KR19980068985A - 고체 촬상 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로 특히, 감도를 향상시키도록 한 고체 촬상 소자에 관한 것이다.

이와 같은 본 발명에 의한 고체 촬상 소자는 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 필드 영역에 형성되는 필드 산화막과, 상기 반도체 기판의 표면내에 소정깊이로 형성되는 BCCD 영역과, 상기 BCCD 영역의 표면내에 형성되는 리셋 드레인 영역과, 상기 BCCD 영역의 상부 및 필드 산화막상에 오버랩되게 형성되는 도전층과, 상기 리셋 드레인 영역의 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀을 갖고 반도체 기판의 전면에 형성되는 제 1, 제 2 절연막과, 상기 콘택홀 내부에 리셋 드레인 영역과 콘택되어 형성되는 도전용 플러그와, 상기 도전용 플러그를 통해 리셋 드레인 영역과 구동 트랜지스터를 전기적으로 연결하는 금속배선을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

고체 촬상 소자

본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로 특히, 감도를 향상시키도록 한 고체 촬상 소자에 관한 것이다.

일반적으로 고체 촬상 소자는 일정간격을 갖고 매트릭스(Matrix) 형태로 배열되어 빛의 신호를 전기적인 신호로 변환하여 영상 전하를 생성하는 복수개의 광전 변환 영역과, 수직 방향의 광전 변환 영역의 사이에 각각 형성되어 상기 광전 변환 영역에서 생성된 영상 전하를 수직방향으로 전송하는 복수개의 수직 전하 전송 영역과, 상기 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하기 위한 수평 전하 전송 영역과, 상기 수평 방향으로 전송된 영상 전하를 센싱하여 주변회로부로 출력하는 플로우팅 디퓨전 영역으로 크게 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 종래의 고체 촬상 소자에 관하여 설명하면 다음과 같다.

도 1은 일반적인 플로우팅 디퓨전 영역의 레이 아웃도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 선에 따른 단면도이다.

플로우팅 디류전 영역(Floating Duffusion))은 수평 전하 전송 영역의 최종단에 구성되는 것으로 그 구조는 다음과 같다.

먼저, N-기판(1)에 형성되는 P-웰(Well)(2)과, 상기 P-웰(2)의 표면에 형성되는 BCCD(Bulk Charge Coupled Device) 영역과, 수평 전하 전송 영역과의 인터페이스부에 형성되는 오프셋 게이트(OG)(5)와, 상기 오프셋 게이트(5)를 통해 입력되는 전하에 의한 전위 변화를 검출해 내는 플로우팅 리셋 드레인 영역(3)으로 트랜스퍼시키는 리셋 게이트(4) 등으로 구성된다.

상기의 오프셋 게이트(5)와 리셋 드레인 영역(3)은 DC 바이어스에 의해 그 전위가 고정되어 있다.

그리고 플로우팅 디퓨전 영역은 N⁺로 이루어져 있기 때문에 광전 변환 영역과 BCCD 처럼 디플리션 게이트 디텍트부(6)에서 센싱이 끝난 전하를 리셋 드레인 영역(3)으로 트랜스퍼시키기 위해 리셋 게이트(4)에 인가되는 High 클럭은 리셋 게이트(4) 하측에 형성되는 채널 포텐셜이 리셋 드레인 영역(3) 보다 높아지지 않도록 하는데 이는 리셋 게이트(4)영역에서의 파티션 노이즈(Partition Noise)를 줄이기 위한 것이다.

여기서 파티션 노이즈는 리셋 게이트(4)영역과 리셋 드레인 영역(3)의 포텐셜 레벨의 차이 때문에 해당 클럭킹으로 전송되어온 전하들이 완전하게 트랜스퍼되지 못하고 잔류하게 되어 다른 클럭에 해당하는 전하들에 섞여 발생하는 화질 저하 현상을 말한다.

한편, 고체 촬상 소자에 있어서 플로팅 디퓨전에 모여 있던 전자들은 앰프(Amp)를 통해 증폭되어진다.

그런데 V = Q/C 이므로 'C' 값 즉, 플로팅 디퓨전과 구동 트랜지스터에 존재하는 기생 커패시턴스의 값이 작을수록 'V'가 증가되어 결국 고체 촬상 소자의 감도가 증가하게 된다.

따라서 플로팅 디퓨전과 구동 트랜지스터 그밖에 이 둘 사이를 연결시켜주는 라인(Line) 사이의 기생 커패시턴스를 최대한 줄여 주는 것이 감도 향상을 위하여 아주 중요하다.

도 3은 종래의 고체 촬상 소자의 플로팅 디퓨전을 나타낸 단면도로써 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 반도체 기판(11)의 필드 영역에 필드 산화막(12)이 형성되고, 상기 반도체 기판(11)의 표면내에 BCCD 영역(13)이 형성된다.

이어, 상기 BCCD 영역(13)의 표면내에 리셋 드레인 영역(14)이 형성되고, 상기 필드 산화막(12)을 포함한 반도체 기판(11)의 전면에 HLD(High Temperature Low Deposition)(15) 및 BPSG(BoronPhosphorusSilicate Glass)(16)가 상기 리셋 드레인 영역(14)의 표면이 노출되도록 콘택홀을 가지고 형성된다.

그리고 상기 콘택홀의 내부에 도전용 플러그(17)가 형성되고, 상기 도전용 플러그(17)를 통해 상기 리셋 드레인 영역(14)과 구동 트랜지스터(도면에 도시하지 않음)를 전기적으로 연결하는 금속배선(18)이 형성된다.

그러나 이와같은 종래의 고체 촬상 소자에 있어서 플로팅 디퓨전과 구동 트랜지스터를 연결하는 금속배선에 하이 바이어스(High Bias)(약 15V)가 인가되면 도 3의 A 지역이 인버젼(Inversion)이 되지 않아 금속배선과의 사이에 기생 커패시턴스가 생기게 되기 때문에 고체 촬상 소자의 감도를 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로플로팅 디퓨젼의 커패시턴스를 줄여줌으로써 감도를 향상시키도록 한 고체 촬상 소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 일반적인 플로우팅 디퓨전 영역의 레이 아웃도

도 2는 도 1의 A-A' 선에 따른 단면도

도 3은 종래의 고체 촬상 소자의 플로팅 디퓨전을 나타낸 단면도

도 4는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 플로팅 디퓨전을 나타낸 단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

21 : 반도체 기판 22 : 필드 산화막

23 : BCCD 영역 24 : 리셋 드레인 영역

25 : 폴리 실리콘 26 : 도전용 플러그

27 : HLD 28 : BPSG

29 : 금속배선

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체 촬상 소자는 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 반도체 기판과, 상기 반도체 기판의 필드 영역에 형성되는 필드 산화막과, 상기 반도체 기판의 표면내에 소정깊이로 형성되는 BCCD 영역과, 상기 BCCD 영역의 표면내에 형성되는 리셋 드레인 영역과, 상기 BCCD 영역의 상부 및 필드 산화막상에 오버랩되게 형성되는 도전층과, 상기 리셋 드레인 영역의 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀을 갖고 반도체 기판의 전면에 형성되는 제 1, 제 2 절연막과, 상기 콘택홀 내부에 리셋 드레인 영역과 콘택되어 형성되는 도전용 플러그와, 상기 도전용 플러그를 통해 리셋 드레인 영역과 구동 트랜지스터를 전기적으로 연결하는 금속배선을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 고체 촬상 소자를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 단면도로써 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 반도체 기판(21)의 필드 영역에 필드 산화막(22)이 형성되고, 상기 반도체 기판(21)의 표면내에 BCCD 영역(23)이 형성된다.

이어, 상기 BCCD 영역(23)의 표면내에 리셋 드레인 영역(24)이 형성되고, 상기 BCCD 영역(23) 및 필드 산화막(22)상에 오버랩되게 폴리 실리콘(25)이 선택적으로 형성되고, 상기 폴리 실리콘(25)을 포함한 반도체 기판(21)의 전면에 HLD(26) 및 BPSG(27)가 상기 리셋 드레인 영역(24)의 표면이 노출되도록 콘택홀을 가지고 형성된다.

그리고 상기 콘택홀의 내부에 도전용 플러그(28)가 형성되고, 상기 도전용 플러그(28)를 통해 상기 리셋 드레인 영역(24)과 구동 트랜지스터(도면에 도시하지 않음)를 전기적으로 연결하는 금속배선(29)이 형성된다.

이때 상기 도전형 플러그(28)와 폴리 실리콘(25)은 전기적으로 서로 연결된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 발명에 의한 고체 촬상 소자에 있어서 BCCD 영역과 필드 산화막사이에 도전층이 금속배선과 연결되어 등전위로 잡혀있으므로 BCCD 영역과 필드 산화막사이의 금속배선에 하이 바이어스가 걸리때 마다 동시에 인버젼이 되어 BCCD 영역 및 도전층 및 금속배선에 등전위가 발생하기 때문에 도 4의 B 영역에서 커패시터스를 줄여 고체 촬상 소자의 감도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 액티브 영역과 필드 영역으로 정의된 반도체 기판과,

   상기 반도체 기판의 필드 영역에 형성되는 필드 산화막과,

   상기 반도체 기판의 표면내에 소정깊이로 형성되는 BCCD 영역과,

   상기 BCCD 영역의 표면내에 형성되는 리셋 드레인 영역과,

   상기 BCCD 영역의 상부 및 필드 산화막상에 오버랩되게 형성되는 도전층과,

   상기 리셋 드레인 영역의 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀을 갖고 반도체 기판의 전면에 형성되는 제 1, 제 2 절연막과,

   상기 콘택홀 내부에 리셋 드레인 영역과 콘택되어 형성되는 도전용 플러그와,

   상기 도전용 플러그를 통해 리셋 드레인 영역과 구동 트랜지스터를 전기적으로 연결하는 금속배선을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전용 플러그와 도전층은 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전층은 폴리 실리콘임을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.