JP4378997B2 - 固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置および固体撮像装置の製造方法 Download PDFInfo
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は固体撮像装置およびその製造方法に関し、特に単層の電極材料膜で電荷転送電極が形成される固体撮像装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
固体撮像装置として、単層の電極材料膜を加工することで形成される電荷転送電極を備えたものがある。この従来の固体撮像装置における電荷転送電極を形成する工程順を、図6の製造工程断面図および図7の平面図によって説明する。なお、図6(b)〜(d)の各左図はそれぞれ図7(a)〜(c)中のE−E線断面(垂直転送方向断面)を示し、図6(b)〜(d)の各右図はそれぞれ図7(a)〜(c)中のF−F線断面(水平転送方向断面)を示す。
【0003】
図6(a)に示すように、P型半導体基板501に、垂直電荷転送部502を形成した後、垂直電荷転送部502の一方側に電荷読み出し部503を形成するとともに垂直電荷転送部502の他方側にチャンネルストップ領域504を形成する。次いで、P型半導体基板501上にゲート絶縁膜521を介して、電極材料膜522を形成する。
【0004】
次いで、図6(b)および図7(a)に示すように、リソグラフィー技術とエッチング技術とによって、上記電極材料膜522を転送方向に分離する電荷転送電極間ギャップ523を形成する。このとき、電荷転送電極間ギャップ523は、チップ全面にわたり電極材料膜522を行方向に分離する長いギャップ523Lと、各画素の垂直電荷転送部502上を横切るように位置する短いギャップ523Sよりなる。
【0005】
次に、図6(c)および図7(b)に示すように、上記電極材料膜522上に上記電荷転送電極間ギャップ523を埋め込むように絶縁膜524を形成する。
【0006】
次いで、図6(d)および図7(c)に示すように、上記絶縁膜524および上記電極材料膜522の光電変換部となる領域上に開口領域525を形成する。これにより、上記電荷転送電極間ギャップ523および開口領域525により垂直転送方向に分離された上記電極材料膜522からなる電荷転送電極526が形成される。
【0007】
次に、図6(e)に示すように、上記絶縁膜524、電荷転送電極526をマスクにしたイオン注入により、開口領域525内のP型半導体基板501に、例えばリンをドーピングして光電変換部511のN型不純物領域511Nを形成する。したがって、N型不純物領域511Nは、開口領域525に対して自己整合的に形成されることになる。
【0008】
さらに、図6(f)に示すように、上記絶縁膜524、電荷転送電極526をマスクにした斜めイオン注入により、開口領域525内のP型半導体基板501に、例えばホウ素をドーピングして、N型不純物領域511Nの上層に、光電変換部511のP型不純物領域511Pを形成する。したがって、P型不純物領域511Pは、開口領域527に対して自己整合的に形成されることになる。
【0009】
次いで、図6(g)に示すように、上記絶縁膜524、電荷転送電極526等を被覆するようにP型半導体基板501上に層間絶縁膜531を形成する。
【0010】
その後、図6(h)に示すように、光電変換部511上に開口部532を有する金属遮光膜533を形成する。このようにして、従来例の固体撮像装置が形成される(例えば、特許文献1参照。)。
【0011】
【特許文献1】
特開2002−299597号公報(第4−6頁、図4−8)
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の固体撮像装置では、単層の電極材料膜に電極間ギャップと光電変換部上の開口領域を別工程で形成するため、両者の位置あわせズレが生じ易く、以下のような問題が発生する。
【0013】
図8に示すように、光電変換部の形成予定領域上に形成される開口領域525が水平転送方向(矢印ア方向)に位置ずれを生じた場合には、開口領域525が電荷転送電極間ギャップ523Sの一方に接続されなくなるため、電荷転送電極526の分離が不完全となり、垂直転送方向に隣りあう電荷転送電極526(526a、526b)が短絡することになる。このため、それぞれに独立した駆動パルスが印加できないため電荷転送ができなくなるという問題が発生する。また、図9に示すように、光電変換部の形成予定領域上に形成される開口領域525が垂直転送方向(矢印イ方向)に位置ずれを生じた場合には、開口領域525が一方の電荷転送電極間ギャップ523Lに近づき、電荷転送電極526に細り部526nが生じる。このため、細り部526nの電気抵抗が高くなるので、転送パルスの波形鈍りを生じ、電荷転送効率が劣化するという問題が生じる。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するためになされた固体撮像装置およびその製造方法である。
【0015】
本発明の固体撮像装置は、第1導電型半導体層に複数個形成された光電変換部と、前記光電変換部で発生した信号電荷を受けて転送するもので前記第1導電型半導体層に前記光電変換部に隣接して形成された第2導電型の電荷転送部と、前記光電変換部で発生した信号電荷を前記電荷転送部に読み出すもので前記第1導電型半導体層に形成された電荷読み出し部と、単層の電極材料膜を加工してなるもので前記電荷読み出し部および前記電荷転送部の上にゲート絶縁膜を介して形成された電荷転送電極とを含む固体撮像装置であって、前記電荷転送電極は、前記電極材料膜を行方向に分割する第1領域と、前記光電変換部上の前記電極材料膜に開口された開口領域と、前記開口領域間を行方向に接続することで前記電極材料膜を行方向に分割する第2領域とが形成された前記電極材料膜からなり、前記第1領域と前記第2領域とに絶縁膜が埋め込まれて平坦化されていて、前記光電変換部上の前記絶縁膜に開口部が形成されていて、前記光電変換部は前記開口部に対して自己整合的に形成されているものである。
【0016】
上記固体撮像装置では、電極材料膜を行方向に分割する第1領域と、光電変換部上の電極材料膜に開口された開口領域と、開口領域に接続するもので電極材料膜を行方向に分割する第2領域とを同時に形成することで電荷転送電極が形成されているので、従来技術のような電荷転送電極間ギャップと光電変換部上に形成される開口領域とが位置ずれを起こすことがないので、電荷転送電極間の短絡、電荷転送電極の細り等を生じることはない。したがって、電荷転送特性が安定化された固体撮像装置となっている。
【0017】
本発明の固体撮像装置の製造方法は、第1導電型半導体層の表面領域内に複数個形成された光電変換部と、前記第1導電型半導体層の表面領域内に前記光電変換部に隣接して形成されかつ前記光電変換部で発生した信号電荷を受けて転送する第2導電型の電荷転送部と、前記第1導電型半導体層の表面領域に形成されかつ前記光電変換部で発生した信号電荷を前記電荷転送部に読み出す電荷読み出し部と、前記電荷読み出し部および前記電荷転送部の上にゲート絶縁膜を介して形成された単層の電極材料膜を加工して形成された電荷転送電極とを含む固体撮像装置の製造方法であって、前記第1導電型半導体層の表面上に前記ゲート絶縁膜を介して前記電極材料膜を形成する工程と、前記電極材料膜を行方向に分割する第1領域と、前記光電変換部上の前記電極材料膜を開口する開口領域と、前記開口領域間を行方向に接続することで前記電極材料膜を行方向に分割する第2領域とを同時にエッチング形成して前記電荷転送電極を形成する工程と、前記第1領域と前記開口領域と前記第2領域とを絶縁膜で埋め込み平坦化する工程と、前記光電変換部上の前記絶縁膜に開口部を形成する工程を備え、前記開口部を形成した後、前記電極材料膜および前記絶縁膜をマスクとして第1導電型不純物および第2導電型不純物を前記開口部内の前記第1導電型半導体層中にイオン注入して前記光電変換部を形成する工程を備えた製造方法である。
【0018】
上記固体撮像装置の製造方法では、電極材料膜を行方向に分割する第1領域と、光電変換部上の電極材料膜を開口する開口領域と、開口領域間を接続するもので電極材料膜を行方向に分割する第2領域とを同時にエッチング形成して電荷転送電極を形成することから、第1、第2領域と光電変換部上に形成される開口領域とが位置ずれを起こすことはない。このため、電荷転送電極間の短絡、電荷転送電極の細り等を生じることなく、電荷転送電極が形成される。したがって、電荷転送特性が安定化された固体撮像装置が製造される。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明の固体撮像装置およびその製造方法に係る第1実施の形態を、図1および図2の製造工程断面図(一部平面図も含む)によって説明する。なお、図1(b)、(c)および図2(d)中の上段左図は下段の平面図中のA−A線断面(垂直転送方向断面)を示し、図1(b)、(c)および図2(d)中の上段右図は下段の平面図中のB−B線断面(水平転送方向断面)を示す。
【0020】
図1(a)に示すように、第1導電型(ここではP型とする)半導体層、例えばP型半導体基板101に、垂直電荷転送部102および光電変換部111の第2導電型(ここではN型とする)不純物領域111Nを形成した後、垂直電荷転送部102の一方側に、光電変換部111から垂直電荷転送部102へ信号電荷を読み出すための電荷読み出し部103を形成するとともに、垂直電荷転送部102の他方側に、画素間を分離するチャンネルストップ領域104を形成する。次いで、P型半導体基板101上にゲート絶縁膜121を介して、電極材料膜122を形成する。上記ゲート絶縁膜121は、例えば酸化シリコン膜で形成される。もしくは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜、もしくは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層膜で形成することもできる。上記電極材料膜122は、例えばリンドープトポリシリコンで形成することができる。この膜厚は、例えば200nmとした。
【0021】
次いで、図1(b)に示すように、リソグラフィー技術とエッチング技術とによって、上記電極材料膜122を転送方向に分離する電荷転送電極間ギャップ123を形成する。このとき、電荷転送電極間ギャップ123は、チップ全面にわたり電極材料膜121を行方向に分離する長いギャップからなる第1領域123Lと、各画素の垂直電荷転送部102上を横切るように位置する短いギャップからなる第2領域123Sとで形成される。同時に、光電変換部111上の上記電極材料膜123に、上記第2領域123Sと連通する開口領域124を形成する。これにより、電荷転送電極間ギャップ123(第1領域123Lと第2領域123S)と、開口領域124とにより分離された電荷転送電極125が形成される。
【0022】
次に、図1(c)に示すように、上記電極材料膜122上に上記電荷転送電極間ギャップ123および開口領域124を埋め込むように絶縁膜126を形成する。この絶縁膜126は、例えば、高温酸化シリコン(HTO)膜、ホウ素リンシリケートガラス(BPSG)膜等を用いることができる。また、熱によるリフロー性を有する絶縁膜を用いて表面を平坦化してもよい。また、塗布系絶縁膜を用いて表面が平坦な膜を形成してもよい。また、絶縁膜を厚く形成し、エッチバック法、あるいは、化学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法により平坦化してもよい。
【0023】
次いで、図2(d)に示すように、リソグラフィー技術とエッチング技術とによって、上記絶縁膜126の光電変換部となる領域上に開口部127を形成する。このとき、耐圧が確保される厚さ以上に電荷転送電極125側壁に絶縁膜126を残すようにする。
【0024】
なお、上記開口部127は、電荷転送電極125の側壁を露出させるように大きめに形成し、その後、電荷転送電極125の側壁の耐圧が確保されるように、少なくとも電荷転送電極125の露出部分を被覆する絶縁膜(図示せず)を形成してもよい。このように形成することによって、開口部127の位置合わせが容易になる。この絶縁膜には、例えば酸化シリコン膜を用いることができ、その膜厚は例えば20nm以上、好ましくは30nm〜40nmとするとよい。なお、この絶縁膜の膜厚が厚くなりすぎると、光電変換部111の上に後に形成される遮光膜の開口面積が小さくなり、固体撮像装置の感度低下になる。一方、薄くなりすぎると、後に形成される遮光膜と電荷転送電極125との耐圧が確保できなくなる。したがって、上記膜厚とすることが好ましい。
【0025】
さらに、図2(e)に示すように、上記絶縁膜126、電荷転送電極125をマスクにした斜めイオン注入により、開口部127内のP型半導体基板101に、例えばホウ素、二フッ化ホウ素等のP型不純物をドーピングして、上記N型不純物領域111Nの上層に光電変換部111のP型不純物領域111Pを形成する。したがって、P型不純物領域111Pは、開口部127に対して自己整合的に形成されることになる。
【0026】
その後、図2(f)に示すように、上記絶縁膜126上、P型半導体基板101上等を被覆するように全面に遮光膜131を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術とによって、光電変換部111上の遮光膜131に開口部132を形成する。この遮光膜131は光を透過しない厚さの金属材料で形成される。金属材料には、例えばタングステンが用いられる。このようにして、本発明の固体撮像装置1が形成される。
【0027】
上記固体撮像装置1の製造方法では、電極材料膜122を行方向に分割する長いギャップからなる第1領域123Lと、光電変換部111上の電極材料膜122を開口する開口領域124および電極材料膜122を行方向に分割する短いギャップからなる第2領域123Sとを同時にエッチング除去して、電極材料膜122からなる電荷転送電極125を形成することから、電荷転送電極間ギャップ123(第1領域123L,第2領域123S)と光電変換部111上に形成される開口領域124とが位置ずれを起こすことはない。このため、電荷転送電極125同士の短絡、電荷転送電極125の細り等を生じることないので、局所的な抵抗上昇を生ずることなく、電荷転送電極125が形成される。したがって、電荷転送特性が安定化された固体撮像装置1が製造される。また、電荷転送電極125の側壁部に絶縁膜126を残すように開口部124を形成することによって、金属遮光膜131下部に電荷転送電極125との絶縁耐圧を確保するための層間絶縁膜を被着する必要が無くなり、また金属遮光膜131とP型シリコン基板101間の距離を近くできるので、金属遮光膜131下への光の漏れこみによるスミア特性の低下も抑制できる。
【0028】
また、上記製造方法により形成された固体撮像装置1は、以下のような構成を有する。
【0029】
すなわち、第1導電型(P型)半導体基板101には、複数個の光電変換部111が形成され、光電変換部111で発生した信号電荷を受けて転送するもので光電変換部111に隣接して第2導電型(N型)の垂直電荷転送部102が形成され、光電変換部110で発生した信号電荷を垂直電荷転送部102に読み出す電荷読み出し部103が形成されている。さらに、単層の電極材料膜122を加工してなるもので電荷読み出し部103および垂直電荷転送部102の上にゲート絶縁膜121を介して電荷転送電極125が形成されている。このような固体撮像装置1であって、電荷転送電極125は、電極材料膜122を行方向に分割する第1領域123Lと光電変換部111上の電極材料膜122を開口する開口領域124と電極材料膜122を行方向に分割しかつ開口領域124を行方向に連通する第2領域123Sとが同時に形成されたものからなる。また、第1領域123Lと第2領域123Sとに絶縁膜126が埋め込まれて平坦化されていて、光電変換部111上の絶縁膜126に開口部127が形成されているものである。
【0030】
上記固体撮像装置1では、電極材料膜122を行方向に分割する第1領域123Lと光電変換部111上の電極材料膜122を開口する開口領域124と電極材料膜122を行方向に分割しかつ開口領域124を行方向に連通する第2領域123Sとが同時に形成された電荷転送電極125が備えられているので、第1領域123Lと開口領域124と、および第2領域123Sと開口領域124とが位置ずれを起こすことがない。このため、電荷転送電極125同士の短絡、具体的には垂直転送方向における短絡を生じることがなくなり、また光電変換部111間における電極転送電極125の細り等を生じることはない。したがって、電荷転送特性が安定化された固体撮像装置1となる。
【0031】
次に、本発明の固体撮像装置およびその製造方法に係る第2実施の形態を、図3および図4の製造工程断面図(一部平面図も含む)によって説明する。なお、図3(b)、(c)および図4(d)中の上段左図は下段の平面図中のA−A線断面(垂直転送方向断面)を示し、図3(b)、(c)および図4(d)中の上段右図は下段の平面図中のB−B線断面(水平転送方向断面)を示す。
【0032】
図3(a)に示すように、第1導電型(ここではP型とする)半導体層、例えばP型半導体基板101に、垂直電荷転送部102を形成した後、垂直電荷転送部102の一方側に、後に形成される光電変換部から垂直電荷転送部102へ信号電荷を読み出すための電荷読み出し部103を形成するとともに、垂直電荷転送部102の他方側に、画素間を分離するチャンネルストップ領域104を形成する。次いで、P型半導体基板101上にゲート絶縁膜121を介して、電極材料膜122を形成する。上記ゲート絶縁膜121は、例えば酸化シリコン膜で形成される。もしくは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜、もしくは酸化シリコン膜と窒化シリコン膜と酸化シリコン膜との積層膜で形成することもできる。上記電極材料膜122は、例えばリンドープトポリシリコンで形成することができる。この膜厚は、例えば200nmとした。
【0033】
次いで、図3(b)に示すように、リソグラフィー技術とエッチング技術とによって、上記電極材料膜122を転送方向に分離する電荷転送電極間ギャップ123を形成する。このとき、電荷転送電極間ギャップ123は、チップ全面にわたり電極材料膜121を行方向に分離する長いギャップからなる第1領域123Lと、各画素の垂直電荷転送部102上を横切るように位置する短いギャップからなる第2領域123Sとで形成される。同時に、光電変換部の形成予定領域116上の上記電極材料膜123に、上記第2領域123Sと行方向に連通する開口領域124を形成する。これにより、電荷転送電極間ギャップ123(第1領域123Lと第2領域123S)と、開口領域124とにより分離された電荷転送電極125が形成される。
【0034】
次に、図3(c)に示すように、上記電極材料膜122上に上記電荷転送電極間ギャップ123および開口領域124を埋め込むように絶縁膜126を形成する。この絶縁膜126は、例えば、高温酸化シリコン(HTO)膜、ホウ素リンシリケートガラス(BPSG)膜等を用いることができる。また、熱によるリフロー性を有する絶縁膜を用いて表面を平坦化してもよい。また、塗布系絶縁膜を用いて表面が平坦な膜を形成してもよい。また、絶縁膜を厚く形成し、エッチバック法、あるいは、化学的機械研磨(CMP:Chemical Mechanical Polishing)法により平坦化してもよい。
【0035】
次いで、図4(d)に示すように、リソグラフィー技術とエッチング技術とによって、上記絶縁膜126の光電変換部となる領域上に開口部127を形成する。
【0036】
なお、上記開口部127は、電荷転送電極125の側壁を露出させるように大きめに形成し、その後、電荷転送電極125の側壁の耐圧が確保されるように、少なくとも電荷転送電極125の露出部分を被覆する絶縁膜(図示せず)を形成してもよい。このように形成することによって、開口部127の位置合わせが容易になる。この絶縁膜には、例えば酸化シリコン膜を用いることができ、その膜厚は例えば20nm以上、好ましくは30nm〜40nmとするとよい。なお、この絶縁膜の膜厚が厚くなりすぎると、その後形成される光電変換部の面積が小さくなり、固体撮像装置の感度低下になる。一方、薄くなりすぎると、後に形成される遮光膜と電荷転送電極125との耐圧が確保できなくなる。したがって、上記膜厚とすることが好ましい。
【0037】
次いで、図4(e)に示すように、上記絶縁膜126、電荷転送電極125をマスクにしたイオン注入により、開口部127内のP型半導体基板101に、例えばリン、ヒ素等のN型不純物をドーピングして光電変換部111のN型不純物領域111Nを形成する。したがって、N型不純物領域111Nは、開口部127に対して自己整合的に形成されることになる。
【0038】
さらに、図4(f)に示すように、上記絶縁膜126、電荷転送電極125をマスクにした斜めイオン注入により、開口部127内のP型半導体基板101に、例えばホウ素、二フッ化ホウ素等のP型不純物をドーピングして、上記N型不純物領域111Nの上層に光電変換部111のP型不純物領域111Pを形成する。したがって、P型不純物領域111Pは、開口部127に対して自己整合的に形成されることになる。
【0039】
その後、図4(g)に示すように、上記絶縁膜126上、P型半導体基板101上等を被覆するように全面に遮光膜131を形成した後、通常のリソグラフィー技術とエッチング技術とによって、光電変換部111上の遮光膜131に開口部132を形成する。この遮光膜131は光を透過しない厚さの金属材料で形成される。金属材料には、例えばタングステンが用いられる。このようにして、本発明の固体撮像装置3が形成される。
【0040】
上記固体撮像装置3の製造方法では、電極材料膜122を行方向に分割する長いギャップからなる第1領域123Lと、光電変換部の形成予定領域116上の電極材料膜122を開口する開口領域124および電極材料膜122を行方向に分割する短いギャップからなる第2領域123Sとを同時にエッチング除去して、電極材料膜122からなる電荷転送電極125を形成することから、電荷転送電極間ギャップ123(第1領域123L,第2領域123S)と光電変換部111上に形成される開口領域124とが位置ずれを起こすことはない。このため、電荷転送電極125同士の短絡、電荷転送電極125の細り等を生じることないので、局所的な抵抗上昇を生ずることなく、電荷転送電極125が形成される。したがって、電荷転送特性が安定化された固体撮像装置1が製造される。また、電荷転送電極125の側壁部に絶縁膜126を残すように開口部124を形成することによって、金属遮光膜131下部に電荷転送電極125との絶縁耐圧を確保するための層間絶縁膜を被着する必要が無くなり、また金属遮光膜131とP型シリコン基板101間の距離を近くできるので、金属遮光膜131下への光の漏れこみによるスミア特性の低下も抑制できる。さらに、光電変換部111を構成するN型不純物領域111NとP型不純物領域111Pとを絶縁膜126の開口部127に対して自己整合に形成するので、光電変換部111から垂直電荷転送部102への信号電荷読出し電圧を安定させることができる。
【0041】
本発明の固体撮像装置3は、上記第2実施の形態で説明したような製造工程を経て形成されたものであってもよい。この構成の固体撮像装置3であっても、前記固体撮像装置1と同様なる作用・効果が得られる。
【0042】
次に、本発明の固体撮像装置およびその製造方法に係る第3実施の形態を、図5の製造工程断面図によって説明する。
【0043】
第3実施の形態の固体撮像装置5は、前記第2実施の形態の固体撮像装置3において、光電変換部111の形成方法が異なるものである。
【0044】
前記図4(d)までの工程は、前記第2実施の形態と同様である。前記図4(d)までの工程を終了した後、図5(a)に示すように、絶縁膜126、電荷転送電極125をマスクにした斜めイオン注入により、開口部127内のP型半導体基板101に、例えばリン、ヒ素等のN型不純物をドーピングして光電変換部111のN型不純物領域111Nを形成する。したがって、N型不純物領域111Nは、一方の電荷転送電極125側によった状態に、開口部127に対して自己整合的に形成されることになる。
【0045】
さらに、図5(b)に示すように、絶縁膜126、電荷転送電極125をマスクにしたイオン注入により、開口部127内のP型半導体基板101に、例えばホウ素、二フッ化ホウ素等のP型不純物をドーピングして光電変換部111のP型不純物領域111Pを上記N型不純物領域111Nの上層に形成する。したがって、P型不純物領域111Pは、開口部127に対して自己整合的に形成されることになる。
【0046】
その後、前記図4(g)によって説明した工程を行えばよい。
【0047】
上記第1〜第3実施の形態においては、N型不純物領域111NおよびP型不純物領域111Pを形成する再に、いずれか一方は斜めイオン注入により形成していることから、光電変換部111のN型不純物領域111Nに対してP型不純物領域111Pがずれた状態に形成される。すなわち、N型不純物領域111N表面にP型不純物領域111Pが形成されない領域が形成される。言い換えれば、P型不純物領域111P表面と同一表面上にN型不純物領域111Nが露出した部分が形成されることになる。通常、固体撮像装置において、光電変換部111から垂直電荷転送部102への電荷読み出し特性は、N型不純物領域111Nの表面でP型不純物が注入されていない領域の露出量に大きく依存している。上記各実施の形態では、斜めイオン注入の入射角度を調整することにより、N型不純物領域111Nの露出量を調整することができる。この露出量が同等であれば、第1、第2もしくは第3実施の形態のような製造工程を経ても、電荷読み出し特性はほとんど同程度にできる。
【0048】
もし、N型不純物領域111Nの表面を完全にP型不純物領域111Pで覆った状態に光電変換部111を形成した場合には、光電変換部111から垂直電荷転送部102への電荷読み出し電圧は非常に高くなる。このため、電荷読み出し電圧を所望の値にするためには、N型不純物領域111NとP型不純物領域111Pとの相対位置の制御が重要になる。このため、上記各実施の形態で説明したように、N型不純物領域111NとP型不純物領域111Pとを形成する際、N型不純物領域111NとP型不純物領域111Pとをずらして形成することにより、N型不純物領域111Nの電荷読み出し部103側の表面が露出するようにしている。
【0049】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明の固体撮像装置およびその製造方法によれば、単層の電極材料膜を加工することで電荷転送電極が形成される固体撮像装置において、電極材料膜を行方向に分割する第1領域、光電変換部上の開口領域と開口領域を連通し電極材料膜を行方向に分割する第2領域とを同時に形成することで電荷転送電極が形成されているため、第1領域と開口領域との位置ずれによる電極抵抗の上昇、第2領域と開口領域との位置ずれによる電極間の短絡が生じないため、安定した電荷転送特性を実現することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の固体撮像装置およびその製造方法に係る第1実施の形態を示す製造工程断面図(一部平面図も含む)であり、図1(b)、(c)中の上段左図は下段の平面図中のA−A線断面(垂直転送方向断面)を示し、図1(b)、(c)中の上段右図は下段の平面図中のB−B線断面(水平転送方向断面)を示す。
【図2】本発明の固体撮像装置およびその製造方法に係る第1実施の形態を示す製造工程断面図(一部平面図も含む)であり、図2(d)中の上段左図は下段の平面図中のA−A線断面(垂直転送方向断面)を示し、図2(d)中の上段右図は下段の平面図中のB−B線断面(水平転送方向断面)を示す。
【図3】本発明の固体撮像装置およびその製造方法に係る第2実施の形態を示す製造工程断面図(一部平面図も含む)であり、図3(b)、(c)中の上段左図は下段の平面図中のA−A線断面(垂直転送方向断面)を示し、図3(b)、(c)中の上段右図は下段の平面図中のB−B線断面(水平転送方向断面)を示す。
【図4】本発明の固体撮像装置およびその製造方法に係る第2実施の形態を示す製造工程断面図(一部平面図も含む)であり、図4(d)中の上段左図は下段の平面図中のA−A線断面(垂直転送方向断面)を示し、図4(d)中の上段右図は下段の平面図中のB−B線断面(水平転送方向断面)を示す。
【図5】本発明の固体撮像装置およびその製造方法に係る第3実施の形態を示す製造工程断面図である。
【図6】従来の固体撮像装置およびその製造方法に係る製造工程断面図である。
【図7】従来の固体撮像装置およびその製造方法に係る平面図である。
【図8】従来の固体撮像装置およびその製造方法に係る課題を説明する平面図である。
【図9】従来の固体撮像装置およびその製造方法に係る課題を説明する平面図である。
【符号の説明】
101…P型半導体基板、111…光電変換部、102…垂直電荷転送部、103…電荷読み出し部、121…ゲート絶縁膜、125…電荷転送電極、1…固体撮像装置、122…電極材料膜、123L…第1領域、124…開口領域、123S…第2領域
Claims (4)
- 第1導電型半導体層に形成された光電変換部と、
前記光電変換部で発生した信号電荷を受けて転送するもので前記第1導電型半導体層に前記光電変換部に隣接して形成された第2導電型の電荷転送部と、
前記光電変換部で発生した信号電荷を前記電荷転送部に読み出すもので前記第1導電型半導体層に形成された電荷読み出し部と、
単層の電極材料膜を加工してなるもので前記電荷読み出し部および前記電荷転送部の上にゲート絶縁膜を介して形成された電荷転送電極とを含む固体撮像装置であって、
前記電荷転送電極は、前記電極材料膜を行方向に分割する第1領域と、前記光電変換部上の前記電極材料膜に開口された開口領域と、前記開口領域間を行方向に接続することで前記電極材料膜を行方向に分割する第2領域とが形成された前記電極材料膜からなり、
前記第1領域と前記第2領域とに絶縁膜が埋め込まれて平坦化されていて、
前記光電変換部上の前記絶縁膜に開口部が形成されていて、
前記光電変換部は前記開口部に対して自己整合的に形成されている
固体撮像装置。 - 第1導電型半導体層の表面領域内に形成された光電変換部と、
前記第1導電型半導体層の表面領域内に前記光電変換部に隣接して形成されかつ前記光電変換部で発生した信号電荷を受けて転送する第2導電型の電荷転送部と、
前記第1導電型半導体層の表面領域に形成されかつ前記光電変換部で発生した信号電荷を前記電荷転送部に読み出す電荷読み出し部と、
前記電荷読み出し部および前記電荷転送部の上にゲート絶縁膜を介して形成された単層の電極材料膜を加工して形成された電荷転送電極とを含む固体撮像装置の製造方法であって、
前記第1導電型半導体層の表面上に前記ゲート絶縁膜を介して前記電極材料膜を形成する工程と、
前記電極材料膜を行方向に分割する第1領域と、前記光電変換部上の前記電極材料膜に開口する開口領域と、前記開口領域間を行方向に接続することで前記電極材料膜を行方向に分割する第2領域とを同時に形成して前記電荷転送電極を形成する工程と、
前記第1領域と前記開口領域と前記第2領域とを絶縁膜で埋め込み平坦化する工程と、
前記光電変換部上の前記絶縁膜に開口部を形成する工程を備え、
前記開口部を形成した後、前記電極材料膜および前記絶縁膜をマスクとして第1導電型不純物および第2導電型不純物を前記開口部内の前記第1導電型半導体層中にイオン注入して前記光電変換部を形成する工程を備えた
固体撮像装置の製造方法。 - 前記第2導電型不純物をイオン注入して形成される前記光電変換部の一部となる第2導電型不純物領域を、前記第2導電型不純物のイオン注入の入射角を制御することで、自己整合的に、前記電荷転送電極下方に食い込むように形成するとともに、前記電荷読み出し部の転送電極端に対して所望の距離だけ離間されるように形成する
請求項2記載の固体撮像装置の製造方法。 - 前記第1導電型不純物をイオン注入して形成される前記光電変換部の一部となる第1導電型不純物領域を、前記第1導電型不純物のイオン注入の入射角を制御することで、自己整合的に、前記電荷読み出し部の転送電極端に対して所望の距離だけ離間されるように形成する
請求項2記載の固体撮像装置の製造方法。
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