KR100304977B1 - 고체촬상소자의제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 게이트 전극의 상면부 보다 측면부의 절연막을 얇게 형성함으로써 빛의 누설에 의한 스미어 현상을 방지함과 동시에 차광막과 게이트 전극 사이의 기생용량 증가 및 내압의 열화를 방지할 수 있도록 한 고체 촬상 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 반도체 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막상에 전도층을 형성하는 단계와, 상기 전도층의 전면에 불순물 이온을 주입하는 단계와, 상기 전도층을 선택적으로 제거하여 일정한 간격을 갖는 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극의 측면 보다 상면의 두께가 두꺼운 층간 절연막을 게이트전극의 표면에 형성하는 단계와, 상기 층간 절연막을 포함한 반도체 기판의 전면에 절연막을 형성하는 단계와, 그리고 상기 절연막상의 일정영역에 차광막을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

Description

고체 촬상 소자의 제조방법{METHOD FOR FABRICATING SOLID STATE IMAGE SENSOR}

본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 사광에 의한 스미어 현상을 방지하면서 기생용량을 줄이는데 적당한 고체 촬상 소자의 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 소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

도 1a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(11)상에 게이트 절연막(12)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(12)상에 폴리 실리콘을 증착한 후, 사진석판술 및 식각공정으로 상기 폴리 실리콘을 선택적으로 제거하여 일정한 간격을 갖는 수직 전하 전송 영역의 게이트 전극(13)을 형성한다.

이어, 상기 반도체 기판(11)에 열산화공정을 실시하여 상기 게이트 전극(13)의 표면에 층간 산화막(14)을 형성한다.

도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 층간 산화막(14)을 포함한 반도체 기판(11)의 전면에 제 1 절연막(15)을 증착한다.

이어, 상기 제 1 절연막(15)상에 차광물질층(16)을 증착한다

그리고 상기 차광물질층(16)상에 포토레지스트(17)를 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 포토레지스트(17)를 패터닝하여 차광영역을 정의한다.

여기서 차광영역은 상기 포토레지스트(17)가 잔류된 영역이다.

도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝된 포토레지스트(17)를 마스크로 이용하여 상기 차광물질층(16)을 선택적으로 제거하여 차광막(16a)을 형성한다.

그리고 상기 차광막(16a)을 형성하기 위해 마스크로 사용된 상기 포토레지스트(17)를 제거하고, 상기 차광막(16a)을 포함한 반도체 기판(11)의 전면에 제 2 절연막(18)을 증착한다.

상기와 같은 종래의 고체 촬상 소자에서 입사광이 직접 게이트 전극(13)에 입사해 발생하는 스미어 현상을 방지하기 위해 제 1 절연막(15)의 두께를 얇게 하는 것을 행하고 있다.

그러나 상기와 같은 종래 기술의 고체 촬상 소자의 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.

즉, 스미어 현상을 방지하기 위해 절연막의 두께를 얇게 하면 게이트 전극과 차광막간의 기생용량이 증가하고 구동파형이 무디어져 소비전력이 증가하며 층간내압이 열화한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 게이트 전극의 상면부 보다 측면부의 절연막을 얇게 형성함으로써 빛의 누설에 의한 스미어 현상을 방지함과 동시에 차광막과 게이트 전극 사이의 기생용량 증가 및 내압의 열화를 방지할 수 있도록 한 고체 촬상 소자의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1a 내지 도 1c는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

21 : 반도체 기판 22 : 게이트 절연막

23 : 게이트 전극 24 : 층간 산화막

25 : 제 1 절연막 26 : 차광막

27 : 제 2 절연막

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 고체 촬상 소자의 제조방법은 반도체 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막상에 전도층을 형성하는 단계와, 상기 전도층의 전면에 불순물 이온을 주입하는 단계와, 상기 전도층을 선택적으로 제거하여 일정한 간격을 갖는 게이트 전극을 형성하는 단계와, 상기 게이트 전극의 측면 보다 상면의 두께가 두꺼운 층간 절연막을 게이트전극의 표면에 형성하는 단계와, 상기 층간 절연막을 포함한 반도체 기판의 전면에 절연막을 형성하는 단계와, 그리고 상기 절연막상의 일정영역에 차광막을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.

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

도 2a 내지 도 2c는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

도 2a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(21)상에 게이트 절연막(22)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(22)상에 폴리 실리콘(23)을 증착한다.

이어, 상기 폴리 실리콘(23)의 전면에 불순물 이온을 주입한다.

도 2b에 도시한 바와 같이, 상기 불순물 이온이 주입된 폴리 실리콘(23)을 선택적으로 제거한 일정한 간격을 갖는 수직 전하 전송 영역의 게이트 전극(23a)을 형성한다.

이어, 상기 반도체 기판(21)에 열산화공정을 실시하여 상기 게이트 전극(23a)의 표면에 층간 산화막(24)을 형성한다.

여기서 상기 층간 산화막(24)은 상기 게이트 전극(23a)의 측면 보다 상부 표면의 층간 산화막(24)이 상기 게이트 전극(23a)의 표면에 주입된 불순물 이온 때문에 더 두껍게 형성된다.

도 2c에 도시한 바와 같이, 상기 층간 산화막(24)을 포함한 반도체 기판(21)의 전면에 제 1 절연막(25)을 증착하고, 상기 제 1 절연막(25)상에 차광물질층을 증착한 후 선택적으로 제거하여 차광막(26)을 형성한다.

이어, 상기 차광막(26)을 포함한 반도체 기판(21)의 전면에 제 2 절연막(27)을 증착한다.

도 3a 내지 도 3d는 본 발명의 다른 실시 예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

도 3a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(31)상에 게이트 절연막(32)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(32)상에 폴리 실리콘(33)을 증착한다.

이어, 상기 폴리 실리콘(33)상에 제 1 절연막(34)을 증착하고, 상기 제 1 절연막(34)상에 포토레지스트(35)를 도포한 후, 노광 및 현상공정으로포토레지스트(35)를 패터닝한다.

도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝된 포토레지스트(35)를 마스크로 이용하여 상기 제 1 절연막(34)과 폴리 실리콘(33)을 선택적으로 제거하여 제 1 절연막 패턴(34a)과 수직 전하 전송 영역의 게이트 전극(33a)을 각각 형성한다.

도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(35)를 제거하고, 상기 제 1 절연막 패턴(34a) 및 게이트 전극(33a)을 포함한 반도체 기판(31)의 전면에 제 2 절연막을 증착한 후, 전면에 에치백공정을 실시하여 상기 제 1 절연막 패턴(34a) 및 게이트 전극(33a)의 측면에 제 2 절연막 측벽(36)을 형성한다.

도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 절연막 측벽(36)을 포함한 반도체 기판(31)의 전면에 제 3 절연막(37)을 증착한다.

이어, 상기 제 3 절연막(37)상에 차광물질층을 증착한 후 선택적으로 제거하여 차광막(38)을 형성한다.

그리고 상기 차광막(38)을 포함한 반도체 기판(31)의 전면에 제 4 절연막(39)을 증착한다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 또 다른 실시 예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.

도 4a에 도시한 바와 같이, 반도체 기판(41)상에 게이트 절연막(42)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(42)상에 제 1 폴리 실리콘을 증착한 후 선택적으로 제거하여 일정한 간격을 갖는 수직 전하 전송 영역의 게이트 전극(43)을 형성한다.

이어, 상기 반도체 기판(41)에 열산화공정을 실시하여 상기 게이트 전극(43)의 표면에 층간 산화막(44)을 형성한다.

도 4b에 도시한 바와 같이, 상기 층간 산화막(44)을 포함한 반도체 기판(41)의 전면에 상기 게이트 전극(43)을 형성하기 위한 제 1 폴리 실리콘 보다 얇은 제 2 폴리 실리콘(45)을 증착한다.

이어, 상기 제 2 폴리 실리콘(45)상에 포토레지스트(46)를 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 상기 게이트 전극(43)의 상부에 게이트 전극(43) 보다 좁은 폭을 갖도록 포토레지스트(46)를 패터닝한다.

도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 패터닝된 포토레지스트(46)를 마스크로 이용하여 상기 제 2 폴리 실리콘(45)을 선택적으로 제거하여 제 2 폴리 실리콘 패턴(45a)을 형성한다.

도 4d에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(46)를 제거하고, 상기 제 2 폴리 실리콘 패턴(46a)을 산화시키어 산화막(46b)을 형성한다.

여기서 상기 제 2 폴리 실리콘 패턴(46a) 대신에 곧바로 산화막을 증착한 후 선택적으로 제거하여 산화막 패턴을 형성할 수도 있다.

이어, 상기 산화막(46b)을 포함한 반도체 기판(41)의 전면에 제 1 절연막(47)을 증착하고, 상기 제 1 절연막(47)상에 차광물질층을 증착한 후 선택적으로 제거하여 차광막(48)을 형성한다.

그리고 상기 차광막(48)을 포함한 반도체 기판(41)의 전면에 제 2 절연막(49)을 증착한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법에 있어서 게이트 전극의 상면부 보다 측면부의 절연막을 얇게 형성함으로써 빛의 누설에 의한 스미어 현상을 방지함과 동시에 차광막과 게이트 전극 사이의 기생용량 증가 및 내압의 열화를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

1. 반도체 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

   상기 게이트 절연막상에 전도층을 형성하는 단계;

   상기 전도층의 전면에 불순물 이온을 주입하는 단계;

   상기 전도층을 선택적으로 제거하여 일정한 간격을 갖는 게이트 전극을 형성하는 단계;

   상기 게이트 전극의 측면 보다 상면의 두께가 두꺼운 층간 절연막을 게이트전극의 표면에 형성하는 단계;

   상기 층간 절연막을 포함한 반도체 기판의 전면에 절연막을 형성하는 단계;

   상기 절연막상의 일정영역에 차광막을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 층간 절연막은 상기 게이트 전극용 전도층에 불순물 이온이 주입되어 게이트 전극의 측면 보다 상면이 두껍게 형성되도록 반도체 기판에 열산화를 실시하여 형성함을 특징으로 고체 촬상 소자의 제조방법.
3. 반도체 기판상에 게이트 절연막을 형성하는 단계;

   상기 게이트 절연막상에 일정한 간격을 갖는 게이트 전극을 형성하는 단계;

   상기 게이트 전극의 표면에 층간 절연막을 형성하는 단계;

   상기 층간 절연막상부에 전도층 패턴을 형성하는 단계;

   상기 전도층 패턴을 산화시키는 단계;

   상기 산화된 전도층 패턴을 포함한 반도체 기판의 전면에 절연막을 형성하는 단계;

   상기 절연막상의 일정영역에 차광막을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 전도층 패턴은 게이트 전극의 두께 보다 얇게 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
5. 제 3 항에 있어서,

   상기 전도층 패턴 대신에 절연막 패턴을 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.