KR100359767B1 - 고체촬상소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수평 이송 효율이 향상되도록 부유확산영역 및 그 외 다른 영역이 형성될 부위의 일부영역의 BCCD 농도를 연속적으로 높여 전위의 변화가 큰 고체촬상소자의 최종단을 형성하기 위한 고체촬상소자의 제조 방법에 관한 것으로, 제 1 도전형 기판내에 제 2 도전형 웰을 형성하는 단계;상기 제 2 도전형 웰 영역의 표면내에 제 1 도전형 불순물을 주입하여 BCCD 영역을 형성하는 단계;상기 BCCD 영역의 최종단의 제 1 영역 및 제 1 영역에 인접하는 제 2 영역을 제외한 부분에 제 2 도전형 불순물을 주입하는 단계;상기 BCCD 영역상에 전송 게이트들이 위치되고, 출력 게이트가 마지막 전송 게이트에 이웃하여 상기 제 1 영역에 일부가 오버랩되고, 리셋 게이트가 제 2 영역에 이웃한 영역상에 위치되도록 형성하는 단계;상기 제 2 영역의 BCCD의 표면내에 부유 확산 영역을, 리셋 게이트의 타측에 리셋 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 고체촬상소자의 제조 방법에 관한 것으로, 특히 최종단의 전하 전송효율을 향상 시키는 고체촬상소자의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 고체 촬상 소자는 도 1에서와 같이, 빛의 신호를 전기적인 영상전하 신호로 변환하는 복수 개의 포토 다이오드(PD:Photo Diode)(1), 상기 포토 다이오드(1)에 의해 형성된 영상전하를 수직방향으로 전송하기위한 수직 전하전송영역(VCCD:Vertical Charge Coupled Device)(2), 상기 수직 전하전송영역(2)에 의해 수직방향으로 전송된 영상전하를 수평방향으로 전송하기위한 수평 전하전송영역(HCCD:Horizontal CCD)(3)과, 상기 수평 전하전송영역(3)에 의해 수평방향으로 전송된 영상신호 전하를 센싱(Sensing)하는 센싱앰프(Sensing Amp.)(4)를 포함한 최종단으로 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 기술에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법을 설명하기로 한다.
도 2는 종래 기술에 따른 고체촬상소자의 최종단을 나타낸 레이아웃도이고, 도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선상의 구조 단면도이며, 도 4a 와 도 4b는 종래 기술에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법을 나타낸 평면도이다.
그리고, 도 5는 도 4b의 Ⅱ-Ⅱ선상의 전위를 나타낸 도면이고, 도 6은 도 4b의 Ⅲ-Ⅲ선상의 전위를 나타낸 도면이다.
종래 기술에 따른 고체촬상소자의 최종단은 도 2 및 도 3에서와 같이, n형인 반도체 기판(11) 표면내에 형성된 p형 웰(12), 상기 p형 웰(12) 표면내에 형성된 BCCD(Bulk Charge Coupled Device)(13), 상기 반도체 기판(11)상에 절연막을 개재하며 서로 절연되어 형성된 상기 수평 전하전송영역(3)의 전송게이트(14)들, 상기 전송게이트(14)들 일측의 반도체 기판(11)상에 절연막을 개재하며 상기 전송게이트(14)와 절연되어 형성된 출력 게이트(OG:Output Gate)(15), 상기 출력 게이트(15) 일측의 반도체 기판(11)상에 절연막을 개재하며 상기 출력 게이트(15)와 간격을 갖고 형성된 리셋(Reset) 게이트(16), 상기 출력 게이트(15)와 리셋 게이트(16) 사이의 BCCD(13) 표면내에 형성되며 상기 센싱앰프(4)와 연결되고 고농도 n형인 부유확산영역(FD:Floating Diffusion)(17)과, 상기 리셋 게이트(16) 일측의 BCCD(13) 표면내에 형성되며 고농도 n형인 리셋드레인영역(18)으로 구성된다.
그리고, 종래 기술에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법은 도 4a에서와 같이, n형이며 부유확산영역(17)과 리셋드레인영역(18)이 정의된 반도체 기판(도시하지 않음) 표면내에 p형 웰(도시하지 않음)이 형성되고 상기 p형 웰 표면내에 BCCD(도시하지 않음)가 형성된 상태에서 도 4b에서와 같이, 상기 반도체 기판상에 감광막(21)을 도포한 다음, 상기 감광막(21)을 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
그리고, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(21)을 마스크로 전면에 p형 불순물 이온을 이온 주입한다.
이때, 상기 p형 불순물 이온의 주입공정으로 도 3에서와 같이 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위만 BCCD(13)의 농도가 높아(H)진다.
이어, 후 공정으로 상기 전송게이트(14)들, 출력 게이트(15), 리셋 게이트(16), 부유확산영역(17)과, 리셋드레인영역(18)을 각각 형성한다.
상기와 같은 방법으로 p형 불순물 이온이 주입된 종래 기술에 따른 고체촬상소자의 최종단의 전위는 도 5와 같으며 특히 상기 출력 게이트(15)의 전위는 평탄한 형태를 갖는다.
또한, 상기 수평 전하전송영역(3)은 도 6에서와 같이, 점A와 점B 사이의 전위가 평탄하다.
그러나 종래의 고체촬상소자의 제조 방법은 부유확산영역이 형성될 부위에만 마스킹한 상태에서 최종단에 고체촬상소자의 최종단의 감도를 향상시키기 위한 p형 불순물 이온을 이온 주입하므로, 출력 게이트의 전위가 평탄하거나 수평 전하전송영역의 중앙부위의 전위가 평탄하는 등 전위의 변화가 작아 전하의 이동이 어려우므로 고체촬상소자의 최종단의 전하 전송 효율이 저하된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 수평 이송 효율이 향상되도록 부유확산영역 및 그 외 다른 영역이 형성될 부위의 일부영역의 BCCD 영역에서의 포텐셜 레벨이 계단 프로파일을 갖도록 하여 전위의 변화가 큰 고체촬상소자의 최종단을 형성하는 고체촬상소자의 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 일반적인 고체촬상소자를 나타낸 레이아웃도
도 2는 종래 기술에 따른 고체촬상소자의 최종단을 나타낸 레이아웃도
도 3은 도 2의 Ⅰ-Ⅰ선상의 구조 단면도
도 4a 와 도 4b는 종래 기술에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법을 나타낸 평면도
도 5는 도 4b의 Ⅱ-Ⅱ선상의 전위를 나타낸 도면
도 6은 도 4b의 Ⅲ-Ⅲ선상의 전위를 나타낸 도면
도 7a 와 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법을 나타낸 평면도
도 8은 도 7b의 Ⅳ-Ⅳ선상의 구조 단면도
도 9는 도 7b의 Ⅳ-Ⅳ선상의 전위를 나타낸 도면
도 10a 와 도 10b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법을 나타낸 평면도
도 11은 도 10b의 Ⅵ-Ⅵ선상 및 Ⅶ-Ⅶ선상의 전위를 나타낸 도면
도 12은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 수평 전하전송영역에서 부유확산영역으로의 전하 이동을 나타낸 도면
도 13a 와 도 13b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법을 나타낸 평면도
도 14는 본 발명의 실시예에 따라 부유확산영역으로부터 그 넓이가 점점 커지는 감광막을 나타낸 평면도
도 15는 본 발명의 실시예에 따라 부유확산영역으로부터 그 넓이가 점점 작아지는 감광막을 나타낸 평면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
3: 수평 전하전송영역 14: 전송게이트
15: 출력 게이트 16: 리셋 게이트
17: 부유확산영역 18: 리셋드레인영역
31: 감광막
본 발명의 고체촬상소자의 제조 방법은 제 1 도전형 기판내에 제 2 도전형 웰을 형성하는 단계;상기 제 2 도전형 웰 영역의 표면내에 제 1 도전형 불순물을 주입하여 BCCD 영역을 형성하는 단계;상기 BCCD 영역의 최종단의 제 1 영역 및 제 1 영역에 인접하는 제 2 영역을 제외한 부분에 제 2 도전형 불순물을 주입하는 단계;상기 BCCD 영역상에 전송 게이트들이 위치되고, 출력 게이트가 마지막 전송 게이트에 이웃하여 상기 제 1 영역에 일부가 오버랩되고, 리셋 게이트가 제 2 영역에 이웃한 영역상에 위치되도록 형성하는 단계;상기 제 2 영역의 BCCD의 표면내에 부유 확산 영역을, 리셋 게이트의 타측에 리셋 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 고체촬상소자의 제조 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7a 와 도 7b는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의제조 방법을 나타낸 평면도이고, 도 8은 도 7b의 Ⅳ-Ⅳ선상의 구조 단면도이며, 도 9는 도 7b의 Ⅳ-Ⅳ선상의 전위를 나타낸 도면이다.
그리고, 도 10a 와 도 10b는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법을 나타낸 평면도이고, 도 11은 도 10b의 Ⅵ-Ⅵ선상 및 Ⅶ-Ⅶ선상의 전위를 나타낸 도면이며, 도 12은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 수평 전하전송영역에서 부유확산영역으로의 전하 이동을 나타낸 도면이다.
이어, 도 13a 와 도 13b는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법을 나타낸 평면도이고, 도 14는 본 발명의 실시예에 따라 부유확산영역으로부터 그 넓이가 점점 커지는 감광막을 나타낸 평면도이며, 도 15는 본 발명의 실시예에 따라 부유확산영역으로부터 그 넓이가 점점 작아지는 감광막을 나타낸 평면도이다.
본 발명의 제 1 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법은 도 7a에서와 같이, 제 1 도전형 예를들면, n형이며 부유확산영역(17)과 리셋드레인영역(18)이 정의된 반도체 기판(도시하지 않음) 표면내에 제 2 도전형 예를들면, p형 웰(도시하지 않음)이 형성되고 상기 p형 웰 표면내에 BCCD(도시하지 않음)가 형성된 상태에서 도 7b에서와 같이, 상기 반도체 기판상에 감광막(31)을 도포한 다음, 상기 감광막(31)을 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위의 전체와 상기 출력 게이트(15)가 형성될 부위의 일부 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
여기서, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(31)은 하나의 라인 형태를갖는다.
그리고, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(31)을 마스크로 전면에 p형 불순물 이온을 이온 주입한다.
이때, 상기 p형 불순물 이온의 주입공정으로 도 8에서와 같이 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위의 전체와 상기 출력 게이트(15)가 형성될 부위의 일부 부위의 BCCD(13)의 농도가 연속적으로 높아(H′)진다.이는 포텐셜 레벨이 해당 영역의 농도뿐만 아니라, 인접한 다른 영역의 불순물 농도에 의해 영향을 받는 것을 이용한 것으로 다른 부분의 고농도로 주입된 ㅔ형 불순물에 의해 상대적으로 해당 부분의 BCCD 영역의 농도가 높아진 것과 같은 효과를 얻는 것이다.그리고 p형 불순물 이온은 통상적인 웰 영역의 형성시와 마찬가지로 도핑 농도에 따른 소수 캐리어의 라이프 타임을 고려하여 주입한다.
이어, 후 공정으로 상기 전송게이트(14)들, 출력 게이트(15), 리셋 게이트(16), 부유확산영역(17)과, 리셋드레인영역(18)을 각각 형성한다.
상기와 같은 방법으로 p형 불순물 이온이 주입된 본 발명의 제 1 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 전위는 도 9와 같으며 특히 상기 출력 게이트(15)는 계단 형태의 전위를 갖는다.
또한, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법은 도 10a에서와 같이, n형이며 부유확산영역(17)과 리셋드레인영역(18)이 정의된 반도체 기판 표면내에 p형 웰이 형성되고 상기 p형 웰 표면내에 BCCD가 형성된 상태에서 도 10b에서와 같이, 상기 반도체 기판상에 감광막(31)을 도포한 다음, 상기 감광막(31)을 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위 전체와 상기 수평 전하전송영역(3)이 형성될 부위의 일부 부위 및 출력 게이트(15)가 형성될 부위의 일부 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
여기서, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(31)은 수평 전하 전송 영역의 일부까지 확장되어 하나의 라인 형태를 갖는다.
그리고, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(31)을 마스크로 전면에 p형 불순물 이온을 이온 주입하여 연속적으로 상기 BCCD(13)의 농도가 높은 일부 영역을 형성한다.
이어, 후 공정으로 상기 전송게이트(14)들, 출력 게이트(15), 리셋 게이트(16), 부유확산영역(17)과, 리셋드레인영역(18)을 각각 형성한다.
상기와 같은 방법으로 p형 불순물 이온이 주입된 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 수평 전하전송영역(3)은 도 11에서와 같이, Ⅵ-Ⅵ선상의 점A와 점B사이는 종래 기술과 같이 평탄한 전위를 가지지만 Ⅶ-Ⅶ선상의 점A와 점B 사이의 중앙부위는 상기 감광막(31)에 의해 p형 불순물 이온이 주입되지 않아 상기 Ⅶ-Ⅶ선상의 점A와 점B 사이의 다른 부위보다 전위가 높다.
이때, 본 발명의 제 2 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 수평 전하전송영역(3)은 그 폭이 좁아지는 영역에서도 중앙부위가 다른 부위보다 전위가 높기 때문에 도 12에서와 같이, 상기 점A와 점B에 있는 전하가 중앙부위를 따라 상기 부유확산영역(17)으로 쉽게 이송된다.
그러므로 상기 수평 전하전송영역(3)의 폭을 넓히고 상기 부유확산영역(17)을 작게하여 상기 수평 전하전송영역(3)의 끝부분에서 상기 수평 전하전송영역(3)의 폭이 크게 줄어드는 영역이 발생되므로 수평 이송 효율이 저하되는 고감도 제품에서도 수평 이송 효율이 향상된다.
그리고, 본 발명의 제 3 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단의 제조 방법은 도 13a에서와 같이, n형이며 부유확산영역(17)과 리셋드레인영역(18)이 정의된반도체 기판 표면내에 p형 웰이 형성되고 상기 p형 웰 표면내에 BCCD가 형성된 상태에서 도 13b에서와 같이, 상기 반도체 기판상에 감광막(31)을 도포한 다음, 상기 감광막(31)을 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위 전체와 상기 출력 게이트(15)가 형성될 부위의 일부 부위 및 수평 전하전송영역(3)의 전송게이트(14) 전부에 걸쳐 그 형성될 부위의 일부 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
여기서, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(31)은 하나의 라인 형태를 갖는다.
그리고, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(31)을 마스크로 전면에 p형 불순물 이온을 이온 주입하여 연속적으로 상기 BCCD(13)의 농도가 높은 일부 영역을 형성한다.
이어, 후 공정으로 상기 전송게이트(14)들, 출력 게이트(15), 리셋 게이트(16), 부유확산영역(17)과, 리셋드레인영역(18)을 각각 형성한다.
이때 본 발명의 제 1, 제 2, 제 3 실시예에 있어서, 상기 감광막(31)은 라인형태를 가지나 그 넓이가 도 14에서와 같이, 상기 부유확산영역(17)으로부터 점점 넓어지거나 도 15에서와 같이 상기 부유확산영역(17)으로부터 점점 작아져도 되며, 상기 리셋드레인영역(18)도 상기 부유확산영역(17)과 같이 이온주입하지 않아도 된다.
또한, 본 발명의 제 1, 제 2, 제 3 실시예에 있어서, 부유확산영역이 형성될 부위 전체 및 출력 게이트 또는 수평 전하전송영역 또한 리셋드레인영역이 형성될 부위의 일부 부위의 BCCD 농도를 연속적으로 높이기 위한 다른 제 1, 제 2 방법은다음과 같다.
즉, 제 1 방법은 제 1 실시예에서는 상기 감광막(31)을 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위의 전체와 상기 출력 게이트(15)가 형성될 부위의 일부 부위에만, 제 2 실시예에서는 상기 감광막(31)을 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위 전체와 상기 수평 전하전송영역(3)이 형성될 부위의 일부 부위 및 출력 게이트(15)가 형성될 부위의 일부 부위에만 그리고 제 3 실시예에서는 상기 감광막(31)을 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위 전체와 상기 출력 게이트(15)가 형성될 부위의 일부 부위 및 수평 전하전송영역(3)의 전송게이트(14) 전부에 걸쳐 그 형성될 부위의 일부 부위에만 각각 제거되도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
그 후, 상기 감광막(31)을 마스크로 전면에 저농도 n형 불순물 이온을 이온 주입하여 연속적으로 상기 BCCD(13)의 농도가 높은 일부 영역을 형성하는 것이다.
그리고, 제 2 방법은 상기 전송게이트(14)들, 출력 게이트(15)와, 리셋 게이트(16)의 게이트 절연막의 두께가 두꺼울수록 전위가 높아지고 또한 게이트의 n형 불순물 농도가 높아질수록 전위가 높아지는 현상에 의해 상기 전송게이트(14)들, 출력 게이트(15)와, 리셋 게이트(16)의 게이트 절연막의 두께 및 게이트의 n형 불순물 농도를 조절하여 부유확산영역이 형성될 부위 전체 및 출력 게이트 또는 수평 전하전송영역 또한 리셋드레인영역이 형성될 부위의 일부 부위의 BCCD(13) 농도를 연속적으로 높이는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 고체촬상소자의 최종단을 다음과 같은 공정으로 형성하여도 된다.
즉, 상기 반도체 기판(11)상에 감광막(31)을 도포한 다음, 상기 감광막(31)을 상기 부유확산영역(17)이 형성될 부위 전체와 출력 게이트(15) 또는 수평 전하전송영역(3) 또한 리셋드레인영역(18)이 형성될 부위의 일부 부위에만 남도록 선택적으로 노광 및 현상한다.
그리고, 상기 선택적으로 노광 및 현상된 감광막(31)을 마스크로 상기 최종단이 형성될 부위의 반도체 기판(11)에 p형 불순물 이온을 이온 주입한 다음 상기 감광막(31)을 제거한다.
여기서, 부유확산영역이 형성될 부위 전체 및 출력 게이트 또는 수평 전하전송영역 또한 리셋드레인영역이 형성될 부위의 일부 부위의 BCCD 농도를 연속적으로 높이기 위한 다른 제 1, 제 2 방법을 사용할 수 있다.
이어, 상기 반도체 기판(11) 전면에 다시 p형 불순물 이온을 이온 주입하여 상기 반도체 기판(11) 표면내에 p형 웰(12)을 형성한 후, 후공정으로 상기 BCCD(13), 전송게이트(14)들, 출력 게이트(15), 리셋 게이트(16), 부유확산영역(17)과, 리셋드레인영역(18)을 각각 형성한다.
본 발명의 고체촬상소자의 제조 방법은 고체촬상소자의 최종단의 감도를 향상시키기 위하여 부유확산영역이 형성될 부위 전체 및 출력 게이트 또는 수평 전하전송영역 또한 리셋드레인영역이 형성될 부위의 일부 부위의 BCCD 농도를 연속적으로 높이기 때문에, 출력 게이트의 전위가 계단 형태를 갖고 수평 전하전송영역의 중앙부위의 전위의 변화가 커 전하의 이동이 쉬우므로 고체촬상소자의 최종단의 전하 전송 효율을 향상시킬 수 있다.특히 저조도에서의 수평 이송 효율을 향상시키는 효과가 있다.
Claims (4)
- 제 1 도전형 기판내에 제 2 도전형 웰을 형성하는 단계;상기 제 2 도전형 웰 영역의 표면내에 제 1 도전형 불순물을 주입하여 BCCD 영역을 형성하는 단계;상기 BCCD 영역의 최종단의 제 1 영역 및 제 1 영역에 인접하는 제 2 영역을 제외한 부분에 제 2 도전형 불순물을 주입하는 단계;상기 BCCD 영역상에 전송 게이트들이 위치되고, 출력 게이트가 마지막 전송 게이트에 이웃하여 상기 제 1 영역에 일부가 오버랩되고, 리셋 게이트가 제 2 영역에 이웃한 영역상에 위치되도록 형성하는 단계;상기 제 2 영역의 BCCD의 표면내에 부유 확산 영역을, 리셋 게이트의 타측에 리셋 드레인 영역을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고체촬상소자의 제조 방법.
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