KR950010532B1 - Ccd의 구조 - Google Patents
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Abstract
내용 없음.
Description
제 1 도는 종래 CCD의 구조를 나타내는 단면도.
제 2 도는 본 발명 CCD의 구조를 나타내는 단면도.
제 3 도와 제 4 도는 본 발명의 다른 실시예의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 기판 2,13 : p웰
3 : 포트 다이오드 4 : 채널스톱영역
5 : BCCD : 채널 6 : 절연물
6a : 트렌치 7 : 텅스텐
8 : a-Si : H 9 : a-Si1-XCX: H
본 발명은 CCD의 구조에 관한 것으로 특히 스미어(smear)장치와 고집적화에 적당하도록 한 것이다.
종래의 CCD는 제 1 도와 같이 n형 기판(1)에 형성된 p웰(13)표면의 소정부위에 고농도 n형 이온주입에 의해 수평으로 포토 다이오드(3)가 형성되고, 채널스톱영역(4a)을 사이에 두고 고농도 n형 이온주입(n+)으로 BCCD 채널(5)이 상기 포토 포토 다이오드(3)와 수평으로 나란히 형성된다.
여기서 채널스톱영역(4a)는 고농도 p형 이온주입으로 형성되며, 상기 포토 다이오드(3)영역 표면부위에는 고농도 p형 불순물 영역(p+)이 형성되어 있다.
그리고 상기 BCCD 채널(5)과 채널스톱영역(4a) 및 포토 다이오드(3) 영역 일부에 걸쳐 상부에 영상신호를 전송하기 위한 복수개의 트랜스퍼 게이트(P1, P2)가 형성되고, 전면이 격리되어 포토 다이오드(3) 영역 이외에는 빛이 조사되지 않도록 한 차광층이 형성되어 있다.
이와 같이 구성된 종래의 CCD의 동작은 다음과 같다.
포토 다이오드(3)에 및이 입사되면 홀(hole)은 기판(1)쪽으로 빠지고 전자(electric) 포토 다이오드(3) 영역의 고농도 n형 불순물 영역(n+)에 축적되어 영상신호전하를 생성한다.
상기에서 생성된 영상신호전하는 트랜스퍼 게이트(P2)에 인가되는 클럭신호에 의해 채널스톱영역(4a)을 지나 BCCD 채널(5)로 이동된다.
또한, BCCD 채널(5)으로 이동된 영상신호전하들은 트랜스퍼 게이트(P1, P2)에 인가되는 클럭신호에 의해 BCCD(Horizontal, CCD)(도면에는 도시되지 않음)쪽으로 이동된다.
그러나, 상기와 같은 종래의 CCD에 있어서는 포토 다이오드(3) 영역과 전하를 전송하는 BCCD 채널(5) 영역이 서로 기판상의 동일 높이에 있으므로 집적도가 저하되고 포토 다이오드(3) 영역을 증가시키는데 한계가 있으므로 빛을 받아들이는 능력이 감소되는 문제가 있었다.
본 발명은 이와 같은 종래의 결점을 해결하기 위한 것으로 포토 다이오드와 BCCD 채널을 평행하게 형성시키지 않고 포토 다이오드의 수광부 역할을 하는 메탈층을 BCCD 채널위에 형성하여 메탈층의 면적만큼 CCD의 수광면적을 증가시키도록 하는 CCD의 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.
이하에서 이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 제 2 도에 의하여 설명하면 다음과 같다.
즉, 기판(1)내에 형성된 p웰(2)의 소정부위에 격리용 트렌치(6a)가 형성되고 이들 트렌치 사이에 고농도 p형 불순물 영역과 고농도 p형 불순물 영역 및 고농도 n형 불순물 영역이 차례로 형성되어 고농도 p형 불순물 영역은 포토 다이오드(3) 및 BCCD 채널(5)로 사용되고, 고농도 p형 불순물 영역은 채널스톱영역(4)으로 사용된다.
그리고, 상기 BCCD 채널(5), 채널스톱영역(4) 및 포토 다이오드(3)의 소정부위에 걸쳐 트랜스퍼 게이트 전극(P1, P2)이 형성되고, 절연물(6)이 전면에 도포된 상태에서 포토 다이오드(3)에 사진식각공정으로 콘택이 형성되어 콘택홀을 통해 포토 다이오드의 수광부 역할을 하는 텅스텐(7)이 포토 다이오드(3)의 고농도 p형 불순물 영역에 연결되도록 형성된다.
여기서, 텅스텐(7)을 트렌치(6a) 상방에서 반구형태로 식각되어 스미어 현상을 방지 하도록 한다.
그리고 상기 텅스텐(7)위에 비정질 실리콘(Amorphous silicon)인 a-Si : H(8)이 1㎛의 두께로 증착되고, 그위에 다시 300Å정도의 a-Si1-XCX: H(9)과 ITO(10)가 차례로 형성된다.
이와 같이 구성되는 본 발명의 CCD의 구조는 빛이 입사되면 ITO(10)와 a-Si : H(8) 및 a-Si1-XCX: H(9)를 통하여 영상신호전하인 전자가 생성되어 텅스텐(7)을 통해 포토 다이오드(3)에 축적되고 이렇게 축적된 영상신호전하는 기존의 CCD와 같이 트랜스퍼 게이트(P2)에 인가되는 클럭신호에 의해 BCCD 채널(4) 및 HCCD로 이동된다. 결국 이 경우에는 포토 다이오드(3)의 좁은 콘택부분으로 텅스텐(7)을 통하여 많은 량의 전자가 들어올 수 있어 수광능력이 그만큼 개선된다.
제 3 도는 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 것으로 n형 반도체 기판(11) 표면에 산화막(12)을 형성하며 산화막(12)을 선택적으로 식각하여 이 식각된 부분을 통하여 P형 에피층(13)을 약 2.5~3㎛ 성장시켜 n형 웰을 형성하고, 소정부분의 P형 에피층(13)을 산화막(12)이 노출되도록 식각하여 트렌치를 형성하고, 트렌치로 격리된 P형 에피층(13)에 고농도 n형 불순물 영역인 포토 다이오드(3), 고농도 p형 불순물 영역인 채널스톱영역(4), 고농도 n형 불순물 영역인 BCCD 채널(5)을 형성하여서 이루어진 것이다.
또한, 제 4 도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타낸 것으로 제 3 도와 같이 n형 기판(1)위에 산화막(12)을 형성하여 이 산화막(12)을 선택적 식각하고 이 식각된 부분을 통하여 P형 에피층(13)을 형성한 후 P형 에피층(13)표면에 포토 다이오드(3), 채널스톱영역(4), BCCD 채널(5)을 형성하고, 상기 BCCD 채널(5), 채널스톱영역(4) 및 포토 다이오드(3)의 소정부위에 걸쳐 트랜스퍼 게이트(P1, P2)을 형성한다.
그리고 제 2 도에서와 마찬가지 방법으로 절연물(6), 텅스텐(7), a-Si : H(8), a-Si1-XCX: H(9), ITO(10)를 차례로 형성한다.
따라서, BCCD 채널(5) 바로 위에는 트랜스퍼 게이트(P1) 그리고 채널스톱영역(4) 바로 위에는 트랜스퍼 게이트 전극(P2)이 형성된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 제 2 도의 경우 포토 다이오드(3)가 BCCD 채널(5) 위쪽에 형성되어 집적도를 향상시킬 수 있으며 비정질 실리콘과 텅스텐(7)을 통하여 넓은 면적에서 빛을 수광할 수 있어 CCD의 감도를 향상시킬 수 있다.
또한 제 3 도의 경우는 셀 사이즈를 줄일 수 있음은 물론 산화막에 의해 BCCD 채널영역이 보호되므로 기판쪽에서 오는 스미어 및 압전류를 감소시킬 수 있다.
그리고 제 4 도의 경우는 P형 에피층 사용으로 p웰 공정을 생략할 수 있으며 채널 스톱을 산화막 대신 정션으로 사용하여 토포로지(Topology)를 개선시킬 수 있을뿐만 아니라 기판으로부터의 스미어를 방지할 수 이쓰며 소자간의 전류누설을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
Claims (3)
- n형 반도체 기판에 형성되어 일정간격으로 트렌치를 갖는 P형 웰과, 상기 트렌치 사이의 양측에 형성되는 고농도 n형 포토 다이오드 및 BCCD 채널과, 상기 포토 다이오드와 BCCD 채널 사이에 형성되는 채널스톱영역과, 상기 CCD 채널, 채널스톱영역 및 포토 다이오드 소정부분에 걸쳐 형성되는 트랜스퍼 게이트와, 상기 포토 다이오드 영역상에서 콘택홀을 갖도록 트랜스퍼 게이트를 포함한 기판 전면에 형성되는 절연막, 상기 콘택홀을 통해 포토 다이오드와 연결되도록 상기 트렌치 사이의 절연막 위에 형성되는 금속층 상기 금속층을 포함한 기판 전면에 차례로 형성되는 실리콘층 및 ITO를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CCD의 구조.
- n형 반도체 기판에 콘택홀을 갖도록 형성되는 제 1 절연막과, 상기 콘택홀을 통해 성장되어 일정간격으로 트렌치를 갖는 P형 에피층, 상기 트렌치 사이의 양측 P형 에피층에 형성되는 고농도 n형 포토 다이오드 및 BCCD 채널영역과, 상기 포토 다이오드와 BCCD 채널 사이에 형성되는 채널스톱영역과, 상기 BCCD 채널, 채널스톱영역 및 포토 다이오드 소정부분에 걸쳐 형성되는 트랜스퍼 게이트와, 상기 트랜스터 게이트를 포함한 기판 전면에 형성되는 제 2 절연막, 상기 포토 다이오드 영역을 제외한 제 2 절연막상에 형성되는 차광용 금속층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CCD의 구조.
- n형 반도체 기판에 제 1 콘택홀을 갖도록 형성되는 제 1 절연막과, 상기 콘택홀을 통해 성장되어 일정간격으로 트렌치를 갖는 P형 에피층, 상기 트렌치 사이의 양측 p형 에피층에 형성되는 고농도 n형 포토 다이오드 및 BCCD 채널영역과, 상기 포토 다이오드와 BCCD 채널 사이에 형성되는 채널스톱영역과, 상기 BCCD 채널, 채널스톱영역 및 포토 다이오드 소정부분에 걸쳐 형성되는 트랜스퍼 게이트와, 상기 포토 다이오드 영역상에서 제 2 콘택홀을 갖도록 상기 트랜스퍼 게이트를 포함한 기판전면에 형성되는 제 2 절연막, 상기 제 2 콘택홀을 통해 포토 다이오드와 연결되도록 상기 트렌치 사이의 제 2 절연막상에 형성되는 금속층과, 상기 금속층을 포함한 기판전면에 차례로 형성되는 실리콘층 및 ITO를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CCD의 구조.
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