JPH05283669A - 固体撮像装置及びその製造方法 - Google Patents

固体撮像装置及びその製造方法

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JPH05283669A
JPH05283669A JP4078062A JP7806292A JPH05283669A JP H05283669 A JPH05283669 A JP H05283669A JP 4078062 A JP4078062 A JP 4078062A JP 7806292 A JP7806292 A JP 7806292A JP H05283669 A JPH05283669 A JP H05283669A
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JP
Japan
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transfer gate
forming
photodiode
gate
signal charge
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JP4078062A
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English (en)
Inventor
Kumio Koorido
久美男 郡戸
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 フォトダイオードの形成時においてイオンが
フィールドシフトゲートを突き抜けることを防止でき、
ブルーミング発生を抑制することのできる固体撮像装置
の製造方法を提供すること。 【構成】 n型シリコン基板10上のp型ウェル11に
CCDチャネル12を形成したのち、CCDチャネル1
2及び信号読出し部上に第1の転送ゲート15を形成
し、次いでCCDチャネル12及び信号読出し部の転送
ゲート15上に第2の転送ゲート17を形成し、次いで
第1のレジストパターン18を形成した後、このパター
ン18をマスクに転送ゲート17,16を選択エッチン
グし、次いでパターン18を除去した後、フォトダイオ
ード部形成のための第2のレジストパターン21を形成
し、次いで信号読出し部上の転送ゲート15,17とパ
ターン21をマスクにイオン注入によりフォトダイオー
ド部22を形成することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、固体撮像装置に係わ
り、特にCCD(電荷転送素子)を用いた固体撮像装置
及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、CCDを用いた固体撮像装置にお
いては、性能向上とコスト低減のため微細化が進んでい
る。特に、性能向上ということで述べるならば、フォト
ダイオードの表面空乏化によるシリコン・酸化膜界面で
の暗電流ノイズを低減するために、pn接合からなるフ
ォトダイオードのn層の上に、イオン注入によりp型の
不純物層を形成している。そして、このpnp構造によ
り、大幅な暗電流ノイズの低減が可能となっている。
【0003】図6はこの種の固体撮像装置の形成技術を
示しており、特に工程途中のフォトダイオード部の断面
図である。この装置では、まずn型基板40の表面層に
pウェル41,CCDチャネル42及びチャネルストッ
プ43を形成する。次いで、ゲート酸化膜44上に第1
ポリシリコンからなる転送ゲート45を形成した後、熱
酸化を行って熱酸化膜46を形成し、さらに第2ポリシ
リコンからなる転送ゲート47を形成した後、再び熱酸
化を行い熱酸化膜48を形成する。
【0004】次いで、レジストパターン53を形成し、
フォトダイオード52を形成するため、燐イオンをイオ
ン注入装置で中加速に加速して注入する。その後、レジ
ストパターン53を除去した後、表面空乏化防止のp+
層54を、ボロンイオンをイオン注入装置で、低加速に
加速して注入する。
【0005】この従来技術の問題点として、次のことが
あげられる。即ち、中加速の燐注入の際、第1の転送ゲ
ート45に対して、セルフアラインになるようにイオン
注入するのであるが、第1の転送ゲート45のイオン注
入に対するストッピング能力が弱いため、燐イオンの突
き抜けが起こる。このため、第1の転送ゲート45の下
部55の電気的ポテンシャルが深くなり、信号電荷読出
し部としてのMOSトランジスタ(フィールドシフトゲ
ート)の特性が劣化し、ブルーミング劣化等が発生す
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このように従来、CC
Dを用いた固体撮像装置においては、フィールドシフト
ゲート(フォトダイオードからCCDチャネルに信号電
荷を読出すゲート)に対して、フォトダイオードのn型
不純物層形成のためのイオン注入をセルフアラインで行
う際、イオンがフィールドシフトゲートを突き抜け、ブ
ルーミング等の特性劣化を招くという問題があった。
【0007】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、フォトダイオードの形
成時において注入イオンがフィールドシフトゲートを突
き抜けることを防止でき、ブルーミング発生を抑制する
ことのできる固体撮像装置及びその製造方法を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、フィー
ルドシフトゲートに対するイオンの突き抜けを防止する
ために、第2の転送ゲートのパターンを改良したことに
ある。
【0009】即ち本発明は、半導体基板の表面のCCD
チャネル上にゲート絶縁膜を介して第1の転送ゲートを
形成すると共に、CCDチャネル上に一部が第1の転送
ゲートと重なるようにゲート絶縁膜を介して第2の転送
ゲートを形成してなる信号電荷転送部と、この信号電荷
転送部に隣接して形成されたフォトダイオード部とを具
備し、第1の転送ゲートの一部をフォトダイオード部ま
で延在させて信号電荷読出し部として用いた固体撮像装
置において、第2の転送ゲートを、信号電荷読出し部に
おいて第1の転送ゲートを覆うように形成したものであ
る。
【0010】また本発明は、上記構成の固体撮像装置の
製造方法において、半導体基板の表面にCCDチャネル
を形成したのち、CCDチャネル及び信号電荷読出し部
上にゲート絶縁膜を介して第1の転送ゲートを形成し、
次いでCCDチャネル及び信号電荷読出し部の第1の転
送ゲート上にゲート絶縁膜を介して第2の転送ゲートを
形成し、次いでフォトダイオード部形成のための第1の
レジストパターンを形成し、次いで第1のレジストパタ
ーンをマスクに第2及び第1の転送ゲートを選択エッチ
ングし、次いで第1のレジストパターンを除去した後、
フォトダイオード部形成のための第2のレジストパター
ンを形成し、次いで信号電荷読出し部上の第1及び第2
の転送ゲートと第2のレジストパターンをマスクにイオ
ン注入によりフォトダイオード部を形成するようにした
方法である。
【0011】
【作用】本発明によれば、フィールドシフトゲート上に
第2の転送ゲートが存在するため、フォトダイオード形
成のためのフィールドシフトゲートに対するセルフアラ
インイオン注入の加速度を上げても、フィールドシフト
ゲートを突き抜けるイオン種の量を少なくすることがで
きる。従って、フィールドシフトゲート下の電気的ポテ
ンシャルが深くなる等の不都合はなく、ブルーミング等
の特性劣化を防止することが可能となる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。
【0013】図1及び図2は、本発明の第1の実施例に
係わる固体撮像装置の製造工程を示す断面図である。
【0014】まず、図1(a)に示すように、n型のシ
リコン基板10に対して周知の方法にて、pウェル11
及びn- 型のCCD埋込みチャネル12,及びp+ 型の
チャネルストッパ13を形成する。この状態における平
面図を、図3(a)に示す。図1(a)は、図3(a)
の矢視A−A′断面に相当している。次いで、基板表面
を酸化して膜厚10〜40nmの酸化膜14aを形成
し、続いてLP−CVD法により膜厚10〜100nm
のシリコンナイトライド膜14bを形成し、再び酸化し
て膜厚3〜7nmの酸化膜14cを形成し、所謂ONO
構造のゲート絶縁膜14を形成する。
【0015】次いで、図1(b)に示すように、ゲート
絶縁膜14上に厚さ100〜800nmの第1ポリシリ
コン膜を堆積し、これをパターニングして第1の転送ゲ
ート15を形成する。この状態における平面図を図3
(b)に示す。続いて、熱酸化により絶縁膜16を形成
した後、厚さ100〜800nmの第2ポリシリコン膜
を堆積し、これをパターニングして第2の転送ゲート1
7を形成する。ここで、フィールドシフトゲート領域で
は、第2ポリシリコン膜を第1ポリシリコン膜上に残し
ておく。図1はフィールドシフトゲートを含む断面図で
あるから、第1ポリシリコン膜はパターニングされない
ように見えている。
【0016】次いで、図1(c)に示すように、フォト
ダイオード部の形成のための第1のレジストパターン1
8を周知のリソグラフィにて形成した後、まず第2の転
送ゲート17を選択エッチングし、絶縁膜16を例えば
弗化アンモニウム液でエッチングし、その後に第1の転
送ゲート15を選択エッチングする。なお、ゲート絶縁
膜14がONO構造になっている一つの理由は、上記弗
化アンモニウム液によるエッチングの際、フォトダイオ
ード部のシリコン基板が、ゲート絶縁膜14のエッチン
グ消失により露出しないように、シリコンナイトライド
膜14bでカバーする必要があるためである。
【0017】ここで、図1(c)に示す状態における平
面図を図4に示す。信号電荷読出し部において、図4
(a)に示すように、第2の転送ゲート17の一部17
aを第1の転送ゲート15の上に残している。また、図
4(b)に示すように、第2の転送ゲート17を、信号
読出し部のみならずCCDチャネル12において第1の
転送ゲート15上に残すようにしてもよい。また、図5
に示すように、信号電荷読出し部をCCDチャネル間に
設け、第1の転送ゲート15上に第2の転送ゲート17
を残すようにしてもよい。
【0018】次いで、図2(a)に示すように、レジス
トパターン18を除去した後、転送ゲート15,17の
表面を酸化して絶縁膜19を形成する。次いで、図2
(b)に示すように、フォトダイオードの形成のため、
第2のレジストパターン21を形成し、例えばイオン種
として、燐イオンを例えば300〜700keVの加速
度で注入する。この際、レジストパターン21は信号電
荷読出し側において転送ゲート15,17上が露出する
ように形成する。このため、燐イオンはフォトダイオー
ド22の左側の第1の転送ゲート15に対してセルフア
ラインで注入される。しかしながら本実施例では、第1
の転送ゲート15上に第2の転送ゲート17が存在する
ので、燐イオンの突き抜けが低減できる。
【0019】次いで、図2(c)に示すように、レジス
トパターン21を除去した後、第3のレジストパターン
23を形成し、フォトダイオード22の表面の空乏化に
よる暗電流低減のため、例えばボロンイオンを40〜5
0keVの低加速度で注入して、p+ 型の不純物層24
を形成する。
【0020】かくして製造された固体撮像装置において
は、フォトダイオード形成の際に燐のイオン注入を行う
が、このとき信号読出し部において、第1の転送ゲート
15上に第2の転送ゲート17が存在しているので、燐
イオンがこれらのゲートを突き抜けて基板表面に達する
ことは極めて少ない。従って、ブルーミングの発生を未
然に防止することができる。また、従来方法に比して、
第2の転送ゲート17のパターンを変えるのみでよいの
で、製造工程の複雑化を招くこともない。
【0021】なお、本発明は上述した各実施例に限定さ
れるものではない。実施例では、第1及び第2の転送ゲ
ートの材料としてポリシリコン膜を用いたが、導電材料
であれば用いることができる。また、信号電荷読出し部
において第1の転送ゲート上に残す第2の転送ゲートの
パターンは図4及び図5に限定されるものではなく、第
2のレジストパターンを形成した際に、フォトダイオー
ド側に露出する第1の転送ゲート上を覆う形状であれば
よい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々
変形して実施することができる。
【0022】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、フ
ォトダイオードの形成のために、第1の転送ゲートに対
してセルフアラインでイオン注入を行うイオン種が、第
1の転送ゲートを突き抜けることがなくなり、ブルーミ
ングの劣化等を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係わる固体撮像装置の製造
工程の前半を示す断面図、
【図2】本発明の一実施例に係わる固体撮像装置の製造
工程の後半を示す断面図、
【図3】図1(a)(b)に示す状態を示す平面図、
【図4】図1(c)に示す工程におけるゲートパターン
を示す平面図、
【図5】図1(c)に示す工程におけるゲートパターン
を示す平面図、
【図6】従来の固体撮像装置の製造工程の主要部を示す
断面図。
【符号の説明】
10…n型シリコン基板、 11…pウェル、 12…n- 型CCD埋込みチャネル、 13…p+ 型チャネルストッパ、 14…ゲート絶縁膜、 15…第1の転送ゲート、 17…第2の転送ゲート、 16,19…絶縁膜、 18,21,23…レジストパターン、 22…n+ 型不純物層(フォトダイオード部)、 24…p+ 型不純物層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板の表面のCCDチャネル上にゲ
    ート絶縁膜を介して第1の転送ゲートを形成すると共
    に、CCDチャネル上に一部が第1の転送ゲートと重な
    るようにゲート絶縁膜を介して第2の転送ゲートを形成
    してなる信号電荷転送部と、この信号電荷転送部に隣接
    して形成されたフォトダイオード部とを具備し、第1の
    転送ゲートの一部をフォトダイオード部まで延在させて
    信号電荷読出し部として用いた固体撮像装置において、 第2の転送ゲートは、前記信号電荷読出し部において第
    1の転送ゲートを覆うよう形成されていることを特徴と
    する固体撮像装置。
  2. 【請求項2】半導体基板の表面にマトリックス配置され
    たフォトダイオード部,フォトダイオード部からの信号
    電荷を読出す信号電荷読出し部,及び読出された信号電
    荷を転送する信号電荷転送部を備えた固体撮像装置の製
    造方法において、 半導体基板の表面にCCDチャネルを形成する工程と、
    前記CCDチャネル及び信号電荷読出し部上にゲート絶
    縁膜を介して第1の転送ゲートを形成する工程と、前記
    CCDチャネル及び信号電荷読出し部の第1の転送ゲー
    ト上にゲート絶縁膜を介して第2の転送ゲートを形成す
    る工程と、次いでフォトダイオード部形成のための第1
    のレジストパターンを形成する工程と、第1のレジスト
    パターンをマスクに第2及び第1の転送ゲートを選択エ
    ッチングする工程と、第1のレジストパターンを除去し
    た後、フォトダイオード部形成のための第2のレジスト
    パターンを形成する工程と、前記信号読出し部上の第1
    及び第2の転送ゲートと第2のレジストパターンをマス
    クにイオン注入によりフォトダイオード部を形成する工
    程とを含むことを特徴とする固体撮像装置の製造方法。
JP4078062A 1992-03-31 1992-03-31 固体撮像装置及びその製造方法 Pending JPH05283669A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010001327A (ko) * 1999-06-03 2001-01-05 김영환 전하 결합 소자
JP2006086527A (ja) * 2004-09-16 2006-03-30 Samsung Electronics Co Ltd イメージセンサおよびその形成方法
KR101484345B1 (ko) * 2007-09-25 2015-01-19 하마마츠 포토닉스 가부시키가이샤 고체 촬상 장치

Cited By (3)

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KR20010001327A (ko) * 1999-06-03 2001-01-05 김영환 전하 결합 소자
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