KR20000031410A - 고주파 플라즈마 에칭에 의한 고체촬상소자의 차광막 형성방법 - Google Patents
고주파 플라즈마 에칭에 의한 고체촬상소자의 차광막 형성방법 Download PDFInfo
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Abstract
목적: 본 발명은 고체촬상소자의 차광막으로 사용되는 메탈층의 단차부분에 완만한 슬로프를 형성해 주어 마이크로 렌즈를 통해 입사되는 광 집적효율을 향상시킬 수 있는 고주파 플라즈마 에칭에 의한 고체촬상소자의 차광막 형성방법을 제공한다.
구성: 신호전하를 전송하는 전송전극의 상부에 설치되며 마이크로 렌즈를 통해 입사되는 광선을 차폐하는 메탈로 된 차광막을 고주파 플라즈마 에칭 공정을 이용한 아르곤 양이온의 이온 충격에 의해 표면 소프트 에칭하여 상기 차광막의 오픈된 단차부에 완만한 슬로프를 형성하여 줌으로써 마이크로 렌즈를 통해 입사되는 광선의 집적 효율을 향상시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 한다.
효과: 차광막으로 사용되는 메탈층을 침적형성한 후 이 메탈층을 고주파 플라즈마 에칭 공정에 의한 인시튜 공정으로 표면 소프트 에칭하여 마이크로 렌즈와 수광 영역 사이에서 오픈된 차광막의 단차 부분을 라운드형으로 형성하여 줌으로써 광 집적효율을 향상시킬 수 있으므로 고체촬상소자의 광 해상도 및 감도를 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 고주파 플라즈마 에칭에 의한 고체촬상소자의 차광막 형성방법에 관한 것으로, 특히 고체촬상소자의 차광막으로 사용되는 메탈층의 단차부분에 완만한 슬로프를 형성해 주어 마이크로 렌즈를 통해 입사되는 광 집적효율을 향상시킬 수 있는 고주파 플라즈마 에칭에 의한 고체촬상소자의 차광막 형성방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와같이 1970 년대에 들어서면서 MOS LSI 기술의 발전과 함께 등장한 이래 발전해 온 고체촬상소자(CCD;Charged Coupled Device)는 캠코더, 비디오폰 및 디지털 카메라에서 사용되는 장치로서, 앞으로도 사무자동화 기기 등에서 활용범위가 넓은 디바이스이다.
도 1 은 종래의 고체촬상소자의 층상 구조를 보인 단면도로서, 하나의 셀을 도시하고 있다. 이를 도시된 층상 구조에 의거하여 설명하면, n형 기판(2) 상에 형성된 p- 웰(4)의 상부에 이온주입 방법에 의해 하이 도핑된 n+ 수광 영역(6)이 형성되어 pn 접합 포토다이오드를 형성하고 있고, 상기 n+ 수광 영역(6)의 측방으로 로우 도핑된 n+ 도전 영역(8)이 형성되어 상기 n+ 수광 영역(6) 및 p- 웰(4) 영역과 함께 MOS 트랜지스터를 형성하고 있으며, 그 상부에는 절연층(10)이 형성됨과 아울러 절연층(10)의 상부에는 드라이버소자의 구동신호를 인가하기 위한 전송전극(12) 및 상기 n+ 수광 영역(6)에 대응하는 부분이 오픈된 차광막(14)이 순차 형성되고, 상기 차광막(14)의 상부로는 입사광선을 투과시키는 칼라필터(16) 및 마이크로 렌즈(18)가 순차 배치되고, 그 위로 유리기판(20)이 덧대어진 구조로 되어 있다.
이러한 구조로 된 고체촬상소자는 구동회로의 신호전하를 전송하는 전송전극(12)과 상기 n+ 도전 영역(8)과의 사이의 절연막(10)에 의해 역치전압(thresold voltage)이 설정되어지며, 입사광선의 수광시에 n+ 수광 영역(6)의 신호전하가 이동하는 통로가 되는 채널은 상기 n+ 수광 영역(6)과 n+ 도전 영역(8)의 사이에 형성된다. 그리고, 다른 셀 간의 도전영역 사이에는 채널스토퍼(p+)가 형성된다.
상기 차광막(14)은 주로 메탈층으로 형성되는데, 이 메탈층의 형성시 오픈된 부분에서 발생하는 단차에 의해 입사광선을 집광하는 마이크로 렌즈(18) 제작 후의 광 해상도(light resolution) 및 감도(sensitivity)가 저하되고, 이로 인해 전송효율의 감소 및 빛의 잔상이 남는 현상이 발생하게 된다. 이는 마이크로 렌즈(18)에서 집광된 빛을 n+ 수광 영역(6)으로 입사시키는 광 집적 효율이 저하되기 때문에 발생된다.
따라서, 본 발명은 차광막으로 사용되는 메탈층의 단차부에 완만한 슬로프를 형성해 주는 구조로 개선할 수 있는 고주파 플라즈마 에칭에 의한 고체촬상소자의 차광막 형성방법을 제공하는데 목적을 두고 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 신호전하를 전송하는 전송전극의 상부에 설치되며 마이크로 렌즈를 통해 입사되는 광선을 차폐하는 메탈로 된 차광막을 고주파 플라즈마 에칭 공정을 이용한 아르곤 양이온의 이온 충격에 의해 표면 소프트 에칭하여 상기 차광막의 오픈된 단차부에 완만한 슬로프를 형성하여 줌으로써 마이크로 렌즈를 통해 입사되는 광선의 집적 효율을 향상시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고주파 플라즈마 에칭에 의한 고체촬상소자의 차광막 형성방법이 제공된다.
도 1 은 종래의 고체촬상소자의 층상 구조를 보인 단면도
도 2 는 본 발명의 방법을 설명하기 위한 에칭 처리 전과 에칭 처리 후의 차광막의 형상을 보인 고체촬상소자의 일부 발취 단면도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
12-전송 전극 140-차광막
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 더욱 상세히 설명한다.
참고로, 도 1을 통해 설명한 종래와 동일한 부분에 대하여는 중복설명의 회피와 설명의 명료성을 위하여 동일한 부호를 부여하기로 하며, 본 발명에서 언급하지 않은 도 1 의 부분은 종래와 동일한 구조이다.
도 2를 통해 알 수 있듯이, 본 발명은 신호전하를 전송하는 전송전극(12)의 상부에 설치되며 마이크로 렌즈(18)를 통해 입사되는 광선을 차폐하는 메탈층으로 된 차광막(140)을 고주파 플라즈마 에칭 공정을 이용한 아르곤 양이온(Ar+)의 이온 충격에 의해 표면 소프트 에칭하여 상기 차광막(140)의 오픈된 표면의 단차부(A)에 완만한 슬로프를 형성하여 주는데 특징이 있다.
상기 고주파 플라즈마 에칭 공정은 기존의 고체촬상소자 제조시에 사용되는 자연 산화막 제거용의 고주파 에칭 공정을 고진공 내 인시튜 공정으로 차광막(140)을 형성하기 위한 메탈 데포지션 후에 진행함으로써, 자연 산화막을 제거하는 대신에 차광막(140)의 오픈된 단차부(A)의 표면에 분포하는 메탈 입자들을 이온 충격(ion bombardment)에 의해 떨어뜨려 완만한 슬로프를 형성하여 준다.
즉, 종래에는 차광막(140) 형성을 위한 메탈 데포지션의 단일 스텝 공정이 진행된 후 기판을 챔버 외부로 반출함에 따라 차광막(140)으로 사용되는 메탈층 위에 자연 산화막이 형성되어 이 자연 산화막을 제거해 주는 공정으로 이행되었으나, 본 발명은 메탈 데포지션 후에 기판을 챔버 외부로 반출하지 않고 메탈을 수세한 후 곧바로 고주파 플라즈마 에칭에 의한 아르곤 이온의 충격으로 메탈층의 단차부(A)에 소프트 에칭이 실현되게 하는 것이다.
여기에서, 차광막(140)을 형성하는 메탈층의 두께는 4000±500Å정도이고, 이의 에칭 두께는 400Å 정도로 조정함이 바람직하다. 이렇게 얻어지는 메탈층의 에칭율과 선택비는 챔버 내부의 진공도, 가스의 혼합비, 기판의 온도, 방전 전력 등에 따라 달라지기 때문에 그의 조성을 주의 깊게 선택하여야 한다.
이러한 방법으로 차광막(140)으로 사용된 메탈층의 단차부(A)를 라운드형의 표면으로 형성하면, 차광막(140)의 오픈된 부분의 개구율이 커지게 되므로 차광막(140)의 오픈된 반경보다 렌즈 구경이 큰 마이크로 렌즈(18)로부터 집광되어 입사되는 광의 집적 효율을 향상되며, 이에 따라 고체촬상소자의 광 해상도 및 감도를 향상시킬 수 있게 되는 것이다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 차광막으로 사용되는 메탈층을 침적형성한 후 이 메탈층을 고주파 플라즈마 에칭 공정에 의한 인시튜 공정으로 표면 소프트 에칭하여 마이크로 렌즈와 수광 영역 사이에서 오픈된 차광막의 단차 부분을 라운드형으로 형성하여 줌으로써 광 집적효율을 향상시킬 수 있으므로 고체촬상소자의 광 해상도 및 감도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
한편, 본 발명은 특정의 바람직한 실시예에 국한하지 않고 청구범위에 기재된 기술적 권리 내에서는 당업계의 통상적인 지식에 의하여 다양한 응용이 가능함은 물론이다.
Claims (2)
- 신호전하를 전송하는 전송전극의 상부에 설치되며 마이크로 렌즈를 통해 입사되는 광선을 차폐하는 차광막을 고주파 플라즈마 에칭 공정을 이용한 아르곤 양이온의 이온 충격에 의해 표면 소프트 에칭하여 상기 빛 실드막의 오픈된 단차부에 완만한 슬로프를 형성하여 줌으로써 마이크로 렌즈를 통해 입사도는 광선의 집적 효율을 향상시킬 수 있도록 한 것을 특징으로 하는 고주파 플라즈마 에칭에 의한 고체촬상소자의 차광막 형성방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 차광막은 메탈층으로 형성된 것을 특징으로 하는 고주파 플라즈마 에칭에 의한 고체촬상소자의 차광막 형성방법.
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Cited By (2)
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1998
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