KR20060051313A - 고체 촬상 장치, 그 제조 방법 및 카메라 - Google Patents

고체 촬상 장치, 그 제조 방법 및 카메라 Download PDF

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Abstract

본 발명은 프로그레시브 스캔(progressive scan)에 적용할 수 있는 전극 구성을 가지고, 수광부의 주변부에서의 입사광의 차단을 저감할 수 있는 고체 촬상 장치, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 카메라를 제공한다. 단층 전송 전극 구조의 제1 전송 전극, 제2 전송 전극, 제3 전송 전극이, 수직 방향(V)에 반복해서 배열되어 있다. 제1 전송 전극은 동층의 화소간 배선에 의해 수평 방향에 연결되어 있다. 전송 전극의 상층에는, 분로 배선이 수평 방향 및 수직 방향에 형성되어 있다. 제2 전송 전극에 접속된 분로 배선은 화소간 배선상에 형성된다. 제3 전송 전극에 접속되는 분로 배선은 전송 전극들 상에 형성된다.
고체 활상 장치, 분로 배선, 화소, 전송 전극

Description

고체 촬상 장치, 그 제조 방법 및 카메라{SOLID-STATE IMAGING DEVICE, METHOD OF PRODUCING THE SAME, AND CAMERA}
도 1은 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 화소부의 평면도.
도 2a는 도 1의 선 A-A'을 따라 절단한 단면도이고, 도 2b는 도 1의 선 B-B'을 따라 절단한 단면도.
도 3a 내지 도 3h는 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조에서의 공정 단면도.
도 4는 제1 실시예에 따른 고체 촬상 장치에 적용된 카메라의 구성을 나타내는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 수광부
2 : 전송 채널
3 : 전송 전극
3-1 : 제1 전송 전극
3-la : 화소간 배선
3-2 : 제2 전송 전극
3-3 : 제3 전송 전극
4 : 분로 배선
4a : 컨택트부
5 : 분로 배선
5a : 컨택트부
6 : 차광막
6a : 개구부
10 : 반도체 기판
11 : p형 웰
12 : n형 영역
13 : p형 영역
14 : p형 웰
16 : 채널 스톱부
17 : 판독 게이트부
20 : 게이트 절연막
21-23 : 절연막
본 발명은 CCD(Charge Coupled Device)형 고체 촬상 장치, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 카메라에 관한 것이다.
디지털스틸 카메라용의 촬상 장치로서, CCD 고체 촬상 장치가 많이 사용되고 있고, 대부분은 인터라인 트랜스퍼형(소위 IT형) CCD 이다. IT형 CCD 중에도, 필드 인티그레이션(field integration), 프레임 인티그레션(frame integration) 및 프로그래시브 스캔(progressive scan)이 있다.
필드 인티그레이션 또는 프레임 인티그레이션에서는, 모든 화로 정보를 2회 이상 나누어 이를 판독함으로써, 수직 전송부(수직 CCD)의 다이내믹 범위에 의한 제한을 회피할 수 있는 등의 장점이 있다. 그러나, 몇 차례로 나누어 판독하기 때문에, 신호 전하의 열적 유출이나 필드 사이의 암전류(dark current) 차의 문제 등의 단점이 있다.
프로그래시브 스캔에서는, 전화소를 동시에 판독할 수 있기 때문에, 고정밀도의 광 셔터(대부분은 메커니컬 셔터)를 필요로 하지 않는 등의 장점이 있다. 그러나, 전송 전극이, 3층 이상의 폴리 실리콘 전극 구조로 되어, 프로세스는 복잡하고 공정은 많아진다. 또한, 수직 전송부의 요철이 현저하게 되어, 광입사의 가려짐(원래 수광부에 입사할 광이 차광막에 의해서 차단되어 버리는 것을 말한다)이 이 요철에 기인하여 발생하기 쉬워진다. 따라서, 감도 셰이딩이나 렌즈 개방측 감도 저하의 원인으로 되기 쉽다.
프로그레시브 스캔용 고체 촬상 장치로서, 일본 특허 제2,878,546호에는 단층 전극 구조의 전송 전극을 이용하고, 전송 전극내의 분리된 전송 전극에 대하여, 해당 전송 전극의 상층인 금속 배선으로부터 구동 펄스를 공급하는 고체 촬상 장치가 개시되어 있다.
그러나, 상기 문헌에서는, 금속 배선이 차광막을 겸하고 있고, 해당 금속 배선이 전송 전극의 대략 전면을 덮도록 형성되어 있기 때문에, 수광부와 전송 전극 사이에 큰 단차가 여전히 존재한다. 이 결과, 상기한 바와 같이 입사광의 가려짐을 저감시킬 수 없다.
본 발명은 프로그레시브 스캔에 적용할 수 있는 전극 구성을 가지며, 수광부의 주변부에서의 입사광의 차단을 줄일 수 있는 고체 촬상 장치와, 그 제조 방법 그리고 이를 포함하는 카메라를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 고체 촬상 장치는, 제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에 배치된 복수의 수광부; 상기 각 수광부들 간에 배치되어 상기 제2 방향으로 연장되는 복수의 전송 채널; 상기 각 전송 채널 상에서 동일 평면에 반복해서 배치된, 제1 전송 전극, 제2 전송 전극, 및 제3 전송 전극; 상기 제1 전송 전극과 동일 평면에 배치되고, 상기 제1 방향에 배열되는 복수의 상기 제1 전송 전극에 접속되는 화소간 배선; 상기 제1 전송 전극 및 상기 화소간 배선 상에서 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향에 배열되는 복수의 상기 제2 전송 전극에 각각 접속되는 제2 전송 전극 구동용 배선; 및 상기 제1, 제2 및 제3 전송 전극 상에서 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향에 배열되는 상기 제3 전송 전극에 각각 접속된 제3 전송 전극 구동용 배선을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 고체 촬상 장치를 제조하는 방법은 복수의 수광부와 복수의 전송 채널을 형성하기 위해 기판에 불순물들을 주입하는 단계 -상기 수광부는 제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 배열되고, 상기 전송 채널은 상기 각 수광부들간에 배치되어 상기 제2 방향으로 연장됨- ; 상기 기판상에 도전층을 피착하는 단계; 상기 각 전송 채널상에서 동일 평면에 반복해서 배치된, 제1 전송 전극, 제2 전송 전극 및 제3 전송 전극을 형성하고, 상기 제1 방향에 배열된 복수의 상기 제1 전극을 접속하는 화소간 배선을 형성하기 위해 상기 도전층을 처리하는 단계; 상기 제1 전송 전극과 상기 화소간 배선상에 제2 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 단계 -상기 제2 전송 전극 구동용 배선은 상기 제1 방향에 배열된 복수의 상기 제2 전송 전극에 접속됨- ; 및 상기 제1, 제2 및 제3 전송 전극상에 제3 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 단계 -상기 제3 전송 전극 구동용 배선은 상기 제2 방향에 배열된 복수의 상기 제3 전송 전극에 접속됨- 을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 카메라는 고체 촬상 장치; 상기 고체 촬상 장치의 이미지 표면상에 광을 포커싱하는 광학 시스템; 및 상기 고체 촬상 장치로부터 출력 신호에 대한 선정된 신호 처리를 수행하는 신호 처리 회로를 포함하며, 상기 고체 촬상 장치는 제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 배치된 복수의 수광부; 상기 각 수광부들 간에 배치되어 상기 제2 방향으로 연장되는 복수의 전송 채널; 상기 각 전송 채널 상에서 동일 평면에 반복해서 배치된, 제1 전송 전극, 제2 전송 전극 및 제3 전송 전극; 상기 제1 전송 전극과 동일 평면에 배치되고, 상기 제1 방향에 배열되는 복수의 상기 제1 전송 전극에 접속되는 화소 간 배선; 상기 제1 전송 전극 및 상기 화소간 배선 상에서 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향에 배열되는 복수의 상기 제2 전송 전극에 각각 접속되는 제2 전송 전극 구동용 배선; 및 상기 제1, 제2 및 제3 전송 전극 상에서 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향에 배열되는 상기 제3 전송 전극에 각각 접속된 제3 전송 전극 구동용 배선을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 프로그레시브 스캔에 적용가능하며 수광부의 주변에서의 입사광의 차단을 주일 수 있는 전극 구조를 갖는 고체 촬상 장치, 그 제조 방법 및 이를 포함하는 카메라를 구현할 수 있다.
이하에, 본 발명의 바람직한 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 기술된다.
도 1은 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 화소부의 주요부 평면도이다. 본 실시예에서는, 프로그레시브 스캔에 적용 가능한 것으로서, 3상 구동의 고체 촬상 장치에 대해 설명한다.
화소부에는, 화소를 구성하는 수광부(1)가 배치되어 있다. 수광부(1)는, 수평 방향(H) 및 수직 방향(V)에 복수 배치되어 있다. 수광부(1)는, 포토다이오드로 이루어지고, 입사 광량에 따른 신호 전하를 생성하여, 일정 기간 축적한다.
수평 방향(H)에 배열되는 2개의 수광부(1) 사이에, 수직 방향(V)으로 연장되는 전송 채널(2)이 배치되어 있다. 전송 채널(2)은, 신호 전하를 수직 방향(V)으로 전송하는 포텐셜 분포를 생성한다.
수직 방향(V)으로 연장되는 전송 채널(2) 상에는, 위상이 서로 다른 전송 펄스(ΦV1, ΦV2, ΦV3)가 각각 공급되는 3종류의 전송 전극(3)이 배열되어 있다. 전송 전극(3)은 전송 펄스(ΦV1)가 공급되는 제1 전송 전극(3-1)과, 전송 펄스(ΦV2)가 공급되는 제2 전송 전극(3-2)과, 전송 펄스(ΦV3)가 공급되는 제3 전송 전극(3-3)으로 나누어진다. 또한, 특히 제1 전송 전극(3-1)과, 제2 전송 전극(3-2)과, 제3 전송 전극(3-3)을 구별할 필요가 없는 경우에는, 단순히 전송 전극(3)이라고 한다.
본 실시예에서는, 제1 전송 전극(3-1)과, 제2 전송 전극(3-2)과, 제3 전송 전극(3-3)이 동일 평면에 형성된 단층 전송 전극 구조를 채용하고 있다. 전송 전극(3)은, 예를 들면 폴리 실리콘에 의해 형성된다.
제3 전송 전극(3-3), 제2 전송 전극(3-2), 제1 전송 전극(3-1)이 수직 방향(V)으로 반복해서 배열되어 있다. 상기한 전송 전극(3)과 전송 채널(2)에 의해, 수직 방향(V)에 배열되는 수광부(1)의 열마다 공통 배치된 소위 수직 전송부(수직 CCD)가 구성된다.
수평 방향(H)에 배열되는 복수의 제1 전송 전극(3-1)은, 화소간 배선(3-la)에 의해 연결되어 있다. 화소간 배선(3-1a)은 수직 방향(V)에 배열되는 수광부(1)의 간극에서 수평 방향(H)으로 연장되고, 전송 전극(3-1)과 동일 평면에 형성되어 있다. 즉, 화소간 배선(3-1a)은 제1 전송 전극(3-1)과 통합 형성된 폴리 실리콘으로 이루어진다.
제2 전송 전극(3-2)은 전송 채널(2) 상에서 수평 방향(H)에 연결되지 않고 분리된 형상으로 되어 있다. 전송 전극(3-2)은 수광부(1)에 인접하여 배치되어 있다.
제3 전송 전극(3-3)은, 전송 채널(2) 상에서 수평 방향(H)에 연결되지 않고 분리된 형상으로 되어 있다. 제3 전송 전극(3-3)은, 수광부(1)에 인접하여 배치되어 있다.
제1 전송 전극(3-1) 및 화소간 배선(3-1a) 상에는, 절연막을 통해 수평 방향(H)으로 연장되는 분로 배선(제2 전송 전극 구동용 배선)(4)이 배치되어 있다. 분로 배선(4)은 또한 각 제1 전송 전극(3-1) 상에서 수직 방향(V)으로 연장되어 있고, 컨택트부(4a)에서 제2 전송 전극(3-2)에 접속되어 있다. 1개의 분로 배선(4)은, 수평 방향(H)으로 배열되는 복수의 제2 전송 전극(3-2)에 접속되어 있다. 분로 배선(4)의 폭은, 화소간 배선(3-1a)의 폭보다도 좁다.
분로 배선(4)은 폴리 실리콘, 또는 텅스텐 등의 금속 재료에 의해 형성된다. 분로 배선(4)으로서, 금속 재료를 이용하는 경우에는, 폴리 실리콘을 이용하는 경우에 비교하여, 막 두께나 폭을 작게 해도 동등한 저항치가 얻어지기 때문에, 수광부(1)의 주변부에 발생하는 단차를 완화할 수 있다는 이점이 있다.
분로 배선(4)보다도 상층으로서, 수직 방향(V)에 배열된 전송 전극(3) 상에, 절연막을 통해 수직 방향(V)으로 연장되는 분로 배선(제3 전송 전극 구동용 배선)(5)이 배치되어 있다. 분로 배선(5)은 컨택트부(5a)에서 제3 전송 전극(3-3)에 접속되어 있다. 1개의 분로 배선(5)은 수직 방향(V)으로 배열되는 복수의 제3 전송 전극(3-3)에 접속되어 있다. 분로 배선(5)의 폭은 전송 전극(3)의 폭 W보다도 좁다.
분로 배선(5)은, 폴리 실리콘, 또는 텅스텐 등의 금속 재료에 의해 형성된 다. 분로 배선(5)으로서, 금속 재료를 이용하는 경우의 이점에 대해서는, 분로 배선(4)과 마찬가지다.
상기한 고체 촬상 장치에서는, 1개의 수광부(1)에 대하여, 3개의 전송 전극(3-1, 3-2, 3-3)이 배치되어 있다. 1개의 수광부(1)에 대하여, 3개의 전송 전극이 배치됨으로써, 프로그레시브 스캔에 적용 가능하게 된다.
본 실시예는 3상 구동의 고체 촬상 장치의 예이다. 화소간 배선(3-la)을 통해 수평 방향에 배열되는 모든 제1 전송 전극(3-1)에 전송 펄스(ΦV1)가 공급된다. 분로 배선(4)을 통해 수평 방향에 배열되는 모든 제2 전송 전극(3-2)에 전송 펄스(ΦV2)가 공급된다. 분로 배선(5)을 통해 수직 방향에 배열되는 모든 제3 전송 전극(3-3)에 전송 펄스(ΦV3)가 공급된다. 전송 펄스(ΦV1, ΦV2, ΦV3)는 예를 들면 -7V 내지 0V이다.
수광부(1)에 인접하여 각기 분리되어 있는 제2 전송 전극(3-2) 및 제3 전송 전극(3-3)에는, 분로 배선(4, 5)을 통해, 전송 펄스(ΦV2, ΦV3) 외에 수광부(1)에 축적된 신호 전하를 전송 채널(2)로 전송하기 위한 판독 펄스(ΦR)가 공급된다. 판독 펄스(ΦR)는, 예를 들면 +12V 내지 +15V이다. 또한, 제2 전송 전극(3-2) 또는 제3 전송 전극(3-3) 중 어느 하나에만, 판독 펄스(ΦR)를 공급해도 된다.
도 2a는 도 1의 선 A-A'을 따라 절단된 단면도이고, 도 2b는 도 1의 선 B-B'을 따라 절단된 단면도이다.
본 실시예에서는, 예를 들면 n형 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판(1O)을 이용한다. 반도체 기판(10)에는, p형 웰(11)이 형성되어 있다. p형 웰(11) 내에 는, n형 영역(12)이 형성되고, n형 영역(12)보다도 표면 측에는 p형 영역(13)이 형성되어 있다. n형 영역(12)과 p형 웰(11)의 pn 접합에 의한 포토다이오드에 의해서 수광부(1)가 구성된다. n형 영역(12)의 표면 측에 p형 영역(13)이 형성됨으로써, 암전류를 저감한 매립형 포토다이오드가 구성된다.
n형 영역(12)에 인접하여, p형 웰(14)이 형성되어 있고, p형 웰(14) 내에 n형 영역으로 이루어지는 전송 채널(2)이 형성되어 있다. 전송 채널(2)에 인접하여, 인접하는 수광부(1) 사이에서의 신호 전하의 유출입을 방지하기 위한 p형의 채널 스톱부(16)가 형성되어 있다. 도시하는 예에서는, 수광부(1)와, 수광부(1)의 좌측의 전송 채널(2) 사이가, 판독 게이트부(17)로 된다. 따라서, 전송 전극(3)(보다 상세하게는, 제2 전송 전극(3-2), 제3 전송 전극(3-3)의 쌍방, 또는 어느 하나)에 의해, 판독 게이트부(17)의 포텐셜 분포가 제어되어, 수광부(1)의 신호 전하는 좌측의 전송 채널(2)에 판독된다.
다양한 반도체 영역이 형성된 반도체 기판(10) 상에는, 게이트 절연막(20)을 통해 폴리 실리콘으로 이루어지는 전송 전극(3)(도시하는 예에서는 제2 전송 전극(3-2)) 및 화소간 배선(3-1a)이 형성되어 있다.
전송 전극(3) 및 화소간 배선(3-la)을 피복하도록, 예를 들면 산화 실리콘으로 이루어지는 절연막(21)이 형성되어 있다. 화소간 배선(3-1a) 상에는, 절연막(21)을 통해 폴리 실리콘, 또는 텅스텐 등의 금속 재료로 이루어지는 분로 배선(4)이 형성되어 있다. 분로 배선(4)은 제2 전송 전극(3-2) 상에도 형성되어 있다. 절연막(21)내의 컨택트부(4a)에는 개구가 형성되어 있고, 컨택트부(4a)에서 분로 배선(4)과 제2 전송 전극(3-2)이 접속되어 있다. 또한, 분로 배선(4)으로서, 텅스텐 등의 금속 재료를 이용하는 경우에는, 컨택트부(4a)에서 분로 배선(4)을 구성하는 금속 재료와 제2 전송 전극(3-2)을 직접 접속하지 않고, 배리어 메탈을 개재시켜도 된다.
분로 배선(4)을 피복하도록, 산화 실리콘 등으로 이루어지는 절연막(22)이 형성되어 있다. 전송 전극(3) 상에는, 절연막(22)을 통해 폴리 실리콘, 또는 텅스텐 등의 금속 재료로 이루어지는 분로 배선(5)이 형성되어 있다. 도시는 하지 않지만, 절연막(22)에는, 컨택트부(5a)(도 1참조)에서 개구가 형성되어 있고, 컨택트부(5a)에서 분로 배선(5)과 제3 전송 전극(3-3)이 접속되어 있다. 또한, 분로 배선(5)으로서, 텅스텐 등의 금속 재료를 이용하는 경우에는, 컨택트부(5a)에서 분로 배선(5)과 제3 전송 전극(3-3)을 직접 접속하지 않고, 배리어 메탈을 개재시켜도 된다.
분로 배선(5)을 피복하도록, 산화 실리콘 등으로 이루어지는 절연막(23)이 형성되어 있다. 절연막(21, 22, 23)을 개재시킨 상태로, 전송 전극(3), 화소간 배선(3-1a), 분로 배선(4, 5)을 피복하는 차광막(6)이 형성되어 있다. 차광막(6)에는, 수광부(1)의 상측에 개구부(6a)가 형성되어 있다.
도시는 하지 않지만, 차광막(6)의 상층에는 필요에 따라서, 평탄화막, 컬러 필터, 및 온칩 렌즈가 형성된다.
다음에, 상기한 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 동작에 대해 설명한다.
수광부(1)에 광이 입사하면, 광전 변환에 의해 입사 광량에 따른 신호 전하( 본 예에서는 전자)가 생성되고, 수광부(1)의 n형 영역(12) 내에서 일정 기간 축적된다.
분로 배선(4, 5)을 통해서, 제2 전송 전극(3-2) 및 제3 전송 전극(3-3)에 판독 펄스(φR)가 공급되면, 판독 게이트부(17)의 포텐셜 분포가 제어되어, 모든 수광부(1)에 축적된 신호 전하가 전송 채널(2)에 판독된다. 또한, 제2 전송 전극(3-2) 또는 제3 전송 전극(3-3) 중 어느 하나에만 판독 펄스(ΦR)를 공급해도 된다.
신호 전하가 전송 채널(2)에 판독된 후, 화소간 배선(3-la), 분로 배선(4, 5)을 통해서, 수직 방향에 배열되는 전송 전극(3-1, 3-2, 3-3)에, 3개의 위상 전송 펄스(ΦV1~ΦV3)가 공급된다. 3개의 위상 전송 펄스(ΦV1~ΦV3)에 의해, 전송 채널(2)의 포텐셜 분포가 제어되어, 신호 전하가 수직 방향(V)에 전송된다.
도시는 하지 않지만, 신호 전하가 수직 방향(V)에 전송된 후, 수평 전송부에 의해 수평 방향(H)에 신호 전하가 전송되어 출력부에 보내진다. 출력부에서는, 신호 전하는 신호 전하량에 따른 전압으로 변환되어 출력된다.
또한, 상기 구성의 고체 촬상 장치는 프레임 인티그레이션을 행하는 것도 가능하다. 이 경우에는, 분로 배선(4)을 통해서 제2 전송 전극(3-2)에만 판독 펄스(ΦR)를 공급하고, 또한, 예를 들면 제1 필드에서 홀수 라인의 분로 배선(4)에만 판독 펄스(ΦR)를 공급하고, 제2 필드에서 짝수 라인의 분로 배선(4)에만 판독 펄스(ΦR)를 공급하면 된다.
다음으로, 상기한 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 효과에 대해 설명한다.
본 실시예에 따른 고체 촬상 장치에서는, 단층 전송 전극 구조의 3종의 전송 전극(3-1, 3-2, 3-3)의 상층에는, 해당 전송 전극의 폭 W보다도 가는 폭의 분로 배선(4, 5)이 수평 방향(H) 및 수직 방향(V)에 형성되어 있다.
수평 방향(H)에 배치된, 제2 전송 전극(3-2)에 전송 펄스(ΦV2)를 공급하기 위한 분로 배선(4)은, 화소간 배선(3-la)상에 형성되어 있다. 이 때문에, 수직 방향(V)에 배열한 수광부(1)의 간극을 배선 1개분 만큼 확보하면 되고, 수광부(1)의 수직 방향(V)의 치수를 크게 할 수 있다. 수직 방향(V)의 치수를 크게 할 수 있기 때문에, 화소간 배선(3-1a) 및 분로 배선(4)을 피복하는 차광막(6)에 의한, 수직 방향(V)으로부터의 입사광의 가려짐이 저감된다.
수직 방향(V)에 배치된, 제3 전송 전극(3-3)에 전송 펄스(ΦV3)를 공급하기 위한 분로 배선(5)은, 전송 전극(3) 상에 형성되어 있고, 또한, 전송 전극(3)의 폭 W보다도 폭이 좁다. 이 때문에, 수광부(1)의 주변부에 급경사인 단차가 발생하는 것이 방지된다. 이 결과, 전송 전극(3) 및 분로 배선(5)을 피복하는 차광막(6)에 의해, 수평 방향(H)으로부터 입사하는 광의 가려짐이 저감된다.
상기한 바와 같이, 화소 사이에서 수평 방향(H)에 분로 배선(4)을 배치하고, 전송 전극(3)의 상층에서 수직 방향(V)에 분로 배선(5)를 배치함으로써, 입사광의 가려짐이 저감되기 때문에, 수광부(1)의 감도나 다이내믹 범위를 크게 할 수 있다.
또한, 수광부(1)에 인접하여 제2 전송 전극(3-2) 및 제3 전송 전극(3-3)을 배치하고 있기 때문에, 이 제2 전송 전극(3-2) 및 제3 전송 전극(3-3)의 쌍방에 판독 펄스(ΦR)를 공급하는 경우에는, 판독 폭 RW를 크게 할 수 있다. 이 결과, 협 채널 효과(판독 폭 RW가 커짐으로써 임계치가 높아지는 현상)를 억제하여, 판독 펄스(ΦR)의 전압을 저감할 수 있다.
또한, 화소들간의 부분에서, 분로 배선(4, 5)의 하층에는, 제1 전송 전극(3-1) 및 화소간 배선(3-la)이 배치되어 있다. 이 때문에, 분로 배선(4, 5)에 판독 펄스(ΦR)가 공급되더라도, 제1 전송 전극(3-1) 및 화소간 배선(3-1a)에 의한 차폐 효과에 의해, 화소들간의 부분에서의 반도체 기판(10)의 포텐셜에의 영향은 없다. 이 때문에, 신호 전하가 인접하는 수광부(1)로 유입하는 것이 방지되고, 즉 혼색이 방지된다.
다음으로, 상기한 본 실시예에 따른 고체 촬상 장치의 제조 방법에 대해, 도 3a 내지 도 3h의 공정 단면도를 참조하여 설명한다. 도 3a 내지 도 3h의 공정 단면도는, 도 2a에 상당하는 단면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, n형 실리콘으로 이루어지는 반도체 기판(10)에, 이온 주입법에 의해, 각종의 반도체 영역을 형성한다. 이것에 의해, p형 웰(11), n형 영역(12), p형 영역(13), n형의 전송 채널(2), p형 웰(14), 채널 스톱부(16)가 형성된다. 또한, p형 영역(13)은 전송 전극을 형성한 후에 이온 주입에 의해 형성해도 된다. 여기서, n형 영역(12)과 도면 중 좌측의 전송 채널(2) 사이의 p형 영역이, 판독 게이트부(17)가 된다.
다음에, 도 3b에 도시한 바와 같이, 예를 들면 열산화법에 의해, 반도체 기판(10)의 표면에 예를 들면 산화 실리콘으로 이루어지는 게이트 절연막(20)을 형성한다. 다음으로, 게이트 절연막(20) 상에, CVD(Chemical Vapor Deposition)법에 의해, 폴리 실리콘을 퇴적하고, 건식 에칭에 의해 처리함으로써, 전송 전극(3) 및 화소간 배선(3-la)(도면에서는 제2 전송 전극(3-2))을 형성한다. 상술한 폴리실리콘은 본 발명에 따른 도전층의 일 실시예에 대응한다.
다음으로, 도 3c에 도시한 바와 같이, 열산화법에 의해 전송 전극(3)을 덮는 산화 실리콘 등의 절연막(21)을 형성한다. 계속해서, 컨택트부(4a)로 되는 위치의 절연막(21)을 제거하여, 제2 전송 전극(3-2)의 일부를 노출시킨다.
다음으로, 도 3d에 도시한 바와 같이, CVD법에 의해, 절연막(21) 상에 폴리 실리콘막을 퇴적하고, 건식 에칭에 의해 폴리 실리콘막을 가공하여, 분로 배선(4)을 형성한다. 또한, 스퍼터링법에 의해, 산화 티타늄 또는 배리어 메탈과, 텅스텐 또는 다른 금속층을 퇴적한 후에, 건식 에칭에 의해 분로 배선(4)을 형성해도 된다. 분로 배선(4)은, 컨택트부(4a)에서 제2 전송 전극(3-2)과 접속된다.
다음으로, 도 3e에 도시한 바와 같이, 열산화법 또는 CVD법에 의해 산화 실리콘막을 퇴적시켜, 분로 배선(4)을 덮는 절연막(22)을 형성한다. 계속해서, 컨택트부(5a)(도 1 참조)로 되는 위치의 절연막(22)을 제거하여, 제3 전송 전극(3-3)의 일부를 노출시킨다.
다음으로, 도 3f에 도시한 바와 같이, CVD법에 의해, 절연막(22) 상에 폴리 실리콘막을 퇴적하고, 건식 에칭에 의해 폴리 실리콘막을 가공하여, 분로 배선(5)을 형성한다. 또한, 스퍼터링법에 의해, 산화 티타늄 또는 다른 배리어 메탈과 텅스텐 또는 다른 금속층을 퇴적한 후에, 건식 에칭에 의해 배리어 메탈과 금속막을 가공하여, 분로 배선(5)을 형성해도 된다. 분로 배선(5)은, 컨택트부(5a)에서 제3 전송 전극(3-3)과 접속된다.
다음으로, 도 3g에 도시한 바와 같이, 열산화법 또는 CVD법에 의해 산화 실리콘막 등을 퇴적시켜, 분로 배선(5)을 덮는 절연막(23)을 형성한다.
다음으로, 도 3h에 도시한 바와 같이, 스퍼터링법 또는 CVD법에 의해, 예를 들면 텅스텐막을 형성하고, 건식 에칭에 의해 텅스텐막을 가공하여, 전송 전극(3), 화소간 배선(3-1a) 및 분로 배선(4, 5)을 피복하고, 수광부(1)의 상측에 개구부(6a)를 갖는 차광막(6)을 형성한다.
이후의 공정으로서는, 차광막(6)의 상층에, 필요에 따라서 평탄화막을 형성하고, 평탄화막 상에 컬러 필터를 형성하고, 컬러 필터 상에 온칩 렌즈를 형성함으로써, 고체 촬상 장치가 제조된다.
상술한 고체 촬상 장치는 예를 들면, 비디오 카메라, 디지털 스틸 카메라, 전기 내시경 카메라 또는 다른 카메라에 사용될 수 있다.
도 4는 상술한 고체 촬상 장치가 사용된 카메라의 구성의 도면이다.
카메라(30)는 고체 촬상 장치(CCD)(31), 광학 시스템(32), 구동 회로(33) 및 신호 처리 회로(34)를 갖는다.
광학 시스템(32)은 고체 촬상 장치(31)의 이미지 표면상에 오브젝트로부터의 이미지 광(입사광)을 포커스한다. 따라서, 고체 촬상 장치(31)의 각 수광부(1)들에서, 입사광은 입사광의 양에 상응하는 신호 전하로 변환된다. 그리고 수광부(1)에서, 신호는 소정 시간동안 저장된다.
구동 회로(33)는 고체 촬상 장치(31)에 3개의 위상 전송 펄스(ΦV1, ΦV2, ΦV3), 판독 펄스 ΦR, 또는 다양한 구동 신호를 공급한다. 따라서, 고체 촬상 장치의 신호 전하의 판독, 수직 전송, 수평 전송 또는 다른 다양한 동작이 수행된다.
신호 처리 회로(34)는 잡음 제거, 디지털 신호에 대한 변환, 또는 고체 촬상 장치(31)로부터 출력되는 아날로그 이미지 신호에 대한 다양한 신호 처리를 수행한다. 신호 처리 회로(34)에 의한 신호 처리 이후에, 출력 신호는 메모리 또는 다른 저장 매체에 저장된다.
이러한 방식으로, 상술한 고체 촬상 장치를 비디오 카메라 또는 디지털 스틸 카메라와 같은 카메라(30)에 적용함으로써, 감도 및 동적 범위가 향상된 카메라를 구현할 수 있다.
본 발명은, 상기한 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명의 고체 촬상 장치는, 인터라인 전송형이나, 프레임 인터라인 전송형의 고체 촬상 장치에 적용할 수 있다. 차광막(6)보다도 상층의 구조는 다양한 변경이 가능하다.
본 분야의 숙련된 자라면, 청구항들의 범위 또는 그 등가물내에서 유지되는 한 설계 요구사항 및 다른 요인에 따라 다양한 변형, 결합, 서브결합 및 변경이 이루어질 수 있다는 것을 알 수 있어야 한다.
본 발명의 고체 촬상 장치에 따르면, 프로그레시브 스캔에 적용할 수 있는 전극 구성을 가지고, 또한, 수광부의 주변부에서의 입사광의 차단을 저감할 수 있 다.

Claims (19)

  1. 고체 촬상 장치에 있어서,
    제1 방향 및 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향에 배치된 복수의 수광부;
    상기 각 수광부들 간에 배치되어 상기 제2 방향으로 연장되는 복수의 전송 채널;
    상기 각 전송 채널 상에서 동일 평면에 반복해서 배치된, 제1 전송 전극, 제2 전송 전극 및 제3 전송 전극;
    상기 제1 전송 전극과 동일 평면에 배치되고, 상기 제1 방향에 배열되는 복수의 상기 제1 전송 전극에 접속되는 화소간 배선;
    상기 제1 전송 전극 및 상기 화소간 배선 상에서 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향에 배열되는 복수의 상기 제2 전송 전극에 각각 접속되는 제2 전송 전극 구동용 배선; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 전송 전극 상에서 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향에 배열되는 상기 제3 전송 전극에 각각 접속된 제3 전송 전극 구동용 배선
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2 및 제3 전송 전극은 상기 수광부에 인접하여 배치되는 것을 특징으 로 하는 고체 촬상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전송 전극 구동용 배선상의 상기 각 수광부들을 노출시키기 위한 차광막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전송 전극 구동용 배선은 폴리 실리콘 또는 금속 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전송 전극 구동용 배선은 폴리 실리콘 또는 금속 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전송 전극 구동용 배선은 상기 제1 방향에서 각기 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전송 전극 구동용 배선은 상기 제1 방향에서 각기 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전송 전극 구동용 배선의 폭은 상기 화소간 배선의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제3 전송 전극 구동용 배선의 폭은 상기 제1 전송 전극의 폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 고체 촬상 장치.
  10. 고체 촬상 장치를 제조하는 방법에 있어서,
    복수의 수광부와 복수의 전송 채널을 형성하기 위해 기판에 불순물들을 주입하는 단계 -상기 수광부는 제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 배열되고, 상기 전송 채널은 상기 각 수광부들간에 배치되어 상기 제2 방향으로 연장됨- ;
    상기 기판상에 도전층을 피착하는 단계;
    상기 각 전송 채널상에서 동일 평면에 반복해서 배치된, 제1 전송 전극, 제2 전송 전극 및 제3 전송 전극을 형성하고, 상기 제1 방향에 배열된 복수의 상기 제1 전극을 접속하는 화소간 배선을 형성하기 위해 상기 도전층을 처리(processing)하는 단계;
    상기 제1 전송 전극과 상기 화소간 배선상에 제2 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 단계 -상기 제2 전송 전극 구동용 배선은 상기 제1 방향에 배열된 복수의 상기 제2 전송 전극에 접속됨- ; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 전송 전극상에 제3 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 단계 -상기 제3 전송 전극 구동용 배선은 상기 제2 방향에 배열된 복수의 상기 제3 전송 전극에 접속됨-
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 도전층을 처리하는 단계에서, 상기 수광부에 인접하여 배치되는 상기 제2 전송 전극과 상기 제3 전송 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제3 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 단계 이후에, 상기 각 수광부들이 노출된 차광막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제2 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 단계에서, 폴리실리콘 또는 금속 재료를 패터닝하여 상기 제2 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제3 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 단계에서, 폴리실리콘 또는 금속 재료를 패터닝하여 상기 제3 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 도전층을 처리하는 단계에서, 상기 제1 방향으로 분리된 형상을 갖는 상기 제2 전송 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 도전층을 처리하는 단계에서, 상기 제1 방향으로 분리된 형상을 갖는 상기 제3 전송 전극이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 제2 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 단계에서, 상기 화소간 배선의 폭보다 좁은 상기 제2 전송 전극 구동용 배선이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 제3 전송 전극 구동용 배선을 형성하는 단계에서, 상기 제1 전송 전극의 폭보다 좁은 상기 제3 전송 전극 구동용 배선이 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 카메라에 있어서,
    고체 촬상 장치;
    상기 고체 촬상 장치의 이미지 표면상에 광을 포커싱하는 광학 시스템; 및
    상기 고체 촬상 장치로부터 출력 신호에 대한 선정된 신호 처리를 수행하는 신호 처리 회로를 포함하며,
    상기 고체 촬상 장치는
    제1 방향 및 상기 제1 방향에 수직한 제2 방향에 배치된 복수의 수광부;
    상기 각 수광부들 간에 배치되어 상기 제2 방향으로 연장되는 복수의 전송 채널;
    상기 각 전송 채널 상에서 동일 평면에 반복해서 배치된, 제1 전송 전극, 제2 전송 전극 및 제3 전송 전극;
    상기 제1 전송 전극과 동일 평면에 배치되고, 상기 제1 방향에 배열되는 복수의 상기 제1 전송 전극에 접속되는 화소간 배선;
    상기 제1 전송 전극 및 상기 화소간 배선 상에서 상기 제1 방향으로 연장되고, 상기 제1 방향에 배열되는 복수의 상기 제2 전송 전극에 각각 접속되는 제2 전송 전극 구동용 배선; 및
    상기 제1, 제2 및 제3 전송 전극 상에서 상기 제2 방향으로 연장되고, 상기 제2 방향에 배열되는 상기 제3 전송 전극에 각각 접속된 제3 전송 전극 구동용 배선
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라.
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