JP2000012828A - Ccd固体撮像素子の製造方法 - Google Patents

Ccd固体撮像素子の製造方法

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JP2000012828A
JP2000012828A JP10176827A JP17682798A JP2000012828A JP 2000012828 A JP2000012828 A JP 2000012828A JP 10176827 A JP10176827 A JP 10176827A JP 17682798 A JP17682798 A JP 17682798A JP 2000012828 A JP2000012828 A JP 2000012828A
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ion
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mask
ion implantation
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JP10176827A
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Mitsuru Yamashita
満 山下
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 分離領域中の不純物の拡散を最小限に抑える
ことによって電荷蓄積領域を十分に確保し、取扱電荷量
の低下を防ぐようにした、CCD固体撮像素子の製造方
法の提供が望まれている。 【解決手段】 第1型の不純物をイオン注入して分離領
域を形成する工程と、分離領域によって他の領域から分
離された領域に第2型の不純物をイオン注入して電荷蓄
積領域を形成する工程と、を有したCCD固体撮像素子
の製造方法である。電荷蓄積領域3の形成工程を、この
電荷蓄積領域3の形成予定領域の周部11に第2型の不
純物を高濃度でイオン注入し、かつその中央部12に第
2型の不純物を周部11より低濃度でイオン注入するこ
とによって行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、分離領域中の不純
物の拡散の影響を最小限に抑えることによって電荷蓄積
領域を十分に確保し、取扱電荷量の低下を防ぐようにし
た、CCD固体撮像素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、CCD固体撮像素子としては、図
5に示すHAD(Hole AccumulationDiode )センサ構
造を有したものが知られている。このCCD固体撮像素
子は、シリコン基板1中に形成されたpウエル2の上方
に、フォトダイオードn層3とフォトダイオードp+
4とからなる受光センサ部5を有したものである。この
受光センサ部5の一方の側には読み出しゲート部6を介
して垂直レジスタ部7が形成されており、他方の側には
画素分離部(チャネルストッパ)8が形成されている。
また、シリコン基板1の表面上には、前記読み出しゲー
ト部5および垂直レジスタ6の直上にポリシリコンから
なる垂直転送電極9が形成されている。
【0003】ところで、近年においては、図5に示した
ようなCCD固体撮像素子はその小型化や多画素化等に
伴い、その製造においても加工がますます微細化する傾
向にある。このような加工の微細化により各構成要素を
微細化する際、取扱電荷量等の特性を確保するために
は、受光センサ部5のフォトダイオードn層3や垂直レ
ジスタ部7などの、主にn型不純物領域からなる電荷蓄
積領域の面積を十分に確保する必要がある。したがっ
て、全体の微細化を可能にするためには、電荷蓄積領域
以外の領域である画素分離部8などの、主にp型不純物
領域からなる分離領域の面積を十分に縮小することが重
要になっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、分離領
域を縮小しようとしても、領域形成は加工精度、例えば
レジストパターンの最小線幅などによって制限されるた
め十分に縮小することができず、これにより電荷蓄積領
域を十分に確保するのが難しくなっている。したがっ
て、従来の製造方法では、分離領域を縮小しようとして
も該分離領域が電荷蓄積領域に比べ相対的に大きくなる
ことから、電荷取扱量等の特性の確保が困難になってし
まうのである。
【0005】さらに、従来では電荷蓄積領域、例えば前
記CCD固体撮像素子におけるフォトダイオードn層3
を、所望のポテンシャルを得るべくn型不純物をイオン
注入することによって形成することから、分離領域であ
る読み出しゲート部6や画素分離部8からのp型の不純
物拡散に大きく影響を受けている。
【0006】すなわち、読み出しゲート部6や画素分離
部8がp型不純物のイオン注入によって形成されている
ことから、これら分離領域形成後の製造工程中の熱処理
により、該分離領域中のp型不純物が図6に示すように
フォトダイオードn層3の周部にまで拡散し、結果とし
てフォトダイオードn層3として機能するn領域が狭め
られ、実効的なセンサ領域が縮小されてしまうのであ
る。そして、このようにセンサ領域が縮小してしまう
と、取扱電荷量が減少するなど特性の低下を招いてしま
うことになる。
【0007】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、分離領域中の不純物の拡
散の影響を最小限に抑えることによって電荷蓄積領域を
十分に確保し、取扱電荷量の低下を防ぐようにした、C
CD固体撮像素子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CCD固体撮像
素子の製造方法では、第1型の不純物をイオン注入して
分離領域を形成する工程と、前記分離領域によって他の
領域から分離された領域に第2型の不純物をイオン注入
して電荷蓄積領域を形成する工程と、を有してなり、前
記電荷蓄積領域の形成工程を、該電荷蓄積領域の形成予
定領域の周部に第2型の不純物を高濃度でイオン注入
し、かつその中央部に第2型の不純物を前記周部より低
濃度でイオン注入することによって行うことを前記課題
の解決手段とした。
【0009】この製造方法によれば、電荷蓄積領域の形
成予定領域の周部に第2型の不純物を高濃度でイオン注
入し、かつその中央部に第2型の不純物を前記周部より
低濃度でイオン注入しているので、分離領域中の第1型
の不純物が前記形成予定領域の周部に拡散しても、該周
部には第2型の不純物が高濃度でイオン注入されている
ことからこの周部のポテンシャルが中央部に比べ著しく
低下することがなく、したがって得られる電荷蓄積領域
における実効領域の減少が防止される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明のCCD固体撮像素
子の製造方法を、図5に示した構成のCCD固体撮像素
子の製造に適用した場合を例にして説明する。なお、以
下の実施形態例では、本発明における電荷蓄積領域を、
フォトダイオードn層3として説明している。
【0011】図1は本発明の製造方法の第1実施形態例
を説明するための図である。この例では、まず、従来と
同様にpウエル2、読み出しゲート6、垂直レジスタ部
7、画素分離部8、垂直転送電極9を形成したシリコン
基板1(pウエル2、読み出しゲート6、垂直レジスタ
部7、画素分離部8については図示を省略している)を
用意する。ここで、本発明の分離領域となる読み出しゲ
ート部6および画素分離部8は、いずれもp型(第1
型)不純物をイオン注入したことによって形成してい
る。
【0012】このような構成のシリコン基板1を用意し
たら、これに対し、そのフォトダイオードn層3の形成
予定領域の上、すなわち垂直転送電極9、9間に、その
中央部にのみレジストや酸化膜等からなるマスク10を
形成配置する。なお、このマスク10の形成について
は、従来公知のリソグラフィー技術やエッチング技術な
どが用いられる。そして、このマスク10で前記形成予
定領域の中央部を覆った状態で、n型(第2型)不純物
をイオン注入する。このときのn型不純物のイオン注入
エネルギーについては、n型不純物の一部が前記マスク
10を通過するものの、残部はマスク10内に止まって
前記形成予定領域に到達しない強度とする。
【0013】このような強度でイオン注入を行えば、前
記形成予定領域においては、マスク10に覆われない周
部11ではn型不純物が高濃度でイオン注入され、一方
マスク10で覆われた中央部12ではn型不純物が前記
周部11より低濃度でイオン注入されるようになる。
【0014】したがって、このイオン注入処理に先立
ち、あるいはこの処理後において、分離領域となる読み
出しゲート部6または画素分離部8から前記形成予定領
域の周部11にp型不純物の拡散が起こっても、該周部
11にはn型不純物が高濃度でイオン注入されているこ
とから、図2に示すように図2中破線で示す従来のポテ
ンシャル状態とは異なり、図2中実線で示すポテンシャ
ル状態のように周部11のポテンシャルが中央部12に
比べ著しく低下することがなくなる。よって、得られる
フォトダイオードn層3においては、その実行領域が減
少することなく十分な面積が確保され、これにより取扱
電荷量の低下を防止して良好な特性を保持することがで
きる。
【0015】図3は図1に示した第1実施形態例の変形
例を示す図である。この変形例が図1に示した例と異な
るところは、マスクとして、レジストからなるパターン
をリフロー処理し、図3に示したように中央部で厚く周
部で薄い凸レンズ形状のマスク13を用いている点であ
る。
【0016】すなわち、この例では、図1に示した例に
おけるマスク10と同じ形状のレジストパターンを形成
し、その後これを加熱してリフロー処理し、図3に示し
たマスク13を得る。そして、このマスク13で前記形
成予定領域の中央部を覆った状態のもとで、図1に示し
た例と同様の強度でn型(第2型)不純物をイオン注入
する。
【0017】このようにしてイオン注入を行うと、前記
形成予定領域においては、マスク13に覆われない周部
11ではn型不純物が高濃度でイオン注入される。一
方、マスク10で覆われた中央部12では、n型不純物
が前記周部11より低濃度でイオン注入され、さらにこ
の中央部12内においても、その外部(周部11側)で
不純物濃度が高く、内部で不純物濃度が低くなるように
イオン注入される。そして、このように中央部12内に
おいてはその外部(周部11側)で不純物濃度が高くな
るので、これのさらに外側となる周部11との間の不純
物濃度差が緩和されるのである。
【0018】したがって、この例においても、分離領域
となる読み出しゲート部6または画素分離部8から前記
形成予定領域の周部11にp型不純物の拡散が起こって
も、該周部11にはn型不純物が高濃度でイオン注入さ
れていることから、周部11のポテンシャルが中央部1
2に比べ著しく低下することがなくなり、また、p型不
純物の拡散が進んで中央部12の外部にまで到達して
も、この中央部12の外部はその内部より高濃度でイオ
ン注入されていることから、やはりこの拡散によるポテ
ンシャルの低下の影響が少なくなる。よって、得られる
フォトダイオードn層3においては、図1に示した例と
同様に、その実行領域が減少することなく十分な面積が
確保され、これにより取扱電荷量の低下を防止して良好
な特性を保持することができる。
【0019】図4(a)、(b)は本発明の製造方法の
第2実施形態例を説明するための図である。この例で
も、図1に示した例と同様にして、まず、図4(a)に
示すようにpウエル2、読み出しゲート6、垂直レジス
タ部7、画素分離部8、垂直転送電極9を形成したシリ
コン基板1(pウエル2、読み出しゲート6、垂直レジ
スタ部7、画素分離部8については図示を省略してい
る)を用意する。
【0020】このような構成のシリコン基板1を用意し
たら、これに対し、そのフォトダイオードn層3の形成
予定領域の上に、その中央部にのみレジストや酸化膜等
からなるマスク14を形成配置する。ここで、このマス
ク14としては、これが覆う前記形成予定領域の中央部
に、n型不純物がイオン注入されるのを阻止する膜厚あ
るいは膜質を有するものが用いられる。
【0021】そして、このようなマスク14で前記形成
予定領域の中央部を覆った状態で、n型(第2型)不純
物をイオン注入し、前記形成予定領域の、マスク14に
覆われない周部11にのみn型不純物をイオン注入す
る。続いて、図4(b)に示すように前記マスク14を
剥離除去し、その状態で、再度前記形成予定領域全面に
略均一にイオン注入を行う。
【0022】このように、マスク14を配設した状態で
行うイオン注入処理とマスク14を無くした状態で行う
イオン注入処理とによってイオン注入を行うと、前記形
成予定領域においては、マスク14に覆われない周部1
1ではn型不純物が2回イオン注入されることによって
その不純物濃度が高濃度となり、一方マスク14で覆わ
れた中央部12では、1回しかイオン注入されなかった
ことによりその不純物濃度が低濃度となる。
【0023】したがって、この例では、分離領域となる
読み出しゲート部6または画素分離部8から前記形成予
定領域の周部11にp型不純物の拡散が起こっても、該
周部11にはn型不純物の濃度が高濃度になっているこ
とから、図2中に実線で示したように周部11のポテン
シャルが中央部12に比べ著しく低下することがなくな
る。よって、本例においても、得られるフォトダイオー
ドn層3について、その実行領域を減少することなく十
分な面積を確保することができ、これにより取扱電荷量
の低下を防止して良好な特性を保持することができる。
【0024】なお、前記実施形態例では、本発明におけ
る電荷蓄積領域をフォトダイオードn層3とし、このフ
ォトダイオードn層3をn型不純物のイオン注入によっ
て形成したが、他に例えば、本発明における電荷蓄積領
域を垂直レジスタ部7とし、これに図1、図3、図4
(a)、(b)に示したような手法でn型不純物をイオ
ン注入するようにしてもよい。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明のCCD固体
撮像素子の製造方法は、電荷蓄積領域の形成予定領域の
周部に第2型の不純物を高濃度でイオン注入し、かつそ
の中央部に第2型の不純物を前記周部より低濃度でイオ
ン注入するようにした方法であるから、分離領域中の第
1型の不純物が前記形成予定領域の周部に拡散しても、
該周部には第2型の不純物が高濃度でイオン注入されて
いることによりこの周部のポテンシャルが中央部に比べ
著しく低下することがなく、したがって得られる電荷蓄
積領域における実効領域の減少を防止することができ、
これにより取扱電荷量の低下を防止して良好な特性を保
持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のCCD固体撮像素子の製造方法の第1
実施形態例を説明するための要部側断面図である。
【図2】フォトダイオードn層における、ポテンシャル
概念図である。
【図3】図1に示した製造方法の変形例を説明するため
の要部側断面図である。
【図4】(a)、(b)は本発明のCCD固体撮像素子
の製造方法の第2実施形態例を工程順に説明するための
要部側断面図である。
【図5】本発明に係るCCD固体撮像素子の概略構成を
示す要部側断面図である。
【図6】従来の課題を説明するための概念図である。
【符号の説明】
3…フォトダイオードn層、10,13,14…マス
ク、11…周部、12…中央部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1型の不純物をイオン注入して分離領
    域を形成する工程と、前記分離領域によって他の領域か
    ら分離された領域に第2型の不純物をイオン注入して電
    荷蓄積領域を形成する工程と、を有したCCD固体撮像
    素子の製造方法において、 前記電荷蓄積領域の形成工程を、該電荷蓄積領域の形成
    予定領域の周部に第2型の不純物を高濃度でイオン注入
    し、かつその中央部に第2型の不純物を前記周部より低
    濃度でイオン注入することによって行うことを特徴とす
    るCCD固体撮像素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記電荷蓄積領域の形成工程における第
    2型の不純物のイオン注入を、該電荷蓄積領域の形成予
    定領域上の中央部にイオンの注入の度合いを低下させる
    マスクを配した状態で行うことを特徴とする請求項1記
    載のCCD固体撮像素子の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記電荷蓄積領域の形成工程における第
    2型の不純物のイオン注入を、該電荷蓄積領域の形成予
    定領域上の中央部に不純物のイオン注入を阻止するマス
    クを設けて行うイオン注入処理と、前記マスクの無い状
    態で前記形成領域全面に略均一にイオン注入を行うイオ
    ン注入処理とによって行うことを特徴とする請求項1記
    載のCCD固体撮像素子の製造方法。
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