KR950011568B1 - Solid state image sensor manufacturing method - Google Patents

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김광호
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    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
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    • H01L27/144Devices controlled by radiation
    • H01L27/146Imager structures

Abstract

forming a first potential well layer on a surface of a first conductivity type of semiconductor substrate by a second conductivity type of impurity; forming a second potential well layer on one side on the first potential well layer by the second conductivity type of impurity; forming a vertical charge transmission element on a predetermined portion of the surface of the second potential well layer; forming a channel separate layer spaced from the second potential well layer; forming a transmission gate on the portion where the vertical charge transmission element is not contacted; forming a first insulating film on the surface of the semiconductor substrate; forming an electrode on the surface of the first insulating film; forming a second insulating film on the upper portion and side surface of the electrode; forming an optical diode on the first potential well layer exposed by the second insulating film; forming an optical diode upper layer on the diode surface; forming an optical shielding film on the second insulating film; and a protecting film on the whole surface of the said structure, wherein the limit of the optical diode is positioned at the inner lower portion of the electrode spaced by a predetermined distance in an extension direction of the electrode from the limit of the electrode.

Description

고체촬상소자의 제조방법Manufacturing method of solid state imaging device

제1도는 인터라인 전송방식 고체촬상소자의 개략도.1 is a schematic diagram of an interline transmission solid-state image pickup device.

제2도는 종래 기술에 따른 제1도의 선 A-A에 따른 단면도.2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1 according to the prior art.

제3a-제3c도는 이 발명에 따른 제1도의 선 A-A의 단면의 제조공정도이다.3a to 3c are manufacturing process diagrams of the cross section of line A-A of FIG. 1 according to the present invention.

이 발명은 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 광다이오드(Photo Diode) 형성을 위한 이온주입공정시 이온주입각을 조절하여 전하 전달통로를 단축하여 광특성을 향상시킬 수 있는 고체촬상소자의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a solid state imaging device, and more particularly, a solid which can improve optical characteristics by shortening a charge transfer path by adjusting an ion implantation angle during an ion implantation process for forming a photodiode. A manufacturing method of an imaging device.

고체촬상소자는 종래 촬상관에 비해 작고 가벼우며, 구동전압이 낮고, 내구성이 좋으며, 가시영역에서 적외영역까지의 촬상이 가능한 등의 장점이 있어 카메라 압체형 VTR, 감시용 카메라, 사무기기 및 의료기기등에 널리 쓰이고 있으며 점차 고화소화 소형화의 추세에 있다.The solid-state imaging device is smaller and lighter than the conventional imaging tube, has a low driving voltage, good durability, and enables imaging from the visible region to the infrared region. It is widely used and is in the trend of miniaturization of high pixels.

또한 고체촬상소자는 광다이오드로 형성된 광검출부와 상기 광검출부는 입사광의 세기 및 광다이오드의 면적에 비례하는 신호전하가 발생하므로 광다이오드를 크게 즉개구율(Optical Aperture Ratio)을 높게 하여야 하며, 또한 발생된 신호 전하가 전하전송부로 전달되는 동안 광다이오드내에 신호전하가 잔류하게 되면 잔상(Image Lag)이 발생하므로 신호전하를 원활하게 전하전송부로 전달되게 하는 것이 고체촬상소자의 특성 개선에 중요한 과제이다.In addition, in the solid state image pickup device, the photodetector formed of the photodiode and the photodetector generate signal charges proportional to the intensity of incident light and the area of the photodiode. Therefore, the photodiode must have a large optical aperture ratio. When signal charges remain in the photodiode while the signal charges are transferred to the charge transfer part, an image lag occurs, so that the signal charges are smoothly transferred to the charge transfer part is an important problem in improving the characteristics of the solid state image pickup device.

제1도는 인터라인 전송방식 고체촬상소자의 개략도이다.1 is a schematic diagram of an interline transmission solid-state image pickup device.

반도체 기판(1)상에 다수의 광다이오드(2)가 세로로 배열되어 있으며 각각의 광다이오드(2)는 전달게이트(3)에 의해 수직전하 전송소자(4)와 연결되어 있으며, 또한 다수의 광다이오드(2) 전달게이트(3) 및 수직전하 전송소자(4)의 조합이 가로로 배열되어 있다. 각각의 수직전하 전송소자(4)는 수평전하 전송소자(5)와 연결되며, 수평전하 전송소자(5)는 출력 프리앰프(6)와 연결된다.A plurality of photodiodes 2 are arranged vertically on the semiconductor substrate 1 and each photodiode 2 is connected to the vertical charge transfer element 4 by a transfer gate 3, and also a plurality of photodiodes 2 are arranged vertically. The combination of the photodiode 2 transfer gate 3 and the vertical charge transfer element 4 is arranged horizontally. Each vertical charge transfer element 4 is connected to a horizontal charge transfer element 5, and the horizontal charge transfer element 5 is connected to an output preamplifier 6.

제2도는 종래 기술에 따른 제1도의 선 A-A의 단면도이다.2 is a cross-sectional view taken along line A-A of FIG. 1 according to the prior art.

n형 실리콘 반도체 기판(11)상의 전체 표면에 P형 불순물 제1전위 우물층(12)이 형성되어 있으며, 상기 제1전위 우물층(12)상의 일측에 고농도 P형 불순물로 채널분리층(14)이 형성되어 있다. 또한 상기 제2전위 우물층(13)상에 상기 제1전위 우물층(12)가 소정거리 이격하여 고농도 n형 불순물로 - 수직전하 전송소자(15)가 형성되어 있다. 상기 채널분리층(14)과 제2전위 우물층(13) 사이의 제1전위 우물층(12)표면에 고농도 P형 불순물로 광다이오드 상부층(16)이 형성되어 있다. 상기 채널분리층(14)과 제2전위 우물층(13)사이의 제1전위 우물층(12) 표면에 고농도 P형 불순물로 광다이오드 상부층(16)이 형성되어 있다. 또한 상기 광다이오드 상부층(16)의 하부에 상기 채널분리층(14) 및 제2전위 우물층(13)과 소정간격씩 이격되어 n형 불순물로 광다이오드(17)가 형성되어 있다. 상기 광다이오드(17)와 수직전하 전송소자(15)사이의 제1 및 제2전위 우물층(12)(13)이 전달게이트(18)가 된다.The P-type impurity first potential well layer 12 is formed on the entire surface of the n-type silicon semiconductor substrate 11, and the channel separation layer 14 is formed of a high concentration P-type impurity on one side of the first potential well layer 12. ) Is formed. In addition, the first potential well layer 12 is spaced apart by a predetermined distance on the second potential well layer 13 to form a vertical charge transfer element 15 having a high concentration n-type impurity. A photodiode upper layer 16 is formed on the surface of the first potential well layer 12 between the channel separation layer 14 and the second potential well layer 13 with high concentration P-type impurities. A photodiode upper layer 16 is formed on the surface of the first potential well layer 12 between the channel separation layer 14 and the second potential well layer 13 with high concentration P-type impurities. In addition, the photodiode 17 is formed under the photodiode upper layer 16 by n-type impurities spaced apart from the channel separation layer 14 and the second potential well layer 13 at predetermined intervals. The first and second potential well layers 12 and 13 between the photodiode 17 and the vertical charge transfer element 15 become transfer gates 18.

또한 상기 구조의 전표면에 산화규소로 제1절연막(19)이 형성되어 있다. 상기 수직전하 전송소자(15)상의 제1절연막(19) 표면에 다결정실리콘으로 전극(20)이 형성되어 있으며, 상기 전극(20)은 제1 및 제2전위우물층(12)(13)의 전달게이트(18)와도 소정부분 겹쳐진다. 또한 상기 채널분리층(14)상의 제1절연막(19) 표면에는 다른 전극(21)이 다결정 실리콘으로 형성되어 있다. 또한 상기 전극들(20)(21)의 측면 및 상부 표면을 감싸도록 산화규소로 제2절연막(22)이 형성되어 있으며, 상기 제2절연막(22)을 감싸도록 A1등의 금속으로 광차단층(23)이 형성되어 있으며, 상기 구조의 전표면에 보호층(24)이 형성되어 있다.Further, the first insulating film 19 is formed of silicon oxide on the entire surface of the structure. The electrode 20 is formed of polycrystalline silicon on the surface of the first insulating film 19 on the vertical charge transfer element 15, and the electrode 20 is formed of the first and second potential well layers 12, 13. The transfer gate 18 also overlaps a predetermined portion. In addition, the other electrode 21 is formed of polycrystalline silicon on the surface of the first insulating film 19 on the channel isolation layer 14. In addition, a second insulating layer 22 is formed of silicon oxide to surround side surfaces and upper surfaces of the electrodes 20 and 21, and the light blocking layer is formed of a metal such as A1 to surround the second insulating layer 22. 23) is formed, and a protective layer 24 is formed on the entire surface of the structure.

그런데, 제2도의 광다이오드(17)는 제2절연막(22)을 마스크로 이용하여 수직이온주입하여 형성되므로 제2절연막(22)에 의해 광다이오드(17) 영역의 경계가 결정된다.However, since the photodiode 17 of FIG. 2 is formed by vertical ion implantation using the second insulating film 22 as a mask, the boundary of the photodiode 17 region is determined by the second insulating film 22.

상술한 종래의 고체촬상소자는 전극에 전압이 인가되면 전달게이트의 전위장벽이 낮아져 광다이오드에서 발생된 신호전하가 수직전하 전송소자로 이송된다. 이때 전달게이트층 제1전위 우물층은 전압이 충분히 인가되지 않으면 전위장벽이 충분히 낮아지지 않아 신호 전하의 전송이 원활하게 되지 않는다. 따라서 광다이오드내에 잔류전하가 남게되어 잔상이 생기는 문제점이 있다.In the above-described conventional solid state image pickup device, when a voltage is applied to the electrode, the potential barrier of the transfer gate is lowered so that the signal charges generated in the photodiode are transferred to the vertical charge transfer device. In this case, the potential barrier is not sufficiently lowered when the transfer gate layer first potential well layer is not sufficiently applied, so that the transfer of signal charges is not smooth. As a result, residual charge remains in the photodiode, resulting in a residual image.

또한 전극을 충분히 크게하면 잔상은 제거할 수 있으나, 고체촬상소자의 개구율이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, if the electrode is sufficiently large, the afterimage can be removed, but there is a problem that the aperture ratio of the solid state image pickup device is lowered.

따라서 이 발명은 목적은 신호전하의 전송을 원활하게 하여 잔상을 방지할 수 있는 고체촬상소자의 제조방법을 제공함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solid-state image pickup device which can prevent a residual image by smoothly transferring signal charges.

또한 이 발명은 광다이오드의 개구율을 증가시켜 고체촬상소자의 광특성을 향상시키며, 소형화할 수 있는 고체촬상소자의 제조방법을 제공함에 있다.In addition, the present invention provides a method for manufacturing a solid-state image pickup device that can increase the aperture ratio of the photodiode to improve the optical characteristics of the solid-state image pickup device and to reduce the size.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 이 발명은 제1도전형의 반도체기판의 표면에 제2도전형의 불순물로 제1전위우물층을 형성하는 공정과, 상기 제1전위우물층의 일측에 고농도의 제2도전형 불순물로 제 전위우물층을 형성하는 공정과, 상기 제2전위우물층 표면의 소정부분에 제2도전형의 불순물로 수직 전하전송소자를 형성하는 공정과, 상기 제1전위우물층상의 다른측에 고농도의 제2도전형의 불순물로 상기 제2전위우물층과 소정거리 이격되도록 채널 분리층을 형성하는 공정과, 상기 제1전위우물층 중 상기 수직전하전송소자가 접촉하지 않는 부분에 제2도전형의 불순물로 전달게이트를 형성하는 공정과, 상기 반도체 기판의 표면에 제1절연막을 형성하는 공정과, 상기 전달게이트와 수직전하 전송소자상의 제1절연막의 표면에 전극을 형성하는 공정과, 상기 전극의 상부 및 측면에 제2절연막을 형성하는 공정과, 상기 제2절연막에 의해 노출된 제1전위우물층에 제2도전형의 불순물로 광다이오드를 형성하는 공정과, 상기 전달게이트와 채널분리층 사이의 광다이오드의 표면에 고농도의 제1도전형의 불순물로 광다이오드 상부층을 형성하는 공정과, 상기 제2절연막상에 광차단막을 형성하는 공정과, 상기 구조의 전표면에 보호막을 형성하는 공정을 구비하는 고체촬상소자의 제조방법에 있어서, 상기 광다이오드의 경계가 상기 전극의 경계로부터 상기 전극의 신장방향으로 소정거리 떨어진 상기 전극의 안쪽 하부에 위치하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above objects, the present invention provides a process for forming a first potential well layer with impurities of a second conductivity type on a surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type, and has a high concentration on one side of the first potential well layer. Forming a first potential well layer with a second conductivity type impurity, forming a vertical charge transfer element with a second conductivity type impurity on a predetermined portion of the surface of the second potential well layer, and forming the first potential well layer Forming a channel separation layer on the other side of the first potential well layer to be separated from the second potential well layer by a high concentration of the second conductivity type impurity, and a portion of the first potential well layer not contacted by the vertical charge transfer element; Forming a transfer gate with impurities of a second conductivity type in the semiconductor substrate, forming a first insulating film on the surface of the semiconductor substrate, and forming an electrode on the surface of the first insulating film on the transfer gate and the vertical charge transfer device.Forming a second insulating film on the upper and side surfaces of the electrode, forming a photodiode with a second conductive type impurity in the first potential well layer exposed by the second insulating film, and transferring Forming a photodiode upper layer with a high concentration of a first conductivity type impurity on the surface of the photodiode between the gate and the channel separation layer, forming a light shielding film on the second insulating film, and a front surface of the structure A method for manufacturing a solid state image pickup device comprising the step of forming a protective film, characterized in that the boundary of the photodiode is located inside the lower portion of the electrode spaced apart from the boundary of the electrode by a predetermined distance in the extending direction of the electrode.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명은 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

제3a-제3c도는 이 발명에 따라 고체촬상소자의 제조공정도이다.3A to 3C are manufacturing process diagrams of the solid state image pickup device according to the present invention.

제3a도를 참조하면, n형 실리콘 반도체기판(31)의 표면에 B등의 p형 불순물이온으로 2.5-3.0E12/㎠ 정도의 농도로 제1전위 우물층(32)을 형성한다. 그 다음 상기 제1전위우물층(32) 표면의 한쪽에 B등의 p형 불순물이온으로 2.5-3.0E12/㎠ 정도의 고농도로 제2전위우물층(33)을 형성한 후, 제1전위우물층(32) 표면의 타측에 상기 제2전위우물층(33)과 소정거리 이격되게 B등의 p형 불순물 이온으로 1-2E13/㎠ 정도의 고농도로 채널분리층(34)을 형성한다.Referring to FIG. 3A, the first potential well layer 32 is formed on the surface of the n-type silicon semiconductor substrate 31 with p-type impurity ions such as B at a concentration of about 2.5-3.0E12 / cm 2. Next, after forming the second potential well layer 33 at a high concentration of about 2.5-3.0E12 / cm 2 with p-type impurity ions such as B on one surface of the first potential well layer 32, the first potential well On the other side of the surface of the layer 32, the channel separation layer 34 is formed at a high concentration of about 1-2E13 / cm 2 with p-type impurity ions such as B, and spaced apart from the second potential well layer 33 by a predetermined distance.

계속해서 제2전위우물층(33)상에 P등의 n형 불순물이온으로 3-5E12/cm2정도의 농도로 N형의 수직전하 전송소자(35)를 형성한다. 이때 상기 수직전하 전송소자(35)와 채널분리층(34)을 제외한 제1 및 제2전위우물층(32)(33)의 표면에 B등의 p형 불순물이온을 7E11/㎠ 이하 정도의 저농도로 이온주입하여 제1전위우물층(32)과 수직전하전송소자(35) 사이의 제2전위 우물층(33)에 전달게이트(36)를 형성한다. 상기와 같이 전달게이트(36) 형성시 제1전위우물층(32)도 노출시켜 이온주입을 하는 것은 사진공정상의 여유를 크게하여 상기 전달게이트(36)를 아정하게 형성하기 위한 것이다.Subsequently, an N-type vertical charge transfer element 35 is formed on the second potential well layer 33 at a concentration of about 3-5E12 / cm 2 with n-type impurity ions such as P or the like. At this time, low concentrations of p-type impurity ions such as B on the surfaces of the first and second potential well layers 32 and 33 except for the vertical charge transfer element 35 and the channel separation layer 34 are about 7E11 / cm 2 or less. Ion implantation to form a transfer gate 36 in the second potential well layer 33 between the first potential well layer 32 and the vertical charge transfer element 35. As described above, when the transfer gate 36 is formed, the first potential well layer 32 is also exposed to ion implantation so as to increase the margin in the photographic process, thereby forming the transfer gate 36 in a steady manner.

상기 제1전위우물층(32), 제2전위우물층(33), 채널분리층(34), 수직전하 전송소자(35) 및 전달게이트(36)는 통상의 이온주입 및 열처리 공정으로 형성하며, 상기 열처리 공정은 후속 산화막 형성 공정시 인가되는 열에 의해 자기 정합적으로 이루어지게 할 수도 있다.The first potential well layer 32, the second potential well layer 33, the channel separation layer 34, the vertical charge transfer element 35, and the transfer gate 36 are formed by a conventional ion implantation and heat treatment process. The heat treatment process may be performed in a self-aligned manner by heat applied during a subsequent oxide film formation process.

계속해서 상기 반도체기판(31)의 표면에 열산화, 물리장착 또는 화학기상증착등의 방법으로 산화규소로 게이트 절연막의 역할을 수행할 제1절연막(38)을 형성한다.Subsequently, a first insulating film 38 is formed on the surface of the semiconductor substrate 31 to serve as a gate insulating film with silicon oxide by thermal oxidation, physical deposition, or chemical vapor deposition.

제3b도를 참조하면, 상기 제1절연막(38)의 상부 표면에 n형 불순물이도핑된 다결정실리콘층을 물리증착 또는 화학기상증착등의 방법으로 형성한 후, 채널분리층(34)과 전달게이트(36)사이의 제1절연막(38)이 노출되도록 상기 다결정실리콘층을 제거하여 전달게이트(36) 및 수직전하전송층(35)의 상부에 전극(39)을 형성한다.Referring to FIG. 3B, a polysilicon layer doped with n-type impurities on the upper surface of the first insulating layer 38 is formed by physical vapor deposition or chemical vapor deposition, and then transferred to the channel separation layer 34. The polysilicon layer is removed to expose the first insulating layer 38 between the gate 36 to form an electrode 39 on the transfer gate 36 and the vertical charge transfer layer 35.

그 다음 상기 전극(39)을 열산화하여 전극(39)의 상부표면 및 측면을 덮도록 제2산화막(40)을 형성한다. 이때 상기 제2산화막(40)은 절연막을 따로 적충한 후 통상의 자진식각공정에 의해 형성할 수도 있다. 상기 전극(39)은 제1전위우물층(32)과 소정부분 겹치도록 형성하여 빛이 경사각에서 입사될때 전달게이트(36)나 수직전하 전송소자(35) 및 전극(39)에 빛이 입사되는 것을 방지하기 위한 것이다.Thereafter, the electrode 39 is thermally oxidized to form a second oxide film 40 to cover the upper surface and side surfaces of the electrode 39. In this case, the second oxide film 40 may be formed by a normal self-etching process after filling the insulating film separately. The electrode 39 is formed to overlap a portion of the first potential well layer 32 so that light is incident on the transfer gate 36, the vertical charge transfer element 35, and the electrode 39 when light is incident at an oblique angle. It is to prevent that.

그 다음 상기 제2산화막(40) 상에 제1절연막(38)이 노출되도록 제1감광막패턴 (41)을 형성한 후 상기 제1감광막 패턴(41)에 의해 노출된 제1절연막(38)하부의 제1전위우물층(32)에 상기 제2전위우물층(33)과 일면이 맞닿도록 250-300Kev의 에너지로 p등의 n형 불순물이온을 4-5E12/㎠ 정도의 농도로 이온주입한 후 계속해서 30-4OKev의 에너지로 B등의 p형 불순물을 2-3E13/㎠ 정도의 고농도로 이온주입한 후 열처리등의 방법으로 활성화하여 접합의 깊이가 1.2-1.5um 정도인 광다이오드(42)와 그 상부에 접합의 깊이가 0.3-0.5um 정도 광다이오드상부층(37)을 형성한다. 이때 상기 광다이오드(42) 형성을 위한 이온주입 공정시 이온주입각 α를 수직선에서 채널분리층(34)쪽으로 5-15°정도 기울게하여 상기 광다이오드(42)와 제2전위우물층(33)의 일면이 맞닿도록 형성한다. 상기 광다이오드(42)와 제2전위우물층(33)의 일면이 맞닿도록 형성하므로 상기 광다이오드(42)의 경계가 상기 전극(39)의 신장방향으로 소정거리 떨어진 상기 전극의 안쪽 하부에 위치하여, 제2도의 광다이오드(17)의 면적보다 본 발명의 광다이오드(42)의 면적이 증가하여 광다이오드(42)의 개구율을 향상시킬 수 있다. 또한 상기 광다이오드상부층(37)은 광다이오드(37)은 광다이오드(42)의 표면결합에 의한 신호전류의 감소를 방지한다.Thereafter, a first photoresist layer pattern 41 is formed on the second oxide layer 40 so that the first insulation layer 38 is exposed, and then a lower portion of the first insulation layer 38 is exposed by the first photoresist layer pattern 41. Ion-implanted n-type impurity ions, such as p, at a concentration of about 4-5E12 / cm 2 with an energy of 250-300 Kev so that one surface of the first potential well layer 32 contacts the second potential well layer 33. Subsequently, p-type impurities such as B are ion-implanted at a high concentration of 2-3E13 / cm 2 with energy of 30-4 OKev, and then activated by a method of heat treatment, such as photodiodes having a junction depth of 1.2-1.5um (42). And the upper portion of the photodiode layer 37 having a junction depth of about 0.3-0.5 um. In this case, the photodiode 42 and the second potential well layer 33 are inclined by about 5-15 ° from the vertical line toward the channel separation layer 34 in the ion implantation process for forming the photodiode 42. One side of the contact is formed. Since one surface of the photodiode 42 and the second potential well layer 33 are formed to be in contact with each other, the boundary of the photodiode 42 is located at an inner lower portion of the electrode spaced a predetermined distance in the extending direction of the electrode 39. Thus, the area of the photodiode 42 of the present invention can be increased from that of the photodiode 17 in FIG. 2, so that the aperture ratio of the photodiode 42 can be improved. In addition, the photodiode upper layer 37 prevents the photodiode 37 from reducing the signal current due to the surface coupling of the photodiode 42.

제3c도를 참조하면, 상기 제1감광막 패턴(41)을 제거한 후 상기의 전표면에 물리증착 또는 화학증착 방법에 의해 Al, W 또는 그 합금등으로 막을 형성한 후 제2절연막(40)을 감싸고 있는 막만 남기고 나머지는 건식식각방법으로 제거하여 광차단막(43)을 형성하고, 상기 구조의 전체표면에 BPSG(Boro-Phospho Silicate Glass), PSG(Phospho Silicate Glass) 또는 USG(Undoped Silicate Glass)등 유리재질 절연물질로 보호막(44)을 형성한다.Referring to FIG. 3C, after the first photoresist film pattern 41 is removed, a second insulating film 40 is formed on the entire surface of Al, W or an alloy thereof by physical vapor deposition or chemical vapor deposition. Only the enveloping film is left, and the rest is removed by a dry etching method to form a light blocking film 43, and on the entire surface of the structure, BPSG (Boro-Phospho Silicate Glass), PSG (Phospho Silicate Glass) or USG (Undoped Silicate Glass), etc. A protective film 44 is formed of a glass insulating material.

상술한 바와같이 이 발명은 광다이오드를 제2전위우물층과 일면이 맞닿도록 형성하여 전달게이트와 광다이오드 사이의 전위장벽을 낮게 형성하여 다결정전극에 소정전압이 인가되면 광다이오드에서 발생된 신호전하가 전달게이트로 모두 원활하게 전달되어 수직전하 전송소자로 이송된다.As described above, the present invention forms the photodiode so that one surface is in contact with the second potential well layer, thereby lowering the potential barrier between the transfer gate and the photodiode, so that when a predetermined voltage is applied to the polycrystalline electrode, a signal charge generated in the photodiode is applied. Are all smoothly transferred to the transfer gate and transferred to the vertical charge transfer element.

따라서, 이 발명은 광다이오드에서 발생한 신호전하를 원활하게 전송할 수 있으므로 고체촬상소자의 잔상을 방지하여 광특성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다. 또한 광다이오드의 개구율을 향상시킬 수 있어 광특성 향상은 물론 고체촬상소자를 소형화할 수 있는 잇점이 있다.Accordingly, the present invention can smoothly transfer the signal charges generated in the photodiode, thereby preventing the afterimage of the solid state image pickup device and improving the optical characteristics. In addition, since the aperture ratio of the photodiode can be improved, there is an advantage that the solid-state imaging device can be miniaturized as well as the optical characteristics are improved.

Claims (8)

제1도전형의 반도체기판의 표면에 제2도전형의 불순물로 제2전위우물층을 형성하는 공정과, 상기 제1전위우물층상의 일측에 고농도의 제2도전형 불순물로 제2전위우물층을 형성하는 공정과, 상기 제2전위우물층 표면의 소정부분에 제1도전형의 불순물로 수직전하전송소자를 형성하는 공정과, 상기 제1전위우물층상의 다른측에 고농도의 제2도전형의 불순물로 상기 제2전위우물층과 소정거리 이격되도록 채널분리층을 형성하는 공정과, 상기 제1전위우물층 중 상기 수직전하 전송소자가 접촉하지 않는 부분에 제2도전형의 불순물로 전달게이트를 형성하는 공정과, 상기 반도체기판의 표면에 제1절연막을 형성하는 공정과, 상기 전달게이트와 수직전하전송소자상의 제1절연막의 표면에 전극을 형성하는 공정과, 상기 전극의 상부 및 측면에 제2절연막을 형성하는 공정과, 상기 제2절연막에 의해 노출된 제1전위우물층에 제1도전형의 불순물로 광다이오드를 형성하는 공정과, 상기 전달게이트와 채널분리층 사이의 광다이오드의 표면에 고농도의 제2도전형의 불순물로 광다이오드 상부층을 형성하는 공정과, 상기 제2절연막상에 광차단막을 형성하는 공정과, 상기 구조의 전표면에 보호막을 형성하는 공정을 구비하는 고체촬상소자의 제조방법에 있어서, 상기 광다이오드의 경계가 상기 전극의 경계로부터 상기 전극의 신장방향으로 소정거리 떨어진 상기 전극의 안쪽 하부에 위치하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조방법.Forming a second potential well layer with impurities of a second conductivity type on a surface of the first conductive semiconductor substrate, and a second potential well layer with a high concentration of second conductivity type impurities on one side of the first potential well layer Forming a vertical charge transfer element with impurities of a first conductivity type on a predetermined portion of the surface of the second potential well layer, and having a high concentration of a second conductivity type on the other side of the first potential well layer Forming a channel separation layer so as to be spaced apart from the second potential well layer by a predetermined impurity; and a transfer gate as an impurity of a second conductivity type to a portion of the first potential well layer that does not contact the vertical charge transfer device. Forming a first insulating film on the surface of the semiconductor substrate; forming an electrode on the surface of the first insulating film on the transfer gate and the vertical charge transfer device; Second insulating film Forming a photodiode with a first conductivity type impurity in the first potential well layer exposed by the second insulating film, and a high concentration on the surface of the photodiode between the transfer gate and the channel separation layer. A method of manufacturing a solid-state imaging device comprising the steps of forming a photodiode upper layer with a second conductive type impurity, forming a light blocking film on the second insulating film, and forming a protective film on the entire surface of the structure. The method of manufacturing a solid state image pickup device according to claim 1, wherein the boundary of the photodiode is located at an inner lower portion of the electrode spaced apart from the boundary of the electrode by a predetermined distance in the direction of extension of the electrode. 제1항에 있어서, 상기 제1절연막을 물리증착, 화학기상증착 또는 열산화등의 방법으로 형성되는 고체촬상소자의 제조방법.The method of manufacturing a solid state image pickup device according to claim 1, wherein said first insulating film is formed by physical vapor deposition, chemical vapor deposition, or thermal oxidation. 제1항에 있어서, 상기 제1절연막을 산화규소 및 질화규소로 이루어지는 군에서 임의로 선택되는 하나로 형성하는 고체촬상소자의 제조방법.The method of manufacturing a solid state image pickup device according to claim 1, wherein said first insulating film is formed into one selected from the group consisting of silicon oxide and silicon nitride. 제1항에 있어서, 상기 전극을 다결정실리콘으로 형성하는 고체촬상소자의 제조방법.The method of manufacturing a solid state image pickup device according to claim 1, wherein said electrode is formed of polycrystalline silicon. 제1항에 있어서, 상기 제2절연막을 상기 전극을 열산화시켜 형성하는 고체촬상소자의 제조방법.The method of manufacturing a solid state image pickup device according to claim 1, wherein said second insulating film is formed by thermally oxidizing said electrode. 제1항에 있어서, 상기 제1전위우물층, 제2전위우물층, 채널분리층 및 광다이오드상부층은 제2도전형의 불순물을 각각 7E11-1E12/㎠, 2.5-3.0E12/㎠, 1-2E13/㎠의 농도로 이온주입하며 상기 수직전하 전송소자 및 광다이오드는 제1도전형의 불순물을 3-5E12/㎠ 및 4-5E12/㎠ 농도로 이온주입하고 열처리로 활성화하여 형성하는 고체촬상소자의 제조방법.The method of claim 1, wherein the first potential well layer, the second potential well layer, the channel separation layer, and the photodiode upper layer each contain impurities of the second conductivity type, 7E11-1E12 / cm2, 2.5-3.0E12 / cm2, 1- Ion implantation at a concentration of 2E13 / cm 2 and the vertical charge transfer device and photodiode are solid-state imaging devices formed by ion implantation of impurities of the first conductivity type at a concentration of 3-5E12 / cm 2 and 4-5E12 / cm 2 and activated by heat treatment. Manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 광다이오드 형성 공정시 이온주입각 α를 수직선에 채널분리층 쪽으로 5-15°정도 기울게 이온주입하여 전달게이트와 광다이오드 사이의 전위장벽을 낮추는 고체촬상소자의 제조방법.The method of manufacturing a solid state image pickup device according to claim 1, wherein in the photodiode forming process, ion implantation angle α is inclined about 5-15 ° to a channel separation layer in a vertical line to lower the potential barrier between the transfer gate and the photodiode. 제1항에 있어서, 상기 광차단막을 Al, W 및 각각의 합금으로 이루어지는 군에서 임의로 선택되는 하나로 형성하는 고체촬상소자의 제조방법.The method of manufacturing a solid state image pickup device according to claim 1, wherein the light blocking film is formed of one selected from the group consisting of Al, W and respective alloys.
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