JPH08255888A - 固体撮像装置およびその製造方法 - Google Patents
固体撮像装置およびその製造方法Info
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- JPH08255888A JPH08255888A JP7057092A JP5709295A JPH08255888A JP H08255888 A JPH08255888 A JP H08255888A JP 7057092 A JP7057092 A JP 7057092A JP 5709295 A JP5709295 A JP 5709295A JP H08255888 A JPH08255888 A JP H08255888A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 微細化を行った際に感度特性および飽和特性
の向上を図れ、フォトダイオード部からの電荷の読み出
しを容易に行える固体撮像装置を実現する。 【構成】 埋め込みフォトダイオードn層6を通常のフ
ォトダイオードn層5の直下および垂直CCDn+ 層4
の下方に渡って形成したことにより、フォトダイオード
の電荷蓄積領域の面積が大きくなるため微細化したフォ
トダイオードで飽和特性を改善できる。さらに、垂直C
CDn+ 層4の一端に設けたトレンチの側壁にチャンネ
ルドープp- 層10を形成し、トレンチ内および垂直C
CDn+ 層4上にポリシリコン電極12を形成したこと
により、深い位置の埋め込みフォトダイオードn層6か
ら垂直CCDn+ 層4へ容易に読み出すことができると
ともに感度特性の向上を図れる。また、p型ウエル3で
発生したスミア電荷が埋め込みフォトダイオードn層6
に流れるため、スミア特性の向上を図れる。
の向上を図れ、フォトダイオード部からの電荷の読み出
しを容易に行える固体撮像装置を実現する。 【構成】 埋め込みフォトダイオードn層6を通常のフ
ォトダイオードn層5の直下および垂直CCDn+ 層4
の下方に渡って形成したことにより、フォトダイオード
の電荷蓄積領域の面積が大きくなるため微細化したフォ
トダイオードで飽和特性を改善できる。さらに、垂直C
CDn+ 層4の一端に設けたトレンチの側壁にチャンネ
ルドープp- 層10を形成し、トレンチ内および垂直C
CDn+ 層4上にポリシリコン電極12を形成したこと
により、深い位置の埋め込みフォトダイオードn層6か
ら垂直CCDn+ 層4へ容易に読み出すことができると
ともに感度特性の向上を図れる。また、p型ウエル3で
発生したスミア電荷が埋め込みフォトダイオードn層6
に流れるため、スミア特性の向上を図れる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、固体撮像装置および
その製造方法に関するものである。
その製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の固体撮像装置としてビデオカメラ
に使用されているCCD固体撮像素子の中のフォトダイ
オード部(光を光電変換により電荷として蓄える部分)
および垂直CCD部を主として、その構成および製造方
法を図5を参照しながら説明する。
に使用されているCCD固体撮像素子の中のフォトダイ
オード部(光を光電変換により電荷として蓄える部分)
および垂直CCD部を主として、その構成および製造方
法を図5を参照しながら説明する。
【0003】図5は上記従来の固体撮像装置の製造方法
を示す工程順断面図である。ただし、図5では垂直CC
D部の読み出し電極兼転送電極であるポリシリコン電極
を形成する工程までを示す。一般的には、ポリシリコン
電極形成以降に層間絶縁膜および遮光膜を形成する工程
がある。最初に図5(a)に示すように、n型シリコン
基板1を使用し、第1のp型ウエル2を形成する。その
後、第1のp型ウエル2内に第2のp型ウエル3を形成
する。つぎに、図5(b)に示すように、フォトダイオ
ード部のn型領域であるフォトダイオードn層5を形成
し、第2のp型ウエル3内に電荷転送用の垂直CCD部
のn+ 層4を形成する。その後、図5(c)に示すよう
に、フォトダイオードn層5と垂直CCDn+ 層4との
間に読み出し電圧制御用のチャンネルドープp- 層1
0′と、垂直CCDn+ 層4と隣接するフォトダイオー
ドn層を分離するためのp+ 分離層9′とを形成するの
が一般的である。つぎに、図5(d)に示すように、ゲ
ート酸化膜11′を形成後、ポリシリコン電極12′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CCDn+ 層4に読み出す構造にする。その
後、暗電流対策のためにフォトダイオードn層5上に埋
め込みフォトダイオードp+ 層13を形成するのが一般
的となっている。
を示す工程順断面図である。ただし、図5では垂直CC
D部の読み出し電極兼転送電極であるポリシリコン電極
を形成する工程までを示す。一般的には、ポリシリコン
電極形成以降に層間絶縁膜および遮光膜を形成する工程
がある。最初に図5(a)に示すように、n型シリコン
基板1を使用し、第1のp型ウエル2を形成する。その
後、第1のp型ウエル2内に第2のp型ウエル3を形成
する。つぎに、図5(b)に示すように、フォトダイオ
ード部のn型領域であるフォトダイオードn層5を形成
し、第2のp型ウエル3内に電荷転送用の垂直CCD部
のn+ 層4を形成する。その後、図5(c)に示すよう
に、フォトダイオードn層5と垂直CCDn+ 層4との
間に読み出し電圧制御用のチャンネルドープp- 層1
0′と、垂直CCDn+ 層4と隣接するフォトダイオー
ドn層を分離するためのp+ 分離層9′とを形成するの
が一般的である。つぎに、図5(d)に示すように、ゲ
ート酸化膜11′を形成後、ポリシリコン電極12′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CCDn+ 層4に読み出す構造にする。その
後、暗電流対策のためにフォトダイオードn層5上に埋
め込みフォトダイオードp+ 層13を形成するのが一般
的となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の固体撮像装
置では、画素部の微細化に際し、フォトダイオード部の
面積の縮小が行なわれるため、CCD特性の感度や飽和
特性の劣化が生じる。また、感度特性向上のためにフォ
トダイオード部のn層5を深い領域まで形成した場合、
読み出し電極(ポリシリコン電極12′)による電荷の
読み出しが非常に困難になるという問題があった。
置では、画素部の微細化に際し、フォトダイオード部の
面積の縮小が行なわれるため、CCD特性の感度や飽和
特性の劣化が生じる。また、感度特性向上のためにフォ
トダイオード部のn層5を深い領域まで形成した場合、
読み出し電極(ポリシリコン電極12′)による電荷の
読み出しが非常に困難になるという問題があった。
【0005】この発明の目的は、微細化を行った際に感
度特性および飽和特性の向上を図ることができるととも
に、フォトダイオード部からの電荷の読み出しを容易に
行うことができる固体撮像装置およびその製造方法を提
供することである。
度特性および飽和特性の向上を図ることができるととも
に、フォトダイオード部からの電荷の読み出しを容易に
行うことができる固体撮像装置およびその製造方法を提
供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の固体撮像
装置は、一導電型のフォトダイオード部および一導電型
の垂直転送部をアレイ状に配列した固体撮像装置であっ
て、フォトダイオード部と電気的に接続された一導電型
の埋め込み電荷蓄積層を前記フォトダイオード部の直下
から前記垂直転送部の下方に渡って形成し、前記垂直転
送部の前記フォトダイオード部と反対側に前記垂直転送
部と前記埋め込み電荷蓄積層とが露出するトレンチを設
け、前記トレンチの前記垂直転送部と前記埋め込み電荷
蓄積層とが露出した部分にチャンネル領域を形成し、前
記トレンチ内および前記垂直転送部上に絶縁膜を介して
読み出し・転送電極を形成したことを特徴とする。
装置は、一導電型のフォトダイオード部および一導電型
の垂直転送部をアレイ状に配列した固体撮像装置であっ
て、フォトダイオード部と電気的に接続された一導電型
の埋め込み電荷蓄積層を前記フォトダイオード部の直下
から前記垂直転送部の下方に渡って形成し、前記垂直転
送部の前記フォトダイオード部と反対側に前記垂直転送
部と前記埋め込み電荷蓄積層とが露出するトレンチを設
け、前記トレンチの前記垂直転送部と前記埋め込み電荷
蓄積層とが露出した部分にチャンネル領域を形成し、前
記トレンチ内および前記垂直転送部上に絶縁膜を介して
読み出し・転送電極を形成したことを特徴とする。
【0007】請求項2記載の固体撮像装置は、請求項1
記載の固体撮像装置において、読み出し・転送電極を、
トレンチ内に埋め込んだ読み出し電極と、垂直転送部上
部の転送電極とに分離したことを特徴とする。請求項3
記載の固体撮像装置は、請求項1または2記載の固体撮
像装置において、一導電型の埋め込み電荷蓄積層は、一
導電型のフォトダイオード部より不純物濃度を大きくし
たことを特徴とする。
記載の固体撮像装置において、読み出し・転送電極を、
トレンチ内に埋め込んだ読み出し電極と、垂直転送部上
部の転送電極とに分離したことを特徴とする。請求項3
記載の固体撮像装置は、請求項1または2記載の固体撮
像装置において、一導電型の埋め込み電荷蓄積層は、一
導電型のフォトダイオード部より不純物濃度を大きくし
たことを特徴とする。
【0008】請求項4記載の固体撮像装置の製造方法
は、一導電型のフォトダイオード部および一導電型の垂
直転送部をアレイ状に配列した固体撮像装置の製造方法
であって、垂直転送部とフォトダイオード部をアレイ状
に形成した後、前記フォトダイオード部の直下から前記
垂直転送部の下方に渡って一導電型の埋め込み電荷蓄積
層を500keV以上の高エネルギーイオン注入を用い
て形成し、その後前記垂直転送部の前記フォトダイオー
ド部と反対側に前記垂直転送部と前記埋め込み電荷蓄積
層とが露出するようにトレンチを形成し、その後前記ト
レンチの前記垂直転送部と前記埋め込み電荷蓄積層とが
露出した部分にチャンネル領域を形成し、その後前記ト
レンチ内および前記垂直転送部上に絶縁膜を介してポリ
シリコンからなる読み出し・転送電極を形成することを
特徴とする。
は、一導電型のフォトダイオード部および一導電型の垂
直転送部をアレイ状に配列した固体撮像装置の製造方法
であって、垂直転送部とフォトダイオード部をアレイ状
に形成した後、前記フォトダイオード部の直下から前記
垂直転送部の下方に渡って一導電型の埋め込み電荷蓄積
層を500keV以上の高エネルギーイオン注入を用い
て形成し、その後前記垂直転送部の前記フォトダイオー
ド部と反対側に前記垂直転送部と前記埋め込み電荷蓄積
層とが露出するようにトレンチを形成し、その後前記ト
レンチの前記垂直転送部と前記埋め込み電荷蓄積層とが
露出した部分にチャンネル領域を形成し、その後前記ト
レンチ内および前記垂直転送部上に絶縁膜を介してポリ
シリコンからなる読み出し・転送電極を形成することを
特徴とする。
【0009】請求項5記載の固体撮像装置の製造方法
は、一導電型のフォトダイオード部および一導電型の垂
直転送部をアレイ状に配列した固体撮像装置の製造方法
であって、フォトダイオード部の直下および前記垂直転
送部の下方となる領域に一導電型の埋め込み電荷蓄積層
を500keV以上の高エネルギーイオン注入を用いて
形成し、その後前記垂直転送部および前記フォトダイオ
ード部をアレイ状に形成し、その後前記垂直転送部の前
記フォトダイオード部と反対側に前記垂直転送部と前記
埋め込み電荷蓄積層とが露出するようにトレンチを形成
し、その後前記トレンチの前記垂直転送部と前記埋め込
み電荷蓄積層とが露出した部分にチャンネル領域を形成
し、その後前記トレンチ内および前記垂直転送部上に絶
縁膜を介してポリシリコンからなる読み出し・転送電極
を形成することを特徴とする。
は、一導電型のフォトダイオード部および一導電型の垂
直転送部をアレイ状に配列した固体撮像装置の製造方法
であって、フォトダイオード部の直下および前記垂直転
送部の下方となる領域に一導電型の埋め込み電荷蓄積層
を500keV以上の高エネルギーイオン注入を用いて
形成し、その後前記垂直転送部および前記フォトダイオ
ード部をアレイ状に形成し、その後前記垂直転送部の前
記フォトダイオード部と反対側に前記垂直転送部と前記
埋め込み電荷蓄積層とが露出するようにトレンチを形成
し、その後前記トレンチの前記垂直転送部と前記埋め込
み電荷蓄積層とが露出した部分にチャンネル領域を形成
し、その後前記トレンチ内および前記垂直転送部上に絶
縁膜を介してポリシリコンからなる読み出し・転送電極
を形成することを特徴とする。
【0010】請求項6記載の固体撮像装置の製造方法
は、請求項4または5記載の固体撮像装置の製造方法に
おいて、読み出し・転送電極を形成する代わりに、トレ
ンチ内にポリシリコンを埋め込んで読み出し電極を形成
し、その後垂直転送部上にポリシリコンからなる転送電
極を形成することを特徴とする。
は、請求項4または5記載の固体撮像装置の製造方法に
おいて、読み出し・転送電極を形成する代わりに、トレ
ンチ内にポリシリコンを埋め込んで読み出し電極を形成
し、その後垂直転送部上にポリシリコンからなる転送電
極を形成することを特徴とする。
【0011】
【作用】この発明の構成によれば、一導電型のフォトダ
イオード部と電気的に接続された一導電型の埋め込み電
荷蓄積層をフォトダイオード部の直下から垂直転送部の
下方に渡って形成したことにより、フォトダイオードの
電荷蓄積領域の面積が大きくなるため微細化したフォト
ダイオードで飽和特性を改善することが可能となる。さ
らに、垂直転送部のフォトダイオード部と反対側に設け
たトレンチの垂直転送部と埋め込み電荷蓄積層とが露出
した部分にチャンネル領域を形成し、トレンチ内および
垂直転送部上に読み出し・転送電極を形成したことによ
り、一導電型のフォトダイオード部の直下の深い位置に
形成された埋め込み電荷蓄積層から垂直転送部へ容易に
読み出すことができ、また、埋め込み電荷蓄積層が深い
位置にあるため感度特性の向上を図ることができる。ま
た、垂直転送部の下方に埋め込み電荷蓄積層を形成して
いるため、垂直転送部直下のスミア電荷が発生する領域
が小さく、かつその領域直下に埋め込み電荷蓄積層が形
成されているため、スミア発生が生じてもフォトダイオ
ードにスミア電荷が流れることが可能となるため、スミ
ア特性の向上を図ることが可能となる。
イオード部と電気的に接続された一導電型の埋め込み電
荷蓄積層をフォトダイオード部の直下から垂直転送部の
下方に渡って形成したことにより、フォトダイオードの
電荷蓄積領域の面積が大きくなるため微細化したフォト
ダイオードで飽和特性を改善することが可能となる。さ
らに、垂直転送部のフォトダイオード部と反対側に設け
たトレンチの垂直転送部と埋め込み電荷蓄積層とが露出
した部分にチャンネル領域を形成し、トレンチ内および
垂直転送部上に読み出し・転送電極を形成したことによ
り、一導電型のフォトダイオード部の直下の深い位置に
形成された埋め込み電荷蓄積層から垂直転送部へ容易に
読み出すことができ、また、埋め込み電荷蓄積層が深い
位置にあるため感度特性の向上を図ることができる。ま
た、垂直転送部の下方に埋め込み電荷蓄積層を形成して
いるため、垂直転送部直下のスミア電荷が発生する領域
が小さく、かつその領域直下に埋め込み電荷蓄積層が形
成されているため、スミア発生が生じてもフォトダイオ
ードにスミア電荷が流れることが可能となるため、スミ
ア特性の向上を図ることが可能となる。
【0012】さらに、読み出し・転送電極を、トレンチ
内に埋め込んだ読み出し電極と、垂直転送部上部の転送
電極とに分離したことにより、深い埋め込み電荷蓄積層
からの読み出し転送する制御性が向上するとともに、基
板上部の段差が小さくなり、平坦化を図ることができ
る。さらに、一導電型の埋め込み電荷蓄積層は、一導電
型のフォトダイオード部より不純物濃度を大きくしたこ
とにより、深い埋め込み電荷蓄積層から電荷を読み出す
ときの残像特性を改善することができる。
内に埋め込んだ読み出し電極と、垂直転送部上部の転送
電極とに分離したことにより、深い埋め込み電荷蓄積層
からの読み出し転送する制御性が向上するとともに、基
板上部の段差が小さくなり、平坦化を図ることができ
る。さらに、一導電型の埋め込み電荷蓄積層は、一導電
型のフォトダイオード部より不純物濃度を大きくしたこ
とにより、深い埋め込み電荷蓄積層から電荷を読み出す
ときの残像特性を改善することができる。
【0013】
【実施例】まず、この発明の第1の実施例について説明
する。図1はこの発明の第1の実施例の固体撮像装置の
構成を示す断面図であり、図2はその製造方法を示す工
程順断面図である。ただし、図1,図2ではポリシリコ
ン電極形成以降に形成する層間絶縁膜および遮光膜等は
示されていない。
する。図1はこの発明の第1の実施例の固体撮像装置の
構成を示す断面図であり、図2はその製造方法を示す工
程順断面図である。ただし、図1,図2ではポリシリコ
ン電極形成以降に形成する層間絶縁膜および遮光膜等は
示されていない。
【0014】この固体撮像装置は、図1に示すように、
埋め込みフォトダイオードn層(埋め込み電荷蓄積層)
6を、フォトダイオードn層(一導電型のフォトダイオ
ード部)5の直下から垂直CCDn+ 層(垂直転送部)
4の下方に渡って形成し、垂直CCDn+ 層4のフォト
ダイオードn層5と反対側に、側壁に垂直CCDn+層
4と第2のp型ウエル3と埋め込みフォトダイオードn
層6とが露出するトレンチ18(図2参照)を設け、ト
レンチ18の側壁にチャンネルドープp- 層(チャンネ
ル領域)10を形成し、トレンチ18内および垂直CC
Dn+ 層4上にゲート酸化膜(絶縁膜)11を介してポ
リシリコン電極(読み出し・転送電極)12を形成した
ことを特徴とする。
埋め込みフォトダイオードn層(埋め込み電荷蓄積層)
6を、フォトダイオードn層(一導電型のフォトダイオ
ード部)5の直下から垂直CCDn+ 層(垂直転送部)
4の下方に渡って形成し、垂直CCDn+ 層4のフォト
ダイオードn層5と反対側に、側壁に垂直CCDn+層
4と第2のp型ウエル3と埋め込みフォトダイオードn
層6とが露出するトレンチ18(図2参照)を設け、ト
レンチ18の側壁にチャンネルドープp- 層(チャンネ
ル領域)10を形成し、トレンチ18内および垂直CC
Dn+ 層4上にゲート酸化膜(絶縁膜)11を介してポ
リシリコン電極(読み出し・転送電極)12を形成した
ことを特徴とする。
【0015】この実施例の固体撮像装置の製造方法を図
2を参照しながら説明する。まず、図2(a)に示すよ
うに、n型シリコン基板1を使用し、熱拡散法を用いて
第1のp型ウエル2、第2のp型ウエル3を形成する。
つぎに、図2(b)に示すように、第2のp型ウエル3
内に垂直CCDn+ 層4を形成し、第2のp型ウエル3
の横にフォトダイオードn層5を形成する。
2を参照しながら説明する。まず、図2(a)に示すよ
うに、n型シリコン基板1を使用し、熱拡散法を用いて
第1のp型ウエル2、第2のp型ウエル3を形成する。
つぎに、図2(b)に示すように、第2のp型ウエル3
内に垂直CCDn+ 層4を形成し、第2のp型ウエル3
の横にフォトダイオードn層5を形成する。
【0016】つぎに、図2(c)に示すように、第2の
p型ウエル3の直下の領域と、フォトダイオードn層5
の直下の領域とを含む領域に、500keV以上の高エ
ネルギーリンイオン注入を用いて埋め込みフォトダイオ
ードn層6を形成する。この埋め込みフォトダイオード
n層6の形成においては、拡散終了時にフォトダイオー
ドn層5と不純物原子が混じり合い、一つのn層になる
ことが必要であり、埋め込みフォトダイオードn層6形
成のリンの加速エネルギーを調整しなくてはいけない。
また、埋め込みフォトダイオードn層6の不純物濃度は
フォトダイオードn層5の不純物濃度より大きくする必
要がある。また、埋め込みフォトダイオードn層6は、
垂直CCDn+ 層4と第2のp型ウエル3を介して電気
的に分離していなくてはいけない。なお図2(c)で
は、埋め込みフォトダイオードn層6を第2のp型ウエ
ル3と同一領域まで形成しているが、垂直CCDn+ 層
4の直下まで形成してあれば良い。その後、酸化膜7を
形成する。
p型ウエル3の直下の領域と、フォトダイオードn層5
の直下の領域とを含む領域に、500keV以上の高エ
ネルギーリンイオン注入を用いて埋め込みフォトダイオ
ードn層6を形成する。この埋め込みフォトダイオード
n層6の形成においては、拡散終了時にフォトダイオー
ドn層5と不純物原子が混じり合い、一つのn層になる
ことが必要であり、埋め込みフォトダイオードn層6形
成のリンの加速エネルギーを調整しなくてはいけない。
また、埋め込みフォトダイオードn層6の不純物濃度は
フォトダイオードn層5の不純物濃度より大きくする必
要がある。また、埋め込みフォトダイオードn層6は、
垂直CCDn+ 層4と第2のp型ウエル3を介して電気
的に分離していなくてはいけない。なお図2(c)で
は、埋め込みフォトダイオードn層6を第2のp型ウエ
ル3と同一領域まで形成しているが、垂直CCDn+ 層
4の直下まで形成してあれば良い。その後、酸化膜7を
形成する。
【0017】つぎに、図2(d)に示すように、酸化膜
7の上にレジストマスク8を形成し、このレジストマス
ク8を利用して垂直CCDn+ 層4の隣接するフォトダ
イオード部側の一端に、深さが埋め込みフォトダイオー
ドn層6が現れる程度のトレンチ18を形成する。その
後、トレンチ18内に読み出し側と反対方向の領域に画
素分離用として、ボロンを傾斜角注入法を用いて矢印A
方向から1013cm-2程度注入し、p+ 分離層9を形成
する。
7の上にレジストマスク8を形成し、このレジストマス
ク8を利用して垂直CCDn+ 層4の隣接するフォトダ
イオード部側の一端に、深さが埋め込みフォトダイオー
ドn層6が現れる程度のトレンチ18を形成する。その
後、トレンチ18内に読み出し側と反対方向の領域に画
素分離用として、ボロンを傾斜角注入法を用いて矢印A
方向から1013cm-2程度注入し、p+ 分離層9を形成
する。
【0018】さらに、図2(e)に示すように、埋め込
みフォトダイオードn層6から垂直CCDn+ 層4に電
荷を読み出すために、トレンチ18側壁には、読み出し
電圧制御用としてボロンを傾斜注入法を用いて矢印B方
向から1011cm-2程度注入し、チャンネルドープp-
層10を形成する。その後、図2(f)に示すように、
トレンチ18形成前に形成した酸化膜7をウエットで除
去し、再度ゲート酸化膜11を形成した後、減圧CVD
法を用いてポリシリコンをトレンチ18内に堆積し、ド
ライエッチング法を用いてポリシリコン電極12を形成
する。その後、図2(g)に示すように、ポリシリコン
電極12をマスクとして、埋め込みフォトダイオードp
+ 層13をボロン注入により形成する。
みフォトダイオードn層6から垂直CCDn+ 層4に電
荷を読み出すために、トレンチ18側壁には、読み出し
電圧制御用としてボロンを傾斜注入法を用いて矢印B方
向から1011cm-2程度注入し、チャンネルドープp-
層10を形成する。その後、図2(f)に示すように、
トレンチ18形成前に形成した酸化膜7をウエットで除
去し、再度ゲート酸化膜11を形成した後、減圧CVD
法を用いてポリシリコンをトレンチ18内に堆積し、ド
ライエッチング法を用いてポリシリコン電極12を形成
する。その後、図2(g)に示すように、ポリシリコン
電極12をマスクとして、埋め込みフォトダイオードp
+ 層13をボロン注入により形成する。
【0019】以上のようにこの実施例の固体撮像装置
は、埋め込みフォトダイオードn層6を通常のフォトダ
イオードn層5の直下から垂直CCDn+ 層4の下方に
渡って形成したことにより、フォトダイオードの電荷蓄
積領域の面積が大きくなるため微細化したフォトダイオ
ードで飽和特性を改善することが可能となる。さらに、
垂直CCDn+ 層4の一端に設けたトレンチ18の側壁
にチャンネルドープp-層10を形成し、トレンチ18
内および垂直CCDn+ 層4上に読み出し・転送電極の
ポリシリコン電極12を形成したことにより、深い位置
に形成された埋め込みフォトダイオードn層6から垂直
CCDn+ 層4へ電荷を容易に読み出すことができ、ま
た、埋め込みフォトダイオードn層6が深い位置にある
ため感度特性の向上を図ることができる。また、垂直C
CDn+ 層4の直下に埋め込みフォトダイオードn層6
を形成しているため、垂直CCDn+ 層4直下のスミア
電荷が発生する第2のp型ウエル3の領域が小さく、か
つp型ウエル3直下に埋め込みフォトダイオードn層6
が形成されているため、スミア発生が生じてもフォトダ
イオードにスミア電荷が流れることが可能となるため、
スミア特性の向上を図ることが可能となる。
は、埋め込みフォトダイオードn層6を通常のフォトダ
イオードn層5の直下から垂直CCDn+ 層4の下方に
渡って形成したことにより、フォトダイオードの電荷蓄
積領域の面積が大きくなるため微細化したフォトダイオ
ードで飽和特性を改善することが可能となる。さらに、
垂直CCDn+ 層4の一端に設けたトレンチ18の側壁
にチャンネルドープp-層10を形成し、トレンチ18
内および垂直CCDn+ 層4上に読み出し・転送電極の
ポリシリコン電極12を形成したことにより、深い位置
に形成された埋め込みフォトダイオードn層6から垂直
CCDn+ 層4へ電荷を容易に読み出すことができ、ま
た、埋め込みフォトダイオードn層6が深い位置にある
ため感度特性の向上を図ることができる。また、垂直C
CDn+ 層4の直下に埋め込みフォトダイオードn層6
を形成しているため、垂直CCDn+ 層4直下のスミア
電荷が発生する第2のp型ウエル3の領域が小さく、か
つp型ウエル3直下に埋め込みフォトダイオードn層6
が形成されているため、スミア発生が生じてもフォトダ
イオードにスミア電荷が流れることが可能となるため、
スミア特性の向上を図ることが可能となる。
【0020】また、埋め込みフォトダイオードn層6
は、フォトダイオードn層5より不純物濃度を大きくし
たことにより、深い埋め込みフォトダイオードn層6か
ら電荷を読み出すときの残像特性を改善することができ
る。つぎに、この発明の第2の実施例について説明す
る。図3はこの発明の第2の実施例の固体撮像装置の構
成を示す断面図であり、図4はその製造方法を示す工程
順断面図である。ただし、図1,図2同様、図3,図4
ではポリシリコン電極形成以降に形成する層間絶縁膜お
よび遮光膜等は示されていない。
は、フォトダイオードn層5より不純物濃度を大きくし
たことにより、深い埋め込みフォトダイオードn層6か
ら電荷を読み出すときの残像特性を改善することができ
る。つぎに、この発明の第2の実施例について説明す
る。図3はこの発明の第2の実施例の固体撮像装置の構
成を示す断面図であり、図4はその製造方法を示す工程
順断面図である。ただし、図1,図2同様、図3,図4
ではポリシリコン電極形成以降に形成する層間絶縁膜お
よび遮光膜等は示されていない。
【0021】この固体撮像装置は、図3に示すように、
図1に示す読み出し・転送電極であるポリシリコン電極
12を、トレンチ18内に埋め込んだ読み出し専用の埋
め込みポリシリコン電極(読み出し電極)15と、垂直
CCDn+ 層4上部の垂直CCD部の転送用ポリシリコ
ン電極(転送電極)17とに分離したことが、第1の実
施例と異なる主要な点である。
図1に示す読み出し・転送電極であるポリシリコン電極
12を、トレンチ18内に埋め込んだ読み出し専用の埋
め込みポリシリコン電極(読み出し電極)15と、垂直
CCDn+ 層4上部の垂直CCD部の転送用ポリシリコ
ン電極(転送電極)17とに分離したことが、第1の実
施例と異なる主要な点である。
【0022】この実施例の固体撮像装置の製造方法を図
4を参照しながら説明する。図4(a),(b)の工程
は図2(a)〜(c)の工程に準じるため、詳細な説明
は上記図2(a)〜(c)の説明に準じる。ただし図4
(b)では、図2(c)の酸化膜7の上に窒化膜14を
堆積している。その後、図4(c)に示すように、酸化
膜7の上にレジストマスク8を形成し、このレジストマ
スク8を利用して垂直CCDn+ 層4の隣接するフォト
ダイオード部側の一端に、深さが埋め込みフォトダイオ
ードn層6が現れる程度のトレンチ18を形成する。そ
の後、トレンチ18内に読み出し側と反対方向の領域に
画素分離用として、ボロンを傾斜角注入法を用いて矢印
A方向から1013cm-2程度注入し、p+ 分離層9を形
成する。
4を参照しながら説明する。図4(a),(b)の工程
は図2(a)〜(c)の工程に準じるため、詳細な説明
は上記図2(a)〜(c)の説明に準じる。ただし図4
(b)では、図2(c)の酸化膜7の上に窒化膜14を
堆積している。その後、図4(c)に示すように、酸化
膜7の上にレジストマスク8を形成し、このレジストマ
スク8を利用して垂直CCDn+ 層4の隣接するフォト
ダイオード部側の一端に、深さが埋め込みフォトダイオ
ードn層6が現れる程度のトレンチ18を形成する。そ
の後、トレンチ18内に読み出し側と反対方向の領域に
画素分離用として、ボロンを傾斜角注入法を用いて矢印
A方向から1013cm-2程度注入し、p+ 分離層9を形
成する。
【0023】さらに、図4(d)に示すように、埋め込
みフォトダイオードn層6から垂直CCDn+ 層4に電
荷を読み出すために、トレンチ18側壁には、読み出し
電圧制御用としてボロンを傾斜注入法を用いて矢印B方
向から1011cm-2程度注入し、チャンネルドープp-
層10を形成する。その後、図4(e)に示すように、
トレンチ18形成時に使用したレジストマスク8を除去
した後、トレンチ18内にのみゲート酸化膜11aを形
成する。つぎに、トレンチ18内にポリシリコンを堆積
し、エッチバック法を利用してトレンチ18内にのみポ
リシリコンを形成する。その後、ポリシリコンの表面を
酸化させてポリシリコン酸化膜16を形成することによ
り、トレンチ18内に読み出し専用の埋め込みポリシリ
コン電極15を形成する。
みフォトダイオードn層6から垂直CCDn+ 層4に電
荷を読み出すために、トレンチ18側壁には、読み出し
電圧制御用としてボロンを傾斜注入法を用いて矢印B方
向から1011cm-2程度注入し、チャンネルドープp-
層10を形成する。その後、図4(e)に示すように、
トレンチ18形成時に使用したレジストマスク8を除去
した後、トレンチ18内にのみゲート酸化膜11aを形
成する。つぎに、トレンチ18内にポリシリコンを堆積
し、エッチバック法を利用してトレンチ18内にのみポ
リシリコンを形成する。その後、ポリシリコンの表面を
酸化させてポリシリコン酸化膜16を形成することによ
り、トレンチ18内に読み出し専用の埋め込みポリシリ
コン電極15を形成する。
【0024】つぎに、図4(f)に示すように、窒化膜
14および酸化膜7をウエットで除去した後、再度ゲー
ト酸化膜11bを形成する。その上にポリシリコンを堆
積し、垂直CCD部の転送用ポリシリコン電極17をド
ライエッチング法を利用して形成する。その後、図4
(g)に示すように、垂直CCD転送用ポリシリコン電
極17をマスクとして、埋め込みフォトダイオードp+
層13をボロン注入により形成する。
14および酸化膜7をウエットで除去した後、再度ゲー
ト酸化膜11bを形成する。その上にポリシリコンを堆
積し、垂直CCD部の転送用ポリシリコン電極17をド
ライエッチング法を利用して形成する。その後、図4
(g)に示すように、垂直CCD転送用ポリシリコン電
極17をマスクとして、埋め込みフォトダイオードp+
層13をボロン注入により形成する。
【0025】この実施例によれば、第1の実施例の効果
に加え、読み出し・転送電極を、トレンチ18内に埋め
込んだ読み出し専用の埋め込みポリシリコン電極15
と、垂直CCDn+ 層4上部の垂直CCD部の転送用ポ
リシリコン電極17とに分離したことにより、トレンチ
18内のゲート酸化膜11と垂直CCD転送用ポリシリ
コン電極17を別々に形成でき、深い埋め込みフォトダ
イオードn層6からの読み出し転送する制御性が向上す
るとともに、基板上部の段差が小さくなり、平坦化を図
ることができる。
に加え、読み出し・転送電極を、トレンチ18内に埋め
込んだ読み出し専用の埋め込みポリシリコン電極15
と、垂直CCDn+ 層4上部の垂直CCD部の転送用ポ
リシリコン電極17とに分離したことにより、トレンチ
18内のゲート酸化膜11と垂直CCD転送用ポリシリ
コン電極17を別々に形成でき、深い埋め込みフォトダ
イオードn層6からの読み出し転送する制御性が向上す
るとともに、基板上部の段差が小さくなり、平坦化を図
ることができる。
【0026】なお、上記第1,第2の実施例において
は、埋め込みフォトダイオードn層6を形成するに際
し、垂直CCDn+ 層4とフォトダイオードn層5を形
成した後、高エネルギーイオン注入法を利用している
が、垂直CCDn+ 層4とフォトダイオードn層5を形
成する前に、埋め込みフォトダイオードn層6を高エネ
ルギーイオン注入法を利用して形成しても、同様の構造
を得ることが可能である。
は、埋め込みフォトダイオードn層6を形成するに際
し、垂直CCDn+ 層4とフォトダイオードn層5を形
成した後、高エネルギーイオン注入法を利用している
が、垂直CCDn+ 層4とフォトダイオードn層5を形
成する前に、埋め込みフォトダイオードn層6を高エネ
ルギーイオン注入法を利用して形成しても、同様の構造
を得ることが可能である。
【0027】
【発明の効果】以上のようにこの発明の固体撮像装置
は、一導電型のフォトダイオード部と電気的に接続され
た一導電型の埋め込み電荷蓄積層をフォトダイオード部
の直下から垂直転送部の下方に渡って形成したことによ
り、フォトダイオードの電荷蓄積領域の面積が大きくな
るため微細化したフォトダイオードで飽和特性を改善す
ることが可能となる。さらに、垂直転送部のフォトダイ
オード部と反対側に設けたトレンチの垂直転送部と埋め
込み電荷蓄積層とが露出した部分にチャンネル領域を形
成し、トレンチ内および垂直転送部上に読み出し・転送
電極を形成したことにより、一導電型のフォトダイオー
ド部の直下の深い位置に形成された埋め込み電荷蓄積層
から垂直転送部へ容易に読み出すことができ、また、埋
め込み電荷蓄積層が深い位置にあるため感度特性の向上
を図ることができる。また、垂直転送部の下方に埋め込
み電荷蓄積層を形成しているため、垂直転送部直下のス
ミア電荷が発生する領域が小さく、かつその領域直下に
埋め込み電荷蓄積層が形成されているため、スミア発生
が生じてもフォトダイオードにスミア電荷が流れること
が可能となるため、スミア特性の向上を図ることが可能
となる。
は、一導電型のフォトダイオード部と電気的に接続され
た一導電型の埋め込み電荷蓄積層をフォトダイオード部
の直下から垂直転送部の下方に渡って形成したことによ
り、フォトダイオードの電荷蓄積領域の面積が大きくな
るため微細化したフォトダイオードで飽和特性を改善す
ることが可能となる。さらに、垂直転送部のフォトダイ
オード部と反対側に設けたトレンチの垂直転送部と埋め
込み電荷蓄積層とが露出した部分にチャンネル領域を形
成し、トレンチ内および垂直転送部上に読み出し・転送
電極を形成したことにより、一導電型のフォトダイオー
ド部の直下の深い位置に形成された埋め込み電荷蓄積層
から垂直転送部へ容易に読み出すことができ、また、埋
め込み電荷蓄積層が深い位置にあるため感度特性の向上
を図ることができる。また、垂直転送部の下方に埋め込
み電荷蓄積層を形成しているため、垂直転送部直下のス
ミア電荷が発生する領域が小さく、かつその領域直下に
埋め込み電荷蓄積層が形成されているため、スミア発生
が生じてもフォトダイオードにスミア電荷が流れること
が可能となるため、スミア特性の向上を図ることが可能
となる。
【0028】さらに、読み出し・転送電極を、トレンチ
内に埋め込んだ読み出し電極と、垂直転送部上部の転送
電極とに分離したことにより、深い埋め込み電荷蓄積層
からの読み出し転送する制御性が向上するとともに、基
板上部の段差が小さくなり、平坦化を図ることができ
る。さらに、一導電型の埋め込み電荷蓄積層は、一導電
型のフォトダイオード部より不純物濃度を大きくしたこ
とにより、深い埋め込み電荷蓄積層から電荷を読み出す
ときの残像特性を改善することができる。
内に埋め込んだ読み出し電極と、垂直転送部上部の転送
電極とに分離したことにより、深い埋め込み電荷蓄積層
からの読み出し転送する制御性が向上するとともに、基
板上部の段差が小さくなり、平坦化を図ることができ
る。さらに、一導電型の埋め込み電荷蓄積層は、一導電
型のフォトダイオード部より不純物濃度を大きくしたこ
とにより、深い埋め込み電荷蓄積層から電荷を読み出す
ときの残像特性を改善することができる。
【図1】この発明の第1の実施例の固体撮像装置の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図2】この発明の第1の実施例の固体撮像装置の製造
方法を示す工程順断面図である。
方法を示す工程順断面図である。
【図3】この発明の第2の実施例の固体撮像装置の構成
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図4】この発明の第2の実施例の固体撮像装置の製造
方法を示す工程順断面図である。
方法を示す工程順断面図である。
【図5】従来例の固体撮像装置の製造方法を示す工程順
断面図である。
断面図である。
1 n型シリコン基板 2 第1のp型ウエル 3 第2のp型ウエル 4 垂直CCDn+ 層 5 フォトダイオードn層 6 埋め込みフォトダイオードn層 7 酸化膜 8 レジストマスク 9 p+ 分離層 10 チャンネルドープp- 層 11 ゲート酸化膜 11a ゲート酸化膜 11b ゲート酸化膜 12 ポリシリコン電極 13 埋め込みフォトダイオードp+ 層 14 窒化膜 15 読み出し専用埋め込みポリシリコン電極 16 ポリシリコン酸化膜 17 垂直CCD転送用ポリシリコン電極 18 トレンチ
Claims (6)
- 【請求項1】 一導電型のフォトダイオード部および一
導電型の垂直転送部をアレイ状に配列した固体撮像装置
であって、 前記フォトダイオード部と電気的に接続された一導電型
の埋め込み電荷蓄積層を前記フォトダイオード部の直下
から前記垂直転送部の下方に渡って形成し、前記垂直転
送部の前記フォトダイオード部と反対側に前記垂直転送
部と前記埋め込み電荷蓄積層とが露出するトレンチを設
け、前記トレンチの前記垂直転送部と前記埋め込み電荷
蓄積層とが露出した部分にチャンネル領域を形成し、前
記トレンチ内および前記垂直転送部上に絶縁膜を介して
読み出し・転送電極を形成したことを特徴とする固体撮
像装置。 - 【請求項2】 読み出し・転送電極を、トレンチ内に埋
め込んだ読み出し電極と、垂直転送部上部の転送電極と
に分離したことを特徴とする請求項1記載の固体撮像装
置。 - 【請求項3】 一導電型の埋め込み電荷蓄積層は、一導
電型のフォトダイオード部より不純物濃度を大きくした
ことを特徴とする請求項1または2記載の固体撮像装
置。 - 【請求項4】 一導電型のフォトダイオード部および一
導電型の垂直転送部をアレイ状に配列した固体撮像装置
の製造方法であって、 垂直転送部とフォトダイオード部をアレイ状に形成した
後、前記フォトダイオード部の直下から前記垂直転送部
の下方に渡って一導電型の埋め込み電荷蓄積層を500
keV以上の高エネルギーイオン注入を用いて形成し、
その後前記垂直転送部の前記フォトダイオード部と反対
側に前記垂直転送部と前記埋め込み電荷蓄積層とが露出
するようにトレンチを形成し、その後前記トレンチの前
記垂直転送部と前記埋め込み電荷蓄積層とが露出した部
分にチャンネル領域を形成し、その後前記トレンチ内お
よび前記垂直転送部上に絶縁膜を介してポリシリコンか
らなる読み出し・転送電極を形成することを特徴とする
固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項5】 一導電型のフォトダイオード部および一
導電型の垂直転送部をアレイ状に配列した固体撮像装置
の製造方法であって、 前記フォトダイオード部の直下および前記垂直転送部の
下方となる領域に一導電型の埋め込み電荷蓄積層を50
0keV以上の高エネルギーイオン注入を用いて形成
し、その後前記垂直転送部および前記フォトダイオード
部をアレイ状に形成し、その後前記垂直転送部の前記フ
ォトダイオード部と反対側に前記垂直転送部と前記埋め
込み電荷蓄積層とが露出するようにトレンチを形成し、
その後前記トレンチの前記垂直転送部と前記埋め込み電
荷蓄積層とが露出した部分にチャンネル領域を形成し、
その後前記トレンチ内および前記垂直転送部上に絶縁膜
を介してポリシリコンからなる読み出し・転送電極を形
成することを特徴とする固体撮像装置の製造方法。 - 【請求項6】 読み出し・転送電極を形成する代わり
に、前記トレンチ内にポリシリコンを埋め込んで読み出
し電極を形成し、その後前記垂直転送部上にポリシリコ
ンからなる転送電極を形成することを特徴とする請求項
4または5記載の固体撮像装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7057092A JPH08255888A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7057092A JPH08255888A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08255888A true JPH08255888A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=13045869
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7057092A Pending JPH08255888A (ja) | 1995-03-16 | 1995-03-16 | 固体撮像装置およびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH08255888A (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004049460A1 (ja) * | 2002-11-28 | 2004-06-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光半導体装置 |
JP2005294701A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Sharp Corp | 固体撮像素子およびその製造方法 |
JP2007531254A (ja) * | 2004-03-08 | 2007-11-01 | フォベオン・インコーポレーテッド | 垂直カラーcmosイメージセンサの感度を改善する方法及び装置 |
JP2010040557A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Toshiba Corp | 固体撮像装置とその製造方法 |
JP2010114273A (ja) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Sony Corp | 固体撮像装置、及び電子機器 |
JP2010287743A (ja) * | 2009-06-11 | 2010-12-24 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法、固体撮像素子 |
CN102208428A (zh) * | 2011-05-19 | 2011-10-05 | 格科微电子(上海)有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
US8614759B2 (en) | 2008-06-09 | 2013-12-24 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, drive method thereof and electronic apparatus |
-
1995
- 1995-03-16 JP JP7057092A patent/JPH08255888A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004049460A1 (ja) * | 2002-11-28 | 2004-06-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 光半導体装置 |
JP2007531254A (ja) * | 2004-03-08 | 2007-11-01 | フォベオン・インコーポレーテッド | 垂直カラーcmosイメージセンサの感度を改善する方法及び装置 |
US8487349B2 (en) | 2004-03-08 | 2013-07-16 | Foveon, Inc. | Method and apparatus for improving sensitivity in vertical color CMOS image sensors |
JP2005294701A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Sharp Corp | 固体撮像素子およびその製造方法 |
JP4537750B2 (ja) * | 2004-04-02 | 2010-09-08 | シャープ株式会社 | 固体撮像素子およびその製造方法 |
US8614759B2 (en) | 2008-06-09 | 2013-12-24 | Sony Corporation | Solid-state imaging device, drive method thereof and electronic apparatus |
US11817473B2 (en) | 2008-06-09 | 2023-11-14 | Sony Group Corporation | Solid-state imaging device, drive method thereof and electronic apparatus |
JP2010040557A (ja) * | 2008-07-31 | 2010-02-18 | Toshiba Corp | 固体撮像装置とその製造方法 |
US8310003B2 (en) | 2008-07-31 | 2012-11-13 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Solid-state imaging device with vertical gate electrode and method of manufacturing the same |
JP2010114273A (ja) * | 2008-11-06 | 2010-05-20 | Sony Corp | 固体撮像装置、及び電子機器 |
JP2010287743A (ja) * | 2009-06-11 | 2010-12-24 | Sony Corp | 半導体装置及びその製造方法、固体撮像素子 |
CN102208428A (zh) * | 2011-05-19 | 2011-10-05 | 格科微电子(上海)有限公司 | 图像传感器及其形成方法 |
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