JP2006253480A - 固体撮像素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明の固体撮像素子は、半導体基板上に形成された光電変換部と、前記光電変換部で形成された電荷を転送する電荷転送素子(CCD)とを具え、撮像領域を形成してなる固体撮像素子であって、前記半導体基板表面の前記撮像領域の一部を除く、前記半導体基板全面が、前記半導体基板表面に形成された酸化シリコン(SiO)膜からなるボトム酸化膜と、前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン(SiN)膜と、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン(SiO)膜からなるトップ酸化膜とを含む積層構造(ONO)膜で被覆される。
【選択図】図1
Description
この構造では、基板表面近傍で発生した信号電荷は読み出しパルスによる電界にて加速され、読み出される。
また、本発明は、高耐圧でかつ、読み出し電圧の低い固体撮像素子を提供することを目的とする。
この構成によれば、ゲート酸化膜がほぼONO構造で構成されているため、反射防止膜を別に形成することなくゲート酸化膜の窒化シリコンが反射防止膜の役割を果たすことになり、集光特性に優れた固体撮像素子を提供することが可能となる。特に読み出し領域でゲート酸化膜が単層構造で構成されるようにすれば、読み出し電圧の低減をはかることができる。
この構成によれば、反射防止膜を必要とする光電変換部の表面全体がONO膜で被覆されるようにすれば、信頼性の向上を図ることができる。
この構成によれば、上述したように読み出し電圧の低減をはかることができるとともに、この部分で初期特性の安定化のために行う水素アニールにおける水素の通路がこの単層膜部に形成される。
ゲート酸化膜を単層膜で形成する領域は、必ずしも電荷取り出し領域すなわち、読み出しゲートの部分であるのが望ましいが、必ずしも読み出しゲートの部分でなくてもよく、適宜変更可能である。この場合、水素アニールにおける水素の通路がこの単層膜部に形成され、初期特性の安定化をはかることはできる。
この場合、光電変換部の少なくとも1箇所に単層膜部が設けられていれば、水素アニール工程において、この単層膜部をより効率よく、水素が通過し、初期特性の安定化をはかることはできる。
前記半導体基板表面の前記撮像領域の周縁部の一部を除く、前記半導体基板全面に積層構造膜を形成するようにしたことを特徴とする。
また本発明の固体撮像素子の製造方法によれば、撮像領域の一部を除く基板表面全体がゲート酸化膜(ONO膜)で構成されているため、反射防止膜を付け直す必要もなく、高精度で信頼性の高い固体撮像素子を形成することができる。
(実施の形態1)
この固体撮像素子は、図1に、概略断面図を示すように、シリコン基板1表面のONO構造のゲート酸化膜を介してドープトアモルファスシリコン膜からなる電荷転送電極としてのゲート電極3が形成されており、このゲート酸化膜が、シリコン基板1表面全体に形成され、酸化シリコン膜からなるボトム酸化膜2aと、このボトム酸化膜2a上に形成される窒化シリコン膜2bと、さらに窒化シリコン膜2b上に形成された酸化シリコン膜からなるトップ酸化膜2cとからなる積層構造膜で構成されており、転送チャネル上の読み出しゲートの部分14でのみ、ボトム酸化膜2aの単層膜とし、読み出し電圧の低減をはかるようにしたことを特徴とする。ここでボトム酸化膜2aは膜厚10nm、窒化シリコン膜2bは膜厚50nm、トップ酸化膜2cは膜厚8nmである。
すなわち、このゲート酸化膜2上に、PH3とN2とを添加したSiH4を反応性ガスとして用いた減圧CVD法により、膜厚0.4μmのリンドープの第1層ドープトアモルファスシリコン膜3aを形成する。このときの基板温度は600〜700℃とする。
窒化シリコン膜は5〜50nm程度にすることにより、酸化ストッパとして有効に機能する。
さらにまたボトム酸化膜は2〜50nmとすることにより基板からの電荷注入を抑制することができる。
前記実施の形態1では、読みだしゲートに対応する領域のゲート酸化膜2を単層としたが、図6に示すように、フォトダイオード側にわずかにかかるように単層のゲート酸化膜となる領域を形成してもよい。
これにより、読み出し電圧の低減は難しくなるが、その反面水素処理における水素のとおり道は確実となる。
前記実施の形態1および2では、素子毎にゲート酸化膜2を単層とする領域を形成したが、図7に平面図を示すように、数個の固体撮像素子毎に開口Oすなわち、単層のゲート酸化膜となる領域を形成してもよい。
これにより、水素処理における水素のとおり道は確保される。
2a 酸化シリコン膜(ボトム酸化膜)
2b 窒化シリコン膜
2c CVD酸化膜(トップ酸化膜)
3 ゲート電極
4 電極間絶縁膜
5 絶縁膜
6 絶縁膜
7 遮光膜
Claims (8)
- 半導体基板上に形成された光電変換部と、前記光電変換部で形成された電荷を転送する電荷転送素子(CCD)とを具え、撮像領域を形成してなる固体撮像素子であって、
前記半導体基板表面の前記撮像領域の一部を除く、前記半導体基板全面が、
前記半導体基板表面に形成された酸化シリコン(SiO)膜からなるボトム酸化膜と、前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン(SiN)膜と、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン(SiO)膜からなるトップ酸化膜とを含む積層構造(ONO)膜で被覆された固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記撮像領域の光電変換部の表面全体がONO膜で被覆された固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記撮像領域の電荷取り出し領域が単層膜からなるゲート酸化膜で構成された固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記撮像領域の少なくとも1箇所でゲート酸化膜が単層膜で構成された固体撮像素子。 - 請求項1に記載の固体撮像素子であって、
前記撮像領域の光電変換部の少なくとも1箇所でゲート酸化膜が単層膜で構成された固体撮像素子。 - 半導体基板上に、光電変換部と前記光電変換部で形成された電荷を転送する電荷転送素子とを形成する撮像領域を形成した固体撮像素子の製造方法において、
前記半導体基板上に前記電荷転送素子のゲート酸化膜を形成する工程が、
前記半導体基板表面に、酸化シリコン(SiO)膜からなるボトム酸化膜と、前記ボトム酸化膜上に形成される窒化シリコン(SiN)膜と、前記窒化シリコン膜上に形成された酸化シリコン(SiO)膜からなるトップ酸化膜とを順次積層し、積層構造(ONO)膜を形成する工程と、
前記窒化シリコン膜およびトップ酸化膜を一部で選択的に除去する工程とを含み、
前記半導体基板表面の前記撮像領域の周縁部の一部を除く、前記半導体基板全面に積層構造膜を形成する固体撮像素子の製造方法。 - 請求項6記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ボトム酸化膜としての酸化シリコン膜を形成する工程は、熱酸化工程を含む固体撮像素子の製造方法。 - 請求項6記載の固体撮像素子の製造方法であって、
前記ボトム酸化膜としての前記酸化シリコン膜を形成する工程は、CVD法により酸化シリコン膜を形成する工程を含む固体撮像素子の製造方法。
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JP2005069279A JP2006253480A (ja) | 2005-03-11 | 2005-03-11 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
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JP2008091800A (ja) * | 2006-10-04 | 2008-04-17 | Canon Inc | 撮像素子及びその製造方法並びに撮像システム |
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2005
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