JPH1131808A - Solid state image sensor and production thereof - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid generation of white streaks surely by employing a semiconductor substrate provided with an epitaxial semiconductor layer having surface Na concentration of a specified level or below. SOLUTION: A semiconductor substrate 3 is produced by growing an Si semiconductor layer 2 of same conductivity type, i.e. n type, as a substrate 1 on one major surface of the substrate 1, i.e., the mirror surface, for example. Na concentration on the surface of the semiconductor layer 2 is then measured by a known method, a semiconductor substrate 3 having the Na concentration of 2×10<10> cm<-2> or below is selected and a solid state image sensor is fabricated only on such a substrate 3. The solid state image sensor thus fabricated has no problem of white defect, i.e., the major metal impurities causing crystal defect or recombination do not fabricate a defective sensor, and fabrication of a solid state image sensor having trouble in the image quality can be rejected effectively in the initial stage.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電荷結合素子いわ
ゆるＣＣＤ（チャ−ジ・カプルド・デバイス）型固体撮
像素子による半導体装置等を得る場合に適用して好適な
固体撮像装置とその製造方法に係わる。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a solid-state imaging device suitable for application to a semiconductor device or the like using a charge-coupled device (so-called CCD (charge coupled device) type solid-state imaging device) and a method of manufacturing the same. Get involved.

【０００２】[0002]

【従来の技術】電荷結合素子いわゆるＣＣＤ（チャ−ジ
・カプルド・デバイス）による固体撮像装置において
は、固体撮像素子が形成される半導体基板に結晶欠陥や
金属不純物汚染が存在すると、暗電流の増加と共に、撮
像画像にいわゆる白傷欠陥を発生させる。2. Description of the Related Art In a solid-state imaging device using a charge-coupled device (CCD), if a semiconductor substrate on which the solid-state imaging device is formed contains crystal defects or metal impurity contamination, the dark current increases. At the same time, a so-called white defect is generated in the captured image.

【０００３】例えば固体撮像装置においては、ＣＺ法
（Czodhralski 法）、ＭＣＺ法（Magnetic Field Appli
ed CZ 法）、ＦＺ法（Float Zone法）等の各種方法に方
法によって成長させた単結晶半導体から切り出して得た
半導体サブストレイト上に所要の半導体層をエピタキシ
ャル成長して形成した半導体基板が用いられる。For example, in a solid-state imaging device, the CZ method (Czodhralski method) and the MCZ method (Magnetic Field Appli
A semiconductor substrate formed by epitaxially growing a required semiconductor layer on a semiconductor substrate obtained by cutting a single crystal semiconductor grown by various methods such as an ed CZ method and an FZ method (Float Zone method) is used. .

【０００４】特に、固体撮像装置においては、ドーパン
ト濃度むら、いわゆるストリエーション（Striation)に
起因する画像コントラストむらを低減するために、その
半導体基板としては、エピタキシャル成長半導体層を有
する半導体基板、一般にはシリコン単結晶半導体サブス
トレイト上に、シリコン半導体層をエピタキシャル成長
して成る半導体基板が用いられている。In particular, in a solid-state imaging device, in order to reduce unevenness in dopant concentration, that is, unevenness in image contrast caused by so-called striation, a semiconductor substrate having an epitaxially grown semiconductor layer, generally a silicon substrate, is used. A semiconductor substrate obtained by epitaxially growing a silicon semiconductor layer on a single crystal semiconductor substrate is used.

【０００５】このシリコン（Ｓｉ）のエピタキシャル成
長の実用的な方法としては、ＣＶＤ（Chemical Vapor D
eposition)法が用いられている。このＣＶＤ法として
は、主として下記の４種類のソースガスが使用されてい
る。水素還元法としては、 ＳｉＣｌ₄ を用いる方法。この場合下記の反応によっ
てＳｉのエピタキシャル成長がなされる。 ＳｉＣｌ₄ ＋２Ｈ₂ →Ｓｉ＋４ＨＣｌ ＳｉＨＣｌ₃ を用いる方法。この場合下記の反応によ
ってＳｉのエピタキシャル成長がなされる。 ＳｉＨＣｌ₃ ＋Ｈ₂ →Ｓｉ＋３ＨＣｌ ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ を用いる方法。この場合下記の熱分解
反応によってＳｉのエピタキシャル成長がなされる。 ＳｉＨ₂ Ｃｌ₂ →Ｓｉ＋２ＨＣｌ ＳｉＨ₄ を用いる方法。この場合下記の熱分解反応
によってＳｉのエピタキシャル成長がなされる。 ＳｉＨ₄ →Ｓｉ＋２Ｈ₂ がある。As a practical method of the epitaxial growth of silicon (Si), CVD (Chemical Vapor D)
eposition) method is used. As the CVD method, the following four kinds of source gases are mainly used. As the hydrogen reduction method, a method using SiCl ₄ is used. In this case, epitaxial growth of Si is performed by the following reaction. SiCl ₄ + 2H ₂ → Si + 4HCl A method using SiHCl ₃ . In this case, epitaxial growth of Si is performed by the following reaction. A method using SiHCl ₃ + H ₂ → Si + 3HCl SiH ₂ Cl ₂ . In this case, Si is epitaxially grown by the following thermal decomposition reaction. A method using SiH ₂ Cl ₂ → Si + 2HCl SiH ₄ . In this case, Si is epitaxially grown by the following thermal decomposition reaction. There is SiH ₄ → Si + 2H ₂ .

【０００６】このうち、固体撮像装置に用いられる半導
体基板としては、安価で成長速度が大きい、すなわち厚
膜エピタキシーに適している上記の方法が一般に用い
られている。[0006] Among them, the above-mentioned method, which is inexpensive and has a high growth rate, that is, suitable for thick film epitaxy, is generally used as a semiconductor substrate used for a solid-state imaging device.

【０００７】しかしながら、上記〜のいずれの方法
においても、エピタキシャル成長中にそのソースガス中
に存在する不純物あるいはＣＶＤ装置に存在する不純
物、特に金属不純物がエピタキシャル成長中に混入し、
暗電流による白傷欠陥の発生をもたらす、すなわち不良
品の発生もしくは品質の低下をもたらす場合はある。However, in any of the above-mentioned methods, impurities present in the source gas during the epitaxial growth or impurities present in the CVD apparatus, particularly metal impurities, are mixed during the epitaxial growth,
In some cases, white current defects may be caused by dark current, that is, defective products may be generated or quality may be reduced.

【０００８】固体撮像装置は、上述したように半導体サ
ブストレイト上に半導体層をエピタキシャル成長して形
成された半導体基板上に、例えばＣＣＤによる固体撮像
素子等の半導体素子を形成した後、その特性を測定もし
くは観察、例えばその撮像画像の白傷欠陥を観察するこ
とによって、装置としての良否の選別を行うことができ
る。しかし、この場合、不良品に関しては無駄な製造過
程を採ったことになり、その製造作業に伴う労力、時
間、経費の無駄が甚だしく、結果的にコスト高を招来す
ることになる。The solid-state imaging device forms a semiconductor device such as a solid-state imaging device using, for example, a CCD on a semiconductor substrate formed by epitaxially growing a semiconductor layer on a semiconductor substrate as described above, and then measures its characteristics. Alternatively, the quality of the apparatus can be determined by observing, for example, observing a white defect in the captured image. However, in this case, a useless manufacturing process is employed for defective products, and the labor, time, and costs involved in the manufacturing operation are wasted, resulting in high costs.

【０００９】一方、固体撮像装置を製造するに、そのエ
ピタキシャル成長半導体層が形成された半導体基板の状
態で、最終的に得る固体撮像装置における結晶欠陥や、
不純物金属の存在等に基づく白傷の発生等の特性の低下
を予測する方法についても提案がなされている。On the other hand, when manufacturing a solid-state imaging device, a crystal defect in a solid-state imaging device finally obtained in a state of a semiconductor substrate on which the epitaxially grown semiconductor layer is formed,
A method for predicting a decrease in characteristics such as the occurrence of white flaws due to the presence of an impurity metal has also been proposed.

【００１０】上述した不純物金属の存在等に基づく白傷
の発生について、従来、白傷の発生に影響を与える金属
不純物としては、シリコン結晶中の準位レベルを形成す
るＦｅ、Ｃｕ等の重金属が考えられていた。これらにつ
いて、エピタキシャル成長半導体層の不純物管理方法と
しては、主として重金属のみに着目していた。この具体
的な方法としては、 (1) ピットや結晶欠陥を観察する。 (2) エピタキシャル成長により形成した半導体層の表面
やバルク中の重金属不純物を原子吸光法、イオン結合誘
導プラズマ質量分析（ＩＣＰ−ＭＳ）法、中性子放射化
分析法で定量する。 (3) 半導体サブストレイト上にエピタキシャル成長した
半導体層を有する半導体基板が、半導体サブストレイト
の再結合ライフタイムτ_sub とし、エピタキシャル成長
半導体層の再結合ライフタイムをτ_epi とするとき、τ
_epi ／τ_sub が所要の値以上になる半導体基板を、μ波
等の電気的測定法を用いて選別する（特願平７−２９８
４８６「エピタキシャル成長半導体層を有する半導体基
板の選別方法と半導体装置の製造方法」）。 等の方法によって行っていた。With respect to the occurrence of white flaws due to the presence of the above-described impurity metal, conventionally, as metal impurities which affect the generation of white flaws, heavy metals such as Fe and Cu which form a level in a silicon crystal have been used. Was thought. Regarding these, as a method for managing impurities in the epitaxially grown semiconductor layer, attention has been focused mainly on only heavy metals. The specific method is as follows: (1) Observe pits and crystal defects. (2) Heavy metal impurities in the surface and bulk of the semiconductor layer formed by epitaxial growth are quantified by atomic absorption spectrometry, ion-coupled induction plasma mass spectrometry (ICP-MS), or neutron activation analysis. (3) When a semiconductor substrate having a semiconductor layer epitaxially grown on a semiconductor substrate has a recombination lifetime τ _{sub of the} semiconductor substrate and a recombination lifetime τ _{epi of} the epitaxially grown semiconductor layer, τ
_A semiconductor substrate in which _epi / τ _sub is equal to or more than a required value is selected by using an electrical measurement method such as a microwave (Japanese Patent Application No. Hei 7-298).
486, “Method of selecting semiconductor substrate having epitaxially grown semiconductor layer and method of manufacturing semiconductor device”). And so on.

【００１１】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上述したように、エピ
タキシャル成長した半導体層中の重金属不純物の含有量
が少なく、上記(3)のμ波測定によるτ_epi ／τ_sub が
所要の値以上になる半導体基板を用いた固体撮像装置
は、白傷の発生を効果的に回避できるものであるが、本
発明においては、更にこの白傷の発生をより確実に回避
できるようにした固体撮像装置とその製造方法を見出す
に至った。As described above, a semiconductor layer in which the content of heavy metal impurities in an epitaxially grown semiconductor layer is small and τ _epi / τ _sub by the microwave measurement of the above (3) becomes more than a required value. Although the solid-state imaging device using the substrate can effectively avoid the occurrence of white flaws, the present invention further provides a solid-state imaging device capable of more reliably avoiding the occurrence of white flaws and a method of manufacturing the same. I came up with a way.

【００１２】すなわち、本発明においては、白傷の要因
として、エピタキシャル成長半導体層の表面のＮａ不純
物の濃度と、白傷との間に相関関係があることを見出し
た。That is, in the present invention, it has been found that there is a correlation between the concentration of the Na impurity on the surface of the epitaxially grown semiconductor layer and the white flaw as a cause of the white flaw.

【００１３】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の固体撮像装置に
おいては、表面Ｎａ濃度が、２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下のエ
ピタキシャル半導体層を有する半導体基板を用いて、固
体撮像素子を形成する。In a solid-state imaging device according to the present invention, a solid-state imaging device is formed using a semiconductor substrate having an epitaxial semiconductor layer having a surface Na concentration of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less.

【００１４】また、本発明の固体撮像装置の製造方法に
おいては、半導体層がエピタキシャル成長された半導体
基板のうち、エピタキシャル半導体層の表面Ｎａ濃度が
２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下の半導体基板を選定して、その
後、半導体基体に固体撮像素子を形成するものとする。In the method of manufacturing a solid-state imaging device according to the present invention, a semiconductor substrate having a surface Na concentration of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less is selected from semiconductor substrates on which semiconductor layers are epitaxially grown. Thereafter, a solid-state imaging device is formed on the semiconductor substrate.

【００１５】本発明によれば、白傷を効果的に回避でき
た。図１は、エピタキシャル成長半導体層の表面のＮａ
不純物の濃度と、白傷との関係を表す図である。但し、
Ｎａ不純物の濃度は、エピタキシャル半導体層に１００
ｎｍの熱酸化膜を形成した後、ＨＦ溶液でその酸化膜を
溶解し、原子吸光分析法によって定量したものとする。
図１によると、Ｎａ不純物の濃度が増加すると、特にＮ
ａ濃度が２×１０¹⁰ｃｍ^-2を越えると白傷が急激に増加
することがわかる。According to the present invention, white flaws can be effectively avoided. FIG. 1 shows Na on the surface of the epitaxially grown semiconductor layer.
It is a figure showing the relationship between the density of an impurity, and a white flaw. However,
The concentration of the Na impurity is set to 100 in the epitaxial semiconductor layer.
After forming a thermal oxide film having a thickness of nm, the oxide film is dissolved in an HF solution and quantified by atomic absorption spectrometry.
According to FIG. 1, when the concentration of the Na impurity increases, the N
It can be seen that when the a concentration exceeds 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² , white flaws increase rapidly.

【００１６】この白傷の増加は、エピタキシャル成長半
導体層の表面のＮａ不純物の濃度が増加すると、Ｎａ⁺
イオンがセンサー上のパッシベーション膜に混入する
と、表面のｐ⁺ が弱くなり、ＳｉとＳｉＯ₂ との界面準
位の影響が出るためであると推定される。The increase in the number of white defects is caused by the fact that when the concentration of Na impurities on the surface of the epitaxially grown semiconductor layer increases, Na ⁺
It is presumed that when ions enter the passivation film on the sensor, p ^{+ on} the surface is weakened and the influence of the interface state between Si and SiO ₂ appears.

【００１７】本発明方法においては、上述の知見に基い
て、この白傷の量を、製品化した場合に実用に耐え得る
程度に抑制するために、予めエピタキシャル成長半導体
層表面のＮａ不純物の濃度を２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下にし
た半導体基板を選定して、この半導体基板を用いて固体
撮像装置を作製するものであり、これにより、白傷が改
善されて固体撮像装置を歩留り良く得ることができる。
また、本発明においては、最終的に得る固体撮像装置に
不良品が生じる半導体基板を判別するため、これによっ
てこの不良品を生じる不適当な半導体基板を、固体撮像
装置の製造の初期の段階で排除することができるので、
これ以後の無駄な作業を除くことができ、これによって
不良品の発生率の改善、ひいてはコストの低減化、信頼
性の向上を図ることができる。In the method of the present invention, based on the above-mentioned findings, the concentration of Na impurities on the surface of the epitaxially grown semiconductor layer is determined in advance in order to reduce the amount of the white flaws to a level that can be practically used when commercialized. A semiconductor substrate having a size of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less is selected, and a solid-state imaging device is manufactured using the semiconductor substrate. As a result, it is possible to improve white spots and obtain a solid-state imaging device with good yield. Can be.
In addition, in the present invention, in order to determine a semiconductor substrate in which a defective product is generated in a finally obtained solid-state imaging device, an inappropriate semiconductor substrate that generates the defective product is determined in an early stage of manufacturing the solid-state imaging device. Can be eliminated,
It is possible to eliminate wasteful work thereafter, thereby improving the incidence of defective products, and further reducing costs and improving reliability.

【００１８】[0018]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。図２に工程図を示すように、例えばＣＺ法によっ
て成長させた単結晶Ｓｉインゴットから得た第１導電型
例えばｎ型のＳｉサブストレイト１を作製する。このサ
ブストレイト１は、例えば（１００）結晶面を板面方向
とし、ｎ型不純物のりん（Ｐ）がドープされた比抵抗が
１０Ωｃｍ程度のＳｉサブストレイトとすることができ
る。Embodiments of the present invention will be described below. As shown in the process diagram in FIG. 2, a first conductivity type, for example, n-type Si substrate 1 obtained from a single crystal Si ingot grown by, for example, the CZ method is manufactured. The substrate 1 may be, for example, a Si substrate having a (100) crystal plane oriented in the plate surface direction and doped with n-type impurity phosphorus (P) and having a specific resistance of about 10 Ωcm.

【００１９】次に、図３に示すように、Ｓｉサブストレ
イト１の一主面である鏡面上に、第１導電型もしくは第
２導電型、図示においては、サブストレイト１と同導電
型の例えばｎ型のＳｉ半導体層２を１０〜２０μｍ程度
の厚さにエピタキシャル成長して、サブストレイト１上
に半導体層２がエピタキシャル成長された半導体基板３
を作製する。この半導体層２の形成は、例えば前記の
方法すなわちＳｉＨＣｌ₃ をソースガスとして、ＰＨ₃
を不純物りん（Ｐ）のドープガスとして用いたＣＶＤ法
によってエピタキシャル成長する。Next, as shown in FIG. 3, on the mirror surface which is one main surface of the Si substrate 1, a first conductivity type or a second conductivity type. A semiconductor substrate 3 on which an n-type Si semiconductor layer 2 is epitaxially grown to a thickness of about 10 to 20 μm and a semiconductor layer 2 is epitaxially grown on a substrate 1.
Is prepared. The formation of the semiconductor layer 2, as for example, the method or source gas SiHCl _3, PH ₃
Is epitaxially grown by a CVD method using as a doping gas of impurity phosphorus (P).

【００２０】このようにして作製した半導体基板３を構
成する半導体層２の表面のＮａ濃度を測定する。この半
導体層２の表面のＮａ濃度を測定する方法としては、原
子吸光法（ＡＡＳ）、イオン結合誘導プラズマ質量分析
（ＩＣＰ−ＭＳ）法、イオンクロマトグラフィー（Ｉ
Ｃ）法、中性子放射化分析法、全反射蛍光分析法（ＴＸ
ＲＦ）、ＭＯＳ型キャパシティー形成によるＢＴ(Bias
And Temperature)法等がある。The concentration of Na on the surface of the semiconductor layer 2 constituting the semiconductor substrate 3 thus manufactured is measured. Methods for measuring the Na concentration on the surface of the semiconductor layer 2 include atomic absorption (AAS), ion-coupled induction plasma mass spectrometry (ICP-MS), and ion chromatography (I).
C), neutron activation analysis, total reflection fluorescence analysis (TX
RF), BT (Bias) by MOS type capacity formation
And Temperature) method.

【００２１】例えば、半導体基板３をエピタキシャル成
長を行う連続バッチから一枚抜き取り、原子吸光法（Ａ
ＡＳ）で破壊分析し、その結果でバッチ全ての半導体基
板３の評価を行ったり、エピタキシャル成長半導体層２
全てを全反射蛍光分析法（ＴＸＲＦ）で分析することが
できる。この方法によって、半導体層２の表面のＮａ濃
度が２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下の半導体基板３を選定する。For example, one semiconductor substrate 3 is extracted from a continuous batch in which epitaxial growth is performed, and the semiconductor substrate 3 is subjected to an atomic absorption method (A
AS) to evaluate the breakdown of the semiconductor substrate 3 of the entire batch,
Everything can be analyzed by total reflection fluorometry (TXRF). According to this method, a semiconductor substrate 3 having a Na concentration on the surface of the semiconductor layer 2 of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less is selected.

【００２２】上述のようにして半導体層２の表面のＮａ
濃度が２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下の半導体基板３を選定し、
この半導体基板３のみに対して固体撮像装置を作製す
る。図４に最終的に作製された固体撮像装置の構造の要
部の概略断面図を示す。この場合例えばＣＣＤ型固体撮
像装置とする。この場合、ｎ型の半導体層２に、ｐ型の
不純物のＢ（ボロン）を選択的に注入して第１のウエル
領域２１を形成し、この第１のウエル領域２１上に受光
部２２と、この受光部２２によって受光量に応じて発生
させた電荷を転送するＣＣＤ構成による垂直シフトレジ
スタ部２３と、受光部２２からシフトレジスタ部２３に
電荷の読み出しを行う読み出しゲート部２４とが形成さ
れる。As described above, Na on the surface of the semiconductor layer 2 is
Select a semiconductor substrate 3 having a concentration of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less,
A solid-state imaging device is manufactured only for the semiconductor substrate 3. FIG. 4 shows a schematic cross-sectional view of a main part of the structure of the finally manufactured solid-state imaging device. In this case, for example, a CCD type solid-state imaging device is used. In this case, a first well region 21 is formed by selectively implanting p-type impurity B (boron) into the n-type semiconductor layer 2, and a light-receiving portion 22 is formed on the first well region 21. A vertical shift register unit 23 having a CCD structure for transferring electric charges generated according to the amount of light received by the light receiving unit 22 and a read gate unit 24 for reading electric charges from the light receiving unit 22 to the shift register unit 23 are formed. You.

【００２３】受光部２２は、ｐ型の第１のウエル領域２
１との間にｐ−ｎ接合を形成してフォトダイオードを形
成するｎ型の受光領域２５と、これの上に形成されたｐ
型の正電荷蓄積領域２６を形成する。この受光部２２
は、例えば図２において紙面と直交する方向いわゆる垂
直方向に複数配列形成されるとともに、この複数個配列
いされた受光部の列が複数列平行配列されてなる。The light receiving section 22 is a p-type first well region 2
1, an n-type light receiving region 25 forming a pn junction to form a photodiode, and a p-type light-receiving region 25 formed thereon.
A positive charge accumulation region 26 is formed. This light receiving section 22
In FIG. 2, for example, a plurality of light receiving sections are arranged in parallel in a direction perpendicular to the paper surface, that is, in a so-called vertical direction, and a plurality of light receiving sections arranged in parallel are arranged in parallel.

【００２４】シフトレジスタ部２３は、受光部２２の各
列間に、各列に沿って形成される。シフトレジスタ部２
３は、ｐ型の第２のウエル領域２７が形成され、これの
上にｎ型の転送領域２８が形成される。The shift register section 23 is formed between each row of the light receiving sections 22 and along each row. Shift register 2
In No. 3, a p-type second well region 27 is formed, and an n-type transfer region 28 is formed thereon.

【００２５】半導体層２上には全面的に例えば表面熱酸
化によって形成した光透過性のＳｉＯ₂ 絶縁膜２９が形
成され、シフトレジスタ部２３および読み出しゲート部
２４上に跨がって絶縁膜２９上に例えばＳｉ₃ Ｎ₄ によ
る絶縁膜３１とＳｉＯ₂ による絶縁膜３２が積層されて
ゲート絶縁膜１３が形成され、これの上に転送電極３０
が形成される。A light-transmitting SiO ₂ insulating film 29 formed by, for example, surface thermal oxidation is formed on the entire surface of the semiconductor layer 2. The insulating film 29 extends over the shift register section 23 and the read gate section 24. An insulating film 31 made of, for example, Si ₃ N ₄ and an insulating film 32 made of SiO ₂ are laminated thereon to form a gate insulating film 13, on which the transfer electrode 30 is formed.
Is formed.

【００２６】そして、全面的に光透過性のＰＳＧ（リン
シリケートガラス）等の層間絶縁層３３が形成され、受
光部２２上を除いてＡｌ膜等よりなる遮光膜３４が形成
される。Then, an interlayer insulating layer 33 made of light-transmitting PSG (phosphosilicate glass) or the like is formed on the entire surface, and a light-shielding film 34 made of an Al film or the like is formed except on the light receiving section 22.

【００２７】各受光部間、シフトレジスタ部の外側等に
ｐ型のチャネルストッパ領域３５が形成される。A p-type channel stopper region 35 is formed between the light receiving portions, outside the shift register portion, and the like.

【００２８】この図４に示す固体撮像装置を製造する詳
細な工程を、図５〜図８を参照して説明する。図５に示
すように、上述の方法によって作製した半導体基板３
の、特に半導体基板を構成するエピタキシャル半導体層
２の表面Ｎａ濃度が２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下である半導体
基板を用いて固体撮像装置を製造する。この半導体層２
にｐ型のウエル領域２１を形成し、半導体層２の表面に
熱酸化によってＳｉＯ₂ による絶縁膜２９を形成する。
その後、ウエル領域２１に、それぞれイオン注入によっ
てｐ型の第２のウエル領域２７とｎ型の転送領域２８を
形成することによって垂直シフトレジスタ部２３を形成
し、さらに同様にイオン注入によって電界の授受が回避
されるべき部分にｐ型のチャンネルストッパ領域３５を
形成する。Detailed steps for manufacturing the solid-state imaging device shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 5, the semiconductor substrate 3 manufactured by the above-described method
In particular, a solid-state imaging device is manufactured using a semiconductor substrate in which the surface Na concentration of the epitaxial semiconductor layer 2 constituting the semiconductor substrate is 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less. This semiconductor layer 2
Then, a p-type well region 21 is formed, and an insulating film 29 of SiO ₂ is formed on the surface of the semiconductor layer 2 by thermal oxidation.
Thereafter, a vertical shift register section 23 is formed in the well region 21 by forming a p-type second well region 27 and an n-type transfer region 28 by ion implantation, respectively. Is formed in a portion where the above should be avoided.

【００２９】図６に示すように、絶縁膜２９上に全面的
にＳｉ₃ Ｎ₄ 絶縁膜３１とＳｉＯ₂による絶縁膜３２を
被着形成した後にこれら絶縁膜３２および３１を順次選
択的にエッチングして受光部を構成する部分を除去す
る。このようにして絶縁膜２９、３１および３２によっ
てゲート絶縁膜１３を形成する。そして、更にこのゲー
ト絶縁膜１３上に低比抵抗の多結晶Ｓｉよりなる転送電
極３０を形成する。この転送電極３０の形成は、多結晶
Ｓｉを全面的にＣＶＤ法等によって形成し、フォトリソ
グラフィーによるパターン化によって形成し得る。As shown in FIG. 6, after an Si ₃ N ₄ insulating film 31 and an insulating film 32 made of SiO _{2 are} formed on the entire surface of the insulating film 29, these insulating films 32 and 31 are sequentially selectively etched. Then, the portion constituting the light receiving section is removed. Thus, the gate insulating film 13 is formed by the insulating films 29, 31 and 32. Then, a transfer electrode 30 made of low-resistivity polycrystalline Si is formed on the gate insulating film 13. The transfer electrode 30 can be formed by forming polycrystalline Si over the entire surface by a CVD method or the like and patterning by photolithography.

【００３０】図７に示すように、転送電極３０をマスク
としてｎ型不純物のＰ（りん）を第１のウエル領域２１
内の特に半導体層２の表面からの深さが０．４μｍ程度
の深さにイオン注入して後Ｎ₂ 雰囲気中でのアニールを
行ってｎ型領域による受光領域２５を形成する。このよ
うにしてｐ型のウエル領域２１とｎ型の受光領域２５と
の間にｐ−ｎ接合によるフォトダイオードを構成して受
光部２２を構成する。As shown in FIG. 7, using the transfer electrode 30 as a mask, n-type impurity P (phosphorus) is added to the first well region 21.
In particular, ions are implanted to a depth of about 0.4 μm from the surface of the semiconductor layer 2 and then annealing is performed in an N ₂ atmosphere to form a light receiving region 25 of an n-type region. In this manner, a photodiode with a pn junction is formed between the p-type well region 21 and the n-type light receiving region 25 to form the light receiving unit 22.

【００３１】図８に示すように、さらに転送電極３０を
マスクとして受光領域２５の表面にｐ型不純物Ｂ（ボロ
ン）をイオン注入してＮ₂ 雰囲気中でのアニールを行っ
て正電荷蓄積領域２６を形成する。As shown in FIG. 8, a p-type impurity B (boron) is ion-implanted into the surface of the light receiving region 25 using the transfer electrode 30 as a mask, and annealing is performed in an N ₂ atmosphere to form a positive charge accumulation region 26. To form

【００３２】その後図４で示したように、転送電極３０
上を含んで全面的に例えばＰＳＧ（リンシリケートガラ
ス）による層間絶縁層３３を被着形成し、これの上に受
光部２２に開口を有する例えばＡｌ蒸着膜による遮光膜
３４を被着形成する。このようにして前述した構成によ
る固体撮像装置を構成する。Thereafter, as shown in FIG.
An interlayer insulating layer 33 made of, for example, PSG (phosphosilicate glass) is formed on the entire surface including the upper part, and a light-shielding film 34 made of, for example, an Al vapor-deposited film having an opening in the light receiving section 22 is formed thereon. Thus, the solid-state imaging device having the above-described configuration is configured.

【００３３】このようにして形成された固体撮像装置
は、白傷欠陥に問題のないすなわち結晶欠陥や再結合中
心となる金属不純物によって不良品を作製したり、画質
に問題がある固体撮像装置の作製を効果的に排除するこ
とができた。The solid-state imaging device formed in this way has no problem with white defects, that is, a defective product is produced due to a crystal defect or a metal impurity which becomes a recombination center, or a solid-state imaging device having a problem in image quality. Fabrication could be effectively eliminated.

【００３４】図４〜図８で説明した固体撮像装置におい
て、エピタキシャル成長半導体層の表面のＮａ不純物の
濃度を変化させて各固体撮像装置を作製し、その白傷と
エピタキシャル成長半導体層の表面のＮａ不純物の濃度
との関係を測定した。この結果が前述した図１である。
すなわち、エピタキシャル成長半導体層の表面のＮａ不
純物の濃度が、２×１０¹⁰ｃｍ^-2を越えた値になると急
激に白傷不良が増加している。つまり、エピタキシャル
成長半導体層の表面のＮａ不純物の濃度が２×１０¹⁰ｃ
ｍ^-2以下の半導体基板３を選別して用いる本発明によれ
ば、白傷不良を殆ど生じることなく、不良品発生率を効
果的に抑制することができることがわかる。In the solid-state image pickup device described with reference to FIGS. 4 to 8, each solid-state image pickup device is manufactured by changing the concentration of Na impurity on the surface of the epitaxially grown semiconductor layer. The relationship with the concentration of was measured. The result is FIG. 1 described above.
That is, when the concentration of the Na impurity on the surface of the epitaxially grown semiconductor layer exceeds a value of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² , white defect defects rapidly increase. That is, the concentration of the Na impurity on the surface of the epitaxially grown semiconductor layer is 2 × 10 ¹⁰ c
According to the present invention in which the semiconductor substrate 3 of m ⁻² or less is selectively used, it is found that the defective product occurrence rate can be effectively suppressed with almost no white defect.

【００３５】尚、上述した例では、半導体サブストレイ
ト１とエピタキシャル成長半導体層２とがともに第１導
電型とし、この第１導電型がｎ型としたが、第１導電型
をｐ型とすることもできるし、半導体サブストレイト１
とエピタキシャル成長半導体層２を互いに異なる導電型
とすることもできる。In the above-described example, the semiconductor substrate 1 and the epitaxially grown semiconductor layer 2 are both of the first conductivity type and the first conductivity type is the n-type. However, the first conductivity type is the p-type. You can do it, Semiconductor Substrate 1
And the epitaxially grown semiconductor layer 2 may be of different conductivity types.

【００３６】また、本発明は、ＦＴ（フレーム・トラン
スファー）型、ＩＴ（インターライン・トランスファ
ー）型、ＦＩＴ（フレームインターライン・トランスフ
ァー）型ＣＣＤ固体撮像装置、その他の各種構造の固体
撮像装置に適用することができる。The present invention is also applicable to FT (frame transfer) type, IT (interline transfer) type, FIT (frame interline transfer) type CCD solid-state imaging devices, and other solid-state imaging devices having various structures. can do.

【００３７】また、半導体サブストレイト１は、通常Ｃ
Ｚ法、ＭＣＺ法によって形成した単結晶インゴットから
切り出して構成されるが、ＦＺ法等によって構成するこ
ともできる。The semiconductor substrate 1 usually has a C
Although it is cut out from a single crystal ingot formed by the Z method or the MCZ method, it can be formed by the FZ method or the like.

【００３８】[0038]

【発明の効果】本発明によれば、半導体基板において、
最終的に得る固体撮像装置に不良品が生じる半導体基板
を判別するものであって、これによってこの不良品を生
じる不適当な半導体基板を、固体撮像装置の製造の初期
の段階で排除することができるので、これ以後の無駄な
作業を除くことができ、これによって不良品の発生率の
改善、ひいてはコストの低減化、信頼性の向上を図るこ
とができた。According to the present invention, in a semiconductor substrate,
The purpose of the present invention is to determine a semiconductor substrate in which a defective product is generated in a finally obtained solid-state imaging device, and thereby to eliminate an inappropriate semiconductor substrate that causes the defective product in an early stage of manufacturing the solid-state imaging device. As a result, wasteful work thereafter can be eliminated, whereby the occurrence rate of defective products can be improved, the cost can be reduced, and the reliability can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】エピタキシャル半導体層の表面Ｎａ濃度と、固
体撮像素子の暗電流に起因する白傷欠陥との関係図を示
す。FIG. 1 is a diagram showing the relationship between the surface Na concentration of an epitaxial semiconductor layer and white defect caused by dark current of a solid-state imaging device.

【図２】本発明による半導体装置に一例の製造工程にお
ける概略断面図を示す。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in a manufacturing process of an example of a semiconductor device according to the present invention.

【図３】本発明による半導体装置に一例の製造工程にお
ける概略断面図を示す。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view in a manufacturing process of an example of a semiconductor device according to the present invention.

【図４】本発明による固体撮像装置の要部の概略断面図
を示す。FIG. 4 is a schematic sectional view of a main part of a solid-state imaging device according to the present invention.

【図５】本発明による固体撮像装置の一例の製造工程図
を示す。FIG. 5 shows a manufacturing process diagram of an example of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図６】本発明による固体撮像装置の一例の製造工程図
を示す。FIG. 6 shows a manufacturing process diagram of an example of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図７】本発明による固体撮像装置の一例の製造工程図
を示す。FIG. 7 shows a manufacturing process diagram of an example of the solid-state imaging device according to the present invention.

【図８】本発明による固体撮像装置の一例の製造工程図
を示す。FIG. 8 shows a manufacturing process diagram of an example of the solid-state imaging device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１ サブストレイト、２ 半導体層、３ 半導体基板、
１３ ゲート絶縁膜、２１ 第１のウエル領域、２２
受光部、２３ シフトレジスタ部、２４ 読み出しゲー
ト部、２５ 受光領域、２６ 正電荷蓄積領域、２７
第２のウエル領域、２８ 転送領域、２９ 絶縁膜、３
０ 転送電極、３１ 絶縁膜、３２ 絶縁膜、３３ 層
間絶縁膜、３４ 遮光膜、３５ チャネルストッパ領域1 substrate, 2 semiconductor layers, 3 semiconductor substrates,
13 gate insulating film, 21 first well region, 22
Light receiving section, 23 shift register section, 24 readout gate section, 25 light receiving area, 26 positive charge accumulation area, 27
2nd well region, 28 transfer region, 29 insulating film, 3
0 transfer electrode, 31 insulating film, 32 insulating film, 33 interlayer insulating film, 34 light shielding film, 35 channel stopper region

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】 表面Ｎａ濃度が、２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下
のエピタキシャル半導体層を有する半導体基板に対し
て、 固体撮像素子を形成して成ることを特徴とする固体撮像
装置。1. A solid-state imaging device comprising a solid-state imaging device formed on a semiconductor substrate having an epitaxial semiconductor layer having a surface Na concentration of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less. 【請求項２】 半導体層がエピタキシャル成長された半
導体基板のうち、上記エピタキシャル半導体層の表面Ｎ
ａ濃度が２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下の半導体基板を選定する
工程と、 該半導体基体に固体撮像素子を形成する工程とを行うこ
とを特徴とする固体撮像装置の製造方法。2. A semiconductor substrate on which a semiconductor layer is epitaxially grown, wherein a surface N of the epitaxial semiconductor layer is provided.
A method for manufacturing a solid-state imaging device, comprising: a step of selecting a semiconductor substrate having an a concentration of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less; and a step of forming a solid-state imaging element on the semiconductor substrate. 【請求項３】 上記エピタキシャル半導体層の表面Ｎａ
濃度を、原子吸光分析法により測定して、上記Ｎａ濃度
が２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下の半導体基板を選定する工程を
有することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装置
の製造方法。3. The surface Na of the epitaxial semiconductor layer.
3. The method according to claim 2, further comprising the step of measuring the concentration by atomic absorption spectrometry and selecting a semiconductor substrate having the Na concentration of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less. . 【請求項４】 上記エピタキシャル半導体層の表面Ｎａ
濃度を、全反射蛍光分析法により測定して、上記Ｎａ濃
度が２×１０¹⁰ｃｍ^-2以下の半導体基板を選定する工程
を有することを特徴とする請求項２に記載の固体撮像装
置の製造方法。4. The surface Na of the epitaxial semiconductor layer
3. The solid-state imaging device according to claim 2, further comprising a step of measuring the concentration by total reflection fluorescence analysis and selecting a semiconductor substrate having the Na concentration of 2 × 10 ¹⁰ cm ⁻² or less. Method.