JP2005159062A - 固体撮像装置の製造方法およびイオン注入角度算出プログラム - Google Patents
固体撮像装置の製造方法およびイオン注入角度算出プログラム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005159062A JP2005159062A JP2003396610A JP2003396610A JP2005159062A JP 2005159062 A JP2005159062 A JP 2005159062A JP 2003396610 A JP2003396610 A JP 2003396610A JP 2003396610 A JP2003396610 A JP 2003396610A JP 2005159062 A JP2005159062 A JP 2005159062A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- region
- ion implantation
- solid
- state imaging
- opening
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
Abstract
【課題】イオン注入角度を制御してプロセスばらつきによる特性変動を抑制し、固体撮像装置の信頼性向上、生産性向上を可能とする。
【解決手段】本発明は、基板1にセンサ領域、転送チャネル領域7およびセンサ領域と転送チャネル領域7との間となる読み出しゲート30とを形成する工程と、基板1上に転送電極19を形成し、この転送電極19のセンサ領域上に開口を形成する工程と、転送電極19の開口を介してセンサ領域の表層部にイオン注入するにあたり、転送電極19の開口の端部と読み出しゲート30の端部との位置関係に基づく角度を設定して注入を行う工程とを備える固体撮像装置の製造方法である。
【選択図】図1
【解決手段】本発明は、基板1にセンサ領域、転送チャネル領域7およびセンサ領域と転送チャネル領域7との間となる読み出しゲート30とを形成する工程と、基板1上に転送電極19を形成し、この転送電極19のセンサ領域上に開口を形成する工程と、転送電極19の開口を介してセンサ領域の表層部にイオン注入するにあたり、転送電極19の開口の端部と読み出しゲート30の端部との位置関係に基づく角度を設定して注入を行う工程とを備える固体撮像装置の製造方法である。
【選択図】図1
Description
本発明は、読み出しゲートを形成した後で転送電極を形成する固体撮像装置の製造方法およびこの製造方法で用いるイオン注入の角度を算出するイオン注入角度算出プログラムに関する。
デジタルスチルカメラ、デジタルビデオカメラ、携帯電話をはじめとする民生用カメラや、監視・画像認識・放送局等の業務用カメラに広く用いられているCCD固体撮像素子では、カメラの小型化、高画素化、高機能化への発展に伴い、単位画素当りの面積が次第に小さくなり、現在の先端商品では2.5μm角程度のCCD固体撮像素子が生産されている。
そのために、感度、ダイナミックレンジ、スミア、転送効率、残像、ダーク電流等の特性を劣化させずにフォトダイオードやCCD転送チャネルを微細化する必要がある。この微細化には、微細パターン加工技術、高加速イオン注入技術、低温酸化・熱処理技術等の発展が必要である。これにより、それぞれのn型拡散層やp型拡散層から不純物種が、非所望領域で不要に拡散するのを抑制することができ、微小な領域で所望の深さに所望濃度の不純物領域を任意に形成することができる。
図6は、従来の固体撮像装置を説明する断面図である。この固体撮像装置は、エピタキシャル半導体基板3のn型エピタキシャル層2にp型のウェル領域4を形成し、このp型ウェル領域4内に、n型の不純物拡散領域5と垂直転送レジスタ6を構成するn型転送チャンネル領域7、読み出しゲート(ROG)30、およびp型チャネルストッパ領域8が形成され、n型不純物拡散領域5上にp型領域9が部分的に形成され、n型転送チャネル領域7の直下に第2のp型ウェル領域10が形成されている。
また、n型不純物拡散領域5とp型ウェル領域4とのpn接合によるフォトダイオードによって受光部(光電変換部)11が構成されている。さらに、転送チャネル領域7、チャネルストッパ領域8、および読み出しゲート(ROG)30にゲート絶縁膜18(ONO膜)を介して第1および第2の多結晶シリコンからなる複数の転送電極19が形成されている。さらに、層間絶縁膜20を介して各垂直転送レジスタ6上を覆うようにAl(アルミニウム)またはW(タングステン)の遮光膜21が形成されている。
この固体撮像装置の場合、n型不純物拡散領域5と読み出しゲート(ROG)30は、転送電極19を形成する前に、レジストパターンによる局所的なイオン注入により形成されている。これら不純物領域を転送電極10の形成前に形成するのは、(1)光電変換部をできるだけ広い体積にすることで、感度向上やダイナミックレンジ向上(飽和信号量の向上)を図る、(2)n型転送チャンネル領域7とn型不純物拡散領域5間のポテンシャル差を小さくすることで、耐ブルーミング特性(VAB)を維持しながら読み出し電圧(VT)を低減すること、が主な目的である。CCD固体撮像素子の微細化に伴い、このような構造が特性改善に有利であり、広く使われている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、従来の固体撮像装置の製造方法では、読み出しゲート(ROG)30と正電荷蓄積領域9(HADセンサ構造)とがセルフアラインで形成されないために、プロセスでの線幅やズレのばらつきにより、両者の間に完全なp型領域でない部分(p型の不完全領域50)ができてしまうケースがある。p型の不完全領域50では、シリコン/シリコン酸化膜界面に存在する界面準位から電子の発生があり、暗電流や微小な白傷の原因となる。
そもそも、HADセンサ構造は、光電変換部のn型不純物拡散領域5表面に正電荷蓄積領域9を設けることで、この界面準位に起因する電子の発生を抑制しようとしたものであるが、p型の不完全領域50があるとこれが無効となってしまう。また、逆に正電荷蓄積領域9が読み出しゲート(ROG)30と重なるケースでは、読み出しゲート(ROG)30のポテンシャル障壁が大きくなり、n型不純物拡散領域5にたまった電荷(電子)をn型転送チャンネル領域7へ読み出しにくくなり、読み出し不良の原因となる。
本発明はこのような課題を解決するために成されたものである。すなわち、本発明は、基板にセンサ領域、転送チャネル領域およびセンサ領域と転送チャネル領域との間となる読み出しゲートとを形成する工程と、基板上に転送電極を形成し、転送電極のセンサ領域上に開口を形成する工程と、開口を介してセンサ領域の表層部にイオン注入するにあたり、この開口の端部と読み出しゲートの端部との位置関係に基づく角度を設定して注入を行う工程とを備える固体撮像装置の製造方法である。
また、このイオン注入の角度を算出するにあたり、転送電極の開口の端部と読み出しゲートの端部との基板表面方向に沿った距離を入力するステップと、入力した距離に対応したイオン注入の角度を算出するステップとを備えるイオン注入角度算出プログラムでもある。
このような本発明では、読み出しゲートやセンサ領域を転送電極の形成前に造り込む製造方法において、転送電極の開口からセンサ領域表層部へイオン注入してセンサ部表面p+領域(HADセンサ)を形成する際、そのイオン注入の角度を転送電極の開口と読み出しゲートとの位置関係によって設定するため、読み出しゲートと転送電極開口との位置ズレがあってもセンサ領域表層部に正確な電荷蓄積領域を構成できるようになる。
したがって、本発明によれば、読出しゲート(ROG)を転送電極形成前に形成し、イオン注入によってセンサ領域表層部に電荷蓄積領域であるHADセンサ部を転送電極のセルフアラインで形成する場合において、読み出しゲート(ROG)と転送電極開口部の端部との距離を求め、その結果に応じて、イオン注入角度を設定できることから、実効的な読み出しゲート(ROG)と転送電極開口部の端部と距離をコントロールすることができ、プロセスのばらつきによる要因を補正することが可能となる。その結果として、Vt(読み出し電圧)−VAB(耐ブルーミング特性)と微小白点とが両立する範囲に補正でき、歩留を総合的に確保することが可能となる。
以下、本発明の実施の形態を図に基づき説明する。図1は、本実施形態に係る製造方法の製造対象となる固体撮像装置の構成を説明する模式断面図である。この固体撮像装置は、ウェハ等の基板1にセンサ領域となる不純物拡散領域5と、転送チャネル領域7と、読み出しゲート(ROG)30とが形成され、センサ領域と対応する部分に開口を備えた転送電極19が基板1上にゲート絶縁膜18を介して形成されている。
転送チャネル領域7とセンサ領域となる不純物拡散領域5および読み出しゲート(ROG)30は転送電極19が形成される前に設けられており、転送電極19の開口を介してイオン注入が行われ、センサ領域表層部に正電荷蓄積領域9(HADセンサ部)が形成される。
このような構成において、転送電極19を読み出しゲート(ROG)30や不純物拡散領域5よりも後で形成するため、転送電極19の開口形成の位置ズレ等によって読み出しゲート(ROG)30と転送電極の開口の端部との間に基板表面方向に沿った距離(X)が生じる。本実施形態では、この距離(X)を例えばウェハ毎に実測し、このXの値に応じて、X領域のp領域を適切な濃度にすべく、正電荷蓄積領域9を形成するボロンのイオン注入角度を変化させる点に特徴がある。
正電荷蓄積領域9は転送電極19のセルフアラインで形成される。ROG−電極間距離(X)と、読み出し電圧(VT)と耐ブルーミング特性(VAB)との差、および微小白傷との関係は、一般的に図2に示すようになる。
すなわち、XがプラスになればなるほどVT−VBAの差は小さくなるものの、微小白傷が増加し、一方、Xがマイナスになればなるほど微小白傷は減少するものの、VT−VBAの差が大きくなる。
したがって、このXをイオン注入の角度によってコントロールすることにより、固体撮像装置の特性、つまり読み出しゲート(ROG)30を介した転送チャネル領域7への電荷転送特定を安定させることが可能となる。
具体的には、Xの値がプラスの場合は図1に示すイオン注入の角度<3>で、Xの値がゼロの場合は<1>のストレートで、Xの値がマイナスの場合はイオン注入の角度<2>でボロンをイオン注入すればよい。なお、図1に示す固体撮像装置では、エピタキシャル半導体基板のn型エピタキシャル層1’を形成する前に、暗電流や白傷を低減するための炭素注入領域(ゲッターシンク)34を形成した例となっている。
図2に示すROG−電極間距離(X)と、読み出し電圧(VT)と耐ブルーミング特性(VAB)との差、および微小白傷との関係は、デバイス毎にその構造やデザイン等によって異なるので、予め、個々に相関を求めておくのが望ましい。また、ボロン注入の実角度、濃度、エネルギーに関しても同様である。さらに、ボロンの斜め注入による横拡散の距離には限界があるので、その範囲内に、距離Xを予め、制御しておく必要もある。
次に、図3〜図5の模式断面図に沿って本実施形態の固体撮像装置の製造方法を説明する。先ず、図3(a)に示すように、n型のCZシリコン基板から成る基板1を用意する。このCZシリコン基板は、主面が(100)面を有し、比抵抗10Ωcmの直径200mm基板であり、表面には熱酸化膜31を介して、炭素32が1×1015cm-2注入されている。これにより、暗電流や白傷を低減できる(特開平6−338507号公報参照)。
イオン注入後、アニールを施し、熱酸化膜31を除去する。次に、図3(b)に示すように、基板1の一主面にSiHCl3ソースガスによる水素還元法を用いて、1110℃のエピタキシャル成長温度で、6μmのn型シリコンエピタキシャル層2を成長する。
次に、図3(c)に示すように、n型シリコンエピタキシャル層2に第1のp型半導体ウェル領域4を形成した後、図4(a)に示すように、上記p型ウェル領域4の表面上に絶縁膜18を形成し、第1のp型半導体ウェル領域4内にn型およびp型不純物を選択的にイオン注入して、垂直転送レジスタを構成するn型の転送チャネル領域7と、p型のチャネルストップ領域8と、第2のp型ウェル領域10とをそれぞれ形成する。さらに、読み出しゲート(ROG)30、n型の不純物拡散領域5を形成する。
次いで、図4(b)に示すように、ゲート絶縁膜18を介してポリシリコン(Poly-Si)やタングステン(W)、タングステンシリサイド(WSi)から成る転送電極19を形成後、ROG/ポリ端距離(X)を線幅および合わせマークのずれデータから、ウェハ単位、またはロット単位もしくはチップ単位で測定する。
そして、予め求めてある図2に示すデータ(ROG/ポリ端距離(X)とVT-VABとの相関図)から、正電荷蓄積領域9を形成するBoron(ボロン)のイオン注入角度を図5に示す<1>〜<3>の間となる最適な角度に決定し、目的の固体撮像装置を得る。
なお、図5において転送電極9の下部のゲート絶縁膜18は、SiO2/SiN/SiO2(NON膜)構造となっているが、受光部11の下部のみは付け直してSiO2膜としている。また、転送電極9は単層であっても、2層もしくは3層であってもよい。ただし、本発明はこの構造に限定されるものではない。
さらに、この固体撮像装置は、n型Siエピタキシャル基板上に形成された、p型のウェル領域表面にn型不純物領域を形成して、p型ウェルとn型拡散領域とのPN接合によって、フォトダイオード(PD)を形成した例であるが、p型のSiエピタキシャル基板にn型不純物領域を形成してPDを作成する場合にも適用できる。さらに、層内レンズを複数個有するタイプの固体撮像装置や、縦型オーバーフローバリア形成後にエピタキシャル層を形成し、近赤外線にも感度を持つ固体撮像装置、紫外線に透過性を有する膜のみにて受光部を形成した固体撮像装置にも、適用可能である。
次に、上記説明したイオン注入の角度を算出するプログラムについて説明する。すなわち、本実施形態に係るイオン注入角度の算出プログラムは、上記のような固体撮像装置の製造方法、つまり、読み出しゲート(ROG)30およびセンサ領域を転送電極19の形成前に構成し、転送電極19の開口を介してセンサ領域の表層にイオン注入を行って正電荷蓄積領域(HADセンサ)9を形成する方法を行うにあたり、予めイオン注入の角度をコンピュータによって算出するためのものである。
したがって、イオン注入角度の算出プログラムはCD−ROM等の記録媒体に記録されていたり、コンピュータのハードディスクにインストールされたり、ネットワークを介して配信できるもので、コンピュータのCPU(中央演算装置)によって実行されることになる。
本実施形態に係るイオン注入角度の算出プログラムは、転送電極19の開口の端部と読み出しゲート(ROG)30の端部との基板表面方向に沿った距離(X)を入力するステップと、この入力した距離(X)に対応したイオン注入の角度を算出するステップとを備える。
ここで、イオン注入の角度を算出するにあたり、予め上記距離(X)とイオン注入の角度との関係を示すデータ(図2に示す関係)を求めておき、これを参照することで短時間で的確なイオン注入角度の算出を行う。この転送電極19の開口の端部と読み出しゲート(ROG)の端部との基板表面方向に沿った距離(X)とイオン注入角度との関係を示すデータは予め実験やシミュレーション計算によって求められ、データベース化されている。
したがって、このプログラムのユーザは、コンピュータの入力手段を用いて転送電極19の開口の端部と読み出しゲート(ROG)の端部との基板表面方向に沿った距離(X)を入力すれば、この距離(X)に対応したイオン注入角度の計算結果を得ることが可能となる。
なお、上記距離(X)とイオン注入の角度との関係を示すデータは、予め実験等で得たデータを用いるほか、設定された条件に基づき、入力された距離(X)から所定の計算式によって求めるようにしてもよい。
1…基板、2…エピタキシャル層、3…エピタキシャル基板、4…第1のp型半導体ウェル領域、5…不純物拡散領域、7…転送チャネル領域、8…チャネルストップ領域、19…転送電極、30…読み出しゲート(ROG)
Claims (5)
- 基板にセンサ領域、転送チャネル領域および前記センサ領域と前記転送チャネル領域との間となる読み出しゲートとを形成する工程と、
前記基板上に転送電極を形成し、前記転送電極の前記センサ領域上に開口を形成する工程と、
前記開口を介して前記センサ領域の表層部にイオン注入するにあたり、前記開口の端部と前記読み出しゲートの端部との位置関係に基づく角度を設定して注入を行う工程と
を備えることを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記位置関係は、前記開口の端部と前記読み出しゲートの端部との前記基板表面方向に沿った距離である
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記角度は、前記センサ領域から前記読み出しゲートを介した前記転送チャネル領域への電荷の転送特性の影響度合いに応じて決定される
ことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記イオン注入のイオンはボロンである
ことを特徴とする請求項1に記載の固体撮像装置の製造方法。 - 基板にセンサ領域、転送チャネル領域および前記センサ領域と前記転送チャネル領域との間となる読み出しゲートとを形成し、前記基板上に転送電極を形成し、前記転送電極の前記センサ領域上に開口を形成した状態で、前記開口を介して前記センサ領域の表層部にイオン注入する角度を算出するプログラムにおいて、
前記開口の端部と前記読み出しゲートの端部との前記基板表面方向に沿った距離を入力するステップと、
前記距離に対応した前記イオン注入の角度を算出するステップと
を備えることを特徴とするイオン注入角度算出プログラム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003396610A JP2005159062A (ja) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | 固体撮像装置の製造方法およびイオン注入角度算出プログラム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003396610A JP2005159062A (ja) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | 固体撮像装置の製造方法およびイオン注入角度算出プログラム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005159062A true JP2005159062A (ja) | 2005-06-16 |
Family
ID=34721997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003396610A Pending JP2005159062A (ja) | 2003-11-27 | 2003-11-27 | 固体撮像装置の製造方法およびイオン注入角度算出プログラム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2005159062A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010045280A (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Oki Semiconductor Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
US8115851B2 (en) | 2008-12-17 | 2012-02-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state image capturing apparatus, method for manufacturing same, and electronic information device |
CN109560160A (zh) * | 2017-09-25 | 2019-04-02 | 艾普凌科有限公司 | 紫外线受光元件和紫外线受光元件的制造方法 |
-
2003
- 2003-11-27 JP JP2003396610A patent/JP2005159062A/ja active Pending
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010045280A (ja) * | 2008-08-18 | 2010-02-25 | Oki Semiconductor Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
US8115851B2 (en) | 2008-12-17 | 2012-02-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state image capturing apparatus, method for manufacturing same, and electronic information device |
CN109560160A (zh) * | 2017-09-25 | 2019-04-02 | 艾普凌科有限公司 | 紫外线受光元件和紫外线受光元件的制造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7585707B2 (en) | Low dark current image sensors with epitaxial SiC and/or carbonated channels for array transistors | |
US7524695B2 (en) | Image sensor and pixel having an optimized floating diffusion | |
US7205591B2 (en) | Pixel sensor cell having reduced pinning layer barrier potential and method thereof | |
KR100672729B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서의 제조방법 | |
US8115851B2 (en) | Solid-state image capturing apparatus, method for manufacturing same, and electronic information device | |
JPH08288496A (ja) | 固体撮像装置およびその製造方法 | |
TW202203445A (zh) | 增加有效通道寬度之電晶體 | |
US20180070041A1 (en) | Solid-state image sensor, method of manufacturing the same, and camera | |
US7713808B2 (en) | CMOS image sensor and method for fabricating the same | |
JP2005072236A (ja) | 半導体装置および半導体装置の製造方法 | |
KR100640980B1 (ko) | 씨모스 이미지 센서의 제조방법 | |
TW202205651A (zh) | 具有增加的有效通道寬度之電晶體 | |
US20060110873A1 (en) | Method for fabricating CMOS image sensor | |
US7572663B2 (en) | Method for manufacturing CMOS image sensor | |
US20080224190A1 (en) | Image sensor and method of fabricating the same | |
US8940575B2 (en) | Method of producing semiconductor device, solid-state imaging device, method of producing electric apparatus, and electric apparatus | |
US7659133B2 (en) | Method for manufacturing CMOS image sensor | |
JP2005159062A (ja) | 固体撮像装置の製造方法およびイオン注入角度算出プログラム | |
JP2002353431A (ja) | 光電変換装置及びその製造方法 | |
JP2003318383A (ja) | 固体撮像素子およびその製造方法 | |
JPH02304974A (ja) | 固体撮像素子の製造方法 | |
JP2006093520A (ja) | イオン注入方法、並びに、これを用いた電界効果トランジスタの製造方法及び固体撮像素子の製造方法 | |
JP2526512B2 (ja) | 固体撮像装置の製造方法 | |
US20070161144A1 (en) | Method for Manufacturing CMOS Image Sensor | |
JP2002190587A (ja) | 固体撮像装置の製造方法 |