JP2006190769A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 光電変換部となるフォトダイオードPDの形成工程において、イオン注入によりフォトダイオードPDの電荷蓄積領域17を形成した後、熱拡散により電荷蓄積領域17を素子分離膜13の下方に延在し、かつ拡散層14に当接または近接するように形成する。これにより、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域(面積)を増大できる。
【選択図】 図2
Description
ところで、近年の固体撮像装置においては、ますます多画素化が進み、これに伴い、単位画素の面積が小さくなり、さらなる光電変換効率の向上が望まれている。このため、例えばフォトダイオードの場合には、PN接合のそれぞれの不純物領域の不純物濃度を高め、光電変換効率を向上させている(非特許文献1参照)。
米本和也著CQ出版社「CCD/CMOSイメージ・センサの基礎と応用」第92頁〜第94頁
この構成により、画素内における光電変換部の電荷蓄積領域(面積)を増大することができ、単位画素の光電変換効率を向上させることが可能になる。
図1は本実施例1にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図であり、図2は同じく本実施例1にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
フォトダイオードPDにおいて、p+アキューミュレーション層16は、界面準位による暗電流、白点の原因を抑制する働きをする。また、p型拡散層14は、隣合うフォトダイオードPD間の深さ方向の分離機能をも兼ねている。
まず、図1に示すように、n型シリコン基板11にp型半導体ウェル領域12を形成する。しかる後、p型半導体ウェル領域12上にホトリソグラフィにより、光電変換部となるフォトダイオードPDを含む各画素20を互いに分離する分離パターンをパターニングして、p型拡散層14を深さ方向に一回または複数回のイオン注入で形成する。この場合のイオン注入時のドーズ量は1×1012cm−2程度であり、p型拡散層14の幅d1は、0.05μmから10μm程度である。このようにp型拡散層14の幅d1を上記寸法に設定し、かつその加工線幅の許す限り細くして、素子分離膜13の線幅寸法d2より小さくすることにより、素子分離膜13の下方でp型拡散層14の内側であるp型半導体ウェル領域12の箇所にn型電荷蓄積領域17の電荷蓄積面積を実質的に拡大するための拡張領域18が生じるようになっている。
図3は本実施例2にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図であり、図4は同じく本実施例2にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
フォトダイオードPDにおいて、p+アキューミュレーション層16は、界面準位による暗電流、白点の原因を抑制する働きをする。また、p型拡散層14は、隣合うフォトダイオードPD間の深さ方向の分離機能をも兼ねている。
まず、図3に示すように、上記実施例1に示す場合と同様にして、n型シリコン基板11にp型半導体ウェル領域12を形成する。しかる後、p型半導体ウェル領域12にホトリソグラフィにより、光電変換部となるフォトダイオードPDを含む各画素20を互いに分離する分離パターンをパターニングして、p型拡散層14を深さ方向に一回または複数回のイオン注入で形成する。この場合のイオン注入時のドーズ量は1×1012cm−2程度であり、p型拡散層14の幅d1は、0.05μmから10μm程度である。このようにp型拡散層14の幅d1を上記寸法に設定し、かつその加工線幅の許す限り細くして、素子分離膜13の線幅寸法d2より小さくすることにより、素子分離膜13の下方でp型拡散層14の内側であるp型半導体ウェル領域12の箇所にn型電荷蓄積領域17の電荷蓄積面積を実質的に拡大するための拡張領域18が生じるようになっている。
図5は本実施例3にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図であり、図6は同じく本実施例3にかかる固体撮像装置の製造過程を示す要部の構成図である。
フォトダイオードPDにおいて、p+アキューミュレーション層16は、界面準位による暗電流、白点の原因を抑制する働きをする。また、p型拡散層14は、隣合うフォトダイオードPD間の深さ方向の分離機能をも兼ねている。
まず、図5に示すように、上記実施例1に示す場合と同様にして、n型シリコン基板11にp型半導体ウェル領域12を形成する。しかる後、p型半導体ウェル領域12にホトリソグラフィにより、光電変換部となるフォトダイオードPDを含む各画素20を互いに分離する分離パターンをパターニングして、p型拡散層14を深さ方向に一回または複数回のイオン注入で形成する。この場合のイオン注入時のドーズ量は1×1012cm−2程度であり、p型拡散層14の幅d1は、0.05μmから10μm程度である。このようにp型拡散層14の幅d1を上記寸法に設定し、かつその加工線幅の許す限り細くして、素子分離膜13の線幅寸法d2より小さくすることにより、素子分離膜13の下方でp型拡散層14の内側であるp型半導体ウェル領域12の箇所にn型電荷蓄積領域17の電荷蓄積面積を実質的に拡大するための拡張領域18が生じるようになっている。
Claims (6)
- 半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を2次元配列してなる固体撮像装置であって、
前記ウェル領域の表面で前記電荷蓄積領域の周囲に沿って形成され前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜と、
前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むように、前記素子分離膜より狭い幅で形成され前記画素同士間を電気的に分離する拡散層とを備え、
前記電荷蓄積領域は、前記素子分離膜の下方に延在し、かつ前記拡散層に当接または近接するように形成されている、
ことを特徴とする固体撮像装置。 - 前記光電変換部は、前記電荷蓄積領域上に積層された正孔蓄積層を有することを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置。
- 半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を半導体基板に2次元配列してなる固体撮像装置の製造方法であって、
前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜を前記ウェル領域の表面に形成する素子分離膜形成工程と、
前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして前記画素同士間を電気的に分離する拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ウェル領域に前記素子分離膜及び前記拡散層により互いに電気的に分離した状態で前記光電変換部を画素毎に形成する光電変換部形成工程とを含み、
前記光電変換部形成工程は、
前記電荷蓄積領域を形成するための不純物のイオン注入を前記ウェル領域に対して行うイオン注入工程と、
前記イオン注入工程により前記ウェル領域に注入された不純物を熱拡散して、前記電荷蓄積領域を前記素子分離膜の下方に延在し、かつ前記拡散層に当接または近接するように形成する熱拡散工程を含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を半導体基板に2次元配列してなる固体撮像装置の製造方法であって、
前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜を前記ウェル領域の表面に形成する素子分離膜形成工程と、
前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして前記画素同士間を電気的に分離する拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ウェル領域に前記素子分離膜及び前記拡散層により互いに電気的に分離した状態で前記光電変換部を画素毎に形成する光電変換部形成工程とを含み、
前記光電変換部形成工程は、
前記光電変換部の電荷蓄積領域を形成するための不純物のイオン注入を前記ウェル領域に対して行う第1のイオン注入工程と、
前記第1イオン注入工程の後に、前記素子分離膜で囲まれた前記電荷蓄積領域に対応する前記ウェル領域の表面をマスキングするマスク工程と、
前記マスキング後に、前記電荷蓄積領域の外周領域に前記第1のイオン注入時のイオンと異なる不純物のイオン注入を前記素子分離膜を通して行うことにより電荷蓄積拡張部を前記拡散層に当接または近接するように形成する第2のイオン注入工程とを含む、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 半導体基板に形成したウェル領域に信号電荷を蓄積する電荷蓄積領域を有する光電変換部を含む複数個の画素を半導体基板に2次元配列してなる固体撮像装置の製造方法であって、
前記素子分離膜の下方で前記電荷蓄積領域の周囲を取り囲むようにして前記画素同士間を電気的に分離する拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ウェル領域に前記拡散層により互いに電気的に分離した状態で前記光電変換部を画素毎に形成する光電変換部形成工程とを含み、
前記光電変換部形成工程は、
前記電荷蓄積領域を前記拡散層に当接または近接するように形成するための不純物のイオン注入を前記ウェル領域に対して行うイオン注入工程を含み、
前記イオン注入工程の後に、前記画素同士間を電気的に分離する素子分離膜を前記ウェル領域の表面に形成する素子分離膜形成工程を有する、
ことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 前記光電変換部は、前記電荷蓄積領域上に積層された正孔蓄積層を有することを特徴とする請求項3,4,5の何れか1項に記載の固体撮像装置の製造方法。
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