KR20030000849A - 고체촬상소자의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 소자 간의 격리 및 단위픽셀 (piexl) 간의 격리 공정을 단순화시킬 수 있는 고체촬상소자의 제조방법에 관해 개시한다.
개시된 본 발명의 고체촬상소자의 제조방법은 반도체기판에 소자간의 격리영역 및 단위 픽셀 간의 격리영역을 노출시키는 각각의 제 1트렌치 및 제 2트렌치를 형성하는 공정과, 제 1트렌치 및 제 2트렌치를 포함한 기판 상에 절연층을 형성하는 공정과, 절연층을 화학기계적 연마하여 제 1트렌치 및 상기 제 2트렌치를 매립하는 각각의 소자격리막 및 채널스톱층을 형성하는 공정을 포함한다.
Description
본 발명은 고체촬상소자(Charge Coupled Device:CCD)의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소자 간의 격리 및 단위픽셀 (piexl) 간의 격리 공정을 단순화시킬 수 있는 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 종래기술에 따른 소자영역과 격리영역을 도시한 단면도이고, 도 2는 종래 기술에 따른 고체촬상소자 픽셀의 레이아웃도이다.
또한, 도 3a 내지 도 3c는 도 2의 A-B선에 따른 공정단면도이다.
고체촬상소자는 칩에 의해 전자를 발생시키고, 전하결합소자를 방향성을 가지도록 배열하고, 이에 의해 전송된 신호전하를 검출하는 장치이다. 즉, 빛에 의해 여기된 전하들을 방향성을 가지는 CCD 어레이(array)를 통하여 전송한 다음, 이 신호를 증폭하여 소정의 출력신호를 얻는 장치이다.
이와 같은 영상신호를 전기적인 신호로 변환시켜주는 장치인 고체촬상소자는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이, 종래 기술에 따른 고체촬상소자는, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 필드산화층(10)에 의해 소자영역(Ⅰ) 및 격리영역(Ⅱ)이 정의된 N형의 반도체기판(100)의 소자영역(Ⅰ)에 형성되는 P형의 웰(well)(미도시)과, 상기 웰 내의 소정영역에 형성되는 광전변환영역(PDN)(108)와, 상기 광전변환영역(PDN)(108)의 일측에 형성되는 수직전하전송영역(VCCD)(112)과, 상기 광전변환영역(PDN)(108)과 수직전하전송영역(VCCD)(112)을 격리하기 위한 채널스톱층(CST)(106)과, 수직전하전송영역(VCCD)(112) 상부에 형성되는 게이트(110)을 포함하여 구성된다.
상기 구성된 종래기술에 따른 고체촬상소자는 광이 수광부인 광전변환영역 (PDN)(108)에 닿으면, 광전효과에 의해 발생된 전하가 광전변환영역(PDN)(108) 아래의 웰에 축적하게 된다. 이렇게 모아진 전하는 게이트(110)에 걸리는 전압에 의해 야기되는 포텐셜의 변화에 의해 전하 이동로인 수직전하전송영역(VCCD)(112)으로 이동된다. 전송된 전하는 수직전하전송영역 (VCCD)(112)을 통하여 순서대로 이동하다가 수평전하전송영역(HCCD)로 전달되어 신호검출부(AMP)를 통해 출력된다.
상술한 고체촬상소자의 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 먼저 반도체기판(100) 상에 각 회로 및 소자간의 격리를 목적으로 로코스(LOCOS:Lcal Oxide Silicon)공정에 의해 필드산화층(10)을 형성한다.
이 후, 도 3a에 도시된 바와 같이, N형의 반도체기판(100)에 P형 불순물 이온주입을 실시하여 P형의 웰(102)을 형성하고, 상기 기판 상에 완충산화층(buffer oxide layer)(103)을 형성한다.
그 다음, 도 3b에 도시된 바와 같이, 상기 완충산화층(103) 상에 감광막을 도포한 다음, 노광 및 현상하여 각각의 포토다이오드(PD) 형성영역과 대응된 부위를 덮는 제 1감광막패턴(104)을 형성한다.
이 후, 상기 제 1감광막패턴을 마스크로 기판(100)에 이온주입을 실시하여 각 화소간의 전하를 격리하기 위한 전위장벽(potential barrier) 역할을 하는 채널스톱층(CST)(106)을 형성한다.
이어서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 제 1감광막패턴을 제거하고, 다시 완충산화층(103) 상에 광전변환 형성영역을 노출시키는 제 2감광막패턴(미도시)을 형성한 다음, 상기 제 2감광막패턴을 마스크로 이온주입 공정을 실시하여 광전변환영역(PDN)(108)을 형성한다.
그러나, 종래기술에 따른 고체촬상소자의 제조방법에서는, 각 회로 및 소자 간의 격리를 목적으로 로코스 공정을 이용하여 필드산화층을 형성한 후, 고체촬상소자 단위 픽셀 간의 격리를 위하여 채널스토퍼(CST)를 형성시키는 공정을 진행하였다.
따라서, 소자영역 간의 격리 및 픽셀 간의 격리를 위해 각각의 필드산화층 및 채널스토퍼를 형성해야 하므로 공정이 다소 복잡해지고 생산비용이 커지며, 또한 제조시간이 길어지는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 방법에서는 격리를 위해 이온 도우즈(dose)를 높여 채널스토퍼(CST)를 형성할 경우, 픽셀 내의 웰이 이온주입된 도판트에 의해 작아지게 되어 고체촬상소자 감도를 저하시키는 원인으로 작용하였다. 반대로, 이온 도우즈를 낮춰 채널스토퍼(CST)를 형성할 경우, 단위 픽셀 간의 블루밍(blooming)현상이 발생되었다.
이에 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 소자 간의 격리 및 단위픽셀 간의 격리 공정을 단순화시킬 수 있는 고체촬상소자의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 소자영역과 격리영역을 도시한 단면도.
도 2는 종래 기술에 따른 고체촬상소자 픽셀의 레이아웃도.
도 3a 내지 도 3c는 도 2의 A-B선에 따른 공정단면도.
도 4는 본 발명에 따른 소자영역과 격리영역을 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 고체촬상소자 픽셀의 레이아웃도.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 C-D선에 따른 공정단면도.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
200. 반도체기판 202. 웰
203. 완충막 204. 감광막패턴
205. 절연층 206. 매립산화층
206. 채널스토퍼(CST) 208. PDN
212. VCCD T. 트렌치
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 고체촬상소자의 제조방법은, 반도체기판에 소자간의 격리영역 및 단위 픽셀 간의 격리영역을 노출시키는 각각의 제 1트렌치 및 제 2트렌치를 형성하는 공정과, 제 1트렌치 및 제 2트렌치를 포함한 기판상에 절연층을 형성하는 공정과, 절연층을 화학기계적 연마하여 제 1트렌치 및 상기 제 2트렌치를 매립하는 각각의 소자격리막 및 채널스톱층을 형성하는 공정을 포함한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 고체촬상소자의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명에 따른 소자영역과 격리영역을 도시한 단면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 고체촬상소자 픽셀의 레이아웃도이다.
본 발명에 따른 고체촬상소자는, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, N형의 반도체기판(200)에 소자 간의 격리영역(Ⅳ) 및 단위 픽셀 간의 격리영역을 노출시키는 각각의 제 1트렌치(T1) 및 제 2트렌치(T2)와, 제 1 및 제 2트렌치(T1)(T2)를 채우는 각각의 소자격리층(205) 및 채널스톱층(CST)(206)과, 채널스톱층( CST)(206) 일측에 형성되는 광전변환영역(PDN)(208)와, 상기 광전변환영역(PDN)(208)의 일측에 형성되는 수직전하전송영역(VCCD)(212)과, 수직전하전송영역(VCCD)(112) 상부에 형성되는 게이트(210)를 포함하여 구성된다.
본 발명에서는, 도 4에 도시된 바와 같이, N형의 반도체기판(200)에 소자 간의 격리영역(Ⅳ) 및 단위 픽셀 간의 격리영역을 노출시키는 각각의 제 1트렌치(T1) 및 제 2트렌치(T2)를 동시에 형성한 후, 제 1 및 제 2트렌치(T1)(T2)를 채우는 각각의 소자격리층(205) 및 채널스톱층(CST)(206)을 동시에 형성한다. 이때, 도면부호 Ⅲ은 소자영역을 도시한 것이다.
도 6a 내지 도 6d는 도 5의 C-D 선에 따른 공정단면도로, 소자영역만을 도시한 것이다.
본 발명에 따른 고체촬상소자의 제조방법은, 도 6a에 도시된 바와 같이, 먼저 N형의 반도체기판(200) 상에 완충막(203)을 형성한 후, 불순물 주입 공정을 진행하여 P형의 웰(202)을 형성한다.
이어서, 상기 완충막(203) 상에 단위 픽셀 간의 격리영역(미도시)을 노출시키는 제 1감광막패턴(204)를 형성한다.
그 다음, 도 6b에 도시된 바와 같이, 상기 제 1감광막패턴(204)을 마스크로 하여 완충막(203) 및 기판의 소정깊이까지 식각하여 제 2트렌치(T2)를 형성한다.
이 후, 도 6c에 도시된 바와 같이, 완충막(203) 상에 절연물질(205)을 증착한 다음, 도 6d에 도시된 바와 같이, 화학기계적 연마(Chemical Mechnical Polishing) 방법에 의해 제 2트렌치(T2)를 채우는 채널스톱층(CST)(206)을 형성한다. 이때, 완충막(203)은 상기 연마공정 시에 제거된다.
이어서, 상기 채널스톱층(CST)(206)의 일측에 광전변환영역(PDN)(208)을 형성한다.
본 발명은 반도체기판의 소자 간의 격리영역 및 단위 픽셀 간의 격리영역을 노출시키는 트렌치를 형성하고, 상기 트렌치를 매립하여 소자격리막 및 채널스톱층을 형성함으로써, 웰 형성에 크게 영향을 미치지 않으며, 또한 로코스에 의한 필드산화층을 사용하지 않고 화학기계적 연마공정을 이용하여 평탄화한 격리방법으로 고체촬상소자 제조의 단차를 줄일 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로는, 먼저 반도체기판에 단위 픽셀 간의 격리영역을노출시키는 제 1트렌치를 형성하고, 제 1트렌치를 매립하는 채널스톱층을 형성한다. 이어서, 채널스톱층을 포함한 반도체기판 상에 소자의 격리영역을 노출시키는 제 2트렌치를 형성하고, 제 2트렌치를 매립하는 방법으로 소자격리막을 형성할 수도 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 고체촬상소자의 제조방법은 소자 격리 및 단위픽셀 간의 격리를 위해 1회의 식각 공정을 통해 제 1, 제 2트렌치를 형성하고, 상기 제 1, 제 2트렌치를 매립하기 위해 1회의 절연물질을 증착하여 소자분리막 및 채널스톱층을 형성함으로써, 소자분리막 및 채널스톱층 제조 공정을 동시에 진행할 수 있어 제조 공정이 단순화되고, 단위 픽셀간의 블루밍현상을 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 절연물질을 화학기계적 연마하여 제 1, 제 2트렌치를 매립함으로써, 층간의 단차를 줄일 수 있다.
기타, 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
Claims (1)
- 반도체기판에 소자간의 격리영역 및 단위 픽셀 간의 격리영역을 노출시키는 각각의 제 1트렌치 및 제 2트렌치를 형성하는 공정과,상기 제 1트렌치 및 제 2트렌치를 포함한 기판 상에 절연층을 형성하는 공정과,상기 절연층을 화학기계적 연마하여 상기 제 1트렌치 및 상기 제 2트렌치를 매립하는 각각의 소자격리막 및 채널스톱층을 형성하는 공정을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.
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| KR100719759B1 (ko) * | 2005-11-01 | 2007-05-17 | 김봉기 | 안전분사노즐 |
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