JP2006041117A - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

固体撮像素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2006041117A
JP2006041117A JP2004217536A JP2004217536A JP2006041117A JP 2006041117 A JP2006041117 A JP 2006041117A JP 2004217536 A JP2004217536 A JP 2004217536A JP 2004217536 A JP2004217536 A JP 2004217536A JP 2006041117 A JP2006041117 A JP 2006041117A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
imaging device
state imaging
solid
ion implantation
annealing
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.)
Withdrawn
Application number
JP2004217536A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakatsu Suzuki
政勝 鈴木
Mitsugi Yoshida
貢 吉田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP2004217536A priority Critical patent/JP2006041117A/ja
Priority to TW094118093A priority patent/TW200605345A/zh
Priority to US11/145,675 priority patent/US20060019423A1/en
Priority to KR1020050061251A priority patent/KR20060049926A/ko
Priority to CNA2005100879522A priority patent/CN1728398A/zh
Publication of JP2006041117A publication Critical patent/JP2006041117A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14643—Photodiode arrays; MOS imagers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/14—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation
    • H01L27/144—Devices controlled by radiation
    • H01L27/146—Imager structures
    • H01L27/14683—Processes or apparatus peculiar to the manufacture or treatment of these devices or parts thereof
    • H01L27/14689—MOS based technologies
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0352—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their shape or by the shapes, relative sizes or disposition of the semiconductor regions

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

【課題】 結晶欠陥を含んだ電荷転送部、ならびに受光部が形成されることを防止し、出力画像の画質が良好で飽和電荷量が多い固体撮像素子の製造方法を提供する。
【解決手段】 半導体基板内に光電変換をなす受光部５を形成する工程と、受光部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部３を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法において、前記電荷転送部を構成する埋め込みチャンネル領域を形成するためのイオン注入工程後にアニールを行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は固体撮像素子の製造方法に関する。特に、固体撮像素子の信号電荷の転送路となる埋め込みチャンネル領域の形成、処理工程を含む固体撮像素子の製造方法に関するものであり、さらに詳しくは、出力画像の画質が良好で飽和電荷量が多い固体撮像素子の製造方法に関するものである。
現在、固体撮像素子としては信号電荷の読み出しにＣＣＤ（電荷結合素子）を使用したものが主流となっている。また、画素の微細化が進むに伴い、画素数の増大と素子の小型化において著しい向上が実現されてきた。
一般に、ビデオムービーやデジタルスチルカメラ等に用いられる固体撮像素子は、光電変換によって信号電荷を得るための受光部（ＰＤ部）、ならびに受光部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部（ＣＣＤ部）を形成したシリコン基板上に、絶縁膜を介して転送ゲート電極が形成され、さらに、転送ゲート電極上の層間絶縁膜、受光部上方に開口を有する遮光膜（受光部以外の表面側を遮光するための膜）、表面保護膜、必要に応じて、平坦化膜、カラーフィルター、マイクロレンズが順に積層された構造を有している。受光部と垂直転送ＣＣＤ部は交互に並ぶように二次元的に配置されており、一対の受光部と垂直転送ＣＣＤ部が一画素を構成している。受光部に光が入射して発生した電荷は、転送ゲート電極に所定の駆動信号を印加して駆動することにより順次転送され、出力部から画像信号として出力される。
受光部、ならびに電荷転送部は半導体基板内にイオン注入によって形成される。受光部形成のためのイオン注入工程においては、注入されるイオンの運動エネルギーによって、結晶を構成する原子がはじき飛ばされ、多数の点欠陥・格子間原子対が発生する。発生した点欠陥・格子間原子対の濃度が増加すると、これらの点欠陥・格子間原子対のいくつかが相互に結合し、安定な結晶欠陥となり、白キズ（画像欠陥の一種）や暗電流が増加し画質が劣化するという問題がある。暗電流が増加すると真っ暗な対象物を撮影しても、撮像画像が灰色になったり、ひどい場合には白くなると言う問題もある。
この問題を解決するため、受光部を形成するためのイオン注入後にアニールを行い、あるいは、その後、他の目的も兼ねた高温熱処理工程を通ることにより、発生した点欠陥・格子間原子対を消滅させることが行われている。また、イオン注入工程を複数回に分けて行い、各回のイオン注入後にアニールを行うことも提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。
一方、電荷転送部形成のためのイオン注入工程においても点欠陥・格子間原子対は発生する。これらの点欠陥・格子間原子対のいくつかが相互に結合し安定な結晶欠陥になると、白縦線と呼ばれる画像欠陥を生じる。但し、一般的に電荷転送部形成のためのイオン注入の加速エネルギーは、受光部形成のためのイオン注入の加速エネルギーよりも低いため、結晶欠陥の元となる点欠陥・格子間原子対の発生量が少ない。そのため、イオン注入のドーズ量を調整することで画像欠陥の発生を抑えられ、その後の高温熱処理工程とは異なる追加のアニールによる点欠陥・格子間原子対を消滅させる工程を必要としなかった。
特開平１０−１３５４４１号公報
しかしながら、画素の微細化が進むにつれて、例えば、一対の前記受光部と前記電荷
転送部とからなる１画素分の表面積の大きさが、２．８μｍ×２．８μｍ以下など、画
素面積の減少による飽和電荷量（最大蓄積電荷量）の減少を補うため、受光部、ならび
に電荷転送部の不純物濃度（イオン注入のドーズ量）が増加してきた。不純物濃度が増
加した場合、イオン注入時に発生する点欠陥・格子間原子対の発生量が増加するため、
それらが結合し安定化した結晶欠陥も増加し、いわゆる白キズや白縦線、暗電流が増加
する。そのため、特許文献１における固体撮像素子のように受光部を形成するためのイ
オン注入後にアニールを実施するだけでは画質の向上を十分に図ることが困難であると
いう問題があった。また、画素の微細化以外の場合でも、飽和電荷量（最大蓄積電荷量
）の増大が必要な場合に、受光部、ならびに電荷転送部の不純物濃度（イオン注入のド
ーズ量）を増加させた場合にも同様な問題が生じる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、結晶欠陥を含んだ電荷転送部、ならびに受光部が形成されることを防止し、出力画像の画質が良好で飽和電荷量が多い固体撮像素子の製造方法を提供することである。
上記課題を解決するため、本発明の固体撮像素子の製造方法は、半導体基板内に光電変換する受光部を形成する工程と、前記受光部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法において、前記電荷転送部を形成する工程は、前記電荷転送部を構成する埋め込みチャンネル領域を形成するためのイオン注入を行う工程後に、アニールを行う工程を含むことを特徴とする。
また、前記本発明の固体撮像素子の製造方法においては、前記電荷転送部が、ｎ型の埋め込みチャンネル領域と前記埋め込みチャンネル領域の下部となるｐ型の領域とからなり、前記電荷転送部を形成するためのイオン注入を行う工程が、前記ｎ型の埋め込みチャンネル領域を形成するための第１のイオン注入工程と、前記埋め込みチャンネル領域の下部となるｐ型の領域を形成するための第２のイオン注入工程とからなり、
アニールを行う工程が、前記第１のイオン注入および前記第２のイオン注入後に行われるアニール工程であることが好ましい。
なお、前記本発明の固体撮像素子の製造方法においては、イオン注入工程において、前記イオン注入に用いる不純物あるいは前記第１のイオン注入に用いる不純物は、砒素であることが好ましい。
また、前記本発明の固体撮像素子の製造方法においては、アニールの温度は、それ以降の後工程処理の最高温度以上に設定されることが好ましい。
更には、前記本発明の固体撮像素子の製造方法においては、アニール温度は９５０℃以上１０５０℃以下が好ましい。
また、前記本発明の固体撮像素子の製造方法においては、アニール時間は２０秒以上６０秒以下が好ましい。
また、前記本発明の固体撮像素子の製造方法においては、アニールの昇温レートが１０℃/秒以上１００℃/秒以下であることが好ましい。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法は、一対の前記受光部と前記電荷転送部とからなる１画素分の表面積の大きさが、２．８μｍ×２．８μｍ以下である固体撮像素子の製造に、好適である。
本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、電荷転送部を構成する埋め込みチャンネル領域を形成するためのイオン注入後にアニール、好ましくは高温短時間・高速昇温アニールを行うことにより、結晶欠陥を含んだ電荷転送部、ならびに結晶欠陥を含んだ受光部が形成されることを防止することができ、従来に比べて白キズや白縦線、暗電流などの少ない高画質の撮像信号を得ることができる。即ち、仮に受光部形成のためのイオン注入工程、ならびにその後のアニール工程、あるいは、その後、他の目的も兼ねた高温熱処理工程を通ることにより、画像欠陥を生じるような結晶欠陥が発生しない場合でも、受光部形成の前、あるいは後に実施される電荷転送部形成のためのイオン注入後のアニール工程が適切ではないと、半導体基板にスリップ（特定の結晶方位に沿って結晶がずれること）や転位（結晶欠陥が２次元、３次元的に並ぶ）が発生し、その結果、電荷転送部のみならず、受光部にも結晶欠陥が発生することがある。本発明は結晶欠陥を含んだ電荷転送部の形成を防止するとともに、転位やスリップを含んだ半導体基板の形成が防止されるので、受光部にも結晶欠陥が発生する影響を及ぼさないようにすることができる。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、電荷転送部を構成するｎ型埋め込みチャンネル領域を形成するための第１のイオン注入工程と、前記埋め込みチャンネル領域の下部となるｐ型領域を形成するための第２のイオン注入工程と、前記第１のイオン注入、ならびに第２のイオン注入後にアニール、好ましくは高温短時間・高速昇温アニールを行うことにより、上記と同様に結晶欠陥を含んだ電荷転送部、ならびに受光部が形成されることを防止することができ、従来に比べて白キズや白縦線、暗電流などの少ない高画質の撮像信号を得ることができる。また、アニールによる不純物拡散の影響が少なく、飽和電荷量の減少を抑えることができる。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、前記埋め込みチャンネル領域を形成するための前記イオン注入に用いる不純物、あるいは、前記ｎ型の埋め込みチャンネル領域と前記埋め込みチャンネル領域の下部となるｐ型の領域を形成する場合においては、前記ｎ型の埋め込みチャンネル領域を形成する前記第１のイオン注入に用いる不純物を砒素にすることにより、電荷転送部に発生する結晶欠陥の量を抑制することができる。砒素は原子番号がリンよりも大きいため、イオン注入による点欠陥・格子間原子対の発生量はリンを用いる場合よりも多い。しかしながら、砒素は原子半径がシリコンに近いため、イオン注入後に適切なアニールを行うことにより、白キズや白縦線のような画像欠陥となる結晶欠陥の発生はリンの場合よりも少なくでき好ましい。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、アニールの温度をそれ以降の工程の最高温度以上にすることにより、電荷転送部に発生する結晶欠陥の回復が十分でき、白縦線や暗電流を減少することができる。また、前記イオン注入した不純物がアニール処理後の工程で熱により拡散してしまうことによる影響を少なくでき、飽和電荷量の減少を抑えることができるので好ましい。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、アニールの温度を９５０℃以上にすることにより、電荷転送部に発生する結晶欠陥の回復が十分でき、白縦線や暗電流を減少することができ好ましい。また、アニールの温度を１０５０℃以下にすることにより、アニールによるスリップや転位の発生を抑制することができ、白キズや白縦線、暗電流の増加を防止でき好ましい。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、アニールの時間を２０秒以上にすることにより、電荷転送部に発生する結晶欠陥の回復が十分でき、白縦線や暗電流を減少することができ好ましい。また、アニールの時間を６０秒以下にすることにより、アニールによるスリップや転位の発生を抑制することができ、白キズや白縦線、暗電流の増加を防止できるので好ましい。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、アニールの昇温レートを１０℃/秒以上にすることにより、電荷転送部に発生する結晶欠陥の回復が十分でき、白縦線や暗電流を減少することができ好ましい。また、アニールの昇温レートを１００℃/秒以下にすることにより、アニールによるスリップや転位の発生を抑制することができ、白キズや白縦線、暗電流の増加を防止できるので好ましい。
また、本発明の固体撮像素子の製造方法は、一対の前記受光部と前記電荷転送部とからなる１画素分の表面積の大きさが、２．８μｍ×２．８μｍ以下、より好ましくは２．４μｍ×２．４μｍ以下である固体撮像素子の製造に好適である。画素面積の減少による飽和電荷量（最大蓄積電荷量）の減少を補うため、注入する不純物濃度（イオン注入のドーズ量）を増加した場合、イオン注入時に発生する点欠陥・格子間原子対の発生量が増加しやすくなるが、本発明においては、これら結晶欠陥の発生を防止し、画素の微細化に好適に対応し得る固体撮像素子の製造方法を提供でき好ましい。
以下に本発明の実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。
図１は本発明の一実施の形態における固体撮像素子の断面図である。但し、この図は固体撮像素子を構成するほぼ１個の画素のみの部分を示したものであり、通常は、図１に示す受光部と垂直転送ＣＣＤ部からなる一画素が複数個二次元的に配列されて、固体撮像素子を構成する。
固体撮像素子はｎ型シリコン基板１上にｐ型ウェル層２が形成され、ｐ型ウェル層２中に埋め込みチャンネルのｎ型領域３と受光部であるフォトダイオードのｎ型領域４とがｐ型領域５で隔てられて形成されている。フォトダイオードのｎ型領域４の上部の受光部表面には、Ｓｉ／ＳｉＯ2界面の影響（界面準位に起因する暗電流や白キズによる悪影響など）をなくすためのｐ型の高濃度領域６が形成されている。なお、ここで、ＳｉＯ2とは、絶縁膜８を構成する材料の一例である。埋め込みチャンネルのｎ型領域３の下部にはｐ型領域７が形成されている。埋め込みチャンネルのｎ型領域３上にはＳｉＯ2膜からなる絶縁膜８を介してポリシリコンなどからなる転送ゲート電極９が形成されている。転送ゲート電極９の上面には、受光部であるフォトダイオードの上方が開口領域となったタングステンなどからなる遮光膜１０が形成されている。転送ゲート電極９と遮光膜１０の間には、層間絶縁膜１１が形成されている。
なお、上記の固体撮像素子の埋め込みチャンネルのｎ型領域３や受光部であるフォトダイオードのｎ型領域４などは、レジストの形成及び剥離、イオン注入などを繰り返しながら形成され、転送ゲート電極９や遮光膜１０、層間絶縁膜１１も公知の手法を用いて形成される。
次に、本実施の形態における固体撮像素子の製造方法の特徴について説明する。
本発明に係る本実施の形態の固体撮像装置の製造方法の特徴は、埋め込みチャンネルのｎ型領域３を形成するためのイオン注入工程より後にアニールを行う点である。本実施の形態においては、埋め込みチャンネルのｎ型領域３を形成するためのイオン注入は砒素を用いて行うことが好ましい。そしてイオン注入工程は、最初に、埋め込みチャンネルのｎ型領域３を形成するための第１のイオン注入を行って、次いで埋め込みチャンネルのｎ型領域３の下部となるｐ型領域７を形成するための第２のイオン注入を行った後、窒素雰囲気中で高温短時間・高速昇温アニールを行う。このように、イオン注入後にアニール、好ましくは高温短時間・高速昇温アニールを行うことにより、イオン注入工程において発生した点欠陥・格子間原子対が相互に結合して安定な結晶欠陥となる前に、点欠陥・格子間原子対を消滅させることができる。第２のイオン注入は、特に限定するものではないが、例えば、ボロンなどを用いることができる。
ここで、アニール温度は９５０℃以上１０５０℃以下が好ましい。アニールの温度を９５０℃以上にすることにより、電荷転送部に発生する結晶欠陥の回復が十分でき、白縦線や暗電流を減少することができる。また、アニールの温度を１０５０℃以下にすることにより、アニールによるスリップや転位の発生を抑制することができ、白キズや白縦線、暗電流の増加を防止できる。
また、アニール時間は２０秒以上６０秒以下が好ましい。埋め込みチャンネル領域を形成するためのイオン注入に用いる不純物は砒素であることが好ましい。不純物を活性化させるためのアニールによって不純物が拡散するのを抑制するためには比較的低温（８００℃〜９００℃）、長時間（１０分〜数時間）のアニールに代わって、高温（９５０℃〜１０５０℃）、短時間（２０秒〜６０秒）のアニールを行うことが好ましい。これはアニールの短時間化によって注入された不純物の拡散を抑え、短時間処理によるアニール効果の減少を高温化によって補うものである。
昇温レートは、６００℃〜７００℃の温度領域を１０℃/秒以下の速度で通過すると、イオン注入で生じた１次欠陥が結合して欠陥クラスターが形成されやすく、このような欠陥クラスターが成長してなる２次欠陥は７００℃よりも高い温度の加熱でも回復され難いため、１０℃/秒以上であることが好ましい。一方、昇温レートが１００℃/秒よりも高いとアニール炉でウェハにスリップが生じることがあるので、１００℃/秒以下であることが好ましい。
本実施の形態の固体撮像素子を使用した撮像装置の出力画面において発生する白キズ、白縦線を測定すると、電荷転送部を形成する工程において、イオン注入後にアニールを行わない従来の固体撮像素子を使用した撮像装置の出力画面においては、白キズ、白縦線が発生したのに対し、本実施の形態の固体撮像素子を使用した撮像装置においては白キズ、白縦線は認められなくなるか、極めて少なくできる。
また、本実施の形態の固体撮像素子について発生する暗電流は、電荷転送部を形成する工程において、イオン注入後にアニールを行わない従来の固体撮像素子の場合に発生する暗電流に比べてかなり低減できる。
従って、本発明の実施の形態の固体撮像素子の製造方法によれば、結晶欠陥を含んだ電荷転送部、ならびに受光部が形成されることを防止し、歩留りを向上させることができる。
尚、ここではｎ型シリコン基板１で形成した例を示したが、ｐ型シリコン基板を用いても同様の方法で形成できる。このとき、図１で示したｐ型ウェル層２を半導体基板内部に作る必要はなくｐ型シリコン基板をそのまま用いることができる。
なお、電荷転送部の結晶欠陥に起因する画像欠陥の発生を低減することが本発明の目的であるので、本発明はこの点に特に注目して、電荷転送部の結晶欠陥の低減された固体撮像素子の製造方法について説明したものである。従って受光部のイオン注入後のアニールなどについては、特に、本発明で制限するものではない。受光部のイオン注入後のアニールについては、必要に応じて適宜採用すればよく、また必ずしも必要とは言えない。例えば、イオン注入量を少なくしたり、受光部イオン注入後の熱処理工程（結晶欠陥回復のための特別な追加アニールが目的でははない高温の炉工程、例えばその後の工程での表面平坦化工程など、など）を採用する場合には、受光部のイオン注入後のアニールは省略することができる。また、仮に受光部のイオン注入後のアニールを行う場合でも、受光部のイオン注入後と電荷転送部のイオン注入後のアニールのどちらを先にするかは採用する製造プロセスによって異なり、適宜、必要に応じて、適当な順を採用すればよいし、また、受光部のイオン注入後と電荷転送部のイオン注入後のそれぞれの各イオン注入後にアニールするのか、それとも両者のイオン注入後にまとめてアニールするのか、叉は、上述のように電荷転送部のイオン注入の方のみアニールするのかも採用するプロセスによって異なり、適宜、必要に応じて決定すればよい。上記、実施の形態並びに下記実施例においては、受光部のイオン注入、受光部のアニール（ファーネス）、電荷転送部のイオン注入、電荷転送部のアニール（RTA：急速熱アニーリング）の順を採用している。
以下、本発明の理解を容易にするために、実施例を挙げて更に本発明を説明するが、本発明はこの実施例に挙げた態様のみに限定されるものではない。
以下に本発明の実施例について、図１を参照して具体的に説明する。
図１は本発明の実施例における固体撮像素子の断面図である。但し、前述したように、この図は固体撮像素子を構成するほぼ１個の画素部分のみを示したものであり、通常は、図１に示す受光部と垂直ＣＣＤ部からなる画素が複数個二次元的に配列されて、固体撮像素子を構成している。
固体撮像素子はｎ型シリコン基板１上にｐ型ウェル２をボロンの高エネルギーイオン注入（1800keV、1.５×１０11 cm-2）により形成し、ｐ型ウェル２中に受光部であるフォトダイオードのｎ型領域４を砒素のイオン注入（550keV、２．６×１０12 cm-2）により形成し、窒素雰囲気中でアニール（1000℃、20分）を行った。その後、埋め込みチャンネルのｎ型領域３を砒素のイオン注入（110keV、５．８×１０12 cm-2）により形成し、埋め込みチャンネル領域の下部となるｐ型の領域７をボロンのイオン注入（180keV、８×１０11 cm-2）により形成し、窒素雰囲気中でアニール（1000℃、40秒、昇降温レート50℃/秒）した。次に、熱酸化（900℃）によってシリコン酸化膜（厚さ30nm）からなる絶縁膜８を形成した。この両者がｐ型領域５で隔てられるようｐ型領域５をボロンのイオン注入（40keV、７×１０12 cm-2）により形成した。
次に、CVD法（気相成長法：５３０℃）によってポリシリコン膜（厚さ250nm）を成成長させ、ドライエッチングにより転送ゲート電極９を形成した。その後、熱酸化（９００℃）によって転送ゲート電極９をシリコン酸化膜で被覆した。このシリコン酸化膜は、後述する層間絶縁膜１１の一部に該当する。フォトダイオードのｎ型領域４の上部の受光部表面には、Si/SiO2界面準位の影響をなくすためのｐ型の高濃度領域６をボロンのイオン注入（10keV、５×１０13cm-2）により形成した。続いて、ＣＶＤ法（680℃）によりＳｉＯ2（厚さ60nm）からなる層間絶縁膜１１を形成し、スパッタリング法によりタングステンからなる遮光膜１０（厚さ200nm）を形成し、ドライエッチングにより受光部の上方に開口領域を形成し、固体撮像素子を得た。一対の前記受光部と前記電荷転送部とからなる１画素分の表面積の大きさを、２．４μｍ×２．４μｍとしている。
かくして得られた本実施例の固体撮像素子の出力画面において発生する白キズ、白縦線、暗電流を測定した。電荷転送部を形成する工程において、イオン注入後にアニールを行わない従来の固体撮像素子を使用した撮像装置の出力画面においては、３００万画素中の５画素に白キズ、２本の白縦線が発生したのに対し、本実施例の固体撮像素子を使用した撮像装置においては白キズ、白縦線は認められなかった。
また、本実施の形態の固体撮像素子について発生する暗電流を測定したところ、６０℃の温度条件下で０．５ｍＶであった。一方、電荷転送部を形成する工程において、イオン注入後にアニールを行わない従来の固体撮像素子の場合に発生する暗電流は、その他の条件を同一にして測定したところ、１ｍＶであり、本実施の形態の固体撮像素子の製造方法により、発生する暗電流を約半分にまで低減できることが確認できた。
従って、本発明の実施の形態の固体撮像素子の製造方法によれば、結晶欠陥を含んだ電荷転送部、ならびに受光部が形成されることを防止し、歩留りを向上させることができる。
尚、この実施例ではｎ型シリコン基板１で形成した例を示したが、ｐ型シリコン基板を用いても同様の方法で形成できる。このとき、図１で示したｐ型ウェル層２を基板内部に作る必要はなくｐ型シリコン基板をそのまま用いることができる。
本発明の固体撮像素子の製造方法は、結晶欠陥を含んだ電荷転送部、ならびに受光部が形成されることを防止し、出力画像の画質が良好で飽和電荷量が多く、ビデオムービーやデジタルスチルカメラ等への適用に有用な固体撮像素子の製造方法を提供できる。
本発明の一実施の形態における固体撮像素子の断面図。
符号の説明
１ ｎ型シリコン基板
２ ｐ型ウェル層
３ 電荷転送部を構成する埋め込みチャンネルのｎ型領域
４ 受光部であるフォトダイオードのｎ型領域
５ 素子分離領域を構成するｐ型領域
６ 受光部表面のｐ型の高濃度領域
７ 埋め込みチャンネルのｎ型領域３の下部のｐ型領域
８ 絶縁膜
９ 転送ゲート電極
１０ 遮光膜
１１ 層間絶縁膜


Claims (9)

  1. 半導体基板内に光電変換する受光部を形成する工程と、前記受光部から読み出された信号電荷を転送する電荷転送部を形成する工程とを含む固体撮像素子の製造方法において、
    前記電荷転送部を形成する工程は、前記電荷転送部を構成する埋め込みチャンネル領域を形成するためのイオン注入を行う工程後に、アニールを行う工程を含むことを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
  2. 前記電荷転送部が、ｎ型の埋め込みチャンネル領域と前記埋め込みチャンネル領域の下部となるｐ型の領域とからなり、
    前記電荷転送部を形成するためのイオン注入を行う工程が、前記ｎ型の埋め込みチャンネル領域を形成するための第１のイオン注入工程と、前記埋め込みチャンネル領域の下部となるｐ型の領域を形成するための第２のイオン注入工程とからなり、
    アニールを行う工程が、前記第１のイオン注入および前記第２のイオン注入後に行われるアニール工程である請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
  3. 前記イオン注入に用いる不純物が、砒素である請求項１記載の固体撮像素子の製造方法。
  4. 前記第１のイオン注入に用いる不純物が、砒素である請求項２記載の固体撮像素子の
    製造方法。
  5. 前記アニールの温度が、それ以降の工程の最高温度以上に設定されてなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。
  6. 前記アニールの温度が、９５０℃以上１０５０℃以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。
  7. 前記アニールの時間が、２０秒以上６０秒以下である請求項５あるいは請求項６に記載の固体撮像素子の製造方法。
  8. 前記アニールの昇温レートが、１０℃/秒以上１００℃/秒以下である請求項５〜７のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。
  9. 一対の前記受光部と前記電荷転送部とからなる１画素分の表面積の大きさが、２．８μｍ×２．８μｍ以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載の固体撮像素子の製造方法。

JP2004217536A 2004-07-26 2004-07-26 固体撮像素子の製造方法 Withdrawn JP2006041117A (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004217536A JP2006041117A (ja) 2004-07-26 2004-07-26 固体撮像素子の製造方法
TW094118093A TW200605345A (en) 2004-07-26 2005-06-02 Method for manufacturing solid-state image sensor
US11/145,675 US20060019423A1 (en) 2004-07-26 2005-06-06 Method for manufacturing solid-state image sensor
KR1020050061251A KR20060049926A (ko) 2004-07-26 2005-07-07 고체 촬상 소자의 제조 방법
CNA2005100879522A CN1728398A (zh) 2004-07-26 2005-07-26 固态图像传感器的制造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004217536A JP2006041117A (ja) 2004-07-26 2004-07-26 固体撮像素子の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006041117A true JP2006041117A (ja) 2006-02-09

Family

ID=35657750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004217536A Withdrawn JP2006041117A (ja) 2004-07-26 2004-07-26 固体撮像素子の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20060019423A1 (ja)
JP (1) JP2006041117A (ja)
KR (1) KR20060049926A (ja)
CN (1) CN1728398A (ja)
TW (1) TW200605345A (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107195651A (zh) * 2017-06-26 2017-09-22 上海华力微电子有限公司 一种改善cis器件白像素点的iso版图结构

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5556801A (en) * 1995-01-23 1996-09-17 Eastman Kodak Company Method of making a planar charge coupled device with edge aligned implants and interconnected electrodes
US5786607A (en) * 1995-05-29 1998-07-28 Matsushita Electronics Corporation Solid-state image pick-up device and method for manufacturing the same
JP2773733B2 (ja) * 1996-04-09 1998-07-09 日本電気株式会社 固体撮像装置の製造方法
JPH09321266A (ja) * 1996-05-27 1997-12-12 Sony Corp 半導体基板の製造方法及び固体撮像装置の製造方法
US6333526B1 (en) * 1997-11-27 2001-12-25 Nec Corporation Charge transfer device and a manufacturing process therefor
JP3276005B2 (ja) * 1998-12-07 2002-04-22 日本電気株式会社 電荷結合素子及びその製造法
US7005606B2 (en) * 2003-09-09 2006-02-28 W.A. Whitney Co. Laser machine tool with image sensor for registration of workhead guidance system

Also Published As

Publication number Publication date
KR20060049926A (ko) 2006-05-19
CN1728398A (zh) 2006-02-01
TW200605345A (en) 2006-02-01
US20060019423A1 (en) 2006-01-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10325948B2 (en) Solid-state image sensor and method of manufacturing the same
JP5453832B2 (ja) 固体撮像装置および撮像装置
JP4211696B2 (ja) 固体撮像装置の製造方法
JP5442100B2 (ja) 光電変換装置の製造方法
JP2008305994A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
TW201027737A (en) Technique for fabrication of backside illuminated image sensor
WO2010106591A1 (ja) 固体撮像装置及びその製造方法
JP4674894B2 (ja) 固体撮像装置及びその製造方法
JP2010147193A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法、並びに電子情報機器
JP3000142B2 (ja) 固体撮像デバイスの製造方法
US20080157138A1 (en) Cmos image sensor and method for fabricating the same
JP2007013178A (ja) Ｃｍｏｓイメージセンサの製造方法
JP4868815B2 (ja) 固体撮像装置およびその製造方法、電子情報機器
US20080160731A1 (en) Method for fabricating cmos image sensor
US7387952B2 (en) Semiconductor substrate for solid-state image pickup device and producing method therefor
JP7015350B2 (ja) 固体撮像装置およびカメラ
JP2008294479A (ja) 固体撮像装置
JP2006041117A (ja) 固体撮像素子の製造方法
JP2010103318A (ja) 半導体基板およびその製造方法、固体撮像素子
JP2006294756A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2012204674A (ja) エピタキシャル基板およびその製造方法、固体撮像素子およびその製造方法、電子情報機器
JP2004047985A (ja) 固体撮像装置
JP2014127514A (ja) 固体撮像素子、固体撮像素子の製造方法および電子機器
JP2010067735A (ja) 固体撮像装置の製造方法および固体撮像装置の基板の製造方法
JP2006332283A (ja) 固体撮像装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070713

A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20070912