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KR100388803B1 - 고체 촬상 소자 및 그 제조방법 - Google Patents

고체 촬상 소자 및 그 제조방법 Download PDF

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KR100388803B1
KR100388803B1 KR10-1999-0028468A KR19990028468A KR100388803B1 KR 100388803 B1 KR100388803 B1 KR 100388803B1 KR 19990028468 A KR19990028468 A KR 19990028468A KR 100388803 B1 KR100388803 B1 KR 100388803B1
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Abstract

본 발명은 빛의 위상 반전을 이용하여 초점심도를 높이고 빛의 난반사를 방지함으로써 집광효율을 높여 감도를 향상시키도록 한 높이도록 한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 복수개의 포토 다이오드 영역들과, 상기 각 포토 다이오드 영역들 사이에 구성되어 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들과, 상기 각 포토 다이오드 영역들 및 전하 전송 영역들의 전면에 형성되는 제 1 평탄층과, 상기 각 포토 다이오드 영역들과 대응하도록 제 1 평탄층상에 형성되는 복수개의 칼라필터층들과, 상기 각 칼라필터층들 사이의 제 1 평탄층상에 형성되는 블랙층과, 상기 포토 다이오드 영역과 교번하여 대응하도록 상기 칼라필터층들상에 선택적으로 형성되는 위상 반전층과, 상기 위상 반전층을 포함한 전면에 형성되는 제 2 평탄층과, 상기 각 포토 다이오드 영역과 대응하도록 제 2 평탄층상에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.

Description

고체 촬상 소자 및 그 제조방법{METHOD FOR MANUFACTURING SOLID STATE IMAGE SENSING DEVICE THE SAME}
본 발명은 고체 촬상 소자에 관한 것으로, 특히 빛의 위상 반전(Phase Shift)을 이용하여 CCD(Charge Coupled Device)의 감도를 향상시키는데 적당한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
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 거처 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 종래 기술에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)(12)들과, 상기 포토 다이오드 영역(12)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)(13)들, 그리고 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(11)상에 제 1 평탄층(14)을 형성한다.
이어, 도 1b에 도시한 바와 같이, 각각의 포토 다이오드 영역(12)들과 대응하도록 제 1 평탄층(14)상에 선택적으로 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(15)(16)(17)들을 차례로 형성한다.
이때, 칼라필터층들은 가염성 레지스트를 도포 및 패터닝하고, 상기 패터닝되어진 가염성 레지스트층을 염색 및 고착하는 공정으로 형성한다.
그리고 도 1c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2, 제 3칼라필터층(15)(16)(17)을 포함하는 전면에 제 2 평탄층(18)을 형성한다.
이어, 도 1d에 도시한 바와 같이, 각각의 포토 다이오드 영역(12)에 일대일 대응하도록 제 2 평탄층(18)상에 마이크로 렌즈(19)를 형성한다.
상기와 같은 공정을 포함하여 형성되는 종래 기술의 고체 촬상 소자의 동작은 다음과 같다.
고체 촬상 소자에 촬상되는 빛은 마이크로 렌즈(19)에 의해 집속되어 특정 파장의 빛만을 투과하는 각각의 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(15)(16)(17)들을 통과하여 일대일 대응되는 포토 다이오드 영역(12)으로 입사된다.
상기 입사되어진 빛은 포토 다이오드 영역(12)에서 전기적인 신호로 변환되어 고체 촬상 소자의 수평, 수직 전하 전송 영역상에 구성되는 게이트들에 인가되는 클럭신호에 의해 수직 방향, 수평 방향으로 전송되어 수평 전하 전송 영역의 끝단의 플로우팅 디퓨전 영역(도면에 도시되지 않음)에서 센싱 및 증폭되어 주변회로로 전송된다.
그러나 상기와 같은 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법에 있어서 다음과 같은 문제점이 있었다.
첫째, 마이크로 렌즈의 구면(球面) 조절이 어려워 공정 변수에 따라 변한다.
둘째, 포토 다이오드 영역의 접합 깊이가 깊어짐에 따라 집광시 초점심도를 깊게 할 수 없다.
셋째, 투명성 수지 성분의 마이크로 렌즈는 변형되기 쉽고 온도에 약하여 빛의 난반사가 크다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 빛의 위상 반전을 이용하여 초점심도를 높이고 빛의 난반사를 방지함으로써 집광효율을 높여 감도를 향상시키도록 한 높이도록 한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1a 내지 도 1d는 종래의 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 평면도
도 2b는 2a의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 4a는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 평면도
도 4b 및 도 4c는 도 4a의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 고체 촬상 소자의 구조단면도
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
31 : 흑백 고체 촬상 소자 32 : 포토 다이오드 영역
33 : 수직 전하 전송 영역 34 : 제 1 평탄층
35 : 제 1 칼라 필터층 36 : 제 2 칼라 필터층
37 : 제 3 칼라 필터층 38 : 블랙층
39 : 위상 반전층 40 : 제 2 평탄층
41 : 마이크로 렌즈 42 : 유리층
43 : 게이트 절연막 44 : 전송 게이트
45 : 층간 절연막 46 : 금속 차광층
47 : 보호막
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체 촬상 소자는 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 복수개의 포토 다이오드 영역들과, 상기 각 포토 다이오드 영역들 사이에 구성되어 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들과, 상기 각 포토 다이오드 영역들 및 전하 전송 영역들의 전면에 형성되는 제 1 평탄층과, 상기 각 포토 다이오드 영역들과 대응하도록 제 1 평탄층상에 형성되는 복수개의 칼라필터층들과, 상기 각 칼라필터층들 사이의 제 1 평탄층상에 형성되는 블랙층과, 상기 포토 다이오드 영역과 교번하여 대응하도록 상기 칼라필터층들상에 선택적으로 형성되는 위상 반전층과, 상기 위상 반전층을 포함한 전면에 형성되는 제 2 평탄층과, 상기 각 포토 다이오드 영역과 대응하도록 제 2 평탄층상에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법은 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 복수개의 포토 다이오드 영역들을 형성하는 단계와, 상기 각 포토 다이오드 영역들 사이에 구성되어 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들을 형성하는 단계와, 상기 포토 다이오드 영역들 및 전하 전송 영역들의 전면에 제 1 평탄층을 형성하는 단계와, 상기 포토 다이오드 영역들과 대응하도록 제 1 평탄층상에 선택적으로 칼라필터층들을 형성하는 단계와, 상기 각 칼라필터층 사이의 제 1 평탄층상에 블랙층들을 형성하는 단계와, 상기 각 포토 다이오드 영역과 교번하여 선택적으로 대응하도록 상기 칼라필터층상에 위상 반전층들을 형성하는 단계와, 상기 위상 반전층을 포함한 전면에 제 2 평탄층을 형성하는 단계와, 상기 각 포토 다이오드 영역과 대응하도록 상기 제 2 평탄층상에 마이크로 렌즈들을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 의한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2a는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 평면도이고, 도 2b는 2a의 Ⅱ-Ⅱ선에 따른 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도이다.
도 2a 및 도 2b에 도시한 바와 같이, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)(32)들이 매트릭스 형태로 형성되어 있고, 상기 포토 다이오드 영역(32)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)(33)들 그리고 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(31)상에 제 1 평탄층(34)이 형성되어 있고, 상기 각 포토 다이오드 영역(32)들과 일대일 대응하게 제 1 평탄층(34)상에 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(35)(36)(37)들이 형성되어 있으며, 상기 제 1, 제 2, 제 3칼라필터층(35)(36)(37)들 사이의 제 1 평탄층(34)상에 크롬(Cr)막 또는 질화티타늄(TiN)막으로 이루어진 블랙층(38)이 형성되어 있다.
그리고 상기 각 포토 다이오드 영역(32)과 교번(交番)하여 대응하도록 제 1, 제 3 칼라필터층(35)(37)상에 선택적으로 위상 반전층(39)이 형성되어 있고, 상기 위상 반전층(39)을 포함한 전면에 제 2 평탄층(40)이 형성되어 있으며, 상기 각 포토 다이오드 영역(31)과 일대일 대응되게 제 2 평탄층(40)상에 마이크로 렌즈(41)가 형성되어 있다.
여기서 상기 포토 다이오드 영역(32) 사이에는 빛을 차단하는 차광층(도면에는 도시되지 않음)이 형성되어 있다.
도 3a 내지 도 3e는 본 발명의 제 1 실시예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 3a에 도시한 바와 같이, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)(32)들과 상기 포토 다이오드 영역(32)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)(33)들 그리고 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(31)상에 제 1 평탄층(31)을 형성한다.
이어, 도 3b에 도시한 바와 같이, 각각의 포토 다이오드 영역(32)들과 일대일 대응하도록 제 1 평탄층(34)상에 선택적으로 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(35)(36)(37)들을 차례로 형성한다.
이때, 상기 칼라필터층들은 가염성 레지스트를 도포 및 패터닝하고, 패터닝되어진 가염성 레지스트층을 염색 및 고착하는 공정으로 형성한다.
그리고 도 3c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(35)(36)(37)들을 포함한 전면에 블랙층(Black Layer)(38)을 형성하고, 상기 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(35)(36)(37)들 사이의 제 1 평탄층(34)상에만 상기 블랙층(38)이 남도록 선택적으로 제거한다.
여기서 상기 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(35)(36)(37)들 사이에 형성되는 블랙층(38)은 각 칼라필터층들상에 소정부분이 오버랩(Overlap)되게 형성한다.
한편, 상기 블랙층(38)은 질화 티타늄(TiN)막 또는 크롬(Cr)막 등을 사용한다.
도 3d에 도시한 바와 같이, 상기 블랙층(38)을 포함한 전면에 위상 반전용 물질층을 형성하고, 상기 포토 다이오드 영역(32)과 교번하여 대응하도록 즉, 제 1, 제 3 칼라필터층(35)(37)상에만 남도록 위상 반전용 물질층을 선택적으로 제거하여 위상 반전층(39)을 형성한다.
여기서 상기 제 1, 제 3 칼라필터층(35)(37)상에 포토 다이오드 영역(32)과 교번하여 대응하도록 형성된 위상 반전층(39)은 이웃하는 블랙층(38)과 소정부분이 오버랩되게 형성된다.
도 3e에 도시한 바와 같이, 상기 포토 다이오드 영역(32)과 교번하여 대응하도록 형성된 위상 반전층(39)을 포함한 전면에 제 2 평탄층(40)을 형성하고, 상기 각각의 포토 다이오드 영역(32)에 일대일 대응하도록 제 2 평탄층(40)상에 마이크로 렌즈(41)를 형성한다.
상기와 같이 제조된 본 발명에 의한 고체 촬상 소자는 마이크로 렌즈(41)에 입사된 빛은 마이크로 렌즈(41)에서 집광되어서 포토 다이오드 영역(32)에 조사되고, 상기 집광된 빛은 포토 다이오드 영역(32)에서 전기적인 신호로 변환되어 고체 촬상 소자의 수평, 수직 전하 전송 영역상에 구성되는 게이트들에 인가되는 클럭신호에 의해 수직 방향, 수평 방향으로 전송되어 수평 전하 전송 영역의 끝단의 플로우팅 디퓨전 영역(도면에 도시되지 않음)에서 센싱 및 증폭되어 주변회로로 전송된다.
한편, 상기 포토 다이오드 영역(32)과 교번하여 대응하도록 제 1, 제 3 칼라필터층(35)(37)상에 형성되어진 위상 반전층(39)은 빛의 위상을 180°으로 반전시킴으로 빛의 초점심도를 높이고 집광 효율을 높여 감도 특성을 개선한다.
도 4a는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 평면도이고, 도 4b 및 도 4c는 도 4a의 Ⅲ-Ⅲ선에 따른 고체 촬상 소자의 구조단면도이다.
도 4a 및 도 4b에 도시한 바와 같이, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)(32)들이 일정한 간격을 갖고 매트릭스 형태로 형성되어 있고, 상기 포토 다이오드 영역(32)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)(33)들 그리고 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(31)상에 제 1 평탄층(34)이 형성되어 있고, 상기 포토 다이오드 영역(32)과 대응하게 제 1 평탄층(34)상에 제 1, 제 2, 제3 칼라필터층(35)(36)(37)들이 형성되어 있으며, 상기 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(35)(36)(37)들을 포함한 전면에 제 2 평탄층(40)이 형성되어 있다.
그리고 상기 각 포토 다이오드 영역(32)과 대응하도록 제 2 평탄층(40)상에 마이크로 렌즈(41)가 형성되어 있고, 상기 마이크로 렌즈(41)가 형성된 패키지의 유리(Glass)층(42)의 하단부에 일정한 간격을 갖고 각 마이크로 렌즈(41)의 사이와 대응하게 복수개의 블랙층(38)이 형성되어 있으며, 상기 각 포토 다이오드 영역(32)과 교번하여 대응하도록 유리층(42)의 하부에 선택적으로 위상 반전용 물질층으로 이루어진 위상 반전층(39)이 형성되어 있다.
여기서 상기 위상 반전층(39)은 이웃하는 블랙층(38)과 소정부분이 오버랩되게 형성한다.
한편, 도 4c에서와 같이, 상기 위상 반전층(39)이 형성될 유리층(42)의 하부 즉, 상기 블랙층(38) 사이의 유리층(42)의 표면내에 소정깊이를 갖는 트랜치로 위상 반전층(39)을 구성할 수도 있다.
도 5a 내지 도 5d는 본 발명의 제 2 실시예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 5a에 도시한 바와 같이, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)(32)들과 상기 포토 다이오드 영역(32)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)(33)들 그리고 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(31)상에 제 1 평탄층(34)을 형성한다.
이어, 도 5b에 도시한 바와 같이, 각각의 포토 다이오드 영역(32)과 대응하도록 제 1 평탄층(34)상에 선택적으로 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(35)(36)(37)들을 차례로 형성한다.
이때, 상기 칼라필터층들은 가염성 레지스트를 도포 및 패터닝하고, 상기 패터닝되어진 가염성 레지스트층을 염색 및 고착하는 공정으로 형성한다.
그리고 도 5c에 도시한 바와 같이, 상기 제 1, 제 2, 제 3 칼라필터층(35)(36)(37)들을 포함한 전면에 제 2 평탄층(40)을 형성하고, 상기 각각의 포토 다이오드 영역(32)에 일대일 대응하도록 제 2 평탄층(40)상에 마이크로 렌즈(41)를 형성한다.
도 5d에 도시한 바와 같이, 상기 마이크로 렌즈(41)가 형성된 패키지의 유리층(42)의 하단부에 일정한 간격을 갖고 각 마이크로 렌즈(41)의 사이와 대응하게 복수개의 블랙층(38)을 형성한다.
이어, 상기 블랙층(38)을 포함한 패키지의 유리층(42) 하단부의 전면에 위상 반전용 물질층을 형성하고, 상기 각 포토 다이오드 영역(32)과 교번하여 대응하도록 상기 유리층(42)의 하단부에만 남도록 위상 반전용 물질층을 선택적으로 제거하여 위상 반전층(39)을 형성한다.
여기서 상기 위상 반전층(39)은 이웃하는 블랙층(38)과 일정부분이 오버랩하도록 형성하고, 상기 블랙층(38)은 크롬막 또는 질화 티타늄막 등을 사용한다.
한편, 도 4c에서와 같이, 상기 위상 반전층(39)이 형성될 유리층(42) 하단부의 표면내에 소정깊이를 갖는 트랜치를 형성하여 위상 반전층(39)을 형성할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 제 3 실시예에 의한 고체 촬상 소자를 나타낸 구조단면도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)(32)들이 일정한 간격을 갖고 매트릭스 형태로 형성되어 있고, 상기 포토 다이오드 영역(32)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)(33)들 그리고 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(31)가 형성되어 있다.
여기서 흑백 고체 촬상 소자(31)상에 게이트 절연막(43)이 형성되어 있고, 상기 수직 전하 전송 영역(33)상부의 게이트 절연막(43)상에는 클럭신호에 의해 수직 전하 전송 영역(33)의 포텐셜을 변화시키는 전송 게이트(44)가 형성되어 있고, 상기 전송 게이트(44)의 표면에는 층간 절연막(45)이 형성되어 있으며, 상기 포토 다이오드 영역(32) 이외의 부분으로 빛이 스며드는 것을 방지하기 위해 전송 게이트(44)를 둘러싸면서 금속 차광층(46)이 형성되어 있다.
그리고 상기 각 포토 다이오드 영역(32)의 상측에 상기 금속 차광층(46)의 표면과 동일높이로 보호막(Passivation)(47)이 형성되어 있으며, 상기 보호막(47)의 상측에는 위상 반전층(39)이 형성되어 있고, 상기 위상 반전층(39)의 양측면에는 질화 티타늄막 또는 크롬막으로 이루어진 블랙층(38)이 형성된다.
여기서 상기 위상 반전층(39)은 상기 보호막(47)과 그에 인접한 금속 차광층(46)상에 오버랩되어 있다.
한편, 상기 위상 반전층(39)은 λ/2(n-1)의 두께(d)로 구성하여 마이크로 렌즈를 대체한다(여기서 n은 위상 반전층의 굴절율).
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 제 3 실시예에 의한 고체 촬상 소자의 제조방법을 나타낸 공정단면도이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 빛에 관한 영상 신호를 전기적인 신호로 변환하는 복수개의 포토 다이오드 영역(PD)(32)들과 상기 포토 다이오드 영역(32)들에서 생성된 영상 전하를 수직 방향으로 전송하는 수직 전하 전송 영역(VCCD)(33)들 그리고 수직 방향으로 전송된 영상 전하를 수평 방향으로 전송하는 수평 전하 전송 영역(도면에 도시되지 않음) 등을 구비한 흑백 고체 촬상 소자(31)를 형성한다.
이어, 상기 흑백 고체 촬상 소자(31)의 전면에 게이트 절연막(43)을 형성하고, 상기 게이트 절연막(43)상에 폴리 실리콘층을 형성한 후, 상기 수직 전하 전송 영역(33)의 상부에만 남도록 선택적으로 패터닝하여 클럭신호에 의해 수직 전하 전송 영역(33)의 포텐셜을 변화시키는 전송 게이트(44)를 형성한다.
그리고 상기 전송 게이트(44)의 표면에 층간 절연막(45)을 형성하고, 상기 층간 절연막(45)을 포함한 전면에 금속층을 형성한 후, 상기 각 포토 다이오드 영역(32) 이외의 부분으로 빛이 스며드는 것을 방지하기 위하여 상기 전송 게이트(44)를 둘러싼 부분에만 남도록 선택적으로 패터닝하여 금속 차광층(46)을 형성한다.
여기서 상기 전송 게이트(44)는 도면에는 하나의 게이트로 도시되어 있지만, 제 1, 제 2 폴리 게이트가 적층되도록 형성한다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 금속 차광층(46)을 포함한 전면에 보호막(47)을 형성하고, 상기 각 포토 다이오드 영역(32)의 상측에만 남도록 상기 보호막(47)의 전면에 평탄화공정을 실시한다.
여기서 상기 보호막(47)은 질화막을 사용하고, 상기 보호막(47)은 상기 금속 차광층(46)의 상부표면과 동일 높이로 형성한다.
도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 보호막(47)을 포함한 전면에 질화 티타늄(TiN)막 또는 크롬막을 사용하여 블랙층(38)을 형성한 후, 상기 블랙층(38)을 상기 포토 다이오드 영역(32)들 사이의 수직 전하 전송 영역(33) 상측에만 남도록 패터닝한다.
도 7d에 도시한 바와 같이, 상기 블랙층(38)을 포함한 전면에 위상 반전용 물질층을 형성하고, 사진석판술 및 식각공정으로 상기 위상 반전용 물질층을 선택적으로 제거하여 상기 보호막(47)상 즉, 각 포토 다이오드 영역(32)상에만 위상 반전층(39)을 형성한다.
여기서 상기 위상 반전층(39)은 상기 보호막(47) 및 그에 인접한 금속 차광막(46)상부에 오버랩되도록 형성한다.
한편, 상기 위상 반전층(46)은 λ/2(n-1)의 두께(d)로 형성한다(여기서 n은 위상 반전층의 굴절율).
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 고체 촬상 소자 및 그 제조방법은 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 위상 반전층을 형성함으로써 빛의 위상 반전을 이용하여 빛의 초점심도를 높여 감도를 향상시킬 수 있다.
둘째, 빛의 난반사를 방지하여 집광효율을 향상시킴으로써 감도를 향상시킬 수 있다.

Claims (11)

  1. 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 복수개의 포토 다이오드 영역들과,
    상기 각 포토 다이오드 영역들 사이에 구성되어 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들과,
    상기 각 포토 다이오드 영역들 및 전하 전송 영역들의 전면에 형성되는 제 1 평탄층과,
    상기 각 포토 다이오드 영역들과 대응하도록 제 1 평탄층상에 형성되는 복수개의 칼라필터층들과,
    상기 각 칼라필터층들 사이의 제 1 평탄층상에 형성되는 블랙층과,
    상기 포토 다이오드 영역과 교번하여 대응하도록 상기 칼라필터층들상에 선택적으로 형성되는 위상 반전층과,
    상기 위상 반전층을 포함한 전면에 형성되는 제 2 평탄층과,
    상기 각 포토 다이오드 영역과 대응하도록 제 2 평탄층상에 형성되는 마이크로 렌즈를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 블랙층은 질화 티타늄막 또는 크롬막인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  3. 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 복수개의 포토 다이오드 영역들을 형성하는 단계;
    상기 각 포토 다이오드 영역들 사이에 구성되어 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들을 형성하는 단계;
    상기 포토 다이오드 영역들 및 전하 전송 영역들의 전면에 제 1 평탄층을 형성하는 단계;
    상기 포토 다이오드 영역들과 대응하도록 제 1 평탄층상에 선택적으로 칼라필터층들을 형성하는 단계;
    상기 각 칼라필터층 사이의 제 1 평탄층상에 블랙층들을 형성하는 단계;
    상기 각 포토 다이오드 영역과 교번하여 선택적으로 대응하도록 상기 칼라필터층상에 위상 반전층들을 형성하는 단계;
    상기 위상 반전층을 포함한 전면에 제 2 평탄층을 형성하는 단계;
    상기 각 포토 다이오드 영역과 대응하도록 상기 제 2 평탄층상에 마이크로 렌즈들을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
  4. 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 포토 다이오드 영역들과,
    상기 포토 다이오드 영역들 사이에 구성되어 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들과,
    상기 포토 다이오드 영역들 및 전하 전송 영역들의 전면에 형성되는 제 1 평탄층과,
    상기 포토 다이오드 영역과 대응하도록 제 1 평탄층상에 형성되는 칼라필터층들과,
    상기 칼라필터층들을 포함한 전면에 형성되는 제 2 평탄층과,
    상기 각 포토 다이오드 영역과 대응하도록 제 2 평탄층상에 형성되는 마이크로 렌즈와,
    상기 마이크로 렌즈의 사이와 대응하도록 일정한 간격을 갖고 마이크로 렌즈가 형성된 패키지의 유리층 하단부에 형성되는 복수개의 블랙층과,
    상기 포토 다이오드 영역과 교번하여 대응하도록 상기 유리층 하단부에 형성되는 위상 반전층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 위상 반전층은 위상 반전용 물질층 또는 유리층 하단부에 소정깊이를 갖는 트랜치로 구성됨을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  6. 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 복수개의 포토 다이오드 영역들을 형성하는 단계;
    상기 각 포토 다이오드 영역들 사이에 구성되어 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들을 형성하는 단계;
    상기 포토 다이오드 영역들 및 전하 전송 영역들의 전면에 제 1 평탄층을 형성하는 단계;
    상기 포토 다이오드 영역들과 일대일 대응하도록 제 1 평탄층상에 칼라필터층들을 형성하는 단계;
    상기 칼라필터층들을 포함한 전면에 제 2 평탄층을 형성하는 단계;
    상기 각 포토 다이오드 영역과 대응하도록 제 2 평탄층상에 마이크로 렌즈를 형성하는 단계;
    상기 마이크로 렌즈가 형성된 패키지의 유리층 하단부에 일정한 간격을 갖고 각 마이크로 렌즈의 사이와 대응하도록 블랙층을 형성하는 단계;
    상기 각 포토 다이오드 영역과 교번하여 대응하도록 상기 유리층 하단부에 위상 반전층을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 위상 반전층은 위상 반전용 물질층을 형성한 후 패터닝하여 형성하거나 유리층 하단부의 표면내에 소정깊이를 갖는 트랜치로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
  8. 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 복수개의 포토 다이오드 영역들과,
    상기 각 포토 다이오드 영역들 사이에 구성되어 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들과,
    상기 포토 다이오드 영역 및 전하 전송 영역의 전면에 형성되는 게이트 절연막과,
    상기 전하 전송 영역 상부의 게이트 절연막상에 형성되는 전송 게이트와,
    상기 전송 게이트의 표면에 형성되는 층간 절연막과,
    상기 전송 게이트를 감싸면서 형성되는 금속 차광층과,
    상기 각 포토 다이오드 영역의 상측에 형성되는 보호막과,
    상기 각 포토 다이오드 영역과 대응하도록 상기 보호막 및 그에 인접한 금속 차광층상에 일정한 두께를 갖고 형성되는 위상 반전층과,
    상기 위상 반전층 양측의 금속 차광층상에 형성되는 블랙층을 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 위상 반전층의 두께(d)는 λ/2(n-1)(여기서 n은 위상 반전층의 굴절율)인 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자.
  10. 입사되는 빛에 의해 영상 전하를 생성하는 복수개의 포토 다이오드 영역들을
    형성하는 단계;
    상기 포토 다이오드 영역들 사이에 구성되어 영상 전하를 일방향으로 전송하는 전하 전송 영역들을 형성하는 단계;
    상기 포토 다이오드 영역 및 수직 전하 전송 영역의 전면에 게이트 절연막을 형성하는 단계;
    상기 수직 전하 전송 영역 상부의 게이트 절연막상에 전송 게이트를 형성하는 단계;
    상기 전송 게이트의 표면에 층간 절연막을 형성하는 단계;
    상기 전송 게이트를 감싸도록 금속 차광층을 형성하는 단계;
    상기 금속 차광층 사이의 각 포토 다이오드 영역의 상측에 보호막을 형성하는 단계;
    상기 전하 전송 영역 상부의 금속 차광층상에 블랙층을 형성하는 단계;
    상기 보호막 및 그에 인접한 금속 차광층상에 위상 반전층을 형성하는 단계를 포함하여 형성함을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 위상 반전층의 두께(d)는 λ/2(n-1)(여기서 n은 위상 반전층의 굴절율)로 형성하는 것을 특징으로 하는 고체 촬상 소자의 제조방법.
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Decision date: 20030228

Appeal event data comment text: Appeal Kind Category : Appeal against decision to decline refusal, Appeal Ground Text : 1999 28468

Appeal request date: 20011026

Appellate body name: Patent Examination Board

Decision authority category: Office appeal board

Decision identifier: 2001101003587

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