exchanger
- F24F1/26—Refrigerant piping
- F24F1/32—Refrigerant piping for connecting the separate outdoor units to indoor units
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/148—Charge coupled imagers
- H01L27/14806—Structural or functional details thereof
- H01L27/14812—Special geometry or disposition of pixel-elements, address lines or gate-electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
- H01L27/144—Devices controlled by radiation
- H01L27/146—Imager structures
- H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
- H01L27/14689—MOS based technologies
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
- H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions
- H01L31/035272—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions characterised by at least one potential jump barrier or surface barrier
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
촬상소자는 수광부(13), 전하독출부(23) 및 전하전송부(15)를 포함하는 반도체 기판을 구비하고 있다. 상기 촬상소자(100)는 비주입 영역(A)을 구비하고 있는데, 상기 비주입 영역은 수광면 내의 전하독출부측의 경계선으로부터 떨어진 위치에 존재하고, 전하독출부의 문턱치를 특정하는 제1 불순물을 포함하고 있지 않다. 또한, 상기 촬상소자는 제1 불순물로 이루어지는 층을 갖고 있는데, 상기 층은, 수광면 내의 비주입 영역의 외측 주입 영역, 전하전송부 및 전하독출부에 제공되어 있다.
Description
도1은, 본 발명의 실시예에 따른 촬상소자의 구성을 나타내는 단면도이다.
도2a~도2e는, 도1의 촬상소자의 제조공정을 나타내는 도면이다.
도3a는 제조 중의 도1에 대한 촬상소자의 상면도이다.
도3b는 제1 및 제2 게이트 전극에 의해 구획되는 수광부 영역을 나타내는 도1의 촬상소자의 상면도이다.
도4는 종래의 촬상소자의 구성을 나타내는 단면도이다.
본 발명은, CCD(전하결합소자)형의 고체촬상소자를 구성하는 촬상소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래로부터, CCD(전하결합소자)형의 여러 가지 고체촬상소자가 제안되어 왔다. 상기 CCD형의 고체촬상소자는, 하나의 기판상에 다수의 촬상소자가, 예컨대 라인 또는 매트릭스 형태로 형성되어 있다.
도4는, 종래의 촬상소자(200)의 구조를 나타내는 도면이다. 수광부(13)는, 입사광을 입사광의 세기에 대응하는 전하량으로 교환한다. P형 우물층(12)은, 수광부(13)에 과잉의 광이 입사될 때 생성되는 과잉의 전하를, N형 반도체 기판(11)으로 방전한다. 즉, P형 우물층(12)은, 소위 종형 오버 플로우 드레인으로서 기능한다. 전하독출부(트랜스퍼 게이트부라고도 한다)(23)는, 수광부(13)에서 생성된 전하를 독출한다. 상기 CCD층(전하전송부 또는 CCD 레지스터 라고도 한다)(15)은, 전하독출부(23)에 의해 독출된 수광부(13)의 전하를, 출력회로(도시하지 않음)로 출력한다. CCD층(15) 아래의 배리어층(14)은, N형 반도체 기판(11)과 CCD층(15) 사이에서의 전하교환을 방지한다. 표면 P+층(16)은, 인접하는 촬상소자를 분리하기 위한 P+불순물층(16a)을 포함하고, 수광부(13)의 암전류를 제어한다. 불순물층(17)에 주입되는 P형 불순물의 양에 의해, 전하독출부(23)의 문턱치가 제어된다.
이하, 촬상소자(200)의 제조 방법을 간단히 설명한다.
우선, N형 반도체 기판(11)상에 P형 우물층(12)을 형성한 후, N형 불순물로 이루어지는 CCD층(15), CCD층(15) 아래의 P형 불순물로 이루어지는 배리어층(14) 및 인접하는 촬상소자를 분리하기 위한 P+ 불순물층(16a)을 P형 우물층(12)내에 형성한다. 그 후, 전하독출부(23)의 문턱치를 제어하는 P형 불순물층(17)을, 보론 방사로써 형성한다. 이 보론 방사에 의한 P형 불순물의 주입은, 기판(11)상의 촬상소자를 형성하는 전체 영역에 대해 행한다.
상기 처리 후, 실리콘 산화막(18), 실리콘 질화막(19), 게이트 전극(20) 및 게이트 전극(20)을 피복하는 실리콘 산화층(21)을 형성한다. 또한, 그 위에 제2 게 이트 전극(도시하지 않음)을 형성한다. 그 후, 게이트 전극(20) 및 제2 게이트 전극에 의해 규정되는 직사각형 영역에 N형 불순물을 주입하여 수광부(13)를 형성한다. 같은 방법으로, 게이트 전극에 의한 셀프 얼라인먼트를 이용하여, 표면 P+ 층(16)을 형성한다. 또한, 이 때 표면 P+ 층(16)은, 먼저 형성된 P+ 불순물층(16a)과 결합한다. 표면 P+ 층(16)은, 다수의 촬상소자가 배열된 영역 외에서 접지되고, 수광부(13)의 표면의 전위는 GND 전위로 된다. 그 후, 드라이 에칭으로 차광용 금속층(22)을 형성함으로써 촬상소자(200)가 완성된다.
하나의 기판상에 형성된 다수의 촬상소자(200)로 구성되는 고체 촬상소자(소위 CCD칩)로 화상의 독출을 행하고, 독출된 화상을 표시장치에 표시하는 경우에 있어서, 오동작을 하는 촬상소자가 존재하는 개소에 대응하여, 표시장치에 표시하는 재생화상에 블랭크(blank) 화소가 나타난다. 블랭크 화소는 바람직하지 않다. 상기 종래의 촬상소자(200)의 수광부(13)를 형성하기 위해, N형 불순물을 주입한다. 여기에서, 먼저 주입되어 있는 P형 불순물(17)의 작용으로 인해, 광전 변환을 실제로 행하는 N형 불순물의 양이 감소하고, 이것이 오동작의 한 원인이 된다.
상기 기술적 문제를 해결하기 위해, 촬상소자(200)를 제조하는 단계에 있어서, 불순물층(17)이 게이트 전극(20) 아래의 전하독출부(23)로서 기능하는 개소에만, 문턱치 제어용 불순물층(17)을 형성하는 것이 제안되어 있다(특허공개공보 1-281764호 참조)
그러나, 불순물층(17)이 게이트 전극(20) 아래의 전하독출부(23)로서 기능하 는 개소에만 불순물층(17)을 형성할 경우, 불순물 주입 개소에 레지스트 마스크를 준비할 필요가 있기 때문에, 게이트 전극을 어느 정도 크게(길게) 설정할 것이 요구된다. 촬상소자의 미세화가 요구되고 있는 상황에 있어서, 제조 정확도에 따른 마스크의 오차 등을 고려하여 게이트 전극을 크게(길게)하는 것은, 수광부(13)의 용량 감소를 초래하기 때문에 바람직하지 않다.
본 발명은, 필요한 용량이 확보된 수광부를 갖고, 정확히 동작하는 소형 촬상소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 소형의 촬상소자의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 상기 목적을 달성하기 위해, 적어도 수광부, 전하독출부 및 전하전송부를 포함하는 도전형 반도체 기판을 갖는 제1 촬상소자가 제공된다. 수광부는 수광면에 입사된 광을 전하로 변환한다. 전하독출부는 수광부에서 생성된 전하를 독출한다. 전하전송부는 전하독출부가 독출한 전하를 출력한다. 상기 제1 촬상소자는 비주입 영역과 제1 불순물로 이루어진 층을 포함한다. 비주입 영역은 수광부의 수광면 내에 있어서 전하독출부측의 경계선으로부터 떨어진 위치에 제공되어 있다. 비주입 영역에는 전하독출부의 문턱치를 특정하는 제1 불순물이 주입되지 않는다. 제1 불순물로 이루어지는 층은 적어도 수광부의 수광면 내에 있는 비주입 영역 외의 주입 영역, 전하전송부 및 전하독출부에 제공되어 있다.
본 발명의 상기 목적을 달성하는데 있어서, 다른 국면에 따르면, 제2 촬상소 자가 제공되는데, 제1 불순물로 이루어지는 상기 층은, 수광부의 수광면 내에 있는 비주입 영역 외의 주입 영역과 수광부를 제외한 수광부 외측 영역에 제공된다.
본 발명의 상기 목적을 달성하는데 있어서, 또 다른 국면에 따르면, 제3 촬상소자가 제공되는데, 상기 제1 및 제2 촬상소자 중 어느 하나에 있어서, 제1 불순물과는 상이한 도전형의 제2 불순물을 제1 불순물이 주입되어 있지 않은 비주입 영역과 제1 불순물의 주입 영역에 대해, 비주입 영역이 수광부로서 정상적으로 기능하는데 필요한 양만큼 주입됨으로써, 상기 수광부가 형성된다.
본 발명의 상기 목적을 달성하는데 있어서, 적어도 수광부, 전하독출부 및 전하 전송부를 포함하는 도전형의 반도체 기판을 갖는 제1 촬상소자의 제조방법이 제공된다. 상기 수광부는 수광면에 입사된 광을 전하로 변환한다. 전하독출부는 수광부에서 생성된 전하를 독출한다. 전하전송부는 전하독출부가 독출한 전하를 출력한다. 본 발명의 제1 촬상소자의 제조방법은, 전하독출부의 문턱치를 특정하는 제1 불순물로 이루어지는 층을 적어도 수광부의 수광면 내에 있는 비주입 영역 외의 주입 영역과 전하독출부에 형성하는 공정을 포함하고 있다. 상기 비주입 영역은 수광부의 수광면 내에 있어서 전하독출부측의 경계선으로부터 떨어진 위치에 제공되어 있고, 제1 불순물의 주입을 금하고 있다.
본 발명의 상기 목적을 달성하는데 있어서 제2 촬상소자의 제조방법이 제공되는데, 제1 불순물로 이루어지는 층을 형성하는 공정에 있어서, 수광부의 수광면 내에 있는 비주입 영역 외의 주입 영역과 수광부를 제외한 수광부 외측 영역에 제1 불순물로 이루어진 층이 형성된다.
본 발명의 상기 목적을 달성하는데 있어서 제3 촬상소자의 제조방법이 제공되는데, 상기 제1 및 제2 촬상소자의 제조방법 중 어느 하나에 있어서, 수광부를 형성하는 공정으로서, 제1 불순물과는 상이한 도전형 제2 불순물을 제1 불순물이 주입되어 있지 않은 비주입 영역과 제1 불순물의 주입 영역에 대해, 비주입 영역이 수광부로서 정상적으로 기능하는데 필요한 양만큼 주입하는 공정을 포함한다.
본 출원 발명자는, 하나의 기판상에 형성된 다수의 촬상소자로 구성되는 고체 촬상소자에 의해 화상이 독출되고, 독출된 화상을 표시장치에 표시할 경우에 있어서, 촬상소자의 오동작에 기인하는 표시장치의 재생 화상에 백점으로 나타나는 화소 흠결에 대해, 그 발생 원인을 조사했다. 그 결과, 수광부의 불순물 양이 요구량을 초과함에 따라 화소흠결의 발생률이 증가하는 것을 보였다. 즉, 상기 촬상소자(200)(도4를 참조)에 있어서, N형 불순물의 주입량을 증가시켜 수광부(13)의 특정 용량을 확보하고자 하면, 역으로 촬상소자(200)의 품질이 열화되는 것을 알았다.
한편, 상기한 바와 같이, (특허공개공보 1-281764호 공보에 나타낸 바와 같이) 게이트 전극(20) 아래의 전하독출부(23)로서 기능하는 개소에만, 불순물을 소량 주입하는 경우, 게이트 전극의 대형화를 초래하고(초래하거나), N형 불순물의 확산에 의한 용량 변화에 의해, CCD층(15) 및 수광부(13)의 품질의 불균일을 초래한다.
본 발명에 따른 촬상소자는, 수광부의 수광면 내에 있어서, 전하독출부측의 경계선으로부터 떨어진 위치에, 전하독출부의 문턱치를 제어하기 위한 P형 불순물 주입을 방지하는 비주입 영역 A(도1을 참조)를 갖는다. 그리고, 그 구조에 있어서 나머지 모든 영역에 P형 불순물의 주입을 행한다. 여기서, "상기 나머지 모든 영역"이라 함은 촬상소자를 형성하는 영역에 있어서, 수광부의 비주입 영역 A이외의 "주입 영역"과 수광부 이외의 "수광부외 영역"을 가리킨다. 또한, 비주입 영역 A, 주입 영역 및 수광부외 영역에 대해서는, 이하 도3을 참조하여, 보다 구체적으로 설명한다. 상기 구성을 채용함으로써, 수광부를 형성할 때에 비주입 영역 A에 대해 수광부가 정확히 동작하는데 필요한 양만큼의 N형 불순물의 주입이 가능해진다. 따라서, 게이트 전극의 대형화를 방지하고, 필요한 용량을 갖는 수광부(13)를 형성할 수 있고, 품질의 열화를 초래하는 과잉의 불순물 주입을 방지할 수 있다.
이하, 도1, 2a~2e, 3a 및 3b를 참조하여, 본 발명의 실시예에 따른 촬상소자(100)의 구성에 대해 설명한다. 또한, 상기 촬상소자(200)에 대응하는 구성부에는, 동일 참조 부호로 나타낸다.
도1은, 촬상소자(100)의 구조를 나타내는 도면이다. 수광부(13)는 N형 불순물층이고, 수광면에 입사된 광을 광의 세기에 따른 양만큼 전하로 교환한다. P형 우물층(12)은, 수광부(13)의 수광면에 과잉의 광이 입사한 때에 생성되는 과잉의 전하를 N형 반도체 기판(11)으로 방전한다. 즉, P형 우물층(12)은 소위 종형 오버플로우 드레인으로서 기능한다. 전하독출부(트랜스퍼 게이트부 라고도 한다)(23)는 수광부(13)에서 생성된 전하를 독출한다. CCD층(전하전송부 또는 CCD 레지스터 라고도 한다)(15)는, 전하독출부(23)에 의해 수광부(13)로부터 독출된 전하를 출력 회로(도시하지 않음)로 출력한다. CCD층(15) 아래의 배리어층(14)은 CCD층(15)과 N형 반도체 기판(11) 사이에서의 전하 교환을 방지한다. 표면 P+ 층(16)은 인접하는 촬상소자를 분리하기 위한 P+ 불순물층(16a)을 포함하고, 수광부(13)의 암전류를 제어한다. P형 불순물층(24)에 주입된 P형 불순물층의 양에 따라 전하독출부(23)의 문턱치가 제어된다.
도시한 바와 같이, 촬상소자(100)는 수광부(13)의 수광면 내에 있어서, 전하독출부(23)측의 경계선으로부터 떨어진 위치에 P형 불순물이 주입되지 않은 비주입 영역 "A"가 제공되는 것; 즉, 수광부(13)의 수광면 거의 중앙부에 비주입 영역 "A"가 제공되는 것을 특징으로 한다. 비주입 영역 A를 제공함으로써, 수광부(13)를 형성할 때에 비주입 영역 A가 수광부로서 정확하게 동작하는데 필요한 양만큼의 불순물의 주입이 가능해진다. 이로써, 게이트 전극(20)을 크게 하지 않은 채, 필요한 용량을 갖는 수광부(13)를 형성할 수 있고, 품질열화를 초래하는 과잉의 불순물 주입을 방지할 수 있다.
또한, 게이트 전극(20) 아래의 전하독출부(23)로서 기능하는 개소에만 소량의 P형 불순물을 주입할 필요가 없기 때문에, 제조 공정에 있어서 미세한 레지스트를 준비할 필요가 없고, 이에 따라 제조가 용이해진다.
또한, 본 실시예에 따르면, 소량 주입된 P형 불순물을 피복하기 위해 게이트 전극을 설계할 필요가 없기 때문에, 게이트 전극의 소형화를 도모할 수 있다.
도2a~도2e는, 상기 구조를 갖는 촬상소자(100)의 제조 순서를 나타내는 도면 이다. 우선, 도2a에 나타낸 바와 같이, 도전형인 N형 반도체 기판(11)상에, 패터닝, 이온주입, 레지스트 박리 및 열처리를 순차적으로 반복함으로써, P형 우물층(12), CCD층(15) 아래의 P형 불순물로 이루어지는 배리어층(14), N형 불순물로 이루어지는 CCD층(15) 및 인접하는 촬상소자를 분리하기 위한 표면 P+ 불순물층(16a)을 형성한다.
다음, 도2b에 나타낸 바와 같이, 이온주입으로 P형 불순물을 도핑함으로써 P형 불순물층(24)을 형성한다. 이 때, 수광부(13)의 수광면 내에 있어서, 전하독출부(23)측의 경계선으로부터 떨어져 있는 비주입 영역 A를 구획하기 위해, 비주입 영역 A에 대응하는 P형 우물층(12)의 영역을 레지스트(25)로 마스크한다.
또한, 비주입 영역 A가 수광부(13) 외측에 위치하지 않고, 전하독출부(23)의 영역을 오버랩하지 않도록, 레지스트(25)의 사이즈 및 위치를 설정하는데, 상기 오버랩은 제조 도중 마스크의 오차 등에 의해 기인할 수 있다. 후술하는 바와 같이, 수광부(13)는 게이트 전극을 채용한 셀프 얼라인먼트에 기초하여 형성된다. 따라서, 레지스터(25)의 사이즈 및 레지스터(25)가 장착되는 위치는 상기 레지스트(25) 자체의 제조 정밀도에 기인하는 치수의 불균일이나 장착 위치의 어긋남과, 게이트 전극용 마스크의 제조 정밀도에 기인하는 치수의 불균일이나 장착 위치의 어긋남 등을 고려하여 설정한다. 이러한 사항을 고려하여 설정한 레지스트(25)를 채용함으로써, 비주입 영역 A가 수광부(13)의 외측에 위치하고, 전하독출부(23)로 오버랩하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, P형 우물층(12)에 불순물 농도가 낮은 영역을 형 성함으로써 독출 특성이 나빠지고, 인접하는 촬상소자간의 분리가 부적적하게 되고, 수광부(13)의 용량이 변동하는 것 등을 방지할 수 있다.
또한, 비주입 영역 A의 형성 위치는, 비주입 영역 A가 수광부(13)의 수광면 내에 있어서 전하독출부(23)측의 경계선으로부터 떨어진 위치에 확보되어 있는 곳이다. 상기 조건을 만족하고 비주입 영역 A가 인접하는 촬상소자의 기능에 영향을 주지 않으면, 비주입 영역 A는, 수광부(13)가 형성될 예정인 영역을 넘어 제공될 수도 있다. 예를 들면, 비주입 영역 A를, 도면에서 우측으로 확장할 경우, P+ 불순물층(16a)과 오버랩 되도록 형성할 수 있다. 단, 이 경우, 비주입 영역 A는, CCD층(15)과 오버랩 되지 않아야 한다. 왜냐하면, 오버랩 될 경우, 인접하는 촬상소자(도면 중, P+ 불순물층(16a)에 의해 분리되어 있는 우측의 촬상소자)의 전하독출부 영역의 면적이 감소되기 때문이다.
도3a는, 도2b의 촬상소자(100)를 나타내는 상면도이다. 상기 도면은 비주입 영역 A를 확보하기 위해 레지스트(25)에 의한 피복 영역을 크로스해칭에 의해 나타낸 도면이다. 대응하는 부재는 타 도면과 동일한 참조 부호를 사용하여 나타내었다. 또한, 수광부(13)의 형성 예정 영역을 점선의 직사각형으로 나타내었다. P형 불순물의 주입을 행하는 영역은 해칭에 의해 나타내었다.
또한, 점선으로 둘러싸인 영역(수광부(13)의 형성 예정 영역)에 있어서, 크로스 해칭으로 나타낸 영역(비주입 영역 A에 대응하는 영역)의 외측 영역은, 상기 "주입 영역" 이라고 하는 영역이다. 한편, 해칭으로 나타낸 영역에 있어서 수광부(13)의 외측 영역은, 상기 "수광부의 외측 영역" 이라고 하는 영역이다.
도3b에서는, 수광부(13)를 구획하는 제1 게이트 전극 패턴(55)을 블랭크 윤곽으로 나타내고, 제2 게이트 전극 패턴(56)을 해칭으로 나타낸다. 또한, 비주입 영역 A를 확보하기 위한 레지스트(25)를 크로스해칭으로 나타낸다. 제1 게이트 전극 패턴(55)은 게이트 전극(20)(제1 게이트 전극)에 대한 마스크 패턴을 나타낸다. 제2 게이트 전극 패턴(56)은 도2에 나타내지 않은 제2 게이트 전극의 마스크로 패턴을 나타낸다. 제2 게이트 전극은 수광부(13)로부터 CCD층(15)으로 전하를 독출하기 위해, 또한, CCD층(15)의 전하를 출력회로(도시하지 않음)로 출력하기 위해 채용한 전극이다.
다음, 도2c에 나타낸 바와 같이, 게이트 절연막(실리콘 산화막)(18) 및 실리콘 질화막(19)을 P형 우물층(12)에 대해 형성하고, 인의 열확산이나 이온 주입에 의해 저저항화 된, 다결정 실리콘막을 형성한다. 그리고, 패터닝 및 드라이 에칭에 의해 게이트 전극(20)을 형성한 후, 게이트 전극(20) 상에 열산화로 실리콘 산화막(21)을 형성한다. 같은 방법으로, 제2 게이트 전극(도시하지 않음)을 형성한다.
다음, 도2d에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극(20) 및 제2 게이트 전극에 의해 구획되어 있고 비주입 영역 A를 포함하는 수광면 전체의 영역에 대해 N형 불순물의 주입을 행하여, 수광부(13)를 형성한다. 이 때의 불순물 주입은 게이트 전극(20)보다 작은 사이즈의 레지스트(26)를 사용하고, 게이트 전극(20)에 의한 셀프 얼라인먼트를 이용한다. 또한, N형 불순물은 이미 주입되어 있는 P형 불순물에 의한 중화 작용을 고려하지 않고, 비주입 영역 A가 수광부(13)로서 정확히 기능하는데 필요한 양, 바람직하게는 동일한 것을 얻기 위한 최소한의 양을 주입한다. 이로써, 오동작을 초래하는 수광부(13)로의 과잉 불순물의 주입을 방지할 수 있다.
또한, 도2e에 나타낸 바와 같이, 게이트 전극(20)에 의한 셀프 얼라인먼트로 인해, 패터닝, 이온주입, 레지스트 박리 및 열처리를 행함으로써, 표면 P+ 층(16)을 형성한다. 표면 P+ 층(16)은, 수광부 표면을 GND 전하로 접지하기 위해, P+ 층(16a)과 접합되어 화소 에리어의 외측 GND 전위로 접지된다. 그 후, 텅스텐 등으로 이루어지는 고융점 금속막을 형성하고, 패터닝 및 드라이 에칭을 행함으로써 차광층(22)을 형성한다.
이상의 공정에 의해, 촬상소자(100)가 제조된다.
본 발명에 따른 제1 촬상소자는 수광부에 있어서의 비주입 영역을 제외한 주입 영역, 전하전송부 및 전하독출부에 전하독출부의 문턱치를 제어하는 제1 불순물 층을 구비하고 있다. 즉, 수광부로부터 전하독출부에 걸쳐, 제1 불순물이 존재하기 때문에, 촬상소자의 오동작을 효과적으로 방지할 수 있다.
또한, 제1 촬상소자의 수광부는, 제1 불순물이 주입되어 있지 않은 비주입 영역을 갖고 있다. 따라서, 수광부는, 제1 불순물에 의한 영향을 받지 않고, 안정된 성능을 발휘할 수 있다.
본 발명에 따른 제2 촬상소자는, 비주입 영역을 제외한 주입 영역과 수광부를 제외한 수광부 외측 영역에 전하독출부의 문턱치를 제어하는 제1 불순물층을 구 비하고 있다. 즉, 수광부로부터 전하독출부에 걸쳐 제1 불순물이 존재하기 때문에, 촬상소자의 오동작을 방지할 수 있다.
또한, 제2 촬상소자의 수광부는 제1 불순물이 주입되지 않은 비주입 영역을 갖고 있다. 따라서, 수광부는 제1 불순물에 의한 영향을 받지 않고, 안정된 성능을 발휘할 수 있다.
본 발명의 제3 촬상소자의 수광부는 비주입 영역이 수광부로서 정상적으로 기능하는데 필요한 양만큼의 제2 불순물에 의해 형성되어 있기 때문에, 오동작의 발생을 보다 효과적으로 저감할 수 있다.
본 발명의 제1 촬상소자의 제조 방법에 따르면, 적어도 수광부 내의 비주입 영역을 제외한 주입 영역과, 전하독출부에 제1 불순물층을 형성한다. 따라서, 제1 불순물층을 전하독출부에만 형성하는 경우에 비해, 미세한 사이즈의 마스크가 요구되지 않기 때문에, 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 제2 촬상소자의 제조방법에 따르면, 비주입 영역을 제외한 주입 영역과 수광부를 제외한 수광부 외측 영역에 제1 불순물층을 형성한다. 따라서, 제1 불순물층을 전하독출부에만 형성하는 경우에 비해, 미세한 사이즈의 레지스트가 요구되지 않기 때문에, 용이하게 제조할 수 있다.
본 발명의 제3 촬상소자의 제조방법에 따르면, 비주입 영역에 대해 제2 불순물을 비주입 영역이 수광부로서 정상적으로 기능하는데 필요한 양만큼만 주입하기 때문에, 안정적으로 정확히 동작하는 촬상소자를 얻을 수 있다.
본 발명에 의해, 필요한 용량을 확보한 수광부를 갖고 정확하게 동작하는 소형 촬상소자가 제공되고, 소형의 촬상소자의 제조방법이 제공된다.
본 발명에서는 첨부한 도면을 참조하여 바람직한 실시예에 대해 상술하였지만, 당해 기술에 속하는 당업자라면 여러 변경 및 개조를 할 수 있음이 명백하다. 상기 변경 및 개조는 첨부되는 청구항에 의해 규정되는 본 발명의 영역 내에 포함되는 것으로 한다.
Claims (8)
- 적어도, 수광면에 입사된 광을 전하로 변환하는 수광부(13);수광부에 의해 생성되는 전하를 독출하는 전하독출부(23); 및전하독출부에 의해 독출된 전하를 출력하는 전하전송부(15)를 포함하는, 1도전형 반도체 기판을 갖는 촬상소자에 있어서,상기 촬상소자(100)는:수광부의 수광면 내에 있어서, 전하독출부측의 경계선으로부터 떨어진 위치에 제공되고, 전하독출부의 문턱치를 특정하는 제1 불순물이 주입되어 있지 않은 비주입 영역(A), 및수광부의 수광면 내에 있어서, 적어도, 비주입 영역을 제외한 주입 영역, 전하전송부 및 전하독출부에 제공되는 상기 제1 불순물로 이루어지는 층을 구비하는 것을 특징으로 하는 촬상소자.
- 제1항에 있어서, 수광부(13)의 수광면 내의 비주입 영역(A)을 제외한 주입 영역과, 수광부를 제외한 수광부의 외측 영역에, 제1 불순물로 이루어지는 층이 제공되는 촬상소자.
- 제1항에 있어서, 제1 불순물이 주입되어 있지 않은 비주입 영역과 제1 불순물 주입 영역에 대해, 제1 불순물과는 상이한 도전형의 제2 불순물을 비주입 영역(A)이 수광부로서 기능하는데 필요한 양만큼만 주입함으로써, 상기 수광부(13)가 형성되는 촬상소자.
- 제2항에 있어서, 제1 불순물이 주입되어 있지 않은 비주입 영역과 제1 불순물의 주입 영역에 대해, 제1 불순물과는 상이한 도전형의 제2 불순물을 비주입 영역(A)이 수광부로서 기능하는데 필요한 양만큼만 주입함으로써, 상기 수광부(13)가 형성되는 촬상소자.
- 적어도, 수광면에 입사된 광을 전하로 변환하는 수광부(13),수광부에 의해 생성되는 전하를 독출하는 전하독출부(23), 및전하독출부에 의해 독출된 전하를 출력하는 전하전송부(15)를 포함하는, 1도전형의 반도체 기판을 갖는 촬상소자를 제조하는 방법에 있어서,상기 제조방법은:수광부의 수광면 내에 있어서, 적어도, 비주입 영역(A)을 제외한 주입 영역과 전하독출부에 전하독출부의 문턱치를 특정하는 제1 불순물로 이루어지는 층을 형성하는 공정을 포함하고,상기 비주입 영역은 수광부의 수광면 내에 있어서, 전하독출부측의 경계선으로부터 떨어진 위치에 제공되고, 제1 불순물의 주입을 금지하고 있는 것을 특징으로 하는 촬상소자의 제조 방법.
- 제5항에 있어서, 제1 불순물로 이루어지는 층을 형성하는 공정에 있어서, 수광부(13)의 수광면 내에, 비주입 영역(A) 을 제외한 주입 영역과 수광부를 제외한 수광부의 외측 영역에 제1 불순물로 이루어지는 층을 형성하는 촬상소자의 제조방법.
- 제5항에 있어서, 수광부를 형성하는 공정으로서, 제1 불순물이 주입되지 않는 비주입 영역과 제1 불순물의 주입 영역에 대해, 제1 불순물과는 상이한 도전형의 제2 불순물을 비주입 영역(A)이 수광부(13)로서 기능하는데 필요한 양만큼만 주입하는 공정을 더 포함하는 촬상소자의 제조방법.
- 제6항에 있어서, 수광부를 형성하는 공정으로서, 제1 불순물이 주입되지 않는 비주입 영역과 제1 불순물의 주입 영역에 대해, 제1 불순물과는 상이한 도전형의 제2 불순물을 비주입 영역(A)이 수광부(13)로서 기능하는데 필요한 양만큼만 주입하는 공정을 더 포함하는 촬상소자의 제조방법.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JPJP-P-2003-00150368 | 2003-05-28 | ||
| JP2003150368A JP2004356260A (ja) | 2003-05-28 | 2003-05-28 | 撮像素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20040103318A KR20040103318A (ko) | 2004-12-08 |
| KR100555073B1 true KR100555073B1 (ko) | 2006-02-24 |
Family
ID=33447729
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020040037339A KR100555073B1 (ko) | 2003-05-28 | 2004-05-25 | 촬상소자 및 그 제조방법 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7049643B2 (ko) |
| JP (1) | JP2004356260A (ko) |
| KR (1) | KR100555073B1 (ko) |
| CN (1) | CN100446262C (ko) |
| TW (1) | TWI232583B (ko) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004356260A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Sharp Corp | 撮像素子及びその製造方法 |
| DE102005007358B4 (de) * | 2005-02-17 | 2008-05-08 | Austriamicrosystems Ag | Lichtempfindliches Bauelement |
| JP2007048893A (ja) * | 2005-08-09 | 2007-02-22 | Fujifilm Corp | 固体撮像素子およびその製造方法 |
| JP2012023205A (ja) * | 2010-07-14 | 2012-02-02 | Panasonic Corp | 固体撮像装置 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2586571B2 (ja) * | 1988-05-07 | 1997-03-05 | 富士通株式会社 | 固体撮像素子 |
| JP4216976B2 (ja) * | 1999-12-06 | 2009-01-28 | 富士フイルム株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2004356260A (ja) * | 2003-05-28 | 2004-12-16 | Sharp Corp | 撮像素子及びその製造方法 |
-
2003
- 2003-05-28 JP JP2003150368A patent/JP2004356260A/ja active Pending
-
2004
- 2004-05-04 TW TW093112568A patent/TWI232583B/zh not_active IP Right Cessation
- 2004-05-25 KR KR1020040037339A patent/KR100555073B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2004-05-28 US US10/856,727 patent/US7049643B2/en active Active
- 2004-05-28 CN CNB2004100457935A patent/CN100446262C/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20040239787A1 (en) | 2004-12-02 |
| TW200428650A (en) | 2004-12-16 |
| KR20040103318A (ko) | 2004-12-08 |
| CN1574382A (zh) | 2005-02-02 |
| CN100446262C (zh) | 2008-12-24 |
| US7049643B2 (en) | 2006-05-23 |
| JP2004356260A (ja) | 2004-12-16 |
| TWI232583B (en) | 2005-05-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7595214B2 (en) | Solid-state image pickup device and manufacturing method for the same | |
| US8872949B2 (en) | Solid-state image pickup device, image pickup system including the same, and method for manufacturing the same | |
| TWI482282B (zh) | 具有自我對準之通道寬度之電晶體 | |
| US7800191B2 (en) | Solid-state imaging device and method for driving the same | |
| US20170330906A1 (en) | Image sensors with symmetrical imaging pixels | |
| US10062723B2 (en) | Semiconductor device including a solid state imaging device | |
| CN104347658B (zh) | 成像装置、电子设备以及制造成像装置的方法 | |
| JP2004273640A (ja) | 固体撮像素子及びその製造方法 | |
| JP2009296016A (ja) | 固体撮像素子 | |
| KR100555073B1 (ko) | 촬상소자 및 그 제조방법 | |
| JP2011054596A (ja) | Ｃｃｄイメージセンサ | |
| KR100545972B1 (ko) | 고체 촬상 소자 및 그 구동 방법 | |
| KR100332949B1 (ko) | 전자 줌 기능에 적합한 고체 촬상 소자 | |
| JP4561328B2 (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| JP3247163B2 (ja) | 固体撮像装置及びその製造方法 | |
| JP4561327B2 (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
| KR100215864B1 (ko) | 씨씨디 영상소자 | |
| JP2940499B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP2003347537A (ja) | 固体撮像素子 | |
| KR100624341B1 (ko) | 시시디 고체촬상소자 | |
| KR100540099B1 (ko) | 고체 촬상 소자 및 그 제조 방법 | |
| JP2768452B2 (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
| JP2012023205A (ja) | 固体撮像装置 | |
| JP4779575B2 (ja) | 固体撮像素子 | |
| JP2001111028A (ja) | 固体撮像素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20130118 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20140117 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |