KR20000008283A - 고체 촬상 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

고체 촬상 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 층간 보호막으로 증착되는 절연막의 증착시 두께와 수소 어닐후의 최종 두께를 다르게하여 CCD 디펙트 특성 및 감도를 향상시키도록 한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 제 1 도전형 기판에 형성되는 제 2 도전형 웰영역내에 형성되는 복수개의 광전 변환 영역들과, 상기의 광전 변환 영역들의 사이에 형성되는 복수개의 CCD 채널 영역들과, 상기 광전 변환 영역들의 둘레에 형성되는 채널 스톱층과, 상기 CCD 채널 영역들의 상측에 게이트 절연막 및 제 1, 제 2 절연막에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 형성되는 복수개의 제 1, 제 2 게이트들과, 상기 광전 변환 영역을 제외한 제 2 절연막상에 형성되는 금속 차광층과, 상기 금속 차광층을 포함한 전면에 층간 보호막으로 형성되는 산화막과, 상기 산화막상에 형성되는 평탄화용 절연막과, 상기 광전 변환 영역에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막상에 형성되는 칼라 필터층과, 상기 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층 및 광전 변환 영역과 대응되도록 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

고체 촬상 소자 및 그 제조방법
본 발명은 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 CCD(Charge Coupled Device) 감도 및 디펙트(Defect) 특성을 향상시키는데 적당한 고체 촬상 소자 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 고체 촬상 소자는 일정 간격을 갖고 매트릭스 형태로 배열되어 빛의 신호를 전기적인 신호로 변환하여 영상 전하를 생성하는 복수개의 광전 변환 영역과, 수직 방향의 광전 변환 영역의 사이에 각각 형성되어 광전 변환 영역에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 복수개의 수직 전하 전송 영역과, 수직 전송된 영상 전하를 수평으로 전송하기 위한 수평 전하 전송 영역과, 상기 수평 방향으로 전송된 영상 전하를 센싱하여 주변회로부로 출력하는 플로우팅 디퓨전 영역으로 크게 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래 기술의 고체 촬상 소자 및 그 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 기술에 따른 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, N-기판(1)에 형성되는 P-웰(2)영역내에 형성되어 입사되는 빛에 관한 영상신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 광전 변환 영역(11)들과, 상기의 광전 변환 영역(11)들의 사이에 형성되어 광전 변환 영역(11)에서 생성되어진 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 CCD 채널 영역(4)들과, 상기 광전 변환 영역(11)들의 둘레에 형성되어 화소와 화소를 격리하는 채널 스톱층(3)과, 상기 CCD 채널 영역(4)들의 상측에 게이트 절연막(5) 및 제 1, 제 2 절연막(7,9)에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 형성되는 복수개의 제 1, 제 2 폴리 게이트(6,8)들과, 상기 광전 변환 영역(11)을 제외한 제 2 절연막(9)상에 형성되는 금속 차광층(12)과, 상기 금속 차광층(12)을 포함한 전면에 표면을 보호하기 형성되는 층간 보호막(13)과, 상기 층간 보호막(13)상에 형성되는 평탄화용 절연막(14)과, 상기 광전 변환 영역(11)에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막(14)상에 형성되는 칼라 필터층(15)과, 상기 광전 변환 영역(11)들에 촬상되는 빛의 신호를 집속시키기 위해 평탄화용 절연막(14)상에 칼라 필터층(15)과 광전 변환 영역(11)에 대응되도록 형성되는 마이크로 렌즈(16)를 포함하여 구성된다.
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이, N-기판(1)에 P-웰(2)을 형성하고, 상기의 P-웰(2)영역에 화소와 화소를 격리하기 위한 채널 스톱층(3)을 형성한다.
이어, 전하 전송 채널을 형성하기 위한 BCCD 이온 주입 공정을 실시하여 수직 전하 전송 영역, 수평 전하 전송 영역의 CCD 채널 영역(4)을 형성한다.
도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 CCD 채널 영역(4)이 형성된 N-기판(1)의 전면에 게이트 절연막(5)을 형성하고 그 게이트 절연막(5)상에 폴리 실리콘층을 증착한다.
이어, 상기의 폴리 실리콘층을 CCD 채널 영역(4)의 특정 부분에 반복적으로 남도록 패터닝하여 제 1 폴리 게이트(6)를 형성한다.
그리고 상기의 제 1 폴리 게이트(6)를 포함하는 전면에 전극들간의 격리를 위한 제 1 절연막(7)을 형성하고 폴리 실리콘층을 증착한 후 상기 CCD 채널 영역(4)상에 제 1 폴리 게이트(6)에 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 남도록 패터닝하여 제 2 폴리 게이트(8)를 형성한다.
이어, 상기 제 2 폴리 게이트(8)를 포함하는 전면에 제 2 절연막(9)을 형성하고 PDN 이온 주입 공정을 실시하고 그 표면에 다시 얇은 p형 이온 주입 공정을 실시하여 PDP영역(10)을 형성하여 광전 변환 영역(11)을 완성한다.
그리고 상기의 광전 변환 영역(11)을 제외한 제 2 절연막(9)상에 광전 변환 영역(11)을 제외한 부분으로 빛이 들어가는 것을 막기 위한 금속 차광층(12)을 형성한다.
이어, 상기의 금속 차광층(12)을 포함하는 전면에 표면 보호를 위한 층간 보호(Passivation)막(13)을 증착한다.
그리고 상기 층간 보호막(13)을 증착한 후에, 도면에는 도시되지 않았지만 포토리소그래픽 공정을 실시하여 상기 층간 보호막(13)을 선택적으로 제거하여 패드 오픈 공정을 실시하고, 수소 어닐(H2Anneal) 공정을 진행한다.
여기서 상기 층간 보호막(13)은 플라즈마 CVD 방식으로 질화막을 증착하는데, 이 질화막의 두께와 광투과로 인한 감도와의 관계를 볼 때 질화막의 두께가 얇을수록 감도는 증가하는 반면에 디펙트(Defects)특성은 현저히 떨어진다.
한편, 표면 보호 측면에서 증착되는 질화막은 산화막과 비교할 때 광투과율은 약 70% 수준으로 감도향상을 위해서는 층간 보호막(13)의 두께가 낮을수록 좋다.
그렇지만 산화막을 사용할 때의 문제점은 수소(H2) 어닐(Anneal)시 수소원자에 의한 실리콘 표면 결합의 안정화를 위한 수소원자의 확산이 안된다는 점이다.
따라서 디펙트로 인한 저수율을 방지하기 위해서는 질화막을 매개로 하는 수소 어닐이 진행되는 것이 좋고 감도 향상을 위해서는 질화막의 두께가 얇을수록 좋은 상관 관계가 있다.
도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 층간 보호막(13)상에 다시 평탄화용 절연막(14)을 형성한 후 상기 각각의 광전 변환 영역(11)에 대응하는 평탄화용 절연막(14)상에 특정 파장의 빛만을 통과시키는 칼라 필터층(15)을 형성한다.
이어, 상기 칼라 필터층(15)을 포함하는 평탄화용 절연막(14)상에 각각의 칼라 필터층(15) 및 광전 변환 영역(11)에 대응되도록 마이크로 렌즈(16)를 형성한다.
상기와 같이 구성된 종래 기술의 고체 촬상 소자는 카메라 렌즈를 통해 들어오는 빛이 마이크로 렌즈(16)에 의해 집속되어 칼라 필터층(15)에 의해 특정 파장의 빛만이 광전 변환 영역(11)으로 조사된다.
이어, 상기 광전 변환 영역(11)으로 조사된 빛은 영상 전하로 변환되어 수직 전하 전송 영역 등의 CCD 채널 영역(4)을 거쳐 플로우팅 디퓨전 영역(도면에 도시되지 않음)으로 전송된다.
그리고 전송되어진 영상 전하는 플로우팅 디퓨전 영역에서 센싱 및 증폭되어 주변 회로로 전송된다.
한편, 상기 층간 보호막(13)으로 사용되는 질화막의 두께가 감도에 미치는 영향은 광투과율에 따른 것이며, 디펙트에 영향을 주는 점으로서는 질화막 결합구조상에서 수소 어닐링을 가함에 따라 수소원자들이 기판 표면의 댕글링 본드(Dangling Bond)를 안정(Stable)한 상태로 해주는 것이다.
즉, 실리콘(Si)은 최외각 전자가 4개 있어 서로 1개씩 공유결합을 하여 웨이퍼 안쪽은 안정한 상태이나 표면은 여러 공정 스텝을 거치면서(특히 질화막 증착 및 식각공정시 플라즈마 복사(Plasma Radiation)에 의한 차아지 업(Charge Up)이 큰 편이다. 참고로 질화막은 에칭 가스로 사용되는 CF4등의 가스와 상호작용하여 차아지 업에 취약한 막이다) 기판 표면에는 불안정한 결합이 남게 되어 원하지 않는 암전류가 PDP영역(10)을 터널링(Tunneling)하거나 터미널 익사이트(Thermal Exite)되어 광전 변환 영역(11)으로 넘어가게 된다.
이것을 방지하기 위해서 SiN-H에 있는 수소원자를 수소분자 환경에서 Si와 결합시켜 안정한 상태로 만들어 CCD 디펙트 특성을 향상시킬 수 있다.
그런데 수소 분위기에서 어닐링을 하지만 수소 분자보다는 질화막 결합구조상의 수소원자가 실리콘 기판으로의 확산이 크기 때문에 질화막 두께가 두꺼울수록 결합된 수소원자가 많으며 기판으로의 확산량이 많아 표면 상태의 안정화에 많은 영향을 줄 수 있다.
그러나 상기와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 층간 보호막으로 증착된 절연막의 최종 두께가 증착시의 두께와 동일하여 CCD 디펙트 특성은 향상시킬 수 있지만 감도가 떨어진다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 층간 보호막으로 증착되는 절연막의 증착시 두께와 수소 어닐후의 최종 두께를 다르게하여 CCD 디펙트 특성 및 감도를 향상시키도록 한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도
도 2a 내지 도 2c는 종래 기술에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 3은 본 발명에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
21,41 : N-기판 22,42 : P-웰
23,43 : 채널 스톱층 24,44 : CCD 채널 영역
25,45 : 게이트 절연막 26,46 : 제 1 폴리 게이트
27,47 : 제 1 절연막 28,48 : 제 2 폴리 게이트
29,49 : 제 2 절연막 30,50 : PDP 영역
31,51 : 광전 변환 영역 32,52 : 금속 차광층
33 : 산화막 34 : 질화막
53 : 층간 보호막 35,54 : 평탄화용 절연막
36,55 : 칼라 필터층 37,56 : 마이크로 렌즈
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체 촬상 소자는 제 1 도전형 기판에 형성되는 제 2 도전형 웰영역내에 형성되는 복수개의 광전 변환 영역들과, 상기의 광전 변환 영역들의 사이에 형성되는 복수개의 CCD 채널 영역들과, 상기 광전 변환 영역들의 둘레에 형성되는 채널 스톱층과, 상기 CCD 채널 영역들의 상측에 게이트 절연막 및 제 1, 제 2 절연막에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 형성되는 복수개의 제 1, 제 2 게이트들과, 상기 광전 변환 영역을 제외한 제 2 절연막상에 형성되는 금속 차광층과, 상기 금속 차광층을 포함한 전면에 층간 보호막으로 형성되는 산화막과, 상기 산화막상에 형성되는 평탄화용 절연막과, 상기 광전 변환 영역에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막상에 형성되는 칼라 필터층과, 상기 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층 및 광전 변환 영역과 대응되도록 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하여 구성되고, 상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법은 제 1 도전형 기판에 형성되는 제 2 도전형 웰영역내에 복수개의 광전 변환 영역들을 형성하는 단계와, 상기의 광전 변환 영역들의 사이에 복수개의 CCD 채널 영역들을 형성하는 단계와, 상기 광전 변환 영역들의 둘레에 채널 스톱층을 형성하는 단계와, 상기 CCD 채널 영역들의 상측에 게이트 절연막 및 제 1, 제 2 절연막에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되도록 복수개의 제 1, 제 2 게이트들을 형성하는 단계와, 상기 광전 변환 영역을 제외한 제 2 절연막상에 금속 차광층을 형성하는 단계와, 상기 금속 차광층을 포함한 전면에 산화막과 질화막으로 적층된 층간 보호막을 형성하는 단계와, 상기 층간 보호막을 선택적으로 제거하여 패드를 오픈시키는 단계와, 상기 패드가 오픈된 기판에 수소 어닐공정을 실시하는 단계와, 상기 질화막을 제거하는 단계와, 상기 산화막을 포함한 전면에 평탄화용 절연막을 형성하는 단계와, 상기 광전 변환 영역에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층을 형성하는 단계와, 상기 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층 및 광전 변환 영역과 대응하도록 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, N-기판(21)에 형성되는 P-웰(22)영역내에 형성되어 입사되는 빛에 관한 영상신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 광전 변환 영역(31)들과, 상기의 광전 변환 영역(31)들의 사이에 형성되어 광전 변환 영역(31)에서 생성되어진 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 복수개의 CCD 채널 영역(24)들과, 상기 광전 변환 영역(31)들의 둘레에 형성되어 화소와 화소를 격리하는 채널 스톱층(23)과, 상기 CCD 채널 영역(24)들의 상측에 게이트 절연막(25) 및 제 1, 제 2 절연막(27,29)에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 형성되는 복수개의 제 1, 제 2 폴리 게이트(26,28)들과, 상기 광전 변환 영역(31)을 제외한 제 2 절연막(29)상에 형성되는 금속 차광층(32)과, 상기 금속 차광층(32)을 포함한 전면에 형성되는 산화막(33)과, 상기 산화막(33)상에 형성되는 평탄화용 절연막(35)과, 상기 광전 변환 영역(31)에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막(35)상에 형성되는 칼라 필터층(36)과, 상기 광전 변환 영역(31)들에 촬상되는 빛의 신호를 집속시키기 위해 평탄화용 절연막(35)상에 칼라 필터층(36)과 광전 변환 영역(31)에 대응되도록 형성되는 마이크로 렌즈(37)를 포함하여 구성된다.
도 4a 내지 도 4c는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, N-기판(21)에 P-웰(22)을 형성하고, 상기의 P-웰(22)영역에 화소와 화소를 격리하기 위한 채널 스톱층(23)을 형성한다.
이어, 전하 전송 채널을 형성하기 위한 BCCD 이온 주입 공정을 실시하여 수직 전하 전송 영역, 수평 전하 전송 영역의 CCD 채널 영역(24)을 형성한다.
도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 CCD 채널 영역(24)이 형성된 N-기판(21)의 전면에 게이트 절연막(25)을 형성하고 그 게이트 절연막(25)상에 폴리 실리콘층을 증착한다.
이어, 상기의 폴리 실리콘층을 CCD 채널 영역(24)의 특정 부분에 반복적으로 남도록 패터닝하여 제 1 폴리 게이트(26)를 형성한다.
그리고 상기의 제 1 폴리 게이트(26)를 포함하는 전면에 전극들간의 격리를 위한 제 1 절연막(27)을 형성하고, 폴리 실리콘층을 증착한 후 상기 CCD 채널 영역(24)상에 제 1 폴리 게이트(26)에 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 남도록 패터닝하여 제 2 폴리 게이트(28)를 형성한다.
이어, 상기 제 2 폴리 게이트(28)를 포함하는 전면에 제 2 절연막(29)을 형성하고 PDN 이온 주입 공정을 실시하고 그 표면에 다시 얇은 p형 이온 주입 공정을 실시하여 PDP영역(30)을 형성함으로써 광전 변환 영역(31)을 완성한다.
그리고 상기의 광전 변환 영역(31)을 제외한 제 2 절연막(29)상에 광전 변환 영역(31)을 제외한 부분으로 빛이 들어가는 것을 막기 위해 금속 차광층(32)을 형성한다.
이어, 상기의 금속 차광층(32)을 포함하는 전면에 산화막(33)을 형성하고, 상기 산화막(33)상에 표면 보호를 위해 플라즈마 CVD 방식으로 질화막(34)을 증착하여 층간 보호막을 형성한다.
여기서 층간 보호막은 결론적으로 산화막(33)과 질화막(34)으로 이루어지고, 그 두께는 산화막(33)과 질화막(34)을 포함한 두께이다.
그리고 상기 층간 보호막을 증착한 후에, 도면에는 도시하지 않았지만 포토리소그래픽 공정으로 상기 층간 보호막을 선택적으로 제거하여 패드 오픈 공정을 실시하고, 수소 어닐(H2Anneal) 공정을 진행한다.
도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 층간 보호막중에 질화막(34)만을 습식식각으로 제거하고, 상기 산화막(33)상에 평탄화용 절연막(35)을 형성한 후 상기 각각의 광전 변환 영역(31)에 대응하는 평탄화용 절연막(35)상에 특정 파장의 빛만을 통과시키는 칼라 필터층(36)을 형성한다.
즉, 본 발명은 종래 기술에서와는 달리 층간 보호막의 두께와 수소 어닐 후의 최종 두께가 다른 점(산화막만 잔류하기 때문에)이다. 이것은 수소 어닐시 수소원자의 확산량은 종래와 동일하게 하는 효과를 이용하여 디펙트 저수율화를 방지하고, 수소 어닐후 질화막(34)만을 완전히 제거하여 감도 향상을 보상할 수 있다.
그리고 수소 어닐후는 표면 기판의 댕글링 밴드가 안정화 상태이고, 질화막(34)을 제거하기 위해서는 에치 공정이 필연적으로 뒤따르게 되는데 플라즈마 에치를 이용할 경우 또 다시 플라즈마 반사에 의한 차아지 업의 영향을 받아 기판 표면의 안정화가 깨질 수 있기 때문에 습식식각을 이용하여 제거함으로써 디펙트 특성 및 감도를 향상시킬 수 있다.
한편, 상기 질화막(34) 제거시 산화막(33)은 에치 스톱층(Etch Stopping) 역할을 하기 위한 고식각(High Etch) 선택비를 제공하며, 층간 보호막을 주목적으로 하는 질화막(34)의 역할을 대신하게 된다.
이어, 상기 칼라 필터층(36)을 포함하는 평탄화용 절연막(35)상에 각각의 칼라 필터층(36) 및 광전 변환 영역(31)에 대응하도록 마이크로 렌즈(37)를 형성한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 의한 고체 촬상 소자는 카메라 렌즈를 통해 들어오는 빛이 마이크로 렌즈(37)에 의해 집속되어 칼라 필터층(36)에 의해 특정 파장의 빛만이 광전 변환 영역(31)으로 조사된다.
이어, 상기 광전 변환 영역(31)으로 조사된 빛은 영상 전하로 변환되어 수직 전하 전송 영역 등의 CCD 채널 영역(24)을 거쳐 플로우팅 디퓨전 영역(도면에 도시되지 않음)으로 전송된다.
그리고 전송되어진 영상 전하는 플로우팅 디퓨전 영역에서 센싱 및 증폭되어 주변 회로로 전송된다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, N-기판(41)에 형성되는 P-웰(42)영역내에 형성되어 입사되는 빛에 관한 영상신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 광전 변환 영역(51)들과, 상기의 광전 변환 영역(51)들의 사이에 형성되어 광전 변환 영역(51)에서 생성되어진 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 복수개의 CCD 채널 영역(44)들과, 상기 광전 변환 영역(51)들의 둘레에 형성되어 화소와 화소를 격리하는 채널 스톱층(43)과, 상기 CCD 채널 영역(44)들의 상측에 게이트 절연막(45) 및 제 1, 제 2 절연막(47,49)에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 형성되는 복수개의 제 1, 제 2 폴리 게이트(46,48)들과, 상기 광전 변환 영역(51)을 제외한 제 2 절연막(49)상에 형성되는 금속 차광층(52)과, 상기 금속 차광층(52)을 포함한 전면에 형성되고 상기 제 1, 제 2 폴리 게이트(46,48)의 상부에만 다른 곳 보다 더 두껍게 형성되는 층간 보호막(53)과, 상기 층간 보호막(53)상에 형성되는 평탄화용 절연막(54)과, 상기 광전 변환 영역(51)에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막(54)상에 형성되는 칼라 필터층(55)과, 상기 광전 변환 영역(51)들에 촬상되는 빛의 신호를 집속시키기 위해 평탄화용 절연막(54)상에 칼라 필터층(55)과 광전 변환 영역(51)에 대응되도록 형성되는 마이크로 렌즈(57)를 포함하여 구성된다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
먼저, 도 6a에 도시한 바와 같이, N-기판(41)에 P-웰(42)을 형성하고, 상기의 P-웰(42)영역에 화소와 화소를 격리하기 위한 채널 스톱층(43)을 형성한다.
이어, 전하 전송 채널을 형성하기 위한 BCCD 이온 주입 공정을 실시하여 수직 전하 전송 영역, 수평 전하 전송 영역의 CCD 채널 영역(44)을 형성한다.
도 6b에 도시한 바와 같이, 상기 CCD 채널 영역(44)이 형성된 N-기판(41)의 전면에 게이트 절연막(45)을 형성하고 그 게이트 절연막(45)상에 폴리 실리콘층을 증착한다.
이어, 상기의 폴리 실리콘층을 CCD 채널 영역(44)의 특정 부분에 반복적으로 남도록 패터닝하여 제 1 폴리 게이트(46)를 형성한다.
그리고 상기의 제 1 폴리 게이트(46)를 포함하는 전면에 전극들간의 격리를 위한 제 1 절연막(47)을 형성하고 폴리 실리콘층을 증착한 후 상기 CCD 채널 영역(44)상에 제 1 폴리 게이트(46)에 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 남도록 패터닝하여 제 2 폴리 게이트(48)를 형성한다.
이어, 상기 제 2 폴리 게이트(48)를 포함하는 전면에 제 2 절연막(49)을 형성하고 PDN 이온 주입 공정을 실시하고 그 표면에 다시 얇은 p형 이온 주입 공정을 실시하여 PDP영역(50)을 형성하여 광전 변환 영역(51)을 완성한다.
그리고 상기의 광전 변환 영역(44)을 제외한 제 2 절연막(49)상에 광전 변환 영역(44)을 제외한 부분으로 빛이 들어가는 것을 막기 위한 금속 차광층(52)을 형성한다.
이어, 상기의 금속 차광층(52)을 포함하는 전면에 표면 보호를 위해 플라즈마 CVD 방식으로 질화막을 증착하여 층간 보호막(53)을 형성한다.
그리고 상기 층간 보호막(53)을 증착한 후에, 포토리소그래픽 공정을 실시하여 상기 층간 보호막(53)을 선택적으로 제거하여 패드 오픈 공정을 실시하고(도면에는 도시되지 않음), 수소 어닐(H2Anneal) 공정을 진행한다.
도 6c에 도시한 바와 같이, 상기 층간 보호막(53)상에 포토레지스트(도면에는 도시하지 않음)를 도포한 후, 노광 및 현상공정을 실시하여 상기 제 1, 제 2 폴리 게이트(46,48)의 상측에만 남도록 포토레지스트를 패터닝한다.
이어, 패터닝된 포토레지스트를 마스크로 이용하여 상기 층간 보호막(53)을 선택적으로 제거하여 소정두께만큼만 제거한다.
여기서 상기 제 1, 제 2 폴리 게이트(46,48)의 상측을 제외한 상기 CCD 채널 영역(44) 및 그 이외에 형성된 층간 보호막(53)은 초기 층간 보호막(53) 보다 얇게 형성되고, 상기 광전 변환 영역(51)의 층간 보호막(53)의 일정량을 식각함으로써 수소 어닐시 수소원자의 확산량을 보상하여 디펙트 특성의 저수율을 방지하며, 감도향상을 얻을 수 있다.
즉, 도 6c에 도시한 바와 같이, 층간 보호막(53)의 초기 증착 두께 "a"와 식각후 남은 두께 "b"를 조절함으로써 어닐시의 수소원자 확산량을 충분하게 함으로써 디펙트 수율을 방지한다.
그리고 상기 층간 보호막(53)을 포함한 전면에 평탄화용 절연막(54)을 형성한 후 상기 각각의 광전 변환 영역(51)에 대응하는 평탄화용 절연막(54)상에 특정 파장의 빛만을 통과시키는 칼라 필터층(55)을 형성한다.
이어, 상기 칼라 필터층(55)을 포함하는 평탄화용 절연막(54)상에 각각의 칼라 필터층(55) 및 광전 변환 영역(51)에 대응하도록 마이크로 렌즈(56)를 형성한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 있어서 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 질화막과 산화막으로 이루어진 보호막중에 질화막만을 선택적으로 제거하여 광전 변환 영역에 투과율이 좋은 산화막만을 남김으로써 감도를 높일 수 있다.
둘째, 수소 어닐시 질화막의 두께를 종래와 동일하게 함으로써 디펙트 특성을 저하를 방지할 수 있다.
셋째, 수소 어닐후 질화막 식각시 습식식각을 이용한 데미지 프리(Damage Free)의 식각공정을 통해 질화막을 제거함으로써 안정화된 표면상태를 유지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 제 1 도전형 기판에 형성되는 제 2 도전형 웰영역내에 형성되는 복수개의 광전 변환 영역들과,
    상기의 광전 변환 영역들의 사이에 형성되는 복수개의 CCD 채널 영역들과,
    상기 광전 변환 영역들의 둘레에 형성되는 채널 스톱층과,
    상기 CCD 채널 영역들의 상측에 게이트 절연막 및 제 1, 제 2 절연막에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 형성되는 복수개의 제 1, 제 2 게이트들과,
    상기 광전 변환 영역을 제외한 제 2 절연막상에 형성되는 금속 차광층과,
    상기 금속 차광층을 포함한 전면에 층간 보호막으로 형성되는 산화막과,
    상기 산화막상에 형성되는 평탄화용 절연막과,
    상기 광전 변환 영역에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막상에 형성되는 칼라 필터층과,
    상기 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층 및 광전 변환 영역과 대응되도록 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  2. 제 1 도전형 기판에 형성되는 제 2 도전형 웰영역내에 복수개의 광전 변환 영역들을 형성하는 단계;
    상기의 광전 변환 영역들의 사이에 복수개의 CCD 채널 영역들을 형성하는 단계;
    상기 광전 변환 영역들의 둘레에 채널 스톱층을 형성하는 단계;
    상기 CCD 채널 영역들의 상측에 게이트 절연막 및 제 1, 제 2 절연막에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되도록 복수개의 제 1, 제 2 게이트들을 형성하는 단계;
    상기 광전 변환 영역을 제외한 제 2 절연막상에 금속 차광층을 형성하는 단계;
    상기 금속 차광층을 포함한 전면에 산화막과 질화막으로 적층된 층간 보호막을 형성하는 단계;
    상기 층간 보호막을 선택적으로 제거하여 패드를 오픈시키는 단계;
    상기 패드가 오픈된 기판에 수소 어닐공정을 실시하는 단계;
    상기 질화막을 제거하는 단계;
    상기 산화막을 포함한 전면에 평탄화용 절연막을 형성하는 단계;
    상기 광전 변환 영역에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층을 형성하는 단계;
    상기 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층 및 광전 변환 영역과 대응하도록 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 질화막은 습식식각으로 제거하고, 상기 질화막 제거시 산화막은 에치 스톱층으로 사용하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
  4. 제 1 도전형 기판에 형성되는 제 2 도전형 웰영역내에 형성되는 복수개의 광전 변환 영역들과,
    상기의 광전 변환 영역들의 사이에 형성되는 복수개의 CCD 채널 영역들과,
    상기 광전 변환 영역들의 둘레에 형성되는 채널 스톱층과,
    상기 CCD 채널 영역들의 상측에 게이트 절연막 및 제 1, 제 2 절연막에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되어 반복적으로 형성되는 복수개의 제 1, 제 2 게이트들과,
    상기 광전 변환 영역을 제외한 제 2 절연막상에 형성되는 금속 차광층과,
    상기 금속 차광층을 포함한 전면에 형성되고 상기 제 1, 제 2 게이트의 상부부분이 다른 부분보다 두껍게 형성되는 층간 보호막과,
    상기 층간 보호막상에 형성되는 평탄화용 절연막과,
    상기 광전 변환 영역에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막상에 형성되는 칼라 필터층과,
    상기 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층 및 광전 변환 영역과 대응되도록 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  5. 제 1 도전형 기판에 형성되는 제 2 도전형 웰영역내에 복수개의 광전 변환 영역들을 형성하는 단계;
    상기의 광전 변환 영역들의 사이에 복수개의 CCD 채널 영역들을 형성하는 단계;
    상기 광전 변환 영역들의 둘레에 채널 스톱층을 형성하는 단계;
    상기 CCD 채널 영역들의 상측에 게이트 절연막 및 제 1, 제 2 절연막에 의해 절연되고 서로 일정 부분 오버랩되도록 복수개의 제 1, 제 2 게이트들을 형성하는 단계;
    상기 광전 변환 영역을 제외한 제 2 절연막상에 금속 차광층을 형성하는 단계;
    상기 금속 차광층을 포함한 전면에 층간 보호막을 형성하는 단계;
    상기 제 1, 제 2 게이트 상부에 형성된 층간 보호막을 제외하고 그 이외의 층간 보호막을 소정두께만큼 선택적으로 제거하는 단계;
    상기 층간 보호막을 선택적으로 제거하여 패드 오픈 공정을 실시하는 단계;
    상기 패드가 오픈된 층간 보호막에 수소 어닐공정을 실시하는 단계;
    상기 제 1, 제 2 게이트 상부의 층간 보호막과 그 이외의 층간 보호막의 두께가 다른 층간 보호막을 선택적으로 제거하여 패드를 오픈시키는 단계;
    상기 패드가 오픈된 기판에 수소 어닐을 실시하는 단계;
    상기 층간 보호막상에 평탄화용 절연막을 형성하는 단계;
    상기 광전 변환 영역에 대응하여 그 상측의 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층을 형성하는 단계;
    상기 평탄화용 절연막상에 칼라 필터층 및 광전 변환 영역과 대응하도록 마이크로 렌즈를 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 층간 보호막은 질화막으로써 건식식각을 이용하여 선택적으로 제거하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100450363B1 (ko) * 2000-03-28 2004-09-30 가부시끼가이샤 도시바 고체 촬상 장치 및 그 제조 방법
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KR100731101B1 (ko) * 2005-12-28 2007-06-22 동부일렉트로닉스 주식회사 시모스 이미지 센서의 제조 방법
KR100780246B1 (ko) * 2006-09-26 2007-11-27 동부일렉트로닉스 주식회사 이미지 센서 제조방법

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