KR20010003499A - 고체 촬상 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 VCCD의 BCCD 영역에 별도의 불순물을 이온주입하여 VCCD 동작시 전하 전송 효율을 향상시키고 칩 사이즈를 줄이도록 한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 제 1 도전형 반도체 기판의 표면내에 형성되는 제 2 도전형 제 1 웰과, 상기 제 1 웰의 소정영역에 형성되는 제 2 도전형 제 2 웰과, 상기 제 2 웰의 소정영역에 형성되는 BCCD 영역과, 상기 BCCD 영역의 소정영역에 형성되는 제 1 도전형 불순물 영역과, 상기 반도체 기판상에 형성되는 게이트 절연막과, 상기 BCCD 영역과 대응되게 게이트 절연막상에 형성되는 폴리 게이트와, 상기 폴리 게이트의 표면에 형성되는 층간 절연막을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

고체 촬상 소자 및 그 제조방법{SOLID STATE IMAGE PICKUP DEVICE AND METHOD OF FABRICATING THE SAME}

본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 수직 전하 전송 영역(VCCD)을 최소화하면서 전하 전송 효율(Charge Transfer Efficiency)을 향상시키는데 적당한 고체 촬상 소자의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 고체 촬상 소자는 광전 변환 소자와 전하 결합 소자를 사용하여 피사체를 촬상하여 전기적인 신호로 출력하는 장치를 말한다.

전하 결합 소자는 광전 변환 소자에서 생성되어진 신호 전하를 기판내에서 전위의 변동을 이용하여 특정 방향으로 전송하는데 사용된다.

고체 촬상 소자는 복수개의 광전 변환 영역(PD)과, 그 광전 변환 영역들의 사이에 구성되어 상기의 광전 변환 영역에서 생성되어진 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)과, 상기 수직 전하 전송 영역에 의해 수직 방향으로 전송된 전하를 다시 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(HCCD) 그리고 상기 수평 전송된 전하를 센싱하고 증폭하여 주변회로로 출력하는 플로우팅 디퓨전 영역으로 크게 구성된다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, n형 반도체 기판(11)의 전면에 p형 불순물 이온을 주입하여 반도체 기판(11)의 표면내에 제 1 p형 웰(12)을 형성하고, 상기 제 1 p형 웰(12)의 소정영역에 p형 불순물 이온을 주입하여 상기 반도체 기판(11)의 표면내에 제 2 p형 웰(13)을 차례로 형성한다.

도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 p형 웰(13)의 소정영역에 불순물 이온을 선택적으로 주입하여 상기 반도체 기판(11)의 표면내에 수평 전하 전송 채널로 이용되는 BCCD 영역(14)을 형성한다.

도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(11)의 전면에 게이트 절연막(15)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(15)상에 폴리 실리콘층을 형성한 후 상기 BCCD 영역(14)의 상부에만 남도록 폴리 실리콘층을 패터닝하여 폴리 게이트(16)를 형성한다.

도 1d에 도시한 바와 같이, 상기 폴리 게이트(16)를 열산화하여 폴리 게이트(16)의 표면에 층간 절연막(17)을 형성한다.

상기와 같은 종래의 고체 촬상 소자는 폴리 게이트(16)에 가해지는 바이어스(Bias)에 의해 채널의 전위 변화가 가능하며, 상기 폴리 게이트(16) 하부의 포텐셜(Potential)이 BCCD 영역(14)에 의해 4-페이스 클럭킹 동작에 의해 균일하게 유지 되면서 전하(Charge)를 이동한다.

그러나 상기와 같은 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법은 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, VCCD 동작시 게이트 하부의 채널 포텐셜(Channel Potential)이 동일하기 때문에 VCCD 동작시 전하 전송 효율 측면에서 불리하고, VCCD 영역의 최소화에 있어 불리하다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 VCCD의 BCCD 영역에 별도의 불순물을 이온주입하여 VCCD 동작시 전하 전송 효율을 향상시키고 칩 사이즈를 줄이도록 한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1d는 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도 2는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

31 : n형 반도체 기판 32 : 제 1 p형 웰

33 : 제 2 p형 웰 34 : BCCD 영역

35 : n형 불순물 영역 36 : 게이트 절연막

37 : 폴리 게이트 38 : 층간 절연막

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체 촬상 소자는 제 1 도전형 반도체 기판의 표면내에 형성되는 제 2 도전형 제 1 웰과, 상기 제 1 웰의 소정영역에 형성되는 제 2 도전형 제 2 웰과, 상기 제 2 웰의 소정영역에 형성되는 BCCD 영역과, 상기 BCCD 영역의 소정영역에 형성되는 제 1 도전형 불순물 영역과, 상기 반도체 기판상에 형성되는 게이트 절연막과, 상기 BCCD 영역과 대응되게 게이트 절연막상에 형성되는 폴리 게이트와, 상기 폴리 게이트의 표면에 형성되는 층간 절연막을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법은 제 1 도전형 기판의 표면내에 제 2 도전형 제 1 웰을 형성하는 단계와, 상기 제 1 웰의 소정영역에 제 2 도전형 제 2 웰을 형성하는 단계와, 상기 제 2 웰의 소정영역에 BCCD 영역을 형성하는 단계와, 상기 BCCD 영역의 소정영역에 제 1 도전형 불순물 영역을 형성하는 단계와, 상기 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 BCCD 영역과 대응하게 게이트 절연막상에 폴리 게이트를 형성하는 단계와, 상기 폴리 게이트의 표면에 층간 절연막을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도이다.

도 2에 도시한 바와 같이, n형 반도체 기판(31)의 표면내에 제 1 p형 웰(32)이 형성되어 있고, 상기 제 1 p형 웰(32)이 형성된 반도체 기판(31)의 소정영역에 제 2 p형 웰(33)이 형성되어 있으며, 상기 제 2 p형 웰(33)의 소정영역에 BCCD 영역(34)이 형성되어 있고, 상기 BCCD 영역(34)의 소정영역에 n형 불순물 영역(35)이 형성되어 있으며, 상기 반도체 기판(31)의 전면에 게이트 절연막(36)이 형성되어 있고, 상기 BCCD 영역(34)과 대응하게 게이트 절연막(36)상에 폴리 게이트(37)가 형성되어 있으며, 상기 폴리 게이트(37)의 표면에 층간 절연막(38)이 형성되어 있다.

도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, n형 반도체 기판(31)의 전면에 p형 불순물 이온을 주입하여 반도체 기판(31)의 표면내에 제 1 p형 웰(32)을 형성하고, 상기 제 1 p형 웰(32)의 소정영역에 p형 불순물을 이온주입하여 반도체 기판(31)의 표면내에 제 2 p형 웰(33)을 차례로 형성한다.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 p형 웰(33)의 소정영역에 불순물을 이온주입하여 상기 반도체 기판(31)의 표면내에 수평 전하 전송 채널로 이용되는 BCCD 영역(34)을 형성한다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 BCCD 영역(34)의 소정영역에 n형 불순물 이온을 선택적으로 주입하여 상기 반도체 기판(31)의 표면내에 n형 불순물 영역(35)을 형성한다.

여기서 상기 n형 불순물 영역(35)은 핀치오프(Pinch off)가 BCCD 영역(34)의 핀치 오프 보다 높아 전하가 이동할 때 골과 같은 역할을 하여 전하가 n형 불순물 영역(35)에 모여 이동한다.

한편, 상기 n형 불순물 영역(35) 대신에 p형 불순물 영역을 형성하여 BCCD 영역(34)안에 p형 도즈(Dose) 차이를 두어 BCCD 영역(34)안의 포텐셜 차이를 둘 수도 있다.

도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(31)의 전면에 ONO(Oxide Nitride Oxide) 구조를 갖는 게이트 절연막(36)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(36)상에 폴리 실리콘층을 형성한 후 상기 BCCD 영역(34)의 상부에만 남도록 패터닝하여 폴리 게이트(37)를 형성한다.

도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 폴리 게이트(37)를 열산화하여 폴리 게이트(37)의 표면에 층간 절연막(38)을 형성한다.

상기와 같은 본 발명에 의한 고체 촬상 소자는 VCCD 영역에서 전하가 이동할 때 BCCD 영역(34)안에 형성된 별도의 불순물 영역(35)내의 핀치 오프가 BCCD 영역(34)의 핀치 오프보다 높으므로 BCCD 영역(34)안에서 별도의 불순물 영역(35)은 전하가 이동할 때 골과 같은 역할을 하여 전하가 모여 이동하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.

즉, VCCD 동작시 전하가 모여 이동하게 되므로 전하 전송 효율을 향상시킬 수 있고, VCCD 영역을 기존보다 줄일 수 있다.

Claims (4)

1. 제 1 도전형 기판의 표면내에 형성되는 제 2 도전형 제 1 웰과,

   상기 제 1 웰의 소정영역에 형성되는 제 2 도전형 제 2 웰과,

   상기 제 2 웰의 소정영역에 형성되는 BCCD 영역과,

   상기 BCCD 영역의 소정영역에 형성되는 제 1 도전형 불순물 영역과,

   상기 기판상에 형성되는 게이트 절연막과,

   상기 BCCD 영역과 대응되게 게이트 절연막상에 형성되는 폴리 게이트와,

   상기 폴리 게이트의 표면에 형성되는 층간 절연막을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
2. 제 1 도전형 기판의 표면내에 제 2 도전형 제 1 웰을 형성하는 단계;

   상기 제 1 웰의 소정영역에 제 2 도전형 제 2 웰을 형성하는 단계;

   상기 제 2 웰의 소정영역에 BCCD 영역을 형성하는 단계;

   상기 BCCD 영역의 소정영역에 제 1 도전형 불순물 영역을 형성하는 단계;

   상기 기판의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

   상기 BCCD 영역과 대응하게 게이트 절연막상에 폴리 게이트를 형성하는 단계;

   상기 폴리 게이트의 표면에 층간 절연막을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 게이트 절연막은 산화막-질화막-산화막이 적층된 것을 사용하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
4. 제 2 항에 있어서, 상기 제 1 도전형 불순물 영역 대신에 제 2 도전형 불순물 영역을 형성하여 BCCD 영역안의 포텐셜 차이를 두는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.