KR940008027B1 - Ccd 고체촬상소자 및 그 제조방법 - Google Patents
Ccd 고체촬상소자 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 종래의 CCD(Charge Coupled Device) 고체촬상소자의 구조도.
제 2 도는 본 발명에 따른 CCD 고체촬상소자 구조도.
제 3 도 a-f는 본 발명의 1실시예에 따른 고체찰상소자의 제조공정도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
11 : n형 기판 12 : p-형 층
13 : p+형 층 14 : n형 에피택셜층
15 : n-형 층 16 : p형 웰
17 : p+형 불순물층 18 : 필드산화막
19 : n형 층 20 : BCCD
21 : 폴리게이트
본 발명은 고체활상소자에 관한 것으로, 특히 블루밍(Blooming) 제어 및 스미어(Smear) 억제를 도모한 CCD를 이용한 고체촬상소자(이하, CCD 고체촬상소자라함) 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 CCD 고체촬상소자는 제 1 도에 도시한 바와 같이 n형 기판(1)상에 이중 p형 웰(2, 3)을 형성하여, 즉 포토다이오드(4)부분은 얕은 p형 웰(2)이 형성되어 OFD(Over Flow Drain)제어, 즉 포토다이오드(4)에서 축적되는 전자의 양을 제어하기 용이하게 하도록 하며, BCCD(Buried CCD)(5)부분은 깊은 p형 웰(3)이 형성되어 BCCD(5)로 전송되어 있는 전자들이 n형 기판(1)으로 빠져 나가지 못하며 셔터(shutter)전압에 의한 BCCD(5)의 흔들림을 방지하도록 하였다.
또한, 스미어를 감쇄시키기 위해서는 BCCD(5) 밑에 고농도의 p+층으로 된 배리드층(6)을 형성시켰다.
미설명부호 7은 BCCD(5)에 전송된 전자신호의 이동을 위한 폴리게이트를 나타내며 8은 신호전자들의 혼합을 막기 위해 채널스톱용 불순물이 주입된 p+형 층을 나타낸다.
그러나, 이와 같은 종래 기술은 안티(Anti) 블루밍 조건을 잡기 위해 사용되는 더블 p웰 형성공정이 어려우며, p+형 배리드층의 형성을 위해 고에너지의 이온주입공정이 요구되는데 이에 따라 실리콘 결정구조에 스트레스를 가하게 되므로 누설전류의 발생이 높으며 고가의 장비를 사용해야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명의 목적은 포토다이오드 영역이 농도가 다른 두개의 영역으로 이루어지고 포토다이오드의 하부가 BCCD 하부보다 저농도를 가지며 BCCD 하부의 웰 밑에 고농도 불순물층을 갖는 CCD 고체촬상소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 상술한 CCD 고체촬상소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CCD 고체촬상소자는 포토다이오드영역과 전하전송영역으로 구분되어 형성되는 CCD 고체촬상소자에 있어서, 포토다이오드영역의 n형 반도체 기판위에는 저농도 p형 불순물층이 형성되고, 전하전송영역의 n형 반도체 기판위에는 고농도 p형 불순물층이 형성되며, 상기 저농도의 p형 불순물층위에는 저농도 n형 불순물층이 상부폭보다 하부의 폭이 더 넓도록 형성되고, 저농도 n형 불순물층위에 고농도 n형 불순물층이 형성되어 포토다이오드가 형성되고, 상기 고농도 p형 불순물층위에 p형 웰이 형성되고 p형 웰의 표면부위에 n형 불순물층인 BCCD가 형성됨으로 구성되고, CCD 고체촬상소자 제조방법은 n형 반도체 기판상의 포토다이오드 형성영역에는 p형 저농도 불순물을 이온 주입하고 BCCD 형성영역에는 p형 고농도 불순물을 이온 주입하는 공정과, 전면을 n형 에피택셜 성장시킨 후 상기 포토다이오드 형성영역의 n형 에피택셜층에는 저농도 n형 불순물층을 형성시키고 BCCD 형성영역 p형 웰층을 형성시키는 공정과, 상기 포토다이오드 형성영역과 상기 BCCD 형성영역을 격리시키는 공정과, 상기 저농도 n형 불순물층 표면에 그 보다 높은 농도의 n형 불순물을 소정깊이로 이온주입함과 동시에 상기 p형 웰층 표면에 n형 불순물 이온주입으로 BCCD를 형성시키는 공정과, 상기 BCCD 상에 게이트 절연막으로 격리되는 폴리게이트를 형성시키는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 한다.
상기의 본 발명을 첨부 도면에 의하여 보다 상세히 설명한다.
제 2 도는 본 발명에 따른 CCD 고체촬상소자의 구조도로서, 빛의 흡수영역이 제어되도록 농도가 서로 다른, 예를들어 표면으로 부터 차례로 n형 층(19)과 n형 층(19)보다 농도가 낮은 n-형 층(15)이 적층되도록 하고 OFD 제어를 위하여 포토다이오드의 n-형 층(15)과 n형 기판(11) 사이에 BCCD(20) 형성영역인 p형 웰(16)의 불순물 농도보다 저농도인, 예를들면 p-형 층(12)이 형성되도록 하고, BCCD(20) 형성영역인 웰(16)과 n형 기판(11) 사이에 n형 기판(11)에 인가되는 셔터전압에 BCCD(13)가 영향을 받지 않도록 p형 웰(16)보다 고농도 불순물로 된 p+형 층(13)으로 구성된다.
미설명부호 17은 채널스톱용 불순물이 주입된 p+형 불순물층, 18은 필드산화막, 21은 폴리게이트를 각가 나타낸다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 CCD 고체촬상소자는 포토다이오드의 영역의 n-형 층(15)이 표면에서 n형 기판(11)쪽으로 내려갈수록 넓어지는 구조를 갖는다.
따라서, 포토다이오드의 면적이 넓어져 최대 전자수용능력을 기존의 구조보다 증대시킬 수가 있다.
또한, 포토다이오드의 영역중 n-형 층(15)의 농도가 n형 층(19)보다 낮기 때문에 포토다이오드의 영역에서 흡수파장의 깊이조절을 위해 n-형 층(15)보다 적당히 농도가 높은 n형 층(19)으로 깊이조절을 하여 원하는 빛의 파장과 흡수깊이를 결정할 수 있다.
더욱이, p-형 층(12)은 포토다이오드에서 원하는 이상의 전자발생시 n형 기판(11)쪽으로 전자를 뽑아줄 수 있게 된다.
이와 같은 구조를 갖는 CCD 고체촬상소자의 제조방법은 다음과 같다.
제 3 도 a-f를 참조하여 본 발명의 CCD 고체촬상소자 제조의 1실시예를 설명하면, 우선 제 3 도 a에 도시한 바와 같이 n형 기판(11)상의 포토다이오드영역에는 저농도의 p-형 층(12)을, BCCD 영역에는 고농도의 p+형 층(13)을 각각의 이온주입으로 형성한 후, 제 3 도 b c와 같이 전면에 n형 에피택셜층(14)을 성장시키고 p-형 층(12)상의 에피택셜층(14)은 n-형 층(15)으로, p+형 층(13)상의 에피택셜층(14)은 p형 웰(16)로 만든다.
이때 p형 웰의 농도는 p-형 층(12)보다 높고 p+형 층(13)보다 낮게 한다.
그다음, 제 3 도d에 도시한 바와 같이 포토다이오드영역과 BCCD 영역을 제한하기 위해 n-형 층(15)과 p형 웰(16) 계면에 채널스톱용 불순물이 주입된 p+형 불순물층(17)과 필드산화막(18)을 형성한 후, 제 3 도e,f와 같이 n-형 층(15)상에는 소정깊이의 n형 층(19)을 형성하고 p형 웰(16)상에는 BCCD(20)를 형성한 다음 BCCD(20)상에 폴리게이트(21)를 형성하면 본 발명에 따른 CCD 고체촬상소자를 얻을 수 있게 된다.
여기서, 포토다이오드의 형성을 위하여 n형 불순물을 이온주입하여 포토다이오드부분을 n형 층(19)과 n-형 층(15)으로 분리하게 되는데, 이때 실행되는 포토다이오드의 n형 불순물 이온주입공정은 이전의 p형 웰(16)의 형성공정중 측면 확산에 의해 포토다이오드에 침투할 수 있는 원하지 않는 p형 영역을 제거하여 주며 빛의 흡수영역을 결정하게 주게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 스미어를 완벽하게 억제시킬 수 있으며 셔터전압에 의한 BCCD의 흔들림을 없앨 수가 있게 된다.
또한, 포토다이오드의 최대 전자수용능력을 증대시킬 수 있음과 동시에 OFD 제어 및 빛의 흡수깊이 영역의 조절등이 용이한 효과가 있으며, 기존의 배리드층의 형성을 위해 사용했던 고에너지의 이온주입 대신에 범용의 이온주입을 이용하므로 공정이 단순하고 제작이 용이한 이점이 있다.
Claims (2)
- 포토다이오드영역과 전하전송영역으로 구분되어 형성되는 CCD 고체촬상소자에 있어서, 포토다이오드영역의 n형 반도체 기판(11)위에는 저농도 p형 불순물(12)층이 형성되고, 전하전송영역의 n형 반도체 기판(11)위에는 고농도 p형 불순물(13)층이 형성되며, 상기 저농도 p형 불순물(12)층 위에는 저농도 n형 불순물(15)층이 상부폭보다 하부의 폭이 더 넓도록 형성되고, 저농도 n형 불순물층(15)위에 고농도 n형 불순물(19)층이 형성되어 포토다이오드가 형성되고, 상기 고농도 p형 불순물(13)층위에 p형 웰(16)이 형성되고 p형 웰(16)의 표면부위에 n형 불순물층인 BCCD(20)가 형성됨을 특징으로 하는 CCD 고체촬상소자.
- n형 반도체 기판상의 포토다이오드 형성영역에는 p형 저농도 불순물을 이온 주입하여 BCCD 형성영역에는 p형 고농도 불순물을 이온주입하는 공정과, 전면을 n형 에피택셜 성장시킨 후 상기 포토다이오드 형성영역의 n형 에피택셜층에는 저농도 n형 불순물층을 형성시키고 BCCD 형성영역 p형 웰층을 형성시키는 공정과, 상기 포토다이오드 형성영역과 상기 BCCD 형성영역을 격리시키는 공정과, 상기 저농도 n형 불순물층 표면에 그 보다 높은 농도의 n형 불순물을 소정깊이로 이온주입함과 동시에 p형 웰층 표면에 n형 불순물 이온주입으로 BCCD를 형성시키는 공정과, 상기 BCCD 상기 게이트절연막으로 격리되는 폴리게이트를 형성시키는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 CCD 고체촬상소자의 제조방법.
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| KR930001450A (ko) | 1993-01-16 |
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