JPH05183184A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents
固体撮像装置の製造方法Info
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- JPH05183184A JPH05183184A JP3345652A JP34565291A JPH05183184A JP H05183184 A JPH05183184 A JP H05183184A JP 3345652 A JP3345652 A JP 3345652A JP 34565291 A JP34565291 A JP 34565291A JP H05183184 A JPH05183184 A JP H05183184A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】ＰＮ接合の光電領域を設けてなる固体撮像装置
の製造方法に関し、画素面積を増やすことなく赤外より
の長波長帯の感度を高めることを目的とする。 【構成】５００ｋeV〜１０ＭeVの加速エネルギーで反対
導電型不純物をドープして、反対導電型半導体層５を半
導体基板１の表面から深い位置に形成して、その反対導
電型半導体層５の上部に光電領域となる一導電型半導体
層１ｃを残すか、または、光電領域となる一導電型半導
体層２２とその下の反対導電型半導体層２１をエピタキ
シャル成長して、その一導電型半導体層２２を０．３μ
ｍよりも厚く形成することを含み構成する。
の製造方法に関し、画素面積を増やすことなく赤外より
の長波長帯の感度を高めることを目的とする。 【構成】５００ｋeV〜１０ＭeVの加速エネルギーで反対
導電型不純物をドープして、反対導電型半導体層５を半
導体基板１の表面から深い位置に形成して、その反対導
電型半導体層５の上部に光電領域となる一導電型半導体
層１ｃを残すか、または、光電領域となる一導電型半導
体層２２とその下の反対導電型半導体層２１をエピタキ
シャル成長して、その一導電型半導体層２２を０．３μ
ｍよりも厚く形成することを含み構成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置の製造方
法に関し、より詳しくは、ＰＮ接合の光電領域を設けて
なる固体撮像装置の製造方法に関する。
法に関し、より詳しくは、ＰＮ接合の光電領域を設けて
なる固体撮像装置の製造方法に関する。
【０００２】近年の固体撮像素子は、広い波長帯にわた
り高感度の性能が要求されている。
り高感度の性能が要求されている。
【０００３】
【従来の技術】固体撮像素子のセルは、一般に図７(g)
に示すような断面構造をしている。即ち、Ｎ型半導体基
板７１の表面から内部に形成されたＰ型半導体層７２の
上層部に、電荷転送用のＮ型拡散層７３と画素に対応す
るＮ型拡散層７４を間隔をおいて設けた構造となってい
る。また、半導体基板７１の表面のうち２つのＮ型拡散
層７３、７４の間から電荷転送用のＮ型拡散層７３に到
る領域には、絶縁膜７６を介して電荷転送用電極７５が
設けられている。
に示すような断面構造をしている。即ち、Ｎ型半導体基
板７１の表面から内部に形成されたＰ型半導体層７２の
上層部に、電荷転送用のＮ型拡散層７３と画素に対応す
るＮ型拡散層７４を間隔をおいて設けた構造となってい
る。また、半導体基板７１の表面のうち２つのＮ型拡散
層７３、７４の間から電荷転送用のＮ型拡散層７３に到
る領域には、絶縁膜７６を介して電荷転送用電極７５が
設けられている。
【０００４】そして、画素に対応するＮ型拡散層７４が
光電領域となり、ここに入射した光により発生した電荷
は、電荷転送用電極７５に任意の電圧を与えることによ
り電荷転送用のＮ型拡散層７３に移動する。
光電領域となり、ここに入射した光により発生した電荷
は、電荷転送用電極７５に任意の電圧を与えることによ
り電荷転送用のＮ型拡散層７３に移動する。
【０００５】ところで、このセルを形成する場合には次
に示すような工程を経る。図６、７は、その工程を示す
断面図で、まず、図６(a) に示すように、シリコンより
なるＮ型半導体基板７１に、硼素等のＰ型不純物を１８
０keV 以下のイオン注入法にてドープした後に、アニー
ルにより不純物を活性化して不純物濃度８×１０15／cc
のＰ型半導体層７２をＮ型半導体基板７１表面から数μ
ｍの深さに形成する（図６(b))。
に示すような工程を経る。図６、７は、その工程を示す
断面図で、まず、図６(a) に示すように、シリコンより
なるＮ型半導体基板７１に、硼素等のＰ型不純物を１８
０keV 以下のイオン注入法にてドープした後に、アニー
ルにより不純物を活性化して不純物濃度８×１０15／cc
のＰ型半導体層７２をＮ型半導体基板７１表面から数μ
ｍの深さに形成する（図６(b))。
【０００６】ついで、半導体基板７１表面を熱酸化して
SiO2膜（絶縁膜）７６を形成した後に、フォトレジスト
６１を塗布してこれを露光、現像し、電荷転送領域に沿
って窓６２を設け、この窓６２を通して加速エネルギー
１８０keV 、ドーズ量３．５×１０12／cm2 の条件で砒
素をイオン注入する。ついで、不純物をアニールにより
活性化して深さ約0.２μｍの第一のＮ型拡散層７３を形
成する（図６(c))。
SiO2膜（絶縁膜）７６を形成した後に、フォトレジスト
６１を塗布してこれを露光、現像し、電荷転送領域に沿
って窓６２を設け、この窓６２を通して加速エネルギー
１８０keV 、ドーズ量３．５×１０12／cm2 の条件で砒
素をイオン注入する。ついで、不純物をアニールにより
活性化して深さ約0.２μｍの第一のＮ型拡散層７３を形
成する（図６(c))。
【０００７】さらに、SiO2膜７６の上に不純物を含む多
結晶シリコン膜７８を積層し、その上にフォトレジスト
６３を塗布してこれを露光、現像し、第一のＮ型拡散層
７３の領域とその側方に突出する領域にフォトレジスト
63を残存させる（図６(d))。
結晶シリコン膜７８を積層し、その上にフォトレジスト
６３を塗布してこれを露光、現像し、第一のＮ型拡散層
７３の領域とその側方に突出する領域にフォトレジスト
63を残存させる（図６(d))。
【０００８】この後に、フォトレジスト６３をマスクに
して多結晶シリコン膜７８をエッチングし、残存した部
分を電荷転送用電極７５となし、ついでフォトレジスト
６３を除去してから電荷転送用電極７５の表面を熱酸化
して酸化膜７９によって覆う（図７(e))。
して多結晶シリコン膜７８をエッチングし、残存した部
分を電荷転送用電極７５となし、ついでフォトレジスト
６３を除去してから電荷転送用電極７５の表面を熱酸化
して酸化膜７９によって覆う（図７(e))。
【０００９】さらに、フォトレジスト６４を塗布し、こ
れを露光、現像して第一のＮ型拡散層７３から突出させ
た電荷転送用電極７５に隣接する画素領域を露出させる
窓６５を形成し（図７(f))、第一のＮ型拡散層７３の形
成の際と同じ条件で燐をイオン注入し、これを活性化し
て深さ０．３μｍ程度の第二のＮ型拡散層７４を形成す
る（図７(g))。
れを露光、現像して第一のＮ型拡散層７３から突出させ
た電荷転送用電極７５に隣接する画素領域を露出させる
窓６５を形成し（図７(f))、第一のＮ型拡散層７３の形
成の際と同じ条件で燐をイオン注入し、これを活性化し
て深さ０．３μｍ程度の第二のＮ型拡散層７４を形成す
る（図７(g))。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した加
速エネルギーによって光電領域のＮ型拡散層７４を０．
３μｍ程度の深さに形成すると、４００〜７００nmまで
の可視光が入射する場合に、４００〜５５０nmまでの波
長成分によって発生し蓄積する電荷は多く、高感度であ
るが、実質的に光電領域となる空乏層の位置が表面近傍
の為、長波長の光による電荷蓄積は少なく、実質的に感
度が小さくなるといった問題がある。
速エネルギーによって光電領域のＮ型拡散層７４を０．
３μｍ程度の深さに形成すると、４００〜７００nmまで
の可視光が入射する場合に、４００〜５５０nmまでの波
長成分によって発生し蓄積する電荷は多く、高感度であ
るが、実質的に光電領域となる空乏層の位置が表面近傍
の為、長波長の光による電荷蓄積は少なく、実質的に感
度が小さくなるといった問題がある。
【００１１】これに対して、光電領域のＮ型拡散層７４
の面積を大きくして入射光の感度を高くすることもでき
るが、装置の微細化に支障をきたすといった不都合があ
る。また、Ｎ型拡散層７４を深くするために加速エネル
ギーを大きくすることも考えられるが、光電領域がダメ
ージを受け、暗電流が大きくなるといった問題がある。
の面積を大きくして入射光の感度を高くすることもでき
るが、装置の微細化に支障をきたすといった不都合があ
る。また、Ｎ型拡散層７４を深くするために加速エネル
ギーを大きくすることも考えられるが、光電領域がダメ
ージを受け、暗電流が大きくなるといった問題がある。
【００１２】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
ものであって、画素面積を広げずに可視光のうち赤外よ
りの長波長帯の感度をより高めることができる固体撮像
装置の製造方法を提供することを目的とする。
ものであって、画素面積を広げずに可視光のうち赤外よ
りの長波長帯の感度をより高めることができる固体撮像
装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記した課題は、図１に
例示するように、一導電型半導体基板１の一表面に反対
導電型不純物を５００ｋeV〜１０ＭeVの加速エネルギー
でドープし、前記一導電型半導体基板１表層部の一導電
型半導体層１ａよりも深い位置に反対導電型半導体層５
を形成する第１の工程と、前記一導電型半導体層１ａの
うち少なくとも光電領域の周辺に反対導電型不純物をド
ープし、該反対導電型不純物を活性化して、前記一導電
型半導体層１ａの表面から少なくとも底部に到る範囲に
該光電領域を囲む反対導電型拡散領域４を形成する第２
の工程を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方
法によって達成する。
例示するように、一導電型半導体基板１の一表面に反対
導電型不純物を５００ｋeV〜１０ＭeVの加速エネルギー
でドープし、前記一導電型半導体基板１表層部の一導電
型半導体層１ａよりも深い位置に反対導電型半導体層５
を形成する第１の工程と、前記一導電型半導体層１ａの
うち少なくとも光電領域の周辺に反対導電型不純物をド
ープし、該反対導電型不純物を活性化して、前記一導電
型半導体層１ａの表面から少なくとも底部に到る範囲に
該光電領域を囲む反対導電型拡散領域４を形成する第２
の工程を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方
法によって達成する。
【００１４】または、図５に例示するように、一導電型
半導体基板１の一表面に反対導電型半導体層21をエピタ
キシャル成長する工程と、前記反対導電型半導体層21の
上に一導電型半導体層22を０．３μｍ以上の厚さにエピ
タキシャル成長する工程と、前記一導電型半導体層２２
のうち少なくとも光電領域の周辺に反対導電型不純物を
ドープし、該反対導電型不純物を活性化することによ
り、前記一導電型半導体層22の表面から少なくとも前記
反対導電型半導体層21に達する部分に該光電領域を囲む
反対導電型拡散領域23を形成する工程とを有することを
特徴とする固体撮像装置の製造方法により達成する。
半導体基板１の一表面に反対導電型半導体層21をエピタ
キシャル成長する工程と、前記反対導電型半導体層21の
上に一導電型半導体層22を０．３μｍ以上の厚さにエピ
タキシャル成長する工程と、前記一導電型半導体層２２
のうち少なくとも光電領域の周辺に反対導電型不純物を
ドープし、該反対導電型不純物を活性化することによ
り、前記一導電型半導体層22の表面から少なくとも前記
反対導電型半導体層21に達する部分に該光電領域を囲む
反対導電型拡散領域23を形成する工程とを有することを
特徴とする固体撮像装置の製造方法により達成する。
【００１５】または、第４図に例示するように、前記一
導電型半導体層１ａ、22のうち、前記反対導電型拡散領
域４、23に囲まれる前記光電領域の上部に反対導電型不
純物をドープして反対導電型半導体層15を形成する工程
を有することを特徴とする前記２つの固体撮像装置の製
造方法により達成する。
導電型半導体層１ａ、22のうち、前記反対導電型拡散領
域４、23に囲まれる前記光電領域の上部に反対導電型不
純物をドープして反対導電型半導体層15を形成する工程
を有することを特徴とする前記２つの固体撮像装置の製
造方法により達成する。
【００１６】または、前記一導電型半導体層１ａ、22の
うち、前記反対導電型拡散領域４に囲まれる前記光電領
域内に一導電型不純物をドープして不純物濃度を大きく
する工程を有することを特徴とする前記２つの固体撮像
装置の製造方法により達成する。
うち、前記反対導電型拡散領域４に囲まれる前記光電領
域内に一導電型不純物をドープして不純物濃度を大きく
する工程を有することを特徴とする前記２つの固体撮像
装置の製造方法により達成する。
【００１７】
【作 用】本発明によれば、５００ｋeV〜１０ＭeVの加
速エネルギーで反対導電型不純物をドープすることによ
り、半導体基板１の表面から深い位置に反対導電型半導
体層５を形成することにより、その反対導電型半導体層
５の上部に光電領域となる一導電型半導体層１ａを残す
ようにしている。または、光電領域となる一導電型半導
体層２２とその下の反対導電型半導体層２１をエピタキ
シャル成長して、その一導電型半導体層２２を０．３μ
ｍよりも厚く形成している。
速エネルギーで反対導電型不純物をドープすることによ
り、半導体基板１の表面から深い位置に反対導電型半導
体層５を形成することにより、その反対導電型半導体層
５の上部に光電領域となる一導電型半導体層１ａを残す
ようにしている。または、光電領域となる一導電型半導
体層２２とその下の反対導電型半導体層２１をエピタキ
シャル成長して、その一導電型半導体層２２を０．３μ
ｍよりも厚く形成している。
【００１８】従って、光電領域となる一導電型半導体層
１ａ，２２が深くなるので、波長４００〜７００nmの可
視光が光電領域に入射すると、深く入り込む長波長側の
入射光による電荷量を多く蓄積することになり、従来装
置に比べて画素面積を増やすことなく５５０〜７００nm
の長波長帯の感度が高くなる。
１ａ，２２が深くなるので、波長４００〜７００nmの可
視光が光電領域に入射すると、深く入り込む長波長側の
入射光による電荷量を多く蓄積することになり、従来装
置に比べて画素面積を増やすことなく５５０〜７００nm
の長波長帯の感度が高くなる。
【００１９】また、光電領域となる一導電型半導体層１
ａ，２２の上層部に反対導電型半導体層を形成すると、
その上に形成される絶縁膜の界面準位により発生する電
荷量が少なくなり、特性が向上する。
ａ，２２の上層部に反対導電型半導体層を形成すると、
その上に形成される絶縁膜の界面準位により発生する電
荷量が少なくなり、特性が向上する。
【００２０】また、光電領域となる一導電型半導体層１
ａ，２２の不純物濃度を大きくすると、画素に蓄積する
電荷量が多くなって高感度となる。
ａ，２２の不純物濃度を大きくすると、画素に蓄積する
電荷量が多くなって高感度となる。
【００２１】
【実施例】そこで、以下に本発明の実施例を図面に基づ
いて説明する。図１、２は、本発明の第１実施例を示す
断面図、図３は、第１実施例装置の平面図である。
いて説明する。図１、２は、本発明の第１実施例を示す
断面図、図３は、第１実施例装置の平面図である。
【００２２】図において符号１は、シリコンよりなるＮ
型３０Ω・cmの半導体基板で、その不純物濃度は約1.8
×１０14／ccとなっている。まず、半導体基板１の表面
にフォトレジスト２を塗布し、これを露光、現像して電
荷転送方向に沿った帯状の電荷転送領域、および画素領
域の周囲を露出する窓３を形成する。ついで、フォトレ
ジスト２をマスクにして加速エネルギー180keV 、ドー
ズ量２．８×１０12／cm2 の条件で硼素等のＰ型不純物
を窓３を通して半導体基板１にイオン注入する（図１
(a))。
型３０Ω・cmの半導体基板で、その不純物濃度は約1.8
×１０14／ccとなっている。まず、半導体基板１の表面
にフォトレジスト２を塗布し、これを露光、現像して電
荷転送方向に沿った帯状の電荷転送領域、および画素領
域の周囲を露出する窓３を形成する。ついで、フォトレ
ジスト２をマスクにして加速エネルギー180keV 、ドー
ズ量２．８×１０12／cm2 の条件で硼素等のＰ型不純物
を窓３を通して半導体基板１にイオン注入する（図１
(a))。
【００２３】そして、温度１２００℃のアニールを１５
０分間行い、半導体基板１の表面から約４μｍの深さま
でにＰ型拡散領域４を形成する（図１(b))。なお、図３
に示すように、Ｐ型拡散領域４に囲まれる領域は画素Ｙ
となる。
０分間行い、半導体基板１の表面から約４μｍの深さま
でにＰ型拡散領域４を形成する（図１(b))。なお、図３
に示すように、Ｐ型拡散領域４に囲まれる領域は画素Ｙ
となる。
【００２４】次に、フォトレジスト２を溶剤により除去
してから、加速エネルギー５ＭeV、ドーズ量1.5 ×１０
11／cm2 の条件で硼素を半導体基板１に深くイオン注入
する（図１(c))。この場合、硼素は、基板中にＲP ≒
５．９μｍ、ΔＲP ≒０．４４μｍ、ＳＫＥＷ≒−３．
５、ＫＵＲＴ≒５５．２のピアソン分布と似た分布をす
る。
してから、加速エネルギー５ＭeV、ドーズ量1.5 ×１０
11／cm2 の条件で硼素を半導体基板１に深くイオン注入
する（図１(c))。この場合、硼素は、基板中にＲP ≒
５．９μｍ、ΔＲP ≒０．４４μｍ、ＳＫＥＷ≒−３．
５、ＫＵＲＴ≒５５．２のピアソン分布と似た分布をす
る。
【００２５】なお、このイオン注入の際に、固体撮像素
子形成領域以外はマスクで覆ってもよい。この後に、窒
素雰囲気中、１１００℃の温度で半導体基板１を加熱す
ると、半導体基板１の３．８μｍの深さから７．５μｍ
の深さの間にＰ型半導体層５が形成され、Ｐ型拡散領域
４の底部と重なり合って電気的に接続する（図１(d))。
子形成領域以外はマスクで覆ってもよい。この後に、窒
素雰囲気中、１１００℃の温度で半導体基板１を加熱す
ると、半導体基板１の３．８μｍの深さから７．５μｍ
の深さの間にＰ型半導体層５が形成され、Ｐ型拡散領域
４の底部と重なり合って電気的に接続する（図１(d))。
【００２６】これにより、Ｐ型拡散領域４に囲まれた画
素領域Ｙの底部はＰ型半導体層５によって塞がれた状態
となり、その画素Ｙにある表層部のＮ型半導体領域１ａ
は不純物濃度の1.８×１０14／ccとなり、この領域が光
電領域となる。この場合、Ｎ型半導体領域１ａは、Ｎ型
半導体基板１の表層部であり、上記した工程によりＮ型
不純物を注入せずに深い光電領域が形成されることにな
る。
素領域Ｙの底部はＰ型半導体層５によって塞がれた状態
となり、その画素Ｙにある表層部のＮ型半導体領域１ａ
は不純物濃度の1.８×１０14／ccとなり、この領域が光
電領域となる。この場合、Ｎ型半導体領域１ａは、Ｎ型
半導体基板１の表層部であり、上記した工程によりＮ型
不純物を注入せずに深い光電領域が形成されることにな
る。
【００２７】この後に、半導体基板１の表面に熱酸化法
によって２００ÅのSiO2膜６を形成し、この上にフォト
レジスト７を塗布する。ついで、フォトレジスト７を露
光、現像して電荷転送領域Ｘの中央を通る窓８を形成
し、さらに、窓８を通して加速エネルギー１８０keV 、
ドーズ量４．０×１０12／cm2 の条件で砒素をＰ型拡散
層４にイオン注入し、砒素を活性化して深さ約0.２μｍ
のＮ型埋込層９を形成する（図２(e))。SiO2膜６を除去
したのち、５００ÅのSiO2膜６ａを熱酸化法で形成す
る。
によって２００ÅのSiO2膜６を形成し、この上にフォト
レジスト７を塗布する。ついで、フォトレジスト７を露
光、現像して電荷転送領域Ｘの中央を通る窓８を形成
し、さらに、窓８を通して加速エネルギー１８０keV 、
ドーズ量４．０×１０12／cm2 の条件で砒素をＰ型拡散
層４にイオン注入し、砒素を活性化して深さ約0.２μｍ
のＮ型埋込層９を形成する（図２(e))。SiO2膜６を除去
したのち、５００ÅのSiO2膜６ａを熱酸化法で形成す
る。
【００２８】次に、ＣＶＤ法により多結晶シリコン膜１
０を成長し、内部に燐をドープした後に、全体にフォト
レジスト１１を塗布する。そしてフォトレジスト１１を
露光、現像し、図２(f),図３に示すように、Ｎ型半導体
領域１ａの側縁部の一部から側方の電荷転送領域Ｘの一
部に至る範囲と、電荷転送領域Ｘと直交する方向でＮ型
半導体領域１ａの脇を通るパターンＰ1 を形成する。
０を成長し、内部に燐をドープした後に、全体にフォト
レジスト１１を塗布する。そしてフォトレジスト１１を
露光、現像し、図２(f),図３に示すように、Ｎ型半導体
領域１ａの側縁部の一部から側方の電荷転送領域Ｘの一
部に至る範囲と、電荷転送領域Ｘと直交する方向でＮ型
半導体領域１ａの脇を通るパターンＰ1 を形成する。
【００２９】この後に、フォトレジスト１１から露出し
た多結晶シリコン膜１０を反応性イオンエッチング法等
により選択的にエッチングし、残存した部分を第一の電
荷転送用電極１２とする（図２(g))。ついで、フォトレ
ジスト１１を除去する。
た多結晶シリコン膜１０を反応性イオンエッチング法等
により選択的にエッチングし、残存した部分を第一の電
荷転送用電極１２とする（図２(g))。ついで、フォトレ
ジスト１１を除去する。
【００３０】そして、第一の電荷転送用電極１１の表面
および半導体基板１の表面を熱酸化してSiO2膜１３を形
成する。さらに、第一の電荷転送用電極と同様な工程に
よって、電荷転送領域に沿って形成された第一の電荷転
送用電極１２の間に、図３に示すように第二の電荷転送
用電極１４を形成する。
および半導体基板１の表面を熱酸化してSiO2膜１３を形
成する。さらに、第一の電荷転送用電極と同様な工程に
よって、電荷転送領域に沿って形成された第一の電荷転
送用電極１２の間に、図３に示すように第二の電荷転送
用電極１４を形成する。
【００３１】次に、上記した工程により形成された装置
の作用について説明する。上記実施例において、リセッ
トドレイン（不図示）からＮ型埋込層９に１２Ｖの電位
を与え、また、電気的に接続しているＰ型拡散領域４と
Ｐ型半導体層５に０Ｖの電位を与える。
の作用について説明する。上記実施例において、リセッ
トドレイン（不図示）からＮ型埋込層９に１２Ｖの電位
を与え、また、電気的に接続しているＰ型拡散領域４と
Ｐ型半導体層５に０Ｖの電位を与える。
【００３２】そして、３値波形のクロックを電荷転送用
電極１２、１４に与えると、高レベル電位となった第一
の電荷転送用電極１２の下にあるＮ型埋込層９は、図２
(g)に示すように隣接するＰ型拡散領域４の表層に形成
された反転層Ｄを通してＮ型半導体領域１ａに電位を与
える。
電極１２、１４に与えると、高レベル電位となった第一
の電荷転送用電極１２の下にあるＮ型埋込層９は、図２
(g)に示すように隣接するＰ型拡散領域４の表層に形成
された反転層Ｄを通してＮ型半導体領域１ａに電位を与
える。
【００３３】これにより、Ｎ型半導体領域１ａの電位が
高くなってＰ型半導体層５との界面から空乏層Ｅが伸び
る。そして、Ｎ型半導体領域１ａと空乏層Ｅ内に可視光
が入射するとその内部で電子・正孔対が生成され、その
うち電子はＮ型半導体領域１ａに移動し、正孔はＰ型拡
散領域４及びＰ型半導体層５に移動する。
高くなってＰ型半導体層５との界面から空乏層Ｅが伸び
る。そして、Ｎ型半導体領域１ａと空乏層Ｅ内に可視光
が入射するとその内部で電子・正孔対が生成され、その
うち電子はＮ型半導体領域１ａに移動し、正孔はＰ型拡
散領域４及びＰ型半導体層５に移動する。
【００３４】この場合、波長４００〜７００nmの可視光
が光電領域に入射すると、Ｎ型半導体領域1aでは空乏層
が３μｍ以上深い位置で形成されるため、深く入射する
長波長光による電荷蓄積量が増加し、従来装置に比べて
長波長帯の感度が高くなる。
が光電領域に入射すると、Ｎ型半導体領域1aでは空乏層
が３μｍ以上深い位置で形成されるため、深く入射する
長波長光による電荷蓄積量が増加し、従来装置に比べて
長波長帯の感度が高くなる。
【００３５】ところで、Ｐ型半導体層５を形成する際の
加速エネルギーは、上記した値に限定されるものでな
く、５００ＫeV〜１０ＭeVの高エネルギーで行い、さら
に深く形成してもよい。また、加速エネルギー４ＭeVに
よりＰ型半導体層５を形成した場合の波長・感度特性
を、従来との比較において示すと図６のような結果が得
られた。
加速エネルギーは、上記した値に限定されるものでな
く、５００ＫeV〜１０ＭeVの高エネルギーで行い、さら
に深く形成してもよい。また、加速エネルギー４ＭeVに
よりＰ型半導体層５を形成した場合の波長・感度特性
を、従来との比較において示すと図６のような結果が得
られた。
【００３６】なお、上記工程ではＰ型拡散領域４を形成
した後にＰ型半導体層５を形成したが、この順を逆にし
てもよい。また、半導体基板１の表層部のＮ型半導体領
域１ａに、燐や砒素等のＮ型不純物をドープして低抵抗
化し、蓄積する電荷量を多くしてもよい。
した後にＰ型半導体層５を形成したが、この順を逆にし
てもよい。また、半導体基板１の表層部のＮ型半導体領
域１ａに、燐や砒素等のＮ型不純物をドープして低抵抗
化し、蓄積する電荷量を多くしてもよい。
【００３７】（ｂ）本発明の第２実施例の説明 上記した実施例では、光電領域のＮ型半導体領域１ａの
上にSiO2膜１３が形成されるが、それらの境界に生じる
界面準位により負電荷が発生するために特性低下の原因
となる。
上にSiO2膜１３が形成されるが、それらの境界に生じる
界面準位により負電荷が発生するために特性低下の原因
となる。
【００３８】そこで、図４(a) 、図３に示すように、第
一及び第二の電荷転送用電極１２、１４を形成した後
に、これらの電極１２、１４をマスクにして、加速エネ
ルギー２５keV 、ドーズ量８．０×１０12／cm2 の条件
で硼素等のＰ型不純物をＮ型半導体領域１ａの上層部に
イオン注入し（図４(b))、これを活性化して上部Ｐ型半
導体層１５を形成してもよい（図４(c))。
一及び第二の電荷転送用電極１２、１４を形成した後
に、これらの電極１２、１４をマスクにして、加速エネ
ルギー２５keV 、ドーズ量８．０×１０12／cm2 の条件
で硼素等のＰ型不純物をＮ型半導体領域１ａの上層部に
イオン注入し（図４(b))、これを活性化して上部Ｐ型半
導体層１５を形成してもよい（図４(c))。
【００３９】これにより、Ｎ型半導体領域１ａが基板表
面のSiO2膜１３と接触しなくなり、特性の低下が防止さ
れる。 （ｃ）本発明の第３の実施例の説明 上記した実施例では、イオン注入法によってＮ型半導体
基板１の下方にＰ型半導体層５を形成したが、エピタキ
シャル成長により形成してもよい。
面のSiO2膜１３と接触しなくなり、特性の低下が防止さ
れる。 （ｃ）本発明の第３の実施例の説明 上記した実施例では、イオン注入法によってＮ型半導体
基板１の下方にＰ型半導体層５を形成したが、エピタキ
シャル成長により形成してもよい。
【００４０】図４は、エピタキシャル成長を採用した実
施例を示す断面図である。まず、第１実施例と同様に、
Ｎ型３０Ω・cmのシリコンよりなる半導体基板１を用い
てその上に不純物濃度４×１０14／ccのＰ型シリコンよ
りなる半導体層２１を1.５μｍの厚さに成長し、さらに
その上に不純物濃度1.５×１０15／ccのＮ型シリコンの
半導体層２２を４μｍ成長する（図５(a))。
施例を示す断面図である。まず、第１実施例と同様に、
Ｎ型３０Ω・cmのシリコンよりなる半導体基板１を用い
てその上に不純物濃度４×１０14／ccのＰ型シリコンよ
りなる半導体層２１を1.５μｍの厚さに成長し、さらに
その上に不純物濃度1.５×１０15／ccのＮ型シリコンの
半導体層２２を４μｍ成長する（図５(a))。
【００４１】そして、第１実施例と同様に、フォトレジ
スト２３をマスクにして光電領域Ｙの周囲とこれに接す
る電荷転送領域Ｘに硼素をイオン注入し（図５(b))、不
純物を拡散してＰ型半導体層２１に達する深さのＰ型拡
散領域２３を形成する（図５(c))。
スト２３をマスクにして光電領域Ｙの周囲とこれに接す
る電荷転送領域Ｘに硼素をイオン注入し（図５(b))、不
純物を拡散してＰ型半導体層２１に達する深さのＰ型拡
散領域２３を形成する（図５(c))。
【００４２】これにより、画素領域に分離されたＮ型半
導体層２２が設けられ、その深さは４μｍ程度になる。
この後、第１実施例と同様にして電荷転送領域ＸにＮ型
埋込層２４を形成し、この上にSiO2膜２５を介して電荷
転送用電極２６を形成する（図５(d))。
導体層２２が設けられ、その深さは４μｍ程度になる。
この後、第１実施例と同様にして電荷転送領域ＸにＮ型
埋込層２４を形成し、この上にSiO2膜２５を介して電荷
転送用電極２６を形成する（図５(d))。
【００４３】このように形成された固体撮像素子は、第
１実施例と同様に空乏層レンジが深くなり、長波長側の
可視光による感度が高くなる。なお、この実施例におい
ても、第２実施例と同様に、画素領域にあるＮ型半導体
層２２の上層部にＰ型半導体層を形成して、界面準位に
よる電荷発生を防止してもよい。なお、転送電極１２，
１４は、図３中では並置した形状にしたが、これは重ね
ても良い。
１実施例と同様に空乏層レンジが深くなり、長波長側の
可視光による感度が高くなる。なお、この実施例におい
ても、第２実施例と同様に、画素領域にあるＮ型半導体
層２２の上層部にＰ型半導体層を形成して、界面準位に
よる電荷発生を防止してもよい。なお、転送電極１２，
１４は、図３中では並置した形状にしたが、これは重ね
ても良い。
【００４４】
【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、５０
０ｋeV〜１０ＭeVの加速エネルギーで反対導電型不純物
をドープして、反対導電型半導体層５を半導体基板の表
面から深い位置に形成することにより、その上部に光電
領域となる一導電型半導体層が残るようにしている。ま
たは、光電領域となる一導電型半導体層とその下の反対
導電型半導体層をエピタキシャル成長して、その一導電
型半導体層を０．３μｍよりも厚く形成している。
０ｋeV〜１０ＭeVの加速エネルギーで反対導電型不純物
をドープして、反対導電型半導体層５を半導体基板の表
面から深い位置に形成することにより、その上部に光電
領域となる一導電型半導体層が残るようにしている。ま
たは、光電領域となる一導電型半導体層とその下の反対
導電型半導体層をエピタキシャル成長して、その一導電
型半導体層を０．３μｍよりも厚く形成している。
【００４５】従って、光電領域となる一導電型半導体層
が深くなり、波長４００〜７００nmの可視光が光電領域
に入射すると、深く入り込む長波長の入射光による電荷
の蓄積量を多くすることができ、画素面積を増やすこと
なく５５０〜７００nmの長波長帯の感度を高めることが
できた。図６は、反対導電型半導体層を４MeV にて形成
したものである。
が深くなり、波長４００〜７００nmの可視光が光電領域
に入射すると、深く入り込む長波長の入射光による電荷
の蓄積量を多くすることができ、画素面積を増やすこと
なく５５０〜７００nmの長波長帯の感度を高めることが
できた。図６は、反対導電型半導体層を４MeV にて形成
したものである。
【００４６】また、光電領域となる一導電型半導体層の
上層部に反対導電型半導体層を形成すると、その上に形
成される絶縁膜の界面準位で発生する電荷量が少なくな
り特性を向上できる。
上層部に反対導電型半導体層を形成すると、その上に形
成される絶縁膜の界面準位で発生する電荷量が少なくな
り特性を向上できる。
【００４７】また、光電領域となる一導電型半導体層の
不純物濃度を大きくすると、転送する電荷量を多くして
感度を大きくすることができる。
不純物濃度を大きくすると、転送する電荷量を多くして
感度を大きくすることができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図（その１）で
ある。
ある。
【図２】本発明の第１実施例を示す断面図（その２）で
ある。
ある。
【図３】本発明の実施例装置のセルを示す平面図であ
る。
る。
【図４】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の第３実施例を示す断面図である。
【図６】本発明の分光感度の一例を示す特性図である。
【図７】従来例を示す断面図（その１）である。
【図８】従来例を示す断面図（その２）である。
１ 半導体基板 １ａ Ｎ型半導体層 ２、７、１１、２３ フォトレジスト ３、８、２４ 窓 ４ Ｐ型拡散領域 ５ Ｐ型半導体層 ６、６ａ、１３、２５ SiO2膜 ９ 埋込層 １０ 多結晶シリコン膜 １２、１４、２６ 電荷転送用電極 １５ Ｐ型半導体層 ２１ Ｐ型半導体層 ２２ Ｎ型半導体層
Claims (4)
- 【請求項１】一導電型半導体基板（１）の一表面に反対
導電型不純物を５００ｋeV〜１０ＭeVの加速エネルギー
でドープし、前記一導電型半導体基板（１）表層部の一
導電型半導体層（１ａ）よりも深い位置に反対導電型半
導体層（５）を形成する第１の工程と、 前記一導電型半導体層（１ａ）のうち少なくとも光電領
域の周辺に反対導電型不純物をドープし、該反対導電型
不純物を活性化することにより、前記一導電型半導体層
（１ａ）の表面から少なくとも底部に到る範囲に該光電
領域を囲む反対導電型拡散領域（４）を形成する第２の
工程を有することを特徴とする固体撮像装置の製造方
法。 - 【請求項２】一導電型半導体基板（１）の一表面に反対
導電型半導体層（２１）をエピタキシャル成長する工程
と、 前記反対導電型半導体層（２１）の上に一導電型半導体
層（２２）を０．３μｍ以上の厚さにエピタキシャル成
長する工程と、 前記一導電型半導体層（２２）のうち少なくとも光電領
域の周辺に反対導電型不純物をドープし、該反対導電型
不純物を活性化することにより、前記一導電型半導体層
（２２）の表面から少なくとも前記反対導電型半導体層
（２１）に達する部分に該光電領域を囲む反対導電型拡
散領域（２３）を形成する工程とを有することを特徴と
する固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項３】前記一導電型半導体層（１ａ、22）のう
ち、前記反対導電型拡散領域（４、23）に囲まれる前記
光電領域の上部に反対導電型不純物をドープして反対導
電型半導体層（15）を形成する工程を有することを特徴
とする請求項１、２記載の固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項４】前記一導電型半導体層（１ａ、22）のう
ち、前記反対導電型拡散領域（４）に囲まれる前記光電
領域内に一導電型不純物をドープして不純物濃度を大き
くする工程を有することを特徴とする請求項１、２記載
の固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345652A JPH05183184A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 固体撮像装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3345652A JPH05183184A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 固体撮像装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05183184A true JPH05183184A (ja) | 1993-07-23 |
Family
ID=18378051
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3345652A Withdrawn JPH05183184A (ja) | 1991-12-26 | 1991-12-26 | 固体撮像装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05183184A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6525351B2 (en) | 2000-03-31 | 2003-02-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device capable of improving sensitivity without causing rise in depletion voltage and shutter voltage |
| JP2006147758A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2013527625A (ja) * | 2010-06-03 | 2013-06-27 | サニーバ，インコーポレイテッド | Ｉｎ−ｓｉｔｕ表面不動態化を伴うイオン注入された選択エミッタ太陽電池 |
-
1991
- 1991-12-26 JP JP3345652A patent/JPH05183184A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6525351B2 (en) | 2000-03-31 | 2003-02-25 | Sharp Kabushiki Kaisha | Solid-state imaging device capable of improving sensitivity without causing rise in depletion voltage and shutter voltage |
| JP2006147758A (ja) * | 2004-11-18 | 2006-06-08 | Sony Corp | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP4561328B2 (ja) * | 2004-11-18 | 2010-10-13 | ソニー株式会社 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
| JP2013527625A (ja) * | 2010-06-03 | 2013-06-27 | サニーバ，インコーポレイテッド | Ｉｎ−ｓｉｔｕ表面不動態化を伴うイオン注入された選択エミッタ太陽電池 |
| JP2015111721A (ja) * | 2010-06-03 | 2015-06-18 | サニーバ，インコーポレイテッド | Ｉｎ−ｓｉｔｕ表面不動態化を伴うイオン注入された選択エミッタ太陽電池 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990311 |