KR100598038B1 - 다층 반사 방지막을 포함하는 고체 촬상 소자 및 그 다층반사 방지막의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
스미어(smear) 특성을 개선하는 동시에 백점 불량(dark defect)을 억제하는 다층 반사 방지막을 포함하는 고체 촬상 소자 및 그 다층 반사 방지막의 제조 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 고체 촬상 소자는 수광부, 전하 전송부 및 다층 반사 방지막을 포함한다. 본 발명에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법은 제 1 반사 방지막을 형성하는 단계, 제 2 반사 방지막을 형성하는 단계, 포토레지스트 마스크를 형성하는 단계, 제 2 반사 방지막을 제거하는 단계 및 상기 제 1 반사 방지막을 제거하는 단계를 포함한다.
고체 촬상 소자, 스미어 특성, 백점 불량
Description
도 1은 종래의 고체 촬상 소자의 평면도이다.
도 2는 종래의 고체 촬상 소자의 단면도이다.
도 3은 종래의 고체 촬상 소자의 수광 소자에 입사하는 광의 반사도를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법의 순서도이다.
도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 소자의 단면도이다.
도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
(도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명)
100: 수광부
210: 전하 전송부
400: 제 1 반사 방지막
500: 제 2 반사 방지막
700: 제 3 반사 방지막
본 발명은 다층 반사 방지막을 포함하는 고체 촬상 소자 및 그 다층 반사 방지막의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 스미어(smear) 특성을 개선하는 동시에 백점 불량(dark defect)을 억제하는 다층 반사 방지막을 포함하는 고체 촬상 소자 및 그 다층 반사 방지막의 제조 방법에 관한 것이다.
최근에 캠코더(camcorder), 휴대폰(mobile phone), 디지털 카메라(digital camera) 등에 사용되는 고체 촬상 소자는 정보화 사회에 있어서 전자의 눈으로서 각광받고 있다. 이러한 고체 촬상 소자는 일반적으로 입사되는 광의 신호를 전기적인 영상 전하 신호로 변환하는 수광 소자 및 수광 소자에 의해서 변환되는 전기적인 영상 전하 신호를 전송받아 출력 단자로 전달하는 전하 전송 소자로 구성된다.
캠코더, 휴대폰, 디지털 카메라 등의 소형화와 고기능화의 추세에 따라 고체 촬상 소자는 고집적화와 고해상도화가 요구되고 있다. 이에 따라 고체 촬상 소자의 면적은 점점 축소되어 고체 촬상 소자를 구성하는 수광 소자의 면적도 점점 축소되고 있다. 그러므로 수광 소자에 입사되는 광의 신호에 대한 수광 소자의 감도 특성 이 저하되고 있다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하여 종래의 고체 촬상 소자에 대하여 설명한다. 도 1은 종래의 고체 촬상 소자의 평면도이고, 도 2는 종래의 고체 촬상 소자의 Ⅱ-Ⅱ′ 선에 따른 단면도이며, 도 3은 종래의 고체 촬상 소자의 수광 소자에 입사하는 광의 반사도를 나타내는 도면이다.
종래의 고체 촬상 소자는 도 1 및 도 2에 도시된 것처럼, 반도체 기판(10) 상에 형성되는 수광 소자(1), 전하 전송 소자(2) 및 채널 스탑(3)을 포함한다. 수광 소자(1)는 입사되는 광의 신호를 전기적인 영상 전하 신호로 변환하고, 전하 전송 소자(2)는 수광 소자(1)에 의해서 변환되는 전기적인 영상 신호를 전송받으며, 채널 스탑(3)은 인접하는 수광 소자에 의해서 변환되는 전기 영상 신호가 전하 전송 소자(2)로 전송되는 것을 방지한다. 그리고 수광 소자(1)와 전하 전송 소자(2)가 형성되어 있는 영역을 포함하는 반도체 기판(10) 상에 형성되는 게이트 절연막(30), 수광 소자(1)가 형성되어 있는 영역을 제외한 게이트 절연막(30)에 형성되는 신호 전극(40) 및 수광 소자(1)가 형성되어 있는 영역을 제외한 게이트 절연막(30) 상에 형성되는 차광막(50)을 포함하며, 차광막(50)은 입사되는 광이 전하 전송 소자(2)로 유입되는 것을 방지한다.
도 3에 도시된 것처럼, 소정의 입사각(Φ0)을 갖는 가시 광선(파장이 400 ∼ 700 nm)이 입사하면 반도체 기판(10)이 Si이고 게이트 절연막(30)이 SiO₂인 경우에 20 ∼ 30 % 정도의 입사광이 수광 소자(1)가 형성되어 있는 반도체 기판(10)에서 반사하게 된다. 그럼으로써 수광 소자(1)에 입사되는 광량이 감소되어 입사되는 광의 신호에 대한 수광 소자(1)의 감도 특성이 저하된다.
수광 소자(1)가 형성되어 있는 반도체 기판(10) 상에 반사 방지막을 형성하여 반사되는 광량을 줄임으로써 감도 특성이 저하되는 문제점을 개선할 수 있다. 차광막(50)은 금속성 물질로 형성되어 반사 방지막을 형성한 후에 형성하는 것이 바람직하므로, 반사 방지막을 수광 소자(1)와 전하 전송 소자(2)가 형성되어 있는 반도체 기판(10) 상의 전면에 형성한 후에 차광막(50)을 형성하면 차광막(50) 하부의 두께가 증가하게 된다. 그럼으로써 수광 소자(1)의 주변부로 입사되는 광의 난반사에 의해서 잘못된 전기적 영상 전하 신호가 발생되어 노이즈가 유발되는 스미어(smear) 특성이 열화되는 문제점이 발생된다.
수광 소자(1)가 형성되어 있는 영역을 제외한 영역의 반사 방지막을 선택적으로 제거하여 상술한 문제점을 제거할 수 있으나, 건식 식각 공정으로 상기 반사 방지막을 선택적으로 제거하는 경우에는 건식 식각 공정에서 이용되는 플라즈마에 의해서 반도체 기판(10)에 데미지가 가해진다. 이러한 플라즈마 데미지로 인하여 백점 불량(dark defect)이 유발될 수 있다.
대한민국 특허 공보 특1998-0080644에 개시되어 있는 고체 촬상 소자는 수광 소자 상에 마이크로렌즈를 구비하고 그 마이크로렌즈 상에 마이크로렌즈의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 반사 방지막을 구비함으로써 반사 방지막에 의해 입사되는 광이 반사되는 것을 방지하여 수광 소자에 입사되는 광량을 증가시킬 수 있다. 그러나 개시된 고체 촬상 소자는 마이크로렌즈와 수광 소자의 간격에 따라서 스미어(smear) 특성이 달라지므로 다수의 수광 소자의 스미어 특성을 균일하게 제어하 는 것이 어렵다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 스미어(smear) 특성을 개선하는 동시에 백점 불량(dark defect)을 억제하는 다층 반사 방지막을 포함하는 고체 촬상 소자를 제공하고자 하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 스미어(smear) 특성을 개선하는 동시에 백점 불량(dark defect)을 억제하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자는 반도체 기판 상에 형성되어 입사되는 광의 신호를 전기적인 영상 전하 신호로 변환하는 수광부, 상기 반도체 기판 상에 형성되어 상기 수광부에 의해서 변환되는 전기적인 영상 전하 신호를 전송받는 전하 전송부 및 상기 수광부의 상부에 형성되어 있고 상기 전하 전송부와 분리되며 상기 반도체 기판의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 제1 반사 방지막과 상기 제1 반사 방지막 상에 형성되어 있고 상기 제1 반사 방지막의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 제2 반사 방지막을 포함하며 입사되는 광의 신호가 반사되는 것을 방지하는 다층 반사 방지막을 포함한다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법은 입사되는 광의 신호를 전기적인 영상 전하 신호로 변환하는 수광부 및 상기 수광부에 의해서 변환되는 전기적인 영상 전하 신호를 전송받는 전하 전송부가 형성되어 있는 반도체 기판 상에 상기 반도체 기판의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 제 1 반사 방지막을 형성하는 단계, 상기 제 1 반사 방지막 상에 상기 제 1 반사 방지막의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 제 2 반사 방지막을 형성하는 단계, 상기 수광부가 형성되어 있는 영역에 대향하는 제 2 반사 방지막 상에 포토레지스트 마스크를 형성하는 단계, 상기 포토레지스트 마스크가 형성되어 있는 영역을 제외하고 제 2 반사 방지막을 제거하는 단계 및 상기 제 2 반사 방지막이 형성되어 있는 영역을 제외하고 상기 제 1 반사 방지막을 제거하여 상기 수광부의 상부에 다층 반사 방지막을 완성하는 단계를 포함한다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 4, 도 5 및 도 6a 내지 도 6f를 참조하여 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자와 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법을 설명한다. 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법의 순서도이며, 도 6a 내지 도 6f는 본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자는 도 4에 도시된 것처럼, 수광부(100), 전하 전송부(210) 및 다층 반사 방지막을 포함한다. 수광부(100)는 반도체 기판(110) 상에 형성되어 입사되는 광의 신호를 전기적인 영상 전하 신호로 변환하고, 전하 전송부(210)는 반도체 기판(110) 상에 형성되어 수광부(100)에 의해서 변환되는 전기적인 영상 전하 신호를 전송받는다. 다층 반사 방지막은 수광부(100)의 상부에 형성되어 입사되는 광의 신호가 반사되는 것을 방지하며, 반도체 기판(110)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 제 1 반사 방지막(400)과 제 1 반사 방지막(400) 상에 형성되어 있고 제 1 반사 방지막(400)의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 제 2 반사 방지막(500)을 구비한다.
여기에서 반도체 기판(110)으로는 n형 실리콘 기판이 사용되며, 반도체 기판(110)에는 p형 웰(120)이 형성되어 있다. p형 웰(120)에는 n형 영역과 p형 영역으로 구성되는 포토 다이오드가 형성되어 있고, 상기 포토 다이오드가 수광부(100)가 되며, 수광부(100)에 소정의 간격으로 이격되어 p형 웰(120)에는 n형 영역과 p형 영역으로 구성되는 전하 결합 소자가 형성되어 있고, 상기 전하 결합 소자가 전하 전송부(210)가 되며, 수광부(100)에 의해서 변환되는 전기 영상 신호가 인접하는 다른 전하 전송부로 전송되는 것을 방지하는 채널 스탑(300)이 형성 되어 있다.
반도체 기판(110) 상의 전면에 실리콘 산화막(SiO₂)으로 제 1 게이트 절연막(130)이 형성되어 있고, 전하 전송부(210)가 형성되어 있는 영역에 대향하는 제 1 게이트 절연막(130) 상에 실리콘 질화막(Si₃N₄)으로 제 2 게이트 절연막(141, 142)이 형성되어 있으며, 제 2 게이트 절연막(141, 142) 상에 실리콘 산화막(SiO₂)으로 제 3 게이트 절연막(151, 152)이 형성되어 있다. 그리고 제 3 게이트 절연막(151, 152) 상에 폴리 실리콘으로 제 1 신호 전극(161, 162)이 형성되어 있고, 제 1 신호 전극(161, 162) 상에 실리콘 산화막(SiO₂)으로 층간 절연막(171, 172)이 형성되어 있으며, 층간 절연막(171, 172) 상에 폴리 실리콘으로 제 2 신호 전극(181, 182)이 형성되어 있고, 제 2 신호 전극(181, 182) 상에 실리콘 산화막(SiO₂)으로 제 4 게이트 절연막(191, 192)이 형성되어 있다. 제 1 신호 전극(161, 162) 또는 제 2 신호 전극(181, 182)에 전압 신호를 인가하여 수광부(100)에 의해서 변환되는 전기적인 영상 전하 신호를 전하 전송부(210)로 전송한다.
본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자는 수광부(100)의 상부에 반도체 기판(110)의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 제 1 반사 방지막(400)과 제 1 반사 방지막(400)의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 제 2 반사 방지막(500)을 구비하는 다층 반사 방지막을 포함함으로써 입사되는 광이 수광부(100)가 형성되어 있는 반도체 기판(110)에서 반사되는 것을 감소시켜 수광부(100)에 입사되는 광량이 증가되므로 입사광에 대한 수광부(100)의 감도 특성이 개선될 수 있다. 그리고 다층 반사 방지막은 수광부(100)가 형성되어 있는 영역의 상부에 형성되어 있으므로 수광 부(100)의 주변부로 입사되는 광의 난반사가 억제되어 스미어 특성 또한 개선될 수 있다. 제 1 반사 방지막(400)의 굴절률은 제 1 게이트 절연막(130)의 굴절률보다 더 큰 것이 바람직하다. 그럼으로써 입사되는 광을 보다 효율적으로 수광부(100)로 집광할 수 있다.
제 1 반사 방지막(400)의 두께는 10 ∼ 1000 Å인 것이 바람직하다. 제 1 반사 방지막(400)의 두께가 너무 커지면 제 1 반사 방지막(400)의 반사도(reflectivity)가 증가되어 수광부(100)의 감도 특성이 저하될 수 있다. 제 2 반사 방지막(500)의 두께도 10 ∼ 1000 Å인 것이 바람직하다. 제 2 반사 방지막(500)의 두께가 너무 커지면 상술한 것처럼, 제 2 반사 방지막(500)의 반사도(reflectivity)가 증가되어 수광부(100)의 감도 특성이 저하될 수 있다.
제 1 반사 방지막(400)은 실리콘 질화막(Si₃N₄)으로 형성되고, 제 2 반사 산화막은 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성되는 것이 바람직하다. 반도체 기판(110)으로 실리콘 기판을 사용하는 경우에 실리콘 기판의 굴절률은 3 ∼ 5 정도이고 실리콘 질화막의 굴절률은 2.0 정도이며, 실리콘 산화막의 굴절률은 1.45 정도이므로 제 1 반사 방지막(400)으로 실리콘 질화막을 이용하고 제 2 반사 방지막(500)으로 실리콘 산화막을 이용할 수 있다. 제 1 반사 방지막(400)으로 이용될 수 있는 실리콘 질화막은 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD) 방법으로 용이하게 형성할 수 있으며, 제 2 반사 방지막(500)으로 이용될 수 있는 실리콘 산화막 또한 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 용이하게 형성할 수 있다.
제 1 반사 방지막(400)은 실리콘 산화 질화막(SiON)으로 형성되고, 제 2 반사 산화막은 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성되는 것이 바람직하다. 반도체 기판(110)으로 실리콘 기판을 사용하는 경우에 실리콘 기판의 굴절률은 3 ∼ 5 정도이고 실리콘 산화 질화막의 굴절률은 2.63 정도이며, 실리콘 산화막의 굴절률은 1.45 정도이므로 제 1 반사 방지막(400)으로 실리콘 산화 질화막을 이용하고 제 2 반사 방지막(500)으로 실리콘 산화막을 이용할 수 있다. 제 1 반사 방지막(400)으로 이용될 수 있는 실리콘 산화 질화막은 저압 화학 기상 증착(Low Pressure Chemical Vapor Deposition; LPCVD) 방법으로 용이하게 형성할 수 있으며, 제 2 반사 방지막(500)으로 이용될 수 있는 실리콘 산화막 또한 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 용이하게 형성할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법은 제 1 반사 방지막(400)을 형성하는 단계(S10), 제 2 반사 방지막(500)을 형성하는 단계(S20), 포토레지스트 마스크(600)를 형성하는 단계(30), 제 2 반사 방지막(500)을 제거하는 단계(40) 및 제 1 반사 방지막(400)을 제거하는 단계(S50)를 포함한다.
도 6a 도시된 것처럼, 반도체 기판(110)에는 p형 웰(120)이 형성되어 있다. p형 웰(120)에는 n형 영역과 p형 영역으로 구성되는 포토 다이오드가 형성되어 있고, 상기 포토 다이오드가 수광부(100)가 되며, 수광부(100)에 소정의 간격으로 이격되어 p형 웰(120)에는 n형 영역과 p형 영역으로 구성되는 전하 결합 소자가 형성되어 있고, 상기 전하 결합 소자가 전하 전송부(210)가 되며, 수광부(100)에 의해 서 변환되는 전기 영상 신호가 인접하는 다른 전하 전송부로 전송되는 것을 방지하는 채널 스탑(300)이 형성되어 있다.
반도체 기판(110) 상의 전면에 실리콘 산화막(SiO₂)으로 제 1 게이트 절연막(130)이 형성되어 있고, 전하 전송부(210)가 형성되어 있는 영역에 대향하는 제 1 게이트 절연막(130) 상에 실리콘 질화막(Si₃N₄)으로 제 2 게이트 절연막(141, 142)이 형성되어 있으며, 제 2 게이트 절연막(141, 142) 상에 실리콘 산화막(SiO₂)으로 제 3 게이트 절연막(151, 152)이 형성되어 있다. 그리고 제 3 게이트 절연막(151, 152) 상에 폴리 실리콘으로 제 1 신호 전극(161, 162)이 형성되어 있고, 제 1 신호 전극(161, 162) 상에 실리콘 산화막(SiO₂)으로 층간 절연막(171, 172)이 형성되어 있으며, 층간 절연막(171, 172) 상에 폴리 실리콘으로 제 2 신호 전극(181, 182)이 형성되어 있고, 제 2 신호 전극(181, 182) 상에 실리콘 산화막(SiO₂)으로 제 4 게이트 절연막(191, 192)이 형성되어 있다.
먼저 도 6b에 도시된 것처럼, 이러한 반도체 기판(110) 상에 반도체 기판(110)의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 제 1 반사 방지막(400)을 형성한다. 상술한 것처럼 제 1 반사 방지막(400)은 10 ∼ 1000 Å 정도의 두께로 형성하고, 제 1 반사 방지막(400)으로는 실리콘 질화막이나 실리콘 산화 질화막을 이용할 수 있으며, 실리콘 질화막이나 실리콘 산화 질화막은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 용이하게 형성할 수 있다.
다음으로 도 6c에 도시된 것처럼, 제 1 반사 방지막(400) 상에 제 1 반사 방지막(400)의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 제 2 반사 방지막(500)을 형성한다. 상술한 것처럼 제 2 반사 방지막(500)은 10 ∼ 1000 Å 정도의 두께로 형성하고, 제 1 반사 방지막(400)으로는 실리콘 산화막을 이용할 수 있으며, 실리콘 산화막은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 형성한 MTO(middle temperature oxide; 700 ℃ ∼ 770 ℃)나 HTO(high temperature oxide; 770 ℃ ∼ 850 ℃)인 것이 바람직하다.
다음으로 도 6d에 도시된 것처럼, 수광부(100)가 형성되어 있는 영역에 대향하는 제 2 반사 방지막(500) 상에 포토레지스트(photoresist) 마스크를 형성한다. 포토레지스트 마스크(600)는 수광부(100)가 형성되어 있는 영역의 상부에만 다층 반사 방지막을 형성하기 위하여 후속 공정에서 수광부(100)가 형성되어 있는 영역의 상부를 제외한 부분의 제 2 반사 방지막(500)을 제거하는데 보호막으로 이용될 수 있다.
다음으로 도 6e에 도시된 것처럼, 포토레지스트 마스크(600)가 형성되어 있는 영역을 제외하고 제 2 반사 방지막(500)을 제거한다. 제 2 반사 방지막(500)은 습식 식각 방법으로 제거되는 것이 바람직하다. 그럼으로써 건식 공정에서 유발될 수 있는 반도체 기판(110) 상의 플라즈마 데미지가 제거되므로 상술한 백점 불량(dark defect)을 효과적으로 억제할 수 있다. 제 2 반사 방지막(500)으로 실리콘 산화막을 이용하는 경우에는 실리콘 산화막을 선택적으로 식각하기 위해서 NH₄F, H₂O 및 HF의 혼합 용액을 이용하는 것이 바람직하다.
다음으로 도 6f에 도시된 것처럼, 제 2 반사 방지막(500)이 형성되어 있는 영역을 제외하고 제 1 반사 방지막(400)을 제거한다. 상술한 것처럼, 백점 불량(dark defect)을 효과적으로 억제하기 위하여 제 1 반사 방지막(400)은 습식 식각 방법으로 제거되는 것이 바람직하다. 여기에서 제 2 반사 방지막(500)은 수광부(100)가 형성되어 있는 영역의 상부를 제외한 부분의 제 1 반사 방지막(400)을 제거하는데 보호막으로 이용된다. 제 1 반사 방지막(400)으로 실리콘 질화막을 이용하는 경우에는 실리콘 질화막을 선택적으로 식각하기 위해서 인산(H₃PO₄) 용액을 이용하는 것이 바람직하다. 제 1 반사 방지막(400)으로 실리콘 산화 질화막을 이용하는 경우에는 실리콘 산화 질화막을 선택적으로 식각하기 위해서 H₂O₂, H₂O 및 HF의 혼합 용액을 이용하는 것이 바람직하다.
제 1 반사 방지막(400)과 제 2 반사 방지막(500)은 상술한 방법 이외에 제 1 반사 방지막(400)을 형성하고, 수광부(100)가 형성되어 있는 영역을 제외한 부분을 제거한 후, 제 2 반사 방지막(500)을 형성하고, 수광부(100)가 형성되어 있는 영역을 제외한 부분을 제거하는 방법으로도 형성될 수 있다.
도 7 및 도 8a 내지 도 8f를 참조하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 소자와 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법을 설명한다. 도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 소자의 단면도이며, 도 8a 내지 도 8f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법을 나타내는 단면도들이다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 소자는 도 7에 도시된 것처럼, 수광부(100)와 제 1 반사 방지막(400) 사이에 수광부(100)가 형성되어 있는 영역과 전하 전송부(210)가 형성되어 있는 영역을 포함한 반도체 기판(110) 전면에 제 1 반사 방지막(400)의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 제 3 반사 방지막(700)을 더 구비한다. 제 1 반사 방지막(400)으로 실리콘 질화막이 이용되는 경우에는 제 1 반사 방지막(400)을 형성하고 수광부(100)가 형성되어 있는 영역을 제외한 부분을 습식 식각하면 실리콘 질화막으로 형성되어 있는 제 2 게이트 절연막(141, 142)의 측면(R1, R2)이 습식 식각의 등방성으로 인하여 도 6f에 도시된 것처럼, 손상될 수 있다. 이러한 제 2 게이트 절연막(141, 142)의 측면 손상은 제 3 반사 방지막(700)을 구비함으로써 방지할 수 있다. 제 3 방지막은 제 1 게이트 절연막(130)과 동일한 물질인 실리콘 산화막으로 10 ∼ 500 Å 정도의 두께로 형성하는 것이 바람직하다. 제 3 반사 방지막(700)의 두께가 너무 커지면 제 3 반사 방지막(700)의 반사도(reflectivity)가 증가되어 수광부(100)의 감도 특성이 저하될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법은 상기 제 1 반사 방지막(400)을 형성하는 단계(S10) 이전에 반도체 기판(110) 상의 전면에 상기 제 3 반사 방지막(700)을 형성하는 단계를 더 포함한다.
제 3 반사 방지막(700)은 10 ∼ 500 Å 정도의 두께로 형성하고, 제 3 반사 방지막(700)으로는 실리콘 산화막을 이용할 수 있으며, 실리콘 산화막은 저압 화학 기상 증착(LPCVD) 방법으로 형성한 MTO(middle temperature oxide; 700 ℃ ∼ 770 ℃)나 HTO(high temperature oxide; 770 ℃ ∼ 850 ℃)인 것이 바람직하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따르면, 스미어(smear) 특성을 개선하는 동시에 백점 불량(dark defect)을 억제하는 다층 반사 방지막을 포함하는 고체 촬상 소자 및 그 다층 반사 방지막의 제조 방법을 제공할 수 있다.
Claims (24)
- 반도체 기판 상에 형성되어 입사되는 광의 신호를 전기적인 영상 전하 신호로 변환하는 수광부;상기 반도체 기판 상에 형성되어 상기 수광부에 의해서 변환되는 전기적인 영상 전하 신호를 전송받는 전하 전송부; 및상기 수광부의 상부에 형성되어 있고 상기 전하 전송부와 분리되며 상기 반도체 기판의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 제1 반사 방지막과 상기 제1 반사 방지막 상에 형성되어 있고 상기 제1 반사 방지막의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 제2 반사 방지막을 포함하며 입사되는 광의 신호가 반사되는 것을 방지하는 다층 반사 방지막을 포함하는 고체 촬상 소자.
- 제1항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막의 두께는 10 ∼ 1000 Å인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제1항에 있어서,상기 제 2 반사 방지막의 두께는 10 ∼ 1000 Å인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제1항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막은 실리콘 질화막(Si₃N₄)으로 형성되어 있고, 상기 제 2 반사 방지막은 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제1항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막은 실리콘 산화 질화막(SiON)으로 형성되어 있고, 상기 제 2 반사 방지막은 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제1항에 있어서,상기 다층 반사 방지막은 상기 수광부와 상기 제 1 반사 방지막 사이에 형성되어 있고 상기 제 1 반사 방지막의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 제 3 반사 방지막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제6항에 있어서,상기 제 3 반사 방지막의 두께는 10 ∼ 500 Å인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 제6항에 있어서,상기 제 3 반사 방지막은 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
- 입사되는 광의 신호를 전기적인 영상 전하 신호로 변환하는 수광부 및 상기 수광부에 의해서 변환되는 전기적인 영상 전하 신호를 전송받는 전하 전송부가 형성되어 있는 반도체 기판 상에 상기 반도체 기판의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 제 1 반사 방지막을 형성하는 단계;상기 제 1 반사 방지막 상에 상기 제 1 반사 방지막의 굴절률 보다 작은 굴절률을 갖는 제 2 반사 방지막을 형성하는 단계;상기 수광부가 형성되어 있는 영역에 대향하는 제 2 반사 방지막 상에 포토레지스트 마스크를 형성하는 단계;상기 포토레지스트 마스크가 형성되어 있는 영역을 제외하고 제 2 반사 방지막을 제거하는 단계; 및상기 제 2 반사 방지막이 형성되어 있는 영역을 제외하고 상기 제 1 반사 방지막을 제거하여 상기 수광부의 상부에 다층 반사 방지막을 완성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막을 형성하는 단계에서 상기 제 1 반사 방지막은 10 ∼ 1000 Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제 2 반사 방지막을 형성하는 단계에서 상기 제 2 반사 방지막은 10 ∼ 1000 Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막을 형성하는 단계에서 상기 제 1 반사 방지막은 실리콘 질화막(Si₃N₄)으로 형성하고 상기 제 2 반사 방지막을 형성하는 단계에서 상기 제 2 반사 방지막은 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 제 2 반사 방지막을 제거하는 단계에서 상기 제 2 반사 방지막은 습식 식각 방법으로 제거되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제13항에 있어서,상기 제 2 반사 방지막은 NH₄F, H₂O 및 HF의 혼합 용액을 이용한 습식 식각 방법으로 제거되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제12항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막을 제거하는 단계에서 상기 제 1 반사 방지막은 습식 식각 방법으로 제거되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제15항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막은 인산(H₃PO₄) 용액을 이용한 습식 식각 방법으로 제거되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막을 형성하는 단계에서 상기 제 1 반사 방지막은 실리콘 산화 질화막(SiON)으로 형성하고 상기 제 2 반사 방지막을 형성하는 단계에서 상기 제 2 반사 방지막은 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제17항에 있어서,상기 제 2 반사 방지막을 제거하는 단계에서 상기 제 2 반사 방지막은 습식 식각 방법으로 제거되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제18항에 있어서,상기 제 2 반사 방지막은 NH₄F, H₂O 및 HF의 혼합 용액을 이용한 습식 식각 방법으로 제거되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제17항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막을 제거하는 단계에서 상기 제 1 반사 방지막은 습식 식각 방법으로 제거되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제20항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막은 H₂O₂, H₂O 및 HF의 혼합 용액을 이용한 습식 식각 방법으로 제거되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제9항에 있어서,상기 제 1 반사 방지막을 형성하는 단계 이전에 상기 반도체 기판 상에 상기 제 1 반사 방지막의 굴절률보다 작은 굴절률을 갖는 제 3 반사 방지막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제22항에 있어서,상기 제 3 반사 방지막을 형성하는 단계에서 상기 제 3 반사 방지막은 10 ∼ 500 Å의 두께로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
- 제22항에 있어서,상기 제 3 반사 방지막을 형성하는 단계에서 상기 제 3 반사 방지막은 실리콘 산화막(SiO₂)으로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 다층 반사 방지막의 제조 방법.
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