JP3093212B2 - 固体撮像素子の製造方法 - Google Patents
固体撮像素子の製造方法Info
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- JP3093212B2 JP3093212B2 JP01125682A JP12568289A JP3093212B2 JP 3093212 B2 JP3093212 B2 JP 3093212B2 JP 01125682 A JP01125682 A JP 01125682A JP 12568289 A JP12568289 A JP 12568289A JP 3093212 B2 JP3093212 B2 JP 3093212B2
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Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、受光部としていわゆる埋め込み型フォトダ
イオードを有する固体撮像素子の製造方法に関する。
イオードを有する固体撮像素子の製造方法に関する。
[従来の技術] 固体撮像素子の受光部にPN接合型フォトダイオードを
用いると、フォトダイオードのN型領域の表面が完全に
空乏化することにより、Si−SiO2界面に存在する表面準
位による暗電流成分が多くなり低照度時の固体撮像素子
のS/N比が劣化する。
用いると、フォトダイオードのN型領域の表面が完全に
空乏化することにより、Si−SiO2界面に存在する表面準
位による暗電流成分が多くなり低照度時の固体撮像素子
のS/N比が劣化する。
従来、この暗電流を低減するためにフォトダイオード
のN型領域の表面に濃度の高いP+型領域を形成し、フォ
トダイオードをいわゆる埋め込み型にして、N型領域の
空乏層が基板表面に到達しないようにしていた。
のN型領域の表面に濃度の高いP+型領域を形成し、フォ
トダイオードをいわゆる埋め込み型にして、N型領域の
空乏層が基板表面に到達しないようにしていた。
第2図(a)〜(g)は、従来の埋め込み型フォトダ
イオードを受光部に用いた固体撮像素子の製造工程を示
すセル部の断面図である。まず、N型半導体基板1上に
P型ウェル層2を形成する[第2図(a)]。次に、半
導体基板上にシリコン酸化膜3、シリコン窒化膜4を順
に成長させ、その上にフォトレジスト5を塗布しこれに
露光・現像を施した後、プラズマエッチング法を用いて
フォトダイオードおよび電荷転送部となる部分のシリコ
ン窒化膜4を除去する[第2図(b)]。次いで、電荷
転送部を形成すべき部分をフォトレジストで覆い、これ
とシリコン窒化膜4とをマスクとしてイオン注入を行い
フォトダイオードのN型領域6を形成し、続いて、N型
領域6をフォトレジストで覆いこれとシリコン窒化膜4
とをマスクにしてイオン注入を行って電荷転送部となる
N型領域7を形成する[第2図(c)]。次に、シリコ
ン窒化膜4をマスクとして熱酸化を行い選択的に比較的
厚いシリコン酸化膜8を成長させた後、シリコン窒化膜
4をウエットエッチング法により除去する。次に、電荷
読み出し領域をフォトレジスト9で被覆し、これとシリ
コン酸化膜8をマスクにイオン注入を行いチャネルスト
ップ領域となるP+型領域10を形成する[第2図
(d)]。次いで、フォトレジスト9を除去し、シリコ
ン酸化膜3、8をエッチング除去した後、熱酸化により
ゲート酸化膜11を形成し、減圧CVD法により多結晶シリ
コン層を堆積し、これにフォトリソグラフィー技術およ
びドライエッチング法を適用して、フォトダイオードか
ら電荷転送部への信号電荷の読み出しおよび電荷転送を
行う多結晶シリコン電極12を形成する[第2図
(e)]。
イオードを受光部に用いた固体撮像素子の製造工程を示
すセル部の断面図である。まず、N型半導体基板1上に
P型ウェル層2を形成する[第2図(a)]。次に、半
導体基板上にシリコン酸化膜3、シリコン窒化膜4を順
に成長させ、その上にフォトレジスト5を塗布しこれに
露光・現像を施した後、プラズマエッチング法を用いて
フォトダイオードおよび電荷転送部となる部分のシリコ
ン窒化膜4を除去する[第2図(b)]。次いで、電荷
転送部を形成すべき部分をフォトレジストで覆い、これ
とシリコン窒化膜4とをマスクとしてイオン注入を行い
フォトダイオードのN型領域6を形成し、続いて、N型
領域6をフォトレジストで覆いこれとシリコン窒化膜4
とをマスクにしてイオン注入を行って電荷転送部となる
N型領域7を形成する[第2図(c)]。次に、シリコ
ン窒化膜4をマスクとして熱酸化を行い選択的に比較的
厚いシリコン酸化膜8を成長させた後、シリコン窒化膜
4をウエットエッチング法により除去する。次に、電荷
読み出し領域をフォトレジスト9で被覆し、これとシリ
コン酸化膜8をマスクにイオン注入を行いチャネルスト
ップ領域となるP+型領域10を形成する[第2図
(d)]。次いで、フォトレジスト9を除去し、シリコ
ン酸化膜3、8をエッチング除去した後、熱酸化により
ゲート酸化膜11を形成し、減圧CVD法により多結晶シリ
コン層を堆積し、これにフォトリソグラフィー技術およ
びドライエッチング法を適用して、フォトダイオードか
ら電荷転送部への信号電荷の読み出しおよび電荷転送を
行う多結晶シリコン電極12を形成する[第2図
(e)]。
この多結晶シリコン電極12をマスクとして、イオン注
入法により、フォトダイオード表面に浅いP型領域13を
形成する[第2図(f)]。最後に、層間シリコン酸化
膜14を形成した後、アルミニウム遮光膜15を形成するこ
とにより、従来の埋め込みフォトダイオードを受光部と
して有する固体撮像素子が得られる[第2図(g)]。
入法により、フォトダイオード表面に浅いP型領域13を
形成する[第2図(f)]。最後に、層間シリコン酸化
膜14を形成した後、アルミニウム遮光膜15を形成するこ
とにより、従来の埋め込みフォトダイオードを受光部と
して有する固体撮像素子が得られる[第2図(g)]。
[発明が解決しようとする課題] 上述した従来の埋め込み型フォトダイオードを受光部
とする固体撮像素子では、フォトダイオードのN型領域
と、表面層のP+領域をそれぞれ別の工程によって形成し
ているので、フォトレジスト工程の目合わせ誤差および
加工寸法のばらつきにより、フォトダイオードのN型領
域6と多結晶シリコン電極12との重なり寸法を一定範囲
内に抑えることは困難である。
とする固体撮像素子では、フォトダイオードのN型領域
と、表面層のP+領域をそれぞれ別の工程によって形成し
ているので、フォトレジスト工程の目合わせ誤差および
加工寸法のばらつきにより、フォトダイオードのN型領
域6と多結晶シリコン電極12との重なり寸法を一定範囲
内に抑えることは困難である。
そして、第3図(a)に示すように、この重なり部分
Xが大きいときには、第3図(b)のAに示すように、
電極下に深いポテンシャル井戸が形成され、また逆に第
4図(a)に示すように、この重なり部分Xが小さいと
きには、電極下に第4図(b)のBに示すように、電位
障壁が形成される。いずれの場合にもフォトダイオード
から電荷転送部への信号電荷の転送効率が低下するの
で、従来の固体撮像素子の製造方法では歩留まりを一定
以上に向上させることは困難であった。
Xが大きいときには、第3図(b)のAに示すように、
電極下に深いポテンシャル井戸が形成され、また逆に第
4図(a)に示すように、この重なり部分Xが小さいと
きには、電極下に第4図(b)のBに示すように、電位
障壁が形成される。いずれの場合にもフォトダイオード
から電荷転送部への信号電荷の転送効率が低下するの
で、従来の固体撮像素子の製造方法では歩留まりを一定
以上に向上させることは困難であった。
[課題を解決するための手段] 本発明の固体撮像素子の製造方法は、第1導電型半導
体層表面に選択的に第1導電型の不純物を高濃度にドー
プしてチャネルストップ領域を形成する工程と、前記半
導体層上にゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲート
酸化膜上に電荷転送電極を形成する工程と、前記電荷転
送電極をマスクとして第2導電型の不純物をイオン注入
することにより前記第1導電型半導体層にフォトダイオ
ード領域を形成するとともに前記電荷転送電極と前記フ
ォトダイオード領域との重なり寸法を制御する工程と、
前記電荷転送電極をマスクとして第1導電型の不純物を
イオン注入することにより前記チャネルストップ領域に
接続される表面高不純物濃度領域を形成するとともに前
記電荷転送電極と前記表面高不純物濃度領域との重なり
寸法を制御する工程とを具備することを特徴とする。
体層表面に選択的に第1導電型の不純物を高濃度にドー
プしてチャネルストップ領域を形成する工程と、前記半
導体層上にゲート酸化膜を形成する工程と、前記ゲート
酸化膜上に電荷転送電極を形成する工程と、前記電荷転
送電極をマスクとして第2導電型の不純物をイオン注入
することにより前記第1導電型半導体層にフォトダイオ
ード領域を形成するとともに前記電荷転送電極と前記フ
ォトダイオード領域との重なり寸法を制御する工程と、
前記電荷転送電極をマスクとして第1導電型の不純物を
イオン注入することにより前記チャネルストップ領域に
接続される表面高不純物濃度領域を形成するとともに前
記電荷転送電極と前記表面高不純物濃度領域との重なり
寸法を制御する工程とを具備することを特徴とする。
[実施例] 次に、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
る。
第1図は、本発明の一実施例の工程順を示すセル部の
断面図である。まず、N型半導体基板1上にP型ウェル
層2を形成する[第1図(a)]。次に、半導体基板上
にシリコン酸化膜3およびシリコン窒化膜4を順に成長
させ、その上にフォトレジスト5を塗布し、これに露光
・現像を施した後、プラズマエッチング法を用いてフォ
トダイオードおよび電荷転送部となる部分のシリコン窒
化膜4を除去する[第1図(b)]。次に、フォトダイ
オード形成領域をフォトレジストで被覆し、これとシリ
コン窒化膜4とをマスクとしてイオン注入を行った後、
熱処理を施して電荷転送部となるN型領域7を形成する
[第1図(c)]。続いて、シリコン窒化膜4をマスク
として熱酸化を行い、選択的に比較的厚いシリコン酸化
膜8を成長させ、シリコン窒化膜4をウエットエッチン
グ法により除去する。次に、電荷読み出し領域となる部
分をフォトレジスト9で覆い、これとシリコン酸化膜8
をマスクにイオン注入を行い、チャネルストップ領域と
なるP+型領域10を形成する[第1図(d)]。次いで、
フォトレジストを除去し、シリコン酸化膜3、8をエッ
チング除去した後熱酸化によりゲート酸化膜11を形成す
る。続いて、減圧CVD法を用いて全面に多結晶シリコン
層を形成し、これに、フォトリソグラフィー技法および
ドライエッチング法を施して、フォトダイオードから電
荷転送部への信号電荷の読み出しおよび電荷転送を行う
多結晶シリコン電極12を形成する。しかる後、この多結
晶シリコン電極12をマスクとして、N型不純物をイオン
注入し、フォトダイオードとなるN型領域6を形成する
[第1図(e)]。次に、同様に前記多結晶シリコン電
極12をマスクとしてイオン注入を行い、フォトダイオー
ドの表面に浅いP型領域13を形成する[第1図
(f)]。最後に、層間シリコン酸化膜14を形成した
後、アルミニウム遮光膜15を形成する[第1図
(g)]。
断面図である。まず、N型半導体基板1上にP型ウェル
層2を形成する[第1図(a)]。次に、半導体基板上
にシリコン酸化膜3およびシリコン窒化膜4を順に成長
させ、その上にフォトレジスト5を塗布し、これに露光
・現像を施した後、プラズマエッチング法を用いてフォ
トダイオードおよび電荷転送部となる部分のシリコン窒
化膜4を除去する[第1図(b)]。次に、フォトダイ
オード形成領域をフォトレジストで被覆し、これとシリ
コン窒化膜4とをマスクとしてイオン注入を行った後、
熱処理を施して電荷転送部となるN型領域7を形成する
[第1図(c)]。続いて、シリコン窒化膜4をマスク
として熱酸化を行い、選択的に比較的厚いシリコン酸化
膜8を成長させ、シリコン窒化膜4をウエットエッチン
グ法により除去する。次に、電荷読み出し領域となる部
分をフォトレジスト9で覆い、これとシリコン酸化膜8
をマスクにイオン注入を行い、チャネルストップ領域と
なるP+型領域10を形成する[第1図(d)]。次いで、
フォトレジストを除去し、シリコン酸化膜3、8をエッ
チング除去した後熱酸化によりゲート酸化膜11を形成す
る。続いて、減圧CVD法を用いて全面に多結晶シリコン
層を形成し、これに、フォトリソグラフィー技法および
ドライエッチング法を施して、フォトダイオードから電
荷転送部への信号電荷の読み出しおよび電荷転送を行う
多結晶シリコン電極12を形成する。しかる後、この多結
晶シリコン電極12をマスクとして、N型不純物をイオン
注入し、フォトダイオードとなるN型領域6を形成する
[第1図(e)]。次に、同様に前記多結晶シリコン電
極12をマスクとしてイオン注入を行い、フォトダイオー
ドの表面に浅いP型領域13を形成する[第1図
(f)]。最後に、層間シリコン酸化膜14を形成した
後、アルミニウム遮光膜15を形成する[第1図
(g)]。
このようにして製造された固体撮像素子においては、
フォトダイオードとなるN型領域6とフォトダイオード
表面の浅いP型領域13とは、フォトダイオードから電荷
転送部への信号電荷の読み出しおよび電荷転送を行う多
結晶シリコン電極12に対して自己整合的に形成されてい
るので、両領域と多結晶シリコン電極との重なり寸法に
ばらつきが生じることはない。
フォトダイオードとなるN型領域6とフォトダイオード
表面の浅いP型領域13とは、フォトダイオードから電荷
転送部への信号電荷の読み出しおよび電荷転送を行う多
結晶シリコン電極12に対して自己整合的に形成されてい
るので、両領域と多結晶シリコン電極との重なり寸法に
ばらつきが生じることはない。
なお、実施例では電荷転送手段としてBCCDを用いた場
合について説明したが、本発明はSCCDを用いる場合にお
いても同様に実施できる。さらに、MOS型固体撮像素子
の受光部に対しても適用することができる。また、N型
領域6とP型領域13とを形成するための活性化熱処理
は、N型不純物(リン)とP型不純物(ボロン)とをそ
れぞれイオン注入した後、1回の熱処理によって同時に
行うようにすることが望ましい。
合について説明したが、本発明はSCCDを用いる場合にお
いても同様に実施できる。さらに、MOS型固体撮像素子
の受光部に対しても適用することができる。また、N型
領域6とP型領域13とを形成するための活性化熱処理
は、N型不純物(リン)とP型不純物(ボロン)とをそ
れぞれイオン注入した後、1回の熱処理によって同時に
行うようにすることが望ましい。
[発明の効果] 以上説明したように、本発明は、フォトダイオードを
構成する第2導電型領域とこの領域の表面にこの領域よ
り浅く形成される第1導電型の領域とを同一マスクを用
いたそれぞれのイオン種の注入と1回の活性化処理によ
り形成し、前記第2導電型領域の前記第1導電型の領域
に対するオフセット量をそれぞれのイオン種の注入エネ
ルギー差に起因する横方向の飛程距離差により決定され
るようにしたものであるので、これら2つの領域と電荷
転送電極との重なり寸法および第2導電型領域の前記第
1導電型の領域に対するオフセット量を精確にコントロ
ールすることができる。したがって、本発明によればフ
ォトダイオード内の光電変換電荷を読み出す際にフォト
ダイオードの緑部に深いポテンシャル井戸や電位障壁が
形成されることがなくなるので、信号電荷の転送効率が
低下することがなくなり、製品の歩留まりを向上させる
ことができる。
構成する第2導電型領域とこの領域の表面にこの領域よ
り浅く形成される第1導電型の領域とを同一マスクを用
いたそれぞれのイオン種の注入と1回の活性化処理によ
り形成し、前記第2導電型領域の前記第1導電型の領域
に対するオフセット量をそれぞれのイオン種の注入エネ
ルギー差に起因する横方向の飛程距離差により決定され
るようにしたものであるので、これら2つの領域と電荷
転送電極との重なり寸法および第2導電型領域の前記第
1導電型の領域に対するオフセット量を精確にコントロ
ールすることができる。したがって、本発明によればフ
ォトダイオード内の光電変換電荷を読み出す際にフォト
ダイオードの緑部に深いポテンシャル井戸や電位障壁が
形成されることがなくなるので、信号電荷の転送効率が
低下することがなくなり、製品の歩留まりを向上させる
ことができる。
第1図(a)〜(g)は、本発明の一実施例の製造工程
順を示すセル部の断面図、第2図(a)〜(g)は、従
来の製造工程順を示すセル部の断面図、第3図(a)、
第4図(a)は、従来例によって製造された固体撮像素
子の断面図、第3図(b)、第4図(b)は、それぞ
れ、第3図(a)、第4図(a)のポテンシャル図であ
る。 1……N型半導体基板、2……P型ウェル層、3……シ
リコン酸化膜、4……シリコン窒化膜、5……フォトレ
ジスト、6……N型領域(フォトダイオード)、7……
N型領域(電荷転送部)、8……シリコン酸化膜、9…
…フォトレジスト、10……P+型領域(チャネルストップ
領域)、11……ゲート酸化膜、12……多結晶シリコン電
極、13……P型領域、14……層間シリコン酸化膜、15…
…アルミニウム遮光膜。
順を示すセル部の断面図、第2図(a)〜(g)は、従
来の製造工程順を示すセル部の断面図、第3図(a)、
第4図(a)は、従来例によって製造された固体撮像素
子の断面図、第3図(b)、第4図(b)は、それぞ
れ、第3図(a)、第4図(a)のポテンシャル図であ
る。 1……N型半導体基板、2……P型ウェル層、3……シ
リコン酸化膜、4……シリコン窒化膜、5……フォトレ
ジスト、6……N型領域(フォトダイオード)、7……
N型領域(電荷転送部)、8……シリコン酸化膜、9…
…フォトレジスト、10……P+型領域(チャネルストップ
領域)、11……ゲート酸化膜、12……多結晶シリコン電
極、13……P型領域、14……層間シリコン酸化膜、15…
…アルミニウム遮光膜。
Claims (1)
- 【請求項1】第1導電型半導体層表面に選択的に第1導
電型の不純物を高濃度にドープしてチャネルストップ領
域を形成する工程と、前記半導体層上にゲート酸化膜を
形成する工程と、前記ゲート酸化膜上に電荷転送電極を
形成する工程と、前記電荷転送電極をマスクとして第2
導電型の不純物をイオン注入することにより前記第1導
電型半導体層にフォトダイオード領域を形成するととも
に前記電荷転送電極と前記フォトダイオード領域との重
なり寸法を制御する工程と、前記電荷転送電極をマスク
として第1導電型の不純物をイオン注入することにより
前記チャネルストップ領域に接続される表面高不純物濃
度領域を形成するとともに前記電荷転送電極と前記表面
高不純物濃度領域との重なり寸法を制御する工程とを具
備することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01125682A JP3093212B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 固体撮像素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01125682A JP3093212B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 固体撮像素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02304974A JPH02304974A (ja) | 1990-12-18 |
JP3093212B2 true JP3093212B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=14916066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01125682A Expired - Lifetime JP3093212B2 (ja) | 1989-05-19 | 1989-05-19 | 固体撮像素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3093212B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06326183A (ja) * | 1993-03-11 | 1994-11-25 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
JP2970307B2 (ja) * | 1993-05-17 | 1999-11-02 | 日本電気株式会社 | 固体撮像装置の製造方法 |
JP5333869B2 (ja) | 2008-06-04 | 2013-11-06 | 本田技研工業株式会社 | 撮像装置 |
EP2320460B1 (en) | 2008-08-11 | 2013-03-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Pixel, pixel forming method, imaging device and image forming method |
JP6668600B2 (ja) * | 2015-03-19 | 2020-03-18 | セイコーエプソン株式会社 | 固体撮像素子及びその製造方法 |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59130466A (ja) * | 1983-01-17 | 1984-07-27 | Nec Corp | 固体撮像素子 |
-
1989
- 1989-05-19 JP JP01125682A patent/JP3093212B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02304974A (ja) | 1990-12-18 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070728 Year of fee payment: 7 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
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EXPY | Cancellation because of completion of term |