JPH04257265A - Manufacture of solid-state image sensing device - Google Patents

Manufacture of solid-state image sensing device

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Publication number
JPH04257265A
JPH04257265A JP3037805A JP3780591A JPH04257265A JP H04257265 A JPH04257265 A JP H04257265A JP 3037805 A JP3037805 A JP 3037805A JP 3780591 A JP3780591 A JP 3780591A JP H04257265 A JPH04257265 A JP H04257265A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
diffusion layer
mask
type diffusion
photodiode
conductivity type
Prior art date
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Pending
Application number
JP3037805A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyasu Azuma
東 寛保
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
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Publication of JPH04257265A publication Critical patent/JPH04257265A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent a defective charge reading by controlling precisely and accurately a distance 'a' between an edge of an n-type diffusion layer 7 and an edge of a p<+> type diffusion layer of a buried photodiode. CONSTITUTION:On a p-well diffusion layer 2, an oxide film 3, a nitride film 4 and an oxide film having the specified amount of side-etched part 5 are formed by photo-etching [(c)]. A photodiode diffusion layer 7 is formed with the film 5 used as a mask and a vertical resistor diffusion layer 8 and a p<+> type diffusion layer 9 are formed with the film 4 used as a mask [(d)].

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は固体撮像素子の製造方法
に関し、特に受光部に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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a solid-state image sensor, and more particularly to a method for manufacturing a solid-state image sensor having an embedded photodiode in a light receiving section.

【0002】0002

【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た場合、Si−SiO2 界面に存
在する表面準位により暗電流成分が多くなるが、この暗
電流を低減させる手段として、フォトダイオードのn型
領域の表面にp+ 型領域を形成して、フォトダイオー
ドをいわゆる埋め込み型とすることが知られている。
2. Description of the Related Art When a pn junction photodiode is used in the light receiving section of a solid-state image sensor, a dark current component increases due to surface states existing at the Si-SiO2 interface.As a means to reduce this dark current, It is known to form a p+ type region on the surface of an n-type region of a photodiode to make the photodiode a so-called buried type.

【0003】図2は、この種撮像素子の電荷読み出し領
域部分の従来製法を示す工程断面図である。図2の(a
)に示すように、n型シリコン基板1の表面にpウェル
拡散層2を形成する。次に、フォトレジストをマスクに
してリンをイオン注入することによりフォトダイオード
n型拡散層7、同様にフォトレジストをマスクにして電
荷転送領域となる垂直レジスタn型拡散層8を形成する
FIG. 2 is a process cross-sectional view showing a conventional manufacturing method for a charge readout region of this type of image sensor. Figure 2 (a
), a p-well diffusion layer 2 is formed on the surface of an n-type silicon substrate 1. Next, using the photoresist as a mask, phosphorus is ion-implanted to form a photodiode n-type diffusion layer 7, and similarly, using the photoresist as a mask, a vertical resistor n-type diffusion layer 8, which will become a charge transfer region, is formed.

【0004】次に、図2の(b)に示すように、ゲート
酸化膜10を形成した後に高濃度にリンがドープされた
多結晶シリコン膜を被着し、フォトレジストをマスクに
ドライエッチングを行うことにより読み出し電極11を
形成する。次に、この読み出し電極をマスクにボロンを
イオン注入してフォトダイオードn型拡散層7の表面に
フォトダイオード表面の電位を固定するp+ 型拡散層
9を形成する。次に、層間絶縁膜、アルミニウム遮光膜
およびアルミニウム配線を形成して(いずれも図示なし
)固体撮像素子の形成を完了する。
Next, as shown in FIG. 2B, after forming a gate oxide film 10, a polycrystalline silicon film doped with a high concentration of phosphorus is deposited, and dry etching is performed using a photoresist as a mask. By doing so, the readout electrode 11 is formed. Next, using this readout electrode as a mask, boron ions are implanted to form a p+ type diffusion layer 9 on the surface of the photodiode n type diffusion layer 7, which fixes the potential of the photodiode surface. Next, an interlayer insulating film, an aluminum light-shielding film, and an aluminum wiring are formed (all not shown) to complete the formation of the solid-state image sensor.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来製法によ
る固体撮像素子には以下に示す問題点がある。図3は従
来製法によって製造された固体撮像素子の電位分布図で
ある。従来製法では、読み出し電極11をマスクにイオ
ン注入することにより、フォトダイオードn型拡散層7
の表面にp+ 型拡散層9を形成するため、読み出し電
極形成時の位置合わせずれによりp+ 型拡散層9のエ
ッジとフォトダイオードn型拡散層7のエッジ間の距離
bが大きくばらつく。
The solid-state image pickup device manufactured by the conventional manufacturing method described above has the following problems. FIG. 3 is a potential distribution diagram of a solid-state imaging device manufactured by a conventional manufacturing method. In the conventional manufacturing method, the photodiode n-type diffusion layer 7 is formed by ion implantation using the readout electrode 11 as a mask.
Since the p+ type diffusion layer 9 is formed on the surface of the photodiode, the distance b between the edge of the p+ type diffusion layer 9 and the edge of the photodiode n type diffusion layer 7 varies greatly due to misalignment when forming the readout electrode.

【0006】例えば、読み出し電極がフォトダイオード
の中心方向にずれた場合にはbが大きくなり、図3に示
すように、フォトダイオードから電荷を垂直レジスタへ
転送する際、フォトダイオードと垂直レジスタの間にチ
ャネル電位の深い領域ができ垂直レジスタへ転送される
電荷の一部がこの部分に溜る。この溜った電荷が後にp
ウェル電位のゆれもしくは読み出し電位のゆれ等により
垂直レジスタ側へ転送され残像の原因となる。
For example, if the readout electrode is shifted toward the center of the photodiode, b increases, and as shown in FIG. A region with a deep channel potential is created in this region, and part of the charge transferred to the vertical register accumulates in this region. This accumulated charge is later p
Due to fluctuations in the well potential or fluctuations in the read potential, the data is transferred to the vertical register side, causing an afterimage.

【0007】一方、読み出し電極が垂直レジスタ側へず
れた場合は、bが小さくなりフォトダイオードから垂直
レジスタへ電荷を転送するためのフリンジ電界がn型拡
散層7へ十分には加わらないようになり読み出し不良が
発生する。
On the other hand, when the readout electrode shifts toward the vertical register, b becomes smaller and the fringe electric field for transferring charge from the photodiode to the vertical register is not sufficiently applied to the n-type diffusion layer 7. A read failure occurs.

【0008】すなわち、従来製法による固体撮像素子で
は、読み出し電極の位置合わせずれにより電荷転送不良
の事故が多発し製品歩留りが低下するという問題があっ
た。
In other words, solid-state image pickup devices manufactured using conventional methods have a problem in that misalignment of readout electrodes frequently causes failures in charge transfer, resulting in a decrease in product yield.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明による固体撮像素
子の製造方法は第1導電型の半導体層上に第1のマスク
材料層と該第1のマスク材料とはエッチング性の異なる
第2のマスク材料層とを形成する工程と、前記第2のマ
スク材料層上に所定の形状のレジストを形成する工程と
、前記レジストをマスクとしてエッチングを行い第1お
よび第2のマスク材料層を前記レジストの形状にパター
ニングして第1のマスク材料からなる第1のマスクを形
成する工程と、前記レジストをマスクとしてさらにエッ
チングを行い第2のマスク材料層を所定量サイドエッチ
して第2のマスク材料からなる第2のマスクを形成する
工程と、前記第2のマスクをマスクとして第2導電型の
不純物を導入してフォトダイオードの第2導電型拡散層
を形成する工程と、前記第1のマスクをマスクとして第
1導電型不純物を導入して前記第2導電型拡散層の表面
上を部分的に覆う第1導電型の高濃度拡散層を形成する
工程と、を具備するものである。
[Means for Solving the Problems] A method for manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention includes forming a first mask material layer on a semiconductor layer of a first conductivity type and a second mask material layer having a different etching property from the first mask material. a step of forming a resist having a predetermined shape on the second mask material layer, and etching the first and second mask material layers using the resist as a mask. forming a first mask made of a first mask material by patterning it in the shape of , and further etching using the resist as a mask to side-etch a predetermined amount of the second mask material layer to form a second mask material. a step of forming a second conductivity type diffusion layer of the photodiode by introducing impurities of a second conductivity type using the second mask as a mask; and a step of forming a second conductivity type diffusion layer of the photodiode using the second mask as a mask. A first conductivity type impurity is introduced using the method as a mask to form a first conductivity type high concentration diffusion layer that partially covers the surface of the second conductivity type diffusion layer.

【0010】0010

【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。図1は本発明の一実施例を説明するための
2次元固体撮像素子の工程断面図である。まず、図1の
(a)に示すように、通常方法によりn型シリコン基板
1上にpウェル拡散層2を選択的に形成する。
Embodiments Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a process sectional view of a two-dimensional solid-state image sensor for explaining one embodiment of the present invention. First, as shown in FIG. 1A, a p-well diffusion layer 2 is selectively formed on an n-type silicon substrate 1 by a normal method.

【0011】次に、図1の(b)に示すように、前記p
ウェル拡散層2上にシリコン酸化膜3を約500Å、シ
リコン窒化膜4を約1000Å、シリコン酸化膜5を約
4000Åの膜厚に順次被着する。更にフォトレジスト
6をマスクにして異方性ドライエッチングを施して、将
来フォトダイオードから垂直レジスタへ信号電荷を読み
出すための電荷読み出し領域となるところにのみシリコ
ン酸化膜5およびシリコン窒化膜4を残存させる。
Next, as shown in FIG. 1(b), the p
On the well diffusion layer 2, a silicon oxide film 3 of about 500 Å, a silicon nitride film 4 of about 1000 Å, and a silicon oxide film 5 of about 4000 Å are sequentially deposited. Furthermore, using the photoresist 6 as a mask, anisotropic dry etching is performed to leave the silicon oxide film 5 and the silicon nitride film 4 only in areas that will become charge readout regions for reading out signal charges from the photodiodes to the vertical registers in the future. .

【0012】次に、図1の(c)に示すように、フォト
レジスト6をマスクにしてシリコン酸化膜5を所定量サ
イドエッチさせた後、フォトレジスト6を除去する。こ
のサイドエッチ量は約0.4μmが適当である。
Next, as shown in FIG. 1C, the silicon oxide film 5 is side-etched by a predetermined amount using the photoresist 6 as a mask, and then the photoresist 6 is removed. Appropriately, the amount of side etching is approximately 0.4 μm.

【0013】次に、図1の(d)に示すように、シリコ
ン酸化膜5およびフォトレジスト(図示なし)をマスク
にして光電変換領域にリンをイオン注入してフォトダイ
オードn型拡散層7を形成する。この時のイオン注入の
加速エネルギーは約200keVが適当である。
Next, as shown in FIG. 1D, phosphorus ions are implanted into the photoelectric conversion region using the silicon oxide film 5 and a photoresist (not shown) as masks to form the photodiode n-type diffusion layer 7. Form. Appropriate acceleration energy for ion implantation at this time is about 200 keV.

【0014】次に、図示しないフォトレジストを除去し
た後に同様にシリコン窒化膜4、シリコン酸化膜3およ
び新たに設けられたフォトレジスト(図示なし)をマス
クに電荷転送領域にリンをイオン注入し垂直レジスタn
型拡散層8を形成する。この時のイオン注入の加速エネ
ルギーは約50keVが適当である。
Next, after removing the photoresist (not shown), phosphorus ions are implanted into the charge transfer region using the silicon nitride film 4, the silicon oxide film 3, and the newly formed photoresist (not shown) as masks. register n
A mold diffusion layer 8 is formed. Appropriate acceleration energy for ion implantation at this time is approximately 50 keV.

【0015】続いて、フォトレジストを除去し、さらに
新たにフォトレジスト(図示なし)を設けこれとシリコ
ン窒化膜4およびシリコン酸化膜3をマスクにしてボロ
ンをイオン注入し、フォトダイオードn型拡散層7の表
面にp+型拡散層9を形成する。この時のイオン注入の
加速エネルギーは約20keVが適当である。
Subsequently, the photoresist is removed, a new photoresist (not shown) is provided, and boron ions are implanted using this and the silicon nitride film 4 and silicon oxide film 3 as masks to form the photodiode n-type diffusion layer. A p+ type diffusion layer 9 is formed on the surface of 7. Appropriate acceleration energy for ion implantation at this time is approximately 20 keV.

【0016】次に、図1の(e)に示すように、シリコ
ン酸化膜5、シリコン窒化膜4、シリコン酸化膜3を除
去した後、約700Åのゲート酸化膜10を形成し通常
方法でリンドープされた多結晶シリコンからなる読み出
し電極11を形成する。この際、この読み出し電極はp
+ 型拡散層9の上に少しかかるように形成される。最
後に、層間絶縁膜、遮光膜および金属配線(いずれも図
示なし)を形成して素子の形成を完了する。
Next, as shown in FIG. 1(e), after removing the silicon oxide film 5, silicon nitride film 4, and silicon oxide film 3, a gate oxide film 10 of about 700 Å is formed and doped with phosphorus by the usual method. A readout electrode 11 made of polycrystalline silicon is formed. At this time, this readout electrode is p
It is formed so as to slightly overlap the + type diffusion layer 9. Finally, an interlayer insulating film, a light shielding film, and metal wiring (all not shown) are formed to complete the formation of the element.

【0017】上記した製造方法によれば、フォトダイオ
ードn型拡散層7のエッジとp+ 型拡散層9のエッジ
との距離aはシリコン酸化膜のサイドエッチ量で決定さ
れるため、極めて正確にコントロールすることができる
。 したがって、この製法により従来製法による素子で問題
となった電荷転送不良および残像の問題を解決すること
ができる。
According to the above manufacturing method, the distance a between the edge of the photodiode n-type diffusion layer 7 and the edge of the p+ type diffusion layer 9 is determined by the amount of side etching of the silicon oxide film, so it can be controlled extremely accurately. can do. Therefore, this manufacturing method can solve the problems of defective charge transfer and image retention that have occurred in devices manufactured using conventional methods.

【0018】なお、上記実施例では、フォトダイオード
n型拡散層7形成工程、垂直レジスタn型拡散層形成工
程、p+ 型拡散層形成工程の順で処理が行われたが、
この順を変更して、■n型拡散層8形成工程、■n型拡
散層7形成工程、■p+ 型拡散層形成工程の順にする
ことができる。このようにすれば、■、■の工程でフォ
トレジストを共用できるので、フォトレジスト工程を一
つ減らすことができる。またマスク形成材料はシリコン
酸化膜とシリコン窒化膜に限定されるものではなく、ア
ルミニウム等の金属を含めて広い範囲から選択できるも
のである。
In the above embodiment, the steps of forming the photodiode n-type diffusion layer 7, forming the vertical resistor n-type diffusion layer, and forming the p+ type diffusion layer were performed in this order.
This order can be changed to include (1) n-type diffusion layer 8 formation step, (2) n-type diffusion layer 7 formation step, and (2) p+ type diffusion layer formation step. In this way, the photoresist can be shared in the steps (1) and (2), so the number of photoresist steps can be reduced by one. Further, the mask forming material is not limited to silicon oxide film and silicon nitride film, but can be selected from a wide range including metals such as aluminum.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フォトダイオードn型拡散層のエッジとp+ 型拡散層
のエッジとの距離を、読み出し電極の位置合わせ精度に
依らず、自己整合的に決定することができる。したがっ
て、本発明によれば、電荷転送不良を起こすことがない
、残像の小さい固体撮像素子を歩留り高く製造すること
ができる。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention,
The distance between the edge of the photodiode n-type diffusion layer and the edge of the p+ type diffusion layer can be determined in a self-aligned manner, regardless of the alignment accuracy of the readout electrode. Therefore, according to the present invention, it is possible to manufacture a solid-state image sensing device with a high yield without causing a charge transfer defect and with a small afterimage.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例を示す工程断面図。FIG. 1 is a process sectional view showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来例の工程断面図。FIG. 2 is a process sectional view of a conventional example.

【図3】従来例の問題点を説明するための電位分布図。FIG. 3 is a potential distribution diagram for explaining problems in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1  n型シリコン基板 2  pウェル拡散層 3、5  シリコン酸化膜 4  シリコン窒化膜 6  フォトレジスト 7  フォトダイオードn型拡散層 8  垂直レジスタn型拡散層 9  p+ 型拡散層 10  ゲート酸化膜 11  読み出し電極 1 N-type silicon substrate 2 p-well diffusion layer 3, 5 Silicon oxide film 4 Silicon nitride film 6 Photoresist 7 Photodiode n-type diffusion layer 8 Vertical resistor n-type diffusion layer 9 p+ type diffusion layer 10 Gate oxide film 11 Readout electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  第1導電型の半導体層上に第1のマス
ク材料層と該第1のマスク材料とはエッチング性の異な
る第2のマスク材料層とを形成する工程と、前記第2の
マスク材料層上に所定の形状のレジストを形成する工程
と、前記レジストをマスクとしてエッチングを行い、第
1のマスク材料からなる所定の形状の第1のマスクと、
第2のマスク材料からなるエッジが前記第1のマスクの
エッジより後退した形状の第2のマスクとを形成する工
程と、前記第2のマスクをマスクとして第2導電型の不
純物を導入してフォトダイオードの第2導電型拡散層を
形成する工程と、前記第1のマスクをマスクとして第1
導電型不純物を導入して前記第2導電型拡散層の表面上
を部分的に覆う第1導電型の高濃度拡散層を形成する工
程と、を具備する固体撮像素子の製造方法。
1. A step of forming a first mask material layer and a second mask material layer having a different etching property from the first mask material on a semiconductor layer of a first conductivity type; forming a resist with a predetermined shape on the mask material layer; etching using the resist as a mask; a first mask with a predetermined shape made of a first mask material;
forming a second mask made of a second mask material and having an edge recessed from the edge of the first mask; and introducing an impurity of a second conductivity type using the second mask as a mask. a step of forming a second conductivity type diffusion layer of a photodiode; and a step of forming a second conductivity type diffusion layer of a photodiode;
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising the step of introducing a conductivity type impurity to form a first conductivity type high concentration diffusion layer that partially covers the surface of the second conductivity type diffusion layer.
JP3037805A 1991-02-08 1991-02-08 Manufacture of solid-state image sensing device Pending JPH04257265A (en)

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