KR0136933B1 - 씨씨디(ccd) 영상소자 및 제조방법 - Google Patents
씨씨디(ccd) 영상소자 및 제조방법Info
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Abstract
본 발명은 CCD(Charge Coupled Device) 영상소자 및 제조방법에 관한 것으로, 특히 수직 전하전송영역(Vertical Charge Coupled Device, VCCD)의 전하전송효율(Charge transfer efficiency) 항상에 적당하도록 한 CCD 영상소자의 전하전송전극의 배선에 관한 것이다.
이와 같은 본 발명의 CCD 영상소자는 반도체기판에 수광되는 빛을 영상신호전하로 변환하는 복수개이 광전변환영역; 광전변환영역에서 생성된 영상신호전하를 수직방향으로 전송하기 위한 복수개의 수직전하전송영역; 4페이즈(Phase)로 광전변환영역에서 생성된 영상신호전하를 수직방향으로 전송하기 위한 복수개의 트랜스퍼 게이트 전극; 상기 트랜스퍼 게이트전극을 격리시키기 위한 절연막; 상기 광전변환영역과 트랜스퍼 게이트전극 계면 및 광전변환영역 사이의 상측에 형성되어 빛을 차단하기 위한 제1금속층; 상기 수직전하전송영역상에 형성되고 일 수직전하전송영역에서는 동일 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극끼리 연결시킴과 동시에 수직전하전송영역상의 빛을 차단하는 제2금속층을 포함하여 구성되고, 본 발명의 CCD 영상소자 제조방법은 제1도전형 반도체 기판상에 선택적으로 제2도 전형 이온 주입하여 복수의 광전변환영역과 수직전하전송영역을 형성하는 공정과, 전면에 게이트 절연막을 형성하고 4페이즈로 영상신호를 전송하기 위한 복수개의 트랜스퍼 게이트전극을 수직전하전송영역상에 형성하는 공정과, 전면에 제1절연막을 증착하고 전면에 차광용 금속을 형성하는 공정과, 상기 광전변환영역과 수직전하전송영역의 차광용 금속을 선택적으로 제거하여 제1금속층을 형성하는 공정과; 전면에 제2절연막을 증착하고 수직전하전송영역상에 일 수직전하전송영역상에서는 동일 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼게이트전극이 노출되도록 콘택홀을 형성하는 공정과; 전면에 차광 및 전도성금속을 증착하고 수직전하전송영역상에만 남도록 패터닝하여 제2금속층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어진 것이다. 따라서 고화소화됨에 따라 트랜스퍼 게이트전극의 면저항을 감소시키므로 해상도를 향상시킬 수 있다.
Description
제1도 일반적인 CCD 영상소자의 레이아웃도.
제2도 종래의 CCD 영상소자의 트랜스퍼 게이트전극 레이아웃도.
제3도 종래의 CCD 영상소자의 차광금속 레이아웃도.
제4도 제3도의 A-A'선상 단면구조도.
제5도(a)는 트랜스퍼 게이트전극에 인가되는 VCCD클럭신호(Vø1~Vø4)의 타이밍도.
제5도(b)는 제5도(a)의 단위구간(K)에서의 VCCD클럭신호(Vø1~Vø4)의 타이밍도.
제6도 본 발명의 CCD 영상소자의 트랜스퍼 게이트전극 및 차광금속 레이아웃도.
제7도 본 발명 제1실시예의 CCD 영상소자 공정단면도.
제8도 본 발명 제1실시예의 CCD 영상소자 공정사시도.
제9도 본 발명 제2실시예의 CCD 영상소자 공정단면도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
1 : 기판2 : 게이트 절연막
3,4,5,6 : 절연막7 : 콘택홀
OSM1,OSM2: 금속층PD : 포토다이오드
VCCD : 수직전하전송영역PG1.PG2,PG3,PG4: 트랜스퍼 게이트전극
본 발명은 CCD(Charge Coupled Device) 영상소자 및 제조방법에 관한 것으로, 특히 수직 전하전송영역(Vertical Charge Coupled Device, VCCD)의 전하전송효율(Charge transfer efficitency) 향상에 적당하도록 한 CCD 영상소자의 전하전송전극의 배선에 관한 것이다.
일반적으로 CCD와 같은 주사기구를 이용하여 신호를 주사하는 방식으로 인터레이스(Interlace)방식과 비인터레이스(Non-interlace)방식이 있다.
상기 방법중 비인터레이스 방식은 한 프레임(Frame)이 복수개의 필드(Field)로 구성되어 입력되는 필드데이타 순으로 화면에 순차적으로 주사하고, 인터레이스 방식은 한 프레임이 우수필드(Even field)와 기수(Odd field)로 구성되어 기수필드와 우수필드의 데이타가 교대로 주사되는데, 입력되는 필드의 데이타 순서대로 먼저 기수필드의 데이타가 화면에 주사되고 이어 우수필드의 데이타가 주사된다.
따라서, 상기 비인터레이스방식은 주사속도가 빠르므로 바르게 움직이는 물체의 실제 화상을 정확하게 포착할 수 있어 미세일과 같은 군용장비에 사용되고, 인터레비스 방식은 비인터레이스 방식에 비해 주사속도가 느려 화상이 안정감이 있으므로 주로 NTSC방식이나 PAL방식 TV의 화면의 주사에 사용된다.
이와 같은 인터레이스 방식의 일반적인 CCD 영상소자는 제1도에 도시한 바와 같이 실리콘과 같은 반도체 기판상에 일정 간격을 갖고 매트릭스(Matrix)형태로 배열되어 빛의 신호를 전기적인 신호로 변환하여 영상신호전하를 생성하는 복수개의 포토다이오드영역(PD)과 수직방향의 포토다이오드영역사이에 각각 형성되어 상기 포토다이오드영역에서 생성된 영상신호전하를 수직방향으로 전송하기 위한 복수개의 수직전하전송(Vertical CCD)영역(VCCD)과, 상기 수직전하전송영역의 하측에 수평방향으로 형성되어 수직전하전송영역에서 수직방향으로 전송된 영상신호전하를 수평방향으로 전송하는 수평방향전송(Horizontal CCD)영역(HCCD)과, 수평방향전송영역(HCCD)에서 전송된 영상신호전하를 센싱하는 센싱엠프(Sensing Amp)로 구성되어 화상신호를 생성하는 촬상소자이다.
이와 같은 종래의 CCD영상소자의 포토다이오드영역과 수직전하전송영역을 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.
제2도는 종래 CCD영상소자의 전송게이트(Transfer gate) 레이아웃도이고, 제3도는 종래 CCD 영상소자의 금속배선 및 차광층 평면도이고, 제4도는 제3도의 A-A'선상단면도로써, 포토다이오드(PD)에 축적된 영상신호전하를 수직전하전송영역(VCCD)으로 전송시켜 주고, 수직전하전송영역(VCCD)에서 수직방향으로 영상신호전하는 전송하기 위한 복수개의 트랜스퍼 게이트전극(PG1~PG4)이 수직전하전송영역상에 형성된다.
여기서, 포토다이오드(PD)에서 축적된 영상신호전하를 수직전하전송영역(VCCD)으로 전송시키기 위한 트랜스퍼게이트(TG)는 각 프레임이 2필드로 이루어져 있으므로 각 필드에 대응하여 2개의 트랜스퍼 게이트가 형성되었다.
즉, 제1트랜스퍼 게이트(TG1)는 기수필드에서 수직방향으로 기수번째 배열된 즉 기수번째 수평주사라인에 배열된 포토다이오드(PD1)의 신호전하를 VCCD영역(VCCD)으로 전송시켜 주기 위한 트랜스퍼게이트이고, 제2트랜스퍼 게이트(TG2)는 우수필드에서 수직방향으로 배열된 즉 우수번째 수평주사라인에 배열된 포토다이오드(PD2)의 신호전하를 VCCD영역(VCCD)으로 전송시켜 주기 위한 트랜스퍼 게이트이다.
제1트랜스퍼 게이트(TG1)는 제1트랜스퍼 게이트(PG1)이 연결되고, 제2트랜스퍼 게이트(TG2)에는 제3트랜스퍼 게이트(PG3)이 연결되어 포토다이오드(PD)에 축적된 영상신호 전하는 트랜스퍼 게이트(PG1,PG3)에 인가되는 VCCD 클럭신호(Vø1,Vø3)의 트리커 전압 인가시에 수직전하전송영역(VCCD)로 전송되는데, VCCD 클럭신호(Vø1,Vø3,Vø4)에 의해 4페이즈(Phase)로 전송된다.
수직전하전송영역(VCCD)에 전송된 영상신호하는 트랜스퍼 게이트(PG1~PG4)에 인가되는 VCCD 클럭신호(Vø1~Vø4)의 전위(Potential)에 의해 수직방향으로 전송되도록 되어 있다.
이와 같이 구성되는 CCD 영상소자에서 수직, 수평전하전송영역과 트랜스퍼 게이트전극 상측에 제3도 및 제4도와 같이 차광금속(OSM, Optical Shielding Metal)이 형성된다.
즉, 포토 다이오드(PD)영역에서는 빛을 수광하여 영상신호 전하를 생성해야 하고, 수직,수평전하전송영역에서는 포토다이오드영역에서 생성된 영상신호 전하만을 화소부분 별로 이웃하는 화소의 영상신호전하와 섞이지 않도록 순차적으로 전송해야 하기 때문에 수직,수평전하전송영역 및 수직전하전송영역을 비롯한 모든 영역에서는 빛을 차단하도록 하여야 하므로 포토다이오드영역을 제외한 전면에 차광층(OSM)이 설치된다.
이와 같이 구성되는 종래의 인터레이스 방식의 CCD 영상소자 동작은 다음과 같다.
제5도(a)는 트랜스퍼 게이트전극(PG1,PG2)에 인가하기 위한 VCCD 클럭신호(Vø1~Vø4)의 타이밍도를 도시한 것이고, 제5도(b)는 제5도(a)의 단위구간(K)에서의 VCCD 클럭신호(Vø1~Vø4)를 도시한 것이다.
포토다이오드(PD)에 빛이 입사되면 입사된 빛의 세기에 따라 포토다이오드(PD)에서 영상신호전하가 발생되고, 발생된 영상신호전하는 트랜스퍼 게이트전극(PG1,PG2,PG3,PG4)에 인가되는 VCCD 클럭신호(Vø1~Vø4)에 의해 VCCD영역(VCCD)으로 전송된다.
즉 기수필드는 트랜스퍼 게이트전극(PG1,PG2)에 인가되는 VCCD 클럭신호(Vø1~Vø2)에 의해 전송되는데, 제1트랜스퍼 게이트(TG1)에 하이상태의 전압(V1)이 인가되어 기수번째 수평주사라인상에 배열된 포토다이오드(PD1)에서 발생된 신호전하가 수직전하전송영역(VCCD)으로 전송된다.
한편 우수필드 트랜스퍼 게이트(PG1,PG4)에 인가되는 VCCD 클럭신호(Vø3~Vø4)에 의해 전송되는데, 제2트랜스퍼 게이트(TG2)에 하이상태의 전압(V2)이 인가되어 우수번째 수평주사라인상에 배열된 포토다이오드(PD2)에서 발생된 신호전하가 수직전하전송영역(HCCD)으로 전송된다.
수직전하전송영역(VCCD)으로 전송된 신호전하는 제5도(b)에 도시한 바와 같이 트랜스퍼 게이트전극(PG1~PG4)에 인가되는 전위에 의해 VCCD 클럭신호의 수평전하전송영역(HCCD)으로 전송되고, 수평전하전송영역(HCCD)에 인가되는 HCCD 클럭신호에 의해 센싱 앰프(Sensing Smp)에 전송되어 센싱앰프에 의해 정보전압을 외부로 출력된다.
그러나 이와 같은 종래 인터레이스방식의 CCD영상소자는 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, CCD영상소자의 고해상화, 고화소화(100만, 200만 화소)로 발전함에 따라 VCCD 클럭신호(Vø1~Vø4)가 인가되는 트랜스퍼 게이트전극(PG1,PG2,PG3,PG4)들의 폭(width)이 좁아지게 되므로 트랜스퍼 게이트전극의 면저항이 커지게 된다.
따라서, 빠른 VCCD 클럭신호(Vø1~Vø4)의 클럭 주파수를 신속하게 전달하지 못하게 되어 영상신호전하전송효율이 낮아지므로 해상도가 저하된다.
둘째, 각 트랜스의 게이트전극의 폭이 좁아지므로 해서 단선될 가능성이 있고 트랜스퍼 게이트전극이 단선되면 해당 라인의 포토다이오드 영상신호전하는 전송되지 못하므로 신뢰성이 저하된다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 고화소에서도 트랜스퍼 게이트전극의 저항을 줄여 영상신호전하의 전송효율을 향상시키는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 CCD 영상소자는 반도체기판에 수광되는 빛을 영상신호전하로 변환하는 복수개의 광전변환영역; 광전변환영역에서 생성된 영상신호정하를 수직방향으로 전송하기 위한 복수개의 수직전하전송영역; 4페이즈(Phase)로 광전변환영역에서 생성된 영상신호전하를 수직방향으로 전송하기 위한 복수개의 트랜스퍼 게이트 전극; 상기 트랜스퍼 게이트 전극을 격리시키기 위한 절연막; 상기 광전변환영역과 트랜스퍼 게이트 전극 계면 및 광전변환영역 사이의 상측에 형성되어 빛을 차단하기 위한 제1금속층; 상기 수직전하전송영역상에 형성되고 일 수직전하전송영역에서는 동일 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극끼리 연결시킴과 동시에 수직전하전송영역상의 빛을 차단하는 제2금속층을 포함하여 구성되고, 본 발명의 CCD 영상소자 제조방법은 제1도전형 반도체 기판상에 선택적으로 제2도전형 이온 주입하여 복수의 광전변환영역과 수직전하전송영역을 형성하는 공정과, 전면에 게이트 절연막을 형성하고 4페이즈로 영상신호를 전송하기 위한 복수개의 트랜스퍼 게이트 전극을 수직전하전송영역상에 형성하는 공정과, 전면에 제1절연막을 증착하고 전면에 차광용 금속을 형성하는 공정과, 상기 광전변환영역과 수직전하전송영역의 차광용 금속을 선택적으로 제거하여 제1금속층을 형성하는 공정과; 전면에 제2절연막을 증착하고 수직전하전송영역상에 일 수직전하전송영역상에서는 동일 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극이 노출되도록 콘택홀을 형성하는 공정과; 전면에 차광 및 전도성 금속을 증착하고 수직전하전송영역상에만 남도록 패터닝하여 제2금속층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐에 그 특징이 있다.
상기와 같은 본 발명의 CCD영상소자를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
제6도는 본 발명 CCD영상소자의 트랜스퍼 게이트 전극 및 차광금속의 레이아웃도로써, 반도체 기판에 매트릭스 형태로 배열되어 빛의 신호를 전기적인 신호로 변환하여 영상신호전하를 생성하는 포토다이오드영역(PD)과 상기 수직방향의 포토다이오드영역사이에 각각 형성되어 상기 포토다이오드영역(PD)에서 생성된 영상신호전하를 수직방향으로 전송하기 위한 수직전하전송영역(VCCD)과, 수직전하전송영역(VCCD)의 하측에 수평방향으로 형성되어 수직전하전송영역에서 전송된 영상신호전하를 수평방향으로 전송하기 위한 수평전하전송영역(제6도에는 도시되지 않음)과 센싱앰프(도시되지 않음)가 형성된다.
이와 같이 형성된 반도체기판 상측에 포토다이오드영역(PD)에 축적된 영상신호전하를 수직전하전송영역(VCCD)으로 전송시키고, 수직전하전송영역(VCCD)에서 수직방향으로 전하를 전송하기 위한 복수개의 제1, 제2, 제3, 제4트랜스퍼 게이트 전극(PG1~PG4)이 반복적으로 형성된다.
마찬가지로, 포토다이오드영역(PD)에서 축적된 영상신호전하를 수직전하전송영역(VCCD)으로 전송시키기 위한 트랜스퍼 게이트(TG1,TG2)는 각 프레임이 2필드로 이루어져 있으므로 각 필드에 대응하여 2개의 트랜스퍼 게이트(TG1~TG2)가 형성된다.
즉, 제1트랜스퍼 게이트 전극(PG1)과 제3트랜스퍼 게이트 전극(PG3)는 포토다이오드영역에서 축적된 영상신호전하를 수직전하전송영역(VCCD)으로 전송시키기 위한 트랜스퍼 게이트(TG1~TG2)가 형성된다.
그리고 반복되어 형성되는 각 트랜스퍼 게이트 전극(PG1~PG2)과 각 포토다이오드영역(PD)과의 경계면상에 빛을 차단하기 위한 제1금속(OSM1)이 복수개 형성되고, 반복되어 형성되는 트랜스퍼 게이트 전극(PG1~PG4) 중 단일 VCCD 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극은 제2금속(OSM2)에 의해 연결된다.
여기서 제2금속(OSM2)은 각 수직전하전송영역(VCCD) 상측의 제1금속(OSM1) 사이의 상측에 형성되어 제1, 제2금속(OSM1,OSM2)에 의해 포토다이오드 영역(PD)을 제외한 부분에는 빛이 차단되도록 형성된다.
이와 같은 본 발명의 CCD 영상소자 제조방법은 다음과 같다.
제7도는 본 발명 제1실시예의 CCD 영상소자 공정을 나타낸 단면도이고, 제8도는 본 발명 제1실시예의 CCD 영상소자 공정을 나타낸 사시도로서, 제7도는 제6도의 B-B'선상을 나타낸 것이다.
제7도(a) 및 제8도(a)와 같이 P형 반도체 기판(1) 상에 선택적인 n형 불순물 이온 주입 공정으로 포토다이오드(PD)과 수직전하전송영역(VCCD)을 형성하고, 전면에 게이트 절연막(2)을 증착한 후, 각 수직전하전송영역(VCCD)상에 복수개의 트랜스퍼 게이트 전극(PG1,PG2,PG3,PG4)을 형성하고 전면에 제1절연막(저온산화막)(3) 제2절연막(질화막)(4)을 차례로 형성한다. 여기서 도면에는 잘 나타내지 못하지만 각 트랜스퍼 게이트 전극(PG1,PG2,PG3,PG4)은 서로 절연막으로 격리되어 있다. 따라서 트랜스퍼 게이트 전극(PG1,PG2,PG3,PG4) 형성은 전도체 물질을 증착하고 제1, 제3트랜스퍼 게이트 전극(PG1,PG3)을 형성한 다음, 절연막을 증착하고 제2, 제4트랜스퍼 게이트 전극(PG2,PG4)을 형성한다.
제7도(b)와 같이 화소영역이 아닌 부분의 제2절연막(4)을 선택적으로 제거하고, 제7도(c)와 같이 전면에 평탄화용 제3절연막(5)을 증착한다.
제7도(d)와 같이 사진 직각 공정으로 화소영역(포토다이오드영역(PD) 및 전하전송영역(VCCD)의 제3절연막(5) 및 제2절연막(4)을 선택적으로 제거한다.
그리고 제7도(e) 및 제8도(b)와 같이 전면에 차광성 금속을 증착하고 화소영역중 포토다이오드영역 및 수직전하전송영역(VCCD) 상측의 차광성 금속을 선택적으로 제거하며 제1금속(OSM1)을 형성한다. 이때 수직전하전송영역과 포토다이오드영역의 경계면에서는 제1금속(OSM1)이 평면상에서 볼때 수직전하전송영역과 일부가 겹치도록 한다.
제7도(f) 제8도(c)와 같이 전면에 투명용 제4절연막(6)을 증착하고 각 수직전하전송영역에 형성된 복수개의 트랜스퍼 게이트 전극(PG1,PG2,PG3,PG4) 중 일 수직전하전송영역에서는 동일 수직 VCCD 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극사에 콘택홀(7)을 형성한다.
즉, 수직전하전송영역중 제4n+1(n=0,1,2,3,…)열의 수직전하전송영역 상측에는 제1VCCD클럭신호(Vø1)가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극(PG1)상에만 콘택트홀을 형성하고, 제4n+2열의 수직전하전송영역 상측에는 제2VCCD클럭신호(Vø2)가 인가되는 트랜스퍼 게이트(PG2)상에만 콘택홀을 형성하고, 제4n+3열의 수직전하전송영역 상측에는 제3VCCD클럭신호(Vø3)가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극(PG3)상에만 콘택홀을 형성하고, 제4n열의 수직전하전송영역 상측에는 제4VCCD 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극(PG4)상에만 콘택홀을 형성한다.
그리고 제8도(d)와 같이 전면에 차광성 및 전도성 금속을 증착하고 수직전하전송영역에만 남도록 선택적으로 제거하여 제2금속층(OSM2)을 패터닝한다.
이때, 제2금속층(OSM2)은 콘택홀을 통해 동일 VCCD 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극을 서로 연결시키고, 제1금속층(OSM1)과 충분히 겹치도록 하여 제1금속층(OSM1)과 제2금속층(OSM2)이 빛을 차단하므로써 빛이 수직전하전송영역에는 조사되지 못하고 포토다이오드영역에만 선택적으로 조사되도록 한다.
그후 도면에는 도시되지 않았지만 통상적인 방법으로 평탄층과 칼라 필터층 및 포토다이오드영역상에 마이크로 렌즈를 형성하여 CCD영상소자를 완성한다.
한편, 본 발명 제2실시예의 CCD영상소자 제조방법은 다음과 같다. 제9도는 본 발명 제2실시예의 CCD영상소자 공정단면도로써 먼저 제9도(a)와 같이 P형 반도체 기판(1)상에 선택적인 n형 불순물이온주입공정으로 포토다이오드영역(PD)고 수직전하전송영역(VCCD)을 형성하고 전면에 게이트 절연막(2)을 증착한 후 각 수직전하전송영역(VCCD)상에 복수개의 트랜스퍼 게이트 전극(PG1)을 형성하고 전면에 제1절연막(저온산화막)(3)을 형성한다.
제9도(b)와 같이 전면에 차광성 금속을 증착하고 화소영역중 포토다이오드영역 및 수직전하전송영역(VCCD) 상측의 차광성 금속을 선택적으로 제거하여 제1금속(OSM2)을 형성한다. 이때 수직전하전송영역과 포토다이오드영역의 경계면에서는 제1금속(OSM1)이 평면상에서 볼때 수직전하전송영역과 일부가 겹치도록 한다.
제9도(c)와 같이 전면에 투명용 제4절연막(6)을 증착하고 각 수직전하전송영역상에 형성된 복수개의 트랜스퍼 게이트 전극(PG1,PG2,PG3,PG4) 중 일 수직전하전송영역에서는 동일 수직 VCCD 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극상에 콘택홀(7)을 형성한다.
즉, 수직전하전송영역중 제4n+1(n=0,1,2,3,…)열의 수직전하전송영역 상측에는 제1VCCD클럭신호(Vø1)가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극(PG1)상에만 콘택홀을 형성하고, 제4n+2열의 수직전하전송영역 상측에는 제2VCCD클럭신호(Vø2)가 인가되는 트랜스퍼 게이트(PG2)상에만 콘택홀을 형성하고, 제4n+3열의 수직전하전송영역 상측에는 제3VCCD클럭신호(Vø3)가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극(PG3)상에만 콘택홀을 형성하고, 제4n열의 수직전하전송영역 상측에는 제4VCCD클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극(PG4)상에만 콘택홀을 형성한다.
그리고 제9도(d)와 같이 전면에 차광성 및 전도성 금속을 증착하고 수직전하전송영역에만 남도록 선택적으로 제거하여 제2금속층(OSM2)을 패터닝한다.
이때 제2금속층(OSM2)은 콘택홀을 통해 동일 VCCD클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극을 서로 연결시키고, 제1금속층(OSM1)과 충분히 겹치도록 하여 제1금속층(OSM1)과 제2금속층(OSM2)이 빛을 차단하므로써, 빛이 수직전하전송영역에는 조사되지 못하고 포토다이오드영역에만 선택적으로 조사되도록 한다.
그후 도면에는 도시되지 않았지만 통상적인 방법으로 평탄층과 칼라 필터층 및 포토다이오드영역상에 마이크로 렌즈를 형성하여 CCD영상소자를 완성한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 CCD영상소자의 동작은 종래의 CCD영상소자와 동일하게 포토다이오드영역에서는 조사되는 빛의 신호를 변환하여 전기적인 영상신호전하를 생성하고 트랜스퍼 게이트 전극에 인가하는 제1, 제3VCCD클럭신호의 하이상태의 전압(V1)에 의해 포토다이오드영역에서 생성된 영상신호전하가 수직전하전송영역으로 전송된다.
수직전하전송영역으로 전송된 영상신호전하는 VCCD클럭신호(Vø1~Vø4)에 의한 전위차에 의해 수평전하전송영역쪽으로 전송되고, 수평전하전송영역에서는 HCCD클럭신호(Hø1~Hø4)에 의해 출력단으로 전송되어 출력단에서 센싱 앰프에 의해 외부로 출력된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 CCD영상소자에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
트랜스퍼 게이트 전극들중 동일 VCCD클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극들이 전하전송영역의 빛을 차단하기 위한 제2금속층에 의해 4n번째 열마다 연결되므로 CCD영상소자의 고해상화 고화소화(100만, 200만 화소)시 트랜스퍼 게이트 전극들의 폭이 좁아짐으로 인한 트랜스퍼 게이트 전극의 면저항 증가를 방지할 수 있다.
따라서 VCCD클럭신호(Vø1~Vø4)의 클럭주파수를 신속하게 전달할 수 있으므로 영상신호전하전송 효율이 증가하고 더불어 해상도가 향상된다.
Claims (7)
- 반도체기판에 수광되는 빛을 영상신호전하로 변환하는 복수개의 광전변환영역; 광전변환영역에서 생성된 영상신호전하를 수직방향으로 전송하기 위한 복수개의 수직전하전송영역; 4페이즈(Phase)로 광전변환영역에서 생성된 영상신호전하를 수직방향으로 전송하기 위한 복수개의 트랜스퍼 게이트 전극; 상기 트랜스퍼 게이트 전극을 격리시키기 위한 절연막; 상기 광전변환영역과 트랜스퍼 게이트 전극 계면 및 광전변환영역 사이의 상측에 형성되어 빛을 차단하기 위한 제1금속층; 상기 수직전하전송영역상에 형성되고 일 수직전하전송영역에서는 동일 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극끼리 연결시킴과 동시에 수직전하전송영역상의 빛을 차단하는 제2금속층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 CCD영상소자.
- 제1도전형 반도체 기판상에 선택적으로 제2도전형 이온 주입하여 복수의 광전변환영역과 수직전하전송영역을 형성하는 공정과, 전면에 게이트 절연막을 형성하고 4페이즈로 영상신호를 전송하기 위한 복수개의 트랜스퍼 게이트 전극을 수직전하전송영역상에 형성하는 공정과, 전면에 제1절연막을 증착하고 전면에 차광용 금속을 형성하는 공정과, 상기 광전변환영역과 수직전하전송영역의 차광용 금속을 선택적으로 제거하여 제1금속층을 형성하는 공정과; 전면에 제2절연막을 증착하고 수직전하전송영역상에 일 수직전하전송영역상에서는 동일 클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극이 노출되도록 콘택홀을 형성하는 공정과; 전면에 차광 및 전도성 금속을 증착하고 수직전하전송영역에만 남도록 패터닝하여 제2금속층을 형성하는 공정을 포함하여 이루어짐을 특징으로 하는 CCD영상소자 제조방법.
- 제2항에 있어서, 트랜스퍼 게이트 전극에 콘택홀을 형성하는 방법은 제4n열 수직전하전송영역에는 제1클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극에 콘택홀을 형성하고 제4n+1열 수직전하전송영역에는 제2클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극에 콘택홀을 형성하고, 제4n+2열 수직전하전송영역에는 제3클럭신호가 인가되는 트랜스퍼 게이트 전극에 콘택홀을 형성함을 특징으로 하는 CCD영상소자 제조방법.
- 제2항에 있어서, 제1, 제2금속층은 알루미늄으로 형성함을 특징으로 하는 CCD영상소자 제조방법.
- 제2항에 있어서, 제1, 제2절연막은 투명한 절연막을 사용함을 특징으로 하는 CCD영상소자 제조방법.
- 제2항에 있어서, 제1절연막은 산화막으로 형성함을 특징으로 하는 CCD영상소자 제조방법.
- 제2항에 있어서, 패터닝된 제1, 제2금속층에 의해 광전변환영역에만 빛이 조사되도록 형성함을 특징으로 하는 CCD 영상소자 제조방법.
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