JP5194419B2 - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents
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Description
ここで、CMOSイメージセンサとは、CMOSプロセスを応用して、又は部分的に使用して作製されたイメージセンサである。また、固体撮像装置の形態としては、ワンチップで構成されたもの、あるいは複数のチップから構成されたものであっても良い。
本発明に係る固体撮像装置の製造方法によれば、フローティング・ディフージョン部での空乏層の伸びが大きく寄生容量が低減されて画素の変換効率を向上させることができる固体撮像装置を製造することができる。
出力回路47は、カラム信号処理回路45の各々から水平信号線50を通して順次に供給される信号に対し、信号処理を行って出力する。
先ず、図3Aに示すように、第1導電型の半導体基板、例えばn型の半導体基板51の画素セルを形成すべきセル領域の全面、すなわちフォトダイオード形成領域85、フローティング・ディフージョン部(FD)形成領域86及びフローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ形成領域87の全面に、深部に濃度ピークを有するように第1のp型不純物をイオン注入して、第1のp型ウェル・イオン注入領域91を形成する。このイオン注入時のp型不純物の濃度分布を図3Bに示す。
この第2のp型ウェル・イオン注入領域92を形成する際の、イオン注入マスク95のマスクイメージを図7に示す。破線97が1単位画素セルに対応する。網点部分95aがフォトダイオード形成領域85に対応し、白抜き部分95bがフローティング・ディフージョン部形成領域86及び後段の画素トランジスタ形成領域87に対応する。
この第3のp型ウェル・イオン注入領域93を形成する際の、イオン注入マスク96のマスクイメージを図8に示す。網点部分96aがフォトダイオード形成領域85に対応し、網点部分96cがフローティング・ディフージョン部形成領域86に対応し、白抜き部分96bが後段のMOSトランジスタ形成領域87に対応する。
ところで、順方向バイアス時は注入された少数キャリアもコンデンサに溜まった電荷として働く。この注入キャリアによる容量成分を拡散容量Cd、pn接合容量をCjとすると、FD容量CFDは、数2のような並列接続で表される。
ところで、フローティング・ディフージョン部FD下の半導体ウェル領域の不純物濃度を薄くして空乏層を伸ばすと、FD容量CFDが小さくなることを以下に説明する。
片側階段接合の場合、フローティング・ディフージョン部FDの拡散領域とp型半導体ウェル領域の間には、図12Aのようなpn接合jの空乏層101が存在する。この場合、n型拡散領域濃度をNd、p型半導体ウェル領域の濃度をNa、それぞれの空乏層の伸びをWd(n),Wd(a)とすると、数3の関係が成り立つ。
Claims (6)
- 光電変換部と画素トランジスタ部で構成された複数の画素が配列され、
光電変換部形成領域、及び、フローティング・ディフージョン部と前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部とを含む、画素トランジスタ部形成領域の深部に濃度ピークを有する第1の第2導電型不純物領域と、
前記光電変換部形成領域を除いて前記画素トランジスタ部形成領域の前記深部と表面側との中間部に濃度ピークを有する第2の第2導電型不純物領域と、
前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部形成領域のみに、前記表面側に濃度ピークを有する第3の第2導電型不純物領域と、により形成された、
前記光電変換部下の第1半導体ウェル領域と、
フローティング・ディフージョン部下の第2半導体ウェル領域と、
前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部下の第3半導体ウェル領域と、を有し、
前記第1半導体ウェル領域と、前記第2半導体ウェル領域と、前記第3半導体ウェル領域とは、それぞれ不純物濃度が異なり、
前記第2半導体ウェル領域の表面領域の不純物濃度が、前記第3半導体ウェル領域の表面領域の不純物濃度より低濃度に設定されている
固体撮像装置。 - 一部の前記画素トランジスタ部が複数の画素で共有され、前記フローティング・ディフージョン部が複数に分割されている場合に於いて、分割された前記フローティング・ディフージョン部下の第2半導体ウェル領域の表面領域の不純物濃度が、第3半導体ウェル領域の表面領域の不純物濃度より低濃度に設定されて成る請求項1記載の固体撮像装置。
- 前記フローティング・ディフージョン部を構成する拡散領域は、前記画素トランジスタ部を構成する拡散領域の不純物濃度より低濃度で形成される請求項1記載の固体撮像装置。
- 第1導電型の半導体基板の単位画素セル、あるいは画素共有セルを形成すべきセル領域の全面に、深部に濃度ピークを有する第1の第2導電型不純物をイオン注入する工程と、
前記セル領域の光電変換部形成領域を除いてフローティング・ディフージョン部形成領域及び該フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部形成領域にわたり前記深部と表面側との中間部に濃度ピークを有する第2の第2導電型不純物をイオン注入する工程と、
前記セル領域の前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部形成領域のみに、前記表面側に濃度ピークを有する第3の第2導電型不純物をイオン注入する工程を有して、
光電変換部形成領域の第1の第2導電型半導体ウェル領域を形成し、フローティング・ディフージョン部形成領域の第2の第2導電型半導体ウェル領域を形成し、前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部形成領域の第3の第2導電型半導体ウェル領域を形成し、
前記第2の第2導電型半導体ウェル領域の表面領域の不純物濃度を、前記第3の第2導電型半導体ウェル領域の表面領域の不純物濃度より低濃度となるように形成し、
さらに前記第1の第2導電型半導体ウェル領域に光電変換部を形成する工程と、
前記第2の第2導電型半導体ウェル領域にフローティング・ディフージョン部となる第1導電型拡散領域を形成し、前記第3の第2導電型半導体ウェル領域に前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部の第1導電型拡散領域を形成する工程を有する
固体撮像装置の製造方法。 - 前記フローティング・ディフージョン部の第1導電型拡散領域と、前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部形成領域の第1導電型拡散領域を、同じ不純物濃度で同時に形成する請求項4記載の固体撮像装置の製造方法。
- 前記フローティング・ディフージョン部の第1導電型拡散領域を、前記フローティング・ディフージョン部より後段の画素トランジスタ部形成領域の第1導電型拡散領域の不純物濃度より低濃度で形成する請求項4記載の固体撮像装置の製造方法。
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