JP2000022119A - 固体撮像デバイス及びその製造方法 - Google Patents
固体撮像デバイス及びその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 スミア現象の発生とノイズ電荷のフォトダイ
オードへの流れ込みとを防止して素子の特性を向上させ
る。 【解決手段】 マトリックス状に配列されたフォトダイ
オードの表面にゲート絶縁膜を形成させす、かつ、トラ
ンスファーゲートを覆う遮光層をフォトダイオードと接
触させるようにしたことを特徴とする。
オードへの流れ込みとを防止して素子の特性を向上させ
る。 【解決手段】 マトリックス状に配列されたフォトダイ
オードの表面にゲート絶縁膜を形成させす、かつ、トラ
ンスファーゲートを覆う遮光層をフォトダイオードと接
触させるようにしたことを特徴とする。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は固体撮像デバイス及
びその製造方法に関し、特にスミア現象の発生とノイズ
電荷のフォトダイオードへの流れ込みとを防止してデバ
イスの特性を向上させた固体撮像デバイス及びその製造
方法に関する。
びその製造方法に関し、特にスミア現象の発生とノイズ
電荷のフォトダイオードへの流れ込みとを防止してデバ
イスの特性を向上させた固体撮像デバイス及びその製造
方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図1は一般的な固体撮像デバイスのレイ
アウト図であり、図2は従来の固体撮像デバイスを示す
構造断面図であり、図3〜図4は従来の固体撮像デバイ
スの製造方法を示す工程断面図である。一般に、固体撮
像デバイスは、図1に示すように、光信号を電気的な映
像電荷信号に変換する複数のフォトダイオード領域30
0と、フォトダイオード300により形成される映像電
荷を垂直方向に伝送する垂直電荷伝送領域400と、垂
直電荷伝送領域400により垂直方向に伝送された映像
電荷を水平方向に伝送する水平電荷伝送領域500と、
水平電荷伝送領域500により水平方向に伝送された映
像信号電荷をセンシングするセンスアンプ600とから
構成される。
アウト図であり、図2は従来の固体撮像デバイスを示す
構造断面図であり、図3〜図4は従来の固体撮像デバイ
スの製造方法を示す工程断面図である。一般に、固体撮
像デバイスは、図1に示すように、光信号を電気的な映
像電荷信号に変換する複数のフォトダイオード領域30
0と、フォトダイオード300により形成される映像電
荷を垂直方向に伝送する垂直電荷伝送領域400と、垂
直電荷伝送領域400により垂直方向に伝送された映像
電荷を水平方向に伝送する水平電荷伝送領域500と、
水平電荷伝送領域500により水平方向に伝送された映
像信号電荷をセンシングするセンスアンプ600とから
構成される。
【0003】従来の固体撮像デバイスは、図2に示すよ
うに、n型半導体基板11の表面部分にp型ウェル12
が形成され、デバイスの光信号を電気的な信号に変え
る、PD−N領域13とPD−P領域19とから形成さ
れたフォトダイオードがp型ウェル12の表面部分に形
成されている。フォトダイオードの両側にフォトダイオ
ードから離して垂直電荷伝送領域14が形成され、フォ
トダイオードの周囲にはチャネルストップ層15が形成
されている。ただし、このチャネルストップ層15はフ
ォトダイオードとそれに隣接する垂直電荷伝送領域14
の一方との間には形成させない。フォトダイオード、垂
直電荷伝送領域14、チャネルストップ層15を形成さ
せた基板11の上にゲート絶縁膜16が一様な厚さに形
成されている。このゲート絶縁膜16の上のフォトダイ
オードを形成させた箇所以外、具体的には垂直電荷伝送
領域14の上にトランスファゲート17が形成され、そ
れを囲むように第一絶縁膜18が形成されている。これ
らが形成された基板の表面に第2絶縁膜20が形成さ
れ、その上にトランスファゲート17を囲むように金属
遮光層21が形成され、その上に全体を覆うように第3
絶縁膜22が形成されている。いうまでもなく、金属遮
光層21はフォトダイオードの箇所、すなわち光電変換
領域を覆うことはない。
うに、n型半導体基板11の表面部分にp型ウェル12
が形成され、デバイスの光信号を電気的な信号に変え
る、PD−N領域13とPD−P領域19とから形成さ
れたフォトダイオードがp型ウェル12の表面部分に形
成されている。フォトダイオードの両側にフォトダイオ
ードから離して垂直電荷伝送領域14が形成され、フォ
トダイオードの周囲にはチャネルストップ層15が形成
されている。ただし、このチャネルストップ層15はフ
ォトダイオードとそれに隣接する垂直電荷伝送領域14
の一方との間には形成させない。フォトダイオード、垂
直電荷伝送領域14、チャネルストップ層15を形成さ
せた基板11の上にゲート絶縁膜16が一様な厚さに形
成されている。このゲート絶縁膜16の上のフォトダイ
オードを形成させた箇所以外、具体的には垂直電荷伝送
領域14の上にトランスファゲート17が形成され、そ
れを囲むように第一絶縁膜18が形成されている。これ
らが形成された基板の表面に第2絶縁膜20が形成さ
れ、その上にトランスファゲート17を囲むように金属
遮光層21が形成され、その上に全体を覆うように第3
絶縁膜22が形成されている。いうまでもなく、金属遮
光層21はフォトダイオードの箇所、すなわち光電変換
領域を覆うことはない。
【0004】次ぎに、この従来の固体撮像デバイスの製
造方法を図3、4に基づいて説明する。図3aに示すよ
うに、n型半導体基板11の表面内の所定領域に選択的
にp型不純物イオンを注入しドライブイン拡散を行うこ
とにより、p型ウェル12を形成する。図3bに示すよ
うに、p型ウェル12の表面内の光電変換領域にn型不
純物イオンを注入し、ドライブイン拡散を行うことによ
りPD−N領域13を形成する。そして、PD−N領域
13の両側にPD−N領域13から離した位置に高濃度
のn型不純物イオンを注入し、ドライブイン拡散を行う
ことにより、垂直電荷伝送領域14を形成する。
造方法を図3、4に基づいて説明する。図3aに示すよ
うに、n型半導体基板11の表面内の所定領域に選択的
にp型不純物イオンを注入しドライブイン拡散を行うこ
とにより、p型ウェル12を形成する。図3bに示すよ
うに、p型ウェル12の表面内の光電変換領域にn型不
純物イオンを注入し、ドライブイン拡散を行うことによ
りPD−N領域13を形成する。そして、PD−N領域
13の両側にPD−N領域13から離した位置に高濃度
のn型不純物イオンを注入し、ドライブイン拡散を行う
ことにより、垂直電荷伝送領域14を形成する。
【0005】図3cに示すように、PD−N領域13と
一方の側の垂直電荷伝送領域14との間を除いた、PD
−N領域13のまわりに、PD−N領域13よりも低い
エネルギーで高濃度のp型不純物イオンを注入しドライ
ブイン拡散することによりチャネルストップ層15を形
成する。そして、PD−N領域13、垂直電荷伝送領域
14及びチャネルストップ層15が形成された半導体基
板11の全面にゲート絶縁膜16を形成する。図4dに
示すように、ゲート絶縁膜16上に多結晶シリコン、第
1感光膜を順次に形成し、垂直電荷伝送領域14の上側
のみに第1感光膜が残るように選択的に露光及び現像す
る。次いで、選択的に露光及び現像された第1感光膜を
マスクにして多結晶シリコンを選択的にエッチングして
トランスファゲート17を形成した後、第1感光膜を除
去する。そして、全面の熱酸化工程によりトランスファ
ゲート17の表面上に第2絶縁膜18を成長させる。
一方の側の垂直電荷伝送領域14との間を除いた、PD
−N領域13のまわりに、PD−N領域13よりも低い
エネルギーで高濃度のp型不純物イオンを注入しドライ
ブイン拡散することによりチャネルストップ層15を形
成する。そして、PD−N領域13、垂直電荷伝送領域
14及びチャネルストップ層15が形成された半導体基
板11の全面にゲート絶縁膜16を形成する。図4dに
示すように、ゲート絶縁膜16上に多結晶シリコン、第
1感光膜を順次に形成し、垂直電荷伝送領域14の上側
のみに第1感光膜が残るように選択的に露光及び現像す
る。次いで、選択的に露光及び現像された第1感光膜を
マスクにして多結晶シリコンを選択的にエッチングして
トランスファゲート17を形成した後、第1感光膜を除
去する。そして、全面の熱酸化工程によりトランスファ
ゲート17の表面上に第2絶縁膜18を成長させる。
【0006】図4eに示すように、光電変換領域のp型
ウェル12の表面内に、チャネルストップ層15よりも
低いエネルギーで高濃度のp型不純物イオンを注入しド
ライブイン拡散を行うことにより、薄いPD−P領域1
9を形成する。これにより、PD−N領域13とPD−
P領域19とからなるフォトダイオードが形成される。
そして、第2絶縁膜18を含む全面に順次に第3絶縁膜
20、金属遮光層21を形成する。図4fに示すよう
に、金属遮光層21上に第2感光膜を塗布し、フォトダ
イオードの上側の第2感光膜が除去されるよう選択的に
露光及び現像する。次いで、選択的に露光及び現像され
た第2感光膜をマスクにして金属遮光層21をエッチン
グした後、第2感光膜を除去する。そして、選択的にエ
ッチングされた金属遮光層21を含む全面に第3絶縁膜
22を形成する。
ウェル12の表面内に、チャネルストップ層15よりも
低いエネルギーで高濃度のp型不純物イオンを注入しド
ライブイン拡散を行うことにより、薄いPD−P領域1
9を形成する。これにより、PD−N領域13とPD−
P領域19とからなるフォトダイオードが形成される。
そして、第2絶縁膜18を含む全面に順次に第3絶縁膜
20、金属遮光層21を形成する。図4fに示すよう
に、金属遮光層21上に第2感光膜を塗布し、フォトダ
イオードの上側の第2感光膜が除去されるよう選択的に
露光及び現像する。次いで、選択的に露光及び現像され
た第2感光膜をマスクにして金属遮光層21をエッチン
グした後、第2感光膜を除去する。そして、選択的にエ
ッチングされた金属遮光層21を含む全面に第3絶縁膜
22を形成する。
【0007】かかる従来の固体撮像デバイスの動作につ
いて説明する。従来の固体撮像デバイスは、フォトダイ
オードで蓄積された信号電荷が、トランスファゲート1
7に印加されるクロック信号に基づいて垂直電荷伝送領
域14へ転送されて垂直方向に移動する。そして、正孔
はPD−P領域19で消滅される。PD−N領域13は
本来フローティングされている。しかしながら、トラン
スファゲート17にハイクロック信号が印加されると、
PD−N領域13の信号電荷が垂直電荷伝送領域14へ
転送されて電子を全て失うため、PD−N領域13はピ
ンチオフ状態とされる。このピンチオフ状態で再び信号
電荷が発生するとPD−N領域13の電位が上がるが、
p型ウェル12のサドルポテンシャル(saddle potentia
l)Vsdl以上には上がれない。そして、垂直電荷伝送
領域14は、PD−N領域13のピンチオフ電位にトラ
ンスファゲート17の電圧が加えられることでかなり高
い電位となる。その際、トランスファゲート17には高
い電圧が印加されるが、これは、デバイスが深いディプ
リーションモードで動作するからである。
いて説明する。従来の固体撮像デバイスは、フォトダイ
オードで蓄積された信号電荷が、トランスファゲート1
7に印加されるクロック信号に基づいて垂直電荷伝送領
域14へ転送されて垂直方向に移動する。そして、正孔
はPD−P領域19で消滅される。PD−N領域13は
本来フローティングされている。しかしながら、トラン
スファゲート17にハイクロック信号が印加されると、
PD−N領域13の信号電荷が垂直電荷伝送領域14へ
転送されて電子を全て失うため、PD−N領域13はピ
ンチオフ状態とされる。このピンチオフ状態で再び信号
電荷が発生するとPD−N領域13の電位が上がるが、
p型ウェル12のサドルポテンシャル(saddle potentia
l)Vsdl以上には上がれない。そして、垂直電荷伝送
領域14は、PD−N領域13のピンチオフ電位にトラ
ンスファゲート17の電圧が加えられることでかなり高
い電位となる。その際、トランスファゲート17には高
い電圧が印加されるが、これは、デバイスが深いディプ
リーションモードで動作するからである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の固体撮
像デバイス及びその製造方法には次のような問題点があ
った。フォトダイオードの表面が工程中で損傷又は重金
属汚染されると、ノイズ電荷が発生してフォトダイオー
ドへ流入される。フォトダイオードを含む半導体基板上
にゲート絶縁膜を形成するため、入射光がゲート絶縁膜
を介して垂直電荷伝送領域に直接に流れ込んでスミア現
象が生じる。本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、スミア現
象の発生とノイズ電荷のフォトダイオードへの流れ込み
とを防止してデバイスの特性を向上させた固体撮像デバ
イス及びその製造方法を提供することにある。
像デバイス及びその製造方法には次のような問題点があ
った。フォトダイオードの表面が工程中で損傷又は重金
属汚染されると、ノイズ電荷が発生してフォトダイオー
ドへ流入される。フォトダイオードを含む半導体基板上
にゲート絶縁膜を形成するため、入射光がゲート絶縁膜
を介して垂直電荷伝送領域に直接に流れ込んでスミア現
象が生じる。本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、その目的とするところは、スミア現
象の発生とノイズ電荷のフォトダイオードへの流れ込み
とを防止してデバイスの特性を向上させた固体撮像デバ
イス及びその製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、トランスファ
ゲートを覆う遮光層をフォトダイオードと接触させノイ
ズ電荷をその遮光層を介して消滅させるようにするとと
もに、フォトダイオード上のゲート絶縁膜を除去するよ
うにしたことを特徴とするものである。遮光層は金属膜
で形成させることが望ましい。さらに具体的には、半導
体基板と、半導体基板にマトリックス状に配列される多
数の光電変換素子と、光電変換素子の列の間に一方向に
形成される多数の電荷伝送領域と、各光電変換素子の表
面を除いた半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜上に形成されるトランスファゲートと、各
トランスファゲートの表面上に形成される第1絶縁膜
と、第1絶縁膜の両側に形成される第2絶縁膜と、第
1、第2絶縁膜上に形成され、各光電変換素子の端部と
連結される遮光層と、各光電変換素子を含む遮光層上に
形成される第3絶縁膜とを備えることを特徴とする。
ゲートを覆う遮光層をフォトダイオードと接触させノイ
ズ電荷をその遮光層を介して消滅させるようにするとと
もに、フォトダイオード上のゲート絶縁膜を除去するよ
うにしたことを特徴とするものである。遮光層は金属膜
で形成させることが望ましい。さらに具体的には、半導
体基板と、半導体基板にマトリックス状に配列される多
数の光電変換素子と、光電変換素子の列の間に一方向に
形成される多数の電荷伝送領域と、各光電変換素子の表
面を除いた半導体基板上に形成されるゲート絶縁膜と、
ゲート絶縁膜上に形成されるトランスファゲートと、各
トランスファゲートの表面上に形成される第1絶縁膜
と、第1絶縁膜の両側に形成される第2絶縁膜と、第
1、第2絶縁膜上に形成され、各光電変換素子の端部と
連結される遮光層と、各光電変換素子を含む遮光層上に
形成される第3絶縁膜とを備えることを特徴とする。
【0010】本発明の固体撮像デバイスの製造方法は、
第1導電型の半導体基板の表面部に第2導電型ウェルを
形成し、ウェルのマトリックス状に配置された光電変換
領域に第1導電型第1不純物領域を形成し、光電変換領
域の列の間に一方向に垂直電荷伝送領域を形成し、基板
上にゲート絶縁膜を形成し、垂直電荷伝送領域の上側の
ゲート絶縁膜上にトランスファゲートを形成し、トラン
スファゲートの表面にそれを覆うように第1絶縁膜を形
成し、第1不純物領域の表面部に第2導電型第2不純物
領域を形成し、基板表面に第2絶縁膜を形成し、トラン
スファーゲートの側面に第2絶縁膜を残し、かつトラン
スファーゲートの下側と第2絶縁膜の下側にゲート絶縁
膜を残して他の第2絶縁膜とゲート絶縁膜を除去し、ト
ランスファゲートを覆っている第1、第2絶縁膜上に光
電変換素子と連結させて遮光層を形成し、光電変換素子
を含む遮光層上に第3絶縁膜を形成することを特徴とす
る。
第1導電型の半導体基板の表面部に第2導電型ウェルを
形成し、ウェルのマトリックス状に配置された光電変換
領域に第1導電型第1不純物領域を形成し、光電変換領
域の列の間に一方向に垂直電荷伝送領域を形成し、基板
上にゲート絶縁膜を形成し、垂直電荷伝送領域の上側の
ゲート絶縁膜上にトランスファゲートを形成し、トラン
スファゲートの表面にそれを覆うように第1絶縁膜を形
成し、第1不純物領域の表面部に第2導電型第2不純物
領域を形成し、基板表面に第2絶縁膜を形成し、トラン
スファーゲートの側面に第2絶縁膜を残し、かつトラン
スファーゲートの下側と第2絶縁膜の下側にゲート絶縁
膜を残して他の第2絶縁膜とゲート絶縁膜を除去し、ト
ランスファゲートを覆っている第1、第2絶縁膜上に光
電変換素子と連結させて遮光層を形成し、光電変換素子
を含む遮光層上に第3絶縁膜を形成することを特徴とす
る。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の固体撮像デバイス
及びその製造方法を好ましい実施形態に基づいて説明す
る。図5は本発明の実施形態による固体撮像デバイスの
構造断面図であり、図6〜図7は本発明の実施形態によ
る固体撮像デバイスの製造方法を示す工程断面図であ
る。本発明の実施形態による固体撮像デバイスは、従来
同様に第1導電型(n型)半導体基板31の表面部にp
型の第2導電型ウェル32が形成されている。そのウェ
ル32の所定の箇所、すなわち光電変換領域にPD−N
領域とPD−P領域39とから形成されて光信号を電気
的な信号に変換する、つまり光電変換素子50であるフ
ォトダイオードが形成されている。このフォトダイオー
ドは基板表面部に縦横にマトリクス状に配列されている
のは従来と特に変わらない。同様にフォトダイオードの
列の間に垂直電荷伝送領域34が形成され、ウェル内に
フォトダイオードの側面を囲むようにチャネルストップ
層35が形成されている。ただし、いうまでもなく、隣
接した一方の垂直電荷伝送領域34との間にはチャネル
ストップ層35を形成させない。上記した構造に形成さ
れた基板の上にゲート絶縁膜36が形成されているが、
本実施形態はフォトダイオードの上側とその両側のトラ
ンスファーゲートとの間には形成されていない。このゲ
ート絶縁膜36は、トランスファーゲート37と、それ
を囲むように形成された第1絶縁膜38と、トランスフ
ァーゲート37の側面に側壁状に形成された第2絶縁膜
40の下側にだけ形成されている。トランスファーゲー
ト、第1、第2絶縁膜38、40を囲み、さらに基板表
面のフォトトランジスタの箇所までの部分を覆うように
遮光層41が形成されている。この遮光層41は導電性
の材料である金属膜で形成させ、その端部をフォトダイ
オードのPD−P領域39と接触させる。それらが形成
された基板全面を第3絶縁膜42で覆っている。特に図
示しないが、本実施形態は、遮光層41を接地端子(図
示せず)に連結又は出力ゲート(図示せず)に連結す
る。或いは、0〜正の電圧が遮光層41に印加されるよ
うに、遮光層40を接地端子に連結し、遮光層41と接
地端子との間にインバータ(図示せず)を構成する。
及びその製造方法を好ましい実施形態に基づいて説明す
る。図5は本発明の実施形態による固体撮像デバイスの
構造断面図であり、図6〜図7は本発明の実施形態によ
る固体撮像デバイスの製造方法を示す工程断面図であ
る。本発明の実施形態による固体撮像デバイスは、従来
同様に第1導電型(n型)半導体基板31の表面部にp
型の第2導電型ウェル32が形成されている。そのウェ
ル32の所定の箇所、すなわち光電変換領域にPD−N
領域とPD−P領域39とから形成されて光信号を電気
的な信号に変換する、つまり光電変換素子50であるフ
ォトダイオードが形成されている。このフォトダイオー
ドは基板表面部に縦横にマトリクス状に配列されている
のは従来と特に変わらない。同様にフォトダイオードの
列の間に垂直電荷伝送領域34が形成され、ウェル内に
フォトダイオードの側面を囲むようにチャネルストップ
層35が形成されている。ただし、いうまでもなく、隣
接した一方の垂直電荷伝送領域34との間にはチャネル
ストップ層35を形成させない。上記した構造に形成さ
れた基板の上にゲート絶縁膜36が形成されているが、
本実施形態はフォトダイオードの上側とその両側のトラ
ンスファーゲートとの間には形成されていない。このゲ
ート絶縁膜36は、トランスファーゲート37と、それ
を囲むように形成された第1絶縁膜38と、トランスフ
ァーゲート37の側面に側壁状に形成された第2絶縁膜
40の下側にだけ形成されている。トランスファーゲー
ト、第1、第2絶縁膜38、40を囲み、さらに基板表
面のフォトトランジスタの箇所までの部分を覆うように
遮光層41が形成されている。この遮光層41は導電性
の材料である金属膜で形成させ、その端部をフォトダイ
オードのPD−P領域39と接触させる。それらが形成
された基板全面を第3絶縁膜42で覆っている。特に図
示しないが、本実施形態は、遮光層41を接地端子(図
示せず)に連結又は出力ゲート(図示せず)に連結す
る。或いは、0〜正の電圧が遮光層41に印加されるよ
うに、遮光層40を接地端子に連結し、遮光層41と接
地端子との間にインバータ(図示せず)を構成する。
【0012】上記構造の本発明の実施形態による固体撮
像デバイスの製造方法を以下に説明する。図6aに示す
ように、第1導電型(n型)半導体基板31の所定領域
の表面部に選択的にp型不純物イオンを注入し、ドライ
ブイン拡散を行うことによりp型の第2導電型ウェル3
2を形成する。図6bに示すように、第2導電型ウェル
32の光電変換領域にn型不純物イオンを注入しドライ
ブイン拡散を行って第1導電型の第1不純物領域33、
すなわちPD−N領域を形成する。そして、PD−N領
域33の両側にそれから離して高濃度のn型不純物イオ
ンを注入し、ドライブイン拡散することにより、垂直電
荷伝送領域34を形成する。垂直電荷伝送領域34をP
D−N領域の両側に形成させると表現したが、PD−N
領域の間に垂直電荷伝送領域34を形成させると表現し
ても同じである。すなわち、従来同様縦横にマトリック
ス状に配列されたPD−N領域の列の間に垂直電荷伝送
領域34を形成させる。
像デバイスの製造方法を以下に説明する。図6aに示す
ように、第1導電型(n型)半導体基板31の所定領域
の表面部に選択的にp型不純物イオンを注入し、ドライ
ブイン拡散を行うことによりp型の第2導電型ウェル3
2を形成する。図6bに示すように、第2導電型ウェル
32の光電変換領域にn型不純物イオンを注入しドライ
ブイン拡散を行って第1導電型の第1不純物領域33、
すなわちPD−N領域を形成する。そして、PD−N領
域33の両側にそれから離して高濃度のn型不純物イオ
ンを注入し、ドライブイン拡散することにより、垂直電
荷伝送領域34を形成する。垂直電荷伝送領域34をP
D−N領域の両側に形成させると表現したが、PD−N
領域の間に垂直電荷伝送領域34を形成させると表現し
ても同じである。すなわち、従来同様縦横にマトリック
ス状に配列されたPD−N領域の列の間に垂直電荷伝送
領域34を形成させる。
【0013】図6cに示すように、PD−N領域とその
一方側の垂直電荷伝送領域34との間を除いた、PD−
N領域の周囲に、PD−N領域よりも低いエネルギーで
高濃度のp型不純物イオンを注入し、ドライブイン拡散
を行うことによりチャネルストップ層35を形成する。
そして、垂直電荷伝送領域34及びチャネルストップ層
35が形成された半導体基板31の全面にゲート絶縁膜
36を形成する。図6dに示すように、ゲート絶縁膜3
6上に多結晶シリコン、第1感光膜を順次に形成し、垂
直電荷伝送領域34上側のみ第1感光膜が残るように第
1感光膜を選択的に露光及び現像する。次いで、選択的
に露光及び現像された第1感光膜をマスクにして多結晶
シリコンを選択的にエッチングしてトランスファゲート
37を形成して第1感光膜を除去する。そして、トラン
スファゲート37を含む全面の熱酸化工程によりトラン
スファゲート37の表面上に第2絶縁膜38を成長させ
る。
一方側の垂直電荷伝送領域34との間を除いた、PD−
N領域の周囲に、PD−N領域よりも低いエネルギーで
高濃度のp型不純物イオンを注入し、ドライブイン拡散
を行うことによりチャネルストップ層35を形成する。
そして、垂直電荷伝送領域34及びチャネルストップ層
35が形成された半導体基板31の全面にゲート絶縁膜
36を形成する。図6dに示すように、ゲート絶縁膜3
6上に多結晶シリコン、第1感光膜を順次に形成し、垂
直電荷伝送領域34上側のみ第1感光膜が残るように第
1感光膜を選択的に露光及び現像する。次いで、選択的
に露光及び現像された第1感光膜をマスクにして多結晶
シリコンを選択的にエッチングしてトランスファゲート
37を形成して第1感光膜を除去する。そして、トラン
スファゲート37を含む全面の熱酸化工程によりトラン
スファゲート37の表面上に第2絶縁膜38を成長させ
る。
【0014】図7eに示すように、第2導電型ウェル3
2の光電変換領域に、チャネルストップ層35よりも低
いエネルギーで高濃度のp型不純物イオンを注入しドラ
イブイン拡散することにより、薄いPD−P領域39を
形成する。これにより、PD−N領域とPD−P領域3
9とからなるフォトダイオードが形成される。そして、
第2絶縁膜38を含むゲート絶縁膜36上に第2絶縁膜
40を形成する。図7fに示すように、第2絶縁膜4
0、ゲート絶縁膜36を順次エッチバックしてフォトダ
イオードの上側にある第2絶縁膜40とゲート絶縁膜3
6を除去する。それにともなってトランスファーゲート
37の両側に第2絶縁膜40が側壁として残る。このフ
ォトダイオード上側の第2絶縁膜40及びゲート絶縁膜
36を除去する方法としては、エッチバックだけでな
く、第2絶縁膜40上に感光膜を塗布し、その感光膜を
選択的に露光及び現像し、その露光及び現像された感光
膜をマスクにして第2絶縁膜40とゲート絶縁膜36を
エッチングして除去する方法を使用しても良い。
2の光電変換領域に、チャネルストップ層35よりも低
いエネルギーで高濃度のp型不純物イオンを注入しドラ
イブイン拡散することにより、薄いPD−P領域39を
形成する。これにより、PD−N領域とPD−P領域3
9とからなるフォトダイオードが形成される。そして、
第2絶縁膜38を含むゲート絶縁膜36上に第2絶縁膜
40を形成する。図7fに示すように、第2絶縁膜4
0、ゲート絶縁膜36を順次エッチバックしてフォトダ
イオードの上側にある第2絶縁膜40とゲート絶縁膜3
6を除去する。それにともなってトランスファーゲート
37の両側に第2絶縁膜40が側壁として残る。このフ
ォトダイオード上側の第2絶縁膜40及びゲート絶縁膜
36を除去する方法としては、エッチバックだけでな
く、第2絶縁膜40上に感光膜を塗布し、その感光膜を
選択的に露光及び現像し、その露光及び現像された感光
膜をマスクにして第2絶縁膜40とゲート絶縁膜36を
エッチングして除去する方法を使用しても良い。
【0015】図7gに示すように、第2絶縁膜40を含
む全面に順次に遮光層41と第2感光膜を形成し、第2
感光膜を、フォトダイオードの上側のみが除去されるよ
うに選択的に露光及び現像する。その際、フォトダイオ
ードの両側とトランスファーゲートとの間にも第2感光
膜を残す。次いで、選択的に露光及び現像された第2感
光膜をマスクにして遮光層41をエッチングし、第2感
光膜を除去する。遮光層41は前記したようにその端部
がPD−P領域39の両端部に接触するようにする。そ
して、選択的にエッチングされた遮光層41を含む全面
に第3絶縁膜42を形成する。上記したように、遮光層
41を接地端子(図示せず)に連結又は出力ゲート(図
示せず)に連結する。或いは、0〜正の電圧が遮光層4
1に印加されるように、遮光層40を接地端子に連結
し、遮光層41と接地端子との間にインバータ(図示せ
ず)を構成する。
む全面に順次に遮光層41と第2感光膜を形成し、第2
感光膜を、フォトダイオードの上側のみが除去されるよ
うに選択的に露光及び現像する。その際、フォトダイオ
ードの両側とトランスファーゲートとの間にも第2感光
膜を残す。次いで、選択的に露光及び現像された第2感
光膜をマスクにして遮光層41をエッチングし、第2感
光膜を除去する。遮光層41は前記したようにその端部
がPD−P領域39の両端部に接触するようにする。そ
して、選択的にエッチングされた遮光層41を含む全面
に第3絶縁膜42を形成する。上記したように、遮光層
41を接地端子(図示せず)に連結又は出力ゲート(図
示せず)に連結する。或いは、0〜正の電圧が遮光層4
1に印加されるように、遮光層40を接地端子に連結
し、遮光層41と接地端子との間にインバータ(図示せ
ず)を構成する。
【0016】以下、上記本実施形態デバイスの動作につ
いて説明する。フォトダイオードで蓄積された信号電荷
が、トランスファゲート37に印加されるクロック信号
に基づいて垂直電荷伝送領域34へ転送されて垂直方向
に移動する。そして、正孔やフォトダイオードの表面に
発生するノイズ電荷は、接地端子又は出力ゲートに連結
されるか、或いは0〜正の電圧が印加され、PD−P領
域39と連結される遮光層41で消滅される。フォトダ
イオード上のゲート絶縁膜36が除去されたので、入射
光がゲート絶縁膜36を介して垂直電荷伝送領域34へ
直接に流入されることがない。PD−N領域は本来フロ
ーティングされている。しかしながら、トランスファゲ
ート37にハイクロック信号が印加されると、PD−N
領域の信号電荷が垂直電荷伝送領域34へ転送されて電
子を全て失うため、PD−N領域はピンチオフ状態とさ
れる。このピンチオフ状態で再び信号電荷が発生すると
PD−N領域の電位が上がるが、第2導電型ウェル32
のVsdl以上には上がれない。そして、垂直電荷伝送
領域34は、PD−N領域のピンチオフ電位にトランス
ファゲート37の電圧が加えられるため、かなり高い電
位となる。その際、トランスファゲート37には高い電
圧が印加されるが、これは、素子が深いディプリーショ
ンモードで動作するからである。
いて説明する。フォトダイオードで蓄積された信号電荷
が、トランスファゲート37に印加されるクロック信号
に基づいて垂直電荷伝送領域34へ転送されて垂直方向
に移動する。そして、正孔やフォトダイオードの表面に
発生するノイズ電荷は、接地端子又は出力ゲートに連結
されるか、或いは0〜正の電圧が印加され、PD−P領
域39と連結される遮光層41で消滅される。フォトダ
イオード上のゲート絶縁膜36が除去されたので、入射
光がゲート絶縁膜36を介して垂直電荷伝送領域34へ
直接に流入されることがない。PD−N領域は本来フロ
ーティングされている。しかしながら、トランスファゲ
ート37にハイクロック信号が印加されると、PD−N
領域の信号電荷が垂直電荷伝送領域34へ転送されて電
子を全て失うため、PD−N領域はピンチオフ状態とさ
れる。このピンチオフ状態で再び信号電荷が発生すると
PD−N領域の電位が上がるが、第2導電型ウェル32
のVsdl以上には上がれない。そして、垂直電荷伝送
領域34は、PD−N領域のピンチオフ電位にトランス
ファゲート37の電圧が加えられるため、かなり高い電
位となる。その際、トランスファゲート37には高い電
圧が印加されるが、これは、素子が深いディプリーショ
ンモードで動作するからである。
【0017】
【発明の効果】請求項1の本発明デバイス並びに請求項
5の製造方法によって得たデバイスは、光電変換素子と
電気的に連結されるように遮光層が形成されているの
で、光電変換素子の表面が工程中に損傷又は重金属汚染
されてノイズが発生してもその遮光層で消滅させられ
る。したがって、ノイズ電荷が前記光電変化素子へ流入
されない。しかも、光電変換素子の表面部にはゲート絶
縁膜が形成されていないので、入射光が電荷伝送領域へ
直接に流入されることがなく、スミア現象の発生を防止
することができる。従って、本発明はデバイスの特性を
向上させることができる。請求項2、3、4の発明並び
に請求項6、7、8の方法によって得たデバイスによれ
ば、遮光層が接地端子又は出力ゲートに連結されるか、
或いは前記遮光層に0〜正の電圧が印加されるため、光
電変換素子の表面が工程中に損傷又は重金属汚染されて
発生するノイズ電荷を遮光層で消滅させることができ
る。
5の製造方法によって得たデバイスは、光電変換素子と
電気的に連結されるように遮光層が形成されているの
で、光電変換素子の表面が工程中に損傷又は重金属汚染
されてノイズが発生してもその遮光層で消滅させられ
る。したがって、ノイズ電荷が前記光電変化素子へ流入
されない。しかも、光電変換素子の表面部にはゲート絶
縁膜が形成されていないので、入射光が電荷伝送領域へ
直接に流入されることがなく、スミア現象の発生を防止
することができる。従って、本発明はデバイスの特性を
向上させることができる。請求項2、3、4の発明並び
に請求項6、7、8の方法によって得たデバイスによれ
ば、遮光層が接地端子又は出力ゲートに連結されるか、
或いは前記遮光層に0〜正の電圧が印加されるため、光
電変換素子の表面が工程中に損傷又は重金属汚染されて
発生するノイズ電荷を遮光層で消滅させることができ
る。
【図1】 一般的な固体撮像デバイスを示すレイアウト
図。
図。
【図2】 従来の固体撮像デバイスを示す構造断面図。
【図3】 従来の固体撮像デバイスの製造方法を示す工
程断面図。
程断面図。
【図4】 従来の固体撮像デバイスの製造方法を示す工
程断面図。
程断面図。
【図5】 本発明の実施形態による固体撮像デバイスを
示す構造断面図。
示す構造断面図。
【図6】 本発明の実施形態による固体撮像デバイスの
製造方法を示す工程断面図。
製造方法を示す工程断面図。
【図7】 本発明の実施形態による固体撮像デバイスの
製造方法を示す工程断面図。
製造方法を示す工程断面図。
31 半導体基板 32 第2導電型ウェル 33 PD−N領域 34 垂直電荷伝送領域 35 チャネルストップ層 36 ゲート絶縁膜 37 トランスファゲート 38 第1絶縁膜 39 PD−P領域 40 第2絶縁膜 41 遮光層 42 第3絶縁膜 50 光電変換素子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M118 AA05 AB01 CA04 FA06 FA26 GB07 GB11 GB15 5C024 AA01 CA04 CA31 GA01 GA26 GA47
Claims (8)
- 【請求項1】 半導体基板と、 半導体基板にマトリックス状に配列される光電変換素子
と、 光電変換素子の列の間に一方向に形成される電荷伝送領
域と、 半導体基板の光電変換素子の部分以外の箇所に形成され
るゲート絶縁膜と、 ゲート絶縁膜上に形成されるトランスファゲートと、 トランスファゲートの表面を覆って形成される第1絶縁
膜と、 トランスファーゲートの側面に第1絶縁膜の上に形成さ
れる第2絶縁膜と、 第1、第2絶縁膜上にトランスファーゲートを覆うよう
に形成され、光電変換素子の端部と連結される導電性の
材料からなる遮光層と、 光電変換素子および遮光層上に形成される第3絶縁膜
と、を備えることを特徴とする固体撮像デバイス。 - 【請求項2】 遮光層が接地端子に連結されることを特
徴とする請求項1記載の固体撮像デバイス。 - 【請求項3】 遮光層が出力ゲートに連結されることを
特徴とする請求項1記載の固体撮像デバイス。 - 【請求項4】 遮光層に0〜正の電圧が印加されること
を特徴とする請求項1記載の固体撮像デバイス。 - 【請求項5】 第1導電型の半導体基板の表面部に第2
導電型ウェルを形成する段階と、 ウェルのマトリックス状に配置された光電変換領域に第
1導電型第1不純物領域を形成する段階と、 光電変換領域の列の間に一方向に垂直電荷伝送領域を形
成する段階と、 基板上にゲート絶縁膜を形成する段階と、 垂直電荷伝送領域の上側のゲート絶縁膜上にトランスフ
ァゲートを形成する段階と、 トランスファゲートの表面にそれを覆うように第1絶縁
膜を形成する段階と、 第1不純物領域の表面部に第2導電型第2不純物領域を
形成する段階と、 基板表面に第2絶縁膜を形成する段階と、 トランスファーゲートの側面に第2絶縁膜を残し、かつ
トランスファーゲートの下側と第2絶縁膜の下側にゲー
ト絶縁膜を残して他の第2絶縁膜とゲート絶縁膜を除去
する段階と、 トランスファゲートを覆っている第1、第2絶縁膜上に
光電変換素子と連結させて遮光層を形成する段階と、 光電変換素子を含む遮光層上に第3絶縁膜を形成する段
階と、を備えることを特徴とする固体撮像デバイスの製
造方法。 - 【請求項6】 遮光層を接地端子に連結することを特徴
とする請求項5記載の固体撮像デバイスの製造方法。 - 【請求項7】 遮光層を出力ゲートに連結することを特
徴とする請求項5記載の固体撮像デバイスの製造方法。 - 【請求項8】 遮光層に0〜正の電圧を印加させること
を特徴とする請求項5記載の固体撮像デバイスの製造方
法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1019980001223A KR100263474B1 (ko) | 1998-01-16 | 1998-01-16 | 고체 촬상 소자 및 그의 제조 방법 |
KR1223/1998 | 1998-01-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000022119A true JP2000022119A (ja) | 2000-01-21 |
Family
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10320440A Pending JP2000022119A (ja) | 1998-01-16 | 1998-11-11 | 固体撮像デバイス及びその製造方法 |
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Country | Link |
---|---|
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JP (1) | JP2000022119A (ja) |
KR (1) | KR100263474B1 (ja) |
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KR100538150B1 (ko) * | 2003-12-31 | 2005-12-21 | 동부아남반도체 주식회사 | 이미지 센서 및 그 제조방법 |
US7075129B2 (en) * | 2004-01-09 | 2006-07-11 | Eastman Kodak Company | Image sensor with reduced p-well conductivity |
JP4916101B2 (ja) * | 2004-09-01 | 2012-04-11 | キヤノン株式会社 | 光電変換装置、固体撮像装置及び固体撮像システム |
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JPH0228372A (ja) * | 1988-04-20 | 1990-01-30 | Konica Corp | イメージセンサ |
JP3142327B2 (ja) * | 1991-02-05 | 2001-03-07 | 株式会社東芝 | 固体撮像装置及びその製造方法 |
JP2701726B2 (ja) * | 1993-12-28 | 1998-01-21 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置 |
US5736756A (en) * | 1994-09-29 | 1998-04-07 | Sony Corporation | Solid-state image sensing device with lght shielding film |
-
1998
- 1998-01-16 KR KR1019980001223A patent/KR100263474B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-11-11 JP JP10320440A patent/JP2000022119A/ja active Pending
- 1998-12-17 US US09/213,413 patent/US6147373A/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-08-11 US US09/637,786 patent/US6338978B1/en not_active Expired - Fee Related
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JP2011222572A (ja) * | 2010-04-02 | 2011-11-04 | Sharp Corp | 固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器 |
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---|---|
US6338978B1 (en) | 2002-01-15 |
KR100263474B1 (ko) | 2000-08-01 |
US6147373A (en) | 2000-11-14 |
KR19990065779A (ko) | 1999-08-05 |
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