JPH05267638A - 固体撮像装置の製造方法 - Google Patents

固体撮像装置の製造方法

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JPH05267638A
JPH05267638A JP4064590A JP6459092A JPH05267638A JP H05267638 A JPH05267638 A JP H05267638A JP 4064590 A JP4064590 A JP 4064590A JP 6459092 A JP6459092 A JP 6459092A JP H05267638 A JPH05267638 A JP H05267638A
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Katsuya Ishikawa
克也 石川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 CCD固体撮像素子特性の中の残像特性を向
上させるとともに、電子シャッター時の読み出しを低電
圧化する。 【構成】 n型Si基板1に、熱拡散法を用いて第1の
p型ウエル2および第2のp型ウエル3を形成した後、
リンイオンを注入して垂直CCD4を形成する。その
後、チャンネルストッパー6およびチャンネルドープ5
を形成する。次に、Si基板1表面にゲート酸化膜7を
形成する。ゲート酸化膜7上にポリシリコンを堆積させ
る。レジスト9をパターンニングする。レジスト9を残
したポリシリコン電極8をマスクとして、セルフアライ
ンで読み出しゲートに喰い込むような方向にイオン注入
を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ビデオカメラに使用されているCCD固
体撮像装置の中のフォトダイオード部(光を光電変換に
より電荷として蓄える部分)について、その従来の製造
方法を図面を参照しながら説明する。図12〜14は従
来の製造方法の工程順断面図を示す。
【0003】最初に図12に示すように、n型シリコン
(以下、Siと記す)基板1に第1のp型ウエル2を形
成する。その後、第2のp型ウエル3やフォトダイオー
ド部のn型領域であるn型ウエル10を形成する。次
に、図13に示すように、第2のp型ウエル3の中に垂
直電荷転送部(以下、垂直CCDと記す)であるn+
領域4を形成する。この後、垂直CCD4とn型ウエル
10とを分離するためのチャンネルストッパー6と、読
み出し領域のしきい値電圧(Vt)を制御するためのチ
ャンネルドープ5をボロン(B)イオンのイオン注入で
形成する。チャンネルストッパー6は、ドーズ量が10
13cm-2程度のBを注入する。チャンネルドープ5はド
ーズ量が1011cm-2程度のBを注入するのが一般的で
ある。
【0004】次に、図14に示すように、ゲート酸化膜
7を形成後、ポリシリコン電極8をドライエッチング法
で形成して、フォトダイオード部の電荷を垂直CCD4
に読み出す構造にする。その後、暗電流対策のためにn
型ウエル10とゲート酸化膜7との界面を、ドーズ量が
1014cm-2程度のBでイオン注入する。この際、埋め
込みフォトダイオードとなるp+型領域13をポリシリ
コン電極8をマスクにして形成するのが一般的となって
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来法では、読み出し
のポリシリコン電極8はn型ウエル10及び垂直CCD
4を形成した後に形成される。この時、読み出しのVt
がポリシリコン電極8の垂直CCD4から突き出したそ
の大きさや、チャンネルドープ5の濃度や大きさによ
り、微妙に変化する。このためVtを精度よく制御する
ことが非常に困難であった。しかも、チャンネルドープ
5のVt値や不純物の深さの微妙な変化が固体撮像装置
の読み出し特性の1つである残像特性や電子シャッター
時の読み出し電圧に非常に大きな悪影響を与える。
【0006】本発明は上記問題点に鑑み、フォトダイオ
ードの電荷を垂直CCDに読み出し易くなり、CCDの
残像特性や電子シャッター時の読み出し低電圧化の大幅
な改善ができ、フォトダイオード部と垂直CCD部の分
離耐圧の向上が図られ、チャンネルストッパー領域の濃
度の低減が可能となり、垂直CCDの電荷容量の増加を
図りうることを目的とする固体撮像装置の製造方法を提
供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の固体撮像装置の製造方法は、半導体基板にウ
エルを形成する工程と、前記ウエル内に垂直電荷転送部
を形成する工程と、前記半導体基板表面に絶縁膜を形成
する工程と、前記絶縁膜上に導電膜を堆積する工程と、
前記導電膜上にレジストをパターンニングする工程と、
前記レジストを残したポリシリコン電極をマスクとし
て、注入角度10度以上の傾斜イオン注入によって、少
なくとも読み出しゲートに喰い込む方向にのみリンイオ
ンを加速電圧300keV〜1MeVで、セルフアライ
ンでフォトダイオードを形成する。
【0008】また、半導体基板にウエルを形成する工程
と、前記ウエル内に垂直電荷転送部を形成する工程と、
前記半導体基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶
縁膜上に導電膜を堆積する工程と、前記導電膜上にレジ
ストをパターンニングする工程と、前記レジストを残し
たポリシリコン電極をマスクとして、注入角度が0度−
7度で、かつリンイオンを加速電圧100keV〜1M
eVのイオン注入であって、加速電圧の異なる条件で2
回行い、同時にセルフアラインでフォトダイオードを形
成する。
【0009】
【作用】上記手段を用いることにより、フォトダイオー
ドの電荷を垂直CCDに読み出し易くなり、CCDの残
像特性や電子シャッター時の読み出し低電圧化の大幅な
改善が可能となる。また、10度以上の大傾斜イオン注
入機を用いてフォトダイオードn領域を形成することに
より、フォトダイオード部と垂直CCD部の分離耐圧の
向上を図ることが可能となり、チャンネルストッパー領
域の濃度の低減が可能となり、垂直CCDの電荷容量の
増加を図ることも可能である。
【0010】
【実施例】本発明の一実施例の工程順断面図を図1〜4
に示す。
【0011】図1に示すように、n型Si基板1に、熱
拡散法を用いて第1のp型ウエル2および第2のp型ウ
エル3を形成した後、リン(P)イオンを注入して垂直
CCD4を形成する。その後、Bをドーズ量1013cm
-2程度注入し、チャンネルストッパー6および1011
-2程度注入してチャンネルドープ5を形成する。
【0012】次に、図2に示すように、Si基板1表面
を約1000Å程度熱酸化してゲート酸化膜7を形成す
る。その後、ゲート酸化膜7上に減圧CVD法を用いて
約3000Åポリシリコンを堆積させる。そして、読み
出し電極形成のため、レジスト9をパターンニングす
る。その後、レジスト9をマスクにドライエッチングを
用いてポリシリコン電極8を形成する。
【0013】次に、図3に示すように、レジスト9を残
したポリシリコン電極8をマスクとして、セルフアライ
ンで読み出しゲートに喰い込むような方向にイオン注入
を行う。すなわち基板に垂直な方向から15度の傾きを
持つ注入角度でPイオンを、加速電圧700keVで、
ドーズ量1012cm-2程度注入する。このようにして、
フォトダイオードとなるn型ウエル10を形成する。こ
の時、レジスト9の膜厚は、Pイオンが突き抜けないよ
うに約3μmの厚さのレジストを使用する。
【0014】その後、埋め込みフォトダイオード形成を
行なうため、図4に示すように、レジスト9を除去した
後、ポリシリコン電極8をマスクにしてBイオンを加速
電圧50keV、ドーズ量1014cm-2程度イオン注入
する。このようにして埋め込みフォトダイオードとなる
p+型領域13を形成する。
【0015】上記手法で作成した固体撮像装置は、読み
出しのVt制御のチャンネルドープ5がフォトダイオー
ドであるn型ウエル10と加わる。このため、不純物濃
度の薄い領域がフォトダイオードと垂直CCD4との間
に形成される。このため、フォトダイオードの電荷を垂
直CCD4へ読み出し易くなる。
【0016】また、フォトダイオードと垂直CCD4と
の分離部は、大傾斜イオン注入を用いるため、隣のフォ
トダイオードのポリシリコン電極マスク8の蔭となる。
このためフォトダイオードのn型ウエル10とチャンネ
ルストッパー6との距離が大きくなり、より分離耐圧が
向上するようになる。
【0017】次に、通常の7度または0度の注入角度を
有する注入機を用いて、上記特徴を出す方法について、
図1,2,5,6,8の順に工程順断面図を示す。
【0018】まず、図1,2は前記説明したように、垂
直CCD4形成後ポリシリコン電極8を約3μmの厚さ
のレジスト9で形成する。
【0019】その後、図5に示すように、通常の0度の
注入角度でPイオンを加速電圧500keV、ドーズ量
1012cm-2程度注入する。これによってフォトダイオ
ードである第1のn型ウエル11を形成する。
【0020】その後、図6に示すように、同一マスクを
用いて、Pイオンを加速電圧300keV、ドーズ量1
11cm-2程度注入する。これによってフォトダイオー
ドとなる第2のn型ウエル12を形成する。
【0021】最後に、図8に示すように、レジスト9を
除去後、埋め込みフォトダイオードとなるp+型領域1
3を形成する。この時、ポリシリコン電極8をマスクに
してBイオンを加速電圧50keV、ドーズ量1014
-2程度注入する。これによって埋め込みフォトダイオ
ードを形成する。
【0022】ここで、Pイオンを加速電圧500ke
V、300keVとで注入することにより、読み出しゲ
ートのチャンネルドープ5の不純物濃度が深さ方向に不
純物濃度差が出来る。このため、フォトダイオードの電
荷を読み出し易くすることが出来る。
【0023】また、15度の大傾斜イオン注入と通常の
7度または0度の注入角度のイオン注入を組み合わせる
ことにより、より残像特性や電子シャッターの読み出し
時の低電圧化され固体撮像装置を得ることができる。
【0024】この工程順断面図を図1,2,5,7,8
の順に示す。ここでは、図7だけ説明を加える。図7
は、前記説明したように、レジスト9を残したポリシリ
コン電極8をマスクにして、Pイオンを最初通常の0度
の注入角度で加速電圧500keV、しら歩ドーズ量1
12cm-2程度注入する。このようにしてフォトダイオ
ードとなる第1のn型ウエル11を形成後、同一マスク
を使用してPイオンを注入する。この時、読み出しのポ
リシリコン電極8に喰い込む方向に15度の大傾斜注入
角度で加速電圧300keV、ドーズ量1011cm-2
度注入する。このようにしてフォトダイオードである第
2のn型ウエル12を形成する。これによって、フォト
ダイオードの電荷を読み出し易くする。
【0025】また、同特性改善を得る方法の1つとし
て、レジスト9の形状を変える方法もある。
【0026】この一実施例について、図1,図9〜11
の順に工程順断面図を示す。図1は、前記説明したよう
に、垂直CCD4を第2のp型ウエル3中に形成し、そ
の後、Bイオンを注入してチャンネルストッパー6やチ
ャンネルドープ5を形成する。その後、図9に示すよう
に、約1000Åのゲート酸化膜7の上に約3000Å
のポリシリコン膜8を減圧CVDで堆積させる。そし
て、約3μmの厚さのレジスト9をパターンニングする
際に、露光量を低くしてレジスト形状を台形にする。
【0027】次に、図10に示すように、通常の0度の
注入角度でPイオンを500keVで1012cm-2程度
注入して、フォトダイオードであるn型ウエル10を形
成する。
【0028】最後に、図11に示すように、レジスト9
を除去後、埋め込みフォトダイオードとなるp+型領域
13を形成するために、ポリシリコン電極8をマスクに
して、Bイオンを加速電圧50keV、ドーズ量1014
cm-2程度注入する。このようにして埋め込みフォトダ
イオードを形成する。
【0029】この実施例では、ポリシリコン電極8の上
のレジスト9が台形をしているため、レジスト9の厚さ
が薄い領域ではPイオンが基板内部に突き抜ける。同時
にレジストの形が台形になっているため、読み出しのチ
ャンネルドープ5の領域内で垂直CCD4の領域に近ず
くにつれ、除々に不純物濃度が基板表面側に行くにつれ
て薄くなる不純物プロファイルになり、より特性改善に
良い効果が期待できる。
【0030】
【発明の効果】以上のように本発明では、CCD固体撮
像素子のフォトダイオードと垂直CCDの間の通常読み
出しゲートのVt制御領域において、不純物濃度差によ
り電荷の読み出し易いような道を注入角度のパラメータ
ーの導入によって高精度に形成することにより、残像特
性や電子シャッター時の読み出し電圧の低電圧化の向上
を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断面
【図2】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断面
【図3】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断面
【図4】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断面
【図5】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断面
【図6】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断面
【図7】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断面
【図8】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断面
【図9】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断面
【図10】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断
面図
【図11】本発明の一実施例の製造工程を示す工程順断
面図
【図12】従来の固体撮像装置の製造工程を示す工程順
断面図
【図13】従来の固体撮像装置の製造工程を示す工程順
断面図
【図14】従来の固体撮像装置の製造工程を示す工程順
断面図
【符号の説明】
1 Si基板 2,3 p型ウエル 4 垂直CCD 5 チャンネルドープ 6 チャンネルストッパー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板にウエルを形成する工程と、前
    記ウエル内に垂直電荷転送部を形成する工程と、前記半
    導体基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上
    に導電膜を堆積する工程と、前記導電膜上にレジストを
    パターンニングする工程と、前記レジストを残したポリ
    シリコン電極をマスクとして、注入角度10度以上の傾
    斜イオン注入によって、少なくとも読み出しゲートに喰
    い込む方向にのみリンイオンを加速電圧300keV〜
    1MeVで、セルフアラインでフォトダイオードを形成
    することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
  2. 【請求項2】前記レジストの断面形状が下部になるほど
    大きくなる台形形状であることを特徴とする請求項1記
    載の固体撮像装置の製造方法。
  3. 【請求項3】半導体基板にウエルを形成する工程と、前
    記ウエル内に垂直電荷転送部を形成する工程と、前記半
    導体基板表面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜上
    に導電膜を堆積する工程と、前記導電膜上にレジストを
    パターンニングする工程と、前記レジストを残したポリ
    シリコン電極をマスクとして、注入角度が0度〜7度
    で、かつリンイオンを加速電圧100keV〜1MeV
    のイオン注入であって、加速電圧の異なる条件で2回行
    い、同時にセルフアラインでフォトダイオードを形成す
    ることを特徴とする請求項1記載の固体撮像装置の製造
    方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6580105B1 (en) 1998-12-24 2003-06-17 Nec Electronic Corporation Solid-state imaging device
US7345703B2 (en) 2002-10-23 2008-03-18 Magnachip Semiconductor, Ltd. CMOS image sensor including photodiodes having different depth according to wavelength of light

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6580105B1 (en) 1998-12-24 2003-06-17 Nec Electronic Corporation Solid-state imaging device
US7345703B2 (en) 2002-10-23 2008-03-18 Magnachip Semiconductor, Ltd. CMOS image sensor including photodiodes having different depth according to wavelength of light

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