KR100327430B1 - 고체 촬상 소자의 제조방법 - Google Patents
고체 촬상 소자의 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 화상의 셰이딩(Shading) 불량을 방지하도록 한 고체 촬상 소자의 제조방법에 관한 것으로서, 폴리 게이트를 형성한 후 ONO(Oxide Nitride Oxide)구조의 게이트 절연막중 산화막과 질화막을 선택적으로 제거하고, 페리영역에 불순물 이온을 주입하기 전에 전면에 HLD막 및 질화막을 형성함으로써 페리영역에 불순물 이온을 주입하기 위해 포토레지스트의 도포시 수광부위에 스피드 보트(Speed Boat) 현상에 의한 줄무늬가 HLD막위에 생겨도 금속 차광막을 형성하기 위해 금속층을 패터닝할 때에 상기 줄무뉘가 형성된 HLD막을 동시에 제거하는데 그 특징이 있다.
Description
본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 화상의 셰이딩(Shading) 현상 개선에 적당한 고체 촬상 소자의 제조방법에 관한 것이다.
여기서 셰이딩 현상이란 화상의 비교적 넓은 범위에 걸친 명암의 얼룩을 말한다. 텔레비젼에서는 렌즈의 중심부와 주변부에서의 빛의 양의 불균일, 촬상관의 감도 불균일 등으로 발생하는데 그 밖에도 전송로의 저감(低減) 차단이나 수상기의 특성에 기인하는 것도 있다. 팩시밀리에서는 평면 주사에 있어서의 렌즈 및 원고 조사(照射) 광원의 중심부와 주변부의 빛의 양의 차, 고체 촬상 소자의 감도 불균 등으로 인하여 발생한다.
일반적으로 고체 촬상 소자는 광전 변환 소자와 전하 결합 소자를 사용하여 피사체를 촬상하여 전기적인 신호로 출력하는 장치를 말한다.
전하 결합 소자는 마이크로 렌즈를 통하여 칼라필터층을 거쳐 광전 변환 소자(포토 다이오드)에서 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 : Vertical CCD)과, 상기 수직 전하 전송 영역에 의해 수직 방향으로 전송된 전하를 다시 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(HCCD : Horizontal CCD)과, 그리고 상기 수평 전송된 전하를 센싱하고 증폭하여 주변 회로로 출력하는 플로우팅 디퓨전 영역으로 크게 구성된다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1e는 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 픽셀(Pixel)영역과 페리(Pheri)영역으로 정의된 반도체 기판(11)의 픽셀영역에 선택적으로 불순물 이온을 주입하여 복수개의 전하 전송 영역(BCCD)(12) 및 포토 다이오드영역(PD)(13)들을 형성한다.
이어, 상기 반도체 기판(11)의 전면에 ONO막으로 이루어진 게이트 절연막(14)을 형성하고, 상기 게이트 절연막상에 폴리 실리콘층을 형성한 후 상기 전하 전송 영역(12)들 상측에만 남도록 패터닝하여 폴리 게이트(15)를 형성한다.
여기서 상기 폴리 게이트(15)는 절연층(도면에는 도시되지 않음)에 의해 서로 분리 구성되어 인가되는 클럭 신호에 의해 영상 전하를 일방향으로 이동시키는 제 1, 제 2 폴리 게이트를 형성한다.
상기 제 1, 제 2 폴리 게이트에서 어느 한 폴리 게이트는 도시되지 않았고, 상기 제 1, 제 2 폴리 게이트들은 서로 오버랩되고 트랜스퍼 클럭 신호가 인가되는 폴리 게이트는 포토다이오드 영역에 일부분이 오버랩되게 형성한다.
도 1b에 도시한 바와 같이, 상기 게이트 절연막(14)중 포토 다이오드영역(13) 부분과 오믹콘택(Ohmic Contact)부분의 산화막과 질화막을 제거하기 위해 마스크 작업을 실시하여 질화막을 스톱퍼(Stopper)로하여 산화막을 제거하고, 계속해서 질화막을 제거한다.
이는 상기 포토 다이오드영역(13) 부분에 미치는 데미지를 최소화시킨다.
이어, 상기 반도체 기판(11)의 전면에 포토레지스트(16)를 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 상기 픽셀영역에만 포토레지스트(16)가 남도록 패터닝한다.
그리고 상기 패터닝된 포토레지스트(16)를 마스크로 이용하여 페리영역에 n형 또는 p형 불순물 이온을 주입하여 산화막과 질화막이 제거된 반도체 기판(11)의 표면내에 오믹콘택 영역(17)을 형성한다.
도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(16)를 제거하고, 상기 폴리 게이트(15)의 표면에 층간 절연막(18)을 형성하고, 상기 층간 절연막(18)을 포함한 전면에 HLD(High temperature Low pressure Deposition)막(19)을 2000Å 두께로 형성하며, 상기 HLD막(19)상에 질화막(20)을 1100Å 두께로 형성한다.
도 1d에 도시한 바와 같이, OTR(Optical Tayloring) 마스크 작업을 실시하여 CDE(Chemical Dry Etching)를 이용해 페리영역의 질화막(20)을 선택적으로 제거하고, 전면에 BPSG막(21)을 형성한 후 페리영역의 상기 BPSG막(21) 및 HLD막(19)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성하며, 상기 콘택홀의 내부 및 그에 인접한 BPSG막(21)상에 금속배선(22)을 형성한다.
도 1e에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(11)의 픽셀영역의 BPSG막(21) 및 질화막(20)을 선택적으로 제거하고, 상기 포토다이오드 영역(13)들 이외의 영역에 빛이 조사되는 것을 방지하기 위하여 전면에 금속층을 형성한 후 패터닝하여 상기 폴리 게이트(15)를 감싸도록 금속 차광층(23)을 형성한다.
이후 공정은 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 금속 차광층(23)을 포함한 반도체 기판(11)의 전면에 평탄화막을 형성하고, 상기 평탄화막상에 상기 포토 다이오드영역(13)과 대응하게 마이크로 렌즈를 형성한다.
한편, 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법에서는 게이트 절연막(14)중 상부의 산화막과 질화막이 선택적으로 제거되어 표면에 단차가 발생한다.
이는 이후 진행되는 포토 공정중 포토레지스트 코팅(Coating)시 패턴 단차에 의해 스피드 보트 현상이 발생하고, 웨이퍼 전체적으로는 도 2에서와 같이 줄무늬(Striation)가 나타난다.
즉, 도 2는 포토레지스트 도포시 발생하는 줄무늬 형태를 나타낸 도면이다.
그러나 상기와 같은 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.
즉, 폴리 게이트를 형성한 후 게이트 절연막을 구성하는 질화막을 제거하면 수광 부위가 기판의 표면 위에 산화막이 잔존하는 형태로 남게 되는데, 이후 포토 공정중 포토레지스트 코팅시 패턴 단차에 의해 스피드 보트(Speed Boat) 현상이 발생하고, 웨이퍼 전체적으로는 도 2에서와 같이 줄무늬(Striation)가 나타난다.
이것은 포토레지스트를 제거한 후에도 이 모양 그대로 산화막위에 얼룩처럼 남게 되며, 이후 스텝의 포토 공정이 진행될수록 보다 선명하게 나타나기 때문에 칩을 화상 검사하면 셰이딩이 발생한다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 포토레지스트 코팅(Coating)시 발생되는 줄무늬가 있는 수광부위의 절연막을 금속 차광막 형성시 동시에 제거하여 화상의 셰이딩 불량을 방지하도록 한 고체 촬상 소자의제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1e는 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 2는 포토레지스트 도포시 발생하는 줄무늬 형태를 나타낸 도면
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
31 : 반도체 기판 32 : 전하 전송 영역
33 : 포토 다이오드영역 34 : 게이트 절연막
35 : 폴리 게이트 36 : 층간 절연막
37 : HLD막 38 : 질화막
39 : 포토레지스트 40 : 오믹콘택 영역
41 : BPSG막 42 : 금속배선
43 : 금속 차광막
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법은 픽셀영역과 페리영역으로 정의된 반도체 기판의 픽셀영역에 복수개의 전하 전송 영역 및 포토 다이오드영역을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판상에 산화막-질화막-산화막으로 적층된 게이트 절연막을 형성하는 단계와, 상기 게이트 절연막상에 상기 전하 전송 영역과 대응하게 폴리 게이트를 형성하는 단계와, 상기 표면이 노출된 게이트 절연막중 상부의 산화막과 질화막을 선택적으로 제거하는 단계와, 상기 반도체 기판의 전면에 HLD막 및 질화막을 차례로 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판의 페리영역의 질화막 및 HLD막을 선택적으로 제거하는 단계와, 상기 반도체 기판의 페리영역의 소정부분에 불순물 이온을 주입하여 오믹콘택 영역을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판의 전면에 BPSG막을 형성하고 페리영역의 BPSG막을 선택적으로 제거하여 오믹콘택 영역의 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀을 형성하는 단계와, 상기 콘택홀내부 및 그에 인접한 BPSG막상에 금속배선을 형성하는 단계와, 상기 반도체 기판의 픽셀영역의 BPSG막 및 질화막을 선택적으로 제거하는 단계와, 상기 폴리 게이트를 감싸도록 HLD막상에 금속 차광막을 선택적으로 형성함과 동시에 노출된 HLD막을 표면으로부터 소정두께만큼 제거하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 픽셀(Pixel)영역과 페리(Pheri)영역으로 정의된 반도체 기판(31)의 픽셀영역에 선택적으로 불순물 이온을 주입하여 복수개의 전하 전송 영역(BCCD)(32) 및 포토 다이오드영역(PD)(33)들을 형성한다.
이어, 상기 반도체 기판(31)의 전면에 ONO막으로 이루어진 게이트 절연막(34)을 형성하고, 상기 게이트 절연막상에 폴리 실리콘층을 형성한 후 상기 전하 전송 영역(32)들 상측에만 남도록 패터닝하여 폴리 게이트(35)를 형성한다.
여기서 상기 폴리 게이트(35)는 절연층(도면에는 도시되지 않음)에 의해 서로 분리 구성되어 인가되는 클럭 신호에 의해 영상 전하를 일방향으로 이동시키는 제 1, 제 2 폴리 게이트를 형성한다.
상기 제 1, 제 2 폴리 게이트에서 어느 한 폴리 게이트는 도시되지 않았고, 상기 제 1, 제 2 폴리 게이트들은 서로 오버랩되고 트랜스퍼 클럭 신호가 인가되는 폴리 게이트는 포토다이오드 영역에 일부분이 오버랩되게 형성한다.
도 3b에 도시한 바와 같이, 상기 폴리 게이트(35)의 표면에 층간 절연막(36)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(34)중 포토 다이오드영역(33) 부분과 오믹콘택(Ohmic Contact)부분의 산화막과 질화막을 제거하기 위해 마스크 작업을 실시하여 질화막을 스톱퍼(Stopper)로하여 산화막을 제거하고, 계속해서 질화막을 제거한다.
이는 상기 포토 다이오드영역(33) 부분에 미치는 데미지를 최소화시킨다.
도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 층간 절연막(36)을 포함한 전면에 HLD(Hightemperature Low pressure Deposition)막(37)을 2000Å 두께로 형성하며, 상기 HLD막(37)상에 질화막(38)을 1100Å 두께로 형성하고, 상기 질화막(38)상에 포토레지스트(39)를 도포한 후, 노광 및 현상공정으로 상기 픽셀영역에만 포토레지스트(39)가 남도록 패터닝한다.
이어, 패터닝된 포토레지스트(39)를 마스크로 이용하여 상기 페리영역의 질화막(38) 및 HLD막(37)을 선택적으로 제거한다.
그리고 페리영역에 n형 또는 p형 불순물 이온을 주입하여 산화막과 질화막이 제거된 반도체 기판(31)의 표면내에 오믹콘택 영역(40)을 형성한다.
도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 포토레지스트(39)를 제거하고, 전면에 BPSG막(41)을 형성한 후 픽셀영역의 상기 BPSG막(41)을 선택적으로 제거하여 콘택홀을 형성하며, 상기 콘택홀의 내부 및 그에 인접한 BPSG막(41)상에 상기 오믹콘택 영역(40)과 연결되는 금속배선(42)을 형성한다.
도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 반도체 기판(31)의 픽셀영역의 BPSG막(41) 및 질화막(38)을 선택적으로 제거하고, 상기 포토다이오드 영역(33)들 이외의 영역에 빛이 조사되는 것을 방지하기 위하여 전면에 금속층을 형성한 후 패터닝하여 상기 폴리 게이트(35)를 감싸도록 금속 차광층(43)을 형성한다.
여기서 상기 금속 차광층(43)을 형성하기 위하여 금속층을 패터닝할 때 HLD막(37)도 상부 표면으로부터 소정두께만큼 제거된다. 즉, 포토레지스트 코팅시 수광부위에 스피드 로트 현상에 의한 줄무늬 얼룩이 HLD막(37)위에 생겨도 금속 차광막(43) 형성시 이 HLD막(37)이 동시에 식각된다.
이후 공정은 도면에는 도시하지 않았지만, 상기 금속 차광층(43)을 포함한 반도체 기판(31)의 전면에 평탄화막을 형성하고, 상기 평탄화막상에 상기 포토 다이오드영역(33)과 대응하게 마이크로 렌즈를 형성한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
즉, 폴리 게이트를 형성한 후 패턴 단차에 의해 포토레지스트의 도포시 수광부위에 스피드 보트 현상에 의한 줄무늬가 HLD막위에 생겨도 금속 차광막을 형성하기 위해 금속층을 패터닝할 때에 이 HLD막이 동시에 제거됨으로써 줄무늬를 함께 제거할 수 있기 때문에 칩의 화상에 셰이딩 불량을 방지할 수 있다.
Claims (1)
- 픽셀영역과 페리영역으로 정의된 반도체 기판의 픽셀영역에 복수개의 전하 전송 영역 및 포토 다이오드영역을 형성하는 단계;상기 반도체 기판상에 산화막-질화막-산화막으로 적층된 게이트 절연막을 형성하는 단계;상기 게이트 절연막상에 상기 전하 전송 영역과 대응하게 폴리 게이트를 형성하는 단계;상기 표면이 노출된 게이트 절연막중 상부의 산화막과 질화막을 선택적으로 제거하는 단계;상기 반도체 기판의 전면에 HLD막 및 질화막을 차례로 형성하는 단계;상기 반도체 기판의 페리영역의 질화막 및 HLD막을 선택적으로 제거하는 단계;상기 반도체 기판의 페리영역의 소정부분에 불순물 이온을 주입하여 오믹콘택 영역을 형성하는 단계;상기 반도체 기판의 전면에 BPSG막을 형성하고 페리영역의 BPSG막을 선택적으로 제거하여 오믹콘택 영역의 표면이 소정부분 노출되도록 콘택홀을 형성하는 단계;상기 콘택홀내부 및 그에 인접한 BPSG막상에 금속배선을 형성하는 단계;상기 반도체 기판의 픽셀영역의 BPSG막 및 질화막을 선택적으로 제거하는 단계;상기 폴리 게이트를 감싸도록 HLD막상에 금속 차광막을 선택적으로 형성함과 동시에 노출된 HLD막을 표면으로부터 소정두께만큼 제거하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20050124 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |