JP2001028433A - 半導体装置、固体撮像素子及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置、固体撮像素子及びその製造方法

Info

Publication number
JP2001028433A
JP2001028433A JP11200808A JP20080899A JP2001028433A JP 2001028433 A JP2001028433 A JP 2001028433A JP 11200808 A JP11200808 A JP 11200808A JP 20080899 A JP20080899 A JP 20080899A JP 2001028433 A JP2001028433 A JP 2001028433A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type semiconductor
region
semiconductor region
conductivity type
solid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP11200808A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4449106B2 (ja
Inventor
Hirobumi Sumi
博文 角
Ryoji Suzuki
亮司 鈴木
Keiji Mabuchi
圭司 馬淵
Takahisa Ueno
貴久 上野
Koichi Shiono
浩一 塩野
Kazuya Yonemoto
和也 米本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP20080899A priority Critical patent/JP4449106B2/ja
Publication of JP2001028433A publication Critical patent/JP2001028433A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4449106B2 publication Critical patent/JP4449106B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Solid State Image Pick-Up Elements (AREA)
  • Transforming Light Signals Into Electric Signals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 CMOS型の固体撮像素子における高い感度
及び低い暗電流状態の確保を図る。 【解決手段】 pn接合型のセンサ部311とスイッチ
ングトランジスタ32を有する画素が配列されてなる固
体撮像素子であって、センサ部311を構成する第2導
電型半導体領域64のスイッチングトランジスタ32の
ゲート端付近又は/及び素子分離層63端付近に第1導
電型半導体層71が構成されて成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関す
る。本発明は、固体撮像素子及びその製造方法、特に、
MOS型あるいはC−MOS型の固体撮像素子及びその
製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年の携帯型のパーソナルコンピュータ
や小型ビデオカメラの進展に伴い、益々低消費電力の固
体撮像素子が必要になってきている。特に、画像処理を
扱う装置は、CCD固体撮像素子が主流で用いられてい
るが、その動作特性上から低消費電力化は非常に困難で
ある。CCD固体撮像素子を駆動させるためには、少な
くとも5V以上の電圧が必要である。携帯装置のデジタ
ルLSIは、近年、1.5V化の研究開発が主流である
が、これら携帯装置の低消費電力化において、CCD固
体撮像素子を用いると、電力消費が甚だしく、大きな問
題を有している。
【0003】そこで、近年、画像入力素子としてC−M
OS型の固体撮像素子が注目されている。この固体撮像
素子はC−MOS技術を用いるため、低電圧の駆動が可
能となり、特に近年の携帯端末との組み合わせには低消
費電力化の観点で非常に有効な固体撮像素子と考えられ
る。
【0004】図21は、C−MOS型固体撮像素子の1
画素の概略構成を示す。この固体撮像素子1は、シリコ
ン基板の第1導電型、例えばp型の半導体領域2に各画
素を区画する例えば選択酸化(LOCOS)による素子
分離層3が形成され、各区画されたp型半導体領域2に
センサ部となるフォトダイオード5を構成するn型半導
体領域4が形成されると共に、このフォトダイオード5
に接続されるスイッチング用MOSトランジスタ6が形
成されて成る。スイッチング用MOSトランジスタ6
は、フォトダイオード5のn型半導体領域4を一方のソ
ース・ドレイン領域とし、このn型半導体領域4と他方
のソース・ドレイン領域7との間のp型半導体領域2上
に、ゲート絶縁膜8を介してゲート電極9を形成してな
るトランスファゲート部11を形成して構成される。こ
のゲート電極9は図示せざるも垂直選択線に接続され、
ソース・ドレイン領域7は垂直信号線に接続される。
【0005】このC−MOS型固体撮像素子1では、入
射光Lによってフォトダイオード5で光電変換された電
子が、フォトダイオード5からスイッチング用MOSト
ランジスタ6のトランスファゲート部11を介してソー
ス・ドレイン領域7へ流入し、この電子が垂直信号線を
通してMOSトランジスタによるアンプ10等によって
増幅され、画像信号として出力される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このC−M
OS型固体撮像素子1は、CCD固体撮像素子と異なる
駆動であるため、画像上に発生するノイズの観点から、
CCD固体撮像素子と比較して格段に劣化する欠点を有
している。
【0007】C−MOS型固体撮像素子の場合には、図
21に示すようにフォトダイオード5からソース・ドレ
イン領域7へ電子を転送させる際に、光電変換された電
子、いわゆる信号成分Sのみを転送させることが重要で
あるが、暗電流に伴うノイズ成分Nの電子が加わり、こ
れが結果としてS/N比の低下につながる。また、従来
のC−MOS型固体撮像素子は、フォトダイオード5の
ポテンシャルに溜まる電子も出来るだけ多い方がダイナ
ミックレンジが大きくなるが、画素の微細化の為に設計
上大きな構造的変化は困難であり、低いレベルのダイナ
ミックレンジで用いられているのが現状である。
【0008】これらの問題点は、現状では明確化されて
なく、決め手となる解決策も示されていない。
【0009】現状では、CDS回路でノイズを除去させ
るのが主流であり、プロセス的見地で暗電流対策に積極
的に発表されているものはない。
【0010】一方、例えばMOSトランジスタ構造を有
する半導体装置においては、ソース及びドレイン間に生
ずるリーク電流の低減対策が望まれる。
【0011】本発明は、上述の点に鑑み、リーク電流の
生じにくい半導体装置を提供するものである。また、本
発明は、高い感度と低い暗電流を確保できる固体撮像素
子及びその製造方法を提供するものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、第1導電型半導体基体に、基体上の配線層を挟んで
第2導電型の第1及び第2の半導体領域が形成され、こ
の第1の半導体領域の配線層端付近又は/及び素子分離
層端付近に第1導電型半導体層が形成された構成とす
る。
【0013】本発明の半導体装置においては、第2導電
型の第1の半導体領域の配線層端付近又は/及び素子分
離層端付近に第1導電型半導体層を形成することによ
り、配線層端付近又は/及び素子分離層端付近に生じ易
い結晶欠陥が第1導電型半導体層に取り込まれ、結晶欠
陥から放出される不要電荷が第1導電型半導体層内で再
結合されて消滅又は低減する。従って、結晶欠陥に基づ
く第1及び第2の半導体領域間のリーク電流が低減す
る。
【0014】本発明に係る固体撮像素子は、pn接合型
のセンサ部とスイッチングトランジスタを有する画素が
配列されてなる固体撮像素子であって、センサ部を構成
する第2導電型半導体領域のスイッチングトランジスタ
のゲート端付近又は/及び素子分離層端付近に第1導電
型半導体層が形成された構成とする。
【0015】本発明の固体撮像素子においては、センサ
部を構成する第2導電型半導体領域のスイッチングトラ
ンジスタのゲート端付近又は/及び素子分離層端付近に
第1導電型半導体層を形成することにより、ゲート端付
近又は/及び素子分離層端付近に生じ易い結晶欠陥が第
1導電型半導体層に取り込まれ、結晶欠陥から放出され
た不要電荷が第1導電型半導体層内で再結合されて消滅
又は低減する。従って、暗電流の増加が抑えられ、ま
た、暗電流に伴うノイズ成分の不安電荷が減ってS/N
比が向上する。
【0016】本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、
pn接合型のセンサ部とスイッチングトランジスタを有
する画素が配列されてなる固体撮像素子の製造方法であ
って、第1導電型半導体基体にスイッチングトランジス
タのゲートを挟んでセンサ部を構成する第2導電型半導
体領域と、ソース・ドレインとなる第2導電型半導体領
域を形成し、センサ部を構成する第2導電型半導体領域
のスイッチングトランジスタのゲート端付近又は/及び
素子分離層端付近に第1導電型半導体層を形成する。
【0017】本発明の固体撮像素子の製造方法において
は、センサ部を構成する第2導電型半導体領域のスイッ
チングトランジスタのゲート端付近又は/及び素子分離
層端付近に第1導電型半導体層を形成するので、スイッ
チングトランジスタのゲート端付近又は/及び素子分離
層端付近に生じ易い結晶欠陥が第1導電型半導体層によ
って取り込まれる。従って、結晶欠陥から放出される不
要電荷が減り、暗電流の低い、且つS/N比が向上した
固体撮像素子の製造が可能になる。
【0018】
【発明の実施の形態】先ず、固体撮像素子における暗電
流発生のメカニズム、同様の理由による半導体装置のリ
ーク電流発生メカニズムについて述べ、次にその対策を
施した本発明の実施の形態を説明する。
【0019】従来のCCD固体撮像素子では、画素とな
る複数の受光センサ部がマトリックス状に配列され、各
受光センサ部列の一側にCCD構造の垂直転送レジスタ
が形成され、さらに、各垂直転送レジスタに接続するC
CD構造の水平転送レジスタが形成され、各受光センサ
部で発生した電荷(例えば電子)を垂直転送レジスタに
読み出し、垂直転送レジスタより1水平ライン毎の電荷
を水平転送レジスタへ転送した後、水平転送レジスタ内
を出力部に向って順次転送するように構成される。
【0020】図22は、CCD固体撮像素子の2相駆動
方式の水平転送レジスタの構成を示す。この水平転送レ
ジスタ15は、第1導電型、例えばp型の半導体領域1
6に第2導電型、即ちn型の埋込み転送チャネル領域1
7を形成し、この転送チャネル領域12上にゲート絶縁
膜18を介して電荷転送方向に例えば2相ポリシリコン
膜構造の転送電極19を配列形成して構成される。そし
て、各隣り合う転送電極同士が接続されて2相の駆動パ
ルスφ1 及びφ2 が印加される。接続された2つの転送
電極のうちの一方の転送電極(いわゆるトランスファ転
送電極)下のn型埋め込み転送チャネル領域17にその
n型不純物濃度を薄めるためp型不純物20が導入され
る。信号電荷は2相駆動パルスφ1 及びφ2 によって矢
印a方向に転送される。
【0021】 CCD固体撮像素子では、構造が単純で
あるために、結晶欠陥が生じにくく、後述するような結
晶欠陥による暗電流は生じにくい。
【0022】これに対し、C−MOS型固体撮像素子に
おいては、前述の図21に示すように、各画素が隣のの
画素と素子分離層3によって分離され、MOSトランジ
スタ7への電荷(例えば電子)の転送をC−MOSプロ
セスで同時に作製したトランスファゲート部11を介し
て行っている。トランスファゲート部11の側部には絶
縁膜によるサイドウォール12が形成される。
【0023】ここで、典型的なC−MOSプロセスを示
す。シリコン基板のp型半導体領域2に選択酸化(LO
COS)による素子分離層3を形成した後、ゲート酸化
膜8を形成する。その後、多結晶シリコン膜及びタング
ステンシリサイド膜を形成し、ドライエッチングによっ
てパターニングしてゲート電極9を形成する。次に、フ
ォトダイオード5以外のp型半導体基体2にゲート電極
9をマスクにセルファラインで低濃度のAsイオン注入
を行いLDD構造の低不純物濃度のn - 領域を形成す
る。
【0024】次に、全面にSiO2 膜を成膜し、ドライ
エッチングによるエッチバックでゲート電極9の側部に
酸化膜のサイドウォール12を形成する。次に、フォト
ダイオード5以外の上記n- 領域に高濃度のAsイオン
注入を行ってn+ 領域を形成し、n- 領域とn+ 領域に
よるLDD構造のソース・ドレイン領域7を形成する。
【0025】その後、活性化のための熱処理を行う。こ
の熱処理は、1000℃以上の高温度で行うので、シリ
コン基板にかなりの熱ストレスを与えることになる。こ
の結果、素子分離層3の周辺部及びゲート電極のサイド
ウォール12の周辺部のシリコン基板に結晶欠陥が多数
入る。
【0026】この製造プロセスによって、C−MOS型
固体撮像素子のフォトダイオード5を含む画素を形成す
ると、図23に示すようにフォトダイオード5のn型半
導体領域4に結晶欠陥13が発生する。この結晶欠陥1
3から暗電流の起因となる電子が放出することを見い出
した。従来構造では、フォトダイオードの信号電荷とな
る電子を溜めるポテンシャル内まで、この結晶欠陥13
が入り込むことによって暗電流が発生する。
【0027】一方、第1導電型半導体基体に、この基体
上に形成した配線層(ゲート電極を含む)を挟んで第2
導電型の第1及び第2の半導体領域を形成してなる例え
ばMOSトランジスタ構造を有する半導体装置において
も、その第2導電型半導体領域の配線層端付近又は/及
び素子分離層端付近に結晶欠陥が発生し、上記と同様の
メカニズムでこの結晶欠陥から放出される電荷によって
リーク電流が発生する。
【0028】次に、本発明の実施の形態を説明する。本
発明に係る半導体装置は、第1導電型半導体基体上に絶
縁膜を介して配線層が形成され、第1導電型半導体基体
に、配線層を挟んで第2導電型の第1半導体領域及び第
2半導体領域が形成され、第2導電型の第1半導体領域
の配線層端付近又は/及び素子分離層端付近に第1導電
型半導体層が形成されて成る。
【0029】第2導電型の第1半導体領域の表面には、
第1導電型半導体領域を形成するこことができる。
【0030】第2導電型の半導体領域の表面には、第1
導電型半導体領域を形成し、この第1導電型半導体領域
を配線層端付近又は/及び素子分離層端付近の上記の第
1導電型半導体層に兼用することができる。
【0031】第1導電型半導体領域としては、配線層下
まで延長されて形成することができる。
【0032】本発明に係る固体撮像素子は、pn接合型
のセンサ部とスイッチングトランジスタを有する画素が
配列されてなる固体撮像素子であって、センサ部を構成
する第2導電型半導体領域のスイッチングトランジスタ
のゲート端付近又は/及び素子分離層端付近に第1導電
型半導体層が形成されて成る。
【0033】センサ部を構成する第2導電型半導体領域
の表面には、第1導電型半導体領域を形成することがで
きる。
【0034】センサ部を構成する第2導電型半導体領域
の表面には、第1導電型半導体領域を形成し、この第1
導電型半導体領域をスイッチングトランジスタのゲート
端付近又は/及び素子分離層端付近の上記の第1導電型
半導体層に兼用することができる。
【0035】第1導電型半導体領域としては、スイッチ
ングトランジスタのゲート下まで延長して形成すること
ができる。
【0036】本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、
pn接合型のセンサ部とスイッチングトランジスタを有
する画素が配列されてなる固体撮像素子の製造方法であ
って、第1導電型半導体基体にスイッチングトランジス
タのゲートを挟んでソース・ドレインとなる第2導電型
半導体領域と、センサ部を構成する第2導電型半導体領
域とを形成する工程と、センサ部を構成する第2導電型
半導体領域のスイッチングトランジスタのゲート端付近
又は/及び素子分離層端付近に第1導電型半導体層を形
成する工程を有する。
【0037】本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、
pn接合型のセンサ部とスイッチングトランジスタを有
する画素が配列されてなる固体撮像素子の製造方法であ
って、第1導電型半導体基体にスイッチングトランジス
タのゲートを挟んでソース・ドレインとなる第2導電型
半導体領域と、センサ部を構成する表面に第1導電型半
導体領域を有する第2導電型半導体領域とを形成する工
程と、センサ部を構成する第2導電型半導体領域のスイ
ッチングトランジスタのゲート端付近又は/及び素子分
離層端付近に第1導電型半導体層を形成する工程を有す
る。
【0038】本発明に係る固体撮像素子の製造方法は、
pn接合型のセンサ部とスイッチングトランジスタを有
する画素が配列されてなる固体撮像素子の製造方法であ
って、第1導電型半導体基体の表面に、センサ部に対応
する部分からスイッチングトランジスタのゲート下に対
応する部分まで延長して第1導電型半導体領域を形成す
る工程と、第1導電型半導体基体に、スイッチングトラ
ンジスタのゲートを挟んでソース・ドレインとなる第2
導電型半導体領域と、第1導電型半導体領域に接して前
記センサ部を構成する第2導電型半導体領域とを形成す
る工程を有する。
【0039】図1は、本発明の実施の形態に係る例えば
C−MOS型の固体撮像素子の一例の構成を示す。
【0040】この固体撮像素子30は、光電変換を行う
フォトダイオード(即ちpn接合型のセンサ部)31と
画素を選択する垂直選択用スイッチ素子(例えばMOS
トランジスタ)33と読み出し用スイッチ素子(例えば
MOSトランジスタ)32とによって構成された単位画
素34がマトリックス状に複数配列されて成る撮像領域
と、各行毎に垂直選択用スイッチ素子33の制御電極
(いわゆるゲート電極)が共通に接続された垂直選択線
35に垂直走査パルスφV〔φV1 ,‥‥φVm,‥‥
φVm+k ,‥‥〕を出力する垂直走査回路36と、各列
毎に読み出し用スイッチ素子32の主電極が共通に接続
された垂直信号線37と、各列毎に垂直選択用スイッチ
素子33の主電極に接続された読み出しパルス線38
と、垂直信号線37と水平信号線39に主電極が接続さ
れた水平スイッチ素子(例えばMOSトランジスタ)4
0と、水平スイッチ素子40の制御電極(いわゆるゲー
ト電極)と読み出しパルス線38に接続された水平走査
回路41と、水平信号線39に接続されたアンプ42に
より構成される。
【0041】各単位画素34では、読み出し用スイッチ
素子32の一方の主電極がフォトダイオード31に接続
され、その他方の主電極が垂直信号線37に接続され
る。また、垂直選択用スイッチ素子33の一方の主電極
が読み出し用スイッチ素子32の制御電極(いわゆるゲ
ート電極)に接続され、その他方の主電極が読み出しパ
ルス線38に接続され、その制御電極(いわゆるゲート
電極)が垂直選択線35に接続される。
【0042】水平走査回路41から各水平スイッチ素子
40の制御電極(いわゆるゲート電極)に水平走査パル
スφH〔φH1 ,‥‥φHn ,φHn+1 ,‥‥〕が供給
されると共に、各読み出しパルス線38に水平読み出し
パルスφHR 〔φHR 1 ,‥‥φHR n ,φHR n+1
‥‥〕が供給される。
【0043】この固体撮像装置30の基本動作は次のよ
うになる。垂直走査回路36からの垂直走査パルスφV
m と、水平走査回路41からの読み出しパルスφHR n
を受けた垂直選択用スイッチ素子33が、それらのパル
スφVm ,φHR n の積のパルスを作り、この積のパル
スで読み出し用スイッチ素子32の制御電極を制御し
て、フォトダイオード31で光電変換された信号電荷を
垂直信号線37に読み出す。この信号電荷は、水平映像
期間中に、水平走査回路41からの水平走査パルスφH
n により制御された水平スイッチ素子40を通して水平
信号線39に出て、これに接続されたアンプ42により
信号電圧に変換されて出力される。
【0044】尚、単位画素34の構成としては、上例に
限らず、例えば図2、図3、その他等の種々の構成を取
り得る。図2では、単位画素34が、フォトダイオード
31と之に接続された読み出し用MOSトランジスタ3
2で構成され、読み出し用MOSトランジスタ32の他
方の主電極が垂直信号線37に接続されると共に、その
ゲート電極が垂直選択線に接続される。
【0045】図3では、単位画素34が、フォトダイオ
ード31と、読み出し用MOSトランジスタ51と、F
D(フローティングディフージョン)アンプMOSトラ
ンジスタ52と、FDリセットMOSトランジスタ53
と、垂直選択用MOSトランジスタ54で構成される。
そして、読み出し用MOSトランジスタ51の一方の主
電極がフォトダイオード31に接続されると共に他方の
主電極がFDリセットMOSトランジスタ53の一方の
主電極に接続される。FDリセットMOSトランジスタ
53の他方の主電極と垂直選択用MOSトランジスタ5
4の一方の主電極間にFDアンプMOSトランジスタ5
2が接続され、FDアンプMOSトランジスタ52のゲ
ート電極が、読み出し用MOSトランジスタ51とFD
リセットMOSトランジスタ53の接続中点であるFD
(フローティングディフージョン)部に接続される。読
み出し用MOSトランジスタ51のゲート電極は垂直読
み出し線55に接続され、FDリセットMOSトランジ
スタ53の他方の主電極が電源VDDに接続されると共
にそのゲート電極が水平リセット線58に接続され、垂
直選択用MOSトランジスタ54の他方の主電極が垂直
信号線56に接続され、そのゲート電極が垂直選択線5
7に接続される。
【0046】図4は、本発明に係る単位画素34、特に
そのpn接合型のセンサ部(フォトダイオード)31
(図1参照)の一実施の形態を示す。尚、以下の実施の
形態のCMOSはすべてNMOSで構成された例であ
る。PMOSで構成された場合は、すべて逆の導電型の
イオンが注入されることになる。
【0047】本実施の形態においては、第2導電型、例
えばn型の半導体基板61に第1導電型の例えばp型の
第1の半導体ウエル領域62を形成し、選択酸化による
素子分離層63により画素分離された第1のp型半導体
ウエル領域62の表面に、n型半導体領域64を形成
し、第1のp型半導体ウエル領域63とn型半導体領域
64との間でpn接合jを形成してなるセンサ部(フォ
トダイオード)311が構成される。
【0048】画素分離された第1のp型半導体ウエル領
域62内の他部には、センサ部311のn型半導体領域
64と同時に形成されたn型半導体領域64′内にn型
の低不純物濃度領域65と高不純物濃度領域66からな
るLDD構造のソース・ドレイン領域67が形成され、
このソース・ドレイン領域67とセンサ部311のn型
半導体領域64間に対応するp型半導体ウエル領域62
上に、ゲート絶縁膜68を介してゲート電極69を形成
してNMOSトランジスタからなる読み出し用スイッチ
素子32が形成される。なお、図示せざるも画素分離さ
れた第1のp型半導体ウエル領域62内にはLDD構造
のNMOSトランジスタからなる垂直選択用スイッチ素
子33が同様にして形成される。
【0049】そして、本実施の形態では、特に、素子分
離層63で区画された画素のアクティブ領域側の周辺
部、即ち素子分離層63に接する周辺部に第2のp型半
導体ウエル領域70の延長部70aが形成される。本例
では画素分離するための素子分離層63下よりセンサ部
311の実質的な電荷蓄積領域となるn型半導体領域6
4側に、即ち、素子分離層63の端部付近に発生する結
晶欠陥発生部を取り込むように延長する第2のp型半導
体ウエル領域70が形成される。
【0050】第2のp型半導体ウエル領域70の終端
は、素子分離層63の端部から離れたセンサ部側に存す
るように形成され、センサ部311の電荷蓄積領域であ
るn型半導体領域64の端部は、深さ方向の全長にわた
って第2のp型半導体ウエル領域の延長部70aと接す
るようになされる。センサ部311のpn接合jは、n
型半導体領域64と第2のp型半導体ウエル領域の延長
部70aとの間でも形成される。
【0051】さらに、本実施の形態では、センサ部の電
荷蓄積領域となるn型半導体領域64内に、他の結晶欠
陥発生部分を取り込むように、p型半導体領域71が形
成される。本例ではn型半導体領域64の、ゲート端付
近、即ちゲート電極69の絶縁膜によるサイドウォール
72下を含むゲート端付近と、素子分離層63端付近、
即ち、第2の半導体ウエル領域の延長部70aに接する
端部付近に、p型半導体領域71が形成される。
【0052】第2のp型半導体ウエル領域70の延長部
70aは、読み出し用スイッチ素子32のソース・ドレ
イン領域67側、及び垂直選択用スイッチ素子33のソ
ース・ドレイン領域側にも形成される。
【0053】図5及び図7は、センサ部311を有する
画素部分の製造方法を示す。先ず、図5Aに示すよう
に、n型のシリコン半導体基板61の表面に画素分離の
ための選択酸化による素子分離層63を形成した後、素
子分離層63下を含んで単位画素を形成すべきアクティ
ブ領域の全面にp型不純物をイオン注入して第1のp型
半導体ウエル領域62を形成する。この第1のp型半導
体ウエル領域62は、前述した第1導電型半導体基体に
相当する。
【0054】さらに、基板表面にアクティブ領域を覆っ
て素子分離層63の周辺端部から離れたアクティブ領域
側にレジスト端75aが存するように所定パターンのフ
ォトレジスト層75を形成し、このフォトレジスト層7
5をマスクにp型不純物をイオン注入して第2のp型半
導体ウエル領域70を形成する。この第2のp型半導体
ウエル領域70は、その終端、即ち延長部70aの終端
が素子分離層63の端部より離れたアクティブ領域側に
形成されることになる。つまり、第2のp型半導体ウエ
ル領域70の延長部70aはアクティブ領域側の素子分
離層周辺部(つまり結晶欠陥が発生し易い部分)に延長
形成される。この第2のp型半導体ウエル領域70は、
その後、形成されるセンサ部の電荷蓄積領域となるn型
半導体領域64のイオン注入で相殺されない程度の不純
物濃度、即ち、n型半導体領域64より高濃度をもって
形成する。
【0055】次に、図5Bに示すように、アクティブ領
域の第1のp型半導体ウエル領域62上にゲート絶縁膜
(例えばSiO2 膜)68を形成し、次いで、多結晶シ
リコン膜及びタングステンシリサイド(WSi)膜等を
成膜し、之をドライエッチングによりパターニングして
読み出し用スイッチ素子及び垂直選択用スイッチ素子の
ゲート電極(トランスファゲート)、即ちゲート配線6
9を形成する。
【0056】ゲート配線39の形成条件例を示す。 多結晶シリコン成膜条件:供給ガスSiH4 /He/N
2 =100/400/200sccm,圧力70Pa,
基板濃度610℃。 タングステンシリサイド成膜条件:供給ガスSiH2
2 /WF6 /Ar=300/2.8/50,圧力20
Pa,基板温度520℃。 ゲート配線69を形成した後、ゲート配線69をマスク
にセルファラインでスイッチ素子となるnチャネルMO
SトランジスタのLDD構造のソース・ドレイン領域の
うちの低不純物濃度領域65をイオン注入で形成する。
このn型低不純物濃度領域65は、例えばヒ素(As)
を1012cm-2オーダ以上程度のドーズ量でイオン注入
して形成する。なお、スイッチ素子をpチャネルMOS
トランジスタで形成するときは、ボロン(B)を1012
cm-2オーダ以上程度のドーズ量でイオン注入して形成
することができる。
【0057】さらに、ゲート配線69をマスクにセルフ
ァラインで第1のp型半導体ウエル領域62のセンサ部
311を形成すべき領域に、n型不純物、例えばヒ素
(As)を1010cm-2オーダ以上のドーズ量でイオン
注入して電荷蓄積領域となるn型半導体領域64を形成
し、ここにpn接合を有するセンサ部311を形成す
る。このn型半導体領域64の形成時に同時にスイッチ
素子のソース・ドレイン側にも同様のn型半導体領域6
4′を形成する。
【0058】次いで、ゲート配線69を含む全面に絶縁
膜例えばSiO2 膜を形成し、その後エッチバックして
ゲート配線69の側壁にSiO2 によるサイドウォール
72を形成する。
【0059】次に、図6Cに示すように、サイドウォー
ル62をマスクにセルファラインでスイッチ素子のnチ
ャネルMOSトランジスタにおけるソース・ドレイン領
域の高不純物濃度領域66をイオン注入で形成する。こ
のn型高不純物濃度領域66は、例えばヒ素(As)を
1015cm-2オーダ以上程度のドーズ量でイオン注入し
て形成する。なお、スイッチ素子をpチャネルMOSト
ランジスタで形成するときは、BF2 を1015cm-2
ーダ以上程度のドーズ量でイオン注入して形成すること
ができる。この低濃度不純物領域65と高濃度不純物領
域66によって、LDD構造のソース・ドレイン領域6
7を形成する。
【0060】次に、図6Dに示すように、センサ部31
1のn型半導体領域64において、その結晶欠陥が発生
し易い部分、特にゲート配線69の端部付近及び素子分
離層63の端部付近に、結晶欠陥部分を取り込むように
選択的にp型半導体層71をイオン注入で形成する。こ
のp型半導体層71は、例えばBF2 を1010cm-2
ーダ以上のドーズ量でイオン注入して形成する。このp
型半導体層71はフォトレジストをパターニングしてこ
のフォトレジストをマスクにイオン注入で形成すること
ができる。
【0061】次に、図7Eに示すように、層間絶縁膜7
6を形成する。この層間絶縁膜76は、例えばTEOS
〔tetraethoxysilane:(C2 5 O)4Si〕=50sc
cm、濃度720℃、圧力42Pa、膜厚0.5μmの
条件で成膜する。そして、例えば1000℃、10秒の
短時間アニール(RTA)で活性化処理を施す。次い
で、層間絶縁膜76にソース・ドレイン領域67に接す
る接続孔77を形成する。
【0062】次に、図7Fに示すように、接続孔77の
内面にTi膜及びTiN膜を順次積層して密着層78を
形成した後、接続孔77内にタングステン(W)プラグ
79を埋め込む。さらにタングステンプラグ79に接続
するように層間絶縁膜76上に例えばアルミニウム(A
l)等の導電材料にて配線80を形成する。
【0063】この密着層78、タングステンプラグ7
9、配線80の形成条件の一例を示す。 Ti膜形成条件例:スパッタパワー8kW,成膜温度1
50℃,ガスAr=100sccm,圧力0.47P
a。 TiN膜形成条件例:スパッタパワー5kW,ガスAr
/N2 =40/20sccm,圧力0.47Pa。 WのCVD成膜条件例:ガスAr/N2 /H2 /WF6
=2200/300/500/75sccm,温度45
0℃,圧力1040Pa。 タングステンをエッチバックする。 ドライエッチ条件例:ガスSF6 =50sccm,RF
パワー150W,圧力1.33Pa。 アルミニウム成膜条件例:スパッタパワー22.5k
W,成膜温度150℃,ガスAr50sccm,圧力
0.47Pa。 その後、レジストパターニング後ドライエッチングで配
線50を形成する。 ドライエッチング条件例:ガスBCl3 /Cl2 =60
/90sccm,マイクロ波パワー1000W,RFパ
ワー50W,圧力0.016Pa。 上述のセンサ部311を備えた固体撮像素子によれば、
第2のp型半導体ウエル領域70を素子分離層63の端
部よりセンサ側に延長して形成することにより、センサ
部311を形成するフォトダイオードのpn接合を、転
位等の結晶欠陥が発生し易い素子分離層63端の近傍の
半導体領域から離すことができ、pn接合に逆バイアス
をかけたときに、空乏層を素子分離層63端から離れた
位置に発生させることができる。
【0064】転位等の結晶欠陥が発生し易い素子分離層
63端が第2のp型半導体ウエル領域70の延長部70
aにより取り込まれるので、結晶欠陥から放出される電
子が第2のp型半導体ウエル領域の延長部70a内で再
結合され消滅、乃至は低減される。
【0065】さらに、センサ部の電荷蓄積領域となるn
型半導体領域64において、ゲート配線69端の付近及
び素子分離層63端の付近の結晶欠陥が発生し易い表面
部分に選択的にp型半導体層71を形成することによ
り、さらにここにおける結晶欠陥から放出される電子が
p型半導体層71内で再結合され、消滅、乃至低減され
る。従って、ノイズ成分となる電子の発生が抑制され、
暗電流が低減する。この結果、S/N比が向上し、高い
感度が得られる。
【0066】図8は、本発明に係る単位画素34、特に
そのセンサ部31(図1参照)の他の実施の形態を示
す。本実施の形態においては、pn接合型のセンサ部の
電荷蓄積領域となるn型半導体領域64と表面の例えば
SiO2 等の絶縁膜76との界面に、サイドウォール7
2下のゲート配線69端にまで延長するように、高濃度
のp型半導体領域83を形成し、さらに、センサ部の高
濃度p型半導体領域83下のn型半導体領域64の、サ
イドウォール72下を含む結晶欠陥が発生し易い部分
(表面部分)及び素子分離層63の端部付近の結晶欠陥
が発生し易い部分(表面部分)に前述の図4と同様のp
型半導体層71を形成してセンサ部312が構成され
る。センサ部312は、ここでは、第1の半導体ウエル
領域62とn型半導体領域64とp型半導体領域82と
によるいわゆるHAD(Hole Accumulaion Diode)セン
サとして構成される。
【0067】その他の構成は、図4と同様であるので、
対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。
【0068】図9〜図11は、センサ部312を有する
画素部分の製造方法を示す。先ず、図9Aに示すよう
に、n型のシリコン半導体基板61の表面に画素分離の
ための選択酸化による素子分離層63を形成した後、素
子分離層63下を含んで単位画素を形成すべきアクティ
ブ領域の全面にp型不純物をイオン注入して第1のp型
半導体ウエル領域62を形成する。
【0069】次いで、前述の図5Aと同様に、基板表面
にアクティブ領域を覆って素子分離層63の周辺端部か
ら離れたアクティブ領域側にレジスト端が存するような
フォトレジスト層(図5A参照)を介してp型不純物を
イオン注入して、素子分離層63の周辺端部からアクテ
ィブ領域側に延長する延長部70aを有した第2のp型
半導体ウエル領域70を形成する。
【0070】次に、図9Bに示すように、アクティブ領
域の第1のp型半導体ウエル領域62上にゲート絶縁膜
(例えばSiO2 膜)68を形成し、この上に多結晶シ
リコン膜及びタングステンシリサイド(WSi)膜等を
成膜し、之をドライエッチングによりパターニングして
読み出し用スイッチ素子及び垂直選択用スイッチ素子の
ゲート電極(トランスファゲート)、即ちゲート配線6
9を形成する。ゲート配線69の形成条件は、図5Bで
説明したと同じ条件とすることができる。
【0071】次いで、ゲート配線69をマスクに選択的
にスイッチ素子となるnチャネルMOSトランジスタの
LDD構造のソース・ドレイン領域のうちの低不純物濃
度領域65をイオン注入で形成する。このn型低不純物
濃度領域65は、例えばヒ素(As)を1012cm-2
ーダ以上程度のドーズ量でイオン注入して形成する。な
お、スイッチ素子をpチャネルMOSトランジスタで形
成するときは、ボロン(B)を1012cm-2オーダ以上
程度のドーズ量でイオン注入して形成することができ
る。さらに、センサ部を形成すべき領域のみに選択的に
p型不純物、例えばBF2を1010cm-2オーダ以上程
度のドーズ量でイオン注入を行い、絶縁膜82と第1の
p型半導体ウエル領域62との界面にp型半導体領域8
3を形成する。
【0072】次に、図10Cに示すように、全面にSi
2 膜を堆積し、その後エッチバックを行って、ゲート
配線69の側壁にSiO2 によるサイドウォール72を
形成する。
【0073】さらに、センサ部を形成すべき領域に、電
荷蓄積領域となるn型半導体領域64を形成し、ここに
pn接合を有するフォトダイオードによるセンサ部(い
わゆるHADセンサ)312を形成する。このn型半導
体領域64を形成する際に、ゲートのサイドウォール7
2下にもイオン注入領域64aを形成するように、図1
0Cの矢印に示すように斜め方向からイオン注入を施
す。このイオン注入は、基板に対して法線方向からを測
定して7°以上の傾斜角θ1 でイオン注入する。例えば
45°(=θ1 )傾斜してヒ素(As)を例えば1010
cm-2オーダ以上程度のドーズ量でイオン注入する。な
お、n型半導体領域の64の形成時に、同時にスイッチ
素子のソース・ドレイン側にも同様のn型半導体領域6
4′が形成される。
【0074】さらに、次に、図10Dに示すように、サ
イドウォール72をマスクにソース・ドレイン領域を形
成すべき領域のみに選択的にn型の高不純物濃度領域6
6をイオン注入で形成する。この高不純物濃度領域66
は、前述と同様に例えばヒ素(As)を1015cm-2
ーダ以上程度のドーズ量でイオン注入して形成する。な
お、スイッチ素子をpチャネルMOSトランジスタで形
成するときは、例えばBF2 を1015cm-2オーダ以上
程度のドーズ量でイオン注入して形成することができ
る。
【0075】次に、図11Eに示すように、センサ部3
12のn型半導体領域64においてその結晶欠陥が発生
し易い部分、特にゲート配線69の端部付近及び素子分
離層63の端部付近に結晶欠陥部分を取り込むように選
択的にp型半導体層71をイオン注入で形成する。この
p型半導体層71は、上例(図6D)と同様に、フォト
レジストをマスクに例えばBF2 を1010cm-2オーダ
以上のドーズ量でイオン注入して形成することができ
る。
【0076】以後、上例(図7E,F)と同様にして、
図11Fに示すように、接続孔77を有する層間絶縁膜
76を形成し、その接続孔77内に密着層78を介して
ソース・ドレイン領域67に接続するタングステンプラ
グ79を埋め込み、さらに、タングステンプラグ79に
接続する配線80を形成する。
【0077】上述のセンサ部312を備えた固体撮像素
子によれば、センサ部312が電荷蓄積領域となるn型
半導体領域64と表面の絶縁膜(例えばSiO2 )76
との界面に、サイドウォール72下にわたって高濃度の
p型半導体領域72を有するいわゆるHADセンサ構造
とすることにより、半導体(Si)−絶縁膜(Si
2 )界面で発生する電子は高濃度のp型半導体領域8
3で再結合される。また、第2のp型半導体ウエル領域
70の延長部70a、センサ部のn型半導体領域64の
素子分離層63端付近及びゲート配線69端付近に形成
したp型半導体層71により、図4で説明したと同様
に、ここでの結晶欠陥から発生した電子が再結合され、
消滅、乃至低減する。従って、より暗電流が低減し、S
/N比の向上が図られ、高い感度が得られる。
【0078】製造方法においても、工程数の増加はな
く、斜め方向からのイオン注入でセンサ部312の特性
が改善できる。本製造方法は、高画質の固体撮像素子が
特別な工程を設けることなく、従来のCMOSプロセス
で形成できるので、コスト面でも優れた製法である。
【0079】図12は、本発明に係る単位画素34、特
にそのセンサ部31(図1参照)の他の実施の形態を示
す。本実施の形態においては、センサ部の電荷蓄積領域
となるn型半導体領域64と表面の例えばSiO2 等に
よる絶縁膜76との界面に高濃度のp型半導体領域83
を形成すると共に、このp型半導体領域83をゲート配
線69下まで延長形成してセンサ部313が構成され
る。このp型半導体領域83は、図4に示したセンサ部
の電荷蓄積領域となるn型半導体領域64内に形成した
p型半導体層71、即ちゲート配線端付近及び素子分離
層端付近のp型半導体層71を兼用する。
【0080】その他の構成は、図4と同様であるので、
対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。
【0081】図13〜図15は、センサ部313を有す
る画素部分の製造方法を示す。先ず、図13Aに示すよ
うに、前述と同様にして、n型のシリコン半導体基板6
1の表面に画素分離のための選択酸化による素子分離層
63を形成した後、第1のp型半導体ウエル領域62及
び素子分離層63下よりアクティブ領域側に一部延長す
る第2のp型半導体ウエル領域70を形成する。
【0082】さらに、単位画素内の第1のp型半導体ウ
エル領域62の表面全面に、p型不純物をイオン注入し
て高濃度のp型半導体領域83を形成する。この高濃度
のp型半導体領域83は、例えばBF2 を1010cm-2
オーダ以上のドーズ量でイオン注入して形成する。
【0083】次に、図13Bに示すように、ゲート絶縁
膜(例えばSiO2 )68を形成し、この上に多結晶シ
リコン膜及びタングステンシリサイド膜等を積層成膜
し、之をドライエッチングによたパターニングしてスイ
ッチ素子のゲート電極(トランスファゲート)、即ちゲ
ート配線69を形成する。ゲート配線69の形成条件
は、図5Bで説明したと同じ条件とすることができる。
その後、ゲート配線69をマスクに、LDD構造のソー
ス・ドレイン領域を構成するn型の低不純物濃度領域6
5を選択的に構成する。前述と同様に、n型低不純物濃
度領域65は、例えばヒ素(As)を1012cm-2オー
ダ以上程度のドーズ量でイオン注入して形成する。な
お、スイッチ素子をpチャネルMOSトランジスタで形
成するときは、ボロン(B)を1012cm -2オーダ以上
程度のドーズ量で形成することができる。
【0084】次に、図14Cに示すように、ゲート配線
69の側壁に例えばSiO2 によるサイドウォール72
を形成する。このサイドウォール72をマスクに選択的
にスイッチ素子のソース・ドレイン領域を構成するn型
の高不純物濃度領域66を形成し、LDD構造のソース
・ドレイン領域67を形成する。前述と同様にn型高不
純物濃度領域66は、例えばヒ素(As)を1015cm
-2オーダ以上程度のドーズ量でイオン注入して形成す
る。なお、スイッチ素子をpチャネルMOSトランジス
タで形成するときは、例えばBF2 を1015オーダ以上
程度のドーズ量でイオン注入して形成することができ
る。
【0085】次に、図14Dに示すように、センサ部を
形成すべき領域に、電荷蓄積領域となるn型半導体領域
64を形成し、ここにpn接合を有するフォトダイオー
ドによるセンサ部(いわゆるHADセンサ)313を形
成する。このn型半導体領域64も前述と同時に7°以
上の傾斜角θ2 をもって斜め方向からのイオン注入で形
成する。例えば45°(=θ2 )傾斜してヒ素(As)
を例えば1010cm-2オーダ以上程度のドーズ量でイオ
ン注入する。n型半導体領域64の形成時、同時にスイ
ッチ素子のソース・ドレイン側にも同様のn型半導体領
域64′が形成される。
【0086】以後、上例(図7E,F)と同様にして、
図15Eに示すように、接続孔77を有する層間絶縁膜
76を形成し、その接続孔77内に密着層78を介して
ソース・ドレイン領域67に接続するタングステンプラ
グ79を埋め込み、さらに、タングステンプラグ79に
接続する配線80を形成する。
【0087】上述のセンサ部313を備えた固体撮像素
子によれば、HADセンサ構造のセンサ部313の絶縁
膜76との界面に形成した高濃度のp型半導体領域83
が、センサ部のn型半導体領域64の結晶欠陥部分を取
り込む前述のp型半導体層71を兼用していることによ
り、結晶欠陥から放出される電子はこのp型半導体領域
83内で再結合される。またゲート下にもp型半導体領
域83が延長されているので、ゲート下のチャネル部
は、いわゆる埋め込みチャネル構造となる。従って、ノ
イズ成分となる暗電流の低減化が図られ、S/N比が向
上し、また高い感度が得られる。
【0088】製造方法においても、工程数の増加はな
く、斜め方向からのイオン注入等でセンサ部の特性が改
善される。本製造方法でも、上例と同様に、高画質の固
体撮像素子が特別な工数を設けることがなく、コスト面
で優れた製法である。
【0089】図16は、本発明に係る単位画素34、特
にそのセンサ部31(図1参照)のさらに他の実施の形
態を示す。本実施の形態においては、そのセンサ部31
4が前述の図8のセンサ部312の構造から電荷蓄積領
域となるn型半導体領域64内のp型半導体層71を省
略した構造に構成される。
【0090】即ち、このセンサ部314は、センサ部の
電荷蓄積領域となるn型半導体領域64と例えばSiO
2 からなるサイドウォール72及び絶縁膜76との界面
に、高濃度のp型半導体領域83を形成して構成され
る。
【0091】その他の構成は、図8と同様であるので対
応する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【0092】図17及び図18は、センサ部314を有
する画素部分の製造方法の一例を示す。先ず、図17A
に示すように、前述と同様にしてn型のシリコン半導体
基板61の表面に画素分離のための選択酸化による素子
分離層63を形成した後、第1のp型半導体ウエル領域
62及び素子分離層63下よりアクティブ領域側に一部
延長する第2のp型半導体ウエル領域70を形成する。
【0093】そして、単位画素内の第1のp型半導体ウ
エル領域62の表面上にゲート絶縁膜(例えばSiO2
膜)68を形成し、この上に多結晶シリコン膜及びタン
グステンシリサイド(WSi)膜等を積層成膜し、之を
ドライエッチングによりパターニングしてスイッチ素子
のゲート電極、即ちゲート配線69を前述と同様の条件
で形成する。
【0094】そして、ゲート配線69をマスクに、第1
のp型半導体ウエル領域62のセンサ部を形成すべき領
域にセンサ部の蓄積領域となるn型半導体領域64を選
択的にイオン注入により形成する。同時に、スイッチ素
子のソース・ドレイン領域を形成すべき領域と同様のn
型半導体領域64′を形成する。このn型半導体領域6
4及び64′は、上例と同様に、例えばヒ素(As)を
1010cm-2オーダ以上のドーズ量でイオン注入して形
成する。イオン注入は、図17Aに示すように、基板に
対して垂直方向にイオン注入する。このとき、n型半導
体領域64が、第2のp型半導体ウエル領域70の延長
部70aのp型不純物を相殺することはない。
【0095】次に、図17Bに示すように、ゲート配線
69上でレジストパターニングを行うようにして、セン
サ部を形成すべき領域を除いて、レジストマスク85を
形成し、n型半導体領域64の表面に高濃度のp型半導
体領域83を形成する。
【0096】このp型半導体領域83の形成に際して
は、矢印に示すように、p型不純物を斜めにイオン注入
し、即ち、基板に対して法線方向から角度を測定して7
°以上の傾斜角θ3 をもってイオン注入して形成する。
このp型半導体領域83は、上例と同様に、例えば10
10cm-2オーダ以上のドーズ量でイオン注入して形成す
る。ここに、HADセンサ構造によるセンサ部314が
形成される。
【0097】次に、図18Cに示すように、全面に絶縁
膜、例えばSiO2 膜を形成した後、エッチバックして
ゲート配線69の側壁にSiO2 によるサイドウォール
72を形成する。さらにサイドウォール72をマスクと
してセルファラインでスイッチ素子のソース・ドレイン
領域を形成すべき領域にn型の高不純物濃度領域66を
形成してソース・ドレイン領域67を形成する。n型高
不純物濃度領域66は、上例と同様にヒ素(As)を1
15cm-2オーダ以上のドーズ量でイオン注入して形成
する。
【0098】以後、上例(図7E,F)と同様にして、
図18Dに示すように、接続孔77を有する層間絶縁膜
76を形成し、その接続孔77内に密着層78を介して
ソース・ドレイン領域67に接続するタングステンプラ
グ79を埋め込み、さらにタングステンプラグ79に接
続する配線80を形成する。
【0099】図19及び20は、センサ部314を有す
る画素部分の製造方法の他の例を示す。先ず、図19A
に示すように、前述の図17Aと同様にして、n型のシ
リコン半導体基板62の表面に画素分離のための選択酸
化による素子分離領域63を形成した後、第1のp型半
導体ウエル領域62及び素子分離層63下よりアクティ
ブ領域側に一部延長する第2のp型半導体ウエル領域7
0を形成する。
【0100】また、単位画素内の第1のp型半導体ウエ
ル領域62の表面上にゲート絶縁膜(例えばSiO
2 膜)68を形成し、その上に多結晶シリコン膜等を積
層成膜し、之をドライエッチングによりパターニングし
てスイッチ素子のゲート電極、即ちゲート配線69を前
述と同様の条件で形成する。そして、第1のp型半導体
ウエル領域63のセンサ部を形成すべき領域にセンサ部
の蓄積領域となるn型半導体領域64を選択的にイオン
注入により形成する。同時に、スイッチ素子のソース・
ドレイン領域を形成すべき領域に同様のn型半導体領域
64′を形成する。n型半導体領域64は、上例と同様
にヒ素(As)を1010cm-2オーダ以上のドーズ量で
イオン注入して形成する。イオン注入は、n型半導体領
域64が第2のp型半導体ウエル領域70の延長部70
aのp型不純物を相殺することはない。
【0101】次に、図19Bに示すように、全面に絶縁
膜、例えばSiO2 膜を形成した後、エッチバックして
ゲート配線69の側壁にSiO2 によるサイドウォール
72を形成する。さらに、サイドウォール72をマスク
としてセルファラインでスイッチ素子のソース・ドレイ
ン領域を形成すべき領域にn型の高不純物濃度領域66
を形成してソース・ドレイン領域67を形成する。n型
高不純物濃度領域66は上例と同様にヒ素(As)を1
15cm-2オーダ以上のドーズ量でイオン注入して形成
する。
【0102】次に、図20Cに示すように、ゲート配線
69上でレジストパターニングを行うようにしてセンサ
部を形成する領域を除いてレジストマスク85を形成
し、n型半導体領域64の表面に高濃度のp型半導体領
域83を形成する。
【0103】このp型半導体領域83の形成に際して
は、矢印に示すようにp型不純物を斜めにイオン注入
し、即ち例えば基板に対して法線方法から角度を測定し
て7°以上の傾斜角θ4 をもってイオン注入して形成す
る。p型半導体領域83は、上例と同様に、BF2 を1
10cm-2オーダ以上のドーズ量でイオン注入して形成
する。ここにHADセンサ構造によるセンサ部314が
形成される。
【0104】以後、上例(図7E,F)と同様にして、
図20Dに示すように、接続孔77を有する層間絶縁膜
76を形成し、その接続孔77に密着層78を介してソ
ース・ドレイン領域67に接続するタングステンプラグ
79を埋め込み、さらにタングステンプラグ79に接続
する配線80を形成する。
【0105】上述のセンサ部314を備えた固体撮像素
子においても、HADセンサ構造のセンサ部314の絶
縁膜76との界面に形成した高濃度のp型半導体領域8
3が、センサ部のn型半導体領域64の結晶欠陥部分を
取り込むp型半導体層を兼用していることにより、結晶
欠陥から放出される電子はこのp型半導体領域83内で
再結合される。従って、ノイズ成分となる暗電流の低減
化が図られ、S/N比が向上し、また高い感度が得られ
る。
【0106】製造方法においても、工程数の増加はな
く、斜め方向からのイオン注入等でセンサ部の特性が改
善される。本製造方法でも、上例と同様に、高画質の固
体撮像素子が特別な工程を設けることがなく、コスト面
で優れた製法である。
【0107】上述の実施の形態では、MOS型あるいは
CMOS型の固体撮像素子に適用したが、その他、図示
せざるも、MOSトランジスタ等の第1導電型半導体基
体上に絶縁膜を介してゲート電極等の配線層を形成し、
この基体に配線層を挟んで第2導電型の第1及び第2の
半導体領域を形成してなる構造を有する半導体装置にも
本発明は適用できる。即ち、本発明はこのような半導体
装置において、第2導電型の第1の半導体領域を、前述
した図4、図7、図11及び図14に示すセンサ部の構
成と同様の構成とすることができる。
【0108】このような実施の形態に係る半導体装置に
よれば、第1の半導体領域の配線層端付近及び素子分離
層端付近の結晶欠陥が発生し易い部分に之を取り込むよ
うに第1導電型半導体層が設けられることにより結晶欠
陥から放出された電荷が第1導電型半導体層内で再結合
され消滅又は低減される。これによって、第1の半導体
領域からのリーク電流が低減し、特性のよい半導体装置
が得られる。
【0109】
【発明の効果】本発明に係る半導体装置によれば、リー
ク電流が低減し特性の向上を図ることができる。
【0110】本発明に係る固体撮像素子によれば、高い
感度と低い暗電流状態を確保することができる。また、
CCD固体撮像素子と異なり、単一の電源による低電
圧、低消費電力の固体撮像素子が得られる。
【0111】本発明に係る固体撮像素子の製造方法によ
れば、工程数を増加することなく、センサ部の特性が改
善された固体撮像素子を製造することができる。また、
本発明に係る製法は、高画質の固体撮像素子を従来のC
MOSプロセスで形成できるので、コスト増はなく、コ
スト面でも優れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る固体撮像素子の一実施の形態を示
す構成図である。
【図2】本発明の固体撮像素子に適用される単位画素の
他の例を示す構成図である。
【図3】本発明の固体撮像素子に適用される単位画素の
他の例を示す構成図である。
【図4】本発明に係る固体撮像素子の一実施の形態を示
す画素部分の断面図である。
【図5】A〜B 図4の固体撮像素子の製造方法を示す
製造工程図である。
【図6】C〜D 図4の固体撮像素子の製造方法を示す
製造工程図である。
【図7】E〜F 図4の固体撮像素子の製造方法を示す
製造工程図である。
【図8】本発明に係る固体撮像素子の他の実施の形態を
示す画素部分の断面図である。
【図9】A〜B 図8の固体撮像素子の製造方法を示す
製造工程図である。
【図10】C〜D 図8の固体撮像素子の製造方法を示
す製造工程図である。
【図11】E〜F 図8の固体撮像素子の製造方法を示
す製造工程図である。
【図12】本発明に係る固体撮像素子の他の実施の形態
を示す画素部分の断面図である。
【図13】A〜B 図12の固体撮像素子の製造方法を
示す製造工程図である。
【図14】C〜D 図12の固体撮像素子の製造方法を
示す製造工程図である。
【図15】図12の固体撮像素子の製造方法を示す製造
工程図である。
【図16】本発明に係る固体撮像素子の他の実施の形態
を示す画素部分の断面図である。
【図17】A〜B 図16の固体撮像素子の製造方法の
一例を示す製造工程図である。
【図18】C〜D 図16の固体撮像素子の製造方法の
一例を示す製造工程図である。
【図19】A〜B 図16の固体撮像素子の製造方法の
他の例を示す製造工程図である。
【図20】C〜D 図16の固体撮像素子の製造方法の
他の例を示す製造工程図である。
【図21】従来のCMOS型固体撮像素子の画素部分の
構成図である。
【図22】従来のCCD固体撮像素子の電荷転送レジス
タの断面図である。
【図23】従来のCMOS型固体撮像素子における暗電
流発生のメカニズムの説明に供する説明図である。
【符号の説明】
30‥‥CMOS型固体撮像素子、31〔311,31
2,313,314〕‥‥センサ部、32,33‥‥ス
イッチ素子、34‥‥画素、61‥‥n型半導体基板、
62‥‥第1のp型半導体ウエル領域、63‥‥素子分
離層、64‥‥n型半導体領域、65‥‥低不純物濃度
領域、66‥‥高不純物濃度領域、67‥‥ソース・ド
レイン領域、69‥‥ゲート電極(ゲート配線)、70
‥‥第2の半導体ウエル領域、71‥‥p型半導体層、
76‥‥層間絶縁層、79‥‥タングステンプラグ、8
0‥‥配線、83‥‥高濃度のp型半導体領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 馬淵 圭司 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 上野 貴久 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 塩野 浩一 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 米本 和也 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 4M118 AA01 AA04 AA05 AB01 BA14 CA03 CA04 EA01 EA03 EA07 EA16 FA06 FA26 FA28 5C024 AA01 CA10 CA12 CA31 FA01 FA11 GA31

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型半導体基体上に絶縁膜を介し
    て配線層が形成され、 前記第1導電型半導体基体に、前記配線層を挟んで第2
    導電型の第1半導体領域及び第2半導体領域が形成さ
    れ、 前記第2導電型の第1半導体領域の前記配線層端付近又
    は/及び素子分離層端付近に第1導電型半導体層が形成
    されて成ることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第2導電型の第1半導体領域の表面
    に第1導電型半導体領域が形成されて成ることを特徴と
    する請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第2導電型の第1半導体領域の表面
    に第1導電型半導体領域が形成され、 該第1導電型半導体領域が前記配線層端付近又は/及び
    素子分離層端付近の前記第1導電型半導体層を兼用して
    成ることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第1導電型半導体領域が前記配線層
    下まで延長されて成ることを特徴とする請求項3に記載
    の半導体装置。
  5. 【請求項5】 pn接合型のセンサ部とスイッチングト
    ランジスタを有する画素が配列されてなる固体撮像素子
    であって、 前記センサ部を構成する第2導電型半導体領域の前記ス
    イッチングトランジスタのゲート端付近又は/及び素子
    分離領域端付近に第1導電型半導体層が形成されて成る
    ことを特徴とする固体撮像素子。
  6. 【請求項6】 前記センサ部を構成する第2導電型半導
    体領域の表面に第1導電型半導体領域が形成されて成る
    ことを特徴とする請求項5に記載の固体撮像素子。
  7. 【請求項7】 前記センサ部を構成する第2導電型半導
    体領域の表面に第1導電型半導体領域が形成され、 該第1導電型半導体領域が前記スイッチングトランジス
    タのゲート端付近又は/及び素子分離層端付近の前記第
    1導電型半導体層を兼用して成ることを特徴とする請求
    項5に記載の固体撮像素子。
  8. 【請求項8】 前記第1導電型半導体領域が前記スイッ
    チングトランジスタのゲート下まで延長されて成ること
    を特徴とする請求項7に記載の固体撮像素子。
  9. 【請求項9】 pn接合型のセンサ部とスイッチングト
    ランジスタを有する画素が配列されてなる固体撮像素子
    の製造方法であって、 第1導電型半導体基体に前記スイッチングトランジスタ
    のゲートを挟んでソース・ドレインとなる第2導電型半
    導体領域と、前記センサ部を構成する第2導電型半導体
    領域とを形成する工程と、前記センサ部を構成する第2
    導電型半導体領域の前記スイッチングトランジスタのゲ
    ート端付近又は/及び素子分離領域端付近に第1導電型
    半導体層を形成する工程とを有することを特徴とする固
    体撮像素子の製造方法。
  10. 【請求項10】 pn接合型のセンサ部とスイッチング
    トランジスタを有する画素が配列されてなる固体撮像素
    子の製造方法であって、 第1導電型半導体基体に前記スイッチングトランジスタ
    のゲートを挟んでソース・ドレインとなる第2導電型半
    導体領域と、前記センサ部を構成する表面に第1導電型
    半導体領域を有する第2導電型半導体領域とを形成する
    工程と、 前記センサ部を構成する第2導電型半導体領域の前記ス
    イッチングトランジスタのゲート端付近又は/及び素子
    分離領域端付近に第1導電型半導体層を形成する工程を
    有することを特徴とする固体撮像素子の製造方法。
  11. 【請求項11】 pn接合型のセンサ部とスイッチング
    トランジスタを有する画素が配列されてなる固体撮像素
    子の製造方法であって、 第1導電型半導体基体の表面に、前記センサ部に対応す
    る部分から前記スイッチングトランジスタのゲート下に
    対応する部分まで延長して第1導電型半導体領域を形成
    する工程と、 前記第1導電型半導体基体に、前記スイッチングトラン
    ジスタのゲートを挟んでソース・ドレインとなる第2導
    電型半導体領域と、前記第1導電型半導体領域に接して
    前記センサ部を構成する第2導電型半導体領域とを形成
    する工程を有することを特徴とする固体撮像素子の製造
    方法。
JP20080899A 1999-07-14 1999-07-14 Mos型固体撮像装置及びその製造方法 Expired - Fee Related JP4449106B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20080899A JP4449106B2 (ja) 1999-07-14 1999-07-14 Mos型固体撮像装置及びその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20080899A JP4449106B2 (ja) 1999-07-14 1999-07-14 Mos型固体撮像装置及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001028433A true JP2001028433A (ja) 2001-01-30
JP4449106B2 JP4449106B2 (ja) 2010-04-14

Family

ID=16430550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP20080899A Expired - Fee Related JP4449106B2 (ja) 1999-07-14 1999-07-14 Mos型固体撮像装置及びその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4449106B2 (ja)

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20030090871A (ko) * 2002-05-22 2003-12-01 삼성전자주식회사 씨모스 이미지 센서의 및 그 제조방법
EP1437773A2 (en) * 2003-01-10 2004-07-14 Eastman Kodak Company Reduced dark current for cmos image sensors
JP2005268295A (ja) * 2004-03-16 2005-09-29 Canon Inc 固体撮像素子
JP2006121093A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Samsung Electronics Co Ltd 非平面トランジスタを有する固体イメージセンサ素子及びその製造方法
JP2007073770A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
KR100766705B1 (ko) * 2005-12-29 2007-10-11 매그나칩 반도체 유한회사 이미지 센서 및 그 제조방법
US7281689B1 (en) 2003-11-21 2007-10-16 Michael R Johnston Pipe support assembly
KR100790212B1 (ko) * 2001-11-22 2008-01-02 매그나칩 반도체 유한회사 시모스 이미지센서의 제조방법
EP1376701A3 (en) * 2002-06-27 2008-08-06 Canon Kabushiki Kaisha CMOS image sensor with a special MOS transistor
JP2008263227A (ja) * 2003-12-12 2008-10-30 Canon Inc Cmos型光電変換装置及び撮像システム
JP2010021253A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Renesas Technology Corp 固体撮像素子の製造方法
US8947573B2 (en) 2010-03-31 2015-02-03 Sony Corporation Solid-state imaging device and electronic instrument
US9024361B2 (en) 2009-07-27 2015-05-05 Sony Corporation Solid-state imaging device and method of manufacturing solid-state imaging device
JP2016154166A (ja) * 2015-02-20 2016-08-25 キヤノン株式会社 光電変換装置及びその製造方法
JP2016178143A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 セイコーエプソン株式会社 固体撮像素子及びその製造方法

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100790212B1 (ko) * 2001-11-22 2008-01-02 매그나칩 반도체 유한회사 시모스 이미지센서의 제조방법
KR20030090871A (ko) * 2002-05-22 2003-12-01 삼성전자주식회사 씨모스 이미지 센서의 및 그 제조방법
US8580595B2 (en) 2002-06-27 2013-11-12 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensing device and camera system the same
EP2139039A3 (en) * 2002-06-27 2010-07-14 Canon Kabushiki Kaisha CMOS image sensor with a special MOS transistor
US7723766B2 (en) 2002-06-27 2010-05-25 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensing device and camera system using the same
US7705381B2 (en) 2002-06-27 2010-04-27 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensing device and camera system using the same
US8436406B2 (en) 2002-06-27 2013-05-07 Canon Kabushiki Kaisha Solid-state image sensing device and camera system using the same
EP2139039A2 (en) 2002-06-27 2009-12-30 Canon Kabushiki Kaisha CMOS image sensor with a special MOS transistor
EP1376701A3 (en) * 2002-06-27 2008-08-06 Canon Kabushiki Kaisha CMOS image sensor with a special MOS transistor
EP1437773A2 (en) * 2003-01-10 2004-07-14 Eastman Kodak Company Reduced dark current for cmos image sensors
EP1437773A3 (en) * 2003-01-10 2005-10-05 Eastman Kodak Company Reduced dark current for cmos image sensors
US7281689B1 (en) 2003-11-21 2007-10-16 Michael R Johnston Pipe support assembly
JP2008263227A (ja) * 2003-12-12 2008-10-30 Canon Inc Cmos型光電変換装置及び撮像システム
JP2010245567A (ja) * 2003-12-12 2010-10-28 Canon Inc Cmos型光電変換装置及び撮像システム
JP4587187B2 (ja) * 2003-12-12 2010-11-24 キヤノン株式会社 Cmos型光電変換装置及び撮像システム
JP2005268295A (ja) * 2004-03-16 2005-09-29 Canon Inc 固体撮像素子
JP4700919B2 (ja) * 2004-03-16 2011-06-15 キヤノン株式会社 固体撮像素子
JP2006121093A (ja) * 2004-10-20 2006-05-11 Samsung Electronics Co Ltd 非平面トランジスタを有する固体イメージセンサ素子及びその製造方法
JP2007073770A (ja) * 2005-09-07 2007-03-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 固体撮像装置及びその製造方法
KR100766705B1 (ko) * 2005-12-29 2007-10-11 매그나칩 반도체 유한회사 이미지 센서 및 그 제조방법
JP2010021253A (ja) * 2008-07-09 2010-01-28 Renesas Technology Corp 固体撮像素子の製造方法
US9024361B2 (en) 2009-07-27 2015-05-05 Sony Corporation Solid-state imaging device and method of manufacturing solid-state imaging device
US8947573B2 (en) 2010-03-31 2015-02-03 Sony Corporation Solid-state imaging device and electronic instrument
US9177980B2 (en) 2010-03-31 2015-11-03 Sony Corporation Solid-state imaging device and electronic instrument
US9419045B2 (en) 2010-03-31 2016-08-16 Sony Corporation Solid-state imaging device and electronic instrument
JP2016154166A (ja) * 2015-02-20 2016-08-25 キヤノン株式会社 光電変換装置及びその製造方法
JP2016178143A (ja) * 2015-03-19 2016-10-06 セイコーエプソン株式会社 固体撮像素子及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4449106B2 (ja) 2010-04-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4340248B2 (ja) 半導体撮像装置を製造する方法
US6611013B2 (en) CMOS imager with selectively silicided gates
US6835637B2 (en) Multi-layered gate for a CMOS imager
US7285482B2 (en) Method for producing solid-state imaging device
US6844580B2 (en) CMOS imager with a self-aligned buried contact
US8143626B2 (en) CMOS image sensor having double gate insulator therein
US7507635B2 (en) CMOS image sensor and method of fabricating the same
JP3664939B2 (ja) Cmosイメージセンサ及びその製造方法
JP2001028433A (ja) 半導体装置、固体撮像素子及びその製造方法
US20060110873A1 (en) Method for fabricating CMOS image sensor
JP4552240B2 (ja) 固体撮像装置及びその製造方法
JP2006191107A (ja) Cmosイメージセンサとその製造方法
JP2003264277A (ja) Cmosイメージセンサおよびその製造方法
JP2006310835A (ja) Cmosイメージセンサー及びその製造方法
US6472699B1 (en) Photoelectric transducer and manufacturing method of the same
US7659133B2 (en) Method for manufacturing CMOS image sensor
JP4115446B2 (ja) Cmosイメージセンサの製造方法
US20090162984A1 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2013051420A (ja) イメージセンサのピクセル縮小のためのコンタクト構造及びその製造方法
JP2006041080A (ja) 固体撮像装置
JP2009123865A (ja) 固体撮像装置およびその製造方法
KR20040058754A (ko) 시모스 이미지센서 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060313

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090424

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090709

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090929

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091111

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100105

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100118

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130205

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees